用于声学量测的方法和设备与流程

用于声学量测的方法和设备
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年12月22日递交的欧洲申请20216378.8的优先权，并且所述申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
3.本公开内容涉及可以用于例如通过光刻技术制造装置的量测设备和方法。


背景技术：

4.光刻设备是被构造以将期望的图案施加至衬底上的机器。例如，光刻设备可以用于制造集成电路(ic)。例如，光刻设备可以将图案形成装置(例如，掩模)处的图案(通常也被称为“设计布局”或“设计”)投影至设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。投影图案可以形成在衬底上制作结构的过程的一部分。
5.为了在衬底上投影图案，光刻设备可以使用电磁辐射。这种辐射的波长确定可以形成在衬底上的特征的最小尺寸。当前使用的典型波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。与使用例如具有193nm的波长的辐射的光刻设备相比，可以利用使用极紫外(euv)辐射(具有在4nm至20nm的范围内的波长，例如6.7nm或13.5nm)的光刻设备来在衬底上形成较小的特征。
6.可以使用低k1光刻来处理尺寸小于光刻设备的经典分辨率极限的特征。在这样的过程中，分辨率公式可以表达为cd＝k1×
λ/na，其中，λ为所所采用的辐射波长，na是光刻设备中的投影光学器件的数值孔径，cd是“临界尺寸”(通常是印制的最小的特征尺寸，但在这种情况下是半节距)，并且k1是经验分辨率因子。通常，k1越小，则在衬底上再现与电路设计人员计划以便实现特定的电气功能和性能的形状和尺寸类似的图案就变得越困难。为了克服这些困难，可以将复杂的微调步骤应用于光刻投影设备和/或设计布局。例如，这些微调步骤包括但不限于na优化、定制照射方案、使用相移图案形成装置、设计布局的各种优化，诸如设计布局中的光学邻近校正(opc，有时也称为“光学和过程校正”)，或其它通常定义为“分辨率增强技术”(ret)的方法。替代地，可以使用用于控制光刻设备的稳定性的严格控制回路来改善在低k1下的图案的再现。
7.在光刻过程中，期望对所形成的结构进行频繁测量，以例如用于过程控制和验证。用于进行这样的测量的各种工具是已知的，包括通常用于测量临界尺寸(cd)的扫描电子显微镜，以及测量重叠(器件中的两层的对准的精度)的工具。可以在层中或层上提供诸如光栅的标记，以辅助测量结构的一个或更多个性质。最近，已经开发用于光刻领域的各种形式的散射仪。
8.存在对光学散射仪的性能的限制。例如，为了控制诸如3d xpoint非易失性存储器和3d nand等半导体器件的制造，很难或不可能通过将叠置的上部图案与下部图案分开的不透明的掩模层来测量重叠。不透明层可以是数10nm厚的金属层和数μm厚的碳硬掩模。使用光学散射仪进行量测具有挑战性，这是因为所使用的掩模几乎不透射电磁辐射，其中，极
端情况为金属掩模，在金属掩模中，电磁辐射被吸收并且根本不穿过金属掩模。
9.扫描声学显微镜(sam)提供了一种测量包括不透明层的结构的方式。一种市售的sam系统包括以1ghz的声频操作的单个元件超声波换能器，所述换能器在结构的表面上方进行扫描。由蓝宝石或石英制成并具有凹曲率的声学透镜用于将换能器发射的声学辐射聚焦至距换能器固定距离的焦点。在声学透镜与结构之间提供水以将声学辐射耦合至结构中。与光学器件类似，声学系统的分辨率随着声学辐射频率的增加而增加，并且需要高声频来进行具有高空间分辨率的测量。然而，水中的声学辐射衰减随频率呈二次关系增加，并且对于1ghz和更高的声频，声学辐射的损失可以变得非常显著。在常规的sam系统中，水层的厚度通常大于约40μm，在1ghz的声频下，这种会导致大约17db的压力损失。因此，对于这样的系统，显著更高的声频是不可行的。足够准确地制作用于更高的声频的声学透镜也变得越来越困难。
10.使用sam系统测量由光刻过程产生的结构具有挑战性。常规的sam系统的清晰且固定的焦点意味着对于存在于结构中或结构上的在不同深度处(例如，在3d nand叠层中)的标记，将必须执行单独的扫描，其中，仅一个或更多个标记在焦点中，或接受焦点中无任何标记。此外，sam系统需要在两个正交方向上在样本上对单个元件换能器进行扫描，以逐个像素地形成结构的二维图像，这限制了测量速度。


技术实现要素：

11.在所附权利要求中阐述本公开内容的方面和优选特征。
12.根据本公开内容的第一方面，提供了一种量测设备，所述量测设备用于确定在半导体衬底中或在所述半导体衬底上制作的结构的一个或更多个参数。所述设备包括换能器阵列，所述换能器阵列包括定位在平面中的多个换能器，所述多个换能器包括：用于向所述结构发射在从1ghz至100ghz的频率范围内的声学辐射的至少一个发射器换能器，和用于接收从所述结构反射和/或衍射的声学辐射的至少一个接收器换能器。
附图说明
13.现在将仅通过示例的方式参考随附示意图描述本发明的实施例，在附图中：
14.图1描绘了量测设备的示意性俯视图；
15.图2描绘了图1的量测设备的示意性竖直截面；
16.图3描绘了一对非相交换能器阵列的示意性俯视图；
17.图4描绘了一对相交换能器阵列的示意性俯视图
18.图5描绘了二维换能器阵列的示意性俯视图；
19.图6描绘了针对从光栅衍射的声学辐射的作为时间的函数的模拟声波；
20.图7描绘了根据本公开内容的实施例的方法；
21.图8描绘了根据本公开内容的实施例的方法；
22.图9描绘了从一对光栅反射和衍射的声学辐射的模拟波场；
23.图10描绘了在应用迁移算法之后的图8的模拟波场；
24.图11描绘了由换能器阵列响应于从一对反射光栅衍射的声波场而产生的模拟信号的示意性二维傅里叶变换；
25.图12示意性地描绘了变迹光栅；
26.图13示意性地描绘了另一变迹光栅；
27.图14描绘了根据离散贝塞尔函数变迹的光栅的光栅元件的压力反射系数；
28.图15描绘了从一对随机光栅散射的声学辐射的示意性透视图；以及
29.图16描绘了设计量测目标的方法的流程图。
具体实施方式
30.期望检查衬底以测量在衬底中或衬底上制作的结构的性质或参数，诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸等。可以使用如本文中所描述的量测设备和/或方法进行这些测量。尤其在同一批量或批次的其它衬底仍将曝光或处理之前进行检查的情况下，如果检测到错误，例如，可以对后续衬底的曝光或将对衬底执行的其它处理步骤进行调整。
31.在本公开内容中，术语“辐射”用于涵盖所有类型的声学辐射，包括超声波辐射，并且具体地具有在从1ghz至100ghz的范围内的频率的声学辐射，在从1ghz至100ghz的范围内的频率可以被称为“ghz频率”。术语“换能器”用于指代用于在不同频率的范围内将声学辐射转换为电能或机械能并且反之亦然的元件。例如，换能器可以被配置成具有从1ghz至100ghz的谐振频率，使得在该频率范围内的声学辐射可以从换能器发射或由换能器接收，即，换能器可以被激发以发射具有从1ghz至100ghz的频率的声学辐射和/或由换能器接收的具有从1ghz至100ghz的频率的声学辐射激发，使得可以从换能器对声学辐射的响应来确定指示声学辐射的振幅的信号。
32.图1示意性地描绘了量测设备100，量测设备100包括设置在延迟线元件104的上表面上的换能器阵列102并且包括沿着共同轴线a-a
′
布置的多个换能器106。换能器106中的每个具有至控制器109的电连接108(为了清楚起见，在图1中仅示出了电连接108中的一部分)，所述控制器从换能器106中的每个读出信号，所述信号指示作为时间的函数的由换能器106接收的声学辐射的振幅。在本示例中，换能器106是可以在ghz频率下操作的压电换能器，但是也可以使用在这些频率下操作的其它形式的换能器，诸如光热或光声换能器或磁致伸缩换能器。换能器106为大致共面的，如可以在图2中所见的。换能器阵列102通常可以包括大于2的任何数目个换能器，诸如多于20个的换能器106，或多于100个的换能器106，或500个或多于500个的换能器106，或甚至多于1000或10000个的换能器106。
33.一子组换能器110连接至驱动器单元112，所述驱动器单元输出控制信号以驱动换能器110发射具有ghz频率的声学辐射。被配置成以这种方式发射声学辐射的换能器110可以被称为“发射器”换能器110，以将换能器110与被配置成接收声学辐射的可以被称为“接收器”换能器的换能器106区隔开。在本示例中，发射器换能器110并联连接至驱动器单元112，以使得可以使用单个开关114来将换能器110从发射器配置切换成接收器配置，即，将换能器110与驱动器单元112断开连接，以使得换能器110停止发射声学辐射并将换能器110连接至控制器109，以使得能够测量由换能器110接收的声学辐射。优选地，开关114为ghz开关，使得换能器110可以在纳秒时间尺度内(例如，在10ns或更短的时间内)切换到接收器模式，以使得在已经反射和/或衍射回至换能器阵列102的声学辐射到达之前完成切换，即，以使得可以横跨换能器阵列102的整个范围测量发射的声学辐射的一个或更多个“回声”。在一些情况下，开关114可以具有小于50ns、小于25ns或优选地小于15ns的切换时间。例如，切
换时间可以定义为施加至换能器电压的电压从其最终值的10％上升至其最终值的90％所用的时间。(或相反，从其初始值的90％下降至其初始值的10％)。
34.虽然出于实际原因，诸如易于制作量测设备100(或成本)，单个开关114可以是优选的，但在一些情况下，可以提供多个开关，使得一些或所有换能器110可以独立于另外的换能器在发射器模式与接收器模式之间切换。多个开关允许发射器换能器110的数目变化(例如，在逐次发射的基础上)，以使得发射声学辐射的孔可以变化或“编程”以修改声学辐射的性质，诸如其焦点(即，声学辐射形成焦点的距换能器阵列102的距离)。在图1中示出的示例中，发射器换能器110形成位于换能器阵列102的中心处的一子组连续的换能器。然而，其它布置也是可能的，诸如所述一子组发射器换能器110从换能器阵列102的中心偏移，例如在换能器阵列102的一端处开始，和/或是不连续的使得一个或更多个接收器换能器106设置在一个或更多个相邻的发射器换能器110之间。替代地或另外地，发射器换能器110可以作为相控阵列进行操作以使发射的声学辐射的一个或更多个性质(诸如其传播方向或其焦点)变化。
35.图2示意性地描绘了用于对结构200进行声学测量的量测设备100，所述结构包括具有样品层204(在这种情况下由二氧化硅制作)的半导体(例如，硅)衬底202，并且上部光栅206包括多个光栅元件208且下部光栅210包括多个元件212并且沿z方向(即在横向于换能器阵列102的方向(相对于图2竖直地))与顶部光栅206间隔开。在这样的情况下，上部光栅206形成在样品层204的最靠近换能器阵列102的面上，而下部光栅210形成在样品层204的相反的下部面上，其中，光栅元件212分别从半导体衬底202延伸至样品层204中。通常，光栅206、210中的每个和换能器阵列102被布置成彼此平行。例如，样品层204可以包括通过光刻过程形成的两个或更多个子层的叠层。可选地，光栅可以设置在叠层中的任何子层之间。
36.上部光栅206和下部光栅210可以被称为“量测目标”。量测目标可以是通过光刻过程但也在例如蚀刻过程之后主要在抗蚀剂中形成的复合光栅的集合。在通过光刻过程形成的结构中包括量测目标提供了测量结构的一个或更多个性质的方式。例如，上部光栅206相对于下部光栅210的横向偏移(重叠)的测量结果提供关于样品层204相对于半导体衬底(例如，晶片)202的位置的信息。例如，光栅的其它参数可以与光栅元件的间距(光栅节距)的不对称性、光栅元件的厚度、制成光栅元件的材料和/或其声学性质，和/或光栅边缘的清晰度有关。
37.其上设置有换能器阵列102的延迟线元件104通常具有从25μm至5mm(优选地从50μm至500μm)的高度(即，沿z方向的范围)。在这个示例中，延迟线元件104由硅制成，但也可以使用其它材料，诸如二氧化硅、蓝宝石和/或低刚性材料，诸如聚酰亚胺材料。在使用中，发射器换能器110在平行于上部光栅206和下部光栅201的法线的方向上朝向结构200发射声学辐射216。声学辐射216行进穿过延迟线元件104并穿过设置在延迟线元件104的平面220与样品层204的上部面214之间的耦合剂流体层218(在这种情况下是水)以促进声学辐射216从延迟线元件104传输至结构200中。声学辐射216的此处被称为“第一衍射声学辐射”的一部分然后从上部光栅206衍射并反射成各种衍射阶。在图2中示出的示例中，第一衍射声学辐射包括：零(0)阶声学辐射222，所述零(0)阶声学辐射222从上部光栅206沿与发射的声学辐射216大致相反的方向反射；以及正一(+1)阶声学辐射224和负一(-1)阶声学辐射226，正一(+1)阶声学辐射224和负一(-1)阶声学辐射226中的每个从上部光栅206以相对于发射
的声学辐射216和零阶声学辐射222的角度传播。第一衍射声学辐射通过耦合剂流体218和延迟线元件104往回行进至换能器阵列102，在换能器阵列102中，所述第一衍射声学辐射由接收器换能器106中的每个接收以生成由控制器109读出的时变信号。
38.一些发射的声学辐射216穿过上部光栅206，行进穿过样品层204，并且然后由下部光栅210反射和衍射，以产生分布在各种声学衍射阶(在这种情况下，零(0)阶228、正负一(
±
1)阶230、232以及正负二(
±
2)阶234、236)上的所谓“第二衍射声学辐射”。第二衍射声学辐射往回行进穿过样品层204、流体耦合剂218和延迟线元件104并在第一衍射声学辐射之后到达换能器阵列102处。
39.虽然通常地，上部光栅206和下部光栅210的对应的节距可以取任何值，但在本示例中，下部光栅210的节距大于上部光栅206的节距。这种配置确保来自上部光栅206的一阶声学辐射230、232具有与来自下部光栅的一阶声学辐射234、236不同的衍射角(即，衍射阶相对于光栅法线形成的角度)210，这允许光栅206、210中的每个光栅的参数大致独立于光栅206、210中的另一个光栅的参数被确定。在本示例中，来自下部光栅210的一阶声学辐射234、236的衍射角小于来自上部光栅206的一阶声学辐射230、232的衍射角。到达换能器阵列102处的声学辐射的波前以一定角度与换能器阵列102相遇，并且因此在整个换能器阵列102(沿图2中示出的x方向)上产生空间变化信号，所述空间变化信号对于给定频率的声学辐射可以由特定的空间频率或波向量(k
x
)来表征。可以通过换能器阵列102产生的信号的频域分析，例如使用如下文所描述的所谓的f-k
x
滤波，来区分第一衍射声学辐射和第二衍射声学辐射的不同的波向量。
40.返回至图1，换能器106具有大约15bm至35bm的长度(即，垂直于换能器阵列102的节距的沿高度(y)维度的范围)。选择这种长度以产生发射的声学辐射216的自然高度焦点，发射的声学辐射对于具有大约50μm的长度的延迟线元件104位于上部光栅206和下部光栅210附近。通常，换能器106的长度可以针对延迟线元件104的特定厚度以及上部光栅206和下部光栅210的竖直位置进行优化，以使得自然高度焦点被适当地定位。在一些情况下，换能器的长度可以在从10μm至100μm的范围内。可以通过将换能器阵列102作为相控阵列进行操作来实现进一步的聚焦和/或束操纵。因此，将换能器阵列102与延迟线元件104结合使用可以消除对换能器阵列102与结构200之间的物理声学透镜的需要。延迟线元件104也允许使用最小厚度的耦合剂流体层将发射的声学辐射216传输至结构200，最小厚度的耦合剂流体层例如具有在从0.1μm至5μm的范围内的厚度(即，垂直于换能器阵列102的法线的沿z方向的范围)。耦合剂流体218的最小厚度减少了在声学辐射穿过耦合剂流体218时原本发生的声学辐射的衰减，这对于ghz频率(例如，与声学辐射的mhz频率相比)是特别重要的。因此，延迟线元件220的平面220优选地被制成扁平且光滑的，以使得能够使用较小且均匀的厚度的耦合剂流体218。例如，平面220在20μm
×
20μm的面积内或在50μm
×
50μun的面积内可以扁平至1μm、或100nm、或甚至10nm内。例如，这样的扁平度可以借助现有的硅制作技术直接实现。
41.延迟线元件104提供若干额外的优点。所述延迟线元件用作换能器阵列102的支撑件，所述支撑件具有足够的厚度和机械强度以允许安全地处理换能器阵列102。所述延迟线元件也允许换能器阵列102仅被支撑在其底部面(即，更靠近结构200的面)上，这避免了由于如何安装换能器阵列102导致(即，在图2中的负z方向上)被发射远离样品的声学辐射而
造成的损失。延迟线元件104也增加了发射的声学辐射216与到达换能器阵列102的反射和/或衍射声学辐射222至236之间的时间(即，延迟)，这可以允许有足够的时间使一些或全部发射器换能器106被切换为接收器发射器。所述延迟也允许使用发射的声学辐射106的较长声学脉冲，这意味着用于激发发射器换能器110的控制信号可以被结构化或编码以提供具有较高带宽的发射的声学辐射216，由于同时以多个不同的频率进行测量，这通常允许以更高的信噪比进行测量。例如，在一些情况下，将啁啾(通常是线性啁啾)应用于控制信号，以使得发射的声学辐射216的频率在声学脉冲的持续时间内变化。由延迟线元件104引起的延迟也允许有足够的时间使剪切波或由发射的声学辐射216从界面(诸如，延迟线元件104与耦合剂流体218之间的界面)反射而形成的“回波”在所反射和/或衍射声学辐射到达换能器阵列102之前消散或行进远离，从而避免或减少对接收到的声学辐射的测量的干扰。例如，由发射的声学辐射216产生的剪切波可以在与由发射的声学辐射216从光栅206、210的反射和/或衍射产生的压缩波类似的时间到达换能器阵列102(特别地因为剪切波的波速可能比压缩波的波速低大约两倍)。延迟线元件104的长度可以被调整以防止剪切波和被反射和/或衍射的压缩波在叠置的时间段及时到达换能器阵列216处，使得“时间窗口”(即，在某个特定时间段内选通)可以用于提取大致仅由发射的声学辐射216与结构200的交互作用而产生的压缩波生成的信号。
42.发射的声学辐射216的频率通常可以根据所研究的结构200来选择，并且例如可以依赖于其组合物及其相关联的声学性质。1ghz或更高的频率通常是优选的以确保硅或二氧化硅结构的高精度并且具有横跨20μm2或更小的区域的光栅。出于各种原因，较高的频率可以是优选的，诸如以探测较小的长度尺度或允许创建更高带宽的脉冲。可以使用的最大频率可能受以下各项限制：流体耦合剂218的厚度以及延迟线元件220的平面220与结构200的上部面214的扁平程度以及所述平面与所述上部面可以相互平行的程度。对于一些结构，可以使用高达约100ghz的频率，但是对于许多应用，在从1ghz至10ghz的范围内的频率可以是优选的，例如以减少声学辐射在流体耦合剂218中的衰减。
43.可以依赖于目标操作频率和/或正被分析的结构200的特性而优化换能器阵列102的节距(即，相邻的换能器106沿x方向的中心之间的距离)。优选地，节距被选择为声波波长的在目标操作频率下的硅中的数量级(更优选地，声波波长的在目标操作频率下的硅中的一半(或更小))以使得可以最优地对接收的声学辐射进行采样，并且在将换能器阵列102作为相控阵列进行操作时确保较高的控制等级。例如，对于从10ghz至1ghz的目标操作频率，换能器阵列102的节距可以在从400nm至4μm的范围内。依赖于如何使用换能器，所述节距也可以在换能器阵列102的不同部分中变化。例如，换能器阵列102的中心中的换能器110的节距可以小于换能器阵列102的边缘(即，端部)附近的换能器106的节距。远离换能器阵列102的中心的换能器106的较小尺寸/节距可以是优选的，这是因为这些换能器106接收声学辐射，所述声学辐射已经通过角度衍射且因此在整个换能器阵列102中具有较大的波长，并且因此可以以较低的空间频率对所述声学辐射进行有效地采样。对于居中定位的换能器110，换能器的尺寸和/或节距可以是较大的，这是因为阵列102的中心中的返回的声学辐射基本上为正交入射的平面波。远离换能器阵列102的中心，声学辐射的波前以一定角度(相对于换能器阵列102的法线)到达，导致声学辐射的振幅在整个换能器阵列102上的空间变化，因此换能器102的较高密度优选地远离中心以准确地测量这种空间变化。为最小化所需的换
能器106的数目，换能器阵列的节距可以作为声学辐射相对于换能器阵列的入射角的递增函数而从换能器阵列的中心变化。
44.图3示出了量测设备300，除了第二换能器阵列302在与换能器阵列102在空间上分离的区域中设置在延迟线元件104上，量测设备300类似于结合图1和图2所描述的量测设备100。在本示例中，换能器阵列102、302彼此成直角以允许测量在结构200中或所述结构上提供的正交光栅，例如以确定两个光栅之间的二维偏移(重叠)。第二换能器阵列302通常可以在延迟线元件104的平面内(即，在图3中的xy平面内)具有任何定向。然而，通常优选地，两个换能器阵列102、302不是共线的，以便允许使用量测设备300获得关于结构200的二维信息。
45.图4示出包括两个正交相交换能器阵列402a、402b的另一量测设备400，所述换能器阵列包括为两个阵列所共享的且布置成二维阵列(矩阵)的多个换能器410。这些换能器可以被配置成发射器换能器，以允许沿二维或两个维度控制发射的声学辐射。每个阵列402a、402b也包括定位在换能器410的任一侧的、不与另一阵列共享并且与在线性换能器阵列102、302中使用的换能器106相同或类似的换能器106。处于二维阵列的中心的换能器410通常可以小于线性换能器阵列102、302中所使用的换能器106。在本示例中，换能器410为正方形的，而另外的换能器106为矩形的，但当然可以使用其它形状。
46.图5示出包括设置在延迟线元件104上的换能器502的二维阵列(矩阵)的另一量测设备500。在这个示例中，换能器的尺寸和换能器的节距针对二维阵列502的不同区域而变化，其中，较小的换能器被设置为接近矩阵502的中心且较大的换能器被设置为接近矩阵502的周边。替代地，二维阵列502可以被布置成使得较大和/或较远间隔的换能器可以被设置为接近阵列502的中心，其中，较小和/或较紧密间隔的换能器被设置为接近所述周边。虽然可以使用尺寸和形状全部相同的换能器制造二维阵列502，但图5中示出的配置对于许多应用而言例如在从换能器中的每个读取信号所需的布线和电子器件方面是更经济的。通过在二维阵列502的顶部上提供专用集成电路(asic)，可以简化换能器的布线。
47.在不同声学衍射阶的声学辐射之间的时间延迟
48.图6示出声学辐射的振幅作为时间的函数的模拟信号602、604的示例，在声学辐射216从具有单个光栅(在这种情况下是上部光栅206)的结构衍射之后由定位在阵列的中心的任一侧的换能器阵列102、402a、502的两个接收器换能器106检测模拟信号602、604。图6中的水平轴线为从发射声学辐射216以来以纳秒为单位的时间，而竖直轴线为以n/m2为单位的接收的到声学辐射的面外应力。
49.由换能器阵列102、402a、502发射的声学辐射216大致沿垂直于光栅206的方向到达光栅。接收器换能器106以+1声学衍射阶224和-1声学衍射阶226接收对应的声学辐射。如果光栅相对于发射的声学辐射216完全居中对准，则衍射声学辐射同时到达接收器换能器106中的每个，并且因此从换能器获得的信号602、604将基本上是相同的。然而，光栅206沿与换能器阵列102、402a、502的节距平行的方向(即，沿图2中的x方向)的横向偏移导致+1声学衍射阶的声学辐射的到达时间不同于-1声学衍射阶的声学辐射的到达时间。在示例性信号602、604中，到达时间的差异由100nm的横向偏移引起。+1声学衍射阶与-1声学衍射阶之间的时间差通常是大约0.25皮秒/nm横向偏移。
50.可以通过在针对每个信号确定的一个或更多个特性时间之间做差来确定两个信
号602、604之间的时间差。可以以多种方式确定特性时间，诸如：确定每个信号602、604达到特定振幅的(多个)时间，确定与信号中的最大值或最小值相关联的一个或更多个时间；和/或确定每个信号602、604的振幅为零的(多个)时间(即，识别每个信号602、604的零交叉)。
51.确定时间差的另一优选方法是将信号602、604交叉相关，并且然后确定交叉相关函数取其最大值所在的时间。
52.可以使用各种信号处理技术来改善这些方法的精度，诸如曲线拟合和/或具有已知关系(例如，多项式或正弦曲线)的插值。一种优选的内插方法是在频域中使用sinc内插或补零，这是因为这为带限信号提供理论上理想的内插。
53.一旦已经确定时间差，就可以使用所述时间差来根据以下公式确定光栅206、210相对于换能器阵列102、402a、502的横向偏移：
[0054][0055]
在该方程中，δt为时间差，x-1
为相对于换能器阵列的中心(即，发射的声学辐射216的原点)接收-1声学衍射阶的声学辐射的接收器(在x轴上)的部位，x
+1
为接收+1声学衍射阶的声学辐射的接收器(在x轴上)的部位，δx为光栅206、210相对于换能器阵列的中心的横向偏移，z为光栅相对于换能器阵列的轴向深度(即，沿z轴的距离)，并且c为声波速度。基于换能器阵列102的几何形状准确已知x
+1
和x-1
，可以根据从光栅反射的零阶声学辐射的到达时间来确定z。
[0056]
优选地，从其获得信号602、604的接收器换能器定位在第一(即，n＝+1且n＝-1)声学衍射阶的振幅最高的位置，以便最大化信号602、604中的信噪比。虽然需要最少两个接收器换能器，但在一些情况下，可以通过使用从换能器阵列102、402a、502中的其它成对的接收器换能器106获得的信号来改善确定两个声学衍射阶之间时间差的精度，因为这允许更高阶的信号处理。优选地，所述成对的接收器换能器中的每个对中的换能器106与发射器换能器110的中心是等距的，以使得衍射声学辐射在换能器中的每个处的到达时间尽可能是类似的。
[0057]
虽然图6涉及+1和-1声学衍射阶的测量，但通常也可以使用任何两个声学衍射阶，但是优选使用相反正负号的相应的声学衍射阶(即，
±
1、
±2…±
n)以促进信号602、604的比较，这是因为在正与负声学衍射阶中的接收到的声学辐射的振幅和空间与时间分布将彼此非常类似。
[0058]
图7示出确定在半导体衬底中或在所述半导体衬底上制作的光栅206、210的一个或更多个参数的示例性方法700的步骤。可以使用量测设备100、300、400、500来实施所述方法700。所述方法包括：
[0059]
702(tx)：向光栅206发射在1ghz至10ghz的频率的范围内的声学辐射；
[0060]
704(rx)：接收从光栅206衍射成对应的第一声学衍射阶和第二声学衍射阶的声学辐射，并获得作为时间的函数的指示在第一声学衍射阶和第二声学衍射阶中的接收到的声学辐射的振幅的对应的第一信号和第二信号；以及
[0061]
706(calc)：确定信号之间的时间差并使用所述时间差来确定光栅206的一个或更多个参数。
[0062]
将了解，将声学衍射阶称为“第一”或“第二”声学衍射阶不一定意味着对于第一声
学衍射阶n＝1或对于第二声学衍射阶n＝2(其中n为常规用于根据上升衍射角来标记衍射阶的整数)。通常，第一声学衍射阶和第二声学衍射阶可以具有n的任何值，即，n＝0、
±
1、
±
2、
±
3等。
[0063]
图8示出示例性方法800的步骤，除了还确定了另一光栅(例如，下部光栅210)的一个或更多个参数，示例性方法800类似于方法700。在这样的情况下，步骤rx 704包括两个子步骤rx1 804和rx2806，两个子步骤rx1 804和rx2806包括：
[0064]
(rx1)804：接收从制作在结构上或结构中的第一光栅衍射成第一光栅206的对应的第一声学衍射阶和第二声学衍射阶的第一声学辐射，并获得作为时间的函数的指示第一光栅206的第一声学衍射阶和第二声学衍射阶中的接收到的第一声学辐射的振幅的针对第一光栅206的对应的第一信号和第二信号。
[0065]
(rx2)806：接收从制作在结构上或结构中且与第一光栅206隔开的第二光栅210衍射成第二光栅210的对应的第一声学衍射阶和第二声学衍射阶的第二声学辐射，并获得作为时间的函数的指示第二光栅210的第一声学衍射阶和第二声学衍射阶中的接收的第二声学辐射的振幅的对应的第一信号和第二信号。
[0066]
calc 808步骤然后包括确定第一光栅的第一信号与第二信号之间的时间差以及第二光栅的第一信号与第二信号之间的时间差。calc 808步骤也可以包括从针对光栅206、210中的每个获得的一个或更多个参数确定参数。例如，可以相对于声学辐射的发射器(即，换能器阵列102)针对每个光栅206、210计算(沿x方向的)横向偏移，并且两个偏移用于获得一个光栅206相对于其它光栅210的相对偏移。
[0067]
虽然确定结合图6至图8描述的(多个)光栅的横向偏移的方法涉及确定第一声学衍射阶和第二声学衍射阶的声学辐射之间的时间延迟，但也可以通过确定第一声学衍射阶和第二声学衍射阶的声学辐射之间的相位差来确定横向偏移。当需要针对彼此相对紧密地间隔(例如，当使用5ghz的声学辐射时相隔小于2μm)的两个光栅确定偏移量时，这种方法可以是优选的，使得由两个光栅206、210中的每个反射和衍射的声学辐射大致同时到达换能器阵列102、402a，即，来自两个光栅的“回波”之间存在时间重叠。
[0068]
在这种情况下，可以比较从接收来自两个光栅的正声学衍射阶的声学辐射的换能器106(例如，图2的右侧上所示出的换能器106)获得的第一信号与从接收来自两个光栅的负声学衍射阶的声学辐射的换能器106(例如，在图2的左侧上所示出的换能器106)获得的第二信号。然后可以通过对第一信号和第二信号执行傅里叶变换来获得正衍射阶与负衍射阶之间的相位差。由于从第一光栅和第二光栅衍射的声学辐射的干涉，光栅之间的相位与横向偏移的频率相关关系是复杂的。因此，找到评估相位差的最优频率范围是有帮助的。频率范围依赖于若干因素，诸如换能器阵列102、402a、502以及第一光栅和第二光栅的几何形状、延迟线的厚度(换能器106安装在延迟线上)以及光栅206、210的声学性质。可以使用已知偏移的光栅或通过使用传播穿过量测设备100、300、400、500的声学辐射的声学模拟来凭经验确定最优频率范围。优选地，频率范围经选择使得在所获得的相位差与两个光栅之间的横向偏移之间找到线性关系。
[0069]
通过计算光栅的元件与接收器换能器106中的每个之间的路径长度，可以将相位差转换成两个光栅206、210之间的横向偏移。
[0070]
优选地移除已从光栅中的每个衍射的声学辐射的传播的效应。这可以通过如下文
所描述的对第一信号和第二信号执行波场外推或迁移来完成。
[0071]
声学成像
[0072]
对于包括彼此轴向偏移(例如，在图2中示出的z方向上偏移)的两个光栅206、210的结构200，量测设备100、300、400、500可以用于确定每个光栅206、210的一个或更多个参数。换能器阵列102、302、402a、402b、502可以被配置成发射声学辐射216的短脉冲，使得从每个光栅206、210衍射和/或反射的声学辐射作为时间上隔开(即，非叠置)的脉冲返回到达换能器阵列处。例如，发射的声学辐射216可以具有5ghz的平均频率且作为包括1至15个声学辐射周期(或优选地2至5个周期)的脉冲被发射。光栅206、210通常可以在轴向上彼此隔开3μm至10μm，在这种情况下，来自光栅206、210中的每个的返回脉冲可以在时间上彼此隔开从大约1.0ns至大约3.3ns。接收器换能器106的ghz响应时间提供时间分辨率，所述时间分辨率允许返回脉冲在从换能器106中的每个获得的信号中在时间上彼此区分开。在一些情况下，发射的声学辐射216的较长脉冲(例如，从50个周期至1000个周期)可以是优选的，以使得可以增加脉冲的脉冲带宽。例如，可以通过使用编码激发信号来激发发射器换能器110来形成编码激发脉冲。编码激发信号可以包括任何波形，其中，波形的相位、振幅和频率中的一个或更多存在时间变化，例如，波形可以包括非线性相位调制。在一些情况下，编码激发信号可以包括二进制值序列。在一个优选实施例中，编码激发脉冲经啁啾，(例如，脉冲可以具有线性啁啾)。编码激发信号可以被选择使得可以使用诸如脉冲压缩的信号处理技术来改善测量的精度。例如，发射的声学辐射216可以是相对较长的宽带脉冲(例如，啁啾脉冲)，相对较长的宽带脉冲由光栅206、210或结构200的其它特征散射以产生由换能器106接收的返回声学辐射的较长且复杂的脉冲。然后可以使用脉冲压缩算法来比较从换能器106获得的信号与编码激发信号(例如，通过交叉相关和滤波)，以产生更短的信号(“压缩脉冲”)，从所述信号可能更准确地确定光栅的性质(例如，横向偏移)。
[0073]
换能器阵列102、302、402a、402b、502可以被配置成将发射的声学辐射216聚焦靠近光栅206、210，以最小化反射和/或衍射的声学辐射的脉冲长度(即，持续时间)。这可以通过减小在光栅206、210上的发射的声学辐射216的长度(或面积)(即，减小由发射的声学辐射216“照射”的长度/面积)或通过对发射的声学辐射216施加啁啾来完成，使得反射和/或衍射的声学辐射在反射和/或衍射的声学辐射返回至换能器阵列102、302、402a、402b、502时存在时间聚焦。
[0074]
从换能器106获得的作为时间的函数的信号可以被统称为时域波场。对于线性阵列102、402a，波场包括由换能器106根据沿阵列(即，沿与阵列的节距平行的方向，图1和图2中的x方向)的换能器位置和发射声学辐射216之后的时间所检测到的声学辐射的振幅。类似地，在使用二维换能器阵列500的情况下，波场可以是由换能器106根据具有二维阵列的换能器位置(例如，沿图4和图5中的x和y方向中的每个)和发射声学辐射216之后的时间所检测到的声学辐射的振幅。
[0075]
图9示出模拟波场900的示例，所述模拟波场由线性换能器阵列102、402a检测且包括指示由第一光栅206反射和衍射的声学辐射的信号902和由第二光栅210反射和衍射的声学辐射的信号904，所述第二光栅相较于第一光栅206被定位成更远离换能器阵列102、402a。在图9中，声学辐射的振幅由波场的暗度示出。在这个示例中，第一光栅206包括具有1.2μm的节距的七个光栅元件208，并且第二光栅210包括具有节距2.4μm的节距的七个光栅
元件212。第一光栅206和第二光栅210(沿z方向)彼此隔开10μm。
[0076]
图10示出在应用迁移算法以在来自光栅206、210中的每个的反射/衍射之后移除声学辐射的传播的效应之后的模拟波场1000。在这样的情况下，使用斯托尔特(stolt)迁移算法，斯托尔特(stolt)迁移算法的细节可以在g.f马格雷夫的《勘探地震学的数值方法》(“numerical methods of exploration seismology”)(卡尔加里大学，2003年)中获得。如在图10中可见的，在应用迁移算法之后的模拟波场1000横跨的长度比在换能器阵列处测量的波场900小得多，并且模拟波场1000包括对应于在每个光栅206、210处的声学辐射的对应的表示1002、1004的两个不同的部分，其中，可以分辨单独的光栅元件。可以使用波场外推和/或延迟加成波束成形而不是斯托尔特迁移来获得类似的结果。
[0077]
每个光栅206、210处的声学辐射的表示1002、1004可以通过时间窗口(即，时域滤波或遮蔽)彼此分开。然后可以使用表示1002、1004来估计光栅206、210中的每个相对于换能器阵列102、402a的横向偏移(即，沿x方向的偏移)。通常，对于换能器阵列，具有足够高的空间采样频率来确定非常小的偏移(大约为数10或数100nm)可能是不切实际的。因此，例如通过在空间频域中进行补零，对表示1002、1004进行内插是有益的。在一些情况下，可能期望计算一个光栅206相对于另一光栅210的横向偏移。确定这样的相对偏移的优选方法包括确定优选地两个内插表示1002、1004的二维交叉相关函数，和确定交叉相关函数的最大值(沿x方向)的距离。替代地或另外地，交叉相关函数中的旁瓣最大值的部位可以用于确定光栅206、210中的每个的横向偏移。
[0078]
单独的(时间窗口)表示1002、1004可以被迁移或波场外推回至换能器阵列102、402a的部位，并且然后可以估计不同阶的衍射声学辐射的一个或更多个时间差，如上文结合图6所描述的。这种方法允许对每个光栅206、210的横向偏移进行单独的估计，由此可以确定光栅206、210的相对横向偏移(重叠)。
[0079]
空间频率滤波
[0080]
对于其中光栅206、210紧密分开(例如，(沿z方向)具有1μm或更小的轴向间距)的结构200，则不可能针对来自待彼此分开地分辨的光栅206、210中的每个的信号实现发射的声学辐射216的足够短的脉冲。在这样的情况下，可以使用从换能器阵列102、402a接收的信号的频域处理来估计从光栅206、210中的每个产生的波场。
[0081]
图11示出从第一光栅和第二光栅反射和衍射的波场的二维傅里叶变换或光谱1100的示意性等高线图。在这个示例中，第一光栅位于距接收器50μm的轴向距离处，并且具有2μm的节距，而第二光栅位于距接收器51μm的轴向距离处，并且具有3μm的节距。通过相对于空间x方向(即，每个接收器换能器沿换能器阵列102、406a的距离)和相对于时间对波场进行傅里叶变换来获得二维光谱1110。光谱1100的轴线因此对应于空间波向量k
x
(竖直轴线，单位为倒数μm)和频率(水平轴线，单位为ghz)。光谱1100的光谱强度集中在5ghz的频率附近，所述频率为发射的声学辐射216的中心频率，其中，在该频率周围的扩展由发射的声学辐射216的带宽引起。光谱强度也被划分为对应于从光栅中的每个衍射的声学辐射的不同阶的主瓣的区域。从空间波向量k
x
的高值至低值，这些区域对应于如下不同的声学衍射阶：第二光栅的+2阶1102；第一光栅的+1阶1104，第二光栅的+1阶1106，来自第一光栅和第二光栅的0阶(反射)；第二光栅的-1阶1110；第一光栅的-1阶1112；以及第二光栅的-2阶。光谱中也可以观察到较弱的特征，所述特征对应于由发射器换能器110的有限孔产生的各种
衍射阶的旁瓣116。在物理上，形成衍射阶1102至1114的不同空间波向量k
x
，这是因为声学衍射阶中的每个中的衍射声学辐射以不同角度与换能器阵列102、402a相交叉。
[0082]
优选地，应该选择第一光栅和第二光栅的节距，使得从光栅中的每个衍射的声学辐射的空间波向量在光谱1100中不叠置。换句话说，节距应该被选择为使得由第一光栅衍射的声学辐射的空间频率分量横跨与由第二光栅衍射的模拟声学辐射的空间频率分量不同的空间频率范围。空间频率分量的这种分离允许从由每个光栅衍射的声学辐射产生的信号彼此区分开。例如，在确定二维光谱1100之后，可以将掩模1118、1120应用于光谱的对应于第一光栅的衍射阶1104至1112的区域。每个掩模1118、1120包括下部空间波向量值和上部空间波向量值。选择每个波向量值以位于第一光栅的对应的+1与-1声学衍射阶与第二光栅的最近邻近的衍射阶之间。例如，波向量值可以根据基于在第一光栅的第一声学衍射阶1104、1112中的接收到的声学辐射的光谱强度的准则来确定，例如，下限值和上限值被选择为使得针对衍射阶的积分光谱强度的多于90％或多于95％被包括在下限值和上限值之间，或作为与声学衍射阶之间的光谱1100中的局部最小值相对应的波向量值。在一个实施例中，找到对应于第一声学衍射阶的最大光谱强度的空间频率，并且然后根据光谱强度落在相对于最大光谱强度的特定阈值(例如，-20db)以下的空间频率(远离最大值)确定针对掩模的下限值和上限值。然后可以通过使用掩模1104、1112内(外)的光谱1100的值执行逆傅里叶变换并取实数来确定从第一(或第二)光栅衍射的声学辐射的波场的时域表示。也可以例如通过从换能器阵列102、402a获得的总波场减去针对第一光栅确定的波场来确定从第二光栅衍射的声学辐射的时域波场。这种移除或滤波某些空间频率的该过程可以被称为“f-k
x
滤波”。然后可以使用上文所描述的任何方法单独确定每个光栅的参数，例如如上文结合图6所描述的基于时间延迟的方法。
[0083]
主瓣1102至1114和旁瓣1116的相对振幅可以变化(例如，依赖于光栅的性质)，但通常每个旁瓣的振幅远小于相应的主瓣的振幅，例如，在一个示例中，发现出现在二维傅里叶光谱1100中的各种衍射阶的旁瓣1116具有大约-20db的振幅，而对应于不同声学衍射阶1104至1112的主瓣的区域具有大约-3db的振幅。一个衍射阶的旁瓣1116可以延伸至光谱的对应于另一声学衍射阶1104至1112的主瓣的区域中。因此，声学衍射阶的旁瓣1116与主瓣1104至1112之间的叠置可以使用基于空间波向量的滤波/遮蔽防止来自光栅中的每个的信号彼此完美地分开。当尝试为光栅中的每个估计较小的横向偏移(例如，从1nm至200nm的横向偏移)时，这种问题可能特别成为困难。
[0084]
每个声学衍射阶1104至1114将在主瓣的任一侧具有一系列振幅减小的旁瓣1116。可以基于光栅和换能器阵列102、402a、502的几何形状以良好的精度计算用于光栅的较小横向偏移的旁瓣的部位。基于这种计算，第一光栅的声学衍射阶的主瓣可以最优地位于第二光栅的声学衍射阶的两个旁瓣之间。以这种方式，可以限制由第二光栅相对于换能器阵列102、402a的横向偏移引起的第一光栅相对于换能器阵列102、402a的所计算的横向偏移的“污染”。替代地或另外地，可以计算校正因子或函数，利用校正因子或函数校正所测量的横向偏移。可以使用一个或更多个结构200来凭经验确定校正因子或函数，针对所述一个或更多个结构200，准确地已知光栅的横向偏移量。
[0085]
光栅206、210也可以被变迹以抑制旁瓣。如本文中所使用的光栅的变迹是指沿光栅的节距的方向使光栅元件208、212的一个或更多个性质变化以修改从光栅反射和/或衍
射的声学辐射的空间分布。
[0086]
图12示出变迹光栅1200，其中，光栅元件的高度(即，光栅元件的在z方向上的范围，沿所述范围发射声学辐射216)在整个光栅上(即，沿x方向)变化。在这个示例中，光栅元件的高度朝向光栅的中心线性地增加，并且然后光栅元件的高度在以后线性地减小。
[0087]
图13示出另一变迹光栅1300，其中，光栅元件的长度(即，光栅元件的在横向于光栅的节距的y方向上的范围)在整个光栅上(即，沿x方向)变化。在这个示例中，光栅元件的长度朝向光栅的中心线性地增加，并且然后光栅元件的长度在以后线性地减小。
[0088]
也可以通过使光栅元件的声学性质变化来使光栅变迹，例如通过使光栅元件的弹性性质变化，诸如通过用不同材料制成光栅元件或使光栅元件的厚度(即，沿z方向的范围)变化，或使光栅元件的声学阻抗变化。
[0089]
在一个实施例中，变迹光栅可以被配置成使得衍射声学辐射的空间分布相较于具有均匀的光栅元件的相应的光栅较小程度地发散。例如，变迹光栅可以被配置成使得衍射声学辐射是所谓的“贝塞尔束”，所谓的“贝塞尔束”具有对应于第一种类的贝塞尔函数的空间分布。这样的贝塞尔束是非衍射型的，并且因此不会以更常规的束形状的方式发散，更常规的束例如是具有高斯空间分布的束。如上文所描述的，可以通过使光栅元件的一个或更多个性质变化来形成贝塞尔束，使得光栅中的每个元件的压力反射系数根据第一种类的离散贝塞尔函数(例如，第一类零阶贝塞尔函数)而变化。
[0090]
图14示出利用第一种类的经叠加的零阶贝塞尔函数作为沿光栅的距离(x)的函数的五个光栅元件中的每个的压力反射系数(r)1402的曲线图。(如果对于邻近的元件，所述光栅元件的声学阻抗低于周围介质)可以通过将光栅元件的声学阻抗改变为相应地高于周围介质来实现第二元件和第三元件所需的“负”压力反射系数(r)，或反之亦然。这种配置根据需要改变反射声学辐射的正负号。
[0091]
图15示出用于压缩感测方法的量测目标1500的示例，并且包括上部结构1502和下部结构1504，每个结构设置在半导体衬底(未示出)中或所述半导体衬底上并且沿轴向彼此分开。结构1502、1504中的每个包括不同的二维随机校准图案，所述二维随机校准图案类似于qr码。在使用中，来自换能器阵列102、402、502的声学辐射1506朝向量测目标1500发射，并且然后从上部结构1502反射和衍射以产生第一散射声学辐射1508。声学辐射1506也通过下部结构1504散射以产生第二散射声学辐射1510。第一散射声学辐射1508和第二散射声学辐射1510由换能器阵列102、402、502接收。量测目标1500然后相对于换能器阵列102、402、502平移，并且重复所述过程以累积指示从量测目标1500的不同部分反射和衍射的第一散射声学辐射1508和第二散射声学辐射1510的信号。然后基于从换能器阵列102、402、502中的每个换能器获得的信号，使用重建方法(例如，迭代重建方法)来产生上部结构1502和下部结构1504的图像。从压缩感测的领域的文献中知晓合适的重建方法。由于结构1502、1504中的每个的随机图案是先验已知的，因此可以使用图像来确定每个结构1502、1504的位置。替代地或另外地，结构1502、1504的声学表示可以使用波场迁移或外推技术形成，例如如上文结合图9和图10所描述的。然后可以使用结构1502、1504的声学表示中的每个的二维交叉相关函数来确定结构1502、1504中的每个相对于换能器阵列的部位。
[0092]
上部结构1502和下部结构1504中的每个都包括具有作为半导体衬底中的声学辐射的波长的特性的尺寸的像素。例如，像素可以是具有长从200nm至5μm的边的正方形像素。
每个像素的压力反射系数随机变化并且可以例如为两个二进制值中的一个，即，基本上反射或基本上不反射。优选地，随机图案中的近邻像素的反射系数与彼此去相关以最大化在第一散射声学辐射1508和第二散射声学辐射1510中编码的信息。替代地，反射系数可以在大于像素的尺寸的特性相关长度上彼此相关。
[0093]
虽然图15中的结构1502、1504是二维随机图案，但也可以替代地使用一维随机图案。类似地，不要求由换能器阵列102、402、502接收散射声学辐射。散射声学辐射替代地由单个接收器换能器106(例如，用于发射声学辐射1506的相同的换能器)接收，以使得所述方法涉及上部结构1502和下部结构1504的所谓的“单个像素成像”。从1ghz至10ghz的声学辐射通常是优选的以获得较高空间分辨率图像并因此检测上部结构与下部结构之间的较小偏移，但也可以使用其它频率的声学辐射，例如小于1ghz的频率。包括结构1502、1504的量测目标可以优选地与声学辐射216的编码激发脉冲一起使用，以使得脉冲压缩技术可以用于准确地确定结构1502、1504的性质。
[0094]
图16示出设计用于制作在半导体衬底上或所述半导体衬底中且使由换能器阵列发射的声学辐射衍射的量测目标(诸如结合图11所描述的量测目标)的示例性方法1600的步骤的流程图。量测目标包括具有第一节距的第一光栅和具有第二节距的第二光栅，第二光栅沿平行于第一光栅和第二光栅的法线的方向与第一光栅间隔开。所述方法1600包括以下步骤的一次或更多次迭代。
[0095]
(sim)1602：模拟来自量测目标的在从1ghz至100ghz的频率范围内的声学辐射的衍射。例如，可以使用用于matlab
tm
的k波工具箱来执行模拟。
[0096]
(adj)1604：调整至少包括第一光栅和/或第二光栅的节距的量测目标的一个或更多个性质，使得由第一光栅衍射的模拟声学辐射的空间频率分量横跨与由第二光栅衍射的模拟声学辐射的空间频率分量不同的空间频率范围。例如，调整第一节距和/或第二节距可以包括：从模拟的衍射声学辐射确定从第一光栅衍射的声学辐射的空间频率分量的第一振幅和从第二光栅衍射的声学辐射的相应的空间频率分量的第二振幅；以及调整第一节距和/或第二节距以使第一振幅和第二振幅中的一个相对于另一个增加。模拟的衍射声学辐射可以包括衍射成第一光栅的第一声学衍射阶(例如，n＝+1、-1、+2、-2等)的第一声学辐射和衍射成第二光栅的第一声学衍射阶(例如，n＝+1、-1、+2、-2等)的第二声学辐射。第二声学辐射可以包括衍射成第二光栅的第二声学衍射阶的声学辐射，并且第一节距和/或第二节距可以被调整，使得对应于第一光栅的第一声学衍射阶的空间频率位于第二光栅的第一声学衍射阶的空间频率和第二声学衍射阶的空间频率之间。第一声学辐射和第二声学辐射中的每个可以包括对应于声学衍射阶的主瓣和旁瓣的空间频率分量。第一节距和/或第二节距可以被调整，使得对应于第一声学辐射的主瓣的空间频率位于第二声学辐射的两个或更多个旁瓣的空间频率之间。一个或更多个性质可以包括以下各项中的一项或更多项：第一光栅和第二光栅的隔开距离；和用于产生变迹光栅的、沿光栅的节距的方向的第一光栅或第二光栅的光栅元件的一个或更多个性质。
[0097]
可选地，所述方法可以包括制作根据所述方法设计的量测目标的额外的步骤(fab)1606。
[0098]
可以在光学散射仪不合适的情况下使用根据本发明的实施例的量测设备。替代地，根据本发明的实施例的量测设备可以用于补充检查或量测设备中的光学散射仪。
[0099]
根据本发明的其它实施例在以下编号的方面中被进一步描述，这些方面不是权利要求：
[0100]
1.一种用于确定在半导体衬底中或在所述半导体衬底上制作的结构的一个或更多个参数的量测设备，所述设备包括换能器阵列，所述换能器阵列包括定位在平面中的多个换能器，所述多个换能器包括：用于向所述结构发射在从1ghz至100ghz的频率范围内的声学辐射的至少一个发射器换能器，和用于接收从所述结构反射和/或衍射的声学辐射的至少一个接收器换能器。
[0101]
2.根据方面1所述的量测设备，其中，所述换能器阵列设置在固体延迟线元件中或设置在所述固体延迟线元件上，所述固体延迟线元件沿所述结构的方向从所述换能器阵列延伸并且具有平面，所述平面用于定位成邻近所述衬底的相应的平面或邻近在所述衬底上制作的结构的相应的平面。
[0102]
3.根据方面2所述的量测设备，还被配置成将流体耦合剂保持在所述延迟线元件的平面与所述衬底的平面之间或将流体耦合剂保持在所述延迟线元件的平面与在所述衬底上制作的结构的平面之间。
[0103]
4.根据方面3所述的量测设备，包括衬底支撑件，所述衬底支撑件用于将所述衬底定位成邻近所述延迟线元件，使得所述延迟线元件的所述平面与所述衬底的所述平面或在所述衬底上制作的结构的所述平面和与所述延迟线元件隔开0.10μm至5μm。
[0104]
5.根据方面2至4中任一项所述的量测设备，其中，所述延迟线元件的所述平面与所述换能器阵列隔开在从25μm至5000μm的范围内的距离。
[0105]
6.根据前述方面中任一项所述的量测设备，其中，所述多个换能器沿着共同轴线布置。
[0106]
7.根据前述方面中任一项所述的量测设备，其中，所述多个换能器包括至少一个接收器换能器，所述至少一个接收器换能器沿着所述共同轴线位于所述至少一个发射器换能器的任一侧。
[0107]
8.根据方面6或7所述的量测设备，其中，所述至少一个发射器换能器包括多个发射器换能器，所述多个发射器换能器并联连接且被布置成由单个信号激发。
[0108]
9.根据方面7所述的量测设备，所述设备其中所述多个发射器换能器被配置成作为相控阵列进行操作。
[0109]
10.根据方面8或9的量测设备，还包括一个或更多个开关，所述一个或更多个开关被配置成将所述多个换能器中的一个或更多个额外的换能器连接至所述至少一个发射器换能器和/或将所述一个或更多个额外的换能器与所述至少一个发射器换能器断开连接。
[0110]
11.根据前述方面中任一项所述的量测设备，包括一个或更多个开关，所述一个或更多个开关被配置成在小于50ns，优选地小于15ns的切换时间内将所述多个换能器中的一个或更多个从发射器换能器切换成接收器换能器。
[0111]
12.根据方面10或11所述的量测设备，还包括控制器，所述控制器被配置成将所述多个换能器中的一个或更多个控制为发射器换能器或接收器换能器。
[0112]
13.根据前述方面中任一项所述的量测设备，其中，所述一个或更多个发射器换能器被配置成以脉冲的形式发射所述声学辐射，所述脉冲具有持续时间，所述持续时间对应于所述声学辐射的多个周期的数目，所述多个周期的数目在从1个周期至1000个周期的范
围内，或优选地在从1个周期至15个周期的范围内。
[0113]
14.根据前述方面中任一项所述的量测设备，其中，所述换能器阵列具有在从250nm至10μm的范围内的节距。
[0114]
15.根据方面14所述的量测设备，其中，所述多个换能器中的每个在平行于所述平面的方向上具有长度，在所述平面中所述换能器定位在从10μm至100μm的范围内。
[0115]
16.根据前述方面中任一项所述的量测设备，其中，所述至少一个接收器换能器包括多个接收器换能器，所述多个接收器换能器沿着所述共同轴线定位在所述至少一个发射器换能器之前和/或之后。
[0116]
17.根据方面16所述的量测设备，其中，所述多个接收器换能器中的相邻接收器换能器之间的节距小于所述换能器阵列中的其它相邻的换能器之间的节距。
[0117]
18.根据前述方面中任一项所述的量测设备，还包括另外的换能器阵列，所述另外的换能器阵列包括多个另外的换能器，所述多个另外的换能器与所述换能器阵列是共面的，所述多个另外的换能器包括：用于向所述结构发射在从1ghz至100ghz的频率范围内的声学辐射的至少一个另外的发射器换能器，和用于接收从所述结构反射和/或衍射的声学辐射的至少一个另外的接收器换能器。
[0118]
19.根据方面18所述的量测设备，其中，所述另外的换能器阵列相对于所述换能器阵列以一定角度定向。
[0119]
20.根据方面19所述的量测设备，其中，所述换能器阵列和所述另外的换能器阵列相交，使得一个或更多个换能器对于所述换能器阵列与所述另外的换能器阵列两者是共同的。
[0120]
21.根据方面1至17中任一项所述的量测设备，其中，所述换能器阵列是二维阵列。
[0121]
22.根据方面21所述的量测设备，包括所述二维阵列的大致中心区域，在所述大致中心区域中，所述换能器的尺寸和/或节距大于所述中心区域之外的所述换能器的尺寸和/或节距。
[0122]
23.一种确定在半导体衬底中或在所述半导体衬底上制作的结构的一个或更多个参数的方法，所述方法包括：
[0123]
向所述结构发射在从1ghz至100ghz的频率范围内的声学辐射；
[0124]
通过包括多个换能器的换能器阵列，接收从所述结构反射和/或衍射的声学辐射；
[0125]
从所述换能器中的每个获得信号，所述信号指示作为时间的函数的由所述换能器接收的所述声学辐射的振幅；以及
[0126]
使用所述信号来确定所述一个或更多个参数。
[0127]
24.根据方面23所述的方法，其中，声学辐射以脉冲的形式发射，所述脉冲具有持续时间，所述持续时间对应于所述声学辐射的多个周期的数目，所述多个周期的数目在从1个周期至1000个周期的范围内、优选地在从1个周期至15个周期的范围内。
[0128]
25.根据方面23或24所述的方法，其中，使用所述信号来确定所述一个或更多个参数包括形成制作在所述半导体衬底中或所述半导体衬底上的光栅的图像，所述声学辐射被从所述光栅衍射和/或反射。
[0129]
26.根据方面23至25中任一项所述的方法，其中，所述一个或更多个参数包括所述光栅相对于所述换能器阵列的横向偏移。
[0130]
根据本发明的其它实施例在以下编号的方面中被进一步描述，这些方面不是权利要求：
[0131]
1.一种用于确定在半导体衬底中或在所述半导体衬底上制作的结构的一个或更多个参数的量测设备，所述结构包括光栅，所述量测设备包括：
[0132]
换能器阵列，所述换能器阵列包括定位在平面中的多个换能器，所述多个换能器包括：
[0133]
至少一个发射器换能器，所述至少一个发射器换能器被配置成向所述结构发射在从1ghz至100ghz的频率范围内的声学辐射，
[0134]
至少一个第一接收器换能器，所述至少一个第一接收器换能器被配置成接收从所述光栅反射和/或衍射成第一声学衍射阶的所述声学辐射；以及
[0135]
至少一个第二接收器换能器，所述至少一个第二接收器换能器被配置成接收从所述光栅反射和/或衍射成不同于所述第一声学衍射阶的第二声学衍射阶的声学辐射。
[0136]
2.根据方面1所述的量测设备，其中，所述至少一个第一接收器换能器和所述至少一个第二接收器换能器与所述至少一个发射器换能器的中心是等距的。
[0137]
3.根据前述方面中任一项所述的量测设备，其中，所述至少一个第一接收器换能器和所述至少一个第二接收器换能器中的每个都包括多个接收器换能器。
[0138]
4.根据方面3所述的量测设备，其中，对于所述多个第一接收器换能器中的每个，存在所述多个第二接收器换能器中的与所述至少一个发射器换能器的中心是等距的相应的一个第二接收器换能器。
[0139]
5.根据前述方面中任一项所述的量测设备，其中，所述至少一个发射器换能器被配置成以编码激发脉冲的形式发射所述声学辐射。
[0140]
6.根据方面5所述的量测设备，其中，所述编码激发脉冲为啁啾脉冲。
[0141]
7.根据前述方面中任一项所述的量测设备，另外的一个或更多个计算机处理器被配置成执行以下步骤：
[0142]
从所述第一接收器换能器和所述第二接收器换能器获得对应的第一信号和第二信号，所述第一信号和所述第二信号指示作为时间的函数的由所述第一换能器和所述第二换能器接收的所述声学辐射的振幅；
[0143]
确定所述第一信号与所述第二信号之间的时间差；以及
[0144]
使用所述时间差来确定所述结构的所述一个或更多个参数。
[0145]
8.根据方面7所述的量测设备，其中，所述光栅的所述一个或更多个参数是所述光栅相对于所述换能器阵列的横向偏移。
[0146]
9.根据方面7或8所述的量测设备，其中，确定时间差包括以下各项中的一项或更多项：
[0147]
确定所述信号中的每个与特定振幅首先交叉所在的对应的时间；
[0148]
确定所述信号中的每个为零所在的对应的一个或更多个时间；以及
[0149]
确定所述信号中的每个的梯度为零所在的对应的一个或更多个时间。
[0150]
10.根据方面7至9中任一项所述的量测设备，其中，确定时间差包括：
[0151]
确定所述信号的交叉相关函数；以及
[0152]
基于时变信号的所述交叉相关函数是最大的时间来确定所述时间差。
[0153]
11.一种确定在半导体衬底中或在所述半导体衬底上制作的结构的一个或更多个参数的方法，所述结构包括光栅，所述方法包括：
[0154]
向所述光栅发射在从1ghz至100ghz的频率范围内的声学辐射；
[0155]
使用对应的第一换能器和第二换能器接收从所述光栅衍射成对应的第一声学衍射阶和第二声学衍射阶的声学辐射；
[0156]
获得对应的第一信号和第二信号，所述第一信号和所述第二信号指示作为时间的函数的由所述第一换能器和所述第二换能器接收的所述声学辐射的振幅；
[0157]
确定所述信号之间的时间差；以及
[0158]
使用所述时间差来确定所述结构的所述一个或更多个参数。
[0159]
12.根据方面11所述的方法，其中，所述第一声学衍射阶和所述第二声学衍射阶对应于所述光栅的对应的第n声学正衍射阶和第n声学负衍射阶，其中，n为非零正整数。
[0160]
13.根据方面12所述的量测设备，其中，所述第一声学衍射阶对应于所述光栅的+1声学衍射阶，并且所述第二声学衍射阶对应于所述光栅的-1声学衍射阶。
[0161]
14.根据方面11至13中任一项所述的方法，其中，所述第一换能器和所述第二换能器分别被布置成接收从所述光栅衍射成所述第一声学衍射阶或所述第二声学衍射阶的所述声学辐射的最大振幅。
[0162]
15.根据方面11至14中任一项所述的方法，其中，所述光栅具有从100nm至10μm的节距。
[0163]
16.根据方面11至15中任一项所述的方法，其中，使用所述时间差来确定所述结构的所述一个或更多个参数包括确定所述光栅相对于所述第一换能器和所述第二换能器的横向偏移。
[0164]
17.根据方面11至16中任一项所述的方法，其中，所述结构包括另外的光栅，所述另外的光栅被布置使得所述光栅定位在所述另外的光栅与所述声学辐射的源之间。
[0165]
18.根据方面16所述的方法，其中，所述光栅和所述另外的光栅隔开100nm至10μm的距离。
[0166]
19.根据方面17或18所述的方法，其中，获得指示作为时间的函数的由所述第一换能器和所述第二换能器接收的所述声学辐射的所述振幅的对应的第一信号和第二信号包括将对应于由所述光栅反射和/或衍射的声学辐射的信号与对应于由所述另外的光栅反射和/或衍射的声学辐射的信号隔离。
[0167]
20.根据方面19所述的方法，并且还包括使用对应于由所述另外的光栅反射和/或衍射的声学辐射的所述隔离信号来确定所述另外的光栅相对于所述第一换能器和所述第二换能器的横向偏移。
[0168]
21.根据方面17至20中任一项所述的方法，其中，从所述另外的光栅反射和/或衍射的所述声学辐射比从所述光栅反射和/或衍射的大致所有的所述声学辐射更晚地到达所述第一换能器和所述第二换能器。
[0169]
22.根据方面21所述的方法，其中，发射的声学辐射被聚焦至所述光栅或所述另外的光栅上，或被聚焦在所述光栅与所述另外的光栅之间。
[0170]
23.根据方面16至22中任一项所述的方法，还包括确定从所述第一换能器和所述第二换能器获得的对应的信号之间的相位差并且使用所述相位差来确定所述光栅与所述
另外的光栅之间的横向偏移。
[0171]
24.根据方面16至23中任一项所述的方法，其中，所述声学辐射以编码激发脉冲的方式发射。
[0172]
25.根据方面24所述的方法，其中，所述编码激发脉冲为啁啾脉冲。
[0173]
根据本发明的其它实施例在以下编号的方面中被进一步描述，这些方面不是权利要求：
[0174]
1.一种用于确定在半导体衬底中或在所述半导体衬底上制作的结构的一个或更多个参数的量测设备，所述结构包括第一光栅和第二光栅，所述第一光栅和所述第二光栅沿平行于所述光栅的法线的方向间隔开，所述量测设备包括：
[0175]
换能器阵列，所述换能器阵列包括多个换能器，所述多个换能器沿大致平行于所述第一光栅和所述第二光栅的共同轴线对准，所述多个换能器包括：用于向所述结构发射在从1ghz至100ghz的频率范围内的声学辐射的一个或更多个发射器换能器，和用于接收从所述第一光栅和所述第二光栅反射和/或衍射的声学辐射的一个或更多个接收器换能器；和
[0176]
一个或更多个计算机处理器，所述一个或更多个计算机处理器被配置成执行以下步骤：
[0177]
从所述接收器换能器中的每个获得信号，所述信号指示作为时间的函数的由所述换能器接收的所述声学辐射的振幅；
[0178]
处理所述信号以确定指示作为时间的函数的从第一光栅反射和/或衍射的第一声学辐射的所述振幅的第一数据和指示作为时间的函数的从第二光栅反射和/或衍射的第二声学辐射的所述振幅的第二数据；以及
[0179]
使用所述第一数据和所述第二数据来确定所述结构的一个或更多个参数。
[0180]
2.根据方面1所述的量测设备，其中，所述一个或更多个发射器换能器经配置成以脉冲的形式发射所述声学辐射，所述脉冲具有持续时间，所述持续时间对应于所述声学辐射的多个周期的数目，所述多个周期的数目在从1个周期至1000个周期的范围内、优选地在从1个周期至15个周期的范围内。
[0181]
3.根据方面1或2的量测设备，其中，所述一个或更多个发射器换能器经配置成以编码激发脉冲的形式发射所述声学辐射。
[0182]
4.根据方面3所述的量测设备，其中，所述编码激发脉冲为啁啾脉冲。
[0183]
5.根据前述方面中任一项所述的量测设备，其中，所述一个或更多个发射器换能器被配置成将发射的声学辐射聚焦至所述第一光栅或所述第二光栅上或聚焦在所述第一光栅与所述第二光栅之间。
[0184]
6.根据方面1所述的量测设备，其中，处理所述信号包括：
[0185]
确定作为时间和沿着所述共同轴线的接收器换能器位置的函数的接收到的声学辐射的振幅；
[0186]
通过相对于时间和沿着所述共同轴线的接收器换能器位置对接收到的声学辐射的所述振幅执行傅里叶变换来确定二维光谱；
[0187]
将掩模应用于所述光谱以抑制或移除所述光谱中的对应于所述第二光栅的一个或更多个声学衍射阶的一个或更多个特征；
[0188]
通过对被应用掩膜的光谱执行逆傅里叶变换来确定所述第一数据，以确定作为时间和沿着所述共同轴线的接收器换能器位置的函数的所述第一声学辐射的所述振幅。
[0189]
7.一种确定在半导体衬底中或在所述半导体衬底上制作的结构的一个或更多个参数的量测设备，所述结构包括第一光栅和第二光栅，所述第一光栅和所述第二光栅沿平行于所述光栅的法线的方向间隔开，所述方法包括：
[0190]
向所述结构发射在从1ghz至100ghz的频率范围内的声学辐射；
[0191]
通过包括沿着共同轴线布置的多个换能器的换能器阵列，接收作为时间的函数的从所述第一光栅和所述第二光栅反射和/或衍射的声学辐射；
[0192]
处理所述信号以确定指示作为时间的函数的从所述第一光栅反射和/或衍射的声学辐射的所述振幅的第一数据和指示作为时间的函数的从所述第二光栅反射和/或衍射的声学辐射的所述振幅的第二数据；以及
[0193]
使用所述第一数据和所述第二数据来确定所述结构的一个或更多个参数。
[0194]
8.根据方面7中任一项所述的方法，其中，所述声学辐射以编码激发脉冲的形式发射。
[0195]
9.根据方面8所述的方法，其中，所述编码激发脉冲为啁啾脉冲。
[0196]
10.根据方面7至9中任一项所述的方法，其中，所述第一光栅和所述第二光栅隔开从100nm至10μm的距离。
[0197]
11.根据方面7至10中任一项所述的方法，其中，所述第一光栅和所述第二光栅中的每个都具有从100nm至10μm的节距。
[0198]
12.根据方面7至11中任一项所述的方法，其中，处理所述信号包括：
[0199]
确定作为时间和沿着所述共同轴线的接收器换能器位置的函数的接收到的声学辐射的所述振幅；
[0200]
通过相对于时间和沿着所述共同轴线的接收器换能器位置对接收到的声学辐射的所述振幅执行傅里叶变换来确定二维光谱；
[0201]
将掩模应用于所述光谱以抑制或移除所述光谱中的对应于所述第二光栅的一个或更多个声学衍射阶的一个或更多个特征；
[0202]
通过对所述被应用掩膜的光谱执行逆傅里叶变换来确定所述第一数据，以确定作为时间和沿着所述共同轴线的接收器换能器位置的函数的所述第一声学辐射的所述振幅。
[0203]
13.根据方面7至12中任一项所述的方法，其中，所述第一光栅和所述第二光栅被配置成使所述光谱中的对应于所述第二光栅的一个或更多个声学衍射阶的所述一个或更多个特征与所述光谱中的对应于所述第一光栅的一个或更多个声学衍射阶的特征之间的叠置最小化。
[0204]
14.根据方面7至13中任一项所述的方法，其中，所述第一光栅和/或所述第二光栅被变迹。
[0205]
15.一种量测目标，所述量测目标在半导体衬底上或所述半导体衬底中制作，并且用于衍射由换能器阵列发射的声学辐射，所述量测目标包括：
[0206]
第一光栅，所述第一光栅具有第一节距，所述第一节距用于将所述声学辐射衍射成第一衍射声学辐射，所述第一衍射声学辐射包括所述第一光栅的第一声学衍射阶；和
[0207]
第二光栅，所述第二光栅具有第二节距，所述第二节距用于将所述声学辐射衍射
成所述第二光栅的第一声学衍射阶和第二声学衍射阶，所述第二光栅沿平行于所述第一光栅和所述第二光栅的法线的方向与所述第一光栅间隔开；以及
[0208]
其中，所述量测目标被配置，使得对于具有在从1ghz至100ghz的范围内的频率并且沿平行于所述第一光栅和所述第二光栅的所述法线的所述方向发射的声学辐射，所述第一光栅的所述第一声学衍射阶的衍射角在所述第二光栅的所述第一声学衍射阶和所述第二声学衍射阶的对应的衍射角之间。
[0209]
16.根据方面15所述的量测目标，其中，所述第一光栅的所述第一声学衍射阶平分所述第二光栅的所述第一声学衍射阶和所述第二声学衍射阶。
[0210]
17.根据方面15或16所述的量测目标，为了用于包括位于所述换能器阵列与所述量测目标之间的流体耦合剂的量测设备中，其中，所述第一节距和所述第二节距基于所述流体耦合剂的厚度而被调谐以减少和/或最小化由所述第一光栅反射和/或衍射的声学辐射与由第二光栅反射和/或衍射的声学辐射之间的声学干扰。
[0211]
18.根据方面15至17中任一项所述的量测目标，其中，所述第一光栅和所述第二光栅中的每个都包括多个光栅元件，并且通过使所述光栅元件的一个或更多个性质沿所述光栅的所述节距的方向变化而使所述第一反射光栅和/或所述第二反射光栅变迹。
[0212]
19.根据方面18所述的量测目标，其中，所述光栅元件的所述一个或更多个性质包括以下各项中的一项或更多项：所述光栅元件的厚度；所述光栅元件的长度；以及制成所述光栅元件的材料。
[0213]
20.根据方面18或19所述的量测目标，其中，变迹的光栅或两个变迹的光栅中的所述光栅元件的对应的压力反射系数被配置成减小由所述光栅产生的一个或更多个声学衍射阶中的所述衍射声学辐射的发散度。
[0214]
21.根据方面18至20中任一项所述的量测目标，其中，变迹的光栅或两个变迹的光栅中的元件被配置成具有对应于第一种类的离散化贝塞尔函数的对应的反射系数。
[0215]
22.根据方面15至21中任一项所述的量测目标，其中，所述第一光栅和所述第二光栅被隔开在从100nm至10μm的范围内的距离。
[0216]
23.一种设计量测目标的方法，所述量测目标用于制作在半导体衬底上或所述半导体衬底中且用于衍射由换能器阵列发射的声学辐射，所述量测目标包括具有第一节距的第一光栅和具有第二节距的第二光栅，所述第二光栅沿平行于所述第一光栅和所述第二光栅的法线的方向与所述第一光栅间隔开，所述方法包括以下步骤的一次或更多次迭代：
[0217]
对来自所述量测目标的在从1ghz至100ghz的频率范围内的声学辐射的衍射进行模拟；以及
[0218]
调整至少包括所述第一光栅和/或所述第二光栅的节距的所述量测目标的一个或更多个性质，使得由所述第一光栅衍射的所述模拟声学辐射的空间频率分量横跨与由所述第二光栅衍射的所述模拟声学辐射的空间频率分量不同的空间频率范围。
[0219]
24.根据方面23所述的方法，其中，调整所述第一节距和/或所述第二节距包括：
[0220]
从所述模拟衍射声学辐射确定从所述第一光栅衍射的所述声学辐射的空间频率分量的第一振幅和从所述第二光栅衍射的所述声学辐射的相应的空间频率分量的第二振幅；以及
[0221]
调整所述第一节距和/或所述第二节距以使所述第一振幅和所述第二振幅中的一
个相对于另一个增加。
[0222]
25.根据方面23或24所述的方法，其中，所述模拟衍射声学辐射包括被衍射成所述第一光栅的第一声学衍射阶的第一声学辐射和被衍射成所述第二光栅的第一声学衍射阶的第二声学辐射。
[0223]
26.根据方面25所述的方法，其中，所述第二声学辐射包括被衍射成所述第二光栅的第二声学衍射阶的声学辐射，并且其中，所述第一节距和/或所述第二节距被调整，使得对应于所述第一光栅的第一声学衍射阶的所述空间频率在所述第二光栅的所述第一声学衍射阶的所述空间频率和所述第二声学衍射阶的所述空间频率之间。
[0224]
27.根据方面25所述的方法，其中，所述第一声学辐射和所述第二声学辐射中的每个包括对应于所述声学衍射阶的主瓣和旁瓣的空间频率分量，并且其中，所述第一节距和/或所述第二节距经调整使得对应于所述第一声学辐射的所述主瓣的所述空间频率在所述第二声学辐射的两个或更多个旁瓣的所述空间频率之间。
[0225]
28.根据方面23至27中任一项所述的方法，其中，所述一个或更多个性质包括以下各项中的一项或更多项：
[0226]
所述第一光栅和所述第二光栅的隔开距离；和
[0227]
用于产生变迹光栅的沿所述光栅的所述节距的方向的所述第一光栅或所述第二光栅的光栅元件的一个或更多个性质。
[0228]
29.根据方面23至28中任一项所述的方法，还包括制作根据所述方法设计的量测目标。

技术特征：
1.一种用于确定在半导体衬底中或在所述半导体衬底上制作的结构的一个或更多个参数的量测设备，所述量测设备包括换能器阵列，所述换能器阵列包括定位在平面中的多个换能器，所述多个换能器包括：用于向所述结构发射在从1ghz至100ghz的频率范围内的声学辐射的至少一个发射器换能器，和用于接收从所述结构反射和/或衍射的声学辐射的至少一个接收器换能器。2.根据权利要求1所述的量测设备，其中，所述换能器阵列设置在固体延迟线元件中或设置在所述固体延迟线元件上，所述固体延迟线元件沿所述结构的方向从所述换能器阵列延伸并且具有平面，所述平面用于定位成邻近所述衬底的相应的平面或邻近在所述衬底上制作的结构的相应的平面。3.根据权利要求2所述的量测设备，所述量测设备还被配置成将流体耦合剂保持在所述延迟线元件的所述平面与所述衬底的所述平面之间或将流体耦合剂保持在所述延迟线元件的所述平面与在所述衬底上制作的结构的所述平面之间。4.根据权利要求3所述的量测设备，包括衬底支撑件，所述衬底支撑件用于将所述衬底定位成邻近所述延迟线元件，使得所述延迟线元件的所述平面和所述衬底的所述平面或在所述衬底上制作的结构的所述平面与所述延迟线元件隔开0.10μm至5μm。5.根据权利要求2至4中任一项所述的量测设备，其中，所述延迟线元件的所述平面与所述换能器阵列隔开在从25μm至5000μm的范围内的距离。6.根据前述权利要求中任一项所述的量测设备，其中，所述多个换能器沿着共同轴线布置。7.根据前述权利要求中任一项所述的量测设备，其中，所述多个换能器包括至少一个接收器换能器，所述至少一个接收器换能器沿着所述共同轴线位于所述至少一个发射器换能器的任一侧。8.根据权利要求6或7所述的量测设备，其中，所述至少一个发射器换能器包括多个发射器换能器，所述多个发射器换能器并联连接且被布置成由单个信号激发。9.根据权利要求7所述的量测设备，所述设备其中所述多个发射器换能器被配置成作为相控阵列进行操作。10.根据权利要求8或9所述的量测设备，还包括一个或更多个开关，所述一个或更多个开关被配置成将所述多个换能器中的一个或更多个额外的换能器连接至所述至少一个发射器换能器和/或将所述一个或更多个额外的换能器与所述至少一个发射器换能器断开连接。11.根据前述权利要求中任一项所述的量测设备，包括被配置成在小于50ns，优选地小于15ns的切换时间内将所述多个换能器中的一个或更多个换能器从发射器换能器切换成接收器换能器的一个或更多个开关。12.根据权利要求10或11所述的量测设备，还包括控制器，所述控制器被配置成将所述多个换能器中的所述一个或更多个换能器控制为发射器换能器或接收器换能器。13.根据前述权利要求中任一项所述的量测设备，其中，所述一个或更多个发射器换能器被配置成以脉冲的形式发射所述声学辐射，所述脉冲具有持续时间，所述持续时间对应于所述声学辐射的多个周期的数目，所述多个周期的数目在从1个周期至1000个周期的范围内，或优选地在从1个周期至15个周期的范围内。
14.根据前述权利要求中任一项所述的量测设备，其中，所述换能器阵列具有在从250nm至10μm的范围内的节距。15.根据前述权利要求中任一项所述的量测设备，还包括另外的换能器阵列，所述另外的换能器阵列包括多个另外的换能器，所述多个另外的换能器与所述换能器阵列是共面的，所述多个另外的换能器包括：用于向所述结构发射在从1ghz至100ghz的频率范围内的声学辐射的至少一个另外的发射器换能器，和用于接收从所述结构反射和/或衍射的声学辐射的至少一个另外的接收器换能器。

技术总结
一种量测设备，所述量测设备用于确定在半导体衬底中或在所述半导体衬底上制作的结构的一个或更多个参数。所述设备包括换能器阵列，所述换能器阵列包括定位在平面中的多个换能器。所述多个换能器包括：用于向所述结构发射在从1GHz至100GHz的频率范围内的声学辐射的至少一个发射器换能器，和用于接收从所述结构反射和/或衍射的声学辐射的至少一个接收器换能器。换能器。换能器。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：ASML荷兰有限公司
技术研发日：2021.12.15
技术公布日：2023/9/7