用于光瞳对称化的方法和设备与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2014年12月15日提交的美国申请62/092,003的优先权，并且在此通过全文引用的方式并入本文。

本发明的实施例涉及投影系统、光刻设备、将辐射束投影至目标上的方法以及制造器件的方法。

背景技术：

光刻设备是将所需图案施加至衬底上、通常至衬底的目标部分上的机器。光刻设备可以例如用于集成电路(ic)的制造。在该情形中，备选地称作掩模或刻线板的图案化装置可以用于产生待形成在ic的单个层上的电路图案。可以将该图案转移至衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括一个或若干裸片的一部分)上。图案的转移通常是经由成像至提供在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)的层上。通常，单个衬底将包含后续图案化的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括其中通过将整个图案一次性曝光至目标部分上而照射每个目标部分的所谓步进机，以及其中通过沿给定方向(“扫描”方向)扫描图案穿过辐射束而照射每个目标部分同时平行或反平行于该方向而同步地扫描衬底的所谓扫描机。也可能通过压印图案至衬底上而将图案从图案化装置转移至衬底。

为了监控光刻设备，测量已图案化衬底的参数。参数可以包括例如形成在已图案化衬底中或上的连续层之间的套刻误差以及已显影光致抗蚀剂的关键线宽。可以对产品衬底和/或专用度量目标执行该测量。存在用于对在光刻工艺中形成的微结构进行测量的各种技术，包括使用扫描电子显微镜和各种专用工具。专用检查工具的快速和非侵入性形式是散射仪，其中将辐射束引导至衬底表面上的目标上并且测量被散射或反射的光束的特性。通过比较在由衬底反射或散射之前与之后光束的特性，可以确定衬底的特性。这可以例如通过比较反射束与存储在已知测量值的库中与已知衬底特性相关联的数据而完成。分光镜散射仪将宽带辐射束引导至衬底上并且测量被散射至特定窄角度范围中的辐射的频谱(强度作为波长的函数)。相反地，角分辨散射仪使用单色辐射束并且测量作为角度函数的被散射辐射的强度。

该光学散射仪可以用于测量参数，诸如已显影光致抗蚀剂的关键尺寸或者形成在已图案化衬底中或上的两个层之间的套刻误差(ov)。可以通过比较在由衬底反射或散射之前与之后照射光束的特性而确定衬底的特性。目标光栅形状的非对称性将通常影响测得的重叠。该影响可以取决于用于测量的照射设置而变化。

之前的ov测量技术估算衍射阶分量强度的差异。该技术详细描述在us2012/0013881a1中，在此通过全文引用的方式并入本文。公开在us2001/0027704a1中、在此通过全文引用方式并入本文的类似技术使用在多个波长下的平行照射。在两个情形中，组合的照射光束的对称性对于ov测量精确性是重要的。衍射阶分量的非对称性是目标上重叠的度量。这些技术的一个问题是对于光瞳面中照射光束的非均匀性和非对称性的高度敏感。一些系统使用在光瞳面中可改变孔径的集合，但是对于这些孔径的定位精确性的要求极度严厉。对于ov精确性的新要求已经对于新一代光刻度量工具而增大，使得这个问题极其重要。

技术实现要素：

为了解决上述问题，检查设备可以使用光瞳对称化器(ops)确定在衬底上的目标的精确ov测量，以减小设备对于光瞳中照射光束的非对称性和非均匀性的敏感性。检查设备包括提供了具有更均匀强度分布的电磁辐射的多个波长的照射系统。ops通过(1)将照射光束分裂为子光束并沿着不同的光学分支引导子光束、(2)在两个维度中反转或旋转子光束中的至少一个、以及(3)沿着照射路径重新组合子光束以对称化强度分布而形成对称照射光瞳。因此，如果例如由函数f(x,y)定义初始光瞳强度，则新的强度可以是f(x,y)+f(-x,-y)。该新强度分布可以是对称的，以便于自动地补偿由光瞳孔径或照射光源的任何位置扰动产生的任何ov误差。

为了最小化子光束之间的干扰，ops的不同光学分支具有大于照射光束的时间相干性长度、但是小于检查设备的物镜系统的光瞳面中焦深的光程差。ops改进了ov测量的精确性，但是并未在子光束之间引入干涉。该照射系统可以用于宽带辐射而不论辐射是否是偏振或非偏振的。ops与之前的对称化系统相比不太昂贵并且更健壮，并且因此与孔径稳定化和由机电一体化技术追踪相比，以更低的体积和成本而改进了ov测量精确性。

根据本发明的一方面，提供了一种器件制造方法，包括将图案化的辐射束投影至衬底上，使用如上所述的将辐射束投影至衬底上的方法。

附图说明

附图示出了但是不限于请求保护的本发明。与说明书一起，附图用于解释说明所请求保护的本发明的原理并且使得相关领域技术人员制造并使用所请求保护的发明。

图1示出了一种光刻设备。

图2示出了一种光刻单元或群集。

图3示出了第一散射仪的一些方面。

图4示出了第二散射仪的一些方面。

图5示出了根据一个示例性实施例的检查设备。

图6示出了根据示例性实施例的具有单个分束器的光瞳对称化器的第一示意图。

图7示出了根据示例性实施例的具有两个分束器的光瞳对称化器的第二示意图。

图8a示出了根据示例性实施例的具有两个分束器的光瞳对称化器的第一示例性单块棱镜系统。

图8b示出了根据示例性实施例的具有两个分束器和两个折叠棱镜的光瞳对称化器的第二示例性单块棱镜系统。

图9a示出了根据示例性实施例的具有两个分束器的光瞳对称化器的第三光瞳对称化器系统的剖视图。

图9b示出了根据示例性实施例的图9a的棱镜配置的图像旋转器的放大图。

图10示出了根据示例性实施例的具有两个分束器的光瞳对称化器的第三示例性单块棱镜系统。

图11示出了根据示例性实施例的具有两个分束器的光瞳对称化器的第四示例性单块棱镜系统。

图12a示出了根据示例性实施例的具有两个分束器的光瞳对称化器的第五示例性单块棱镜系统。

图12b示出了根据示例性实施例的具有两个分束器的光瞳对称化器的第五示例性单块棱镜系统的第一变形例。

图12c示出了根据示例性实施例的具有两个分束器的光瞳对称化器的第五示例性单块棱镜系统的第二变形例。

图13示出了根据示例性实施例的具有两个分束器的光瞳对称化器的第六示例性单块棱镜系统。

图14示出了根据示例性实施例的具有单个分束器的光瞳对称化器的第七示例性单块棱镜系统。

当结合附图时从以下阐述的详细说明书将使得其他特征和优点变得更明显，其中全文中相同的参考符号标识对应的元件。在附图中，相同的参考数字通常指示等同的、功能上类似的和/或结构上类似的元件。其中元件首次出现的附图由对应的参考数字中最左侧位指示。

具体实施方式

本说明书公开了包括所请求保护本发明特征的一个或多个实施例。所公开的实施例仅示例化了所请求保护的本发明。所请求保护的本发明的范围不限于所公开的实施例。所请求保护的本发明仅由所附权利要求限定。

所述实施例以及在说明书中对于“一个实施例”、“一实施例”、“一示例性实施例”等的参考指示了所述实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是并非每个实施例必需包括特定的特征、结构或特性。此外，该短语无需涉及相同的实施例。进一步，当结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，应该理解的是结合其他实施例而实现这些特征、结构或特性在本领域技术人员的知识范围内而不论是否明确描述。

然而，在更详细描述这些实施例之前，展示其中可以实施所请求保护本发明的实施例的示例性环境是有益的。

图1示意性地示出了根据本发明一个实施例的光刻设备lap，包括源聚光器模块so。设备包括被配置用于调节辐射束b(例如euv辐射)的照射系统(照射器)il；构造用于支撑图案化装置(例如掩模或刻线板)ma并连接至被配置用于精确地定位图案化装置的第一定位器pm的支撑结构(例如掩模工作台)mt；构造用于固定衬底(例如涂覆了抗蚀剂的晶片)w并连接至被配置用于精确地定位衬底的第二定位器pw的衬底工作台(例如晶片工作台)wt；以及被配置用于将由图案化装置ma赋予辐射束b的图案投影至衬底w的目标部分c(例如包括一个或多个裸片)上的投影系统(例如反射式投影系统)ps。

照射系统可以包括用于引导、定形或控制辐射的各种类型光学部件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电或其他类型光学部件、或者其任意组合。

支撑结构支撑图案化装置，也即承载了其重量。支撑结构以取决于图案化装置的朝向、光刻设备的设计、以及其他条件诸如例如图案化装置是否固定在真空环境中的方式而固定图案化装置。支撑结构可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术以固定图案化装置。支撑结构可以是框架或工作台，例如，其如需要的话可以是固定或可移动的。支撑结构可以确保图案化装置在所需位置处，例如相对于投影系统。在此术语“刻线板”或“掩模”的任何使用可以视作与更常用的术语“图案化装置”同义。

在此使用的术语“图案化装置”应该广义地解释为涉及可以用于在其截面赋予辐射束以图案从而在衬底的目标部分中产生图案的任何装置。应该注意的是，赋予辐射束的图案可以并非严格对应于衬底的目标部分中的所需图案，例如，如果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所产生的器件中的特定功能层，诸如集成电路。

图案化装置可以是透射式或反射式的。图案化装置的示例包括掩模、可编程镜面阵列、以及可编程lcd面板。掩模在光刻中是广泛已知的，并且包括诸如二元、交替相移、和率减相移的掩模类型，以及各种混合掩模类型。可编程镜面阵列的示例使用小镜面的矩阵设置，每个小镜面可以单独地倾斜以便于沿不同方向反射入射的辐射束。倾斜的镜面在由镜面阵列所反射的辐射束中赋予图案。

在此使用的术语“投影”系统应该广义地解释为包括任何类型投影系统，包括折射、反射、折反射、磁性、电磁和静电光学系统，或者其任意组合，如对于所使用的曝光辐射合适的，或者对于其他因素诸如沉浸液体的使用或真空的使用是合适的。在此术语“投影透镜”的任何使用可以视作与更常用术语“投影系统”同义。

如在此所示，设备是透射类型(例如使用透射掩模)。备选地，设备可以是反射类型(例如使用如上所述类型的可编程镜面阵列，或者使用反射式掩模)。

光刻设备可以是具有两个(双站台)或更多衬底工作台(和/或两个或更多掩模工作台)的类型。在该“多站台”机器中可以并行使用额外的工作台，或者可以在一个或多个工作台上执行准备步骤而同时使用一个或多个其他工作台用于曝光。

光刻设备也可以是其中由具有相对较高折射率的液体例如水覆盖衬底的至少一部分以便于填充投影系统和衬底之间空间的类型。沉浸液体也可以施加至光刻设备中其他空间，例如，在掩模和投影系统之间。沉浸技术在本领域广泛已知用于提高投影系统的数值孔径。如在此使用的术语“沉浸”并非意味着结构诸如衬底必须浸没在液体中，而是相反地仅意味着液体在曝光期间位于投影系统和衬底之间。

参照图1，照射器il从辐射源so接收辐射束。源和光刻设备可以是分立实体，例如当源是受激准分子激光器时。在该情形中，源并未被视作形成光刻设备的一部分，并且辐射束借助于包括例如合适的引导镜面和/或分束器的光束输送系统bd从源so传至照射器il。在其他情形中源可以是光刻设备的整体部件，例如当源是水银灯时。源so和照射器il、如果需要的话与光束输送系统bd一起可以称作辐射系统。

照射器il可以包括用于调节辐射束的角强度分布的调节器ad。通常，可以调节照射器的光瞳面中强度分布的至少外侧和/或内侧径向范围(通常分别称作σ-外侧和σ-内侧)。此外，照射器il可以包括各种其他部件，诸如积分器in和聚光镜co。照射器可以用于调节辐射束，以在其截面中具有所需的均匀性和强度分布。

辐射束b入射在固定在支撑结构(例如掩模工作台mt)上的图案化(例如掩模ma)上，并且由图案化装置所图案化。通过横越掩模ma，辐射束b穿过投影系统pl，其将光束聚焦至衬底w的目标部分c上。借助于第二定位器pw和定位传感器if(例如干涉仪装置，线性编码器，2-d编码器或电容性传感器)，衬底工作台wt可以精确地移动，例如以便于在辐射束b的路径中定位不同的目标部分c。类似地，第一定位器pm和另一位置传感器(图1中并未明确示出)可以用于相对于辐射束b的路径而精确地定位掩模ma，例如在从掩模库机械检索之后，或者在扫描期间。通常，可以借助于形成了第一定位器pm的部件的长冲程模块(粗略定位)和短冲程模块(精细定位)而实现掩模工作台mt的移动。类似地，可以使用形成了第二定位器pw的部件的长冲程模块和短冲程模块实现衬底工作台wt的移动。在步进机(与扫描机相反)的情形中，掩模工作台mt可以仅连接至短冲程模块，或者可以被固定。可以使用掩模对准标记m1、m2和衬底对准标记p1、p2而对准掩模ma和衬底w。尽管如所示的衬底对准标记占据了专用目标位置，它们可以位于目标部分之间的空间中(这些已知作为划片线对准标记)。类似地，在其中在掩模ma上提供多于一个裸片的情形中，掩模对准标记可以位于裸片之间。

所示的设备可以用于以下模式的至少一个：

1。在步进模式中，掩模工作台mt和衬底工作台wt保持基本上固定，而将赋予辐射束的整个图案一次性投影至目标部分c上(也即单次静态曝光)。衬底工作台wt随后沿x和/或y方向偏移，从而可以曝光不同的目标部分c。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单次静态曝光中成像的目标部分c的尺寸。

2。在扫描模式中，同步地扫描掩模工作台mt和衬底工作台wt，而此时将赋予辐射束的图案投影至目标部分c上(也即单次动态曝光)。可以由投影系统pl的缩放和图像反转特性确定衬底工作台wt相对于掩模工作台mt的速率和方向。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单次动态曝光中目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而扫描运动的长度确定了目标部分的高度(沿扫描方向)。

3。在另一模式中，掩模工作台mt保持基本上固定从而固定了可编程图案化装置，并且衬底工作台wt移动或扫描而同时将赋予辐射束的图案投影至目标部分c上。在该模式中，通常使用脉冲辐射源并且如果需要的话在衬底工作台wt每次移动之后或者在扫描期间连续辐射脉冲之间更新可编程图案化装置。该工作模式可以易于适用于无掩模光刻，其利用可编程图案化装置，诸如如上所述类型的可编程镜面阵列。

也可以使用上述使用模式的组合和/或改变，或者使用完全不同的使用模式。

如图2中所示，光刻设备la形成了光刻单元lc的部件，有时也被称作光刻单元或群集，其也包括用于对衬底执行预曝光或后曝光工艺的设备。传统地，这些包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂机sc，用于显影已曝光抗蚀剂的显影机de，冷却板ch和烘焙板bk。衬底操纵器或机器人ro从输入/输出端口i/o1、i/o2拾取衬底，在不同工艺设备之间移动它们，并且将它们输送至光刻设备的进料台lb。通常共同地称作轨道的这些设备在轨道控制单元tcu的控制之下，tcu自身由监管控制系统scs控制，scs也经由光刻控制单元lacu控制了光刻设备。因此，可以操作不同的设备以最大化吞吐量和处理效率。

为了使得正确地并一致性地曝光由光刻设备所曝光的衬底，需要检查已曝光衬底以测量特性诸如连续层之间的误差、线条厚度、关键尺寸(cd)等。如果检测到误差，则可以对后续衬底的曝光进行调整，尤其是如果检查可以立刻并足够快地完成以使得相同批次地其他衬底仍然待曝光。就此而言，可以剥除已曝光衬底并返工－以改进成品率－或废弃，由此避免对已知是故障地衬底执行曝光。在其中仅衬底的一些目标部分是故障的情形中，可以仅对于良好的那些目标部分执行进一步曝光。

使用检查设备以确定衬底的特性，并且特别地，不同衬底或者相同衬底的不同层的特性如何在层与层之间变化。检查设备可以集成至光刻设备la或光刻单元lc中，或者可以是独立的装置。为了使能最快速的测量，需要使得检查设备在曝光之后立即测量在已曝光抗蚀剂层中的特性。然而，抗蚀剂中的潜像具有非常低的对比度－在抗蚀剂的已经和尚未暴露至辐射的部分之间仅存在非常小的差异－并且并非所有检查设备具有足够的灵敏度以对潜像进行有用的测量。因此可以在后曝光烘焙步骤(peb)之后进行测量，peb通常是对已曝光衬底执行的第一步骤并且提高了抗蚀剂的已曝光和未曝光部分之间的对比度。在此阶段，抗蚀剂中的图像可以称作半潜像。也能够对已显影抗蚀剂图像－在此时已经移除了抗蚀剂的已曝光或未曝光部分－或者在诸如刻蚀的图案转移步骤之后。后者的可能性限制了故障衬底返工的可能性但是仍然提供了有用的信息。

图3示出了可以用作检查设备的通用散射仪。散射仪包括宽带(例如400－905nm)照射源302，其将辐射投影至衬底w上。散射仪进一步包括分光计检测器304，其测量从衬底w镜面反射的辐射频谱309(强度作为波长的函数)。根据该数据，可以由处理单元pu，例如通过严格耦合波形分析和非线性回归或者通过与如在图3底部处所示的模拟频谱库比较而重构引起所检测到频谱的结构或轮廓。通常，为了重构，结构的普通形式是已知的，并且从由此制造结构的工艺知识假定一些参数，仅留下少数结构参数待从散射仪数据而确定。该散射仪可以被配置作为法线入射散射仪或斜掠入射散射仪。

散射仪的另一方面示出在图4中。在该散射仪中，使用准直透镜系统412对由宽带照射源402所发出辐射进行准直并穿过滤波器413和偏振器417而透射，由部分地反射表面16反射并且经由显微镜物镜415聚焦至衬底w上，显微镜物镜415具有高数值孔径(na)，优选地至少0.9并且更优选地至少0.95。沉浸散射仪可以包括具有在1之上数值孔径的透镜。反射的辐射部分地穿过反射表面416至检测器404中以便于检测散射频谱。检测器404可以位于背投影光瞳面411中，411位于透镜系统415的焦距处。备选地，光瞳面411可以替代地使用辅助光学器件(未示出)而重新成像至检测器404上。光瞳面是其中辐射的径向位置限定了入射角并且角度位置限定了辐射的方位角的平面。检测器404优选地是二维检测器，从而可以测量衬底目标403的二维角度散射频谱。检测器404可以例如是ccd或cmos传感器的阵列，并且可以使用例如40毫秒每帧的积分时间。然而也可以使用其他合适的传感器。

参考光束可以例如用于测量入射辐射的强度。为了完成这点，入射在分束器416上的照射束穿过分束器416作为朝向参考镜面414的参考光束。参考光束随后被投影至检测器404的不同部分上，或者备选地被投影至不同的检测器(未示出)。

滤波器413可以包括一组干涉滤波器以从400－905nm的频谱范围选择感兴趣的波长或波段，例如10nm宽的波段。滤波器413可以是可调的，而不是包括一组不同的滤波器。可以使用光栅替代干涉滤波器。

检测器404可以测量散射光在单个波长(或窄波长范围)处的强度，分立地在多个波长处或者集成在波长范围内的强度。进一步，检测器404可以分立地测量横向磁和横向电偏振光的强度和/或横向磁和横向电偏振光之间的相位差。

照射源402可以是宽带光源(也即具有光频率或波长－并且因此具有颜色的宽范围的光源)，其给出大的集光率，使能混合多个波长。宽带中的多个波长可以每个具有δλ的带宽和至少2δλ的间距(也即两倍带宽)。带宽δλ可以例如是10nm。若干辐射“源”可以是扩展辐射源的已经使用光纤捆束分割了的不同部分。光纤束空间地分隔，但是输出的照射束可以平行引导穿过照射系统。以此方式，可以并行地在多个波长下测量角分辨散射频谱。也可以测量3-d频谱(波长以及两个不同角度)，其包含比2-d频谱更多的信息。允许测量更多信息提高了度量方法的健壮性。这更详细描述在ep1628164a中，在此通过全文引用的方式并入本文。

衬底w上的目标403可以是1-d光栅，印刷该1-d光栅，从而在显影之后由固体抗蚀剂线条形成条杆。目标403可以是由固体抗蚀剂柱体或抗蚀剂中通孔形成的2-d光栅。条杆、柱体或通孔可以备选地刻蚀至衬底中。该图案对于投影系统pl中色像差和照射对称性是敏感的，并且该像差的存在将在所印刷光栅的变化中凸显它们自身。因此，所印刷光栅的散射仪数据用于重构光栅。1-d光栅的参数诸如线条宽度和形状、或者2-d光栅的参数诸如柱体或通孔宽度或长度或形状可以输入至由处理单元pu执行的重构进程，从印刷步骤和/或其他散射测量方法的知识。

图5示出了包括ops510的检查设备的更多细节。参照图5，宽带光源502提供多个辐射波长，例如波长λ1、λ2、λ3、λ4。在非限定性示例中，同时地提供多个波长λ1、λ2、λ3、λ4，以用于由设备进行快速测量。在另一实施例中，可调光源在不同时刻提供不同波长。光源502可以包括例如白光激光器或分隔成多个波长λ1、λ2、λ3、λ4的氙灯。光束引导装置520可以用于将来自不同光纤的光耦合至照射路径上。空间滤波器522也可以用于将照射限定至照射路径的特定象限。在照射器的出口处的照射光瞳506具有一个照射束508，穿过照射光瞳506的一个象限。然而，可以同时地或顺序地使用象限的任意组合。例如，可以配置空间滤波器505以在照射系统的输入光瞳孔径的四个象限中的至少两个象限中阻挡光。

通过ops510发送照射束508。ops510经由分束器将照射束508分割位子光束508a、508b。例如，非偏振半透半反镜可以用于分割照射束508沿着第一分支的强度的50％与沿着第二分支引导的另一50％。ops510形成围绕光轴对称的两个子光束。ops510可以反转一个或多个子光束508a、508b。例如，如下所述的棱镜反转系统可以用于形成子光束508a、508b。图6和同样7示出了ops510的备选的示意性实施例。作为对称子光束508a、508b的结果，照射光瞳面524现在使用相对于原像是镜像(并且具有基本上零的空间频率)的两个子光束508a、508b而照射。

ops510包括在子光束508a、508b之间的光程差(opd)，其大于照射束的时间相关性长度l，但是小于检查设备的物镜系统的光瞳面中的焦深。时间相干性长度l可以由以下等式给出：

其中λ是照射的波长，n是介质的折射率，以及δλ是照射的带宽。例如，对于400nm至905nm的频谱范围以及10nm的带宽而言，opd可以在50μm至100μm的范围中。一个示例列出在以下表1中：

表1

ops510在子光束之间引入干涉的情形下改进了ov测量的精确性在并未。ops510可以用于宽带辐射，而不论辐射是否是偏振或未偏振。

图5进一步示出了透镜l1和l2，其形成了的双远心系统。双远心系统将照射光瞳510成像至高na(数值孔径)透镜l3的光瞳面pp中。该物镜l3照射了目标503，目标503可以是由未知的产品图案所围绕的小光栅。输入光瞳孔径506与物镜光学系统的光瞳孔径共轭，并且中继光学器件l1和l2形成了照射源的中间图像，并且将中间图像转发至物镜光学系统以用于在衬底处成像。透镜l1、l2和l3因此形成了光学系统，该光学系统经由物镜照射目标。通常将晶片上的照射光斑选择为远大于光栅。典型的数值例如是投影在晶片上30μm的光斑直径以及10×10μm²的光栅大小。当照射光斑小于光栅、例如在划片线中具有相对较大的光栅时实施例仍然成立。

照射光由目标光栅503散射，并且周围的产品区域由透镜l3准直，并且双远心系统l3和l4在场阑fs上形成光栅的放大图像和产品环境。场阑fs放置在由物镜透镜l3和l4构成的中继器所形成的图像平面处。场阑fs的目的是限制中间图像的空间范围，并且抑制检测光学器件中的杂散光。空间滤波器因此空间地滤除从与目标相邻的衬底表面所散射的辐射以选择由目标散射的辐射。

透镜l4和l5将物镜光瞳面pp重新成像至正交光楔qw上。光瞳面的该图像526具有在衬底光栅处衍射成0、-1、0’和+1’阶分量的四个分量。正交光楔qw沿四个不同方向将光重新定向在光瞳面526的四个象限中。因此正交光楔qw是被配置用于分立地重定向从衬底所散射的辐射的衍射阶分量的光学装置。正交光楔qw可以包括四个光楔。作为正交光楔qw的结果，透镜l6在成像平面ip中产生由场阑fs所透射的光的四个空间分离的子图像。当使用白色光时，正交光楔可以是消色差的以便于减小光楔的色像差。消色差光楔可以形成为传输式，但是反射光楔也是合适的，因为它们固有地是消色差的。光楔角足够大以允许四个子图像的完整分离。如果间距太小，则图像将套刻，这引起从产品区域至光栅区域中的串扰。

由传感器504(例如电荷耦合器件)针对一个给定入射角测量四个信号。本领域技术人员将知晓，这可以通过改变照射光瞳面中照射光斑的位置而针对更多入射角而重复。测得频谱的集合现在可以用在处理器单元pu中以计算目标光栅的非对称特性。可以通过如基于衍射的套刻方法中比较测得的+1’和-1频谱而确定非对称特性，诸如计算得到的套刻误差(针对具有多于一个成层光栅堆叠的套刻目标)和非对称性(针对单个光栅)。

在此所述的每个ops实施例可以用于如上所述的散射仪。在此所述的所有ops实施例在子光束之间引入光程差(opd)，从而第一子光束和第二子光束具有大于至少一个光源的相干长度、但是小于物镜光学系统的焦深的opd。此外，在此所公开的每个ops可以被配置作为由多个邻接棱镜形成的单块棱镜系统，其中每个子光束的光程在每个界面处基本上垂直于(也即偏离垂直约1度)每个棱镜表面。因此，ops的输入和输出面稍微倾斜以减少重影(ghostimage)。进一步，ops的每个分束器可以是非偏振分束器，例如半透半反镜。尽管所公开的实施例通常显示了单个照射光束路径和两个子光束路径，人们或本领域普通技术人员将知晓多个照射束可以用于这些ops示例。

图6示出了可以如何利用单个分束器而设置ops的示例。ops610包括分束器641和两个后向反射器630x、630y。在一个示例性实施例中，分束器641可以是非偏振半透半反镜(half-mirror)，其将照射束608分割成两个子光束，每个大约是入射的照射束的强度的50％。进一步，后向反射器630x、630y可以是设置在立方分束器的相邻侧边处包含非偏振半透半反镜的波罗(porro)棱镜。当其将入射的照射束反射回至分束器641时，每个波罗棱镜围绕各自的x或y轴线而反转入射光束。因此，当光束重新组合时，每个已经围绕不同的轴线被反转。

图7示出了利用两个分束器的ops的备选设置。ops710包括用于划分照射束708的第一分束器741，以及用于重新组合照射子光束的第二分束器745。在一个示例性实施例中，第一分束器741可以是将照射束708分割为两个子光束的非偏振半透半反镜，每个大约是入射的照射束的强度的50％。照射束708的从第一分束器741发出的部分形成了子光束708a。将子光束708a引导穿过第一图像旋转器732x，其将子光束708a围绕x轴线旋转。随后由折叠反射镜744朝向第二分束器745反射子光束708a。照射束708的由第一分束器741反射的部分形成第二子光束708b。由折叠反射镜742朝向第二图像旋转器732y反射子光束708b，第二图像旋转器将子光束708b围绕其y轴线旋转。随后朝向第二分束器745输出子光束708b。类似第一分束器741，第二分束器745可以是重新组合了照射子光束的非偏振半透半反镜。该布置导致两个输出光束(尽管仅示出了一个)，每个大约是入射的照射束的强度的50％。

第一图像旋转器和第二图像旋转器可以具有各种配置。以下描述图像旋转器的示例性实施例。进一步，ops510、610、710无需由物理分离的部件形成，而是可以是单个单块单元。同样，输入和输出光束的方向不限于所公开的实施例，因为这是设计选择的问题。然而，显著的是，已经特殊地设计了以下所述的ops的示例性实施例，从而棱镜的透射式界面被设置为基本上垂直于光轴(也即从垂直偏离大约1度)。在此所述的示例性实施例最大化了透射并最小化了离散和闪光。

图8a示出了具有两个分束器841、845的ops810的第一示例性单块棱镜系统。类似于ops710，ops810包括分束器841、845，以及在分束器之间的图像旋转器系统832x、832y。图像旋转器系统832x、832y反射了相应的入射子光束三次，由此相对于彼此以180度而旋转了子光束的图像。该图像旋转器系统832x、832y的进一步细节可以参见图9a和图9b。

图8b示出了单块棱镜ops810的示例性实施例。单块棱镜810包括八个邻接的块件，也即两个折叠棱镜(以90°反射)、两个分束器棱镜(包括半透半反镜)、以及四个内部反射光楔棱镜(其形成了两个图像旋转系统)。因此，图8b类似于图8a，但是在输入i和输出o1处具有四十五度折叠棱镜。第一折叠棱镜以相对于第一分束棱镜成直角而反射入射的输入照射束。照射束的一部分(例如50％)随后由第一分束器841’沿着第一分支反射以形成第一子光束808a。剩余的部分沿着第二分支透射穿过第一分束器841’以形成第二子光束808b。第一子光束808a和第二子光束808b每个进入图像旋转器，围绕基本上垂直轴线两次反射了每个子光束。分束器845’在形成输出o1之前重新组合子光束808a、808b。可以备选地或额外地设置棱镜系统以利用输出o2。

所示的ops810具有光学地接合在一起的多个棱镜。特别地，设置棱镜系统，从而子光束遭遇基本上垂直于入射表面的每个界面。该设置最小化了可以另外形成的色像差。

如在图9a侧视图中所示，由三个不同的虚线所标识的三种光束光纤908追踪了光束的基本上垂直于分束器棱镜940的第一平坦表面而进入棱镜系统的一部分的路径。分束器941将入射的光束908划分成子光束908a、908b。为了简明，仅追踪了908a的光线。但是本领域普通技术人员将知晓，可以类似地对于子光束908b而追踪这些光线。子光束908a在表面961处进入第一反射棱镜960。第一反射棱镜960在平坦表面962处反射子光束908a。平坦表面962成角度，从而子光束908a的光线在平坦表面962处经历全内反射(tir)并且朝向平坦表面964反射。平坦表面964将子光束908a的光线反射至平坦表面972。如果光束入射角小于对于全内反射所需的临界角，则可以涂覆表面964，以便于提高从其的反射率。平坦表面972成角度，从而子光束908a的光线再次经历tir并且基本上垂直于平坦表面973而从第二反射棱镜970出射。因为子光束908a的光线经历了奇数次反射，子光束908a的光线相对于子光束908a光线的入射朝向反转而从第二反射棱镜970出射。

子光束908b跟随类似的路径穿过第一反射棱镜980和第二反射棱镜990。第二子光束908a和908b会聚在第二分束器945处。图9b示出了第一反射棱镜960和第二反射棱镜970的成角度示图。

在另一示例性实施例中，ops图10示出了具有两个分束器的光瞳对称化器的第三示例性单块棱镜系统。

在另外又一示例性实施例中，ops可以包括修改的波罗-阿贝棱镜系统。如图11中所示，由非偏振分束器npbs1分割照射束。透射的子光束进入修改的波罗-阿贝棱镜，其用作图像旋转器。修改的波罗-阿贝棱镜不同于传统的波罗-阿贝棱镜，因为第二非偏振分束器npbs2替换了最后的反射表面。

照射束由第一非偏振分束器npbs1反射的部分形成了反射的子光束。反射的子光束接着由折叠棱镜反射朝向波罗-阿贝棱镜。在穿过光学厚片(slab)之后，两个子光束由第二立方分束器重新组合。输出的光束是平行的，但是与输入光束相比“水平地”偏移。(术语“水平地”意在反映所示附图的自然朝向而非在真实实施方式内的朝向。)

在图11所示的示例性实施例的修改版本中，ops可以具有三次反射波罗棱镜，而非折叠棱镜和光学厚片。如图12a中所示，在分割照射束之后，照射束的被反射部分进入七面波罗棱镜的一侧。子光束随后在离开之前由三个相邻侧边反射三次，由此旋转了所反射子光束的图像。参照图11如上所述，反射的子光束与由已修改波罗-阿贝棱镜所旋转的透射子光束重新组合。

图12b示出了图12a中所示光瞳对称化器的示例性实施例的第一变形例。图12b的实施例不同于图12a的实施例之处在于，输出光束的光轴基本上垂直于输入光束。

图12c示出了图12a中所示光瞳对称化器的示例性实施例的第二变形例。类似于图12a的实施例，输出光束平行于输入光束。然而，图12c的输出光束均垂直且水平地偏移。长斜方形棱镜集成至第二立方分束器中以实现该垂直偏移。

在另外又一示例性实施例中，另一已修改波罗-阿贝棱镜可以用于旋转照射光束的一部分。如图13中所示，第一非偏振分束器npbs1可以将照射束划分为反射子光束和透射子光束。反射子光束在进入第二非偏振分束器npbs2之前被引导穿过波罗-阿贝棱镜。透射子光束被引导至斜截波罗棱镜或道威(dove)棱镜，其在到达第二非偏振分束器npbs2之前两次反射了透射的子光束。子光束随后可以如上所述而重新组合。

在最终的示例性实施例中，单个非偏振分束器npbs1用于分割并且重新组合照射束。如图14中所示，非偏振分束器npbs1将照射束划分为透射子光束和反射子光束。透射子光束由分束器棱镜的两个成角度侧边内部反射。透射子光束随后由非偏振分束器npbs1朝向透镜l3反射。反射子光束由第一折叠棱镜(以90°反射)、波罗棱镜(以90°两次反射)、第二折叠棱镜、第三折叠棱镜(以90°反射)、以及第四棱镜(以90°反射)而串联地反射。在这些反射之后，照射束由非偏振分束器npbs1所反射地部分可以随后透射穿过非偏振分束器npbs1，由此与子光束原始地由非偏振分束器npbs1所透射地一部分重新组合。

尽管已经在光学光刻的上下文中对于本发明实施例的使用作了以上具体参考，但是应该知晓本发明可以用于其他应用，例如压印光刻，并且如上下文所允许的那样不限于光学光刻。在压印光刻中，图案化装置中的拓扑结构限定了制造在衬底上的图案。图案化装置的拓扑结构可以压印至提供至衬底的抗蚀剂层中，在衬底上通过应用电磁辐射、热、压力或其组合而固化抗蚀剂。在抗蚀剂固化之后，从抗蚀剂移除图案化装置，在其中留下图案。

在此使用的术语“辐射”和“光束”包括所有类型的电磁辐射，包括紫外(uv)辐射(例如具有或约为365、355、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(euv)辐射(例如具有在5－20nm范围内的波长)，以及粒子束，诸如离子束或电子束。如上所述，在驱动系统的上下文中术语辐射也可以包括微波辐射。

如上下文所允许的，术语“透镜”可以涉及各种类型光学部件的任意一个或组合，包括折射、反射、磁性、电磁和静电光学部件。

具体实施例的前述说明也将完全揭示本发明的普遍本质，使得其他人通过应用在本领域技术人员认知范围内的知识而容易地修改和/或改变这些具体实施例以用于各种应用，而并未使用不适当的实验，并未脱离本发明的一般概念。因此，基于在此所展示的教导和指导，这些改变和修改有意设计为在所公开实施例的等价形式的含义和范围内。应该理解的是在此的成语或术语是为了借由示例而描述说明的目的，并非是为了限制，因此本说明书的术语或成语应该由本领域技术人员根据教导和引导而解释。

本发明的宽度和范围不应受限于任意上述示例性实施例，而是应该仅根据以下权利要求及其等价形式而限定。

应该知晓的是，详细说明书部分而非发明内容和摘要部分意在用于解释权利要求。发明内容和摘要部分可以阐述如由本发明人所完成的本发明的一个或多个但是并非全部示例性实施例，并且因此，并非意在以任何方式限制本发明和所附权利要求。

以上已经借助于示出了具体功能的实施方式及其相互关系的功能构件组块而描述了本发明。为了描述说明的方便在此已经任意地限定了这些功能构件组块的边界。可以限定备选的边界，只要适当地执行所规定的功能及其相互关系。

具体实施例的前述描述说明也将完全揭示本发明的普遍本质，使得其他人通过应用在本领域技能内的知识而可以容易地修改和/或改变这些具体实施例以用于各种应用，并未使用不适当的实验，并未脱离本发明的一般概念。因此，基于在此所展示的教导和指导，这些改变和修改有意设计为在所公开实施例的等价形式的含义和范围内。应该理解的是此处的成语或术语是为了解释说明而非限制的目的，以使得本说明书的术语或成语应该由本领域技术人员根据教导和指导而解释。