[發明專利]高數值孔徑物鏡系統

有效

• 申請號: 201580052510.6
• 申請日: 2015-07-29
• 公開（公告）號: CN107076966B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: L·雷日科夫
• 申請（專利權）人: ASML控股股份有限公司
• 主分類號: G02B13/18
• 分類號: G02B13/18;G02B13/14;G03F7/20;G02B27/00;G01N21/88;G01N21/95;G01N21/47
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;呂世磊

公開了一種具有高數值孔徑、大工作距離和跨越寬光譜帶波長的低光學像差的物鏡系統。物鏡系統包括第一透鏡組、第二透鏡組和第三透鏡組。第一透鏡組包括被定位成沿著物鏡系統的光軸彼此相距一距離的第一和第二彎月透鏡。距離可以取決于物鏡系統的焦距。第二透鏡組包括第一和第二彎月透鏡以及雙凸透鏡。第三透鏡組包括雙凹透鏡和雙合透鏡。

相關申請的交叉引用

本申請要求2014年9月29日提交的美國申請62/056701的權益，并且該申請通過引用全部合并于此。

技術領域

本公開涉及可以用在例如光刻設備的檢查系統中的物鏡系統的各種配置。

背景技術

光刻設備是將期望的圖案施加到襯底的目標部分上的機器。光刻設備可以例如用在集成電路(IC)的制造中。在這種情形中，備選地稱為掩模或掩模版的圖案化裝置可以用于生成對應于IC的單獨層的電路圖案，并且該圖案可以被成像到具有輻射敏感材料層(抗蝕劑)的襯底(例如，硅晶片)上的目標部分(例如，包括裸片的部分、一個或若干裸片)上。一般來說，單個襯底將包含被相繼地曝光的相鄰目標部分的網絡。已知的光刻設備包括：所謂的步進器，其中通過使整個圖案一次性曝光到目標部分上來輻照各目標部分；和所謂的掃描器，其中通過在給定方向(“掃描”方向)上通過光束掃描圖案同時同步地平行于或反向平行于該方向掃描襯底來輻照各目標部分。也可以通過將圖案壓印到襯底上而使圖案從圖案化裝置轉移至襯底。

在光刻工藝中，可以檢查經圖案化的襯底和/或掩模版以用于例如工藝控制和驗證。存在有用于執行這樣的檢查的各種技術，包括掃描電子顯微鏡的使用，和各種專業檢查系統，其可以用于檢測掩模版上的缺陷和/或測量例如襯底上的圖案的臨界尺寸(CD)、襯底上形成的相繼層之間的重疊誤差。一種類型的專業檢查系統是散射儀，其中輻射束被定向到襯底的表面上的圖案的目標上，并且測量散射的或反射的輻射束的一個或多個性質(例如根據波長變化的在單個反射角度處的強度、根據反射角度變化的在一個或多個波長處的強度或根據反射角度變化的偏振)，以獲得可以從其確定目標的感興趣的性質的光譜。感興趣的性質的確定可以通過各種技術來執行，諸如但不限于通過迭代途徑(例如，嚴格耦合波分析或有限元法)進行的目標結構的重建、庫檢索和/或主成分分析。已知兩種主要類型的散射儀。將寬帶輻射束定向到襯底上并測量散射到特定窄角范圍內的輻射束的光譜(根據波長變化的強度)的光譜散射儀。使用單色輻射束并測量根據角度變化的散射輻射束的強度的角分辨散射儀。

在這些散射儀中使用物鏡系統，用于將輻射束定向和/或聚焦到檢查對象(例如，掩模版、襯底的表面上的圖案的目標)上和用于收集和/或成像來自檢查對象的散射或反射的光。從所收集的光和/或從對象的圖像獲得的信息的量可以取決于物鏡系統的數值孔徑(NA)和在散射儀中使用的輻射束的波長。物鏡系統的NA越高并且在散射儀中使用的波長的光譜帶越寬，可以從被照射的檢查對象獲得的信息的量越大。然而，可以在檢查系統中使用的最高NA和最大光譜帶寬受到物鏡系統中的一個或多個透鏡的設計和配置的限制。

存在有當前用于散射測量應用的三種類型的高NA物鏡系統：折射、反射和反射折射。某些缺點與這些當前的物鏡系統的使用相關聯。當前的高NA折射物鏡系統的缺點之一是工作距離相對小。例如，對于高NA(例如，0.9-0.95)，工作距離一般小于0.35mm。另一個缺點是當前的高NA折射物鏡系統可以在不損害光學性能的情況下操作所跨越的光譜帶的波長限于從約450nm到700nm范圍的波長。該光譜帶波長之外(例如，低于450nm的波長、高于700nm的波長、410nm-450nm之間的波長、700nm-900nm之間的波長、深紫外(DUV)波長處、紅外(IR)波長處)的當前折射物鏡系統的使用歸因于色差(軸向色差)而造成分辨率的損失。分辨率的損失可能導致散射儀測量的降低的精度。