高数值孔径物镜系统技术方案

公开了一种具有高数值孔径、大工作距离和跨越宽光谱带波长的低光学像差的物镜系统。物镜系统包括第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组。第一透镜组包括被定位成沿着物镜系统的光轴彼此相距一距离的第一和第二弯月透镜。距离可以取决于物镜系统的焦距。第二透镜组包括第一和第二弯月透镜以及双凸透镜。第三透镜组包括双凹透镜和双合透镜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高数值孔径物镜系统相关申请的交叉引用本申请要求2014年9月29日提交的美国申请62/056701的权益，并且该申请通过引用全部合并于此。
本公开涉及可以用在例如光刻设备的检查系统中的物镜系统的各种配置。
技术介绍
光刻设备是将期望的图案施加到衬底的目标部分上的机器。光刻设备可以例如用在集成电路(IC)的制造中。在这种情形中，备选地称为掩模或掩模版的图案化装置可以用于生成对应于IC的单独层的电路图案，并且该图案可以被成像到具有辐射敏感材料层(抗蚀剂)的衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括裸片的部分、一个或若干裸片)上。一般来说，单个衬底将包含被相继地曝光的相邻目标部分的网络。已知的光刻设备包括：所谓的步进器，其中通过使整个图案一次性曝光到目标部分上来辐照各目标部分；和所谓的扫描器，其中通过在给定方向(“扫描”方向)上通过光束扫描图案同时同步地平行于或反向平行于该方向扫描衬底来辐照各目标部分。也可以通过将图案压印到衬底上而使图案从图案化装置转移至衬底。在光刻工艺中，可以检查经图案化的衬底和/或掩模版以用于例如工艺控制和验证。存在有用于执行这样的检查的各种技术，包括扫描电子显微镜的使用，和各种专业检查系统，其可以用于检测掩模版上的缺陷和/或测量例如衬底上的图案的临界尺寸(CD)、衬底上形成的相继层之间的重叠误差。一种类型的专业检查系统是散射仪，其中辐射束被定向到衬底的表面上的图案的目标上，并且测量散射的或反射的辐射束的一个或多个性质(例如根据波长变化的在单个反射角度处的强度、根据反射角度变化的在一个或多个波长处的强度或根据反射角度变化的偏振)，以获得可以从其确定目标的感兴趣的性质的光谱。感兴趣的性质的确定可以通过各种技术来执行，诸如但不限于通过迭代途径(例如，严格耦合波分析或有限元法)进行的目标结构的重建、库检索和/或主成分分析。已知两种主要类型的散射仪。将宽带辐射束定向到衬底上并测量散射到特定窄角范围内的辐射束的光谱(根据波长变化的强度)的光谱散射仪。使用单色辐射束并测量根据角度变化的散射辐射束的强度的角分辨散射仪。在这些散射仪中使用物镜系统，用于将辐射束定向和/或聚焦到检查对象(例如，掩模版、衬底的表面上的图案的目标)上和用于收集和/或成像来自检查对象的散射或反射的光。从所收集的光和/或从对象的图像获得的信息的量可以取决于物镜系统的数值孔径(NA)和在散射仪中使用的辐射束的波长。物镜系统的NA越高并且在散射仪中使用的波长的光谱带越宽，可以从被照射的检查对象获得的信息的量越大。然而，可以在检查系统中使用的最高NA和最大光谱带宽受到物镜系统中的一个或多个透镜的设计和配置的限制。存在有当前用于散射测量应用的三种类型的高NA物镜系统：折射、反射和反射折射。某些缺点与这些当前的物镜系统的使用相关联。当前的高NA折射物镜系统的缺点之一是工作距离相对小。例如，对于高NA(例如，0.9-0.95)，工作距离一般小于0.35mm。另一个缺点是当前的高NA折射物镜系统可以在不损害光学性能的情况下操作所跨越的光谱带的波长限于从约450nm到700nm范围的波长。该光谱带波长之外(例如，低于450nm的波长、高于700nm的波长、410nm-450nm之间的波长、700nm-900nm之间的波长、深紫外(DUV)波长处、红外(IR)波长处)的当前折射物镜系统的使用归因于色差(轴向色差)而造成分辨率的损失。分辨率的损失可能导致散射仪测量的降低的精度。当前的反射折射和/或反射物镜系统的缺点之一是它们具有远离零的大的佩兹伐和(即，它们不具有平坦的场曲)并且作为结果诱发场曲像差。光瞳像差是当前的反射折射和/或反射物镜系统的另一个缺点，归因于它们的大的场曲和光瞳大小。此外，当前的反射折射和/或反射物镜系统遭受如下遮蔽，其减少了所收集的光的量，并因此减少了可从检查对象收集的信息的量。
技术实现思路
于是，存在对于改进的物镜系统的需要，该改进的物镜系统可以被配置成具有高NA而没有上面提到的缺点。根据实施例，一种物镜系统包括第一透镜组，第一透镜组包括可以被定位成沿着物镜系统的光轴彼此相距一距离的第一和第二正弯月透镜。距离可以取决于物镜系统的焦距。物镜系统进一步包括第二透镜组，第二透镜组包括三合透镜。三合透镜可以包括具有第一表面和第二表面的第一弯月透镜、具有第三表面和第四表面的第二弯月透镜以及具有第五表面和第六表面的双凸透镜。第三表面可以与第二表面实质上接触并且第五表面可以与第四表面实质上接触。物镜系统可以进一步包括第三透镜组，第三透镜组包括双凹透镜和双合透镜。在另一实施例中，一种检查系统可以配置成测量衬底的性质。检查系统包括：辐射源，其可以被配置成产生辐射束；光学系统，其可以被配置成将辐射束聚焦到衬底的表面上；和检测器，其可以被配置成检测从衬底的表面反射的辐射束。光学系统可以包括：第一透镜组，其包括可以被定位成沿着光学系统的光轴彼此相距一距离的第一和第二正弯月透镜。距离可以取决于物镜系统的焦距。光学系统可以进一步包括：第二透镜组，其包括第三正弯月透镜、被胶合至第三正弯月透镜的负弯月透镜和被胶合至负弯月透镜的双凸透镜。光学系统还可以包括第三透镜组，其包括双凹透镜和双合透镜。又在另一实施例中，一种光刻设备包括：照射光学系统，其可以被配置成照射图案化装置的图案；投影系统，其可以被配置成将图案的图像投影到衬底的目标部分上；和检查设备，其可以被配置成测量衬底的性质且包括物镜系统。物镜系统可以包括：第一透镜组，其可以被配置成校正物镜系统的场曲像差和光瞳像差。第一透镜组可以包括双凹透镜和双合透镜。在进一步的实施例中，一种物镜系统包括：第一和第二弯月透镜，其被定位成沿着物镜系统的光轴彼此相距一距离。距离可以取决于物镜系统的焦距。物镜系统可以进一步包括彼此接触的第三和第四弯月透镜、与第四弯月透镜接触的双凸透镜、三合透镜以及在三合透镜与双凸透镜之间的孔径光阑。下面将参照附图详细地描述本专利技术的进一步的特征和优点以及本专利技术的各种实施例的结构和操作。需注意的是，本专利技术不限于本文所描述的具体实施例。这样的实施例在本文中被呈现仅用于说明的目的。基于本文所包含的教导，附加实施例将对于相关
技术人员是显而易见的。附图说明并入本文并形成说明书一部分的附图图示出本专利技术，并且与描述一起进一步用于说明本专利技术的原理并且使得相关领域的技术人员能够制造和使用本专利技术。图1A是根据本专利技术的实施例的反射光刻设备的示意性图示。图1B是根据本专利技术的实施例的透射光刻设备的示意性图示。图2是根据本专利技术的实施例的反射光刻设备的更详细的示意性图示。图3是根据本专利技术的实施例的光刻单元的示意性图示。图4和图5是根据本专利技术的各种实施例的散射仪的示意性图示。图6至图9是根据本专利技术的各种实施例的折射物镜系统的截面图的示意性图示。本专利技术的特征和优点将从下面结合附图时陈述的详细描述中变得更加明显，其中相似的参考符号始终标识相应的元件。在附图中，相似的参考编号一般指示出同样的、功能上类似和/或结构上相似的元件。元件首次出现的附图由相应的参考编号中最左边的数字来指示。除非另有指示，否则贯穿本公开提供的附图不应当解释为按比例的图。具体实施方式本说明书公开了并入有本专利技术的特征的一个或多个实施例。所公开的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种物镜系统，包括：第一透镜组，包括：第一正弯月透镜，和第二正弯月透镜，被定位成沿着所述物镜系统的光轴与所述第一正弯月透镜相距一距离，所述距离取决于所述物镜系统的焦距；第二透镜组，包括三合透镜，其中所述三合透镜包括：第一弯月透镜，包括第一表面和第二表面，第二弯月透镜，包括第三表面和第四表面，所述第三表面与所述第二表面实质上接触，和第一双凸透镜，包括第五表面和第六表面，所述第五表面与所述第四表面实质上接触；以及第三透镜组，包括：第一双凹透镜；和双合透镜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.29 US 62/056,7011.一种物镜系统，包括：第一透镜组，包括：第一正弯月透镜，和第二正弯月透镜，被定位成沿着所述物镜系统的光轴与所述第一正弯月透镜相距一距离，所述距离取决于所述物镜系统的焦距；第二透镜组，包括三合透镜，其中所述三合透镜包括：第一弯月透镜，包括第一表面和第二表面，第二弯月透镜，包括第三表面和第四表面，所述第三表面与所述第二表面实质上接触，和第一双凸透镜，包括第五表面和第六表面，所述第五表面与所述第四表面实质上接触；以及第三透镜组，包括：第一双凹透镜；和双合透镜。2.根据权利要求1所述的折射物镜系统，其中所述第一透镜组被配置成同时校正所述物镜系统的彗差和色差。3.根据权利要求1所述的折射物镜系统，其中所述第二透镜组被配置成校正所述物镜系统的复消色差像差。4.根据权利要求1所述的折射物镜系统，其中所述第三透镜组被配置成校正所述物镜系统的场曲像差和光瞳像差。5.根据权利要求1所述的折射物镜系统，其中所述第一正弯月透镜和所述第二正弯月透镜包括球面表面。6.根据权利要求1所述的折射物镜系统，其中所述第二正弯月透镜包括非球面凹面。7.根据权利要求1所述的折射物镜系统，其中所述第一双凹透镜和所述双合透镜彼此相邻并分离。8.根据权利要求1所述的折射物镜系统，其中所述第一双凹透镜和所述双合透镜彼此胶合。9.根据权利要求1所述的折射物镜系统，其中所述双合透镜包括彼此胶合的第二双凸透镜和第二双凹透镜。10.根据权利要求1所述的折射物镜系统，进一步包括在所述第二透镜组与所述第三透镜组之间的入射光瞳和孔径光阑。11.一种配置成测量衬底的性质的检查系统，所述检查系统包括：辐射源，被配置成产生辐射束；光学系统，被配置成将所述辐射束聚焦到所述衬底的表面上，所述光学系统包括：第一透镜组，包括：第一正弯月透镜，和第二正弯月透镜，被定位成沿着所述光学系统的光轴与所述第一正弯月透镜相距一距离，所述距离取决于所述光学系统的焦距，第二透镜组，包括第三正弯月透...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·雷日科夫，
申请(专利权)人：ASML控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL