具体实施方式

在本文档中，术语“辐射”和“束”被用于涵盖全部类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外辐射(EUV，例如具有在约5-100nm的范围内的波长)。

如本文中所使用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以被宽泛地解释为指代可以用于将已形成图案的横截面赋予入射辐射束的通用图案形成装置，所述已形成图案的横截面对应于待在所述衬底的目标部分中产生的图案；术语“光阀”也可以用于这种情境中。除了经典掩模(透射式或反射式；二元式、相移式、混合式等)以外，其它此类图案形成装置的示例包括可编程反射镜阵列和可编程LCD阵列。

图1示意性地描绘了光刻设备LA。光刻设备LA包括：照射系统(也称为照射器)IL，其被配置成调节辐射束B(例如紫外辐射、DUV辐射或EUV辐射)；掩模支撑件(例如掩模台)T，所述掩模支撑件(例如掩模台)T被构造成支撑图案形成装置(例如掩模)MA并且连接到配置成根据特定参数准确地定位图案形成装置MA；衬底支撑件(例如，晶片台)WT，所述衬底支撑件被构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀涂的晶片)W并且连接到第二定位装置PW，所述第二定位装置PW被配置成根据特定参数准确地定位衬底支撑件；以及投影系统(例如，折射投影透镜系统)PS，其被配置成将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或更多个管芯)上。

在操作中，照射系统IL接收来自辐射源SO的辐射束，例如经由束传送系统BD。照射系统IL可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型和/或其他类型的光学部件，或其任何组合，用于引导、成形和/或控制辐射。照射器IL可用于使辐射束B在图形装置MA的平面处的其横截面中具有期望的空间和角强度分布。

本文中使用的术语“投影系统”PS应广义地解释为包括各种类型的投影系统，包括折射式、反射式、折射反射式、变形式、磁性式、电磁式和/或静电式光学系统，或其任何组合，视情况而定，适用于所使用的曝光辐射，和/或其他因素，诸如浸没液的使用或真空的使用。本文中术语“投影透镜”的任何使用可被视为与更广义的术语“投影系统”PS同义。

光刻设备LA可以是这样的类型，其中至少一部分衬底可以被具有相对高折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充介于投影系统PS与衬底W之间的空间,这也被称为浸没光刻。US6952253中给出了有关浸没技术的更多信息，通过引用将其并入本文中。

光刻设备LA也可以是具有两个或更多个衬底支撑件WT(也称为“双平台”)的类型。在这种“多平台”机器中，衬底支撑件WT可以并联使用，和/或可以对位于衬底支撑件WT之一上的衬底W执行准备衬底W的随后曝光的步骤、而同时将在其他衬底支撑件WT上的另一衬底W用于对其他衬底W上的图案曝光。

除了衬底支撑件WT之外，光刻设备LA可以包括测量平台。测量平台被布置成保持传感器和/或清洁装置。传感器可被布置成测量所述投影系统PS的属性或辐射束B的属性。测量平台可保持多个传感器。所述清洁装置可被布置成清洁所述光刻设备的一部分，例如投影系统PS的一部分或提供浸没液体的系统的一部分。当衬底支撑WT远离所述投影系统PS时，测量平台可在投影系统PS下方移动。

在操作中，辐射束B入射到被保持在掩模支撑件T上的图案形成装置(例如掩模MA)，并且由图案形成装置MA上存在的图案(设计布局)来图案化。在已穿过掩模MA之后，辐射束B穿过投影系统PS，该投影系统将束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位装置PW和位置测量系统IF，能够准确地移动所述衬底支撑件WT，例如，以便将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中处于聚焦和对准的位置。类似地，第一定位装置PM和可能的另一个位置传感器(图1中未明确描绘)可用于相对于辐射束B的路径来准确地定位所述图案形成装置MA。图案形成装置MA和衬底W可使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准。尽管如图所示的衬底对准标记P1、P2占据专用目标部分，但它们可以位于介于目标部分之间的空间中。当衬底对准标记P1、P2位于目标部分C之间时，它们被称为划道对准标记。

如图2所示，光刻设备LA可形成光刻单元LC(有时也称为光刻元或(光刻)簇)的一部分，其通常还包括用以在衬底W上执行曝光前和曝光后过程的设备。常规地，这些设备包括用以沉积抗蚀剂层的旋涂机SC、用以曝光抗蚀剂的显影剂DE、激冷板CH和焙烤板BK，例如用于调节所述衬底W的温度，例如用于调节抗蚀剂层中的溶剂。衬底输送装置或机器人RO从输入端口I/O1、输出端口I/O2拾取衬底W，在不同的过程设备之间移动它们，并且将衬底W传送到光刻设备LA的装载台LB。在通常也统称为涂覆显影系统或轨迹(track)的光刻元中的装置通常在涂覆显影系统控制单元或轨迹控制单元TCU的控制下，涂覆显影系统控制单元或轨迹控制单元TCU本身可以由管理控制系统SCS控制，输送管理控制系统SCS也可以控制光刻设备LA，例如经由光刻控制单元LACU。

为了使由光刻设备LA曝光的衬底W正确且一致地曝光，需要检查衬底以测量经图案化结构的属性，诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等。为此目的，检查工具(未显示)可能被包括于光刻元中。如果检测到错误，例如，可以对后续衬底的曝光或待在衬底W上执行的其他处理步骤进行调整，特别是如果在同一批次或批量的其他衬底W仍待曝光或处理之前进行检查。

检查设备也可称为量测设备，被用于确定衬底W的属性，特别是不同衬底W的属性如何变化，或与同一衬底W的不同层相关联的属性如何在层间发生变化。所述检查设备可以替代地被构造为识别所述衬底W上的缺陷，并且例如可以是光刻元的一部分，或者可以被集成到光刻设备LA中，或者甚至可以是单独装置。所述检查装置可测量潜像(在曝光后在抗蚀剂层中的图像)、半潜影(在曝光后焙烤步骤PEB后在抗蚀剂层中的图像)、或经显影后的抗蚀剂图像(其中已移除了抗蚀剂的曝光或未曝光部分)上的特性，或者甚至在经蚀刻图像上(在诸如蚀刻之类的图案转印步骤之后)。

典型地，在光刻设备LA中的图案化过程是处理中最关键的步骤之一，它要求在衬底W上的结构的确定尺寸和放置的高准确度。为了确保这种高准确度，如图3中示意性地描绘的，可以在所谓的“整体”控制环境中组合三个系统。其中一个系统是光刻设备LA，它(实际上)连接到本发明的量测设备MT(第二系统)并且连接至计算机系统CL(第三系统)。这种“整体”环境的关键是优化这三个系统之间的协同工作以增强整个过程窗口并且提供紧密的控制回路，来确保由光刻设备LA所执行的图案化保持在过程窗口内。所述过程窗口定义了一定范围的过程参数(例如剂量、聚焦、覆盖)，在这些参数范围内，特定的制造过程产生一个被限定的结果(例如，功能性半导体器件)，通常允许光刻过程或图案化过程中的过程参数在被限定的结果内发生变化。

计算机系统CL可以使用待图案化的设计布局(的部分)来预测将要使用何种分辨率增强技术，并且执行计算光刻模拟和计算，以确定哪些掩模布局和光刻设备设置实现所述图案化过程的最大的总过程窗口(在图3中由第一刻度SC1中的双箭头所描绘)。典型地，分辨率增强技术被布置成与光刻装置LA的图案化可能性相匹配。计算机系统CL还可用于检测所述光刻设备LA当前在过程窗口内的何处进行操作(例如使用来自量测设备MT的输入)，以预测是否由于例如次优加工而存在缺陷(在图3中由第二刻度SC2中的指向“0”的箭头所描绘)。

量测设备MT可向计算机系统CL提供输入以实现精确的模拟和预测，并且可向光刻设备LA提供反馈以识别可能的漂移，例如在光刻设备LA的校准或标定状态下(在图3中由第三刻度SC3中的多个箭头所描绘)。

在光刻过程中，期望频繁地测量所产生的结构，例如用于进行过程控制和验证。已知用于进行这种测量的不同类型的量测设备MT，包括扫描电子显微镜或各种形式的散射仪量测设备MT。散射仪是一种多功能仪器，其允许通过在散射仪物镜的光瞳或与光瞳共轭的共轭面中设置传感器来测量光刻过程的参数(该测量通常称为基于光瞳的测量)，或者允许通过将传感器设置在图像平面或与图像平面共轭的平面中来测量光刻过程的参数(在这种情况下，所述测量通常称为基于图像或场的测量)。在专利申请US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中进一步描述了这种散射仪和相关联的测量技术，所述专利申请通过引用将其全部内容并入本文。前述散射仪可以使用从软X射线、以及可见光到近IR波长范围的光来测量光栅。本发明的量测设备MT可以是基于衍射的散射仪。

在第一实施例中，所述量测设备MT是角分辨散射仪。在这种散射仪中，可以将重构方法施加于所测量的信号以重构或计算光栅的属性。例如，这种重构可以由模拟散射辐射与目标结构的数学模型的相互作用并且将模拟结果与测量结果进行比较来产生。调整数学模型的参数，直到模拟的相互作用产生与从实际目标所观察到的衍射图案类似的衍射图案为止。

在第二实施例中，所述量测设备MT是光谱散射仪。在这样的光谱散射仪中，由辐射源发射的辐射被引导到所述目标上，并且从所述目标反射或散射的辐射被引导到光谱仪检测器，所述光谱仪检测器测量镜面反射辐射的光谱(即，作为波长的函数的对于强度的测量)。根据该数据，例如通过严格耦合波分析和非线性回归或通过与被模拟的光谱库进行比较，可以重构产生所检测到的光谱的目标的结构或轮廓。

在第三实施例中，所述量测设备MT是椭圆测量散射仪。椭圆测量散射仪允许通过测量每个偏振态的散射辐射来确定光刻过程的参数。这种量测设备通过在量测设备的照射区段中使用例如适当的偏振滤波器来发射偏振光(诸如线性、圆形或椭圆形)。适用于量测设备的源也可以提供偏振辐射。现有的椭圆测量散射仪的各种实施例在美国专利申请11/451,599、11/708,678、12/256,780、12/486,449、12/920,968、12/922,587、13/000,229、13/033,135、13/533,110和13/891,410中进行了描述，所述申请通过引用其全部内容并入本文。

在量测设备MT的一个实施例中，所述量测设备MT适用于通过测量在反射光谱和/或检测配置中的不对称性来测量两个未对准光栅或周期性结构的重叠，所述不对称性与重叠程度相关。两个(通常，叠置的)光栅结构可以在两个不同层(不必连续层)中应用，并且可大致形成在晶片上的同一位置处。散射仪可以具有如例如在共有的专利申请EP1,628,164A中所描述的对称检测配置，使得任何不对称性是可明确区分的。这提供用以测量光栅中的未对准的直接方式。可以在全文以引用方式并入本文中的PCT专利申请公开号WO2011/012624或美国专利申请号US 20160161863中找到针对包含作为目标的周期性结构的两个层之间的重叠误差经由所述周期性结构的不对称性来加以测量的另外的示例。

其它关注的参数可以是聚焦和剂量。可以通过如在全文以引用方式而被合并入本文中的美国专利申请US2011-0249244中所描述的散射测量(或替代地通过扫描电子显微法)来同时地确定聚焦和剂量。可以使用具有针对聚焦能量矩阵(FEM-也被称作聚焦曝光矩阵)中的每个点的临界尺寸和侧壁角测量的独特组合的单个结构。如果可以得到临界尺寸和侧壁角的这些独特的组合，则可以根据这些测量来唯一地确定聚焦和剂量值。

衬底上的结构(其作为量测目标)可以是由光刻过程主要是在抗蚀剂中所形成的复合光栅的整体(ensemble)，但是也可以在例如蚀刻过程之后形成。典型地，光栅中结构的节距和线宽很大程度上取决于测量光学元件(特别是光学元件的NA)，以便能够捕获来自所述量测目标的衍射阶。如前文所指示的，衍射信号可以用以确定两个层之间的移位(也被称作“重叠”)或可以用以重构如由光刻过程所产生的原始光栅的至少一部分。这种重构可以用以提供光刻过程的品质的指导，并且可以用以控制所述光刻过程的至少一部分。目标可以具有被配置成模仿在目标中的设计布局的功能性部分的尺寸的较小子分段。由于这种子分段，目标将表现得更类似于所述设计布局的功能性部分，从而使得总体过程参数测量较好地类似于设计布局的功能性部分。可以在填充不足即欠填充的模式或填充过度即过填充的模式下测量所述目标。在填充不足的模式下，测量束产生小于整个目标的斑。在填充过度模式下，测量束产生大于整个目标的斑。在这种填充过度的模式下，也可能同时测量不同的目标，从而同时确定不同的处理参数。

使用特定目标的光刻参数的总体测量品质至少部分地由用于测量该光刻参数的测量选配方案确定。术语“衬底测量选配方案”可以包括测量本身的一个或更多个参数、所测量的一个或更多个图案的一个或更多个参数、或两者。例如，如果在衬底测量选配方案中所使用的测量是基于衍射的光学测量，则所述测量的一个或更多个参数可以包括辐射的波长、辐射的偏振、辐射相对于所述衬底的入射角、辐射相对于所述衬底上的图案的方向等。选择测量选配方案的标准之一可以是例如测量参数之一对处理变化的敏感性或灵敏度。在以全文引用的方式而被合并入本文中的美国专利申请US2016-0161863和已公开美国专利申请US2016/0370717A1中描述更多示例。

根据本发明的实施例，在图4中描绘诸如散射仪之类的量测设备MT。所述散射仪包括将辐射投影至衬底6上的宽带(白光)辐射投影仪2。将反射辐射或散射辐射传递至光谱仪检测器4，所述光谱仪检测器测量镜面反射辐射的光谱10(即，依据波长而变化的强度的测量结果)。根据这种数据，可以由处理器PU例如通过严格耦合波分析和非线性回归或通过与如在图4的底部处所示出的模拟光谱库的比较来重构产生所检测光谱的结构或轮廓。通常，对于重构，结构的一般形式是已知的，并且根据供制造所述结构的过程的知识来假定一些参数，从而仅留下结构的几个参数将要从散射测量数据来确定。这种散射仪可以被配置成正入射散射仪或斜入射散射仪。

为了较好地理解本发明，参考图5在下文描述根据比较示例的量测设备。

图5(a)呈现根据比较示例的量测设备，并且更特别地呈现暗场散射仪。在图5(b)中更详细地图示了目标TT和用以照射所述目标的测量辐射的衍射射线。所示出的量测设备属于被称为暗场量测设备的类型。所述量测设备可以是独立的装置，也可以被包括在光刻设备LA中(例如处于测量站)，或被包括在光刻单元LC中。用虚线O表示具有贯穿所述设备的几个支路的光轴。在这种设备中，由源11(例如氙灯)发射的光通过包括透镜12、14和物镜16的光学系统经由分束器15引导到衬底W上。这些透镜被布置成4F布置的双次序。可以使用不同的透镜布置，只要它仍然将衬底图像提供到检测器上，同时允许接近中间光瞳平面用于空间频率滤光。因此，可以通过在呈现衬底平面的空间光谱的平面中限定空间强度分布来选择辐射入射到衬底上的角度范围，这里称为(共轭)光瞳平面。具体地，这可以通过在物镜光瞳平面的后投影图像的平面中、在透镜12和14之间插入适当形式的孔板13来完成。在图示的示例中，孔板13具有被标注为13N和13S的不同的形式，以允许选择不同的照射模式。本示例中的照射系统形成了离轴照射模式。在第一照射模式中，仅为了便于描述起见，孔板13N提供从指定为“北”的方向的离轴(照射)。在第二照射模式中，孔板13S用于提供类似的照射，但是从标注为“南”的相反方向的照射。通过使用不同的孔，其它的照射模式是可能的。期望光瞳平面的其余部分是暗的，这是因为在所期望的照射模式之外的任何不必要的光都可能干扰所期望的测量信号。

如图5(b)所示，目标TT被放置成衬底W垂直于物镜16的光轴O。衬底W可由支撑件(未示出)支撑。从偏离轴线O一角度射到目标TT上的测量辐射的射线I产生第零阶射线(实线0)和两个第一阶射线(点划线表示+1阶，并且双点划线表示-1阶)。应注意，对于过填充的小目标而言，这些射线只是覆盖包括量测目标结TT和其它特征的衬底区域的许多平行射线之一。由于板13中的孔具有有限的宽度(对于允许有用数量的光而言是必需的)，因而入射射线I实际上会占据一角度范围，并且衍射射线0和+1/-1将会稍微展开。根据小目标的点扩散函数，每个阶+1和-1都将进一步在一个角度范围之上展开，而不是如图示的单条理想的射线。注意的是，目标的光栅间距和照射角度可以被设计或调整成使得进入物镜的第一阶射线与中心光轴接近对准。图5(a)和5(b)所示的射线被显示为略微偏离轴线，这纯粹是为了使它们能够在图中更容易区分开。

由衬底W上的目标TT所衍射的至少0和+1阶被物镜16收集，并且通过分束器15被引导返回。返回至图5(a)，第一照射模式和第二照射模式两者都通过指定标注为北(N)和南(S)的在直径方向上相对的孔来说明。当测量辐射的入射射线I来自光轴的北侧时，也就是当使用孔板13N施加第一照射模式时，标注为+1(N)的+1阶衍射射线进入物镜16。相比，当使用孔板13S施加第二照射模式时，-1阶衍射射线(标注为-1(S))是进入透镜16的射线。

第二分束器17将衍射束分成两条测量支路。在第一测量支路中，光学系统18利用第零阶和第一阶衍射束在第一传感器19(例如CCD或CMOS传感器)上形成目标结构的衍射光谱(光瞳平面图像)。每个衍射阶击中传感器上的不同点，以便图像处理可以比较和对比多个阶。由传感器19捕获的光瞳平面图像可以用于聚焦量测设备和/或对第一阶束的强度测量值进行归一化。光瞳平面图像也可以用于诸如重构等许多测量目的。

在第二测量支路中，光学系统20、22在传感器23(例如CCD或CMOS传感器)上形成目标TT的图像。在第二测量支路中，孔径光阑21设置在与光瞳平面共轭的平面中。孔径光阑21起到阻挡第零阶衍射束的作用，使得目标的形成在传感器23上的图像仅由-1阶或+1阶束形成。由传感器19和23捕获的图像被输出到处理图像的处理器PU，该处理器PU的功能将依赖于正在执行的特定类型的测量。应该注意的是，术语“图像”在这里被在宽的含义上使用。如果仅存在-1阶和+1阶中的一个，则同理将不会形成光栅线的图像。

图5所示的特定形式的孔板13和场阑21仅仅是示例。在本发明的另一个实施例中，使用对目标的同轴照射，并且使用具有离轴孔的孔径光阑以将衍射光中的大致仅一种第一阶衍射光传递到传感器。在另外的其它实施例中，代替第一阶束或者除第一阶束之外，可以在测量中使用第二阶、第三阶和更高阶束(图5中未示出)。

为了使测量辐射适应这些不同类型的测量，孔板13可以包括围绕盘形成的多个孔图案，该盘旋转以将所期望的图案带到合适的位置。应该注意的是，孔板13N或13S仅用于测量在一个方向(X方向或Y方向，这依赖于设置)上定向的光栅。为了测量正交的光栅，可以实施90°和270°的目标旋转。图4(c)和4(d)中示出不同的孔板。在上文提到的先前公开的申请中描述了这些的使用和所述设备的许多其它变型及应用。

测量辐射的射线由通过源11所发出的光提供。这种光经由分束器15和物镜16而被引导至衬底W上，所述物镜从衬底W收集衍射辐射。

目标TT可以包括沿第一方向(例如X方向)的两条线光栅和沿与所述第一方向正交的第二方向(例如Y方向)的两条线光栅。物镜16需要具有高数值孔径NA(例如约0.95)，以便收集从光栅衍射的辐射。如图5所示，在物镜16与传感器19和23之间需要大量光学元件。

具有可以具有较高强度照射和/或可以执行较快测量的量测设备将会是良好的。具有针对所述检测透镜(例如图5的量测设备中的物镜16)的数值孔径有较低要求的量测设备将会是良好的。具有带简化的检测光学器件的量测设备将会是良好的。

图6示意性地描绘根据本发明的实施例的量测设备MT。量测设备MT用于确定衬底W上的结构的关注的参数。所述结构是量测目标TT。

在实施例中，量测设备MT包括辐射源32。辐射源32用于产生照射辐射。例如，在实施例中，辐射源32是激光器，诸如白光激光器。辐射源32可以包括用于传输所述照射辐射的至少一个光子晶体光纤。然而，辐射源32不必是白光激光器。其它类型的激光器、或非激光器式源可以用作辐射源32。

如图6中所描绘的，在实施例中，所述量测设备MT包括至少两个照射分支51、52。至少两个照射分支51、52用于照射所述衬底W上的目标TT。照射分支51、52被配置成从不同角度照射所述目标TT，如例如图6中所示出的。照射分支的数目不限于两个。例如，可以存在三个、四个或大于四个照射分支。

照射分支51、52表示用于照射辐射到达目标TT的不同光路径。经过所述照射分支51、52而传输的照射辐射是由辐射源32提供的。照射分支51、52是用于待引导至目标TT的来自辐射源32的照射辐射的替代路径。

如图6中所描绘的，在实施例中，所述量测设备MT包括辐射切换器27。辐射切换器27是切换元件。辐射切换器27被配置成接收来自辐射源32的照射辐射。辐射切换器27被配置成将所述辐射的至少一部分转移到至少两个照射分支51、52中的可选的一个照射分支。

例如，辐射切换器27可以在不同操作模式之间切换。在第一模式中，辐射切换器27被配置成接收照射辐射并且将辐射的至少一部分转移至第一照射分支51。在第二模式中，辐射切换器27被配置成接收照射辐射并且将辐射的至少一部分转移至第二照射分支52。第一模式对应于选择第一照射分支51时的情况。第二模式对应于选择第二照射分支52时的情况。如图6所示，在实施例中，辐射切换器被配置成接收可以用以对模式进行选择的控制信号57。

在实施例中，所述目标TT由至少两个照射分支51、52从不同角度依次照射。在第一时间段中，目标TT由来自第一照射分支51的照射辐射照射。在第二时间段(在第一时间段之后)中，目标TT由来自第二照射分支52的照射辐射照射。在实施例中，第一时间段不与第二时间段交叠。在实施例中，第二时间段大致紧随于第一时间段之后，两个时间段之间大致没有空隙。

在实施例中，两个照射分支51、52对应于互补角。例如，如果第一照射分支51从第一角照射目标TT，则当沿目标TT的法线观察时，第二照射分支52从与第一角成180°互补角照射所述目标TT(即图9中所示的俯视图)。具体地，在实施例中，第一照射分支51用于进行源自目标TT(具有单个定向，例如X定向)的暗场测量，其中一次衍射阶由检测透镜16收集。第二照射分支52用于进行具有同一定向的源自同一目标TT的暗场测量，但互补衍射阶由检测透镜16收集。

参考图9，在实施例中，不同的照射分支51、53用于确定目标TT的不同光栅的关注的特性。例如，第一照射分支51可以用于对从沿X方向的光栅所衍射的辐射进行测量。另一照射分支53可以用于测量从沿Y方向的光栅所衍射的辐射。

根据本发明，可以依次进行从垂直和互补角的测量。另外或替代地，可以依次进行对沿不同方向的光栅的测量。这意味着针对这些不同测量的衍射辐射不必由检测透镜16同时收集。替代地，检测透镜16可以一次收集针对这些测量中的仅一个测量的辐射。

本发明的实施例预期实现具有针对检测透镜16的较低NA的量测设备MT。在实施例中，检测透镜16具有至多0.9、可选地至多0.8、可选地至多0.7、可选地至多0.6、可选地至多0.5和可选地至多0.4的NA。所述检测透镜16是量测设备MT的检测分支的部分。检测透镜16被配置成收集散射辐射/反射辐射的一部分并且沿朝向传感器19的方向透射所述散射辐射/反射辐射的一部分。本发明的实施例预期实现针对所述量测设备MT的检测透镜16的较大程度的设计自由度。例如，可以使用制造较简单或较便宜的透镜。

如上所解释的，设置了辐射切换器27以随后转移辐射至照射分支51、52。在实施例中，所述辐射切换器27被配置成在低于1ms内在照射分支之间切换。由所述辐射切换器27所提供的快速切换允许在有限时间段内依次进行测量。本发明的实施例预期能够实现对于沿所述目标TT的X方向和Y方向的光栅的垂直和互补模式的高速连续测量。

在实施例中，所述辐射切换器27包括空间光调制器。所述空间光调制器被配置成接收来自辐射源32的照射辐射。所述空间光调制器被配置成将空间上变化的调制应用于所述照射辐射。在实施例中，所述空间光调制器包括微反射镜器件。所述微反射镜器件包括多个微观小反射镜。反射镜是微机电系统。反射镜的方向是通过在围绕反射镜阵列的两个电极之间施加电压来控制。反射镜的方向可以被控制以便将照射辐射转移到至少两个照射分支51、52中的可选的一个照射分支。在实施例中，空间光调制器以电气方式寻址，使得空间光调制器上的图像以电子方式产生和改变。在替代实施例中，空间光调制器以电气方式寻址，使得空间光调制器上的图像是通过将利用图像而编码的光照射到其前表面或后表面上而产生和改变。

空间光调制器以低损耗将照射辐射转移至照射分支51、52。本发明的实施例预期实现目标TT的高亮度照射。可能期望使用具有不同波长的辐射来执行目标TT的测量。所述空间光调制器可以转移在宽范围的波长内的照射辐射。

如上文提及的，目标TT可以由照射辐射从不同角度依次照射(通过使用不同的照射分支51、52)。在已使用照射辐射从不同角度的完整集合进行测量之后，可以改变照射辐射的波长。在波长变化之后，可以重复进行在不同角度下的测量。可以在变化的波长的情况下进行使用不同角度的测量的另一完整集合。这些操作可以被完成以便获得与在不同角度情况下照射的辐射的不同波长相对应的测量结果的集合。空间光调制器可以被配置成处理照射辐射的完整波长范围。在实施例中，照射辐射的波长可以在测量过程期间改变约十次。

然而，辐射切换器27不必包括空间光调制器。可以使用其它形式的辐射切换器27。例如，在实施例中，所述辐射切换器27包括声光偏转器。所述声光偏转器也可以称为布拉格盒。所述声光偏转器使用声光效应以使用声波来衍射和移位所述照射辐射的频率。例如，在实施例中，所述声光偏转器包括非线性晶体。所述声光偏转器被配置成通过提供电磁信号或声学信号来改变材料(例如非线性晶体)的光学性质。通过控制所述声光偏转器改变材料的光学性质的方式，所述照射辐射可以被引导到至少两个照射分支51、52中的可选的一个照射分支。

所述声光偏转器具有较少量的机械移动部件(可能没有机械移动部件)。本发明的实施例预期实现具有长寿命的照射分支选择的高可靠性。

所述空间光调制器和所述声光偏转器都不是本发明所必需的。另外地或替代地，在实施例中，所述辐射切换器27包括至少一个分束器和多个快门(或遮蔽件)，所述多个快门被配置成控制所述辐射到至少两个照射分支51、52中的可选的一个照射分支的转移。

所述空间光调制器和所述声光偏转器能够以低损耗将所述照射辐射转移至照射分支51、52。具体地，将照射辐射拆分至不同路径中且接着有意地切断所述路径中的一些路径(由此损耗所述辐射)不是必需的。替代地，可以沿期望的光学路径引导大致所有辐射。

图11示意性地描绘根据本发明的实施例的量测设备MT的部分。在图11中所示的实施例中，所述辐射切换器27包括声光偏转器75。所述声光偏转器75被配置成将光重新引导(即偏转)至各种角度。声光偏转器75被配置成沿不同方向对光进行偏转。反射角取决于声波在材料中受激励的驱动频率和/或功率。在实施例中，所述声光偏转器75被配置成偏转在从400nm至1600nm范围内的辐射。

在实施例中，控制器被配置成控制用于在声光偏转器75的材料中激励声波的驱动频率和/或功率。所述声光偏转器75可以对光进行重新引导的角度范围并没有被特别地限制。在实施例中，声光偏转器75被配置成遍及一角度范围上偏转光，所述范围是0.5至1.5°。

如图11所示，在实施例中，所述辐射切换器27包括聚焦透镜76。所述聚焦透镜76被配置成接收由所述声光偏转器75偏转的光并且引导光至照射分支51至54。由声光偏转器75所提供的偏转角和聚焦透镜76的焦距可以被选择以便提供光束的充分大的空间偏转。例如，在实施例中，所述聚焦透镜76可以具有约60mm的焦距。如果所述声光偏转器75使光在角度1°或更宽的范围上偏转且所述聚焦透镜76具有60mm的焦距，则光束的空间位移可以是约1mm。

如图11所示，在实施例中，所述辐射切换器27包括透镜阵列77。所述透镜阵列被配置成将来自声光偏转器75的辐射束耦合至与照射分支51至54相对应的光纤30。在实施例中，所述透镜阵列77包括多个透镜。在实施例中，所述透镜阵列77包括与每个照射分支51至54的光纤30相对应的透镜。在实施例中，透镜阵列77的每个透镜具有至少1mm的直径，并且可选地至多2mm。

通过改变在声光偏转器75中受激励的声波的频率和/或功率，可以控制由所述声光偏转器75施加的偏转角。因此，通过改变输入至声光偏转器75的频率和/或功率，偏转角可以被快速地切换以便重新引导光至特定照射分支51至54的所选单独的光纤30。这使得有可能在低于1ms内对所述照射分支51至54进行切换。

在实施例中，辐射切换器27被配置成改变施加至照射分支51至54的辐射的强度。例如，所述辐射切换器27可以被配置成在例如中等强度与高强度之间改变照射强度。这在下文中更详细地解释。

在实施例中，所述声光偏转器被配置成改变辐射束的方向以便控制多少辐射束耦合至相对应的照射分支51至54的光纤30。施加至照射分支51至54的单独的强度可以通过对由声光偏转器75所提供的偏转角进行去调谐来调整。当期望高的辐射强度时，所述声光偏转器75被配置成提供偏转角，使得辐射束被施加至特定照射分支51的光纤30的中心。通过引导辐射束至光纤30的中心，照射强度可以被最大化(或几乎最大化)。

如果需要较低的辐射强度，则声光偏转器75可以被控制以便施加稍微不同的偏转角，使得所述辐射束被引导至光纤30的偏心位置(在横截面区域中)。这导致被耦合至光纤30中的辐射的量的减小。这减小了经过所述照射分支51的光纤30而转移的辐射的强度。以这种方式，单独的强度可以通过对角度稍微进行去调谐来调整，以使得形成在光纤30的尖端上的斑是偏心的并且较少的光被耦合至光纤30中。

以此方式，在沿不同的照射分支51至54而传递的束中的小的强度不平衡可以被调整和校正。例如，如果能量传感器55指示所述照射分支51至54之间的强度不平衡，则所述声光偏转器75可以被控制以便改变偏转。这可以补偿强度不平衡并且增大跨越所述照射分支51至54的强度的一致性。

应注意，用以改变照射的强度的声光偏转器75的使用可以与图8中示出的上述实施例的特征相组合。用以改变照射的强度的声光偏转器75的使用也可以与图8中所示的其它特征无关地来使用。

图10示意性地描绘根据本发明的实施例的量测设备MT的部分。在图10中所示的实施例中，辐射切换器27包括至少一个普克尔盒70。普克尔盒70是被配置成控制辐射束的偏振方向的电光部件。普克尔盒被配置成使得其产生由电场引发的光学介质中的双折射率。双折射率取决于电场。当电压施加在普克尔盒70的晶体上时，其双折射率的量变化。具体地，双折射率的量可以相对于所施加电压而线性地变化。普克尔盒70用作可变延迟器。

施加至普克尔盒70的电压被控制以使得普克尔盒70施加可变延迟。可变延迟器影响输入至普克尔盒70中的辐射的偏振方向。通过控制所述辐射的偏振方向，辐射可以被引导至不同的照射分支51至54，如在下文更详细地解释的。

如图10所示，在实施例中，量测设备MT包括被配置成接收来自辐射源32的辐射的分束器61。所述分束器61被配置成沿两个不同的分支引导所述辐射。提供分束器61不是必需的。在替代实施例中，所述辐射是从辐射源32沿图10中所示的两个分支中的一个分支(即仅具有一个普克尔盒70)引导。另一分支(具有另一普克尔盒70)是可选的。

在实施例中，波长选择器33包括声光可调谐式滤光器36，所述声光可调谐式滤光器36被配置成基于在声光可调谐式滤光器36中受激励的声波的频率和/或功率来传输所选波长范围的照射辐射。具体地，如图10所示，在实施例中，所述量测设备MT包括至少一个声光可调谐式滤光器36。所述声光可调谐式滤光器36可以形成波长选择器33的部分。所述声光可调谐式滤光器36被配置成选择由声光可调谐式滤光器36所传输的辐射的波长。在实施例中，所述声光可调谐式滤光器36具有约3nm的带宽。

所述声光可调谐式滤光器36被配置成使所述辐射线性地偏振。由声光可调谐式滤光器36输出的辐射被线性偏振。经线性偏振的所述辐射被输入至普克尔盒70中，所述普克尔盒位于所述声光可调谐式滤光器36的下游。

如上文提及的，普克尔盒充当可变延迟器。普克尔盒70被配置成使得延迟器的“快”和“慢”轴被布置成相对于由普克尔盒70所接收的线性偏振辐射的偏振平面成45°。当施加至普克尔盒70的电压使得延迟器处于0°时，则辐射的偏振不被普克尔盒70改变。然而，当施加至普克尔盒70的电压受控制使得延迟器处于180°时，则辐射的偏振方向旋转90°。施加至普克尔盒70的电压可以在低于1ms内变化，使得可以在低于1ms内进行偏振方向的切换。

需要施加至普克尔盒70以便提供180°的延迟的电压取决于所述辐射的波长。因此，所述辐射的波长是控制施加至普克尔盒70的电压以便控制由普克尔盒70所输出的辐射的偏振方向的控制器的输入。

如图10所示，在实施例中，辐射切换器27包括在光学上位于普克尔盒70下游的偏振分束器71。所述偏振分束器71被配置成取决于由普克尔盒70控制的偏振方向来透射或反射辐射束。由普克尔盒70所输出的辐射进入所述偏振分束器71。取决于所述辐射的所选偏振方向，由所述偏振分束器71透射或反射所述辐射。如图10所示，在实施例中，辐射切换器27包括半波长延迟器72。所述半波长延迟器72被配置成回卷或回旋(rotate back)所述辐射的偏振方向。

由偏振分束器71透射的辐射束、和由偏振分束器71反射且随后由半波长延迟器72透射的辐射束两者于是具有同一偏振方向。两个束对应于两个不同的照射分支51、52。因此，辐射切换器27被配置成通过控制被施加至普克尔盒70的电压来控制使用哪个照射分支51、52。

在实施例中，所述量测设备MT包括至少两个声光可调谐式滤光器36至37，至少一个声光可调谐式滤光器被布置于辐射切换器27的上游且至少一个声光可调谐式滤光器被布置于辐射切换器27的下游。具体地，如图10所示，在实施例中，每个照射分支51至54具备另外的声光可调谐式滤光器37。所述另外的声光可调谐式滤光器37被配置成针对相对应的照射分支51至54接通和切断所述束。

在实施例中，与声光可调谐式滤光器36相比，所述另外的声光可调谐式滤光器37具有较大的带宽。通过要求所述辐射传递穿过两个声光可调谐式滤光器36、37，则可以更可靠地抑制不想要的波长的辐射。由这种声光可调谐式滤光器37所提供的切换器可以被应用于本发明的其它实施例。

如图10所示，可以存在两个分支，每个分支具有普克尔盒70，以便总共提供用于照射分支51至54。替代地，如果需要仅两个照射分支51、52，则可能需要仅一个分支。

在实施例中，紧接地位于所述辐射源32下游的分束器61是偏振分束器。这使得可能产生具有最佳偏振以用于透射穿过相对应的声光可调谐式滤光器36的两个束。这减少了将会以其它方式在声光可调谐式滤光器36中损耗的能量的量。

在实施例中，所述光源32是超连续光谱光源。

应注意，普克尔盒70和声光可调谐式滤光器36至37可以与图8中示出的上述实施例的特征相组合。普克尔盒70和声光可调谐式滤光器36至37也可以与图8中所示的其它特征无关地来使用。

在实施例中，所述量测设备MT包括检测透镜16。所述透镜用于收集从结构(即目标TT)衍射的辐射的至少一部分。在实施例中，所述透镜类似于上文在图5的量测设备的情境下所描述的物镜16。在以下说明书中，所述透镜被描述为物镜。然而，所述透镜为物镜不是必要的。作为替代，所述透镜可以是单个透镜。所述透镜可以是单透镜，例如平面-非球面(plano-asphere)或双非球面。所述透镜可以是具有自由形式曲率的任何表面或菲涅尔透镜。所述透镜可以包括在折射率中具有梯度的材料。

在实施例中，所述量测设备MT包括图像传感器19。所述传感器19用于接收和获得所收集的衍射辐射的记录。所述传感器19可以类似于上文在图6中示出的量测设备的情境中所描述的传感器19。

在实施例中，所述量测设备MT包括光学器件24。所述光学器件24用于将所收集的衍射辐射传输至传感器19。光学器件24可以包括一个或更多个光学元件，诸如透镜、分束器和光学掩模。

在实施例中，所述照射分支51、52包括用于照射所述目标TT的至少一个光纤。如图6所示，在实施例中，至少一个光纤用于直接地照射所述目标TT。这意味着在光纤的端部与目标TT之间不必存在任何光学器件。这有助于维持被引导至目标TT的照射辐射的相干性。

在图5中所示出的量测设备的比较示例中，所述目标TT由所述源11发射的辐射来照射并且经过包括物镜16的各个光学元件而传输。本发明的量测设备MT的实施例是不同的，原因在于所述目标TT可以由光纤直接地照射。这意味着当所述照射辐射从光纤发射时，所述照射辐射不经过其它光学器件(诸如任何透镜或分束器)传输。具体地，从光纤所发射的照射辐射在其入射到目标TT上之前不传递穿过所述检测透镜16。

然而，所述光纤直接地照射所述目标TT不是必需的。在实施例中，至少一个光纤用于经由至少一个其它光学元件来间接地照射所述结构。例如，诸如透镜、分束器等之类的光学元件可以被设置在光纤的端部与目标TT之间。

图7示意性地示出照射所述目标TT的辐射的斑31的大小。可以使用示出于图6中的尺寸来估计斑31的大小。随着逐渐增加的光纤直径所述斑31的大小S增加。所述斑31可以是具有一定宽度和一定长度的椭圆。随着在光纤30的尖端40与目标TT之间逐渐增加的距离d，所述斑31的大小S增加。随着逐渐增加的表示从光纤30发射的辐射的射线的散布的角度NA，所述斑31的大小S增加。随着逐渐增加的限定于目标TT法线与来自光纤的中心辐射射线之间的方位角θ，所述斑31的大小S增加。在实施例中，所有照射分支51、52照射所述目标TT的同一区域。不同的照射分支51、52的斑31彼此交叠。在实施例中，所述照射分支51、52以同一方位角θ照射所述目标TT。在实施例中，所述照射分支51、52的光纤30具有同一直径。

在实施例中，至少一个光纤的尖端40在平行于光轴O的方向上被定位于物镜16与目标TT之间。所述光轴O由所述检测透镜16限定。具体地，如图6所示，所述尖端40可以定位于这样的体积中：所述体积在一侧处被由所述衬底W的表面而形成的第一虚拟平面25限制，并且在另一侧处被平行于第一虚拟平面且触及面向所述衬底W的物镜16的端部的第二虚拟平面26限制。

这种情况的示例示出于图6中，其中照射分支51、52的光纤向下延伸至位于检测透镜16的端面下方的位置。这可以有助于接近于目标TT来定位所述光纤的尖端40。然而，尖端40在平行于光轴的方向上处于检测透镜16与目标TT之间是不必要的。例如，尖端40可以恰好定位在检测透镜16的端面上方，但定位至其一侧。可以进行这种操作，而同时确保尖端40不干扰来自目标TT的可以由检测透镜16收集的任何衍射辐射。

图8概略地描绘量测设备MT的可选部件之间的光学连接。如图8中所示和上文所描述的，所述量测设备MT包括辐射源32和辐射切换器27。如图8所示，在实施例中，所述量测设备MT包括四个照射分支51至54。照射分支中的两个照射分支用于确定目标TT的第一组光栅的关注的特性。照射分支中的两个照射分支用于确定目标TT的第二组光栅的关注的特性。

如图8所示，在实施例中，所述量测设备MT包括波长选择器33。所述波长选择器33被配置成接收照射辐射。所述波长选择器33被配置成传输所选波长范围的照射辐射。所述波长选择器33被配置成滤除在所选波长范围之外的照射辐射。在实施例中，所选波长范围具有约5至15nm的带宽。

如图8所示，在实施例中，所述波长选择器33包括多个选择器单元34、35。在实施例中，所述波长选择器33包括可见光辐射选择器单元34和红外辐射选择器单元35。所述可见光辐射选择器单元34被配置成透射在可见光谱内的所选波长范围并且滤除其它辐射。所述红外辐射选择器35被配置成透射在红外线光谱内的所选波长范围并且滤除其它辐射。另外的选择器单元可以被设置用于所述辐射光谱的其它区段。

如图8中描绘的，在实施例中，所述波长选择器33包括用于在选择器单元34、35之间对所述照射辐射进行拆分的分束器61。在实施例中，所述波长选择器33包括用于将拆分的光路径再组合成用于输入至辐射切换器27的单个光学路径的反射器62(例如反射镜)。

如图8中描绘的，在实施例中，所述波长选择器33在光学上位于辐射源32的下游且在光学上位于辐射切换器27的上游。所述波长选择器33接收来自辐射源32的照射辐射。所述波长选择器33将所选波长范围的照射辐射输出至所述辐射切换器27。在替代实施例中，所述波长选择器33定位于辐射切换器27的下游。

所述量测设备MT包括波长选择器33是不必要的。在实施例中，辐射源32包括单个波长源(例如单个波长激光)。例如，当辐射源32包括单个波长源时波长选择器是不必需的。在实施例中，所述辐射源32是这样的可调谐的单个波长源：它的输出在相对较小带宽(例如单个波长)内、并且它的小带宽的中心波长是可选的。

如图8所示，在实施例中，量测设备MT包括光谱仪28。所述辐射切换器27被配置成能选择性地将所述辐射的至少一部分转移至光谱仪28。所述光谱仪28被配置成测量所述照射辐射的光谱分量。例如，所述光谱仪28被配置成测量所述照射辐射的波长范围和分布。在实施例中，光谱仪输出了由辐射源32和/或波长选择器33所接收的信息以用于提供反馈以用于控制所述照射辐射的波长。

在实施例中，所述辐射切换器27被配置成将所述照射辐射的部分连续地转移至光谱仪28。这允许对用于测量的所述照射辐射的波长的连续反馈控制。在替代实施例中，辐射切换器27被控制以便将所述照射辐射的至少一部分间歇地转移至光谱仪28。这允许所述照射辐射的波长的间歇反馈控制。当所述照射辐射没有被转移至光谱仪28时，所述照射辐射的亮度维持为高。也可以通过以连续方式拆分所述波长选择器33的输出的小部分(例如0.1％至1％)，来连续地而不是间歇地进行反馈。

如图8所示，在实施例中，所述量测设备MT包括束收集器29。所述辐射切换器27被配置成能选择性地将辐射的至少一部分转移至所述束收集器29。所述束收集器29被配置成吸收所述辐射。所述束收集器29可以用以防止所述照射辐射在不断开辐射源32情况下由照射分支51至54发射。所述束收集器29可以用以充当用于所述照射辐射的快门。然而，所述量测设备MT包括束收集器是不必要的。仅作为示例，量测设备MT可以不包括所述束收集器29但具有可被快速地接通和断开的辐射源32。

如图8所示，在实施例中，所述量测设备MT包括至少两个能量传感器55。具体地，在实施例中，每个照射分支包括能量传感器55。所述能量传感器55被配置成测量经过相对应的照射分支51至54的光纤30而传输的辐射的强度。

每个照射分支51至54具备相对应的能量传感器55。所述能量传感器55有助于控制经过所述照射分支51至54而传输的照射辐射的强度。在实施例中，能量传感器55输出用于对所述辐射的强度的反馈控制的信息。例如，可以基于从能量传感器55所接收的信息来控制所述辐射源32的功率。

如上文所描述的，在实施例中，两个照射分支51、52用于测量第一光栅(具有沿X方向的线)。另外两个照射分支53、54用于测量第二光栅(具有沿Y方向的线)。所述能量传感器55可以用以确保由用于测量同一光栅的两个照射分支51、52所传输的辐射的强度对于两个分支是相同的。针对用于第二光栅的两个分支执行类似的控制。在另一个实施例中，由能量传感器55所测量的值用于归一化所述传感器19上所测量的强度，使得可能较准确对测量进行彼此比较。本发明的实施例被预期用以实现重叠测量的较大准确度。这是因为重叠信号对于测量同一光栅的两个分支之间的强度差而言极其敏感。

如图8所示，在实施例中，每个照射分支51至54包括用于朝向能量传感器55再引导辐射的分束器61。在实施例中，所述分束器61被配置成透射所述辐射的大部分(例如约99％)且仅仅朝向能量传感器55反射所述辐射的少部分(例如约1％)。如图8所示，所述能量传感器55在光学上位于照射分支51至54的光纤30的下游。这允许能量传感器55测量由照射分支51至54输出的辐射的强度。然而，所述能量传感器55可以定位于光纤30的上游(尽管由能量传感器进行的测量接着将不会考虑光纤30中的损耗)。

量测设备MT包括能量传感器55是不必要的。例如，辐射剂量传感器可以用以测量在目标TT处所接收的辐射。

如图8所示，在实施例中，量测设备MT包括至少两个偏振器56。具体地，在实施例中，每个照射分支51至54包括偏振器56。所述偏振器56被配置成使经过相对应的照射分支51至54而传输的辐射发生偏振。如图8所示，在实施例中，偏振器56在光学上位于照射分支51至54的光纤30下游。在实施例中，偏振器56被配置成恰在辐射击中或射中所述目标TT之前在适当模式中使照射辐射发生偏振。

在实施例中，偏振器56能够被控制以允许传输可选的偏振。例如，偏振器的模式可以被切换以提供辐射的适当的偏振。在替代实施例中，偏振器56不以这种方式来控制并且提供辐射的固定偏振。

如图8所示，在实施例中，所述量测设备MT包括检测分支。所述检测分支被配置成收集从衬底W上的结构TT衍射和/或散射的辐射。如图6所示，在实施例中，所述检测分支包括检测透镜16和另外的光学器件24。在实施例中，所述检测分支包括传感器19。在实施例中，所述检测分支包括分束器。

在实施例中，所述检测分支包括被配置用以处理由传感器19所获得的数据的处理器。在实施例中，所述处理器被配置成实施计算成像算法以用于校正在衍射辐射中的像差。在实施例中，与图5中所示的比较示例相比较，简化了所述检测分支的光学器件24。由于简化的光学器件，可以存在有所述衍射辐射中的像差的增大。所述计算成像算法用于校正由于简化的光学器件而导致的这些像差。

在实施例中，所述检测分支被配置成收集非零衍射阶辐射。例如，在实施例中，所述检测分支16、24被配置成收集+1衍射阶和-1衍射阶。在实施例中，所述检测分支16、24不被配置成收集镜面反射辐射。

在实施例中，所述照射分支51至54与所述检测分支16、24分开。所述照射分支51至54不与所述检测分支16、24共同共享任何部件。

如图8所示，在实施例中，所述量测设备MT包括至少一个图像传感器19。所述图像传感器19被配置成检测从衬底W上的结构TT衍射的辐射。如图8所示，在实施例中，所述量测设备MT包括多个(例如两个)图像传感器19。所述图像传感器19可以用于检测完整光谱的不同区段的辐射。例如，一个图像传感器可以用于检测可见光辐射且另一图像传感器19可以用于检测红外辐射。如图8所示，在实施例中，所述分束器61被设置用于在不同图像传感器19之间拆分所收集的辐射。然而，存在多个图像传感器不是必要的。在替代实施例中，设置仅一个图像传感器19。

如上所解释的，量测设备MT的各个部件是可控的。例如，可以在不同模式之间控制所述辐射源32、所述波长选择器33、所述辐射切换器27和所述偏振器56。在实施例中，量测设备MT包括被配置成对这些部件中的一个或更多个部件进行控制的控制器58。

如上所解释的，在实施例中，所述量测设备MT包括用于测量辐射的多方面的一个或更多个部件。例如，所述光谱仪28和所述能量传感器55可以测量正用于测量的所述照射辐射的波长分布和强度。在实施例中，所述控制器58接收来自这些测量部件(例如，光谱仪28和能量传感器55)的信息。在实施例中，所述控制器58基于所接收的信息来产生控制信号。这允许用于测量的所述照射辐射的反馈控制。

图9是根据本发明的实施例的照射位于衬底W上的目标TT的四个分开的照射分支51至54的光纤30的平面图。当沿目标TT的法线观察时得到图9中的视图。法线可以平行于所述检测分支16、24的光轴O(如图6中所示)。

如图9所示，所述照射分支51至54的光纤30被配置成当沿目标TT的法线观察时从不同角照射所述目标TT。在图9中所示的示例中，所述照射分支51和52用于测量所述目标TT的第一组光栅(具有沿X方向的线)。所述照射分支53和54用于测量第二光栅(具有沿Y方向的线)。所述照射分支51和52从互补角照射所述目标TT。这意味着照射分支51与52之间的角度β为180°。类似地，照射分支53和54从互补角(即彼此相对)照射所述目标TT。

在实施例中，所述照射分支51至54被配置成从彼此均匀地间隔开的不同角度照射所述目标TT。例如，如图9所示，相邻照射分支(例如照射分支51和54)之间的角度α是90°。这意味着所有四个照射分支51至54位于彼此均匀地间隔开的角度处。在每对相邻照射分支之间存在90°角度。所述照射分支51和52被布置用以当沿目标TT的法线观察时从相反的方向照射所述目标TT。所述照射分支53和54被布置用以当沿目标TT的法线观察时从相反的方向照射所述目标TT。

在实施例中，所述量测设备MT是基于衍射的散射仪。

在后续编号的方面中披露了另外的实施例：

1.一种用于确定衬底上的结构的关注的特性的量测设备，所述量测设备包括：

辐射源，所述辐射源用于产生照射辐射；

至少两个照射分支，所述至少两个照射分支用于照射所述衬底上的所述结构，所述照射分支被配置成从不同角度照射所述结构；以及

辐射切换器，所述辐射切换器被配置成接收所述照射辐射并且将所述照射辐射的至少一部分转移至所述至少两个照射分支中的可选的一个照射分支。

2.根据方面1所述的量测设备，其中所述辐射切换器包括空间光调制器。

3.根据方面2所述的量测设备，其中所述空间光调制器包括微反射镜器件。

4.根据方面1所述的量测设备，其中所述辐射切换器包括声光偏转器。

5.根据权利要求4所述的量测设备，其中所述辐射切换器包括被配置成将来自所述声光偏转器的所述辐射束耦合至与所述照射分支相对应的光纤的透镜阵列。

6.根据权利要求4所述的量测设备，其中所述声光偏转器被配置成改变辐射束的方向以便控制所述辐射束中的多少辐射束耦合至相对应的照射分支的光纤。

7.根据权利要求4所述的量测设备，其中所述辐射切换器包括普克尔盒，所述普克尔盒被配置成控制辐射束的偏振方向。

8.根据权利要求7所述的量测设备，所述量测设备包括偏振分束器，所述偏振分束器被配置成取决于由所述普克尔盒控制的所述偏振方向来透射或反射辐射束。

9.根据方面1所述的量测设备，其中所述辐射切换器包括至少一个分束器和多个快门，所述多个快门被配置成控制所述辐射的所述至少一部分至所述至少两个照射分支中的可选的一个照射分支的转移。

10.根据任一前述方面所述的量测设备，其中所述照射分支被配置成当沿所述结构的法线观察时从不同角度照射所述结构。

11.根据任一前述方面所述的量测设备，其中所述照射分支被配置成从彼此均匀地间隔开的不同角度照射所述结构。

12.根据任一前述方面所述的量测设备，其中所述照射分支包括用于照射所述结构的至少一个光纤。

13.根据方面12所述的量测设备，其中所述至少一个光纤用于直接地照射所述结构。

14.根据方面12所述的量测设备，其中所述至少一个光纤用于经由至少一个其它光学元件间接地照射所述结构。

15.根据任一前述方面所述的量测设备，所述量测设备包括：

波长选择器，所述波长选择器被配置成接收所述照射辐射并且传输所选波长范围的所述照射辐射，滤除所选波长范围之外的所述照射辐射。

16.根据权利要求15所述的量测设备，其中所述波长选择器包括声光可调谐式滤光器，所述声光可调谐式滤光器被配置成基于在所述声光可调谐式滤光器中受激励的声波的频率和/或功率来传输所选波长范围的所述照射辐射。

17.根据权利要求16所述的量测设备，所述量测设备包括至少两个声光可调谐式滤光器，至少一个声光可调谐式滤光器布置于所述辐射切换器的上游且至少一个声光可调谐式滤光器布置于所述辐射切换器的下游。

18.根据任一前述方面所述的量测设备，所述量测设备包括：

光谱仪；

其中所述辐射切换器被配置成能选择性地将所述辐射的至少一部分转移至所述光谱仪。

19.根据任一前述方面所述的量测设备，所述量测设备包括：

束收集器；

其中所述辐射切换器被配置成能选择性地将所述辐射的至少一部分转移至所述束收集器。

20.根据任一前述方面所述的量测设备，所述量测设备包括至少四个照射分支。

21.根据任一前述方面所述的量测设备，其中所述结构包括沿第一方向的线的第一光栅和沿正交于所述第一方向的第二方向的线的第二光栅，

其中所述照射分支中的至少两个照射分支用于从不同角度确定所述第一光栅的关注的特性且所述照射分支中的至少两个照射分支用于从不同角度确定所述第二光栅的关注的特性。

22.根据方面21所述的量测设备，其中用于确定所述第一光栅的关注的特性的所述照射分支中的至少两个照射分支被布置用以当沿所述结构的法线观察时从相反的方向照射所述结构。

23.根据方面21或22所述的量测设备，其中用于确定所述第二光栅的关注的特性的所述照射分支中的至少两个照射分支被布置用以当沿所述结构的法线观察时从相反的方向照射所述结构。

24.根据任一前述方面所述的量测设备，所述量测设备包括与所述至少两个照射分支相对应的至少两个能量传感器，所述能量传感器被配置成测量经过所述相对应的照射分支传输的所述辐射的强度。

25.根据任一前述方面所述的量测设备，所述量测设备包括与所述至少两个照射分支相对应的至少两个偏振器，所述偏振器被配置成使经过所述相对应的照射分支传输的所述辐射发生偏振。

26.根据方面25所述的量测设备，其中所述偏振器是可控制的以允许传输可选的偏振。

27.根据任一前述方面所述的量测设备，所述量测设备包括被配置成收集从所述衬底上的所述结构衍射和/或散射的辐射的检测分支。

28.根据方面27所述的量测设备，其中所述检测分支被配置成收集非零衍射阶辐射。

29.根据方面27或28所述的量测设备，其中所述至少两个照射分支与所述检测分支分开。

30.根据任一前述方面所述的量测设备，所述量测设备包括被配置成检测从所述衬底上的所述结构衍射的所述辐射的至少一个图像传感器。

31.根据任一前述方面所述的量测设备，所述量测设备包括控制器，所述控制器被配置成控制所述辐射切换器和/或所述辐射源。

32.根据方面31所述的量测设备，其中当所述量测设备包括波长选择器时，所述控制器被配置成控制所述波长选择器。

33.根据方面31或32所述的量测设备，其中当所述量测设备包括偏振器时，所述控制器被配置成控制所述偏振器。

34.根据方面31至33中任一项所述的量测设备，其中当所述量测设备包括能量传感器时，所述控制器被配置成接收来自所述能量传感器的信息，其中所述控制器基于所接收的信息产生控制信号。

35.根据方面31至34中任一项所述的量测设备，其中当所述量测设备包括光谱仪时，所述控制器被配置成接收来自所述光谱仪的信息，其中所述控制器基于所接收的信息产生控制信号。

36.一种用于确定衬底上的结构的关注的参数的方法，所述方法包括：

产生照射辐射；

在辐射切换器处接收所述照射辐射并且将所述照射辐射的至少一部分转移到至少两个照射分支中的可选的一个照射分支；

由所述至少两个照射分支从不同角度依次照射所述结构；

收集从所述结构衍射的辐射的至少一部分；以及

在图像传感器处接收和获得所收集的衍射辐射的记录。

37.根据方面36所述的方法，所述方法包括：

改变在所述辐射切换器处接收的所述照射辐射的波长；和

由所述至少两个照射分支利用经改变的波长的所述照射辐射从不同角度再次依次照射所述结构。

38.一种光刻单元，所述光刻单元包括根据方面1至35中一项所述的量测设备。

在多个方面的后续列表中披露了另外的实施例：

a.)一种用于确定衬底上的结构的关注的特性的量测设备，所述量测设备包括：

辐射源，所述辐射源用于产生照射辐射；

至少两个照射分支，所述至少两个照射分支用于照射所述衬底上的所述结构，所述照射分支被配置成从不同角度照射所述结构；以及

辐射切换器，所述辐射切换器被配置成接收所述照射辐射并且将所述照射辐射的至少一部分转移至所述至少两个照射分支中的可选的一个照射分支，

其中所述辐射切换器包括：

普克尔盒，所述普克尔盒被配置成控制所述照射辐射的偏振方向并且输出偏振受控的照射辐射，和

偏振分束器，所述偏振分束器在光学上位于所述普克尔盒的下游，且被配置成取决于所述偏振受控的照射辐射的所述偏振方向来将所述偏振受控的照射辐射透射至所述至少两个照射分支中的第一照射分支或将所述偏振受控的照射辐射反射至所述照射分支中的第二照射分支。

b.)根据方面a所述的量测设备，所述量测设备还包括上游声光可调谐式滤光器，所述上游声光可调谐式滤光器光学上布置在所述普克尔盒的上游，并且被配置成线性地偏振所述照射辐射。

c.)根据方面a或b所述的量测设备，所述量测设备还包括半波长延迟器，所述半波长延迟器被布置于所述第一照射分支和第二照射分支中的一个照射分支中且被配置成对在所述第一照射分支和第二照射分支中的所述一个照射分支中由所述偏振分束器分别透射或反射的所述偏振受控的照射辐射的所述偏振方向进行旋转。

d.)根据前述方面中任一项所述的量测设备，其中所述照射分支各自包括布置于所述辐射切换器的下游且被配置成接通和断开相应的照射分支的相应的下游声光可调谐式滤光器。

e.)根据前述方面中任一项所述的量测设备，所述量测设备还包括控制器，所述控制器被配置成接收表示所述照射辐射的波长的数据并且根据所述照射辐射的所述波长来控制被施加至所述普克尔盒70的电压。

f.)根据任一前述方面所述的量测设备，其中所述辐射切换器包括空间光调制器，并且其中可选地，所述空间光调制器包括微反射镜器件。

g.)根据任一前述方面所述的量测设备，其中所述辐射切换器包括声光偏转器。

h.)根据任一前述方面所述的量测设备，其中所述辐射切换器包括至少一个分束器和多个快门，所述多个快门被配置成控制所述辐射的所述至少一部分至所述至少两个照射分支中的可选的一个照射分支的转移。

i.)根据任一前述方面所述的量测设备，其中所述照射分支被配置成当沿所述结构的法线观察时从不同角度照射所述结构。

j.)根据任一前述方面所述的量测设备，其中所述照射分支被配置成从彼此均匀地间隔开的不同角度照射所述结构。

k.)根据任一前述方面所述的量测设备，其中所述照射分支包括用于照射所述结构的至少一个光纤，并且其中可选地，所述至少一个光纤用于直接地照射所述结构或所述至少一个光纤用于经由至少一个其它光学元件间接地照射所述结构。

l.)根据任一前述方面所述的量测设备，所述量测设备包括：

波长选择器，所述波长选择器被配置成接收所述照射辐射并且传输所选波长范围的所述照射辐射，滤除所选波长范围之外的所述照射辐射。

m.)根据任一前述方面所述的量测设备，所述量测设备包括以下中的至少一个：

-光谱仪，并且其中所述辐射切换器被配置成能选择性地将所述辐射的至少一部分转移至所述光谱仪，和

-束收集器，并且其中所述辐射切换器被配置成能选择性地将所述辐射的至少一部分转移至所述束收集器。

n.)根据任一前述方面所述的量测设备，所述量测设备包括与所述至少两个照射分支相对应的至少两个能量传感器，所述能量传感器被配置成测量经过所述相对应的照射分支传输的所述辐射的强度。

o.)根据任一前述方面所述的量测设备，所述量测设备包括与所述至少两个照射分支相对应的至少两个偏振器，所述偏振器被配置成使经过所述相对应的照射分支传输的所述辐射发生偏振，并且其中可选地，所述偏振器是可控制的以允许传输可选的偏振。

p.)根据任一前述方面所述的量测设备，所述量测设备包括被配置成收集从所述衬底上的所述结构衍射和/或散射的辐射的检测分支。

q.)根据方面p.)所述的量测设备，其中以下中的至少一个：

-所述检测分支被配置成收集非零衍射阶辐射，

-所述至少两个照射分支与所述检测分支分开。

r.)一种用于确定衬底上的结构的关注的参数的方法，所述方法包括：

产生照射辐射；

在辐射切换器处接收所述照射辐射并且将所述照射辐射的至少一部分转移到至少两个照射分支中的可选的一个照射分支；

由所述至少两个照射分支从不同角度依次照射所述结构；

收集从所述结构衍射的辐射的至少一部分；以及

在图像传感器处接收和获得所收集的衍射辐射的记录，

其中所述辐射切换器包括：

普克尔盒，所述普克尔盒被配置成控制所述照射辐射的偏振方向并且输出偏振受控的照射辐射，和

偏振分束器，所述偏振分束器在光学上位于所述普克尔盒的下游，且被配置成取决于所述偏振受控的照射辐射的所述偏振方向来将所述偏振受控的照射辐射透射至所述至少两个照射分支中的第一照射分支或将所述偏振受控的照射辐射反射至所述照射分支中的第二照射分支。

s.)一种光刻单元，包括根据权利要求a.)至q.)中之一所述的量测设备。

虽然在本文中具体参考“量测设备”或“检查设备”，但两个术语也可以指代检查设备或检查系统。例如，包括本发明的实施例的检查或量测设备可以用以确定衬底上或晶片上的结构的特性。例如，包括本发明的实施例的检查设备或量测设备可以用以检测衬底的缺陷或衬底上或晶片上的结构的缺陷。在这样的实施例中，衬底上的结构的关注的特性可能涉及到结构中的缺陷、结构的特定部分的不存在、或衬底上或晶片上的不想要的结构的存在。

虽然可以在本文中具体地参考在IC制造中光刻设备的使用，但应理解，本文中所描述的光刻设备可以具有其它应用。可能的其它应用包括制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头，等等。

虽然在本文中可以对在光刻设备的情境下的本发明的实施例进行具体参考，但本发明的实施例可以用于其它设备中。本发明的实施例可以形成掩模检查设备、量测设备或测量或处理诸如晶片(或其它衬底)或掩模(或其它图案形成装置)之类的对象的任何设备的部分。这些设备一般可以被称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。

虽然上文可以具体地参考在光学光刻的情境下对本发明的实施例的使用，但将了解，本发明可以在情境允许的情况下不限于光学光刻术，并且可以用于其它应用(例如，压印光刻术)。

虽然上文已描述本发明的特定实施例，但应了解，可以与所描述方式不同的其它方式来实践本发明。以上描述意图是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域技术人员将明白，可以在不背离下文所阐明的权利要求的范围的情况下对所描述的本发明进行修改。