量测设备的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年6月2日提交的欧洲申请17174269.5、于2017年6月26日提交的欧洲申请17177960.6和于2017年11月6日提交的欧洲申请17200068.9的优先权，这些申请的全部内容通过引用并入本文中。

本发明涉及用于测量通过光刻过程形成在衬底上的结构的量测设备、光刻系统和测量通过光刻过程形成在衬底上的结构的方法。

背景技术：

光刻设备是一种将期望的图案施加到衬底(通常是在衬底的目标部分上)上的机器。例如，光刻设备可以用于集成电路(ic)的制造中。在这种情况下，可以将可替代地称为掩模或掩模版的图案形成装置或图案化装置用于产生要在ic的单层上形成的电路图案。可以将所述图案转印到衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括管芯的一部分、一个或更多个管芯)上。典型地，通过将图案成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行图案的转印。通常，单个衬底将包含被连续图案化的相邻目标部分的网络。在光刻过程中，经常期望对所产生的结构进行测量，例如用于过程控制和验证。已知用于进行这种测量的各种工具，包括经常用于测量临界尺寸(cd)的扫描电子显微镜和用于测量重叠的专用工具，重叠是器件中的两个层的对准的准确度的量度。可以依据两个层之间的未对准程度来描述重叠，例如，对被测量的1nm的重叠的提及可以描述两个层存在1nm的未对准的情形。

近来，已经开发了用于光刻领域的各种形式的散射仪。这些装置将辐射束引导到目标上，并且测量被散射的辐射的一个或更多个属性——例如在单个反射角下作为波长的函数的强度；在一种或更多种波长下作为反射角的函数的强度；或者作为反射角的函数的偏振——以获得“光谱”，可以根据所述“光谱”确定目标的感兴趣的属性。确定感兴趣的属性可以通过各种技术来执行：例如，通过诸如严格耦合波分析或有限元方法等迭代方法执行目标的重构；库搜索；和主成分分析。

在已知的量测技术中，通过在将重叠目标旋转、或者改变照射模式或成像模式的同时，在某些条件下测量重叠目标两次以便分别获得第-1衍射阶强度和第+1衍射阶强度，由此获得重叠测量结果。针对于给定的重叠目标的强度不对称性(这些衍射阶强度的比较)提供目标不对称性(即，目标中的不对称性)的测量结果。重叠目标中的这种不对称性可以被用作重叠(两个层的不期望的未对准)的指标。

使用上文的量测技术进行重叠(或目标结构中的其它不对称性)的测量是困难的，其中所关心的结构处于要制造的器件特征的分辨率下。这是因为高分辨率特征导致相应地大衍射角，其很难捕获，或者衍射阶变得逐渐消失(不传播)。对于由彼此非常接近的层限定的结构，诸如可能是在已经进行了蚀刻之后的情况下，仍然可能获得与来自第零阶散射的不对称性有关的一些信息。然而，在这样的测量中难以获得足够的灵敏度，特别是在层间隔不是非常小的情况下。

技术实现要素：

期望改善目标不对称性或其它感兴趣的参数的测量，特别是针对高分辨率目标。

根据本发明的方面，提供了一种量测设备，其用于测量衬底上形成的结构以确定感兴趣的参数，所述量测设备包括：光学系统，其配置成将辐射聚焦到所述结构上并将从所述结构反射之后的辐射引导到检测器上，其中：所述光学系统配置成使得所述检测器检测由来自光瞳平面场分布中的至少两个不同点的辐射之间的干涉产生的辐射强度，其中所述干涉使得检测到的辐射强度的包含与感兴趣的参数有关的信息的分量相对于所述检测到的辐射强度的一个或更多个其它分量被增强。

根据本发明的方面，提供了一种用于测量衬底上形成的结构以确定感兴趣的参数的方法，所述方法包括：将辐射聚焦到所述结构上并在从所述结构反射之后使用检测器检测辐射，其中：所述检测器检测由来自光瞳平面场分布中的至少两个不同点的辐射之间的干涉产生的辐射强度，其中所述干涉使得检测到的辐射强度的包含与感兴趣的参数有关的信息的分量相对于所述检测到的辐射强度的一个或更多个其它分量被增强。

附图说明

现在将参考所附示意性附图、仅通过举例方式来描述本发明的实施例，在附图中相应的附图标记表示指示对应的部件，并且在附图中：

图1描绘了光刻设备；

图2描绘了光刻单元或簇；

图3包括(a)用于在利用第一照射孔测量目标时使用的暗场散射仪的示意图；(b)用于给定照射方向的目标光栅的衍射光谱的细节；(c)衬底上的已知形式的多光栅目标和测量斑的轮廓的描绘；和(d)在图3的(a)中的散射仪中获得的图3的(c)中的目标的图像的描绘；和

图4描绘了量测设备的光学元件，所述光学元件向包括分束器的光学单元提供入射辐射束；

图5描绘了配置成接收来自图4的布置的入射辐射束的光学单元，和用于将第一辐射束和第二辐射束引导到衬底上并将被反射的第一辐射束和第二辐射束引导到检测器上的光学系统；

图6进一步详细描绘了图5的布置的光学单元的操作，示出了传播到分束器和从分束器传播的辐射束中的光瞳平面场分布；

图7描绘了基于图6的光学单元的可替代的光学单元的操作，并且所述可替代的光学单元在第二支路中具有附加的翻转；

图8是描绘针对无偏置的目标的信号强度i与目标不对称性的典型的变化的曲线图；

图9是描绘针对被偏置的目标的信号强度i与目标不对称性的典型的变化的曲线图；

图10描绘了可替代的光学单元，其中辐射在从目标结构反射之前和之后传递通过第一分束器和第二分束器；

图11描绘了光学布置，其中辐射仅在从目标结构反射之后传递通过第一分束器和第二分束器；

图12描绘了光瞳平面分布中的示例性点对称的干涉点对；

图13描绘了光瞳平面场分布中的示例性镜面对称的干涉点对；

图14描绘了光瞳平面场分布中的示例性的四个干涉点的组；

图15描绘了量测设备，所述量测设备配置成干涉来自光瞳平面场分布中的三个点的组的辐射；

图16描绘了由图15的量测设备中的第一光瞳平面场分布的多个副本形成的第一光瞳平面场分布(左)和第二光瞳平面场分布(右)；

图17描绘了光学布置，其用于用干涉量测法从对称背景提取镜面对称信号或点对称信号；

图18描绘了从左侧进入图17的光学布置中的示例性第一光瞳平面场分布(左)，和从图17的光学布置向右侧退出的第二光瞳平面场分布(右)，其中图17的光学布置配置成从对称背景提取镜面对称信号；

图19描绘了从左侧进入图17的光学布置中的示例性第一光瞳平面场分布(左)，和从图17的光学布置向右侧退出的第二光瞳平面场分布(右)，其中图17的光学布置配置成从对称背景提取点对称信号；

图20是示意性地描绘作为光瞳位置的函数的目标响应(强度和相位)的变化的曲线图，以用于图示对称背景和要提取的点或镜面对称信号；

图21描绘了用于辐射通过ops系统的不同的传播路线。

具体实施方式

本说明书公开了并入本发明的特征的一个或更多个实施例。被揭露的实施例仅仅举例说明本发明。本发明的范围不限于被公开的实施例。本发明由随附其的权利要求限定。

所描述的实施例以及在说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等指示所描述的实施例可以包括具体的特征、结构或特性，但是每个实施例可以不一定包括所述具体的特征、结构或特性。此外，这些短语不一定指同一实施例。此外，当结合实施例描述具体的特征、结构或特性时，应理解，其在本领域技术人员的知识范围内结合是无论是否明确描述的其它实施例而实现这样的特征、结构或特性。

但是，在更详细地描述这样的实施例之前提出可以实施本发明的实施例的示例环境是有指导意义的。

图1示意性地描绘了一种光刻设备la。所述光刻设备包括：照射系统(照射器)il，其配置成调节辐射束b(例如，uv辐射或duv辐射)；支撑结构(例如，掩模台)mt，其构造成支撑图案形成装置(例如，掩模)ma，并与配置成根据某些参数准确地定位图案形成装置的第一定位器pm连接；衬底台(例如，晶片台)wt，其构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)w，并与配置成根据某些参数准确地定位衬底的第二定位器pw连接；和投影系统(例如折射式投影透镜系统)ps，其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。

照射系统可以包括各种类型的光学部件，诸如折射式、反射式、磁性式、电磁式、静电式或其它类型的光学部件、或者它们的任意组合，用于对辐射进行引导、成形或控制。

支撑结构支撑(即承载)图案形成装置的重量。它以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计和诸如例如图案形成装置是否保持在真空环境中之类的其它条件的方式保持所述图案形成装置。所述支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术保持图案形成装置。所述支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述支撑结构可以确保图案形成装置(例如相对于投影系统)位于期望的位置上。本文使用的任何术语“掩模版”或“掩模”可以被认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。

本文中术语“图案形成装置”应该被广义地解释为表示能够用于在辐射束的横截面中将图案赋予该辐射束、以便在衬底的目标部分上产生图案的任何装置。应注意，被赋予辐射束的图案可能不与衬底的目标部分中的期望的图案准确地对应(例如，如果所述图案包括相位偏移特征或所谓的辅助特征)。通常，被赋予至辐射束的图案将与在目标部分中产生的器件(诸如集成电路)中的具体功能层对应。

图案形成装置可以是透射式或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程lcd面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相位偏移掩模类型、衰减型相位偏移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，所述小反射镜中的每个小反射镜可以单独地倾斜，以便沿不同的方向反射入射的辐射束。倾斜的反射镜将图案赋予由反射镜矩阵反射的辐射束。

在本文中使用的术语“投影系统”应被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、反射折射式、磁性式、电磁式以及静电式光学系统或者它们的任意组合，如对于所使用的曝光辐射或者诸如使用浸没液体或使用真空等其它因素来说所适合的投影系统。本文中使用的任何术语“投影透镜”可以被认为与更上位的术语“投影系统”同义。

在所述实施例中，例如，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。可替代地，所述设备可以是反射型的(例如，使用上文提及类型的可编程反射镜阵列，或者使用反射式掩模)。

所述光刻设备可以是具有两个(双平台)或更多个衬底台，以及例如两个或更多掩模台的类型。在这样的“多平台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台用于曝光。

所述光刻设备还可以是如下类型：其中衬底的至少一部分可以被具有相对高折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充投影系统与衬底之间的空间。浸没液体也可以被施加至光刻设备中的其它空间，例如掩模与投影系统之间的空间。本领域中众所周知的是，浸没技术用于增加投影系统的数值孔径。本文使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底之类的结构必须浸没在液体中；而是，“浸没”仅意味着在曝光期间液体位于投影系统与衬底之间。

参考图1，照射器il接收来自辐射源so的辐射束。所述源和光刻设备可以是分立的实体(例如当所述源是准分子激光器时)。在这样的情况下，所述源并不认为是构成光刻设备的一部分，且辐射束被借助于包括(例如)适合的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统bd从源so传递至照射器il。在其它情况下，所述源可以是光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源so和照射器il以及需要时设置的束传递系统bd一起被称为辐射系统。

所述照射器il可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器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径向范围和/或内部径向范围(通常分别被称为σ-外部和σ-内部)。此外，照射器il可以包括各种其它部件，诸如积分器in和聚光器co。可以将照射器用于调整辐射束，以便在其横截面中具有期望的均匀性和强度分布。

所述辐射束b入射到保持在支撑结构(例如，掩模台mt)上的图案形成装置(例如，掩模ma)上，并且通过图案形成装置来形成图案。在已横穿掩模ma的情况下，辐射束b传递通过投影系统ps，所述投影系统将所述束聚焦至衬底w的目标部分c上。借助于第二定位器pw和位置传感器if(例如，干涉仪装置、线性编码器、2d编码器或电容传感器)，可以准确地移动衬底台wt，例如以便将不同的目标部分c定位于辐射束b的路径中。类似地，例如在从掩模库进行机械获取之后或在扫描期间，可以将第一定位器pm和另一位置传感器(图1中未明确示出)用于相对于辐射束b的路径准确地定位掩模ma。通常，可以借助于构成所述第一定位器pm的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)来实现掩模台mt的移动。类似地，可以采用构成第二定位器pw的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台wt的移动。在步进器的情况下(与扫描器相反)，掩模台mt可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用掩模对准标记m1、m2和衬底对准标记p1、p2来对准掩模ma和衬底w。尽管图示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于多个目标部分之间的空间(这些公知为划线对准标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在掩模ma上的情况下，掩模对准标记可以位于这些管芯之间。

所描绘的设备可以用于以下模式中的至少一种：

1.在步进模式中，在将掩模台mt和衬底台wt保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分c上(即，单次静态曝光)。然后将所述衬底台wt沿x和/或y方向移动，使得可以对不同目标部分c曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中被成像的目标部分c的尺寸。

2.在扫描模式中，在将被赋予至辐射束的图案投影至目标部分c上的同时，同步地扫描掩模台mt和衬底台wt(即，单次动态曝光)。衬底台wt相对于掩模台mt的速度和方向可以通过所述投影系统ps的(缩小)放大率和图像反转特性来确定。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)，而所述扫描运动的长度决定了目标部分c的高度(沿扫描方向)。

3.在另一模式中，保持可编程图案形成装置的掩模台mt被保持为基本上静止，并且在将被赋予至辐射束的图案投影至目标部分c上的同时衬底台wt被移动或扫描。在这种模式中，通常采用脉冲式辐射源，且在衬底台wt的每次移动之后或在扫描期间的连续辐射脉冲之间根据需要更新可编程图案形成装置。这种操作模式可以易于被应用于利用可编程图案形成装置(诸如，如上文提到的类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。

也可以采用上文描述的使用模式的组合和/或变形例，或完全不同的使用模式。

如图2所示，光刻设备la构成光刻单元lc的一部分，光刻单元有时也称为光刻元或光刻簇，光刻单元lc还可以包括用于在衬底上执行曝光前和曝光后处理的设备。常规地，这些设备包括：用于沉积抗蚀剂层的旋涂机sc、用于显影被曝光的抗蚀剂的显影装置de、激冷板ch和焙烤板bk。衬底处理装置或机器人ro从输入/输出端口i/o1、i/o2拾取衬底，在不同的过程设备之间移动衬底，并将它们传递到光刻设备的进料台lb。这些装置通常统称为涂覆显影装置(track)，并且由涂覆显影控制单元tcu控制，该控制单元tcu本身由监督控制系统scs控制，所述监督控制系统scs也经由光刻控制单元lacu来控制光刻设备。因此，可以操作不同的设备以最大化生产量和处理效率。

为了正确且一致地曝光由光刻设备曝光的衬底，期望检查被曝光的衬底、以测量诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(cd)等属性。如果检测到误差，则可以例如对后续衬底的曝光进行调整，特别是如果检查可以足够迅速地且快速地进行而使得同一批次的其它衬底仍处于待曝光的情况下。同时，已经被曝光的衬底可以被剥除并返工以改善良率，或可能被丢弃，从而避免对已知有缺陷的衬底执行曝光。在衬底的仅一些目标部分有缺陷的情况下，可以仅对被认为是没有缺陷的那些目标部分执行进一步曝光。

量测设备被用于确定衬底的属性，并且特别是确定不同的衬底或同一衬底的不同层的属性如何在不同层间变化。量测设备可以集成到光刻设备la或光刻单元lc中，或可以是单独的装置。为了实现最快速的测量，期望在曝光之后量测设备立即测量被曝光的抗蚀剂层中的属性。然而，抗蚀剂中的潜像具有非常低的对比度，因为在已被辐射曝光的抗蚀剂的部分与尚未被辐射曝光的抗蚀剂的部分之间仅存在非常小的折射率差-并且并非所有的量测设备都具有足够的灵敏度来对潜像进行有效测量。因此，可以在曝光后焙烤步骤(peb)之后进行测量，曝光后焙烤步骤(peb)通常是对被曝光的衬底进行的第一步骤，且增加抗蚀剂的被曝光的部分与未被曝光部分之间的对比度。在这个阶段，抗蚀剂中的图像可被称作半潜图像(semi-latent)。也可以对显影后的抗蚀剂图像进行测量-此时，抗蚀剂的被曝光的部分或未被曝光的部分已被去除，或在图案转印步骤(诸如蚀刻)之后进行显影后的抗蚀剂图像的测量。后一种可能性限制了有缺陷的衬底返工的可能性，但是仍旧可以提供有用的信息。

量测设备在图3的(a)中示出。在图3的(b)中更详细地图示了目标t和用于照射所述目标的测量辐射的衍射射线。图示的量测设备是被称为暗场量测设备的类型的量测设备。所述量测设备可以是单独的装置，也可以被并入光刻设备la中，例如位于测量站处或光刻单元lc处。用虚线o表示具有遍及所述设备的几个支路的光轴。在所述设备中，由源11(例如氙灯)发射的光经由分束器15而被包括透镜12、14和物镜16的光学系统引导到衬底w上。这些透镜被布置成双次序的4f布置。可以使用不同的透镜布置，假设所述透镜布置例如仍然将衬底图像提供到检测器上，并且同时允许访间用于空间频率滤波的中间光瞳平面。因此，可以通过在提供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，此处所述平面被称为(共轭)光瞳平面。特别地，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具有被标记为13n和13s的不同形式，以允许选择不同的照射模式。在图3的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、但是来自标注为“南”的相反方向的照射。期望光瞳平面的其余部分是暗的，这是因为在期望的照射模式外的任何不必要的光将与期望的测量信号干涉。在其它实施例中，如下文关于图4-8论述的，可以使用不同形式的孔板13，诸如被标记为13h的孔板。

如图3的(b)所示，以衬底w垂直于物镜16的光轴o的方式放置目标t。衬底w可以由支撑件(未示出)支撑。测量辐射的射线i从偏离轴线o的角度射到目标t上产生第零阶射线(实线0)和两个第一阶射线(点划线表示+1阶射线，并且双点划线表示-1阶射线)。应记住，对于过填充的小的目标而言，这些射线只是覆盖包括量测目标t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(对于允许有效数量的射线而言是必需的)，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将会稍微扩散开。根据小的目标的点扩散函数，每个阶+1和-1都将进一步在一个角度范围上扩散，而不是如所示的单个理想的射线。注意，目标的光栅节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紧密对准。图3的(a)和图3的(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。

在图3的示例中，由衬底w上的目标t衍射的至少0阶和+1阶被物镜16聚集，并且被引导返回通过分束器15。返回至图3的(a)，通过指定被标注为北(n)和南(s)的在直径方向上相反的孔来说明第一照射模式和第二照射模式两者。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，标记为+1(n)的+1阶衍射射线进入物镜16。相反地，当使用孔板13s施加第二照射模式时，(标记为-1(s)的)-1衍射射线是进入透镜16的射线。

分束器17将衍射束分成两个测量支路。在第一测量支路中，光学系统18利用第零阶衍射束和第一阶衍射束在第一传感器19(例如ccd或cmos传感器)上形成目标的衍射光谱(光瞳平面图像)。每个衍射阶撞击传感器上的不同点，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对量测设备进行聚焦和/或对第一阶束的强度测量结果进行归一化。光瞳平面图像也可以用于许多测量目的，诸如重构。

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t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，使得在传感器23上形成的目标的图像仅由-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，所述处理器的功能将依赖于正在执行的测量的具体类型。注意，这里在广义上使用术语“图像”。如果仅存在-1阶和+1阶中的一个，则不会同理形成光栅线的图像。

图3所示的具定形式的孔板13和场阑21仅仅是示例。在本发明的另一实施例中，对目标使用同轴照射，并且使用具有离轴孔的孔径光阑以将大致仅一种第一阶衍射光传递至传感器。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束、第三阶束和更高阶束(图3中未示出)。

为了使测量辐射能够适应于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，所述盘旋转以将期望的图案带到合适的位置。注意，孔板13n或13s只能用于测量在一个方向(x方向或y方向，这依赖于设定)上定向的光栅。为了测量正交的光栅，可以实施将目标转动通过90°和270°。

图3的(c)描绘了根据已知的实践形成在衬底上的(复合)目标。所述示例中的目标包括四个光栅25a至25d，它们紧密地定位成在一起，使得它们将全部位于由量测设备的量测辐射照射束形成的测量情境或测量斑24内。这四个光栅因此都被同时地照射并被同时地成像在传感器19和传感器23上。在专用于测量重叠的示例中，光栅25a至25d本身是通过重叠例如在衬底w上形成的半导体器件的不同层中被图案化的光栅而形成的复合光栅。光栅25a至25d可以具有被不同地偏置的重叠偏移(在层之间故意的不匹配)，以便于测量其中形成复合光栅的不同部分的多个层之间的重叠。这样的技术对于技术人员是公知的，并且将不被进一步描述。光栅25a至25d也可以在其方向方面不同(如所示出的)，以便沿x方向和y方向对入射辐射进行衍射。在一个示例中，光栅25a和25c分别是具有+d、-d偏置的x方向光栅。光栅25b和25d是分别具有+d和-d偏移的y方向光栅。可以在由传感器23捕获的图像中识别这些光栅的分离的图像。这仅是目标的一个示例。目标可以包括多于或少于4个光栅，或者仅包括单个光栅。

图3的(d)示出通过在图3的(a)的设备中利用图3的(c)的目标而可以形成于传感器23上并由传感器23检测的图像的示例。虽然光瞳平面图像传感器19不能分辨不同的单独的光栅25a至25d，但图像传感器23可以这样做。暗的矩形表示在传感器上的图像的场，衬底上的被照射的斑24在所述场内被成像到相应的圆形区域26中。在这个场内，矩形区域27a至27d表示小目标光栅25a至25d的图像。如果目标位于产品区域中，则产品特征也可能在所述图像场的周边是可见的。图像处理器和控制器pu利用图案识别来处理这些图像，以识别光栅25a至25d的各个图像27a至27d。以这种方式，这些图像不必非常精确地在传感器框架内的特定部位处被对准，这极大地改善了整个测量设备的生产量。

一旦光栅的各个图像已经被识别，例如通过对被识别的区域内的选定的像素强度值求平均值或者求和，就可以测量那些单独的图像的强度。图像的强度和/或其它属性可以相互比较。这些结果可以被组合以测量光刻过程的不同参数。重叠性能是这样的参数的重要示例。

如在说明书的介绍部分中提到的，当结构具有要制造的器件特征的分辨率时，目标结构中的重叠和其它不对称性的测量是困难的。这是因为难以捕获高于第零阶衍射辐射。在图3的(a)-(d)中描绘的类型的布置中，例如，对于要被物镜16捕获的+1衍射阶和-1衍射阶两者来说，+1衍射阶和-1衍射阶中任一个或两个的反射角变得过高，或者这些阶变成逐渐消失的(不传播的)。

发明者已经认识到目标不对称性对第零阶反射束(即，镜面反射束)做出贡献，虽然是极小的。第零阶反射束相对容易地被物镜16捕获。发明者还认识到新颖的干涉量测法可以用于以高灵敏度的方式测量对第零阶反射束的不对称性贡献，以及其它感兴趣的参数。在下文中关于图4至图20描述了基于这个原理的实施例。

根据实施例，提供了用于测量由光刻过程在衬底上形成的结构的量测设备。在实施例中，量测设备是广义地，类似于图3的量测设备，其中仅提供第一测量支路(在第一测量支路中，检测器位于光瞳平面中)。然而，检测不必要发生在光瞳平面中。在其它实施例中，检测器放置在图像平面中或放置在图像平面与光瞳平面之间的平面中。量测设备包括光学系统(下文关于图4和图5描述)，所述光学系统将辐射聚焦到所述结构上并在反射到检测器38之后引导辐射。所述光学系统被配置成使得检测器38检测由来自光瞳平面场分布中的至少两个不同点的辐射之间的干涉引起的辐射强度。所述干涉使得检测到的辐射强度(包含与感兴趣的参数有关的信息)的分量相对于检测到的辐射强度的一个或更多个其它分量被增强(因为相应于所述一个或更多个其它分量的辐射至少部分地相消干涉)。光学系统在光瞳平面场分布中的不同点之间引入了所要求的空间相干性，因此可以利用非相干辐射源来实施功能。在实施例中，检测到的辐射强度由来自所述结构的第零阶反射引起。所述方法因此适合于测量高分辨率特征(例如，具有要制造的器件结构的分辨率的特征)。

关于图4至图9论述的实施例利用公共路径干涉量测法的形式实施了上文的功能，其中被分束器分开的光在被干涉之前在第二次传递通过分束器之后遵循在不同传感器中的公共路径。在所述实施例中感兴趣的参数是重叠，但是所述原理可以被应用于其它感兴趣的参数。

图4描绘了用于将入射辐射束34提供到光学单元40(在图5-图7中示出)的量测设备的光学元件。源11(例如，光学纤维的输出端)提供了辐射束，所述辐射束被传递通过包括透镜12、14a和14b的透镜系统。透镜12、14a和14b对应于在图3中示出的透镜12和14。像图3的透镜12和14一样，透镜12、14a和14b可以布置成双次序的4f布置。其中形成有光瞳平面场分布的光瞳平面被标注为32。其中形成有所述源(例如，光学纤维的端部)的图像的图像平面被标注为34。孔板13设置在光瞳平面32中。孔板13可以采取例如由插入物13h(从上方观察)图示的形式。孔平面13为提供至分束器48的入射辐射34赋予期望的光瞳平面场分布，并且将在下文中被进一步详细描述。入射辐射34被偏振器30偏振(被线性偏振)。

如图6-图7中描绘的，光学单元40包括分束器48。分束器48将入射辐射束34分成第一辐射束和第二辐射束。光学单元40是光学系统(在图5中描绘)的一部分，所述光学系统将第一辐射束和第二辐射束引导到衬底w上，并经由分束器48将来自衬底w的被反射的辐射引导到检测器38上(例如，ccd或cmos传感器)。在示出的实施例中，检测器38定位在光瞳平面中。检测器38记录第一辐射束和第二辐射束的组合在从衬底w反射之后在光瞳平面场分布中的强度。如将在下文中进一步详细描述的，检测器38检测由检测器38与第二辐射束之间的干涉引起的辐射。在实施例中，所述干涉使得在检测器38处第一辐射束和第二辐射束对于来自目标结构的对称性分量的反射比对于来自目标结构的不对称分量的辐射更相消地(例如，完全相消地)干涉。从而去除或减少与目标结构中的不对称性有关的信息的背景信号。所述信号中包含与目标结构中的不对称性有关的信息的一部分被保留。从而增加了可以用于测量不对称性的灵敏度。在第一辐射束与第二辐射束之间的干涉包括在光瞳平面场分布中的不同点之间的干涉。在这些实施例中，在光瞳平面场分布中彼此干涉的点对关于公共对称点(对于点对称来说)或公共对称轴(对于镜面对称来说)对称地布置。当光瞳平面场分布关于公共对称点或对称轴完美地对称时，点对具有相同的振幅并且可以通过在它们之间施加180度相位偏移进行相消地干涉。因此能有效地去除对称背景信号，并且可以以高灵敏度检测来自对称性的任何偏差。下文描述的图6描绘了示例，其中在光瞳平面场分布中的不同点被镜面对称地干涉。下文描述的图7描绘了示例，其中在光瞳平面场分布中的不同点被点对称地干涉。

在实施例中，由来自在衬底w上的目标结构的第零阶反射产生到达检测器的被反射的第一辐射束和被反射的第二辐射束。这种方法因此适合于测量高分辨率特征(例如，具有要制造的器件结构的分辨率的特征)。

在图4至图7的实施例中，光学系统60使得第一辐射束和第二辐射束围绕公共的光学路径沿相反的方向传播，所述公共的光学路径包括第一支路61和第二支路62。在示出的实施例中，第一支路61和第二支路62具有公共的光学元件(例如，透镜42a、42b和44)，但是在每个支路中所述辐射传播通过这些公共的光学元件的不同的部分。公共的光学路径中公共的意思是第一辐射束的光学轨迹和第二辐射束的光学轨迹可以彼此重叠(在工程公差内)。在公共的光学路径中第一辐射束和第二辐射束的光学轨迹之间仅有的差异是第一辐射束和第二辐射束沿相反的方向行进。公共的光学路径是封闭的光学路径。第一辐射束沿第一支路61(在示例中示出为向下)从分束器48传播到衬底w，并且沿第二支路62(在示例中示出为向上)从衬底w回到分束器48。第二辐射束沿第二支路62(在示例中示出为向下)从分束器48传播到衬底w，并且沿第一支路61(在图中示出为向上)从衬底w回到分束器48。第一辐射束和第二辐射束被聚焦到衬底上的同一部位，从而在衬底w上形成图像(例如，源11的图像)。将相对于第二辐射束的相位偏移施加到第一辐射束，以在检测器38处增加第一辐射束和第二辐射束之间的相消干涉(相对于没有施加相位偏移的情况下)。在实施例中，相对于第二辐射束的整个横截面将相位偏移均匀地施加到第一辐射束的整个横截面。在一种具体类别的实施例中，相位偏移等于180度。所述相位偏移使得检测到的辐射强度(包含与感兴趣的参数(例如，重叠)有关的信息)的分量相对于检测到的辐射强度的一个或更多个其它分量被干涉增强。

由于第一辐射束和第二辐射束的公共的光学路径，如果目标结构(第一辐射束和第二辐射束被从所述目标结构反射)是完全对称的(例如，点对称的或镜面对称的)，则对于光瞳平面场分布中的所有点来说，在施加180度的相位差的情况下可以在检测器38处实现完全的相消干涉。由于例如重叠，在目标结构中的任何不对称性将导致不完全的相消干涉。不完全的相消干涉在检测器38处提供了可以被用于获得不对称性的量度的信号。因此，干涉量测法去除了不想要的背景信号并且改善了可以用其测量不对称性的灵敏度。

背景可以被去除的程度将依赖于光学元件(诸如分束器48)的对准准确度和/或光学缺陷。不良的对准将导致干扰带(因为来自第一辐射束和第二辐射束的反射束没有正确地彼此叠置或没有正确地沿同一方向传播)。不良的光学器件将导致不良的背景抑制，例如，在分束器48没有正确地提供50/50分束的情况下。

在图5的示例中，第一辐射束和第二辐射束两个都被透镜42a、42b和44聚焦到衬底w上。在透镜42a与透镜42b之间的图像平面被标注为34。衬底w也被定位在图像平面中。在透镜42b与透镜44之间的光瞳平面被标注为32。来自第一辐射束和第二辐射束的被反射的辐射在经由透镜18a和透镜18b第二次传递通过分束器48之后被引导到检测器38。在实施例中，入射辐射束34被偏振，并且第一辐射束和第二辐射束两者都传递通过偏振器36，偏振器36与入射辐射在从衬底w反射之后且在由检测器38检测之前的偏振(方向)正交。在示出的实施例中，偏振器30提供入射辐射束34的偏振，并且定位在透镜18b与检测器38之间的偏振器36提供正交的偏振。偏振器36相对于偏振器30正交。在实施例中，偏振器36包括偏振分束器。来自目标结构中的不对称性(例如，重叠)对被反射的辐射的贡献存在于正交的偏振分量中。与不对称性无关的对被反射的辐射的贡献正常来说不应存在于正交的偏振分量中。因此正交的偏振器的使用还抑制了不包含关于在目标结构中的不对称性的信息的背景信号。在透镜18a与透镜18b之间的图像平面被标注为34。在透镜18b后方且邻近于检测器38的光瞳平面被标注为32。如上文提到的，在该实施例中，检测器测量在光瞳平面中的强度。

在实施例中，第一辐射束和第二辐射束被对称地引导到衬底w上。所述对称性可以导致在第一辐射束和第二辐射束从衬底w反射之前第一辐射束的光瞳平面场分布相对于第二辐射束的光瞳平面场分布(其在与第一辐射束的光瞳平面场分布相同的平面中)呈镜面对称或点对称。所述光学系统执行在第一支路或第二支路中传播的辐射的光瞳平面场分布的翻转(flip)或旋转，使得来自第一辐射束的图像和来自第二辐射束的图像分别由具有相对于彼此镜面对称的或点对称的光瞳平面场分布的辐射形成。

在图6的示例中，在第一支路中传播的辐射的光瞳平面场分布被翻转(反射)，使得来自第一辐射束的图像和来自第二辐射束的图像分别由具有相对于彼此镜面对称的或点对称的光瞳平面场分布的辐射形成。在这种类型的实施例中，可以设置光学路径长度补偿器50以补偿由光瞳平面场分布的翻转引入的附加的光学路径长度。在图6的特定示例中，光瞳平面被在第一支路61中的光瞳平面场分布修改单元46翻转。则光学路径长度补偿器50定位在第二支路62中。

可以以多种方式实施光瞳平面场分布修改单元46。在示出的配置中，可以使用实现改变辐射束的方向(从水平到向下)和翻转光瞳平面场分布的期望功能的光学元件的任何组合。所述功能可以例如使用两个合适地定向的反射镜或五棱镜来实施。

可以以多种方式实施光学路径长度补偿器50。可以使用实现使从分束器48到在衬底w上的目标结构的光学路径长度对于第一辐射束和第二辐射束来说是相同的(通过光瞳平面场分布修改单元46对绕路进行补偿)期望功能的光学元件的任何组合。这对于确保目标结构在图像平面中并因此在处于聚焦状态(允许目标结构的最佳测量)来说是必须的。在图6的具体示例中，光学路径长度补偿器50包括四个反射镜。光学路径长度补偿器50可以可替代地利用直角棱镜来实施，或利用直角棱镜与反射镜的组合来实施。光学路径长度补偿器50可以是固定的(例如，优选地与光瞳平面场分布修改单元46配合)或长度可调的(为了灵活性目的)。原则上，可以使用玻璃板(因为高折射率)。

图7描绘了将第一辐射束和第二辐射束对称地引导到衬底w上的可替代的实施方式。与实现镜面对称的图6的实施例相比，图7的布置导致在第一辐射束和第二辐射束从衬底w反射之前第一辐射束的光瞳平面场分布相对于第二辐射束的光瞳平面场分布呈点对称。在图7的示例中，这是通过修改图6的布置以在第二支路62中增加附加的翻转(镜面反射)来实现的。在示出的示例中，附加的翻转是由道威棱镜80实施的。在可替代的实施例中，附加的翻转是利用屋顶状阿米西棱镜来实施的，例如代替光学路径长度补偿器50的反射镜中的一个。可替代地，附加的翻转设置在第一支路61中。可替代地，所述效果可以通过光瞳平面场分布的旋转(例如，通过在支路中的一个中实施-90度旋转并在另一个支路中实施+90度旋转)来实现。点对称是期望的，因为它与干涉光束相对应，所述干涉光束从相反的方向与目标相互作用。对于被对准的光栅目标，这可能是不必要的，其中目标的对称性本身意思是在光瞳平面场分布中的镜面对称可能就足够了。然而，当重叠目标未被对准时或当其被期望用于测量产品特性时，可能不需要利用诸如图7的实施例之类的实施例来确保光瞳平面场分布是点对称的。

可以以多种方式实施分束器48。在示出的示例中，使用板式分束器。在其它实施例中，使用立方体分束器或薄膜分束器。对于最大相消干涉来说，50/50分束器是优选的。

当仅测量不对称性时，诸如仅测量重叠时，通常将使用180度的相位偏移。然而，利用另一相位偏移将意味着背景信号的不完全抑制。这在期望获得来自背景信号的信息的情况中可能是有益的。例如，可以获得与目标的对称性属性有关的信息。在实施例中，配置量测设备使得相位偏移是可选择性控制的。因此，背景的水平可以根据需要调节，或者测量可以在主要对不对称性属性敏感的模式与主要对对称性属性敏感的模式之间切换。在实施例中，相位偏移布置成至少暂时地接近180度而不是精确地为180度(例如，180度加减1度、可选地2度、可选地5度、可选地10度、可选地20度的偏移)。例如，相位偏移的控制可以通过适当采用分束器48来实施。

可替代地或另外，可以通过提供用于选择性地去除分束器48或者选择性地用不同的部件(诸如双面反射镜)替换分束器来实现对称性属性的测量。可替代地或另外，分束器48可以配置成具有除50/50(其将导致相对于目标结构的对称部分的不完全的相消干涉)之外的分束比。

干涉仪的一般属性是：当一个输出具有180度的相位差时，另一个输出具有0度的相位差。因此，当对称分量例如在一个输出中相消地干涉时，它们将在(另一)输出中相长地干涉。基于这个原理，可以假设附加的检测器39接收来自分束器48的沿背向源11方向的辐射输出。当在导向检测器39的输出中施加180度的相位偏移时，在背朝源11引导的输出中将施加0度的相位偏移。在图5中描绘了示例性布置。在该示例中，假设另外的分束器49接收来自分束器48的沿背向源11方向的辐射输出。另外的分束器49经由透镜18c和18d将辐射引向检测器39。检测器39可以定位在图像平面中或光瞳平面中。这种类型的实施例允许同时确定感兴趣的参数(例如，重叠)(经由检测器38)和来自背景信号的另外的信息(例如，临界尺寸)(经由检测器39)。可以设置附加的检测器39而不考虑光学单元40的具体实施细节。在实施例中，附加的检测器39(可选地如图5中描绘的)设置成与光学单元40(如关于图6、图7和图10中任一图描述)组合。

在图6和图7的实施例中，被反射的第一辐射束和被反射的第二辐射束之间通过不同的方式(被反射或被透射)通过分束器，从而在被反射的第一辐射束与被反射的第二辐射束之间提供180度的相位偏移。在示出的具体示例中，第一辐射束通过从分束器48的一侧(左侧)反射而输出，并在围绕公共的光学路径传播之后通过从分束器48的相反侧(右侧)反射而被引导到检测器38。这涉及两次反射(一次内部反射，一次外部反射)。相反，第二辐射束通过透射通过分束器48而输出，并且在围绕公共的光学路径传播之后通过第二次透射通过分束器48而被引导到检测器38。因此，如果光学路径长度是相同的，则通过从分束器的一次外部反射引入的180度相位偏移在两个辐射束之间提供期望的180度相位偏移。

在实施例中，到分束器48的入射辐射34包括光瞳平面场分布，其中光瞳平面场分布的第一区已经被去除，仅留下光瞳平面场分布的第二区。在图4-图7的实施例中，通过孔板13h去除第一区。在实施例中，第一区和第二区是反向定向的半圆。这种方法是期望的，因为其允许最大比例的辐射对衬底w的对称照射做出贡献。在透镜44处提供完全圆形的光瞳平面场分布。一半由第一辐射束提供并且另一半由第二辐射束提供。在这种类型的实施例中，光瞳平面场分布的翻转可以包括关于光瞳平面的第一区的半圆的直边的反射(图6)和/或关于光瞳平面的第一区的半圆的镜面对称线的反射(图7)。

图6描绘了在入射辐射34到光学单元40的的输入与辐射束(在从衬底w反射之后)离开所述辐射束的光学单元40的输出之间的光学路径中各个点处的光瞳平面场分布。在进入光学单元40中的入口的点处，入射辐射34的光瞳平面场分布被标注为70(从上方观察)。箭头指示辐射的传播方向(在这种情况下为向下)。在图中提供了圆形、正方形和三角形(它们在实际的光瞳平面场分布中不存在)以识别光瞳平面场分布的参考部分，从而便于目视跟踪通过图中的光学系统的光瞳平面场分布的方向。

如上文描述的，入射辐射34被分束器分成第一辐射束和第二辐射束。

第一辐射束遵循第一支路61并在向下退出光学单元40之前传递通过光瞳平面场分布修改单元46。在这个阶段(当从上方观察时)，光瞳平面场分布被标注为71a。如可以看出的，光瞳平面场分布71a是光瞳平面场分布70的镜像。镜面对称轴是半圆的直边。第一辐射束传递通过光学单元40与衬底w之间的光学器件(第一支路61的其余部分)以在衬底w上形成图像。然后，第一辐射束从衬底w反射并且沿第二支路62向上传播。被反射的第一辐射束传递通过衬底w与光学单元40之间的光学器件。被反射的第一辐射束在进入光学单元的入口时的光瞳平面场分布被标注为71b(从上方观察)。光学单元40与衬底w之间的光学器件导致光瞳平面场分布71a以点对称的方式重新布置以提供光瞳平面场分布71b。被反射的第一辐射束向上传递通过光学路径长度补偿器50并在从分束器48反射之后从光学单元40输出。在这个阶段(当从左方水平地观察时)，光瞳平面场分布被标注为71c。

第二辐射束沿与第一辐射束相反的方向围绕公共的光学路径传播。通过分束器48透射并通过光学路径长度补偿器50传播之后的第二辐射束的光瞳平面场分布被标注为72a(从上方观察)。光瞳平面场分布72a与光瞳平面场分布70相同。第二辐射束传递通过光学单元40与衬底w之间的光学器件(第二支路62的其余部分)以在衬底w上形成图像。然后，第二辐射束从衬底w反射并且沿第一支路61向上传播。被反射的第二辐射束传递通过衬底w与光学单元40之间的光学器件。被反射的第二辐射束在进入光学单元40的入口时的光瞳平面场分布被标注为72b(从上方观察)。光学单元40与衬底w之间的光学器件导致光瞳平面场分布72a以点对称的方式重新布置以提供光瞳平面场分布72b。被反射的第二辐射束向上传递通过光瞳平面场分布修改单元46并在第二次透射通过分束器48之后从光学单元40输出。在这个阶段(当从左边水平地观察时)，光瞳平面场分布被标注为72c。

图7描绘了在与图6相同的点处的光瞳平面场分布。上文论述的附加的翻转导致光瞳平面场分布71a相对于光瞳平面场分布72a呈点对称而不是镜面对称。

光瞳平面场分布71c和72c具有相同的定向并且彼此精确地重叠(在工程公差内)。这导致起源于点对的辐射干涉，所述点对在由图6和图7中的71b和72b的组合限定的光瞳平面场分布中相对于彼此镜面对称或点对称。相应的辐射强度随后可以在检测器38处被检测到。在图6和图7的示意图中，71b和72b的两个三角形将干涉，71b和72b的两个正方形将干涉，并且71b和72b的两个圆形将干涉。如果光瞳平面场分布71b和72b精确地彼此相同(因为目标结构不引发任何不对称性)，则相消干涉将导致整个光瞳平面场分布变暗。因为半光瞳的两个副本空间地交叠，因此没必要在整个光瞳上具有空间相干性。如上文的论述，在光瞳平面场分布中的任何不对称性将导致不完全的相消干涉，从而提供亮区。亮区可以被检测器38检测到并提供关于在目标结构中的不对称性的信息。

由检测器38记录的强度预期具有对目标中的不对称性(例如，重叠)的二次方依赖性。在图8中示意性地描绘了这种依赖性。这具有两个不期望的后果。第一，测量的灵敏度相对低，因为在靠近起源处二次曲线具有相对平缓的范围。对于给定的重叠尺寸(由图8中带阴影线的矩形的宽度的一半指示)，强度52(由带阴影线的矩形的高度指示，标注为52)的变化相对小。第二，由于二次曲线的对称性，不对称性的意义(例如，在重叠的情况下，一个层中的图案相对于重叠层中的图案的移位方向)是未知的。

根据实施例，上文的后果是通过向不对称性施加已知的偏置(例如，向重叠施加偏置)来解决的。典型地，所述偏置将比期望测量的不对称性更大。在图9中描绘了这样的偏置的效果。箭头54指示被施加的偏置。对于相同的不对称性量，由于要被测量的不对称性导致的强度变化与图8相比大得多(将图8的箭头52与图9的箭头52作比较)。另外，可以导出不对称性的意义。不同于负的不对称性产生与正的不对称性相同的强度变化(如图8)，在图9的布置中负的不对称性导致更大的强度降低并且正的不对称性导致更大的强度增加。因此，可以以较高的灵敏度测量不对称性并推断出不对称性的意义。

在可替代的实施例中，提供量测设备，所述量测设备使用光学光瞳对称化(ops)系统来提供对来自目标的对称部分的反射的相消干涉并提供对来自目标结构的不对称部分的反射(诸如重叠)的相长干涉。在wo2016/096310a1中提供了如何实施ops系统的细节，由此通过引用将其全部内容并入本文。

在实施例中，提供了如上文关于图4-图9描述的量测设备，除了图4的配置可以不包括用于去除光瞳场分布的第一区的孔板13h，并且光学单元40配置成如图10中示出的那样。图10的光学单元40包括ops系统。光学单元40包括第一分束器83，所述第一分束器83将辐射束34分成第一辐射束和第二辐射束。光学单元40还包括第二分束器84，所述第二分束器84将第一辐射束和第二辐射束重新组合。第一辐射束沿第一分束器83与第二分束器84之间的第一光学支路81传播。第二辐射束沿第一分束器83与第二分束器84之间的第二光学支路82传播。相对于第二辐射束的场分布，第一光学支路81和第二光学支路82将第一辐射束的场分布绕两个正交轴线翻转或旋转。在示例的图10中，利用第一道威棱镜85在第一支路81中绕第一轴线翻转第一辐射束。利用第二道威棱镜86在第二支路82中绕垂直于第一轴线的第二轴线翻转第二辐射束。在可替代的实施方式中，假设光学元件在第一支路中将第一辐射束旋转-90度并在第二支路中将第二辐射束旋转+90度。沿第一光学支路81的光学路径长度等于沿第二光学支路82的光学路径长度。

辐射束在从目标结构反射(经由光学系统60，其可以如图5所示那样配置)之前传递通过第一分束器83和第二分束器84。聚焦到所述结构上的辐射束的光瞳平面场分布是点对称的。然后，辐射束在从目标结构反射(沿相反方向)之后附加地传递通过第一分束器83和第二分束器84。这导致来自第一分束器83的由第一辐射束和第二辐射束形成的第一输出87对来自目标结构的对称部分的反射相消地干涉并对来自目标结构的不对称部分的反射相长地干涉。第一输出87因此使得检测到的辐射强度(包含与感兴趣的参数(例如，重叠)有关的信息)的分量相对于一个或更多个其它分量(例如，对称分量)被增强。

辐射可以通过图10的ops系统经由四种不同的路线传播，如在图21中示意性地描绘的：1)经由第二光学支路82传播到目标结构并经由第一光学支路81回到第一分束器83(对应于图21中的列120a)，2)经由第一光学支路81传播到目标结构并经由第二光学支路82回到第一分束器83(对应于图21中的列120b)，3)经由第一光学支路81传播到目标结构并经由第一光学支路82回到第一分束器83(对应于图21中的列121a)，4)经由第二光学支路82传播到目标结构并经由第二光学支路82回到第一分束器83(对应于图21中的列121b)。路线1和路线2(120a和120b)一起被认为类似于关于图4-图9论述的公共的路径干涉量测法的实施例。路线3和路线4(121a和121b)一起被认为类似于双马赫曾特干涉仪(doublemachzehnderinterferometer)。两个路线对提供了相对于来自目标的对称分部分的反射的180度的相位差，从而导致相消干涉。不对称分量可以相长地干涉，从而对经由第一输出87的检测到的信号做出贡献。

路线3和路线4(121a和121b)不具有路线1和路线2(120a和120b)的公共的路径优势并且将对对准误差更敏感。因此，期望能够将来自路线1和路线2的贡献与来自路线3和路线4的贡献分离。

在实施例中，所述分离是通过将入射到第一分束器83的辐射束34布置成包括下述光瞳平面场分布来实现的：其中光瞳平面场分布的第一区已经被移除，仅留下光瞳平面场分布的第二区。如上文关于图4-图7描述的，这可以通过例如经由在上游光瞳平面中的孔板13h来实现。在实施例中，第一区和第二区是反向定向的半圆。在实施例中，检测器38配置成检测来自第一输出87的光瞳平面场分布的第一部分的辐射(例如，半圆形区)，该辐射独立于来自第一输出87的光瞳平面场分布的第二部分的辐射(例如，不同的半圆形区)。通过将来自路线1和路线2(120a和120b)的贡献布置成单独地在第一输出87的光瞳平面场分布的第一部分内并且来自路线3和路线4(121a和121b)的贡献单独地在第一输出87的光瞳平面场分布的第二部分内，可以独立于来自路线3和路线4(121a和121b)的贡献来检测来自路线1和路线2(120a和120b)的贡献。

在图21中示意性地描绘了这种方法，其针对这样的情况：入射到第一分束器83的辐射束34包括半圆形的光瞳平面场分布。每个列120a、120b、121a、121b对应于辐射束34通过第一分束器83和第二分束器84到达目标结构并通过第二分束器84和第一分束器83返回以形成第一输出87的不同路线。

行131表示辐射束34在入射到第一分束器83时的光瞳平面场分布的示例性方向(沿束方向观察)。

行132表示在第一光学支路81或第二光学支路82(依赖于辐射采用的路线)中进行翻转操作之后光瞳平面场分布的定向。因此，行132表示在辐射入射到目标结构上之前光瞳平面场分布的定向。行131与行132之间的箭头指示翻转操作的性质。“x”表示沿x方向翻转。“y”表示沿y方向(垂直于x方向)翻转。

行133表示由于辐射通过物镜传递到目标结构并在从目标结构反射之后通过物镜返回而绕x和y翻转之后光瞳平面场分布的定向。因此，行133表示在从目标结构反射之后光瞳平面场分布的定向。行131与行133之间的箭头指示翻转操作的性质。“xy”表示绕x方向并绕y方向的翻转。

行134表示在从目标结构反射之后在第一光学支路81或第二光学支路82(依赖于辐射采用的路线)中进行翻转操作之后光瞳平面场分布的定向。因此，行134表示在第一输出87中光瞳平面场分布的最终定向。行131与行134之间的箭头指示翻转操作的性质。

行134示出了对于路线1和路线2(120a和120b)来说在第一输出87中光瞳平面场分布的定向相同。所述定向与在入射到第一分束器83的辐射束34中的定向相同。因此在该示例中，光瞳平面场分布的左上部分对应于第一输出87的光瞳平面场分布的第一部分。因此，第一输出87的光瞳平面场分布的第一部分单独地从以下辐射形成：1)已经通过第一光学支路81传播到目标结构并通过第二光学支路82从目标结构返回(路线2，120b)的辐射；和2)已经通过第二光学支路82传播到目标结构并通过第一光学支路81返回目标结构(路线1,120a)的辐射。

对于路线3和路线4(121a和121b)来说在第一输出87中光瞳平面场分布的定向也是相同的并且不同于路线1和路线2(120a和120b)。所述定向沿x方向和y方向相对于在入射到第一分束器83的辐射束34中的定向翻转。因此在该示例中，光瞳平面场分布的右下部分对应于第一输出87的光瞳平面场分布的第二部分。光瞳平面场分布的第二部分单独地从以下辐射形成：1)已经通过第一光学支路81传播到目标结构并通过第一光学支路81从目标结构返回(路线3，121a)的辐射；和2)已经通过第二光学支路82传播到目标结构并通过第二光学支路82返回目标结构(路线4，121b)的辐射。

将来自路线1和路线2的辐射相对于来自路线3和路线4的辐射分离成光瞳平面场分布的不同部分允许独立于来自路线3和路线4的贡献来检测来自路线1和路线2的贡献。

来自路线3和路线4的贡献(对应于双马赫曾特干涉仪)将对对准误差、路径长度和光学器件中的缺陷非常敏感。这些误差可能导致目标结构上以及在第一输出87中的干扰带。在实施例中，通过将沿第一光学支路81的光学路径长度布置成不同于沿第二光学支路82的光学路径长度来减少或消除这些干扰带。在实施例中，所述差异大于入射到第一分束器83的辐射束34的时间相干长度(即，使得在目标结构上的干扰带基本上减少或消除)但是小于在目标光学系统的光瞳平面32中的焦深(参见图5)。因此，所述方法改善了目标结构的照射的平滑性(均一性)。来自路线3和路线4的贡献将不再优选地在第一输出87中相消地干涉。作为替代，光瞳平面场分布的第二部分(对应于来自路线3和路线4的贡献)将包括对称贡献和不对称贡献两者。然而，来自路线1和路线2的贡献将相消地干涉，因为两个路线都包括沿较短的光学支路(81或82)传播一次和沿较长的光学支路(82或81)传播一次，使得对于每个路线来说总路径长度将是相等的。由于路线1和路线2的公共的路径几何形状，所述干涉将对对准和光学缺陷较不敏感，并且因此将针对对辐射的不对称贡献提供高敏感度。

图11描绘了可替代的实施例，其中图10的ops系统被定位成使得辐射束仅在从目标结构反射之后(而不是之前)传递通过。在这种类型的实施例中，可以提供其它布置以在入射在结构上的辐射中引入空间相干性，和/或源11可以配置成输出空间相干辐射。在这种情况下，量测设备可以如上文关于图4-图9描述的那样，除了图4的配置可以不包括用于去除光瞳场分布的第一区孔板13h，图10中的光学单元40由单个分束器组成，并且在图5中示出的透镜18b之后设置图10的ops系统。在该实施例中，第一检测器38a检测来自第二分束器84的第一输出87的辐射输出。第二检测器38b检测来自第二分束器84的第二输出88的辐射输出。在这种情况下，ops系统根据马赫曾特干涉仪的原理来操作。当第一光学支路81和第二光学支路82中的路径长度相等时，由于相消干涉，第一输出87将是暗的，并且由于相长干涉，第二输出88将是亮的。如图10的实施例，道威棱镜85和86翻转第一辐射束和第二辐射的场分布，使得光瞳的两个副本在其干涉时是点对称的。在第一检测器38a中，光被相消地干涉并且仅剩余不对称信号(从来自目标结构的不对称部分的反射得到的)。这引起检测到的辐射强度(包含与感兴趣的参数(例如，重叠)有关的信息)的分量相对于其它分量被增强。在第二检测器38b中，光被相长地干涉。这允许第二检测器38b检测其中包含与感兴趣的参数(例如，重叠)有关的信息的分量相对于其它分量被抑制的辐射强度。第二检测器38b因此能被用于测量例如光瞳的对称部分。

在第一层与第二层之间的分隔大于λ/20(其中λ为入射辐射束的波长)的情况下，上文的实施例可以特别有用地应用到测量目标结构的不对称性，所述目标结构包括第一层中的第一部件和第二层中的第二部件。这可以是例如将所述方法应用到光刻显影步骤之后但在后续的蚀刻步骤之前的结构的情况。对不对称性的增加的灵敏度意思指可以针对高分辨率结构测量不对称性(例如，第一部件与第二部件之间的重叠)，即使在诸如预期到对第零阶反射的贡献是极小的(由于层之间的大的间隔)的这些情况下。另外或可替代地，可以显著减少测量时间。

在上文关于图4-11论述的实施例涉及检测由来自在光瞳平面场分布中的对应的多对点的辐射之间的干涉产生的多个辐射强度。在图6的示例中，每对点关于同一镜面对称线相对于彼此镜面对称地定位。在图7、图10和图11的示例中，每对点关于同一对称点相对于彼此点对称地定位。图12和图13每个都描绘了两个示例性点对，分别被标注为x1和x1′、以及x2和x2′。在图12的示例中，点对是(关于圆形光瞳平面场分布的中心)点对称的。在图13的示例中，点对是(关于沿圆形光瞳平面场分布的直径的镜面对称轴)镜面对称的。在起源于每个对的两个点的辐射之间施加180度的相位差的情况下，检测到的强度将按如下被给出：

i(1)＝|e(x1)-e(x1′)|²

i(2)＝|e(x2)-e(x2′)|²

其中e(x1)、e(x1′)、e(x2)、和e(x2′)表示所述辐射在对应的点x1、x1′、x2和x2′处的振幅和相位。

在实施例中，提供了光学加权单元，其在来自对检测到的辐射强度做出贡献的那些点的辐射之前修改来自光瞳平面场分布中的一个或更多个不同点的辐射的相位和振幅中的任一个或两个。在实施例中，光学加权单元包括参考光学目标或可编程空间光调制器。在实施例中，光学加权单元可以被实施成用于将辐射束分成多个辐射束的光栅的一部分，如下文关于图15描述的。光学加权单元使得可以精调节干涉过程，例如用以校正目标中的不与重叠关联(其中重叠正在被测量)的不对称性或校正光学器件中的不对称性。所述加权可以被调节，例如用以匹配来自重叠之外的所有因素的组合后的不对称性。如果重叠为0，则将实现完全的相消干涉，即使在存在其它不对称性的情况下。随后可以以更高的灵敏度来测量非零的重叠。光学加权针对图12和图13的示例产生按如下给出的检测到的强度：

i(1)＝|eref(x1)e(x1)-eref(x1′)e(x1′)|²

i(2)＝|eref(x2)e(x2)-eref(x2′)e(x2′)|²

其中eref(x1)、eref(x1′)、eref(x2)和eref(x2′)表示在对应的点x1、x1′、x2和x2′处施加的加权或权数。

在每种情况下，在光瞳平面场分布中的多个不同点之间的干涉可以包括多个两个点。图14描绘了光瞳平面场分布中的示例性的四个干涉点的组。这可以通过将已经相对于彼此旋转90度(例如，通过利用附加的分束镜来制造更多副本并重新组合它们)的四个光瞳平面场分布交叠来实现。在这种情况下检测到的强度将按如下表示(其中加权或权数被应用到每个点：

i(1)＝|eref(x1)e(x1)+eref(x1′)e(x1′)+eref(x1″)e(x1″)+eref(x1″′)e(x1″′)|²

i(2)＝|eref(x2)e(x2)+eref(x2′)e(x2′)+eref(x2″)e(x2″)+eref(x2″′)e(x2″′)|²

图15和图16描绘了其中三个点的组被干涉的实施例。图15示意性地描绘了量测设备。量测设备包括光学系统90-92，所述光学系统将辐射从非相干源聚焦到衬底w上的结构上并将被反射的辐射从所述结构引导到检测器96上。检测器96检测由来自在光瞳平面场分布中的三个不同点的组的辐射之间的干涉产生的辐射强度。所述干涉使得检测到的辐射强度(包含与感兴趣的参数有关的信息)的分量相对于所述检测到的辐射强度的一个或更多个其它分量被增强。光学系统将辐射束分开成三个辐射束并且稍后重新组合这三个辐射束以提供不同点的组之间的干涉。在示出的实施例中，所述分开和重新组合是通过空间光调制器91来实现的，所述空间光调制器被编程以仿真相对于彼此旋转(例如，120度)的三个交叠的衍射光栅。在其它实施例中，制备光学元件来实现这种功能。在另外的其它实施例中，使用分束器。在示出的实施例中，当辐射在图15中从左到右传播通过空间光调制器91时实现所述分开。当辐射在图15中从右到左传播通过空间光调制器91(在从在衬底w上的结构反射之后)实现所述重新组合。空间光调制器91产生第一光瞳平面场分布98的多个副本(在图16的左侧示意性地描绘)。在图15的示例中第一光瞳平面场分布出现在空间光调制器91的左侧。第一光瞳平面场分布98的多个副本形成第二光瞳平面场分布100(在图16的右侧示意性地描绘)。来自第二光瞳平面场分布100的辐射通过光学系统90-92的元件92聚焦到衬底w上的结构上。来自在光瞳平面场分布中的不同点的辐射之间的干涉包括在从所述结构(即，分别与三角形对应的点之间的结构和与正方形对应的点之间的结构)反射之后来自在第二光瞳平面场分布100中的不同点的辐射之间的干涉。图15和图16的原理可以被应用于以下布置：其中在期望对来自包括多于三个点的群的辐射进行干涉的情况下辐射束被分成多于三个辐射束。在实施例中，空间光调制器91可以通过空间光调制的适当编程(例如，以用于修改对比度和/或光栅提供的相位偏移)而操作为如上文描述的光学加权单元。

在实施例中，图15和图16的布置被修改以提供另外的空间光调制器从而提供附加的自由度。在这样的实施例中，空间光调制器91(或其它分束部件)可以被设置在光学系统90的左侧、在光学系统90与源11之间，并且另外的空间光调制器被定位在光学系统90与检测器96之间。

上文公开的实施例提取来自对称背景的不对称信号。图17-20公开了示例性实施例，其中具有第一对称性的信号被从具有不同对称性的背景中提取。

图17描绘了光学布置，其包括折射元件102和104以及透镜106和108，它们一起提供关于在光瞳平面场分布中的点或镜面对称线对称地布置的不同点之间的干涉。光学布置可以用于图10的光学单元，例如，作为提供点对称的翻转或旋转的替代。辐射从左侧进入光学布置、从左到右并随后从右到左传递通过、并退出光学布置回到左侧。所述干涉使得与正方形对应的点和与圆形对应的点之间干涉，并且与三角形对应的点和与星形对应的点之间干涉(如可以通过遵循示例性光线迹线理解的)。将理解，所述布置可以提供依赖于折射元件102和104的对称性的镜面对称干涉或点对称干涉。图18描绘了在折射元件102和104是镜面对称的情况下在折射元件102左侧的示例性光瞳平面场分布110以及在折射元件104右侧的光瞳平面场分布111。图19描绘了在折射元件102和104是关于光学布置的光轴点对称的情况下相应的光瞳平面场分布112和113。图20是示意性地示出了可以使用这样的布置提取的示例性对称信号的曲线图。水平轴表示从光瞳平面场分布的边缘朝向光瞳平面场分布的中心的光瞳坐标(pc)。竖直轴表示信号水平(s)。圆形和正方形描绘了与从左侧进入图17的光学布置的辐射中的圆形和正方形相对应的位置。感兴趣的信号116在以下意义上是对称的：其关于光瞳平面场分布的中心线(在图20中为从左到右)对称地下降和上升但被偏移大的对称背景114(具有不同的对称性)。由图17的布置提供的干涉允许从背景中提取所述对称信号。

本文中公开的构思可以具有除了用于监测目的而进行的结构的后光刻测量之外的用途。例如，这样的检测器架构可以被用于未来的对准传感器构思，该构思基于在光刻设备中使用的用于在图案化过程期间对准衬底的光瞳平面检测。

上文描述的目标可以是出于测量目的而专门设计和形成的量测目标。然而，测量高分辨率目标的能力是指实施例也可以被应用于在衬底上形成的器件的功能部分。许多器件具有规则的类似光栅的结构。本发明所使用的术语“目标光栅”和“目标”无需已特定地针对正在执行的测量来提供所述结构。

量测设备可以用于光刻系统，诸如上文关于图2论述的光刻单元lc。光刻系统包括执行光刻过程的光刻设备la。光刻设备可以配置成在执行后续的光刻过程时使用由量测设备得到的对光刻过程形成的结构的测量结果(例如)以改善后续的光刻过程。

实施例可以包括包含一个或更多个机器可读指令的序列的计算机程序，所述机器可读指令描述测量结构上的目标和/或分析测量结果以获得与光刻过程有关的信息的方法。还可以提供其中存储有这种计算机程序的数据存储介质(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)。在现有的光刻术或量测设备已经在生产和/或使用中的情况下，可以通过提供更新的计算机程序产品以使处理器执行本文描述的方法来实施本发明。

虽然在本文中可以具体参考的是光刻设备在集成电路的制造的使用，但是，应理解，本文中描述的光刻设备可以具有其它应用，诸如集成光学系统的制造、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。本领域技术人员将理解，在这样的替代应用的背景下，本文中使用的任何术语“晶片”或“管芯”可以被认为分别与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。本文中提及的衬底可以在曝光之前或之后例如在涂覆显影系统(一种典型地将抗蚀剂层施加到衬底上并且对被曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检查工具中进行处理。在可应用的情况下，可以将本文中的公开内容应用于这种和其它衬底处理工具中。另外，所述衬底可以被处理一次以上，例如用于产生多层ic，使得本文中使用的术语衬底也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。

尽管上文已经在光学光刻术的背景下使用实施例进行了具体参考，但是应理解，本发明的实施例可以用于其它应用，例如压印光刻术，并且在上下文允许的情况下，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或拓扑限定了在衬底上产生的图案。图案形成装置的形貌可以被压制到提供到衬底上的抗蚀剂层中，随后通过应用电磁辐射、热、压力或者它们的组合固化抗蚀剂。在抗蚀剂被固化之后所述图案形成装置被移出抗蚀剂，在抗蚀剂中留下图案。

本文使用的术语“辐射”和“束”包括全部类型的电磁辐射，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，例如离子束或电子束。

在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以表示各种类型的光学部件中的任何一种或其组合，包括折射式、反射式、磁性式、电磁式的和静电式光学部件。

具体实施例的前述描述将如此充分地揭示本发明的一般性质，在不背离本发明的整体构思且不进行过度实验的情况下，其它人可通过应用本领域技术范围内的知识容易地修改和/或调适例如这些具体实施例的各种应用。因此，基于本文给出的教导和指导，这样的调适和修改旨在落入所公开的实施例的等同物的含义和范围内。将理解，这里的措辞或术语是出于举例描述的目的而不是限制性的，因此本说明书中的术语或措辞应由本领域的技术人员根据所述教导和指导进行解释。

在下面编号的方面中描述了根据本发明的另外的实施例：

1.一种量测设备，用于测量在衬底上形成的结构以确定感兴趣的参数，所述量测设备包括：

光学系统，其配置成将辐射聚焦到所述结构上并将从所述结构反射之后的辐射引导到检测器上，其中：

所述光学系统配置成使得所述检测器检测由来自在光瞳平面场分布中的至少两个不同点的辐射之间的干涉产生的辐射强度，其中所述干涉使得检测到的辐射强度的包含与感兴趣的参数有关的信息的分量相对于所述检测到的辐射强度的一个或更多个其它分量被增强。

2.根据方面1所述的量测设备，其中所述光学系统配置成检测由来自在光瞳平面场分布中的对应的多对点的辐射之间的干涉产生的多个辐射强度，每对点关于同一镜面对称线镜面相对于彼此对称地定位。

3.根据方面1所述的量测设备，其中所述光学系统配置成检测由来自在光瞳平面场分布中的对应的多对点的辐射之间的干涉产生的多个辐射强度，每对点关于同一对称点相对于彼此点对称地定位。

4.根据方面1-3中任一项所述的量测设备，还包括光学加权单元，所述光学加权单元配置成在来自对所述检测到的辐射强度做出贡献的那些点的辐射之前修改来自所述光瞳平面场分布中的一个或更多个不同点的辐射的相位和振幅中的任一个或二者。

5.根据任一前述方面所述的量测设备，其中所述光学系统配置成将辐射束分成多个辐射束并且稍后重新组合所述多个辐射束以在来自所述光瞳平面场分布中的不同点的辐射之间产生干涉。

6.根据方面5所述的量测设备，其中：

所述辐射束分成所述多个辐射束产生第一光瞳平面场分布的多个副本；

所述光学系统利用所述第一光瞳场分布的所述多个副本形成第二光瞳平面场分布；

在所述第二光瞳平面场分布中的辐射被聚焦到所述结构上；以及

来自在所述光瞳平面场分布中的不同点的辐射之间的干涉包括在从所述结构反射之后在来自所述第二光瞳平面场分布中的不同点的辐射之间的干涉。

7.根据方面1-4中任一项所述的量测设备，其中所述光学系统包括分束器，所述分束器配置成将辐射束分成第一辐射束和第二辐射束，并且所述光学系统配置成使得：

所述第一辐射束和所述第二辐射束围绕公共的光学路径沿相反的方向传播，所述公共的光学路径包括第一支路和第二支路，所述第一辐射束沿所述第一支路从所述分束器传播到所述衬底并沿所述第二支路从所述衬底回到所述分束器，并且所述第二辐射束沿所述第二支路从所述分束器传播到所述衬底并沿所述第一支路从所述衬底回到所述分束器；以及

相对于所述第二辐射束将相位偏移施加到所述第一辐射束，所述相位偏移使得所述被检测的辐射强度的包含与感兴趣的参数有关的信息的分量通过相对于所述被检测的辐射强度的一个或更多个其它分量的干涉而被增强。

8.根据方面7所述的量测设备，其中相对于所述第二辐射束的整个横截面将所述相位偏移均匀地施加到所述第一辐射束的整个横截面。

9.根据方面7或8所述的量测设备，其中所述相位偏移为180度。

10.根据方面7-9中任一项所述的量测设备，其中所述光学系统配置成执行在所述第一支路或所述第二支路中传播的辐射的所述光瞳平面场分布的至次一次翻转或旋转，使得来自所述第一辐射束的图像和来自所述第二辐射束的图像分别由具有相对于彼此镜面对称或点对称的光瞳平面场分布的辐射形成。

11.根据方面10所述的量测设备，还包括光学路径长度补偿器，所述光学路径长度补偿器位于述第一支路或所述第二支路中，用于对由所述光瞳平面场分布的所述至少一次翻转或旋转引入的任何附加的光学路径长度进行补偿。

12.根据方面7-11中任一项所述的量测设备，所述量测设备被配置成使得入射到所述分束器的所述辐射束包括光瞳平面场分布，该所述光瞳平面场分布的第一区已经被去除，仅留下所述光瞳平面场分布的第二区。

13.根据方面12所述的量测设备，其中所述第一区和所述第二区是反向定向的半圆。

14.根据方面13所述的量测设备，其中所述光瞳平面场分布的至少一次翻转或旋转包括以下中的一个或两个：关于所述光瞳平面的第一区的半圆的直边的反射，以及关于所述光瞳平面的第一区的半圆的镜面对称线的反射。

15.根据方面7-14中任一项所述的量测设备，其中所述相位偏移是至少部分地通过对所述第一辐射束和所述第二辐射束进行如下布置而被提供的：所述第一辐射束被布置成通过从所述分束器的一侧反射而输出并在围绕所述公共的光学路径传播之后通过从所述分束器的相反侧反射而被引导到所述检测器，所述第二辐射束布置成经由透射通过所述分束器而输出并在围绕所述公共的光学路径传播之后经由透射通过所述分束器而被引导到所述检测器。

16.根据方面7-15中任一项所述的量测设备，其中所述第一辐射束和所述第二辐射束被聚焦到所述衬底上的同一部位上。

17.根据方面16所述的量测设备，其中所述第一辐射束和所述第二辐射束在所述衬底上的同一部位处形成图像。。

18.根据方面16或17所述的量测设备，其中将聚焦到所述衬底上的所述第一辐射束的光瞳平面场分布相对于将聚焦到所述衬底上的所述第二辐射束的光瞳平面场分布是镜面对称的。

19.根据方面16-18中任一项所述的量测设备，其中将聚焦到所述衬底上的所述第一辐射束的光瞳平面场分布相对于将聚焦到所述衬底上的所述第二辐射束的光瞳平面场分布是点对称的。

20.根据方面1-4中任一项所述的量测设备，其中所述光学系统包括：

第一分束器，其配置成将辐射束分成第一辐射束和第二辐射束；以及

第二分束器，其配置成重新组合所述第一辐射束和所述第二辐射束，其中

所述第一辐射束沿所述第一分束器与所述第二分束器之间的第一光学支路传播，并且所述第二辐射束沿所述第一分束器与所述第二分束器之间的第二光学支路传播，并且所述第一光学支路和第二光学支路配置成使得所述第一辐射束的场分布的至少一部分被相对于所述第二辐射束的场分布的相应的部分翻转或旋转；以及

所述检测器配置成检测在从所述结构反射之后来自所述第一分束器和所述第二分束器中的任一个的第一输出的辐射，其中所述第一输出由所述第一辐射束和所述第二辐射束以以下方式干涉形成：检测到的辐射强度的与所述感兴趣的参数有关的信息的分量相对于所述检测到的辐射强度的一个或更多个其它分量被增强。

21.根据方面20所述的量测设备，其中沿所述第一光学支路的光学路径长度等于沿所述第二光学支路的光学路径长度。

22.根据方面20所述的量测设备，其中沿所述第一光学支路的光学路径长度与沿所述第二光学支路的光学路径长度之间存在差异，该差异比入射到所述第一分束器的所述辐射束的时间相干长度大且比所述光学系统的光瞳平面中的焦深小。

23.根据方面20-22中任一项所述的量测设备，其中所述光学系统配置成使得所述辐射束在从所述结构反射之前传递通过所述第一分束器和所述第二分束器。

24.根据方面23所述的量测设备，其中所述光学系统配置成使得所述辐射束在从所述结构反射、被所述第二分束器分成所述第一辐射束和所述第二辐射、以及被所述第一分束器重新组合之后另外传递通过所述第一分束器和所述第二分束器，所述第一辐射束和所述第二辐射束在所述第一分束器处干涉，使得所述第一分束器的第一输出由所述第一辐射束和所述第二辐射束通过以下方式干涉形成：检测到的辐射强度的包含与所述感兴趣的参数有关的信息的分量相对于所述检测到的辐射强度的一个或更多个其它分量被增强。

25.根据方面20-22中任一项所述的量测设备，其中所述光学系统配置成使得所述辐射束仅在从所述结构反射之后传递通过所述第一分束器和所述第二分束器。

26.根据方面20-25中任一项所述的量测设备，包括另外的检测器，所述另外的检测器配置成检测来自第二输出的辐射输出，所述第二输出来自所述第一分束器和所述第二分束器中的任一个，其中所述第二输出由所述第一辐射束和所述第二辐射束通过以下方式干涉形成：检测到的辐射强度的包含与所述感兴趣的参数有关的信息的分量相对于所述检测到的辐射强度的一个或更多个其它分量被抑制。

27.根据方面20-26中任一项所述的量测设备，所述量测设备配置成使得入射到所述第一分束器的所述辐射束包括光瞳平面场分布，该光瞳平面场分布的第一区已经被去除，仅留下所述光瞳平面场分布的第二区。

28.根据方面27所述的量测设备，其中所述第一区和所述第二区是反向定向的半圆。

29.根据方面27或28所述的量测设备，其中所述检测器配置成检测来自所述第一输出的光瞳平面场分布的第一部分的辐射，所述第一部分的辐射独立于所述第一输出的光瞳平面场分布的第二部分的辐射。

30.根据方面29所述的量测设备，其中：

所述第一输出的光瞳平面场分布的第一部分单独地从已经通过所述第一光学支路传播到所述结构并通过所述第二光学支路从所述结构返回的辐射、和已经通过所述第二光学支路传播到所述结构并通过所述第一光学支路返回所述结构的辐射来形成；以及

所述第一输出的光瞳平面场分布的第二部分单独地从已经通过所述第一光学支路传播到所述结构并通过所述第一光学支路从所述结构返回的辐射、和已经通过所述第二光学支路传播到所述结构并通过所述第二光学支路返回所述结构的辐射来形成。

31.根据前述任一方面所述的量测设备，所述量测设备配置成使得聚焦到所述结构上的所述辐射被偏振，并且所述辐射传递通过偏振器使得所述辐射在从所述结构反射之后相对于聚焦到所述结构上的辐射的偏振正交。

32.根据任一前述方面所述的量测设备，前述所述感兴趣的参数是所述结构的不同层之间的重叠。

33.一种光刻系统，包括：

光刻设备，其配置成执行光刻过程；和

根据任一前述方面所述的量测设备。

34.一种测量在衬底上形成的结构以确定感兴趣的参数的方法，所述方法包括：

将辐射聚焦到所述结构上并使用检测器检测从所述结构反射之后的辐射，其中：

所述检测器检测由来自光瞳平面场分布中的至少两个不同点的辐射之间的干涉产生的辐射强度，其中所述干涉使得检测到的辐射强度的包含与感兴趣的参数有关的信息的分量相对于所述检测到的辐射强度的一个或更多个其它分量被增强。

35.根据方面34所述的方法，其中所述结构包括具有在第一层中的第一部件和在第二层中的第二部件的分层结构，并且所述第一层与所述第二层之间的分隔大于λ/20，其中λ是入射辐射束的波长。

36.根据方面34或35所述的方法，其中所述方法被应用到在光刻显影步骤之后但在后续的蚀刻步骤之前的结构。

37.根据方面34-36中的任一方面所述的方法，其中所述感兴趣的参数包括所述结构的不对称性。

38.根据方面37所述的方法，其中所述感兴趣的参数包括在所述结构中的不同层之间的重叠。

39.根据方面37或38所述的方法，其中所述结构的不对称性的已知偏置被施加到所述结构。

40.根据方面34-39中任一方面所述的方法，其中所述检测到的辐射强度由来自所述结构的第零阶反射引起。

本发明的广度和范围不应受到上文描述的任何的示例性实施例的限制，而应仅由随附的权利要求书及其等同物来限定。