用于光谱椭圆偏光仪或反射计的透镜设计制造技术

一种透镜系统包含弯曲主镜及非球面副镜。所述非球面副镜具有小于所述主镜的直径的直径，并与所述主镜共享光轴。所述非球面副镜及所述主镜相对于所述光轴旋转地对称。在所述非球面副镜上安置支撑构件，所述支撑构件可在所述透镜系统的操作波长内是透明的。

Lens design for spectroellipsometer or reflectometer

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光谱椭圆偏光仪或反射计的透镜设计相关申请案的交叉参考本申请案主张于2017年10月11日申请且指派的第62/571,106号美国申请案的临时专利申请案的优先权，所述美国申请案的揭示内容特此以引用的方式并入。
本专利技术涉及透镜系统。
技术介绍
半导体制造产业的发展对良率管理及特定来说计量及检验系统的需求越来越大。临界尺寸继续缩减，但产业需要减少实现高良率、高值生产的时间。最小化从检测良率问题到解决所述问题的总时间确定半导体制造商的投资报酬率。制造半导体装置(例如逻辑及存储器装置)通常包含使用大量制造工艺来处理半导体晶片以形成半导体装置的各种特征及多个层级。例如，光刻是涉及将图案从光罩转印到布置于半导体晶片上的光致抗蚀剂的半导体制造工艺。半导体制造工艺的额外实例包含(但不限于)化学机械抛光(CMP)、蚀刻、沉积及离子植入。可在单个半导体晶片上的布置中制造多个半导体装置，且接着将其分离成个别半导体装置。在半导体制造期间可使用计量以进行例如半导体晶片或光罩的各种测量。计量工具可用于测量与各种半导体制造工艺相关联的结构及材料特性。例如，计量工具可测量材料组分或可测量结构及膜的尺寸特性(例如膜厚度、结构的临界尺寸(CD)或叠加)。这些测量用于在半导体裸片的制造期间促进工艺控制及/或良率效率。随着半导体装置模式尺寸继续收缩，通常需要更小计量目标。此外，对测量准确度的需求及与实际装置特性匹配增加对装置类目标以及裸片中及甚至装置上测量的需求。已提出各种计量实施方案以实现所述目标。例如，已提出基于主要反射光学器件的聚焦束椭圆偏光测量术。可使用变迹器来减轻光学衍射的效果，从而导致照明点的扩展超过由几何光学器件界定的尺寸。使用具有同时多个入射角照明的高数值孔径工具是实现小目标能力的另一方式。其它测量实例可包含测量半导体堆叠的一或多个层的组分，测量晶片上(或内)的某些缺陷，及测量暴露到晶片的光刻辐射的量。在一些情况中，计量工具及算法可经配置用于测量非周期性目标。图1是展示示范性椭圆偏光仪的集光透镜及聚焦透镜配置的示意图。图1的设计具有高像差量。点可需要尽可能小，但像差增加聚焦点的尺寸。图1说明离轴设计。离轴设计消除系统中的对称性。对称性系统趋于更容易校准，及对称性允许可进行更快计算的假定。离轴设计具有高于相同数值孔径(NA)的轴上设计的入射角(AOI)。当光以非法向入射反射时，其改变偏振。使光学器件改变光的偏振状态可为一个问题，因为图1的系统用于测量偏振。图2展示偏振如何随着入射角的改变而改变。改变的振幅随着波长改变，但基本功能形式是二次的。换句话来说，如果AOI减少2倍，那么偏振改变将减少4倍。除了入射角之外，透镜及镜还可影响偏振。不同光线可具有不同偏振移位，此可使校准具有挑战性。校准可降低工具的准确度及/或精度，而更准确偏振可提供更好的测量。史瓦西(Schwarzschild)透镜是具有两个球面镜的物镜。图3中说明具有光线轨迹的实例。对于相同NA，最大入射角小于图1的设计。鉴于偏振移位相对于AOI的二次性质，此是对图1的改进。史瓦西透镜旋转地对称的。由于旋转对称性，使用史瓦西设计的模拟及分析需要较少计算时间，且校准更简单。然而，史瓦西透镜具有限制性。中心遮蔽及腿部将阻挡通过透镜的约25％的光。相对于图1的设计，中心遮蔽及腿部还导致额外衍射。此增加给定NA的点尺寸。中心遮蔽及腿部对环绕能量的效果如图4中所示。图4展示为获得与现存设计相同的环绕能量，NA需要增加1.85倍。使NA增加那么多也会增加最大值AOI。因此，使NA增加那么多几乎消除通过进入轴上设计获得的AOI优点。虽然图3的史瓦西透镜优于图1的设计，但改进往往较小。将NA增加1.85倍可导致其它问题，所述问题虽然不同，但对系统性能可能同样是不利的。因此，需要一种改进透镜系统，其解决史瓦西透镜的限制性。
技术实现思路
在第一实施例中，提供一种透镜系统。所述透镜系统包括弯曲的主镜，具有小于所述主镜的直径的直径的非球面副镜，及安置于所述非球面副镜上的支撑构件。所述非球面副镜与所述主镜共享光轴。所述非球面副镜及所述主镜相对于所述光轴旋转地对称。所述支撑构件在所述透镜系统的操作波长内是透明的。所述支撑构件可为玻璃。例如，所述支撑构件可为二氧化硅或CaF2。在例子中，透镜系统进一步包含外壳。所述主镜及所述非球面副镜经安置于所述外壳中。所述支撑构件将所述非球面副镜连接到所述外壳。所述非球面副镜的所述直径可为所述主镜的直径的2.5％到20％。所述支撑构件可具有非零凸曲率半径及非零凹曲率半径。所述非球面副镜可经配置以阻挡通过所述透镜系统的10％或更少的光。所述支撑构件的曲率半径可为所述支撑构件的半径的0.67倍到1.5倍。椭圆偏光仪或反射计可包含所述第一实施例的所述透镜系统。在第二实施例中，提供一种方法。导引光束通过支撑构件，所述支撑构件在所述光束的操作波长内是透明的。从主镜反射所述光束。从非球面副镜反射所述光束，所述非球面副镜具有小于所述主镜的直径的直径。所述非球面副镜经安置于所述支撑构件上。所述非球面副镜与所述主镜共享光轴。所述非球面副镜及所述主镜相对于所述光轴旋转地对称。所述非球面副镜可经配置以阻挡被导引通过所述支撑元件的10％或更少的光束。所述光束可以法向入射±2°入射于所述支撑构件上。所述支撑构件可为玻璃。例如，所述支撑构件可为二氧化硅或CaF2。所述光束可用于在半导体晶片上执行计量。例如，所述光束可用于执行椭圆偏光测量术或反射测量术附图说明为更全面理解本专利技术的性质及目的，应结合附图参考以下详细描述，其中：图1是椭圆偏光仪的示意图；图2是说明相移与入射角的图表；图3是史瓦西透镜的示意图；图4是说明点源半径的圆的外部的能量与相对半径的图表；图5根据本专利技术的透镜系统的示意图；图6根据本专利技术的方法的流程图；及图7根据本专利技术的系统实施例的框图。具体实施方式尽管将依据特定实施例描述所主张的标的物，但其它实施例(包含未提供本文中陈述的全部益处及特征的实施例)也在本专利技术的范围内。可在不脱离本专利技术的范围的情况下进行各种结构、逻辑、过程步骤及电子改变。因此，本专利技术的范围仅参考随附权利要求书定义。本文中揭示的实施例通过改进匹配及使分析原始数据所需的计算更快及更容易来扩展当前椭圆偏光仪的能力。各种椭圆偏光仪设计可受益于这些实施例。例如，具有三个不同入射角的椭圆偏光仪(例如由科磊公司(KLA-Tencor)制造的SpectraShape10,000(也称为“SS10k”))可用于测量半导体上的临界尺寸或其它参数。此椭圆偏光仪可用于测量半导体晶片或其它样品上的薄膜的厚度、折射率或吸收。聚焦透镜及集光透镜通常是椭圆偏光仪上的重要光学组件。聚焦透镜将光聚焦成小点，因此可测量小特征。还需要收集来自测量点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种透镜系统，其包括：/n主镜，其是弯曲的；/n非球面副镜，其具有小于所述主镜的直径的直径，其中所述非球面副镜与所述主镜共享光轴，且其中所述非球面副镜及所述主镜相对于所述光轴旋转地对称；及/n支撑构件，其经安置于所述非球面副镜上，其中所述支撑构件在所述透镜系统的操作波长内是透明的。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171011 US 62/571,106;20181002 US 16/149,5821.一种透镜系统，其包括：
主镜，其是弯曲的；
非球面副镜，其具有小于所述主镜的直径的直径，其中所述非球面副镜与所述主镜共享光轴，且其中所述非球面副镜及所述主镜相对于所述光轴旋转地对称；及
支撑构件，其经安置于所述非球面副镜上，其中所述支撑构件在所述透镜系统的操作波长内是透明的。


2.根据权利要求1所述的透镜系统，其中所述支撑构件是玻璃。


3.根据权利要求1所述的透镜系统，其中所述支撑构件是二氧化硅。


4.根据权利要求1所述的透镜系统，其中所述支撑构件是CaF2。


5.根据权利要求1所述的透镜系统，其进一步包括外壳，其中所述主镜及所述非球面副镜经安置于所述外壳中，且其中所述支撑构件将所述非球面副镜连接到所述外壳。


6.根据权利要求1所述的透镜系统，其中所述非球面副镜的所述直径是所述主镜的直径的2.5％到20％。


7.根据权利要求1所述的透镜系统，其中所述支撑构件具有非零凸曲率半径及非零凹曲率半径。


8.根据权利要求1所述的透镜系统，其中所述非球面副镜经配置以阻挡通过所述透镜系统的10％或更少的光。


9.根据权利要求1所述的透镜系统，其中所述支撑构件的...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·布拉森海姆，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US