[发明专利]包括消球差单物镜的量测工具

说明书

提供一种量测工具、一种消球差单透镜、和一种设计消球差单透镜的方法。量测工具用于确定衬底上的结构的特性。量测工具包括用于检测在波长范围内的辐射的光学检测系统。光学检测系统包括用于将辐射聚焦至检测器上的消球差单透镜。消球差单透镜具有在所述波长范围内的消球差波长。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年5月17日递交的欧洲/美国申请19175086.8的优先权，该欧洲/美国申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及用于确定衬底上的结构的一个或多个特性的量测工具。具体地，本发明涉及在此类量测工具内包括消球差单物镜的光学检测系统。

背景技术

光刻设备是构造成将期望的图案施加至衬底上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造中。光刻设备可以例如将图案形成装置(例如，掩模)处的图案(经常也称为“设计布局”或“设计”)投影至设置于衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。

为了将图案投影在衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射。此辐射的波长决定了可以形成于衬底上的特征的最小尺寸。当前在使用中的典型波长为365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。相比于使用例如波长为193nm的辐射的光刻设备，使用具有在4nm至20nm的范围内(例如，6.7nm或13.5nm)的波长的极紫外(EUV)辐射的光刻设备可以用于在衬底上形成较小的特征。

低k₁光刻术可以用于处理尺寸小于光刻设备的典型分辨率极限的特征。在此过程中，可以将分辨率公式表示为CD＝k₁×λ/NA，其中，λ为所采用的辐射的波长，NA为光刻设备中的投影光学器件的数值孔径，CD为“临界尺寸”(通常是被印刷的最小特征尺寸，但在这种情况下为半节距)并且k₁为经验分辨率因子。一般而言，k₁越小，就越难以在衬底上再生与由电路设计者规划以便实现特定电功能性及性能的形状及尺寸类似的图案。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装置和/或设计布局。这些步骤包括例如但不限于：NA的优化、自定义照射方案、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效应校正(OPC，有时也称为“光学及过程校正”)，或者通常被定义为“分辨率增强技术”(RET)的其他方法。可替代地，用于控制光刻设备的稳定性的紧密的控制循环可以用于改善图案的在低k₁下的再生。

用于光刻过程和/或相关测量过程的设备包括用于在设备内引导和控制辐射的复杂光学系统。这些光学系统可能非常复杂，以便满足对形成所述光学系统的一部分的设备所提出的严格性能要求。光学系统的性能通常依赖于波长，并且制造在更宽波长范围内满足性能要求的光学器件也可能增加光学系统的复杂性。结果，设备内部的光学系统可以具有较大的尺寸和/或成本并且可能难以生产。本文中描述的是解决与用于光刻、量测和/或检查设备的光学系统相关的挑战中的一些挑战的方法和系统。

发明内容

根据本公开，提供一种用于确定衬底上的结构的特性的量测工具。所述量测工具可以包括用于检测在波长范围内的辐射的光学检测系统，其中，所述光学检测系统包括用于将所述辐射聚焦至检测器上的消球差单透镜，其中，所述消球差单透镜具有在所述波长范围内的消球差波长。

可选地，所述消球差单透镜可以包括：前表面和后表面，所述前表面和后表面具有轴上曲率，在所述轴上曲率处，所述消球差单透镜的球面色像差在最小球面色像差的上下20％内。所述消球差单透镜还可以包括多个其他透镜特性，其中，所述最小球面色像差是具有相同的其他透镜特性的所有消球差单透镜的最小球面色像差。

可选地，所述多个其他透镜特性可以包括材料、厚度、数值孔径、焦距、和放大率中的至少两项。

可选地，所述轴上曲率可以被表示为科丁顿(Coddington)形状因子。