CN107567584A - 用于检查及量测的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种方法，所述方法涉及：通过光学部件将第一偏振状态的入射辐射提供至物体与外部环境界面中，其中一个表面被设置成邻近于所述界面且与所述界面分离开一段间隙；由从所述界面和从所述表面反射的入射辐射来检测由所述界面处的所述第一偏振状态的入射辐射的所述反射引起的、与经反射的辐射中的所述第一偏振状态的所述辐射不同的具有不同的第二偏转状态的辐射；和产生表示所述光学部件的焦点与所述物体之间的相对位置的位置信号。

Description

用于检查及量测的方法和设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年5月4递交的欧洲申请15166233.5的优先权，并且其通过引用全文并入本文。

技术领域

本说明书涉及一种用以控制两个物体之间的距离的方法和设备。

背景技术

光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(ICs)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成待形成在所述IC的单层上的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或更多个管芯)上。所述图案的转移通常是通过将图案成像至被提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常，单个衬底将包含连续地形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括：所谓的步进机，在所述步进机中，通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓的扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向同步地扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也可以通过将图案压印(imprinting)到衬底的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。

为了监测光刻过程，图案化的衬底被检查，并且图案化的衬底的一个或更多个参数被测量。所述一个或更多个参数可以包括例如形成在图案化的衬底中或图案化的衬底上的连续的层之间的重叠误差和/或经过显影的光敏抗蚀剂的临界线宽。可以在产品衬底的目标本身上和/或在设置在衬底上的专用的量测目标上执行所述测量。存在多种技术用于测量在光刻过程中形成的显微结构，包括使用扫描电子显微镜和/或不同的专用工具来进行测量。

一种快速且非侵入形式的专用的检查工具是散射仪，其中辐射束被引导至衬底表面上的目标上，并且测量散射或反射束的属性。通过在所述束已经被衬底反射或散射之前和之后比较所述束的一个或更多个属性，可以确定衬底的一个或更多个属性。已知两种主要类型的散射仪。光谱散射仪将宽带辐射束引导到衬底上并且测量散射到特定的窄的角度范围中的辐射的光谱(强度作为波长的函数)。角分辨(angle resolved)散射仪使用相对窄带的辐射束，并且将散射的辐射的强度作为角度的函数来测量。

散射测量的特定应用是在周期性的目标内测量特征非对称性。这可以被用作例如重叠误差的测量，但是其他应用也是已知的。在角分辨散射仪中，可以通过比较衍射光谱的相对部分(例如，将周期性光栅的衍射光谱中的-1级和+1级进行比较)来测量非对称性。这可以用例如在美国专利申请公开号US2006-066855中描述的角分辨散射来简单地完成。

发明内容

随着在光刻处理中物理尺寸的减小，例如需要增大测量精密度和/或准确度和/或减小专用于量测或检测的目标所占据的空间。基于图像的散射测量已经被设计为允许使用更小的目标，通过使用-1和+1级的辐射来轮流获取目标的单独的图像。在已公开的美国专利申请公开号US2011-0027704、US2011-0043791和US2012-0044470中描述了该基于图像的技术的示例，它们通过引用全文并入本文。

然而，对于目标尺寸的进一步减小和对于改进的精密度和/或准确度的需要继续存在，并且现有的技术遇到各种限制，这些限制使得很难保持精密度和/或准确度和/或减小目标的尺寸。用以改进检查和测量技术的另一种方法是使用固体浸没透镜(SIL)作为最接近于所述衬底表面的光学元件。SIL与衬底表面(例如，目标表面)的极限接近导致具有大于1的非常高效的数值孔径(NA)的近场辐射。使用具有该SIL的相干或非相干辐射源允许检查非常小的目标。

为了利用增大数值孔径的优点，SIL和衬底之间的间隙需要被设定为期望值。例如，间隙可以在λ/40至λ/80的范围内(其中λ是测量辐射的波长)，例如，在10-100nm或10-50nm的范围内以使SIL与衬底处于有效光学接触。示例性的光学间隙测量方法和设备可以包含检测在高数值孔径元件中的偏振的交叉点。交叉偏振信号然后被检测器记录并且可以被用作在间隙控制过程中的输入参数。此交叉偏振信号也可由在若干波长的大间隙处检测到的交叉偏振信号来归一化。在另一个示例中，该间隙可以通过参考经反射的激光辐射强度而被控制。在使用任何检测方法的情况下，需要建立SIL(或其它部件)和衬底(或其它表面)之间的间隙，并且将该间隙保持在期望的间隙距离或距离范围。

在这些小间隙距离和各种表面形貌是可能的情况下(无论是预期的还是非预期的，这是由于工艺变化而导致)，需要提供一个或更多个方法和设备以将部件相对于表面的位置控制在固体浸没间隙距离。因此，作为特定应用，实施例可被应用于控制介于光学元件与反射或衍射表面之间的间隙，以用于例如检查由光刻技术制造的层来测量重叠误差或其他一个或更多个其他参数。

在实施例中，提供一种方法，包括：通过光学部件将第一偏振状态的入射辐射提供至物体与外部环境界面中，其中被设置成邻近于所述界面的表面由间隙与所述界面分离开：由从所述界面和从所述表面反射的入射辐射来检测由所述界面处的所述第一偏振状态的入射辐射的所述反射引起的、且区别于经反射的辐射中的所述第一偏振状态的辐射的具有不同的第二偏转状态的辐射；和产生表示所述光学部件的焦点与所述物件之间的相对位置的位置信号。

在实施例中，提供一种方法，包括：通过光学部件将辐射朝向物体与外部环境界面聚焦至所述物体中；在所述界面处利用全内反射而反射经聚焦的辐射；检测经反射的辐射；和基于所述检测的经反射的辐射而产生表示所述光学部件的焦点与所述物体之间的相对位置的位置信号。

在实施例中，提供一种方法，包括：通过光学部件将第一偏振状态的辐射提供至物体中而提供朝向所述物体与外部环境界面；从所述界面反射辐射，经反射的辐射包括由所述界面处的所述第一偏振状态的所述辐射的所述反射引起的与所述第一偏振状态正交的第二偏振状态的辐射；处理所述经反射的辐射以产生实质上仅具有所述第二偏振状态的辐射或具有相对于所述经反射的辐射而言的比所述第一偏振状态更高的比例的所述第二偏振状态的所述辐射的经处理的辐射；以及检测所述经处理的辐射且基于所述检测的经处理的辐射而产生表示所述物体和/或所述部件的位置的位置信号。

在实施例中，提供一种方法，包括：通过光学部件将入射辐射提供至物体中而提供朝向所述物体与外部环境界面，其中一表面被提供成邻近于所述界面且与由间隙与所述界面分离开；处理由所述界面处和所述表面处的所述入射辐射的所述反射引起的经反射的辐射，以减少所述经反射的辐射中的从所述表面反射的辐射的比例；和基于所述经处理的辐射产生表示所述物体和/或所述部件的位置的位置信号。

在实施例中，提供一种方法，包括：通过光学部件将圆偏振的辐射朝向所述物体与外部环境界面而提供至物体中；和实质上仅基于由以比与所述界面相关联的临界角更大的角度在所述界面处入射的辐射引起的从所述界面反射的辐射而产生表示所述物体和/或物镜的位置的位置信号。

在一方面中，提供一种制造器件的方法，其中使用光刻工艺将器件图案施加至一系列衬底，所述方法包括：使用如本发明所描述的方法来检查形成为所述衬底中的至少一个衬底上的器件图案的一部分或在所述器件图案旁边的一部分的至少一个目标；和根据所述方法的结果来控制用于之后的衬底的所述光刻工艺。

在实施例中，提供一种非易失性的计算机程式产品，包括用于使处理器执行如本发明所描述的方法的机器可读指令的。

在一方面中，提供一种***，包括：检查设备，所述检查设备被配置成用以将束提供在衬底上的测量目标上并且用以检测由所述目标重新导向的辐射以确定光刻工艺的参数；和如本发明所描述的非易失性电脑程序产品。

附图说明

现在参照随附的附图，仅以举例的方式，描述实施例，在附图中：

图1示意性地示出一种光刻设备的实施例；

图2示意性地示出光刻单元或簇的实施例；

图3示意性地示出示例性的检查设备和量测技术；

图4示意性地示出示例性的检查设备；

图5示出检查设备的照射斑和量测/检测目标之间的关系；

图6示出包含固体浸没透镜(SIL)的示例性的检查设备；

图7示出检查设备的特定部件相对于目标表面的示意图；

图8示出用于检查设备的各种特定部件相对于目标表面的相对定位的各种设定点的示意性表示；

图9示出所计算的“S-曲线”焦点控制信号(位置误差信号相对于位置误差)的示例曲线图；

图10示意性地示出超NA物镜的光瞳或后焦面(或其共轭平面)及超NA物镜中的各种偏振；

图11示出在SIL中的由于s-偏振辐射、p-偏振辐射的全内反射和介于P-偏振辐射与s-偏振辐射之间的相位差的所计算的相移相对于内部入射角的示例；

图12(A)示出从SIL的全内反射辐射的辐射强度分布的模拟示例，所述SIL与表面分离开大于一半波长且运用在水平方向上线性偏振的辐射而被照射，其中所述经反射的辐射已由水平偏振器处理；

图12(B)示出从SIL的全内反射辐射的辐射强度分布的模拟示例，所述SIL与表面分离开大于一半波长且运用在水平方向上线性偏振的辐射而被照射，其中所述反射辐射已由垂直偏振器处理；

图13(A)示出从SIL的全内反射辐射的辐射强度分布的模拟示例，所述SIL与表面分离开大于一半波长且运用在垂直方向上线性偏振的辐射而被照射，其中所述经反射的辐射已由水平偏振器处理；

图13(B)示出从SIL的全内反射辐射的辐射强度分布的楔拟示例，所述SIL与表面分离开大于一半波长且运用在垂直方向上线性偏振的辐射而被照射，其中所述经反射的辐射已由垂直偏振器处理；

图14是示出焦点位置检测***的实施例的图6的设备的部分的放大细节；

图15示意性地图示出图14的设备中的焦点位置检测和控制配置；

图16是示出焦点位置检测***的另外实施例的图6的设备的部分的放大细节；

图17(A)示出从SIL的全内反射辐射的辐射强度分布的模拟示例，所述SIL与表面分离开大于一半波长且运用左旋圆偏振辐射而被照射，其中所述经反射的辐射已由四分之一波片和水平偏振器处理；

图17(B)示出从SIL的全内反射辐射的辐射强度分布的模拟示例，所述SIL与表面分离开大于一半波长且运用左旋圆偏振辐射而被照射，其中所述经反射的辐射已由四分之一波片和垂直偏振器处理；

图18(A)示出从SIL的全内反射辐射的辐射强度分布的模拟示例，所述SIL与表面分离开大于一半波长且运用右旋圆偏振辐射而被照射，其中所述经反射的辐射已由四分之一波片和水平偏振器处理；

图18(B)示出从SIL的全内反射辐射的辐射强度分布的模拟示例，所述SIL与表面分离开大于一半波长且运用右旋圆偏振辐射而被照射，其中所述经反射的辐射已由四分之一波片和垂直偏振器处理；

图19是图示出焦点位置检测***的实施例的图6的设备的部分的细节；及

图20是方法的实施例的示意性流程图。

具体实施方式

在详细地描述实施例之前，给出可以实施实施例的示例性的环境是有益的。

图1示意地示出一种光刻设备LA。所述设备包括：

-照射***(照射器)IL，其被配置用于调节辐射束B(例如UV辐射或DUV辐射)；

-支撑结构(例如掩模台)MT，其被构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并与配置用于根据某些参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连；

-衬底台(例如晶片台)WT，其被构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据某些参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和

-投影***(例如折射式投影透镜***)PS，其被配置成用于将由图案形成装置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，所述投影***被支撑在参考框架(RF)上。

照射***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、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。

支撑结构以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计、以及诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其他条件的方式支撑所述图案形成装置。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来保持图案形成装置。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位于所需的位置上(例如相对于投影***)。这里使用的任何术语“掩模版”或“掩模”可以看作与更为上位的术语“图案形成装置”同义。

这里所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上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与衬底的目标部分上的所需图案精确地对应(例如，如果所述图案包括相移特征或所谓的辅助特征)。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。

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掩模、可编程反射镜阵列、可变性反射镜、以及可编程LCD面板。掩模在光刻术中是熟知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相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，每一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。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。

这里使用的术语“投影***”可以广义地解释为包括任意类型的投影***，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学***、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里使用的任何术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影***”同义。

如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。

光刻设备可以是具有两个(双台)或更多台(例如，两个或更多衬底台WTa、WTb，两个或更多图案形成装置台，在投影***下面、没有专用于例如便于测量和/或清洗等等的衬底的衬底台WTa和台WTb)的类型。在这种“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。例如，可以进行使用对准传感器AS的对准测量和/或使用水平传感器LS的水平(高度、倾斜等等)测量。

所述光刻设备还可以是这种类型，其中衬底的至少一部分可以由具有相对高的折射率的液体(例如水)覆盖，以便填充投影***和衬底之间的空间。浸没液体还可以施加到光刻设备的其他空间中，例如图案形成装置和投影***之间的空间。浸没技术用于提高投影***的数值孔径在本领域是公知的。这里使用的术语“液体浸润/浸没”并不意味着必须将结构(例如衬底)浸入到液体中，而仅意味着在曝光过程中液***于投影***和该衬底之间。

另外，光刻设备可以是如下类型：其中至少一个光学元件定位成与衬底的一部分紧邻，从而引起横跨介于所述光学元件与衬底之间的间隙的近场辐射。这可被称作使用固体浸没透镜/光学元件的固体浸没。

参照图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(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源考虑成形成光刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递***BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源可以是所述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和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递***BD一起称作辐射***。

所述照射器IL可以包括被配置为调整所述辐射束的角强度分布的调整器AD。通常，可以对所述照射器IL的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器IL用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需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上的所述图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置MA来形成图案。已经穿过掩模MA之后，所述辐射束B通过投影***PS，所述投影***将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉仪器件、线性编码器、二维编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器(在图1中没有明确地示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置MA。通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现支撑结构MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置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。在步进机的情况下(与扫描器相反)，支撑结构MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用图案形成装置对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间(这些公知为划线对准标记)上。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置MA上的情况下，所述图案形成装置对准标记可以位于所述管芯之间。

可以将所示的设备用于以下模式中的至少一种中：

1.在步进模式中，在将支撑结构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，单一的静态曝光)。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成像的所述目标部分C的尺寸。

2.在扫描模式中，在对支撑结构MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构MT的速度和方向可以通过所述投影***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一的动态曝光中的所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描移动的长度确定了所述目标部分的高度(沿扫描方向)。

3.在另一模式中，将用于保持可编程图案形成装置的支撑结构MT保持为基本静止状态，并且在将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上的同时，对所述衬底台WT进行移动或扫描。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻中。

也可以采用上述使用模式的组合和/或变形，或完全不同的使用模式。

如图2所示，光刻设备LA形成光刻单元LC(有时也称为光刻单元或者光刻簇)的一部分，光刻单元LC还包括用以在衬底上执行曝光前和曝光后处理的设备。传统地，这些包括用以沉积一个或更多个抗蚀剂层的一个或更多个旋涂器SC、用以对曝光后的抗蚀剂显影的一个或更多个显影器DE、一个或更多个激冷板CH和/或一个或更多个烘烤板BK。衬底输送装置或机械人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取一个或更多个衬底，继而将它们在不同的处理设备之间移动，然后将它们传递到光刻设备的进料台(loading bay)LB。经常统称为轨道的这些设备处在轨道控制单元TCU的控制之下，所述轨道控制单元TCU自身由管理控制***SCS控制，所述管理控制***SCS也经由光刻控制单元LACU控制所述光刻设备。因此，不同的设备可以***作用于将生产率和处理效率最大化。

为了使得由光刻设备曝光的衬底被正确地和一致地曝光，需要检查经过曝光的衬底以测量一个或更多个属性，例如连续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等。因此，光刻单元LC所位于其中的制造设施还通常包括量测/检测***MET，所述量测/检测***MET接收已经在光刻单元中被处理的一些或所有衬底W。所述量测/检测***MET可以是光刻单元LC的一部分，例如，其可以为光刻设备LA的一部分。

量测/检测结果可以直接或间接提供给监督控制***SCS。如果检测到误差，可以对后续衬底的曝光进行调整(尤其是在检查能够很快完成且足够迅速到使该批次的一个或更多个其他衬底仍处于待曝光状态的情况下)，和/或可以对曝光过的衬底的后续曝光进行调整。此外，已经曝光过的衬底也可以被剥离并被重新加工以提高产率，或可以被遗弃，由此避免在已知存在缺陷的衬底上进行进一步处理。在衬底的仅仅一些目标部分存在缺陷的情况下，可以仅对认为是完好的那些目标部分进行进一步曝光。

在量测/检测***MET中，检查设备被用于确定衬底的一个或更多个属性，且尤其，用于确定不同的衬底的一个或更多个属性如何变化或同一衬底的不同层如何从层到层变化。检查设备可以被集成到光刻设备LA或光刻单元LC中，或可以是独立的装置。为了能进行迅速的测量，需要所述检查设备在曝光后立即测量在经过曝光的抗蚀剂层中的一个或更多个属性。然而，抗蚀剂中的潜像具有低的对比度(在已被辐射曝光的抗蚀剂部分和尚未经过辐射曝光的抗蚀剂部分之间仅有很小的折射率差)，且并非所有的检查设备都具有足够的灵敏度以对潜像进行有效测量。因此，测量可以在曝光后烘烤步骤(PEB)之后进行，所述曝光后烘烤步骤通常是在经过曝光的衬底上进行的第一步骤，且增加抗蚀剂的经过曝光的部分和未经曝光的部分之间的对比度。在该此段，抗蚀剂中的图像可以被称为半潜的。也能够在抗蚀剂的曝光部分或者非曝光部分已经被去除的点处，或者在诸如蚀刻这样的图案转移步骤之后，对经过显影的抗蚀剂图像进行测量。后一种可能性限制了有缺陷的衬底进行重新加工的可能性，但是仍可以提供有用的信息。

图3示出示例性的检查设备(例如，散射仪)。该检查设备包括宽带(白光)辐射投影装置2，其将辐射投影到衬底W上。经反射的辐射被传递至光谱仪检测器4，该光谱仪检测器4测量镜面反射后的辐射的光谱10(强度是波长的函数)，如图所示，例如在左下侧的图中。通过这个数据，产生所检测的光谱的结构或轮廓可以通过处理器***PU来重构，例如通过严格耦合波分析和非线性回归，或者通过与模拟光谱库进行比较，如图3的右下侧所示。通常，对于所述重构，已知所述结构的总体形式，且根据制作所述结构的工艺过程的知识/了解来假定一些参数，仅留有所述结构的一些参数待根据测量数据来确定。这种检查设备可以被配置为正入射检查设备或斜入射检查设备。

可以使用的另一检查设备如图4所示。在该装置中，由辐射源2发出的辐射(可以是相干的或非相干的)采用透镜***12来进行准直并且被透射通过干涉滤光片13和偏振器17，由部分反射表面16反射并经由具有高数值孔径(NA)(期望地至少0.9或至少0.95)的物镜15来在衬底W上聚焦成斑S。固体浸没检查设备(使用在设备的物镜与目标之间的近场辐射)和/或液体浸没检查设备(使用相对高的折射率的流体，例如水)可以甚至具有超过1的数值孔径。

正如在光刻设备LA中，在测量操作过程中，可以提供一个或更多个衬底台以保持所述衬底W。衬底台在形式上可以与图1的衬底台WTa、WTb相似或相同。在检查设备与光刻设备相集成的示例中，它们甚至可以为相同的衬底台。可以对被配置为相对于测量光学***精确地定位所述衬底的第二定位装置PW提供粗略和精细定位装置。例如提供各种传感器和致动器以获取所感兴趣的目标的位置，并且将它带至在物镜15下面的位置。通常地，在跨衬底W的不同位置处将在目标上进行许多测量。可以沿X和Y方向移动所述衬底支撑件且所述衬底支撑件可选地/视情况而绕所述Z方向旋转以获取不同目标，并且可以沿Z方向移动所述衬底支撑件以获得目标相对于光学***的焦点而言的期望位置。当例如在实践中所述光学***可以保持基本静止(通常沿X和Y方向，但是也许也沿Z方向)并且仅所述衬底移动时，将操作认为和描述为好像物镜相对于衬底被带到不同位置是方便的。假设衬底和光学***的相对位置是正确的，那么在原理上无关紧要的是，它们中的哪一个在现实世界中移动、或者是否它们都移动、或者光学***的一部分移动(例如在Z和/或倾斜方向上)同时光学***的其余部分静止和衬底移动(例如，沿X和Y方向，但是可选地也可以沿Z和/或倾斜方向)的组合。

然后，被衬底W改变方向的辐射穿过部分反射表面16进入检测器18，以便检测所述光谱。检测器可以位于在透镜***15的焦距处的所述透镜***15的后投影光瞳平面或后焦面(或其共轭平面)11上，然而，所述后投影光瞳平面或后焦面可以替代地利用辅助的光学装置(未示出)在检测器上重新成像。所述光瞳平面是在其中辐射的径向位置限定入射角而角位置限定辐射的方位角的平面。所述检测器可以为二维检测器，以使得可以测量出衬底目标30的二维角散射光谱。检测器18可以是例如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器的阵列，且可以采用例如每帧40毫秒的积分时间。

参考束可以被用于例如测量所述入射辐射的强度。为此，当辐射束入射到部分反射表面16上时，辐射束的一部分被透射通过所述部分反射表面16作为参考束朝向参考反射镜14行进。然后，所述参考束被投影到同一检测器18的不同部分上，或替代地被投影到不同检测器上(未示出)。

一个或更多个干涉滤光片13可用于在如405-790nm或甚至更低(例如100-350nm)的范围中选择感兴趣的波长。干涉滤光片可以是可调的，而不是包括一组不同的滤光片。光栅可以被用于替代干涉滤光片。孔径光阑或空间光调制器(未示出)可以设置在照射路径中以控制在目标上辐射的入射角的范围。

检测器18可以测量单一波长(或窄波长范围)的经改变方向的辐射的强度，所述强度在多个波长处是分立的，或者所述强度在一个波长范围上被积分。进而，检测器可以独立地测量横向磁偏振和横向电偏振辐射的强度和/或在横向磁偏振和横向电偏振辐射之间的相位差。

衬底W上的目标30可以是一维光栅，其被印刷成使得在显影之后，所述条纹由实抗蚀剂线构成。目标30可以是二维光栅，其被印刷成使得在显影之后，所述光栅由抗蚀剂中的实抗蚀剂柱或通孔而形成。所述条纹、柱或通孔可以被蚀刻到所述衬底中。该图案(例如条纹、柱或通孔的图案)对于光刻投影设备(尤其是投影***PS)中的像差和照射对称度是敏感的，且这种像差的存在将表明在所印刷的光栅中的变化。相应地，所印刷的光栅的测量数据被用来重构所述光栅。一维光栅的一个或更多个参数(例如线宽和/或形状)，或者二维光栅的一个或更多个参数(诸如柱或通孔宽度或长度或形状)可以被输入到重构过程中，所述重构过程由处理器***PU根据关于印刷步骤和/或其他的检查过程的知识/了解而实现。

除了通过重构来进行的对参数的测量，角分辨率散射测量在产品和/或抗蚀剂图案中的特征的非对称性的测量中是有用的。非对称性测量的特定应用是用于重叠的测量，其中目标30包括一组周期性的特征，其叠加在另一组上。例如在美国专利申请公开号US2006-066855中描述了使用图3或图4的仪器进行非对称性测量的构思，其全文并入本文。简单地说，当目标的衍射光谱中的衍射级的位置仅仅通过目标的周期性而被确定时，衍射光谱中的非对称性表示组成所述目标的单独特征中的非对称性。在图4的仪器中，检测器18可以是图像传感器，在衍射级中的该非对称性直接表现为由检测器18记录的光瞳图像中的非对称性。该非对称性可以通过在处理器***PU中的数字图像处理而被测量，并且相对于已知的重叠值而被校准。

图5示出了典型的目标30的平面图和在图4的设备中的照射斑S的范围。为了获得免于来自周围结构的干扰的衍射光谱，在一个实施例中，目标30是大于照射斑S的宽度(例如，直径)的周期性的结构(例如，光栅)。斑S的宽度可以大于或等于5、10或20μm，且目标宽度和/或目标长度可以是10、12、15、20、30或40μm。换句话说，目标被照射“未充满”，并且衍射信号免于受到在目标本身之外的产品特征等等的干扰。照射布置2、12、13、17可以被配置为提供跨物镜15的整个光瞳面上的均匀强度的照射。替代地，通过例如在照射路径中包括孔径，照射可以被限制为在轴方向或离轴方向，或可运用变迹滤光器予以修改。

但是，存在减小由量测目标占据的空间的需要。

举例而言，期望例如减小在衬底上的目标部分C之间的“划线”的宽度，其中量测目标已经按照惯例地被定位。另外或替代地，期望例如将量测目标包含在器件图案本身内，以允许更精密和/或准确地监测和修正诸如CD和/或重叠这样的参数中的变化。为此，最近已经设计了基于衍射的量测的替代方法。例如，在基于图像的量测中，目标的两个图像被制成，每个使用衍射光谱的不同的选定级。比较两个图像，可以获得非对称性的信息。通过选择图像的部分，可以从目标信号的周围分离所述目标信号。目标可以被制成更小，并且无需为正方形，使得几个目标可以被包含在相同的照射斑内。在美国专利申请公开出版物US2011-0027704、US2011-0043791和US2012-0044470中描述了此技术的示例。

除了或替代减小由量测目标占据的空间，需要改善测量本身的属性，诸如它们的准确度和/或精密度。例如，期望获得更高的测量灵敏度。另外或替代地，期望例如获得在上文描述的重构中的各个参数之间的更好的解耦。例如，期望通过减小或消除与影响另一感兴趣的参数的一个感兴趣参数相关联的测量的作用来获得特定的感兴趣参数中每一个参数的更佳的值。

因为对尺寸减小和/或精确度的需要继续存在，现有的技术可以满足一些技术限制。例如，一些方法需要捕获至少±1衍射级。考虑物镜15的数值孔径，其限制了目标的周期性结构的节距(L)。为了提高灵敏度和/或减小目标尺寸，可以考虑使用更短的波长λ。进一步地，目标不能太小，否则它将不具有将被视为周期性结构的足够特征(例如，可需要至少15条线，在考虑前述约束的情况下，所述至少15条线可将最小周期性结构大小固定为大约2μm×2μm)。因此，重叠(作为一个示例)被通过使用具有远大于产品(例如，器件)布局的尺寸的尺寸的周期性结构特征(例如，线)来测量，使重叠测量更不可靠。理想地，特征线和节距应当具有与产品特征相似的尺寸。

图6示出了一种检查设备，其中可以实现测量自身(例如精密度和/或准确度)的属性的改善和/或目标尺寸的减小。在图6中，斑S’(如果例如期望更小的目标，那么其可能小于常规的斑)可以被施加至目标30’(其可以小于常规情况，例如更小的节距的特征，如果在例如期望的是更小的目标的情况下)。在所有附图中，相似的附图标记表示相似的部件。

比较图6的设备与图4的设备，第一个差别是在目标30’附近提供了附加的光学元件60。该附加的光学元件是微小的固体浸没透镜(SIL)，具有仅在毫米量级上的宽度(例如，直径)，例如在1mm至5mm的范围内，例如约2mm。在一个示例中，SIL包括接收基本正入射到其表面上的辐射射线的材料的半球。在一个实施例中，SIL可以是诸如超半球这样的不同的形状。在一个实施例中，SIL由折射率n的材料(例如，玻璃、熔融石英、晶体、材料的组合等等)组成。在实施例中，折射率n是相对较高的，例如，大于或等于约1.5、大于或等于约1.8、大于或等于约2，或大于或等于约2.2。在SIL的材料中，原始的光线的数值孔径被乘以n。接收的射线开始聚焦在大约半球的中心周围或聚焦在超半球的等光程点(aplanatic point)处，并且形成斑，所述斑与不存在SIL的情况下的斑相比小n倍。例如，具有n＝2的典型的玻璃半球将使得经聚焦的斑的宽度减小2倍。

当具有数值孔径NA_o的物镜聚焦于半球形SIL内部时，经组合***的数值孔径在SIL内部变成NA＝n_SILNA_o，其中n_SIL为SIL的折射率。在运用例如具有NA_o＝0.9的高NA物镜和具有n_SIL＝2的SIL的情况下，可实现具有NA＝1.8的超NA值；而与高NA物镜相结合的替代的多于半球形SIL设计能够引起具有NA＝n_SIL ²NA_o的超NA值。这种超NA光学配置能够当介于SIL与目标之间的距离显著小于所使用的辐射的波长时或当使用折射率匹配液时改良检查设备的量测能力。

当SIL与表面W(诸如，淀积在基板W上的一个或更多个结构化的或非结构化的层)之间的距离超过辐射束的波长的大约一半(无论是用于目标的检查的束、还是用于位置测量的束，等等)时，则以与光轴成角度α而聚焦于SIL 60内部的射线(其中n_SILsinα>1)在SIL顶端和介于该顶端与表面W(其中折射率为约1)之间的环境(例如，诸如空气这样的气体)的平面界面处通过全内反射(TIR)而完全反射。因此，TIR将表面W的照射的有效数值孔径限制为约1。然而，当介于SIL与表面之间的距离显著小于波长λ的一半(例如，小于大约λ/10)时，则发生了在所述n_SILsinα>1射线与表面W之间的强倏逝波耦合(evanescent coupling)。此倏逝波耦合将有效数值孔径增加至例如约1.8，如上文所描述。这种现象被称为受抑全内反射(FTIR)或倏逝波耦合。在这样的状况下，SIL和表面W可被认为成光学接触，而并非成实际机械接触。因此，在FTIR条件下，运用超过1的数值孔径(超NA)的值，表面W的照射和由表面W散射的辐射的检测是可能的。

将光学元件浸没在液体中已经被用来增大显微术和光刻术的分辨率。固体浸没透镜可以获得相似的增益，而没有液体浸没的不利/问题。然而，SIL的底部必须与目标30接触或者定位成非常靠近目标。这限制了其实际应用。

还可以使用所谓的微SIL。这种SIL的宽度(例如，直径)小许多倍，例如宽度约2微米，而不是约2毫米。在一个示例中，其中在图6的设备中的SIL 60为微型的SIL，其可以具有小于或等于10μm(可能地小于或等于5μm)的宽度(例如，直径)。

无论使用小型的SIL 60还是微SIL，其可以被附接在可移动支撑件上使得控制对衬底的对准和接近比具有更大的宽度的透镜的情况更简单。例如，图6中的SIL 60被安装在框架62上。在一个实施例中，框架62是可移动的。可以提供致动器以移动框架62。在一个实施例中，框架62支撑所述物镜15。相应地，在一个实施例中，框架62可以一起移动所述物镜15和SIL 60。在一个实施例中，用于框架62的致动器可以被配置为用以基本上沿Z方向移动框架62(和SIL 60)。在一个实施例中，用于框架62的致动器可以被配置为围绕X轴和/或Y轴移动所述框架62(和SIL 60)。在一个实施例中，SIL 60处在相对于框架62相对固定的位置。在一个实施例中，所述物镜15相对于框架62由例如致动器而能够移动。

如上所述，图6中的SIL 60被安装在框架62上，在一个实施例中，框架支撑物镜15。当然，SIL 60可以被安装在与支撑物镜15的框架分开的框架上。在一个实施例中，SIL 60经由结构64和致动器66来与框架(例如，框架62)连接。致动器66例如可以在操作中是压电的或者音圈致动的。SIL 60具有致动器以导致在可移动物镜15和SIL 60之间的相对移动的布置可以被称为双台布置。在双台中，可以分离开某些功能，例如，运动范围、振动抑制能力、相对于表面而言的SIL定位和聚焦的分离。在一个实施例中，物镜台可以仅仅基本上沿Z方向(实质上/基本上垂直于表面)移动。在一个实施例中，SIL台可以例如沿Z方向和围绕X轴和/或Y轴以大于1个自由度(例如至少三个自由度)来移动，以实质上/基本上平行于所述表面而定位SIL。SIL台可以不具有足以覆盖期望的全部行程范围的机械范围。因此，SIL台可以被用于在所述表面上方的某一段小距离处定位所述SIL，同时物镜台可以相对于所述表面或相对于所述SIL将物镜定位在焦点处。

致动器66可以与一个或更多个其它的致动器组合操作来关于所述目标而整体定位所述物镜。这些不同定位装置的控制回路可以彼此相集成。部件62、64和66以及衬底台和定位装置(上面提到的但是在图6中未示出)形成用于以彼此紧密靠近的方式来定位所述SIL和所述目标30的支撑设备。如上所述，原则上，SIL 60可以刚性地安装到框架62上，和/或可以具有更大的宽度。分开的结构和致动器允许更容易地控制非常小的间隙，如下面将更详细地讨论的。

所述SIL 60通过从目标捕获所述近场辐射而工作，并且为此其被基本上被定位成与目标结构相距比辐射的一个波长(λ)更近，通常比半个波长更近。距离越近，近场信号与仪器的耦合将越强。介于SIL 60和目标30’之间的间隙因此可以小于λ/40，例如在λ/40至λ/8的范围中或在λ/10至λ/20的范围中。因为所述检查设备的NA被有效地增大，目标的周期性结构的节距可以被减小为更接近于产品尺寸。

在微SIL将会被使用的示例中，常规上例如在散射仪中使用的所述类型的不相干的辐射不能被聚焦成像微SIL一样小的微米尺寸的斑。因此，在该实施例中，辐射源2可以被改变成相干源。因此，激光源70经由光纤72与照射光学装置12等耦接。对衬底上的斑尺寸的限制由聚焦透镜***的数值孔径和激光波长来设定。作为使用空间相干辐射的附加好处，具有激光辐射源70的仪器可以被用于执行不同类型的散射测量或测量。例如，相干傅立叶散射测量(CFS)可以被用于测量所述目标。

如上面强调的，在SIL和目标之间应当维持小间隙。同样如上面强调的，用于控制所述间隙的已知技术具有限制，特别是当各种不同的目标结构和材料将被检查时。

例如，相当大挑战是以小(例如，间隙大小的约1％至10％)控制误差来控制经受由外部干扰造成的可能大得多的振动(例如，高达300nm的振动)的相对小固体浸没透镜(SIL)，其中在所述SIL与所测量表面之间具有选自介于λ/40与λ/4之间的范围(例如，10nm至100nm)的间隙。这可运用一种使用表示所述间隙距离的信号(例如，间隙误差信号(GES))的高带宽控制来实现。

“双台”概念可用以便利SIL和物镜的靠近于所测量表面的定位且允许分离某些功能性，例如，运动范围、振动抑制能力、相对于表面的SIL定位和/或聚焦的分离。参考图7，示意性地描绘了“双台”概念的实施例。将SIL 60附接至可移动支撑件700以便利控制SIL 60与所测量表面(在此情况下是衬底W)的对准和接近。这可被称为SIL台。另外，将物镜15附接至可移动支撑件710以便利控制SIL 60和物镜15与所测量表面(在此情况下是衬底W)的对准和接近。这可被称为物镜台。

可将致动器720设置成用以相对于可移动支撑件710和/或物镜15移动可移动支撑件700和SIL 60。可将致动器730设置成用以相对于支撑件740移动可移动支撑件710和物镜15。在此实施例中，将可移动支撑件700安装于可移动支撑件710上，且因此，可移动支撑件710的移动也可造成可移动支撑件700和/或SIL 60移动。因此，在实施例中，可移动支撑件710可一起移动物镜15和SIL 60两者。致动器720和/或730可以例如是在操作中压电的或受音圈致动的。

SIL台可相对于物镜台而机械地悬浮，其由等效弹簧和/或阻尼750表示。弹簧和/或阻尼750可被合并入致动器720中和/或由适当弹簧和/或阻尼器结构而分离地提供。相似地，物镜台可相对于支撑件740而机械地悬浮，其由等效弹簧和/或阻尼760表示。弹簧和/或阻尼760可被合并入致动器730中和/或由适当弹簧和/或阻尼器结构而分离地提供。

在实施例中，致动器720可被配置成用以在实质上Z方向上移动所述可移动支撑件700(和SIL 60)。在实施例中，致动器720可被配置成用以围绕X轴和/或Y轴移动可移动支撑件700(和SIL 60)。在实施例中，致动器730可被配置成用以在实质上Z方向上移动可移动支撑件710(和物镜15)。在实施例中，致动器730可被配置成用以围绕X轴和/或Y轴移动可移动支撑件710(和物镜15)。在实施例中，物镜台可实质上仅在Z方向(实质上垂直于表面)上移动。在实施例中，SIL台可以例如沿Z方向和围绕X轴和/或Y轴以大于1个自由度(例如，至少三个自由度)来移动，以实质上平行于所述表面而定位SIL。SIL台可以不具有足以覆盖期望的全部行程范围的机械范围。因此，SIL台可以被用于在所述表面上方的某一小段距离处定位所述SIL，同时物镜台可以相对于所述表面或相对于SIL将物镜定位在焦点处。

此外，在实施例中，表面W自身可被移动。例如，具有表面W的衬底台WT可相对于SIL60来移动所述表面W以便利在SIL 60与表面W之间建立适当间隙。

为了能实现这种定位，可提供一个或更多个信号。例如，可提供一个或更多个信号770以使物镜15和/或SIL 60能够相对于支撑件740和/或相对于表面W而定位。相似地，可提供一个或更多个信号780以使SIL 60能够相对于物镜15和/或相对于表面W而定位。可提供一个或更多个信号785以使SIL 60能够相对于表面W而定位。作为示例，用以实现物镜15与支撑件740之间的相对定位的信号770可由编码器、气体传感器或干涉仪提供。

如下文更详细地描述，用以实现物镜15/SIL 60与表面W之间的相对定位的信号770可以是从传递通过物镜15、SIL 60且传递至表面W上的辐射束790导出的信号。如图7的插图中所示，辐射束790可具有位于SIL 60的顶端797处的焦点798。在实施例中，SIL 60的顶端797包括平面表面。辐射束790可以是用于确定所述位置的专用束，或可以是用于测量所述表面但在某一段时间用作位置测量束的束。用以实现物镜15与SIL 60之间的相对定位的信号780可以是聚焦误差信号(FES)。用以实现SIL 60与表面W之间的相对定位的信号785可以是如本发明中所描述的间隙误差信号(GES)。

因此，致动器720和730可组合操作以相对于表面W定位物镜15和SIL 60来建立所需间隙795。提供一种控制***，用以控制SIL 60靠近于表面W的定位且用以将SIL 60维持于所述位置处或周围。控制***可接收设定点间隙值且控制一个或更多个致动器(例如，致动器720和/730)，以在一个或更多个运动中将SIL 60定位成处于或接近所述设定点间隙值且将SIL 60维持于所述位置处或周围。在表面W与SIL 60之间可存在显著相对振动。因此，可经由高带宽(例如，1kHz至10kHz)回馈控制***来控制SIL 60。为了能实现利用控制***的控制，则介于SIL 60与表面W之间的间隙可由一个或更多个信号(例如，间隙误差信号(GES))表示。用于测量GES或其他位置信号的各种技术在本领域现有技术中是公知的。

在实施例中，致动器720可被认为是精细***，且致动器730可被认为是粗略***。在针对沿Z方向的运动(例如，垂直运动)的实施例中，“双台”***可使得能够控制(1)在物镜15与SIL 60之间的焦点，以及(2)在SIL 60与表面W之间的间隙795两者。

另外“双台”***可实现用于间隙795的相对大动态范围，例如，在次10nm准确度下是约mm范围。参考图8，示意性地描述Z方向运动设定点的实施例。可针对SIL 60与表面W的距离(即，间隙795)来限定第一设定点距离800，以能实现待测量表面(例如，衬底W)与待测量的另一表面的交换。在实施例中，第一设定点距离800可选自约若干毫米的范围，例如，约1mm至5mm，或约1mm。一旦待测量的表面W就位/在适当位置，就可在至间隙795的第二设定点距离810的接近运动805中将SIL 60定位成更靠近于表面W。在实施例中，第二设定点距离810可选自约数百微米低至数十微米的范围，例如，400微米至50微米，例如，约150微米至350微米，例如，约300微米。第二设定点距离810能实现表面W与SIL 60之间的相对安全的相对移动，例如以将SIL 60水平地定位于目标30上方。

从第二设定点距离810，在至间隙795的第三设定点距离820的接近运动815中可将SIL 60定位成较靠近于表面W。在实施例中，第三设定点距离820可选自一半波长的范围，例如，约350纳米至100纳米，例如，约350纳米至175纳米，例如，约300纳米。第三设定点距离820可以是能够供使用GES的最大间隙795。

从第三设定点距离820，在至间隙795的第四设定点距离830的接近运动825中可将SIL 60定位成较靠近于表面W。在实施例中，第四设定点距离830可选自约100纳米至10纳米的范围，例如，约50纳米至10纳米，例如，约20纳米至30纳米或约30纳米。第四设定点距离830可以是供测量(835)进行处的间隙795。在测量期间，间隙795实质上被维持于第四设定点距离830处。

一旦测量完成，就将SIL 60定位得较远离表面W以能实现表面上的另一部位处的另外测量、或表面W与另一表面W的交换。在实施例中，在至第三设定点距离820的缩回运动840中将SIL 60定位成较远离于表面W，缩回运动840可具有与接近运动825相同的值或可与其不同。从第三设定点距离820，在至第二设定点距离810的缩回运动845中将SIL 60定位得较远离表面W，缩回运动845可具有与接近运动815相同的值或可与其不同。

如上文所提及，可将SIL 60维持于第二设定点距离810处以能实现表面W与SIL 60之间的相对安全的相对移动855，以例如通过SIL 60与目标之间的相对移动将SIL 60水平地定位于另外目标30上方(例如，水平地移动所述表面W和/或水平地移动SIL 60)。因此，在实施例中，对于表面W上的不同部位处的每一目标，重复进行SIL的接近运动815和825以及缩回运动840及845以帮助避免在SIL 60与表面W之间的相对运动期间表面W及SIL 60的损坏。在实施例中，缩回运动840和845可被组合成至第二设定点距离810的单一运动，其中例如下一操作是在表面W与SIL 60之间的相对移动855以将SIL 60定位于另外目标30上方。

如果利用另一表面W替换所述表面W、或传感器被关断，则在至第一设定点距离800的运动850中将SIL 60定位得较远离表面W，运动850可具有与运动805的开始相同的值或可与其不同。在实施例中，运动840、845和850可被组合成至第一设定点距离800的单一运动，其中例如下一操作是利用另一表面W替换所述表面W、或传感器被关断。

在实施例中，接近运动805无需具有与缩回运动850相同的参数(例如，加速度、速度、设定点等等)。相似地，在实施例中，缩回运动845无需具有与接近运动815相同的参数(例如，加速度、速度、设定点等等)。相似地，在实施例中，缩回运动840无需具有与接近运动825相同的参数(例如，加速度、速度、设定点等等)。

这些各种运动由于例如移动部件的惯性和致动器和/或其放大器的限制而花费时间。为了改良生产率，需要减少在传感器***、小距离、控制***带宽等等的限制及约束内所花费的时间。具体地，运动815、825、840和845中的“额外”时间可显著影响生产率(例如，每分钟所测量的目标的数目)。

在实施例中，为了生产率，运动815中的接近速度(以及运动805中的接近速度，但运动805比接近运动815更不频繁地发生)可以是限制性的。例如，GES可仅可用于近场间隙距离(例如，约350纳米至100纳米，例如，约300纳米)的外部界限，因此，可用“制动”距离在SIL将会影响表面W之前是相对较短的，例如，约350纳米至125纳米的一小部分，例如，约300纳米。因此，在给定所述***的“制动”距离和其他条件的情况下，确定了用于运动805及815的可允许的最大接近速度，例如，约100μm/s至1000μm/s，例如，250μm/s至350μm/s或约300μm/s。因此，因为GES不可用于近场间隙距离的外部，所以在SIL 60与表面W之间的相对运动将会在所述最大速度下遍及从每一表面W的开始处的第一设定点距离800和从表面W上的目标之间的第二设定点距离810的全部范围。因此，需要能实现至少在运动815中的较高速度。

因此，在实施例中，提供了一种多步骤“制动”过程。即，在实施例中，在两个或两个以上步骤中“制动”在SIL 60与表面W之间的相对运动。在第一步骤中，使用在至第二设定点距离810和/或至第三设定点距离820范围内的触发信号来应用“远场制动”。在第三设定点距离820处，通过使用例如GES信号来应用“近场制动”。在运用此方法的情况下，运动805和/或运动815的速度可增加达例如原先的约10倍，至例如约1mm/s至10mm/s，例如，约2.5mm/s至5mm/s，例如，约3mm/s。新的可允许最大速度可通过由于适用部件的惯性而需要的制动距离、且通过功率电子件来确定(例如，制动距离可不超过SIL台的范围)。例如，所述多步骤制动过程可将用于运动815的时间减少为原先的约五分之一。

在实施例中，触发信号是光学信号。在实施例中，传播通过物镜15和SIL 60、并且由表面W重新导向且返回通过物镜15和SIL 60的辐射790被用作光学触发信号的基础。因此，在运用此信号的情况下，通过使用已经可用于例如其他控制信号的照射、且通过使用对光学路径有低的影响的相对简单检测方法，使对整个***设计的影响是相对小的。

如上文所提及，在接近和/或缩回运动中，将介于SIL 60与表面W之间的距离改变成在例如介于SIL 60与表面W之间的大约1毫米的距离与介于SIL 60与表面W之间的数十纳米的距离之间。在此接近和/或缩回运动期间，SIL 60可主动地受控制从而使得SIL顶端797与物镜15的焦点位置798重合。

如将会了解的，所述接近和/或缩回运动涉及加速和减速。这样，在不具有SIL 60的主动阻尼的情况下，此加速和减速可造成例如SIL 60呈例如它的相对于物镜15的柔性/可挠性悬浮状态而振荡。这种振荡可对可允许的最大加速/减速有消极影响，且因此，对能够被改变的介于SIL 60与表面W之间的距离的可达到的最大速度有消极影响。这可造成生产率损耗。振荡也可导致用于相对于表面W控制SIL 60和/或物镜15的关键控制信号的损耗。因此，需要例如通过SIL 60相对于物镜15焦点的位置的主动阻尼或闭环控制而减少这种SIL 60振荡。因此，需要例如提供SIL 60的平面顶端797相对于物镜15焦点位置798而言的位置的闭环控制和/或物镜15相对于平面顶端797的控制(无论例如是使顶端更接近所述焦点位置798和/或使焦点位置798更接近顶端，还是使顶端移动远离所述焦点位置798和/或使焦点位置798移动远离所述顶端)。因此，需要合适焦点控制信号。这种焦点控制信号理想地应不受到表面W干扰，所述表面W在某时将接近于物镜15的焦点位置。

能够通过使用用以提供焦点控制信号的多种位置测量技术中的任一种来进行基于焦点控制信号的光学部件相对于物体的闭环焦点控制，或反之亦然。这些位置测量技术可包括光学位置测量技术，诸如，像散聚焦、光点大小检测、傅科刀口检测(Foucault knifeedge detection)和/或双共焦检测。

焦点控制信号的这些各种光学位置测量技术可共享一些共同属性。例如，常常从通过两个或两个以上检测器(包括呈单一传感器的分离部分的形式的分离的检测器)，例如两个或更多个光电二极体或摄影机传感器而检测到的辐射的不平衡性导出所述焦点控制信号。不平衡性常常是由诸如像散这样的有意添加的波前像差造成，或通过阻挡所述束的一部分造成(傅科刀口、双共焦检测)或通过利用小的或经遮蔽的检测器来仅选择所述束的一部分而造成。常常将焦点控制信号正规化/归一化成通过各种检测器所检测到的辐射信号的总和，以使所述焦点控制信号对光学部件聚焦于的物体的反射率较不敏感，或使所述信号对辐射源的强度变化较不敏感。即，通过使用多个检测器，可避免直接比较经重新导向的所测量辐射的量与预设阈值，且在所述情况下，可避免对例如所述辐射被重新导向所来自的表面的反射率的直接依赖性，所述反射率可取决于存在于表面上的结构、材料等等而变化一个数量级。因此，与多个检测器一起工作且评估它们的相对于彼此的信号有助于使***相对于过程变化更强固/稳固。

焦点控制信号通常将类似于位置误差信号相对于位置误差的“S曲线”。这种曲线的示例是图9中的曲线900，其中位置误差信号可以是任意单位(如图9中所示)且位置误差是以距离单位(例如，如图9中所示的毫米)表示。但，如果例如光学部件将辐射聚焦至的物体是厚度为至少大约焦深的多层结构(例如，经图案化的半导体衬底的一部分)，则不同层之间的一个以上界面将贡献于所检测的信号。常规焦点控制信号不能在由大约焦深的距离而分隔开的不同层之间进行区分。

因此，在实施例中，在运用超NA SIL***的情况下，在SIL顶端处由(F)TIR和菲涅耳反射所反射的辐射可以是足够大的以借助于常规位置测量技术来产生“S曲线”焦点控制信号(诸如图9中的曲线900)。即，用于物镜15相对于SIL顶端797的位置的一种位置测量技术可利用在SIL顶端797与外部环境的界面处的(受抑)全内反射和菲涅耳反射，通过测量这种经反射的辐射来获得焦点控制信号。

但当SIL 60接近所述表面W时关于此方法可出现问题。在SIL 60与表面W之间小于数十微米的距离处，至少两个反射可开始在检测所述辐射的检测器上重叠。一个反射来自介于SIL 60与外部环境(例如，空气)之间的界面，且另一其他反射来自表面W。

参考图9，示出使用示例性常规像散聚焦方法和特定光学配置的所计算的(此示例中的位置误差信号相对于位置误差的)“S曲线”焦点控制信号的示例。曲线900是针对表面W不靠近SIL的情形(且因此，显示了典型“S曲线”)。曲线910是针对表面W与SIL 60尖端相距约75μm微米的示例距离的情形。曲线920是针对表面W与SIL 60尖端相距约15μm的示例距离的情形。因此，对于表面W邻近于SIL 60的情形及并且对于SIL 60与表面W之间的大于或等于约75μm、或大于或等于约85μm、或大于或等于约95μm、或大于或等于约105μm、或大于或等于约115μm的距离，将针对两个表面(即，SIL 60顶端和表面W)中的每个产生两个单独的总体上良好表现的“S曲线”，如曲线910所示。但对于小于前述距离但大于焦深的距离，“S曲线”焦点控制信号将受到严重干扰且甚至可具有几个零交叉、以及信号的斜率的正负号改变，如由曲线910所示。当介于SIL 60与表面W之间的距离是大约焦深时，再次获得单一的总体上良好表现的“S曲线”焦点控制信号。然而，当发生这种情况时，可不再相对于物镜15来控制SIL 60，而是代替地使用例如基于在SIL 60与表面W之间的倏逝波耦合的另一控制信号相对于表面W来控制SIL 60。

因此，由表面W进行的反射可严重干扰用于相对于物镜15的焦点来控制SIL 60与物镜15之间的相对位置的位置控制信号。因此，应采取预防性措施。

在实施例中，通过利用SIL 60内部的TIR的光学属性而将从SIL 60发生的反射与表面W的反射分离开(这造成线性偏振入射射线在由TIR反射后变得椭圆偏振)来减少或实质上消除所述焦点控制信号的干扰。能够随后通过光学处理将所述偏振有效地分离来针对介于SIL 60与表面W之间的比位置测量束的大约一半波长更大的距离，产生对由表面W进行的反射具有低灵敏度(例如，几乎完美地不敏感)的焦点控制信号(例如，SIL 60顶端位置相对于物镜15焦点的位置控制信号)。

上文所提及的光学效应是由在TIR的条件下所引入的在入射射线电场向量的P偏振分量与S偏振分量之间的相位差造成。这种相位差造成物镜15的光瞳或后焦面(或其共轭平面)的部分中的经反射的辐射当线性偏振辐射被朝向表面W而导向时变得椭圆偏振。所述p偏振分量(有时被称作横向-磁(TM)偏振)是其电场处于入射平面中的偏振辐射，而所述s偏振分量(有时被称作横向-电(TE)偏振)是其电场垂直于入射平面的偏振辐射。

为了例示这种光学效应，参考图10，其示意性地描绘超NA物镜的光瞳或后焦面(或其共轭平面)。运用沿着X轴具有偏振的线性偏振辐射来照射所述物镜(在此示例中)。在光瞳或后焦面(或其共轭平面)的XZ平面中聚焦并反射的射线在TIR之前和之后经p偏振1000。在光瞳或后焦面(或其共轭平面)的YZ平面中聚焦并反射的射线在TIR之前和之后经s偏振1010。在NA>1情况下的所有其他射线具有偏振的p分量及s分量二者。即，在反射之后，这些射线具有由于TIR的椭圆偏振1020。

因此，参考图11，其是在SIL中的由于针对折射率n＝2.01的SIL的s偏振辐射1100、p偏振辐射1110的TIR和介于p偏振辐射与s偏振辐射之间的相位差1120而计算的相移相对于内部入射角的示例。在约26度内部入射角情况下的不连续性是由于布儒斯特角(Brewster’s angle)。在SIL介质内部发生超出约30度入射角的TIR。

因此，TIR造成光功率的很大一部分以与线性偏振照射辐射的偏振相垂直的偏振而被反射回至光瞳或后焦面(或其共轭平面)中。因此，如果运用具有沿着例如x轴的偏振方向的线性偏振辐射来照射所述物镜15，则在TIR之后的光功率被***成：在光瞳或后焦面(或其共轭平面)的n_SIL sinα>1(其中外部环境具有约1的折射率)部分中的、具有沿着x轴的其偏振的辐射强度分布，和在光瞳或后焦面(或其共轭平面)的n_SIL sinα>1(其中外部环境具有约1的折射率)部分中的、具有沿着y轴的其偏振的辐射强度分布。来自表面W的反射基本上维持所述照射的偏振，且因此主要地有助于在光瞳或后焦面(或其共轭平面)的n_SILsinα≤1(其中外部环境具有是约1的折射率)部分中的具有沿着x轴的其偏振方向的辐射分布。

图12中示出这种辐射强度分布的模拟示例。图12的光瞳或后焦面(或其共轭平面)中的模拟辐射分布针对SIL 60与具有表面光栅图案的表面W之间的1500纳米距离是关于NA＝1.6透镜，且在具有在水平方向线性偏振的、并且具备660nm波长的辐射的情况下进行。图12(A)示出如在光瞳或后焦面(或其共轭平面)中通过水平偏振器“检测”的辐射分布。中心的同心条纹是由于在SIL 60与表面W之间的间隙中的干涉。图12(B)示出如在光瞳或后焦面(或其共轭平面)中通过垂直偏振器“检测”的辐射分布。辐射的这种片断尚未与表面W有显著相互相用，且主要是由于介于SIL 60顶端与外部环境之间的界面处的TIR。

图13中示出这种辐射强度分布的另外模拟示例。图13的光瞳或后焦面(或其共轭平面)中的模拟辐射分布针对SIL 60与具有表面光栅图案的表面W之间的1500纳米距离是关于NA＝1.6透镜，且在具有代替地在垂直方向上线性偏振的、并且具备660nm波长的辐射的情况下进行。图13(A)示出如在光瞳或后焦面(或其共轭平面)中通过水平偏振器“检测”的辐射分布。辐射的这种片断尚未与表面W有显著相互相用，且主要是由于介于SIL 60顶端与外部环境之间的界面处的TIR。图13(B)示出如在光瞳或后焦面(或其共轭平面)中通过垂直偏振器“检测”的辐射分布。中心的同心条纹是由于在SIL 60与表面W之间的间隙中的干涉。

因此，从图12及图13，能够看出，有可能有效地分离介于SIL 60与外部环境(例如，诸如空气的气体)之间的平面界面处的反射与表面W处的反射。这种分离能够通过运用线性偏振辐射照射所述物镜15、同时检测通过仅传播(例如，透射)与照射的线性偏振垂直的偏振状态的偏振器的经反射辐射来进行。因此，在实施例中，在运用线性偏振照射来照射物镜15和SIL 60、同时运用检测器来检测从SIL 60通过仅传播(例如，透射)与照射垂直的偏振状态的偏振器的经反射辐射的一种***和过程中获得了位置控制信号，以基于这种所测量的辐射来获得焦点控制信号。所述***和过程可另外是常规焦点控制信号检测***和方法。因此，有可能以对表面W(的位置)基本上不敏感的方式检测用于相对于物镜15的焦点在SIL 60与物镜15之间的相对位置的焦点控制信号“S曲线”。

图14示出与图6的实施例设备中的目标靠近的部件的示意性局部放大图。具体地，图14提供用于确定图6的设备中的物镜15的焦点位置且基于所述确定而控制所述物镜15和/或SIL 60的定位的示例光学路径的示意图。图15示意性地示出焦点位置确定和控制***的实施例。关于作为量测或检查设备的设备的功能，一种测量照射束1400沿循包括光学部件12(出于方便起见，图14中未图示)、13(出于方便起见，图14中未图示)、15、16(出于方便起见，图14中未图示)、17(出于方便起见，图14中未图示)和上文参考图6所描述的60的照射路径，且因此将不在此处对其进行论述。上文也参考图6描述了包括用以收集由目标30’重新导向的辐射的光学部件60、15的收集路径。由收集路径的光学部件所收集的辐射被导向至与处理器***PU(出于方便起见，图14中未图示)相连接的检测器18(出于方便起见，图14中未图示)以用于目标重构或其他目的。如上文所提及，这些参数的示例应用可用于确定重叠误差或确定临界尺寸(CD)。目标30’可被形成于已使用图1的光刻设备和上文参考图2所描述的处理工具的群集而被图案化和处理的衬底W上。本发明中所披露的技术不限于这种检查设备。在例如光学记录的另一应用中，可相似地布置照射路径和收集路径。

在实施例中，为了确定物镜15的焦点位置且控制在物镜15与SIL 60之间的相对位置，辐射束1405(例如，激光或宽带辐射束)沿循将被称作控制路径的光学路径。束1405可被称作控制束，且可以是本发明所描述的束790、用以到达GES的束，和/或用以确定距离或位置的其他束。图14示出束1405的示例射线；实际上，束1405将具有宽度且显著填充SIL 60。因此，束1405通常将运用处于多个角度的辐射(由于由物镜15和/或SIL 60的折射)来同时照射SIL 60的顶端，从而引起SIL 60的顶端处或附近的单一焦点。这种情形使得有可能在例如图10、图12和图13中所示出的光瞳或后焦面(或其共轭平面)中获得所述辐射的TIR环。

此示例中的控制路径包括可呈反射镜或部分反射表面的形式的光学部件1410和1420。控制束1405由光学部件1410而导向通过光学部件1420到达SIL 60。控制束1405传递穿过物镜15和SIL 60以在SIL 60的顶端与外部环境(例如，诸如空气这样的气体)的界面处照射，其中理想地，在接近和/或缩回运动期间定位所述物镜15的焦点。由例如表面W和/或SIL 60的顶端与外部环境的界面来重新导向的控制束辐射被标注为1425，并且由光学部件1420导向至检测器布置1435(例如，包括多个检测器，诸如多个传感器(例如，光电二极管或摄影机传感器))。如上文所提及，以比用于SIL 60的顶端与外部环境的界面的临界角更高的角度在所述界面处入射的辐射将反射回到检测器布置1435，且因此可给出物镜15的焦点位置的量度。即，能够使用检测器布置1435来测量由于界面处的(受抑)全内反射和菲涅耳反射而反射回的辐射以获得焦点控制信号。

但如上文所论述，表面W相对接近于SIL 60，且因此，辐射能够传递至表面W，且因此，在检测器布置处所接收的辐射可包括由除了界面以外的表面W的反射引起的辐射。因此，在这种情形下为了获得物镜15的焦点位置的量度，运用线性偏振辐射来照射所述物镜15。诸如偏振器这样的偏振器件1445可被用来提供线性偏振辐射，其中例如辐射源1405不提供线性偏振辐射。如果辐射源1405提供线性偏振辐射，则可省略偏振器件1445。偏振器件1445可位于不同位置处以将线性偏振辐射提供至SIL 60。

如上文所论述，SIL 60的顶端与外部环境的界面处的TIR造成偏振改变。因此，从SIL 60的顶端与表面W的界面受重新导向的辐射被传递通过仅传播(例如，透射)与照射的线性偏振垂直的偏振的偏振器件。为了进行此操作，提供偏振器件1450(诸如，水平偏振器、垂直偏振器或偏振分束器)以阻挡线性偏振照射的偏振且允许与照射的线性偏振垂直的偏振朝向检测布置1435传播(例如，透射)。接着通过检测布置1435来测量从偏振器件1450传播的重新导向辐射。偏振器件1450可位于不同位置处以将其偏振与照射的线性偏振相垂直的经重新导向的辐射提供于检测布置1435处。因此，偏振器件1450有效地使能够分离SIL60与外部环境(例如，诸如空气的气体)之间的界面处的反射与表面W处的反射。

因此，在实施例中，在运用线性偏振照射来照射物镜15和SIL 60，且同时运用检测器布置1435来检测从SIL 60通过仅传播(例如，透射)与照射垂直的偏振状态的偏振器件1450的经反射辐射的***和过程中获得位置控制信号。从偏振器件1450传播(例如，透射)的经重新导向的辐射被测量以获得焦点控制信号，所述焦点控制信号可接着用于控制回路中以控制物镜15和/或SIL 60的位置以使能够控制例如物镜15在SIL 60的顶端处的焦点位置。因此，有可能检测出用于物镜15和/或SIL 60的定位以使能够控制例如物镜15在SIL 60的顶端处的焦点位置的焦点控制信号“S曲线”。

在实施例中，可将光阑1415置放于控制路径中以减少控制束1405的宽度。也可将孔径光阑1430置放于控制路径中以选择辐射1425的用以递送至检测布置的一部分。

出于描述方便起见，图14中不示出用以产生控制束1405的源。可使用发射选自100nm至900nm的范围的一个或更多个波长的辐射的辐射源。例如，所述源可以是发射白光的灯或所谓白光激光器。在其他实施例中，辐射可以是多色的(包括许多个别波长)，而非具有连续广谱。在实施例中，辐射可以是实质上单色的(包括窄频带光学线谱)，而非具有连续广谱。测量照射束1400和控制束1405的源可以是同一个。在一个这种实施例中，在应用无需使用高相干性光源时，图6的激光源70可由用以供应用于束1400和1405二者的辐射的宽带光源来替换。替代地，可使用不同源来产生束1400和1405。

图15示意性地示出用以监视物镜15的焦点位置且能实现关于所述焦点位置的控制的布置。图15的布置包括检测器布置1435(例如，上文所描述的检测器布置)。将辐射1425导向至检测器布置1435。由检测器布置1435所产生的一个或更多个信号被导向至与处理器***PU通信的处理器***1440。处理器***1440处理由检测器布置所产生的一个或更多个信号以产生例如如本发明所描述的焦点控制信号和/或用于部件的移动的一个或更多个设定点。在实施例中，可通过处理器***PU执行这种分析。处理器***PU接着使用确定的结果来通过启动一个或更多个致动器(例如，致动器66)而将SIL 60和/或物镜15的位置控制至所需设定点。以此方式，可实现物镜15和/或SIL 60的位置控制以使能够控制例如物镜15在SIL 60的顶端处的焦点位置。

在实施例中，SIL 60可由处于不同于零的入射角的控制束1405倾斜地辐射。可相应地调适用以照射目标并收集由目标和控制路径所发射的辐射的图14的光学配置。图16中示意性地示出由控制束1405倾斜地辐射SIL 60的示例。SIL 60被辐射1405经由光学部件1410而与SIL 60的光轴倾斜地加以辐射。经重新导向的辐射1425被导向至如本发明所描述的检测布置。

在实施例中，可使用用于间隙控制的多个测量束。例如，例如根据图14及图15的布置，可提供多个束。例如根据图16的布置，可提供多个束。或者，可提供例如根据图14及图15的布置而提供的一个或更多个束和例如根据图16的配置而提供的一个或更多个束的组合。

虽然上文已论述用于获得控制信号的线性偏振的使用，但可需要使用圆偏振照射以用于控制信号的检测。因此，图17中示出在运用圆偏振辐射照射的超NA光学布置的物镜15的光瞳或后焦面(或其共轭平面)中的辐射强度分布的模拟示例。图17的光瞳或后焦面(或其共轭平面)中的模拟辐射分布针对SIL 60与具有表面光栅图案的表面W之间的1500纳米距离是关于NA＝1.6透镜，且在具有660nm波长的左旋圆偏振辐射的情况下进行。图17(A)示出如在光瞳或后焦面(或其共轭平面)中通过水平偏振器“检测”的辐射分布。中心的同心条纹是由于SIL 60与表面W之间的间隙中的干涉。图17(B)示出如在光瞳或后焦面(或其共轭平面)中通过垂直偏振器“检测”的辐射分布。中心的同心条纹是由于SIL 60与表面W之间的间隙中的干涉。

图18中示出运用圆偏振照射辐射的这种辐射强度分布的另外模拟示例。图18的光瞳或后焦面(或其共轭平面)中的模拟辐射分布针对SIL 60与具有表面光栅图案的表面W之间的1500纳米距离是关于NA＝1.6透镜，且在具有代替地具备660nm波长的右旋圆偏振辐射的情况下进行。图18(A)示出如在光瞳或后焦面(或其共轭平面)中通过水平偏振器“检测”的辐射分布。中心的同心条纹是由于SIL 60与表面W之间的间隙中的干涉。图18(B)示出如在光瞳或后焦面(或其共轭平面)中通过垂直偏振器“检测”的辐射分布。中心的同心条纹是由于SIL 60与表面W之间的间隙中的干涉。

从图17及图18，观测到在所有偏振排列中的由于在SIL 60与外部环境之间的界面处反射的辐射与由表面W反射的辐射之间的干涉而造成的同心条纹。因此，这些偏振排列中并无一种呈现为是对表面W固有地不敏感的。然而，在用于如本发明所描述的SIL位置控制问题的相关距离范围内，光瞳或后焦面(或其共轭平面)的外部部分包含了在SIL 60与外部环境之间的界面处通过全内反射而反射的辐射。仅在小于一半波长的距离处，这种辐射将与表面W相互作用，此时另一种基于倏逝波耦合的控制信号可被用以控制介于SIL 60与表面W之间的间隙距离。

因此，在实施例中，从经反射的辐射移除或减少低于临界角n_SIL sinα＝1而聚焦的基本上所有辐射(其中外部环境具有约1的折射率)，使得仅测量或主要测量以大于临界角n_SIL sinα＝1的角度而聚焦的辐射(其中外部环境具有是约1的折射率)且使用所述辐射以获得焦点控制信号。具有大于临界角n_SIL sinα＝1的角度的辐射(其中外部环境具有约1的折射率)是由于SIL与外部环境的界面处的全内反射，且因此，可用以提供使得能够控制SIL60和/或物镜15的定位从而使得例如物镜15的焦点是在SIL 60的顶端处且对表面W(的位置)基本上不敏感的位置控制信号。

图19示出图6的实施例设备的部件的示意性局部放大视图。具体地，图19提供用于确定图6的设备中的物镜15的焦点位置且能实现关于所述焦点位置的控制的示例光学路径的示意图。关于作为测量或检查设备的设备的功能，测量照射束1400可沿循包括光学部件13、16(其在此示例中可为非偏振分束器)、上文参考图6所描述的15及60的照射路径，且因此将不在此处对其进行论述。另外，测量照射束1400的照射路径可包括上文参考图6所描述的光学部件12及17(出于方便起见，所述二者在图19中未图示)，且因此将不在此处对其进行论述。上文也参考图6描述了包括用以收集由目标重新导向的辐射1400的光学部件60、15的收集路径。

在这种实施例中，所收集的辐射1400被光学部件16导向至中继***1520，所述中继***将所收集辐射1400导向至光学部件1525(其在此示例中可以是非偏振分束器)。来自光学部件1525的所收集辐射1400接着经由一个或更多个带通和/或陷波滤光器1530传递至光学部件1535(其在此示例中可以是偏振分束器)。光学部件1535将所收集辐射1400提供至与处理器***PU(出于方便起见，图14中未图示)相连接的检测器布置1545，以用于目标重构或其他目的。在此示例中，检测器布置1545包括测量表面处于物镜15的光瞳平面1515的共轭平面1540处或附近的多个传感器。如上文所提及，这些参数的示例应用可用于确定重叠误差或确定临界尺寸(CD)。目标可被形成于已使用图1的光刻设备和上文参考图2所描述的处理工具的群集而图案化且受处理的衬底W上。本发明中所披露的技术不限于这种检查设备。在例如光学记录的另一应用中，可相似地布置照射路径和收集路径。

在实施例中，为了确定物镜15的焦点位置(且由此能实现关于焦点位置的控制)，辐射束1405(例如，宽带辐射束)沿循将被称作控制路径的光学路径。束1405可被称作控制束，且可以是本发明所描述的束790、用以到达GES的束，和/或用以确定距离或位置的其他束。此示例中的控制路径共用所述测量或检查辐射束1400的多个光学部件，诸如，滤光器13、光学部件16、中继***1520和光学部件1525，但并非必需是此情况。

如图19中所示出，控制束1405被导向至物镜15和SIL 60(在这个示例中经由滤光器13和光学部件16)。控制束1405可包括传递通过物镜15和SIL 60以在SIL 60的顶端与外部环境(例如，诸如空气的气体)的界面处照射的宽带辐射的窄束，其中理想地，在接近和/或缩回运动期间定位所述物镜15的焦点。如上文所论述，束1405可具有某一偏振。偏振可由偏振器件1500提供，其中束1405的源不提供所需偏振。在实施例中，提供至物镜15和SIL 60的偏振可以是圆偏振照射。可使用四分之一波片1500(其可被置放接近于物镜15的后焦面)来获得圆偏振照射。线性偏振辐射(其可来自辐射1405的源或由偏振元件提供，例如，由偏振器件1500的部分提供或在偏振器件1500附近提供)能够经由四分之一波片1500而传播(例如，透射)以变成圆偏振。在四分之一波片1500例如接近于物镜15的后焦面的情况下，经反射的辐射1405可被反射返回通过物镜15且经由四分之一波片1500朝向用于辐射1405的检测布置而反射。在实施例中，可设置一种分离的四分之一波片1555以将所收集的辐射1405朝向检测布置传播(例如，透射)。在实施例中，水平偏振辐射入射于四分之一波片1500上，使得左旋圆偏振辐射被提供至物镜15。在实施例中，垂直偏振辐射入射于四分之一波片1500上，使得右旋圆偏振辐射被提供至物镜15。

由例如表面W和/或SIL 60的顶端与外部环境的界面重新导向的控制束辐射被光学部件16导向朝向检测器布置1580(例如，包括多个检测器，诸如多个传感器)。具体地，在实施例中，经反射束1405被SIL 60和物镜15收集且经由一个或更多个光学部件而被导向至一个或更多个带通和/或陷波滤光器1550。从滤光器1550，所收集束1405被导向朝向一种选用的偏振器件1555(例如，四分之一波片)。所收集的辐射1405接着传递至光学部件1570(其在此示例中可以是偏振分束器)。光学部件1570经由一个或更多个透镜1575将所收集的辐射1405提供至与处理器***PU(出于方便起见，图14中未图示)相连接的检测器布置1580，以获得用于焦点位置控制或用于其他目的的控制信号。在此示例中，检测器布置1580包括多个传感器。检测器布置1580可以是用以产生如本发明所描述的“S曲线”的常规焦点控制信号检测方法。检测器布置1580的传感器中的每个检测具有彼此正交的偏振的辐射。用于控制目的的辐射在其入射于物镜15的光瞳平面上时可以是经水平偏振的、经垂直偏振的、经右旋圆偏振的或经左旋圆偏振的。

如上文所提及，在实施例中，从经反射的辐射移除或减少低于临界角n_SIL sinα＝1而聚焦的基本上所有辐射(其中外部环境具有约1的折射率)，使得仅测量或主要量测以大于临界角n_SIL sinα＝1的角度而聚焦的辐射(其中外部环境具有约1的折射率)且使用所述辐射以获得焦点控制信号。为了实现这种情况，在实施例中，器件1565被置放于物镜15的后焦面或光瞳平面1515的共轭平面1560中，以从经反射的辐射移除或减少低于临界角n_SILsinα＝1而聚焦的辐射(其中外部环境具有约1的折射率)。在实施例中，器件1565可包括被布置用以阻挡低于临界角n_SIL sinα＝1而聚焦的基本上所有辐射(其中外部环境具有约1的折射率)。在实施例中，掩模1565阻挡所有入射辐射，除了拟合于保持透射性的部分内的辐射以外。如图19中所示出，掩模1565可呈位于所收集辐射束1405的中心处的圆盘的形式，其具有适当尺寸以阻挡以小于临界角n_SIL sinα＝1的角度而聚焦的辐射(其中外部环境具有约1的折射率)。在实施例中，掩模1565的阻挡部分或透射部分可具有不同半径或宽度。在实施例中，掩模1565可包括板，围绕所述板的中心部分具有透射环开口(例如，诸如环形敞开孔隙的环)。在实施例中，掩模1565可位于从SIL 60至检测器布置1580的光学路径中的另一位置处。在实施例中，掩模1565可被连接至致动器以在光学路径中移动掩模1565和将掩模1565移出光学路径。在实施例中，可存在可视需要置放于光学路径中的不同设计(例如，不同SIL等等)的多个掩模1565。在实施例中，掩模1565可限定一种可配置且可变的阻挡区。例如，掩模1565可以是遮蔽件型器件、LCD器件，等等。在实施例中，不同机构可用于器件1565以从经反射的辐射移除或减少低于临界角n_SIL sinα＝1而聚焦的辐射(其中外部环境具有约1的折射率)。例如，器件1565可包括具有孔隙的反射镜，其中围绕孔隙的反射部分将经反射的辐射的一部分反射至检测器布置1580。作为另外示例，器件1565可包括放大所述经反射的辐射的外部部分或收缩所述经反射的辐射的中心部分的透镜。

图20是示出确定光学设备中的部件之间的焦点位置且能实现关于所述焦点位置的控制的示例方法的流程图。一般而言，所述方法是通过光学和电子硬件部件，与提供至处理***的合适编程指令相结合来实施。焦点位置可以是例如高数值孔径光学布置中的光学部件相对于另一光学部件的焦点位置。高数值孔径光学布置可以是例如包括物镜15及SIL60的光学布置，其中SIL靠近于反射或衍射表面，诸如，目标30或30'。

所述方法包括以下步骤：

5101：将包括诸如量测目标这样的目标结构的衬底相对于所述光学布置定位于X-Y-Z方向上的预定义位置处。可在必要时使用其他传感器来执行衬底表面相对于高数值孔径光学布置的“粗略”定位(具有是大约数mm或数微米的准确度)，以设定用于例如一个或更多个辐射束使用的间隙值以用于较精细控制。针对此步骤，能够使用常规衬底支撑件和定位***。“精细”定位控制所述间隙。

5102：将一个或更多个辐射测量束通过所述光学布置而导向朝向目标表面。

5103：通过光学配置收集由介于光学元件或物体(诸如，SIL 60)与其外部环境之间的界面而重新导向的辐射且将所述辐射导向至诸如上文所描述的一个或更多个检测器布置，且视情况也通过光学配置收集由目标表面重新导向的辐射且将所述辐射导向至一个或更多个检测器布置。检测器布置基于所接收的辐射产生一个或更多个检测信号。

5104：处理***分析一个或更多个检测信号且提供例如如本发明所描述的焦点控制信号和/或用于部件的移动的一个或更多个设定点。处理***可进一步储存所述分析输出。只要需要使用测量束的焦点位置控制，就可重复步骤S102至S104。例如，在实施例中，来自界面的所检测的经重新导向辐射可用以产生用于物镜15相对于SIL 60的顶端的焦点位置的位置误差信号，物镜15与SIL 60的相对位置基于所述位置误差信号而受控制。

在实施例中，S102、S103及S104可包括：通过光学部件将辐射聚焦至物体中而聚焦朝向所述物体与外部环境的界面；在所述界面处，通过全内反射而反射经聚焦的辐射；检测经反射的辐射；和基于所检测的经反射的辐射而产生表示在光学部件的焦点与物体之间的相对位置的位置信号。在实施例中，S102、S103及S104可包括：通过光学部件将在第一方向上线性偏振的辐射提供至物体中而朝向所述物体与外部环境的界面；检测在不同于第一方向的第二方向上的由于在界面处在第一方向上线性偏振的反射而导致的椭圆偏振或线性偏振的辐射；和基于在第二方向上椭圆偏振或线性偏振的所检测的经反射的辐射而产生表示物体和/或部件的位置的位置信号。在实施例中，S102、S103及S104可包括：通过光学部件将入射辐射提供至固体浸没透镜中而朝向所述固体浸没透镜与外部环境的界面，其中提供了与界面邻近且由间隙与所述界面分离开的表面；处理由于界面处和表面处的入射辐射的反射而产生的经反射的辐射以减少在所述经反射的辐射中的从界面反射的辐射的一定比例；和基于经处理的辐射而产生表示物体和/或部件的位置的位置信号。在实施例中，S102、S103和S104可包括：通过光学部件将圆偏振的辐射提供至物体中而朝向所述物体与外部环境的界面；和基本上仅基于由于以比与界面相关联的临界角更大的角度入射于界面处的辐射而产生的从界面反射的辐射来产生表示物体和/或部件的位置的位置信号。

S105:使用或基于步骤S104的输出来控制相对于焦点位置的定位。例如，可比较焦点控制信号与设定值，且处理器***PU可接着发布用以造成光学布置的一个或更多个部件之间(诸如，在物镜与SIL之间)的相对位置的改变的命令。在图6的检查设备的示例中，可使用致动器66来调整物镜15与SIL 60之间的相对位置。设定值应使得存在足够时间以对物镜15与SIL 60之间的相对运动或物镜15的焦点与SIL 60之间的相对运动作出响应、或在物镜15与SIL 60之间的相对运动或物镜15的焦点与SIL 60之间的相对运动期间进行响应。

因此，在实施例中，提供借助于SIL 60中的全内反射的用于相对于物镜15的焦点的在SIL 60与物镜15之间的相对定位的位置信号的检测或产生。

另外，在实施例中，提供基于此信号而进行SIL 60与物镜15之间的相对位置的闭环控制，作为例如用于SIL 60和/或物镜15相对于物镜15的焦点的主动阻尼和/或用于抑制作用于物镜15和/或SIL 60上的外部干扰的方法。具体地，可在物镜15由其他外力加速、减速、干扰等时使用这种控制。

在实施例中，提供由于从表面W反射的辐射而导致的对用于SIL 60或物镜15的位置信号(例如，SIL 60与物镜15之间的相对位置或物镜15相对于SIL 60的焦点)的消极影响的减少。在实施例中，这种减少是通过从具有与物镜15的照射的偏振垂直的偏振的经反射辐射的小部分(例如，通过使用基本上仅传播具有与照射的偏振垂直的偏振的辐射的偏振器)检测或产生位置信号来实现的，具有与照射的偏振垂直的偏振的所述辐射出现在SIL60与其外部环境的界面处发生的反射处。多种已知光学检测实施方式可被用以从经反射束中的这种特定偏振获得位置信号。因此，实际上能够经由偏振敏感检测而将SIL 60与其外部环境的界面处的反射与表面W处的反射分离开。因此，在这种配置的一种实施例中，运用常规NA≤1透镜将不会检测到信号或检测到难以察觉的/趋于零的小信号，然而，在运用NA>1SIL 60的情况下，存在强信号。

在实施例中，提供了由于当运用圆偏振辐射照射所述物镜15时从表面W反射的辐射而产生的对用于SIL 60或物镜15的位置信号(例如，SIL 60与物镜15之间的相对位置或物镜15相对于SIL 60的焦点)的消极影响的减少。在此情况下，通过阻挡低于临界角nSILsinα＝1而聚焦的经反射的辐射，同时使用例如已知光学检测方法而从辐射的剩余部分来检测或产生位置信号以实现所述减少。因此，实际上能够经由掩模将SIL 60与其外部环境的界面处的反射与表面W处的反射分离开。

因此，在实施例中，本发明所描述的用于检测或产生用于SIL 60或物镜15的位置控制信号(例如，SIL 60与物镜15之间的相对位置或物镜15相对于SIL 60的焦点)的方法通过从定位在SIL 60与所述表面W相距的比用以产生控制信号的辐射的一半波长更大的某一距离处的表面W反射的辐射，来减少对位置信号的消极影响。

在实施例中，所述方法能够使用在物镜15、SIL 60与表面W之间的已经可用光学路径。能够以较小临界体积将所添加的部件提供于诸如物镜15上方。因此，在实施例中，提供了通过物镜15和SIL 60(它们已经用于测量/检查)而操作且能够通过已经可用的照射源而获得的、且因此可最小化所述光学***的额外复杂度的焦点控制信号。通过利用SIL 60进行操作，则直接使用SIL 60和物镜15来执行物镜15相对于SIL 60的焦点位置的测量。

在实施例中，控制信号能实现在SIL 60与物镜15之间的主动阻尼和/或对作用于SIL 60和/或物镜15的外部干扰的抑制，这能够实现：(i)利用较快运动的较高生产率和/或(ii)对假定SIL 60相对于物镜15准确对焦的一个或更多个其他控制信号的较低干扰。

在实施例中，提供了对过程变化(例如，从不同表面的不同反射系数)稳定的方法和***，这是因为在实施例中，一起处理了来自至少两个检测器的信号，且因此，可无需绝对信号。

在实施例中，提供进行如下操作的方法和***：(i)将经偏振的辐射经由物镜15提供于SIL 60与外部环境的界面处；(ii)对从界面和邻近于SIL 60的表面W反射的辐射的偏振进行过滤；和(iii)从在界面处反射(由于全内反射)与在表面W处反射的辐射的相移的差而获得位置信号。因此，通过利用由界面处的全内反射引起的s偏振辐射与p偏振辐射之间的相移而将从界面的反射与从表面W的反射分离开，来获得关于SIL 60和/或物镜15的位置信号。

在实施例中，提供一种将具有已知第一偏振状态的辐射聚焦至邻近于表面W的SIL60中的方法和***。由在SIL 60内部在SIL 60与外部环境的界面处的全内反射而反射的辐射实质上是经混合的偏振，即，包括第一偏振状态的辐射且包括第二正交偏振状态的辐射。从表面W反射的辐射将由于相对小入射角而大体上从第一偏振状态不变。接着，通过检测处于第二偏振状态的光，能够获得表示SIL 60的位置信号(例如，焦点误差信号)，这是因为从SIL 60的界面反射的辐射与从表面W反射的辐射有效地分离。以此方式，避免了原本在检测到第一偏振状态的情况下将会发生的位置信号中在从SIL反射的辐射与从表面W反射的辐射之间的串扰。位置信号可以是如上文所描述的可用以确定在SIL 60与物镜15之间的相对位置的S曲线。

虽然已主要关于接近和/或缩回运动来论述本发明的实施例，但本发明所论述的技术和设备也可用于维持光学部件的焦点相对于另一部件的位置(例如，在外部干扰的情境中)。

在实施例中，为了提供本发明中所描述的控制，可几乎不存在或不存在对机械硬件的影响，可存在对光学硬件的有限影响，且经由设定点产生器的延伸及可应用信号处理对运动控制软件可存在有限影响。

如上文所描述，在实施例中，提供用以通过基于一个或更多个特定信号的技术而提供相对于焦点位置的位置控制的各种技术。所述技术在诸如散射仪、对准传感器(其使用一个或更多个对准标记来确定对准)、编码器或干涉仪(其能实现位置测量)和/或高度或水平传感器(其使能够测量表面的位置)的光学量测或检查设备中具有特定适用性，但能够用在SIL的其他应用中，或在物体被定位和/或保持得非常靠近于另一物体的任何其他应用中(例如，在低于400nm的范围内)。所述技术不需要被排他地应用，且可以与一个或更多的其它技术组合使用，包括在引述的文件中所论述的一个或更多的技术。

虽然本发明的各种实施例主要描述SIL与物镜之间的位置控制，但所披露方法和设备可用以控制任何光学部件相对于另一光学部件的位置。

对间隙的指代并非意在暗示SIL 60与目标30之间的介质必须是例如空气，或甚至其必须是气态。在任何特定实施中在间隙内的介质可以是真空或部分真空、折射率符合设备的光学功能的要求的任何气态或液体介质。

本发明所描述的检测器可测量在单一波长(或窄波长范围)情况下的辐射的强度、分离地在多个波长下的辐射的强度，或遍及一个波长范围而整合的辐射的强度。本发明所描述的检测器可分离地测量横向磁偏振辐射和横向电偏振辐射的强度和/或横向磁偏振辐射与横向电偏振辐射之间的相位差。本发明所描述的检测器可检测经由偏振器而传递的偏振辐射，且因此，提供偏振敏感检测，而不例如必需测量偏振。

本文档中所描述的算法可经由将要通过例如处理器***PU或其呈专用微处理器或其类似物的形式的等效物来执行的合适软件程序的编码来实施。

本文中所描述的任何控制器或控制***可以当一个或更多个计算机程序被位于光刻设备的至少一个部件内的一个或更多个计算机处理器读取时各自地或组合地操作。控制器或控制***可以各自地或组合地具有用于接收、处理和发送信号的任何合适的配置。一个或更多个处理器被配置为用以与控制器中的至少一个控制器通信。例如，每一个控制器或控制***可以包括用于执行包括用于上述方法的计算机可读指令的计算机程序的一个或更多个处理器。控制器或控制***可以包括用于存储该计算机程序的数据存储介质，和/或用以接收该介质的硬件。因此，控制器(多个控制器)或控制***可以根据一个或更多个计算机程序的机器可读指令工作。

在下面编号的项目中提供了根据本发明的进一步的实施例：

1.一种方法，包括：

通过光学部件将第一偏振状态的入射辐射提供至物体与外部环境界面中，其中被设置成邻近于所述界面的表面由间隙与所述界面分离开；

由从所述界面和从所述表面反射的入射辐射检测由所述界面处的所述第一偏振状态的入射辐射的所述反射引起的、且区别于经反射的辐射中的所述第一偏振状态的辐射的具有不同的第二偏转状态的辐射；和

基于检测的辐射产生表示所述物体和/或所述部件的位置的位置信号。

2.根据项目1所述的方法，还包括从所述经反射的辐射过滤不同的所述第二偏转状态的所述辐射。

3.根据项目2所述的方法，其中所述过滤包括经由偏振器传递所述经反射的辐射。

4.根据项目3所述的方法，其中所述偏振器实质上仅传播在第二偏振状态的辐射。

5.根据项目2至4中任一项所述的方法，其中所述过滤包括移除所述经反射的辐射的中心部分，使得所述检测的辐射是所述中心部分外部的辐射。

6.根据项目1所述的方法，包括增加所述经反射的辐射中的所述第二偏振状态的所述辐射的比例，或减少所述经反射的辐射中的所述第一偏振状态的所述辐射的比例。

7.根据项目1至6中任一项所述的方法，其中所述第一偏振状态的所述辐射包括在第一方向上线性偏振的辐射，且所述第二偏振状态的所述辐射包括在正交的第二方向上线性偏振的辐射。

8.根据项目1至6中任一项所述的方法，其中所述第一偏振状态的所述辐射包括圆偏振辐射。

9.根据项目1至8中任一项所述的方法，其中所述经反射的辐射由于所述界面处的全内反射而反射。

10.根据项目1至9中任一项所述的方法，还包括利用所述光学部件将呈所述第一偏振状态的所述辐射聚焦于所述界面处。

11.根据项目1至10中任一项所述的方法，其中所述位置信号表示在所述光学部件的焦点与所述物体之间的相对位置。

12.根据项目1至11中任一项所述的方法，还包括基于所述位置信号而控制在所述光学部件与所述物体之间的相对位置以将所述光学部件的焦点设置或维持在所述界面处或在所述界面附近。

13.根据项目12所述的方法，其中所述控制包括用以主动阻尼所述相对位置和/或抑制作用于所述光学部件和/或所述物体上的外部干扰的闭环控制。

14.根据项目1至13中任一项所述的方法，还包括控制在(i)所述光学部件和所述物体与(ii)邻近于所述界面的所述表面之间的相对运动期间所述光学部件与所述物体之间的相对位置。

15.—种方法，包括：

通过光学部件将辐射朝向物体与外部环境界面聚焦至所述物体中；

在所述界面处利用全内反射而反射经聚焦的辐射；

检测经反射的辐射；和

基于所述检测的经反射的辐射而产生表示所述光学部件的焦点与所述物体之间的相对位置的位置信号。

16.根据项目15所述的方法，还包括基于所述位置信号而控制所述光学部件与所述物体之间的相对位置以将所述光学部件的所述焦点设置或维持在所述界面处或在所述界面附近。

17.根据项目16所述的方法，其中所述控制包括用以主动阻尼所述相对位置和/或抑制作用于所述光学部件和/或所述物体上的外部干扰的闭环控制。

18.根据项目15至17中任一项所述的方法，其还包括控制在(i)所述光学部件和/或所述物体与(ii)邻近于所述界面的表面之间的相对运动期间所述光学部件与所述物体之间的相对位置。

19.根据项目15至18中任一项所述的方法，其中所述经聚焦的辐射包括偏振辐射。

20.一种方法，包括：

通过光学部件将第一偏振状态的辐射朝向所述物体与外部环境界面而提供至物体中；

从所述界面反射辐射，经反射的辐射包括由所述界面处的所述第一偏振状态的所述辐射的所述反射引起的与所述第一偏振状态正交的第二偏振状态的辐射；

处理所述经反射的辐射以产生实质上仅具有所述第二偏振状态的辐射或具有相对于所述经反射的辐射而言的比所述第一偏振状态更高的比例的所述第二偏振状态所述辐射的经处理的辐射；和

检测所述经处理的辐射且基于所述检测的经处理的辐射而产生表示所述物体和/或所述部件的位置的位置信号。

21.根据项目20所述的方法，其中所述第一偏振状态是在第一方向上的线性偏振，且所述第二偏振状态是在正交的第二方向上的线性偏振。

22.根据项目20或21所述的方法，其中处理所述经反射的辐射包括使用实质上仅传播所述第二偏振状态的辐射的偏振器。

23.根据项目20至22中任一项所述的方法，其中所述经反射的辐射由于所述界面处的全内反射而反射。

24.根据项目20至23中任一项所述的方法，还包括利用所述光学部件将所述第一偏振状态的所述辐射聚焦于所述界面处。

25.根据项目20至24中任一项所述的方法，其中所述位置信号表示所述光学部件的焦点与所述物体之间的相对位置。

26.根据项目20至25中任一项所述的方法，还包括基于所述位置信号来控制所述光学部件与所述物体之间的相对位置以将所述光学部件的焦点设置或维持在所述界面处或在所述界面附近。

27.根据项目26所述的方法，其中所述控制包括用以主动阻尼所述相对位置和/或抑制作用于所述光学部件和/或所述物体上的外部干扰的闭环控制。

28.根据项目20至27中任一项所述的方法，还包括控制在(i)所述光学部件和/或所述物体与(ii)邻近于所述界面的表面之间的相对运动期间所述光学部件与所述物体之间的相对位置。

29.一种方法，包括：

通过光学部件将入射辐射朝向所述物体与外部环境界面而提供至物体中，其中被设置成邻近于所述界面的表面由间隙与所述界面分离开；

处理由所述界面处和所述表面处的所述入射辐射的所述反射引起的经反射的辐射，以减少所述经反射的辐射中的从所述表面反射的辐射的比例；和

基于经处理的辐射产生表示所述物体和/或所述部件的位置的位置信号。

30.根据项目29所述的方法，其中所述入射辐射包括在第一方向上的线性偏振。

31.根据项目30所述的方法，其中所述处理包括减少所述经反射的辐射中的在所述第一方向上线性偏振的辐射的量。

32.根据项目31所述的方法，其中所述处理包括使用偏振器来处理所述经反射的辐射，所述偏振器实质上仅传播在不同于所述第一方向的第二方向上线性偏振的辐射。

33.根据项目32所述的方法，其中产生所述位置信号包括检测在所述第二方向上线性偏振的辐射，且基于在所述第二方向上线性偏振的经检测的辐射而产生所述位置信号表示。

34.根据项目29至33中任一项所述的方法，其中从所述界面的所述经反射的辐射由于所述界面处的全内反射而反射。

35.根据项目29至34中任一项所述的方法，还包括利用所述光学部件将所述辐射聚焦于所述界面处。

36.根据项目29至35中任一项所述的方法，其中所述位置信号表示所述光学部件的焦点与所述物体之间的相对位置。

37.根据项目29至36中任一项所述的方法，还包括基于所述位置信号来控制所述光学部件与所述物体之间的相对位置以将所述光学部件的焦点设置或维持在所述界面处或在所述界面附近。

38.根据项目37所述的方法，其中所述控制包括用以主动阻尼所述相对位置和/或抑制作用于所述光学部件和/或所述物体上的外部干扰的闭环控制。

39.根据项目29至38中任一项所述的方法，还包括控制在(i)所述光学部件和/或所述物体之间与(ii)所述表面之间的相对运动期间所述光学部件与所述物体之间的相对位置。

40.一种方法，包括：

通过光学部件将圆偏振的辐射朝向所述物体与外部环境界面而提供至物体中；和

实质上仅基于由以比与所述界面相关联的临界角更大的角度在所述界面处入射的辐射引起的从所述界面反射的辐射而产生表示所述物体和/或物镜的位置的位置信号。

41.根据项目40所述的方法，还包括阻挡由以小于或等于与所述界面相关联的所述临界角的角度在所述界面处入射的辐射引起的从所述界面反射的辐射。

42.根据项目41所述的方法，其中所述阻挡包括使用掩模，所述掩模包括与所述经反射的辐射的光轴和所述掩模的交叉点间隔开的光阑。

43.根据项目40或41所述的方法，包括检测从所述界面反射的未被阻挡的辐射，且基于所述检测的经反射的辐射而产生所述位置信号表示。

44.根据项目40至43中任一项所述的方法，其中与所述圆偏振辐射不同的偏振状态的辐射是由所述界面处的所述入射辐射的所述反射引起，且所述方法还包括从所述经反射的辐射对所述不同偏振状态的所述辐射进行过滤。

45.根据项目44所述的方法，其中所述过滤包括经由偏振器来传递所述经反射的辐射。

46.根据项目40至45中任一项所述的方法，还包括利用所述光学部件将所述辐射聚焦于所述界面处。

47.根据项目40至46中任一项所述的方法，其中所述位置信号表示所述光学部件的焦点与所述物体之间的相对位置。

48.根据项目40至47中任一项所述的方法，还包括基于所述位置信号来控制所述光学部件与所述物体之间的相对位置以将所述光学部件的焦点设置或维持在所述界面处或在所述界面附近。

49.根据项目48所述的方法，其中所述控制包括用以主动阻尼所述相对位置和/或抑制作用于所述光学部件和/或所述物体上的外部干扰的闭环控制。

50.根据项目40至49中任一项所述的方法，还包括：控制在(i)所述光学部件和/或所述物体与(ii)邻近于所述界面的表面之间的相对运动期间所述光学部件与所述物体之间的相对位置。

51.根据项目1至50中任一项所述的方法，其中所述物体包括固体浸没透镜。

52.根据项目1至51中任一项所述的方法，其中所述光学部件包括物镜。

53.根据项目1至52中任一项所述的方法，还包括将所述物体定位在一表面的1nm至400nm内。

54.一种制造器件的方法，其中使用光刻工艺将器件图案施加至一系列衬底，所述方法包括：使用根据项目1至53中任一项所述的方法来检测形成为所述衬底中的至少一个衬底上的器件图案的一部分或在所述器件图案旁边的一部分的至少一个目标；和根据所述方法的结果来控制用于之后的衬底的所述光刻工艺。

55.—种非易失性的计算机程序产品，包括用于使处理器执行所述根据项目1至54中任一项所述的方法的机器可读指令。

56.一种***，包括：

检查设备，所述检查设备被配置成用以将束提供在衬底上的测量目标上并且用以检测由所述目标重新导向的辐射以确定光刻工艺的参数；和

所述根据项目55的非易失性的计算机程序产品。

57.根据项目56所述的***，还包括光刻设备，所述光刻设备包括：支撑结构，所述支撑结构被配置成用以保持图案形成装置以调制辐射束；和投影光学***，所述投影光学***被布置成用以将所述经调制的辐射投影至对辐射敏感的衬底上。

尽管在本发明中可特定地参考在用以对与例如光学光刻相关联的项目进行检测或测量的量测或检查设备的情境下的本发明实施例的使用，但应理解，本发明所描述的方法和光刻设备可用于其他应用中，例如，压印光刻、使用或制造整合式光学***、使用或制造用于磁畴内存的引导和检测图案、使用或制造平板显示器、使用或制造液晶显示器(LCD)、使用或制造薄膜磁头，等等。

可在曝光之前或之后在(例如)轨迹(通常将抗蚀剂层施加至衬底且显影经曝光抗蚀剂的工具)、量测工具和/或检测工具中处理本发明所提及的衬底。适用时，可将本发明中的披露内容应用于这些和其它衬底处理工具。另外，可将衬底处理一次以上，(例如)以便产生多层IC，使得本发明中所使用的术语”衬底”也可指代已经包含多个经处理层或未处理层的衬底。

这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括：紫外辐射(UV)(例如具有小于约400nm且大于约20mm的波长，或约365、355、248、193、157或126nm的波长)。

在允许的情况下，术语“透镜”可以表示不同类型的光学部件中的任何一种或其组合，包括折射式的、反射式的、磁性的、电磁的以及静电的光学部件。

尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，但应该认识到，本发明的实施例可以以与上述不同的方式来实现。例如，本发明可以采用包含用于描述一种如本文公开的方法的一个或更多个机器可读指令序列的计算机程序的形式，或非易失性数据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘等等)的形式，或在其中具有该计算机程序的易失性介质。此外，可在两个或两个以上计算机程序中体现机器可读指令。两个或两个以上计算机程序可被储存于一或多个不同数据储存介质上。

上面的描述是为了说明而不是限制性的。因此，本领域技术人员应该认识到，在不背离下面给出的权利要求的范围的情况下可以对所描述的本发明做出修改。

Claims (15)

1.一种方法，包括：

通过光学部件将第一偏振状态的入射辐射提供至物体与外部环境界面，其中被设置成邻近于所述界面的表面由间隙与所述界面分离开；

由从所述界面和从所述表面反射的入射辐射检测由所述界面处的所述第一偏振状态的入射辐射的反射引起的且区别于经反射的辐射中的所述第一偏振状态的辐射的具有不同的第二偏转状态的辐射；和

产生表示所述光学部件的焦点与所述物体之间的相对位置的位置信号。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括使用偏振器从所述经反射的辐射过滤不同的所述第二偏转状态的所述辐射。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第一偏振状态的所述辐射包括在第一方向上偏振的辐射，且所述第二偏振状态的所述辐射包括在正交的第二方向上偏振的辐射。

4.一种方法，包括：

通过光学部件将辐射朝向物体与外部环境界面聚焦至所述物体中；

在所述界面处利用全内反射而反射经聚焦的辐射；

检测经反射的辐射；和

基于所述检测的经反射的辐射而产生表示所述光学部件的焦点与所述物件之间的相对位置的位置信号。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括基于所述位置信号而控制所述光学部件与所述物体之间的相对位置以将所述光学部件的所述焦点设置或维持在所述界面处或在所述界面附近。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述控制包括：用以主动阻尼所述相对位置和/或抑制作用于所述光学部件和/或所述物体上的外部干扰的闭环控制。

7.根据权利要求5或6所述的方法，还包括：控制在(i)所述光学部件和/或所述物体与(ii)邻近于所述界面的表面之间的相对运动期间所述光学部件与所述物体之间的相对位置。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，还包括：阻挡由以小于或等于与所述界面相关联的临界角的角度在所述界面处入射的辐射引起的从所述界面反射的辐射。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述阻挡包括使用掩模，所述掩模包括与所述经反射的辐射的光轴和所述掩模二者的交叉点间隔开的光阑。

10.根据权利要求8或9所述的方法，包括检测从所述界面反射的未被阻挡的辐射，且基于所述检测的经反射的辐射而产生所述位置信号表示。

11.根据权利要求4至10中任一项所述的方法，其中所述物体包括固体浸没透镜。

12.一种制造器件的方法，其中使用光刻工艺将器件图案施加至一系列衬底，所述方法包括：

使用根据权利要求1至11中任一项所述的方法来检查形成为所述衬底中的至少一个衬底上的器件图案的一部分或在所述器件图案旁边的一部分的至少一个目标；和

根据所述方法的结果控制用于之后的衬底的所述光刻工艺。

13.一种非易失性的计算机程序产品，包括用于使处理器执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法的机器可读指令。

14.一种***，包括：

检查设备，所述检查设备被配置成用以将束提供在衬底上的测量目标上并且用以检测由所述目标重新导向的辐射以确定光刻工艺的参数；和

根据权利要求13所述的非易失性的计算机程序产品。

15.根据权利要求14所述的***，还包括光刻设备，所述光刻设备包括：支撑结构，所述支撑结构被配置成用以保持图案形成装置以调制辐射束；和投影光学***，所述投影光学***被布置成用以将所述经调制的辐射束投影至对辐射敏感的衬底上。