[发明专利]量测设备和用于测量结构的方法和光刻系统

权利要求书

1.一种用于测量由光刻工艺在衬底上形成的结构的量测设备，所述量测设备包括：

光学系统，被配置为使用测量辐射照射所述结构并且检测由所述结构散射的所述测量辐射，其中所述测量辐射包括针对所述结构的多个层优化的多个非重叠波长频带，所述光学系统包括：

透镜的阵列，所述透镜的阵列被配置为将经散射的所述测量辐射聚焦至传感器上；以及

色散元件，被配置为将多个非重叠波长频带中的每个波长频带中的经散射的测量辐射独占地引导至所述透镜的阵列中的不同的相应透镜上。

2.根据权利要求1所述的量测设备，其中，所述透镜的阵列位于形成所述结构的光瞳面图像的平面中。

3.根据权利要求2所述的量测设备，进一步包括滤光片系统，所述滤光片系统被配置为以使得光瞳面图像与所述透镜的阵列中的任意两个透镜重叠的方式，防止经散射的测量辐射入射在所述透镜的阵列上。

4.根据权利要求3所述的量测设备，其中，所述滤光片系统包括与所述透镜的阵列对准的带通滤光片的阵列。

5.根据权利要求3或4所述的量测设备，其中，在所述透镜的阵列处形成的光瞳面图像的直径是所述透镜的阵列中的每个透镜的直径的25％-50％。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的量测设备，进一步包括对准致动器，所述对准致动器被配置为调节所述透镜的阵列和所述色散元件中的任一个或两者的位置、朝向、或者位置与朝向，以便于从第一对准状态选择性地切换至第二对准状态，其中：

在所述第一对准状态中，将在第一多个非重叠波长频带中的每个波长频带中的经散射的测量辐射独占地引导至所述透镜的阵列的不同的相应透镜上；以及

在所述第二对准状态中，将在第二多个非重叠波长频带中的每个波长频带中的经散射的测量辐射独占地引导至所述透镜的阵列的不同的相应透镜上，所述第一多个非重叠波长频带不同于所述第二多个非重叠波长频带。

7.根据权利要求6所述的量测设备，其中，所述对准致动器被配置为通过旋转所述色散元件来调节所述色散元件的朝向。

8.根据权利要求6所述的量测设备，包括：

滤光片系统，被配置为以使得光瞳面图像与所述透镜的阵列中的任何两个或更多个透镜重叠的方式，防止经散射的测量辐射入射在所述透镜的阵列上；以及

滤光片系统致动器，被配置为响应于所述对准致动器的从所述第一对准状态向所述第二对准状态的切换，修改所述滤光片系统的操作。

9.根据权利要求8所述的量测设备，其中所述滤光片系统的操作的修改包括：带通滤光片的阵列相对于所述透镜的阵列的对准的改变。

10.根据权利要求8所述的量测设备，其中所述滤光片系统的操作的修改包括：使用第二带通滤光片的阵列来替换第一带通滤光片的阵列。

11.根据权利要求1-4中任一项所述的量测设备，其中所述色散元件包括衍射光栅或棱镜。

12.根据权利要求1-4中任一项所述的量测设备，其中所述透镜的阵列包括被布置为规则阵列的多个透镜。

13.根据权利要求1-4中任一项所述的量测设备，其中所述透镜的阵列包括多个柱面透镜。

14.根据权利要求1-4中任一项所述的量测设备，还包括光楔元件，所述光楔元件被配置为将源自所述经散射的测量辐射的不同衍射阶的辐射在空间上分离，从而来自不同衍射阶的辐射在所述传感器上的不同的相应非重叠区域中被检测到。