具体实施方式

现在参考附图描述各个实施例，在本文中，相似的附图标记用于指代相似的元件。在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便促进对一个或更多个实施例的透彻理解。然而，在一些或所有情况下可能显而易见的是，可以在不采用以下描述的具体设计细节的情况下实践以下描述的任何实施例。在其他实例中，以框图形式示出了公知的结构和设备，以便于描述一个或更多个实施例。以下给出一个或更多个实施例的简化概述，以便提供对实施例的基本理解。该概述不是所有预期实施例的详尽概述，并且不意图标识所有实施例的关键或重要元件，也不旨在描绘任何或所有实施例的范围。

本发明的实施例可以以硬件、固件、软件或其任何组合实现。本发明的实施例还可以被实现为存储在机器可读介质上的指令，该指令可以由一个或更多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括用于以机器(例如计算设备)可读的形式存储或传输信息的任何机制。例如，机器可读介质可以包括固态存储器、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光学存储介质、闪存装置；电、光、声或其他形式的传播信号(例如载波、红外信号、数字信号等)等。此外，固件、软件、规程和指令在本文中可以被描述为执行某些动作。然而，应当理解，这样的描述仅是为了方便，并且这样的动作实际上是由执行固件、软件、规程、指令等的计算设备、处理器、控制器或其他设备引起的。

图1示意性地描绘了光刻设备。该设备包括：照射系统(照射器)IL，配置成调节辐射束B(例如UV辐射或其他合适的辐射)；支撑结构(例如掩模台)MT，被构造成支撑图案形成装置(例如掩模)MA并连接到第一定位器PM，该第一定位器PM被配置为根据某些参数准确地定位图案形成装置；衬底台(例如晶片台)WT，被构造成保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W并连接到第二定位器PW，该第二定位器PW被配置为根据某些参数精确地定位衬底；以及投影系统(例如折射投影透镜系统)PL，被配置为将由图案形成装置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。

照射系统可以包括用于引导、成形或控制辐射的各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其他类型的光学部件，或其任何组合。

支撑结构支撑图案形成装置，即承载图案形成装置的重量。它以取决于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及其他条件(例如图案形成装置是否被保持在真空环境中)的方式保持图案形成装置。支撑结构能够使用机械、真空、静电或其他夹持技术保持图案形成装置。支撑结构可以是例如框架或台，其可以根据需要而是固定的或可移动的。支撑结构可以确保图案形成装置处于例如相对于投影系统的期望位置。本文中对术语“掩模版”或“掩模”的任何使用都可以被认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。

在此使用的术语“图案形成装置”应该被广义地解释为是指能够用于在辐射束的横截面上赋予图案以在衬底的目标部分中形成图案的任何装置。应该注意的是，赋予辐射束的图案可能不完全对应于衬底目标部分中的期望的图案，例如如果该图案包括相移特征或所谓的辅助特征。通常，赋予辐射束的图案将对应于在目标部分中创建的设备(例如集成电路)中的特定功能层。

图案形成装置可以是透射型的或反射型的。图案形成装置的示例包括显示器、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。掩模在光刻术中是众所周知的，包括二元、交替相移和衰减相移等类型，以及各种混合类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。被倾斜的反射镜将图案赋予被反射镜矩阵反射的辐射束。

本文所使用的术语“投影系统”应该被广义地解释为涵盖任何类型的投影系统，包括折射型、反射型、折射反射型、电磁型和静电型光学系统，或其任何组合，以适合于所使用的曝光辐射或其他因素，例如使用浸没液体或使用真空。本文中对术语“投影透镜”的任何使用都可以被认为与更上位的术语“投影系统”同义。

如这里所描绘的，该设备是透射型的(例如采用透射型掩模)。可替代地，该设备可以是反射型的(例如采用可编程反射镜阵列或采用反射型掩模)。

光刻设备可以是具有两个(双平台)或更多个衬底台(和/或两个或更多个掩模台)的类型。在这种“多平台”机器中，可以并行使用额外的台，或者可以在对一个或更多个台执行准备步骤的同时在一个或更多个其他台上进行曝光。

光刻设备还可以是其中至少一部分衬底可以被具有相对较高折射率的液体(例如水)覆盖的类型，以填充投影系统与衬底之间的空间。也可以将浸没液体施加到光刻设备中的其他空间，例如在掩模和投影系统之间。浸没技术在本领域中是众所周知的，用于增加投影系统的数值孔径。本文中使用的术语“浸没”不意味着诸如衬底之类的结构必须浸没在液体中，而仅意味着在曝光期间液体位于投影系统和衬底之间。

再次参考图1，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。光源和光刻设备可以是分立的实体，例如当光源是准分子激光器时。在这种情况下，该辐射源不被认为形成激光设备的一部分，并且辐射束借助于束传递系统BD从辐射源SO传递到照射器IL，该束传递系统BD包括例如合适的定向反射镜和/或扩束镜。在其他情况下，例如当光源是汞灯时，光源可以是光刻设备的组成部分。可以将源SO和照射器IL以及如果需要的话与束传递系统BD一起称为辐射系统。

照射器IL可以包括用于调整辐射束的角强度分布的调节器AD。通常，可以调整照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部和/或内部径向范围(通常分别称为σ外部和σ内部)。另外，照射器IL可以包括各种其他部件，例如积分器IN和聚光器CO。照射器可以用于调节辐射束，以在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。

辐射束B入射到图案形成装置(例如掩模MA)上，该图案形成装置保持在支撑结构(例如掩模台MT)上，并通过图案形成装置进行图案化。在穿过掩模MA之后，辐射束B穿过投影系统PL，该系统将束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二个定位器PW和位置传感器IF(例如干涉仪、线性编码器、二维编码器或电容传感器)，可以精确移动衬底台WT，例如以便将不同目标部分C放置在辐射束B的路径中。类似地，第一个定位器PM和另一个位置传感器(未在图1中明确显示)能够用于例如在从掩模库中进行机械获取之后或者在扫描期间相对于辐射束B的路径准确地定位掩模MA。通常，可以借助于形成第一定位器PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)实现掩模台MT的移动。类似地，可以使用形成第二定位器PW的一部分的长行程模块和短行程模块实现衬底台WT的移动。在步进器(与扫描器相对)的情况下，掩模台MT可以仅连接至短行程致动器，或者可以是固定的。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2将掩模MA和衬底W对准。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可能位于目标部分之间的空间中(这些对准标记被称为划线对准标记)。类似地，在多个掩模MA上提供多个管芯的情况下，掩模对准标记可以位于两个管芯之间。晶片还可以包括额外的标记，例如对于在晶片制备步骤中使用的化学机械平面化(CMP)处理中的变化敏感的标记。

衬底W上的目标P1和/或P2可以是例如(a)抗蚀剂层光栅，该抗蚀剂层光栅被印刷为在显影之后由实心抗蚀剂线形成栅条；或者(b)产品层光栅；或者(c)重叠目标结构中的复合光栅叠层，其包括在产品层光栅上重叠或交错的抗蚀剂光栅。所述栅条可以可替代地被蚀刻到衬底中。

图2示出了已知的对准系统10的示意图。光源11发射空间相干辐射束，该空间相干辐射束照射衬底(例如晶片)上的对准标识WM，衬底将辐射反射为正衍射阶+n和负衍射阶-n。这些衍射阶被物镜12准直并进入自参考干涉仪13。自参考干涉仪输出相对旋转180°的输入的两个图像，所述两个图像叠置并且因此可以进行干涉。在光瞳平面14中，这些图像的叠置傅立叶变换(其中不同衍射阶被分开)可以被看到并且可以进行干涉。光瞳平面中的检测器15检测干涉后的衍射阶以提供位置信息。基于该位置信息，可以相对于光刻设备精确地对准衬底。图2的右侧部分示出了在光瞳平面14中两个叠置图像的形成；对于一个图像而言，+n’和-n’相对于输入衍射阶+n和-n旋转+90°；对于另一个图像而言，+n”和-n”相对于输入衍射阶+n和-n旋转-90°。在光瞳平面中，(+n’和-n”)阶以及(+n”和-n’)阶分别干涉。

已知的对准系统的缺点是它们相对昂贵，因为其光学设计可能需要使用专门制造的光学部件。已知的对准系统的另一个缺点是已知的自参考干涉仪通常非常笨重。

图3A示出了根据实施例的一方面的对准传感器。图3A示出了第一光源100和第二光源110，该第一光源100和第二光源110被布置为照射对准标记120中的一个或更多个光栅，例如TIS或PARIS板。第一光源100产生相干光的第一束130，第二光源110产生相干光的第二束140。尽管第一光源100和第二光源110被示为分离的光源，但是本领域的普通技术人员将理解，第一束130和第二束140可以通过分割单个束来形成。在第一束130和第二束140之间提供相干性。

第一反射器150沿着第一路径将第一束130反射到对准标记120上，其中，对准标记120中的光栅对第一束130进行衍射。第二反射器160将第二束140沿着第二路径反射到对准标记120上，其中，对准标记120中的光栅对第二束140进行衍射。来自第一束衍射的一个正阶和第二束衍射的一个正阶的光170沿着第一路径行进到多模干涉装置(MMI)200的第一单模通道180。来自第一束衍射的一个负阶和第二束衍射的另一个负阶的光190沿着第二路径行进到MMI200的第二单模通道210。在这方面，也参见图3B。尽管该描述分为两个图，因而可以分别看到束路径，但是应该理解，MMI 200的照射阶和衍射阶的接收基本上是一起连续地发生的而不是顺序地发生的。

因此，照射光呈从两个不同方向入射到对准光栅标记的两个照射束的形式，这两个方向与用于检测的光方向相反。需要在两个照射束130和140之间保持稳定的相位差。例如，在由具有谐振腔的激光器来产生束130和140的情况下，这可以通过使用致动器(例如压电装置)向所述谐振腔施加力并控制所述谐振腔的长度来实现。

因此，光源发出空间相干辐射束，该空间相干辐射束照射衬底(例如晶片)上的对准标识120，所述对准标识将辐射反射为衍射阶。这些衍射阶被透镜或弯曲表面220准直并进入MMI 200。

当利用相干光源照射时，诸如对准光栅120之类的周期性结构图像在距光栅某一规则距离处再现。例如，在Lucas B.Soldano等人的“Optical Multi-Mode InterferenceDevices Based on Self Imaging:Principles and Applications”，Journal ofLightwave Technology,Vol.13,No.4(1995年4月)中描述了这些原理，该文献的全部内容通过引用的方式并入本文中。这种现象被用于多模干涉装置中。MMI内的模式之间的干涉会再现入射场的自身图像。换句话说，自身成像是多模波导的一种性质；利用这种性质，输入场轮廓在单个或多个图像中沿着引导件的传播方向以周期性间隔再现。

在所示的布置中，调整MMI 200的长度，使得第一自身图像230出现在图3B所示的位置，而第二自身图像240出现在图3B所示的位置。然后，将这些图像围绕反射镜轴线250进行镜像和合并，以使自身图像230的第一重叠图像260和自身图像240的180°镜像出现在所示位置，并且使自身图像240的第二重叠图像270和自身图像230的180°镜像出现在所示位置。因此，镜像和重叠导致空间重叠的衍射阶，类似于在自参考干涉仪中发生的衍射阶。

第一重叠图像260和第二重叠图像270分别通过第一单模波导280和第二单模波导290耦合出MMI 200。第一检测器300接收第一重叠图像260，并且第二检测器310接收第二重叠图像270。由第一检测器300和第二检测器310产生的原始扫描信号被处理器320直接或间接接收。原始扫描信号可以被处理以提取与被扫描的表面有关的信息。例如，空间叠置的衍射阶对之间的相对相位会随着通过标记的扫描而变化，从而产生调制信号，由此可以确定对准位置误差。

MMI 220在相对于传感器平移时收集从光栅反射的正负衍射阶。可以设置MMI长度，以在输出端口280和290处创建双重图像。输出端口280和290分别用作相干求和通道和相干求差通道，这两个通道相隔180度的相位差。

所描述的布置的一个优点在于，与现有的对准传感器相比，其可以被制造为非常紧凑的，并且因此可以平行地排列多个传感器以覆盖晶片上的任何场。如图4所示。N个对准传感器MMI 300-300n的线性阵列沿箭头方向在对准光栅120的宽度上延伸，以通过激发各自的MMI波导的单模波导180-180n和210-210n来捕获衍射辐射。如上所述，可以使用透镜或仅使用弯曲表面来匹配波导基本模式。如此布置的平行的传感器可以共同覆盖更宽的视野，即，同时对准多个标记以校正场内变形。它还允许使用小于1um的对准光栅节距。

附图所示的布置产生了相干求和通道。通过例如添加π相位延迟线来调整MMI200，可以产生相干求和通道和相干求差通道。同样，应当理解，可以通过定位MMI 200的单模通道来收集其他或额外的衍射阶。

可以使用光刻制备技术来制备上述新型对准传感器，因而比使用需要精密研磨和抛光的常规光学元件(例如透镜和反射镜)的对准传感器更容易制备。因此，该新型对准传感器的制备也较便宜。

除了示出的照射方案之外，可以使用例如透镜、光纤、另一个MMI等来实现照射。通常，照射布置可以提供同轴的(基本上与光栅成直角)和离轴的(与光栅成斜角)的照射。离轴的照射允许从较小(更细的节距)的衍射光栅获得对准信息。

图5A示出了一种布置，其中，照射MMI 330用于通过单模输出耦合器340向对准标记120提供同轴照射。由对准标记120衍射的光的衍射阶通过单模输入端口180和190耦合到收集MMI 200中。收集MMI 200和照射MMI 330以彼此之间相隔相对小的角度θ的方式成角度。

图5B示出一种布置，其中，照射MMI 350用于通过单模输出端口360和370向对准标记120提供离轴照射。由对准标记120衍射的光的衍射阶通过单模输入端口180和190耦合到收集MMI 200中。收集MMI 200和照射MMI 350以彼此之间相隔相对小的角度θ的方式成角度。

可以通过使用设计成将光学地耦合到MMI或从MMI耦合出来的子波长结构或者光栅(代替单模波导输入和输出端口)，实现在扩展的波长范围内进行操作。多模光纤能够用于将光从输出端口收集到光电探测器，该光电探测器远离光学器件来放置。为了适应不同的光栅节距，可以通过适当地设计多模波导长度并在输入端口和输出端口之间设置适当间隔来制造额外的传感器。可以使用一乘一(1×1)的照射MMI来照射晶片对准光栅，其中照射束偏离正入射几度。

在图6中示出这样的布置。照射MMI 330用于照射对准标记120。来自输出耦合器340的照射束仅偏离正入射几度。正衍射阶入射在耦合器500上，耦合器500被配置为将光耦合到检测MMI 200中的子波长结构或光栅。负衍射阶入射在耦合器510上，该耦合器510被配置为子波长结构或光栅。衍射阶对出现在耦合器520、530处，耦合器520、530也被配置为将光耦合出检测MMI 200的子波长结构或光栅。光入射到检测器540、550上，检测器540、550可以被布置为直接接收光或通过光纤接收光。

图7示出了一种布置，其中，照射MMI 350具有两个输出以提供对准标记120的离轴照射。照射MMI 350具有两个输出端口600、610。正衍射阶入射在耦合器500上，耦合器500被配置为将光耦合到检测MMI 350的子波长结构或光栅。负衍射阶入射在耦合器510上，耦合器510也被配置为子波长结构或光栅。衍射阶对出现在耦合器520、530上，耦合器520、530也配置为将光耦合出检测MMI 350的子波长结构或光栅。光入射到检测器540、550上，检测器540、550可以布置为直接接收光或通过光纤接收光。

如所提及的，与现有的对准传感器相比，所描述的布置的一个优点是可以使其非常紧凑，并且因此可以并排布置多个传感器以覆盖晶片上的任何场，如图4所示。若干传感器可以连续放置在晶片上方，并且它们的位置可以单独调整，例如使用螺钉或如图8所示，通过剪式扩展器，该剪式扩展器可以控制要同步地改变的传感器之间的间距，以使它们匹配晶片上特定层布局的场的位置(例如X方向)。如图所示，一行集成光学传感器700在剪式扩展器710上在晶片上方被定位成一行。传感器700在分支相交点720处连接到剪式扩展器710。传感器的横向位置能够通过移动剪式扩展器700的一个或两个外部可移动分支730而调节，其中，分支740是固定的。当需要以不同的对准标记的间距来测量在晶片上的对准时，剪式扩展器710将传感器700在X方向上相对于彼此重新定位。一行场(在X方向上)内的所有标记位置都可以通过这行传感器-场下方的晶片的微小移动来解决。通过将所述行传感器-场下方的晶片在Y方向上移动一场距离，可以寻址所有行。

因为对准标记的布局在每个场和每个晶片上是固定的，所以对于每个层布局，可以使用集成的光学传感器晶片750，如图9所示。图9示出了具有场阵列770的晶片760，每个场阵列770具有对准标记图案780的。传感器晶片750布置在晶片760上方。传感器晶片750具有场阵列790，每个场阵列790具有与晶片760上的对准标记的位置相对应的传感器阵列800。每个传感器场790通过各自光缆820连接到连接器810，为了清楚起见，仅将其中的一些示出。连接器810和光缆820将照射源830和检测器840连接至传感器晶片750。可以具有这种布置，因为不需要在传感器晶片750上具有光源或检测器。当改变客户产品布局时，传感器晶片750可以由专用于新产品布局的另一个传感器晶片代替。在扫描器内，可以为传感器晶片750提供一个储藏室(例如用于掩模版和晶片的储藏室)。

使用光纤也可以实现提供类似益处的系统。这样的布置如图10所示。光纤能够用于收集正/负衍射阶。可以使用光纤组合器组合由单个光纤收集的衍射阶对，以生成对准信号。更具体地，参考图10，正和负衍射阶170和190分别耦合到第一基于光纤的偏振分束器400和第二基于光纤的偏振分束器410。第一基于光纤的偏振分束器400将正衍射阶分成s偏振束+_s和p偏振束+_p。类似地，第二基于光纤的偏振分束器410将负衍射阶分成s偏振束-_s和p偏振束-_p。束+_p和-_s在第一基于光纤的束组合器420中组合以产生组合的(+_p和-_s)束。束-_p和+_s在第二基于光纤的束组合器430中组合以产生组合的(-_p和+_s)束。每个组合的束被中继到各自的将束分开的基于光纤/自由空间的偏振分束器/组合器440、450。检测器460、470分别表示相干求和通道和相干求差通道。如上所述，可以处理扫描信号以提取与被扫描的表面有关的信息。例如，空间叠置的衍射阶对之间的相对相位会随着通过标记的扫描而变化，从而产生调制信号，由此可以确定对准位置误差。如上所述，基于光纤的传感器可以排列成覆盖对准光栅120的全部场或一些场。

可以进一步使用以下方面来描述实施例：

1.一种用于感测包括在衬底上的光栅的对准图案的设备，所述设备包括：

至少一个光源，用于产生第一相干辐射束和第二相干辐射束，所述第一相干辐射束从第一角度照射所述光栅的一部分，所述第二相干辐射束从第二角度照射所述光栅的所述部分，所述第一相干辐射束和第二相干辐射束被所述光栅的所述部分衍射；以及

多模干涉装置，包括

第一输入端口，被布置为接收由光栅部分来衍射的所述第一相干辐射束的正衍射阶和所述第二相干辐射束的正衍射阶；

第二输入端口，被布置为接收由光栅部分来衍射的所述第一相干辐射束的负衍射阶和所述第二相干辐射束的负衍射阶；

第一输出端口，被布置为输出第一空间叠置图像，所述第一空间叠置图像包括被所述第一相干辐射束照射的所述光栅部分的图像和被所述第二相干辐射束照射的所述光栅部分的镜像；以及

第二输出端口，被布置为输出第二空间叠置图像，所述第二空间叠置图像包括被所述第二相干辐射束照射的所述光栅部分的图像和被所述第一相干辐射束照射的所述光栅部分的镜像。

2.如方面1所述的设备，还包括：

第一检测器，被布置为接收所述第一空间叠置图像，并生成指示所述第一空间叠置图像的强度的第一信号；以及

第二检测器，被布置为接收所述第二空间叠置图像，并生成指示所述第二空间叠置图像的强度的第二信号。

3.如方面2所述的设备，还包括处理器，所述处理器被布置为接收所述第一信号和所述第二信号，并且被配置为至少部分地基于所述第一信号和所述第二信号确定所述光栅的所述部分的特性。

4.一种用于感测包括在衬底上的光栅的对准图案的设备，所述设备包括：

至少一个光源，用于产生第一相干辐射束和第二相干辐射束，所述第一相干辐射束从第一角度照射所述光栅的一部分，所述第二相干辐射束从第二角度照射所述光栅的所述部分，所述第一相干辐射束和第二相干辐射束被所述光栅的所述部分衍射；以及

多个多模干涉装置，所述多模干涉装置中的每一个与光栅部分的对应段相邻地布置并且包括

第一输入端口，被布置为接收由所述光栅部分的对应段衍射的所述第一相干辐射束的正衍射阶和所述第二相干辐射束的正衍射阶；

第二输入端口，被布置为接收由所述光栅部分的对应段衍射的所述第一相干辐射束的负衍射阶和所述第二相干辐射束的负衍射阶；

第一输出端口，被布置为输出第一空间叠置图像，所述第一空间叠置图像包括被所述第一相干辐射束照射的所述光栅部分的段的图像和被所述第二相干辐射束照射的所述光栅部分的段的镜像；和

第二输出端口，被布置为输出第二空间叠置图像，所述第二空间叠置图像包括被所述第二相干辐射束照射的所述光栅部分的段的图像和被所述第一相干辐射束照射的所述光栅部分的段的镜像。

5.如方面4所述的设备，其中，所述多个多模干涉装置被布置为与所述光栅的所述部分平行的线性阵列。

6.如方面4所述的设备，还包括：

多个第一检测器，所述多个第一检测器各自被布置为接收所述第一空间叠置图像，并生成指示所述第一空间叠置图像的强度的第一信号；以及

多个第二检测器，所述多个第二检测器各自被布置为接收所述第二空间叠置图像，并生成指示所述第二空间叠置图像的强度的第二信号。

7.如方面6所述的设备，还包括处理器，所述处理器被布置为接收所述第一信号和所述第二信号，并且被配置为至少部分地基于所述第一信号和所述第二信号确定所述光栅的所述部分的特性。

8.一种用于感测包括在衬底上的光栅的对准图案的设备，所述设备包括：

至少一个光源，用于产生第一相干辐射束和第二相干辐射束，所述第一相干辐射束从第一角度照射所述光栅的一部分，所述第二相干辐射束从第二角度照射所述光栅的所述部分，所述第一相干辐射束和第二相干辐射束被所述光栅的所述部分衍射；以及

基于光纤的装置，包括

第一输入端口，被布置为接收由光栅部分来衍射的所述第一相干辐射束的正衍射阶和所述第二束的正衍射阶；

第二输入端口，被布置为接收由光栅部分来衍射的所述第一相干辐射束的负衍射阶和所述第二相干辐射束的负衍射阶；

第一输出端口，被布置为输出第一空间叠置图像，所述第一空间叠置图像包括来自所述负衍射阶的p偏振图像和来自所述正衍射阶的s偏振图像；和

第二输出端口，被布置为输出第二空间叠置图像，所述第二空间叠置图像包括来自所述负衍射阶的s偏振图像和来自所述正衍射阶的p偏振图像。

9.如方面8所述的设备，还包括：

第一检测器，被布置为接收所述第一空间叠置图像，并生成指示所述第一空间叠置图像的强度的第一信号；以及

第二检测器，被布置为接收所述第二空间叠置图像，并生成指示所述第二空间叠置图像的强度的第二信号。

10.如方面9所述的设备，还包括处理器，所述处理器被布置为接收所述第一信号和所述第二信号，并且被配置为至少部分地基于所述第一信号和所述第二信号确定所述光栅的所述部分的特性。

11.一种用于感测包括在衬底上的光栅的对准图案的设备，所述设备包括：

至少一个光源，用于产生第一相干辐射束和第二相干辐射束，所述第一相干辐射束从第一角度照射所述光栅的一部分，所述第二相干辐射束从第二角度照射所述光栅的所述部分，所述第一相干辐射束和第二相干辐射束被所述光栅的所述部分衍射；以及

多个基于光纤的装置，所述多个基于光纤的装置每个与光栅部分的对应段相邻地布置并且包括

第一输入端口，被布置为接收由所述光栅部分衍射的所述第一相干辐射束的正衍射阶和所述第二相干辐射束的正衍射阶；

第二输入端口，被布置为接收由所述光栅部分衍射的所述第一相干辐射束的负衍射阶和所述第二相干辐射束的负衍射阶；

第一输出端口，被布置为输出第一空间叠置图像，所述第一空间叠置图像包括来自所述负衍射阶的p偏振图像和来自所述正衍射阶的s偏振图像；和

第二输出端口，被布置为输出第二空间叠置图像，所述第二空间叠置图像包括来自所述负衍射阶的s偏振图像和来自所述正衍射阶的p偏振图像。

12.如方面11所述的设备，其中，所述多个基于光纤的装置被布置为与所述光栅的所述部分平行的线性阵列。

13.如方面12所述的设备，还包括：

多个第一检测器，所述多个第一检测器各自被布置为接收所述第一空间叠置图像，并生成指示所述第一空间叠置图像的强度的第一信号；以及

多个第二检测器，所述多个第二检测器各自被布置为接收所述第二空间叠置图像，并生成指示所述第二空间叠置图像的强度的第二信号。

14.如方面13所述的设备，还包括处理器，所述处理器被布置为接收所述第一信号和所述第二信号，并且被配置为至少部分地基于所述第一信号和所述第二信号确定所述光栅的所述部分的特性。

15.一种用于感测包括在衬底上的光栅的对准图案的设备，所述设备包括：

至少一个光源，用于产生照射所述光栅的至少一部分的第一照射束和第二照射束；

第一输入光学元件，被布置为接收由所述光栅衍射的第一照射束的正衍射阶和第二照射束的正衍射阶；

第二输入光学元件，被布置为接收由所述光栅衍射的第一照射束的负衍射阶和第二照射束的负衍射阶；

光学地耦合到所述第一输入光学元件的第一成像光学元件，用于基于所述正衍射阶产生第一图像；

光学地耦合到所述第二输入光学元件的第二成像光学元件，用于基于所述负衍射阶产生第二图像；

第一变换光学元件，用于变换所述第一图像以生成第一变换图像；

第二变换光学元件，用于变换所述第二图像以生成第二变换图像；

第一组合光学元件，用于使所述第一图像和所述第二变换图像在空间上叠置；以及

第二组合光学元件，用于使所述第二图像和所述第一变换图像在空间上叠置。

16.一种用于感测包括在衬底上的光栅的对准图案的设备，所述设备包括：

至少一个光源，用于产生至少一个相干辐射束，所述至少一个相干辐射束照射所述光栅的一部分，所述至少一个相干辐射束被所述光栅的所述部分衍射以产生衍射束；以及

多模干涉装置，包括

第一输入端口，被布置为接收所述衍射束的正衍射阶；

第二输入端口，被布置为接收所述衍射束的负衍射阶；

第一输出端口，被布置为输出第一空间叠置图像；和

第二输出端口，用于输出第二空间叠置图像。

17.如方面16的设备，其中，所述至少一个光源同轴地照射所述光栅的所述部分。

18.如方面16所述的设备，其中，所述至少一个光源离轴地照射所述光栅的所述部分。

19.如方面16所述的设备，其中，第一输入端口包括第一单模波导，并且所述第二输入端口包括第二单模波导。

20.如方面16所述的设备，其中，所述第一输入端口包括第一子波长结构，并且所述第二输入端口包括第二子波长结构。

如上所述的系统通常不仅可以用于改善重叠对准，而且可以用于诊断、监测和/或调整扫描器性能。可以分析扫描信号与步进/扫描器关键性能指示器的相关性。可以以任意若干种方式显示和/或存储分析结果，例如在监测设备上即时显示或在报告中进行汇编。

尽管在本文中可以具体参考在IC的制造中使用光刻设备，但是应当理解，本文所描述的光刻设备可以具有其他应用，例如制造集成光学系统、用于磁畴存储器、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等的引导和检测图案。本领域技术人员将理解，在这种替代应用的内容背景下，术语“晶片”或“管芯”的任何使用都分别被认为与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。可以在曝光之前或之后在例如轨道或涂覆显影系统(通常将抗蚀剂层施加到衬底上并显影已曝光的抗蚀剂的工具)、量测工具和/或检查工具中对本文所提及的衬底进行处理。在适用的情况下，本文的公开内容可以应用于这样的和其他衬底处理工具。此外，可以对衬底进行不止一次的处理，例如以便创建多层IC，因此，本文中使用的术语“衬底”也可以指已经包含多个已处理层的衬底。

尽管上面可能已经在光学光刻术的内容背景下具体参考了本发明的实施例的使用，但是应当理解，本发明可以用于其他应用中，例如压印光刻术，并且在内容背景允许的情况下并不限于光学光刻术。在压印光刻术中，图案形成装置中的形貌限定了在衬底上创建的图案。可以将图案形成装置的形貌压入提供给衬底的抗蚀剂层中，然后通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使抗蚀剂固化。在抗蚀剂固化之后，将图案形成装置移出抗蚀剂，从而在其中留下图案。

本文使用的术语“辐射”和“束”涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如具有约365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如波长在5-20nm范围内)以及粒子束，例如离子束或电子束。

在内容背景允许的情况下，术语“透镜”可以指代各种类型的光学部件中的任何一种或其组合，包括折射型、反射型、电磁型和静电型光学部件。

以上已经借助于示出特定功能及其关系的实现的功能构造块描述了本发明。为了描述的方便，在本文中已经任意定义了这些功能构件的边界。只要适当执行指定的功能及其关系，就可以定义其他边界。

对特定实施例的前述描述将如此充分地揭示本发明的一般性质，以至于其他人可以通过应用本领域技术人员的知识而容易地修改和/或适应于诸如特定实施例的各种应用，而无需过度的实验且不脱离本发明的一般概念。因此，基于本文提出的教导和指导，这样的适应和修改意图在所公开的实施例的等同形式的含义和范围内。应当理解，本文中的措词或术语是出于描述的目的而非限制的目的，使得本说明书的术语或措辞将由技术人员根据教导和指导来解释。

本发明的精神和范围不应当由任何上述示例性实施例限制，而应当仅根据随附的权利要求书及其等同物来限定。