CN116249889A - 消色差光学中继装置 - Google Patents

消色差光学中继装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116249889A
CN116249889A CN202180067834.2A CN202180067834A CN116249889A CN 116249889 A CN116249889 A CN 116249889A CN 202180067834 A CN202180067834 A CN 202180067834A CN 116249889 A CN116249889 A CN 116249889A
Authority
CN
China
Prior art keywords
axicon
lens
radiation
lens system
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180067834.2A
Other languages
English (en)
Inventor
F·泽普
A·B·昆布尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ASML Holding NV
Original Assignee
ASML Holding NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ASML Holding NV filed Critical ASML Holding NV
Publication of CN116249889A publication Critical patent/CN116249889A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/001—Axicons, waxicons, reflaxicons
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/0095—Relay lenses or rod lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • G02B27/005—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration for correction of secondary colour or higher-order chromatic aberrations
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/12—Beam splitting or combining systems operating by refraction only
    • G02B27/123—The splitting element being a lens or a system of lenses, including arrays and surfaces with refractive power
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/12—Beam splitting or combining systems operating by refraction only
    • G02B27/126—The splitting element being a prism or prismatic array, including systems based on total internal reflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/04—Simple or compound lenses with non-spherical faces with continuous faces that are rotationally symmetrical but deviate from a true sphere, e.g. so called "aspheric" lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/706843—Metrology apparatus
    • G03F7/706845—Calibration, e.g. tool-to-tool calibration, beam alignment, spot position or focus
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/706843—Metrology apparatus
    • G03F7/706849—Irradiation branch, e.g. optical system details, illumination mode or polarisation control

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

披露了一种透镜系统，包括：第一非球面轴锥透镜元件，所述第一非球面轴锥透镜元件包括第一折射表面和第二折射表面；第二非球面轴锥透镜元件，所述第二非球面轴锥透镜元件包括类似于所述第二折射表面的第三折射表面和类似于所述第一折射表面的第四折射表面；以及孔径光阑，所述孔径光阑位于所述第一非球面轴锥透镜元件与所述第二非球面轴锥透镜元件之间。所述第一非球面轴锥透镜元件和第二非球面轴锥透镜被相互定向成使得所述第二折射表面和所述第三折射表面相互面对。所述第一非球面轴锥透镜元件和所述第二非球面轴锥透镜元件被配置成最小化由所述透镜系统中继的辐射的至少光谱范围的色差。

Description

消色差光学中继装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年10月1日递交的欧洲申请20199589.1的优先权，所述欧洲申请的全部内容通过引用而被合并入本文中。
技术领域
本发明涉及消色差光学中继装置，并且具体地涉及与集成电路的制造中的量测应用有关的这种光学中继装置。
背景技术
光刻设备是一种被构造为将所期望的图案施加到衬底上的机器。例如，光刻设备可以用于集成电路(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(也经常被称为“设计布局”或“设计”)投影到被设置在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。
为了将图案投影到衬底上，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大小。当前使用的典型的波长是365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。使用极紫外(EUV)辐射(具有在4nm至20nm范围内的波长，例如6.7nm或13.5nm)的光刻设备可以被用于在衬底上形成与使用例如具有193nm波长的辐射的光刻设备相比更小的特征。
低k1光刻可用于处理尺寸小于光刻设备的经典分辨率极限的特征。在这种过程中，分辨率公式可以表示为CD＝k1×λ/NA，其中λ是所采用的辐射波长，NA是光刻设备中投影光学器件的数值孔径，CD是临界尺寸(通常是印刷的最小特征尺寸，但在这种情况下是半节距)，k1是经验分辨率因子。通常，k1越小，在所述衬底上再现类似于由电路设计者规划的形状和尺寸的图案以实现特定电学功能性和性能就变得越困难。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。这些步骤包括例如但不限于：NA的优化、自定义照射方案、相移的图案形成装置的使用、设计布局(诸如所述设计布局中的光学邻近效应校正(OPC，有时也被称为“光学和过程校正))的各种优化、或通常被定义为“分辨率增强技术”(RET)的其它方法。替代地，用于控制所述光刻设备的稳定性的紧密控制回路可以被用于改善在低k1下所述图案的再现。
量测工具被用于IC制造过程的许多方面，例如作为用于在曝光之前适当地定位衬底的对准工具、作为用于测量所述衬底的表面形貌的调平工具以例如用于聚焦控制、以及作为基于散射测量的工具以用于在过程控制中检查/测量经曝光的和/或经蚀刻的产品。在每种情况下，都需要辐射源。由于各种原因(包括测量的鲁棒性(即稳健性)和准确性)，则宽带或白光辐射源越来越多地用于这种量测应用。然而，与窄带辐射的情况相反，宽带辐射的传播通常对宽带辐射的束路径中所使用的(反射型和透射型)光学元件具有较高的要求。例如，在使用光学透镜来整形(例如，聚焦或准直)宽带辐射的束的情况下，透镜需要对宽带辐射的束引起低的或可忽略的色差，例如，以便获得小的聚焦斑或良好准直束。虽然低色差透镜已经被提出和开发，但是它们的性能仍然是有限的。因此，将会希望改善现有的光学透镜以对宽带辐射的束更好地整形。
发明内容
在本发明的第一方面中，提供了一种透镜系统，包括：第一非球面轴锥透镜元件，所述第一非球面轴锥透镜元件包括第一折射表面和第二折射表面；第二非球面轴锥透镜元件，所述第二非球面轴锥透镜元件包括类似于所述第二折射表面的第三折射表面和类似于所述第一折射表面的第四折射表面，所述第一非球面轴锥透镜元件和第二非球面轴锥透镜被相互定向成使得所述第二折射表面和所述第三折射表面相互面对；和
孔径光阑，所述孔径光阑位于所述第一非球面轴锥透镜元件与所述第二非球面轴锥透镜元件之间；其中，所述第一非球面轴锥透镜元件和所述第二非球面轴锥透镜元件被配置成最小化由所述透镜系统中继的辐射的至少光谱范围的色差。
本发明的其它方面包括量测装置，所述量测装置包括所述第一方面的宽带光源装置。
附图说明
现在将参考随附的示意性附图仅通过举例的方式描述本发明的实施例，在附图中：
-图1描绘了光刻设备的示意性概略图；
-图2描绘了光刻单元的示意性概略图；
-图3描绘整体光刻术的示意性表示，表示用以优化半导体制造的三种关键技术之间的协作；
-图4描绘了用作量测装置的散射仪设备的示意性概略图，其可以包括根据本发明的实施例的辐射源；
-图5描绘了水平传感器设备的示意性概略图，所述水平传感器设备可以包括根据本发明的实施例的辐射源；
-图6描绘了对准传感器设备的示意性概略图，所述对准传感器设备可以包括根据本发明的实施例的辐射源；
-图7示意性地描绘了用于传输和修改宽带辐射的现有技术光学中继系统；
-图8(a)示意性地描绘了消色差单透镜聚焦透镜；
-图8(b)示意性地描绘了消色差单透镜准直透镜；
-图9比较了如图8(a)和8(b)中描绘的消色差单透镜与具有相同后焦距和数值孔径的商业消色差双合透镜的所计算的色差焦移。
-图10示意性地描绘了根据一个实施例的消色差透镜系统，所述消色差透镜系统包括两个单独的消色差非球面轴锥镜单透镜元件；
-图11示意性地描绘了根据替代实施例的消色差透镜系统，所述消色差透镜系统包括限定两个消色差非球面轴锥透镜的整体透镜元件；以及
-图12描绘了能够用于图10或图11的实施例中的延伸的非球面轴锥透镜。
具体实施方式
在本文中，术语“辐射”和“束”被用于涵盖全部类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和EUV辐射(极紫外辐射，例如具有在约5nm至100nm的范围内的波长)。
如本发明中采用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案形成装置”可以被广泛地解释为是指可以被用于向入射辐射束赋予经图案化的横截面的通用图案形成装置，所述经图案化的横截面对应于将要在衬底的目标部分中产生的图案。在这种情境下，也可以使用术语“光阀”。除经典掩模(透射型或反射型、二元、相移、混合型等)以外，其它这样的图案形成装置的示例包括可编程反射镜阵列和可编程LCD阵列。
图1示意性地描绘了光刻设备LA。所述光刻设备LA包括：照射系统(也被称为照射器)IL，所述照射系统被配置成调节辐射束B(例如，UV辐射、DUV辐射或EUV辐射)；掩模支撑件(例如，掩模台)MT，所述掩模支撑件被构造成支撑图案形成装置(例如，掩模)MA，并且被连接至被配置成根据某些参数来准确地定位图案形成装置MA的第一定位器PM；衬底支撑件(例如，晶片台)WT，所述衬底支撑件被构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W，被连接至被配置成根据某些参数而准确地定位衬底支撑件的第二定位器PW；以及投影系统(例如，折射型投影透镜系统)PS，所述投影系统被配置成将由图案形成装置MA赋予至辐射束B的图案投影至衬底W的目标部分C(例如，包括一个或更多个管芯的部分)上。
在操作中，照射系统IL例如通过束传递系统BD从辐射源SO接收辐射束。所述照射系统IL可以包括用于引导、成形和/或控制辐射的各种类型的光学部件，诸如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型和/或其它类型的光学部件，或其任何组合。所述照射器IL可以被用于调节所述辐射束B以在其横截面中在图案形成装置MA的平面处具有期望的空间性强度分布和角强度分布。
本发明中使用的术语“投影系统”PS应被广泛地解释为涵盖适于所使用的曝光辐射和/或适于诸如浸没液体的使用或真空的使用之类的其它因素的各种类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、变形型、磁性型、电磁型和/或静电型光学系统或其任何组合。本文中使用的任何术语“投影透镜”可以被认为与更上位的术语“投影系统”PS同义。
光刻设备LA可以属于如下类型：衬底的至少一部分可以由具有相对高折射率的浸没液体(例如水)覆盖，以便填充投影系统PS与衬底W之间的空间——这也被称为浸没式光刻术。以引用方式并入本发明中的US 6952253中给出关于浸没技术的更多信息。
光刻设备LA也可以属于具有两个或更多个衬底支撑件WT(也称为“双平台”)的类型。在这种“多平台”机器中，可以并行地使用衬底支撑件WT，和/或可以在对位于衬底支撑件WT中的一个衬底支撑件上的衬底W进行准备衬底W的后续曝光的步骤的同时将另一衬底支撑件WT上的另一衬底W用于在另一衬底W上曝光图案。
除了衬底支撑件WT以外，光刻设备LA也可以包括测量平台。所述测量平台被布置成保持传感器和/或清洁装置。所述传感器可以被布置成测量投影系统PS的性质或辐射束B的性质。所述测量平台可以保持多个传感器。所述清洁装置可以被布置成清洁光刻设备的一部分，例如投影系统PS的一部分或系统的提供浸没液体的一部分。所述测量平台可以在所述衬底支撑件WT远离所述投影系统PS时在所述投影系统PS下方移动。
在操作中，所述辐射束B入射到保持在所述掩模支撑件MT上的所述图案形成装置(例如掩模)MA上，并且由图案形成装置MA上呈现的图案(设计布局)来图案化。在已横穿所述掩模MA的情况下，所述辐射束B穿过所述投影系统PS，所述投影系统将所述束聚焦至所述衬底W的目标部分C上。借助于所述第二定位器PW和位置测量系统IF，可以准确地移动所述衬底支撑件WT，例如以便在聚焦且对准的位置处在所述辐射束B的路径中定位不同的目标部分C。类似地，所述第一定位器PM和可能的另一位置传感器(在图1中未明确地描绘)可以被用于相对于所述辐射束B的路径来准确地定位所述图案形成装置MA。图案形成装置MA和衬底W可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准。虽然如所图示的所述衬底对准标记P1、P2占据专用目标部分，但所述标记可以位于目标部分之间的空间中。当衬底对准标记P1、P2位于所述目标部分C之间时，这些衬底对准标记被称为划线对准标记。
如图2中示出的，光刻设备LA可以形成有时也被称为光刻元或光刻簇的光刻单元LC的部分，所述光刻单元LC常常也包括用于对衬底W执行曝光前和曝光后过程的设备。常规地，这些包括用于沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、用于显影曝光后的抗蚀剂的显影器DE、例如用于调节衬底W的温度(例如，用于调节抗蚀剂层中的溶剂)的激冷板CH和焙烤板BK。衬底传输装置或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底W，在不同过程设备之间移动所述衬底，并且将所述衬底W传递至所述光刻设备LA的进料台LB。光刻单元中常常也被共同地称作轨道或涂覆显影系统的装置通常处于轨道或涂覆显影系统控制单元TCU的控制下，轨道或涂覆显影系统控制单元TCU自身可以受管理控制系统SCS控制，管理控制系统SCS也可以例如经由光刻控制单元LACU来控制光刻设备LA。
为了正确且一致地曝光由光刻设备LA曝光的衬底W，期望检查衬底以测量经图案化的结构的性质，诸如后续层之间的重叠误差、线厚度、临界尺寸(CD)等。出于这种目的，可以在光刻单元LC中包括检查工具(未示出)。如果检测到误差，则可以对后续衬底的曝光或对将要对衬底W执行的其它处理步骤进行例如调整，尤其是在同一批量或批次的其它衬底W仍将要曝光或处理之前进行检测的情况下。
也可以被称为量测设备的检查设备被用于确定衬底W的性质，并且具体地，确定不同衬底W的性质如何变化或与同一衬底W的不同层相关联的性质在层与层间如何变化。所述检查设备替代地被构造成识别所述衬底W上的缺陷，并且所述检查设备可以例如作为所述光刻单元LC的一部分，或可以被集成至所述光刻设备LA中，或甚至可以为单独的装置。所述检查设备可以测量潜像(在曝光之后在抗蚀剂层中的图像)上的性质，或半潜像(在曝光后焙烤步骤PEB之后在抗蚀剂层中的图像)上的性质，或显影后的抗蚀剂图像(其中抗蚀剂的曝光部分或未曝光部分已被移除)上的性质，或甚至蚀刻后的图像(在诸如蚀刻的图案转印步骤之后)上的性质。
典型地，光刻设备LA中的所述图案化过程是在处理中的最关键的步骤之一，其需要所述衬底W上的结构的尺寸设置和放置的高准确度。为了确保这种高准确度，可以将三个系统组合成所谓的“整体”控制环境，如图3中示意性地描绘的。这些系统中的一个系统是光刻设备LA，其(实际上)连接至量测工具MT(第二系统)且连接至计算机系统CL(第三系统)。这种“整体”环境的关键在于优化这三个系统之间的协作以增强总体过程窗口且提供严格的控制回路，从而确保由光刻设备LA执行的图案化保持在过程窗口内。所述过程窗口定义一系列过程参数(例如，剂量、焦距、重叠)，在所述一系列过程参数内的具体制造过程产生定义的结果(例如，功能半导体器件)——典型地，所述光刻过程或图案化过程中的过程参数允许在所定义的结果内变化。
所述计算机系统CL可以使用待图案化的设计布局(的部分)以预测使用哪种分辨率增强技术以及执行计算光刻模拟和计算以确定哪种掩模布局和光刻设备设置实现图案化过程的最大总体过程窗口(在图3中由第一标尺SC1中的双箭头描绘)。典型地，分辨率增强技术被布置成匹配光刻设备LA的图案化可能性。所述计算机系统CL也可以被用于检测所述光刻设备LA当前正在所述过程窗口内何处操作(例如，使用来自所述量测工具MT的输入)以预测是否可能存在由于例如次优处理所产生的缺陷(在图3中由所述第二标尺SC2中的指向“0”的箭头描绘)。
量测工具MT可以将输入提供至计算机系统CL以实现准确模拟和预测，并且可以将反馈提供至光刻设备LA以识别例如光刻设备LA的校准状态中的可能漂移(在图3中由第三标尺SC3中的多个箭头描绘)。
在光刻过程中，期望频繁地对所产生的结构进行测量，例如用于过程控制和验证。用于进行这种测量的工具通常被称为量测工具MT。已知用于进行这样的测量的不同类型的量测工具MT，包括扫描电子显微镜或各种形式的散射仪量测工具MT。散射仪是通用仪器，其允许通过在光瞳或与散射仪的物镜的光瞳共轭的平面中具有传感器来测量光刻过程的参数，测量通常被称为基于光瞳的测量；或允许通过在像平面中或与像平面共轭的平面中具有传感器，在这种情况下测量通常被称为基于图像或场的测量。全文以引用方式并入本发明中的专利申请US20100328655、US2011102753A1、US20120044470A、US20110249244、US20110026032或EP1,628,164A中进一步描述这样的散射仪和相关联的测量技术。前述散射仪可以使用来自软x射线和可见光至近IR波长范围的光来测量光栅。
在第一实施例中，所述散射仪MT是角分辨散射仪。在这种散射仪中，重构方法可以被应用至所测量的信号以重构或计算所述光栅的性质。这种重构可以例如由对散射辐射与所述目标结构的数学模型的相互作用进行模拟且对模拟结果与测量的结果进行比较而引起。调整所述数学模型的参数直到经模拟的相互作用产生与从真实目标观测到的衍射图案类似的衍射图案为止。
在第二实施例中，所述散射仪MT是光谱散射仪MT。在这种光谱散射仪MT中，由辐射源所发射的辐射被引导到所述目标上，并且来自所述目标的反射辐射或散射辐射被引导到光谱仪检测器，所述光谱仪检测器测量镜面反射辐射的光谱(即，作为波长的函数的强度测量结果)。根据这种数据，可以例如通过严格耦合波分析和非线性回归或通过与经模拟的光谱的库进行比较来重构所述目标的产生所检测到光谱的结构或轮廓。
在第三实施例中，所述散射仪MT是椭圆偏振测量散射仪。所述椭圆偏振测量散射仪允许通过测量针对每个偏振状态的散射辐射来确定光刻过程的参数。这样的量测设备通过在所述量测设备的照射截面中使用例如适当偏振滤波器来发射偏振光(诸如线性偏振光、圆偏振光或椭圆偏振光)。适用于所述量测设备的源也可以提供偏振辐射。全文以引用方式而被合并入本发明中的美国专利申请11/451,599、11/708,678、12/256,780、12/486,449、12/920,968、12/922,587、13/000,229、13/033,135、13/533,110和13/891,410中描述现有椭圆偏振测量散射仪的各种实施例。
在所述散射仪MT的一个实施例中，所述散射仪MT适于通过测量在反射光谱和/或检测配置中的不对称性来测量两个未对准光栅或周期性结构的重叠，所述不对称性涉及所述重叠的程度。可以将两个(典型地是叠置的)光栅结构施加在两个不同层(不一定为连续层)中，并且所述两个光栅结构可以被形成在所述晶片上大致相同位置处。所述散射仪可以具有如例如在共同拥有的专利申请EP1,628,164A中所描述的对称检测配置，使得任何不对称性是能够清楚识别的。这提供用于测量在光栅中的未对准的简单直接的方式。可以在全文以引用方式而被合并入本发明中的PCT专利申请号WO 2011/012624或美国专利申请号US20160161863中找到通过所述周期性结构的不对称性来测量包含作为目标的周期性结构的两个层之间的重叠误差的另外的示例。
其它关注的参数可以是聚焦和剂量。可以通过散射仪(或替代地通过扫描电子显微术)同时确定聚焦和剂量，如美国专利申请US2011-0249244中所描述的，所述美国专利申请的全部内容通过引用而被合并入本文中。可以使用具有针对聚焦能量矩阵(FEM——也被称为聚焦曝光矩阵)中的每个点的临界尺寸和侧壁角测量结果的唯一组合的单个结构。如果可以获得临界尺寸和侧壁角的这些唯一组合，则可以根据这些测量结果唯一地确定聚焦和剂量值。
量测目标可以是由光刻过程主要在抗蚀剂中形成的、且也在例如蚀刻过程之后形成的复合光栅的全体即整体。通常，所述光栅中的所述结构的节距和线宽很大程度上取决于即根据所述测量光学器件(特别是所述光学器件的NA)以能够捕获来自所述量测目标的衍射阶。如前文所指出的，所述衍射信号可以被用于确定两个层之间的偏移(也被称为“重叠”)或可以被用于重构如由所述光刻过程所产生的所述原始光栅的至少一部分。这种重构可以被用于提供对于所述光刻过程的品质的指导，并且可以被用于所述控制光刻过程的至少一部分。目标可以具有被配置成模仿目标中的所述设计布局的功能性部分的尺寸的较小子分段。由于这种子分段，所述目标将表现得更类似于所述设计布局的功能性部分，使得总体过程参数测量结果较好地类似于所述设计布局的所述功能性部分。可以在欠填充模式或过填充模式下测量所述目标。在欠填充模式下，所述测量束产生的光斑小于整个目标。在过填充模式下，所述测量束产生的光斑大于整个目标。在这种过填充模式下，也可以同时测量不同目标，因而同时确定不同的处理参数。
使用特定目标的对于光刻参数的总体测量品质至少部分地由用于测量这种光刻参数的测量选配方案来确定。术语“衬底测量选配方案”可以包括测量本身的一个或更多个参数、所测量的一个或更多个图案的一个或更多个参数，或这两者。例如，如果在衬底测量配方中所使用的测量是基于衍射的光学测量，则测量的一个或更多个参数可以包括辐射的波长、辐射的偏振、辐射相对于所述衬底的入射角、辐射相对于所述衬底上的图案的取向，等等。用于选择测量选配方案的标准中的一个标准可以例如是所述测量参数中的一个测量参数对于处理变化的灵敏度。在全文以引用方式而被合并到本发明中的美国专利申请US2016-0161863和已公布的美国专利申请US2016/0370717A1中描述了更多示例。
在图4中描绘了诸如散射仪之类的量测设备。它包括将辐射投影到衬底6上的宽带(白光)辐射投影仪2。所述反射辐射或散射辐射被传递至光谱仪检测器4，所述光谱仪检测器测量所述镜面反射辐射的光谱10(即，作为波长的函数的强度的测量结果)。根据这种数据，可以由处理单元PU来重构产生所检测的光谱的结构或轮廓，例如通过严格耦合波分析和非线性回归、或通过与如图3的底部所示出的模拟光谱的库的对比来执行所述重构。通常，对于所述重构，结构的一般形式是已知的，并且根据对于制造所述结构的过程的知识/了解来假定一些参数，从而仅留下结构的几个参数待根据散射测量数据确定。这种散射仪可以被配置为正入射散射仪或斜入射散射仪。
经由对量测目标的测量而得到的光刻参数的总体测量品质至少部分地由用于测量这种光刻参数的测量选配方案来确定。术语“衬底测量选配方案”可以包括所述测量本身的一个或更多个参数、所测量的一个或更多个图案的一个或更多个参数，或这两者。例如，如果在衬底测量配方中所使用的测量是基于衍射的光学测量，则测量的一个或更多个参数可以包括所述辐射的波长、所述辐射的偏振、辐射相对于所述衬底的入射角、辐射相对于所述衬底上图案的取向，等等。用于选择测量选配方案的多个标准中的一个标准可以例如是多个测量参数中的一个测量参数对于处理变化的灵敏度。全文以引用方式而被合并到本发明中的美国专利申请US2016/0161863和已公布的美国专利申请US2016/0370717A1中描述了更多示例。
在IC制造中所使用的另一类型的量测工具是形貌测量系统、水平传感器或高度传感器。可以将这种工具集成在所述光刻设备中，用于测量衬底(或晶片)的顶表面的形貌。可以从将所述衬底的所述高度指示为所述衬底上的位置的函数的这些测量结果中生成所述衬底的形貌图(也称为高度图)。可以随后在转印所述衬底上的图案期间，将此高度图用于校正所述衬底的位置，以便将所述图案形成装置的空间图像提供在所述衬底上的恰当地聚焦的位置处。将理解到，本情境中的“高度”是指显著在所述衬底的平面之外(也称为Z轴)的尺寸。通常，水平传感器或高度传感器在(相对于其本身的光学系统的)固定部位处执行测量，并且衬底与水平传感器或高度传感器的光学系统之间的相对运动产生了在跨越整个所述衬底上的多个部位处的高度测量。
图5示意性地示出了本领域中已知的水平传感器或高度传感器LS的示例，其仅图示了操作的原理。在此示例中，所述水平传感器包括光学系统，所述光学系统包括投影单元LSP和检测单元LSD。所述投影单元LSP包括辐射源LSO，所述辐射源LSO提供由所述投影单元LSP的投影光栅PGR所施加的辐射束LSB。所述辐射源LSO可以是例如窄带光源或宽带光源(诸如超连续谱光源)、偏振的或非偏振的、脉冲的或连续的(诸如偏振或非偏振激光束)。所述辐射源LSO可以包括具有不同的多种颜色、或多个波长范围的多个辐射源，诸如多个LED。所述水平传感器LS的所述辐射源LSO不限于可见辐射，而是可以另外地或替代地涵盖UV和/或IR辐射以及适合于从衬底的表面反射的任何波长范围。
所述投影光栅PGR是一种包括一种周期性结构的周期性光栅，所述周期性结构产生具有周期性变化的强度的辐射束BE1。具有周期性变化的强度的辐射束BE1以相对于与入射衬底表面垂直的轴(Z轴)在0度与90度之间(通常在70度与80度之间)的入射角ANG而被引导朝向在衬底W上的测量部位MLO。在所述测量部位MLO处，经图案化的辐射束BE1被所述衬底W反射(由箭头BE2指示)，且被引导朝向所述检测单元LSD。
为了确定在测量部位MLO处的所述高度水平，则所述水平传感器还包括检测系统，所述检测系统包括检测光栅DGR、检测器DET和用于处理所述检测器DET的输出信号的处理单元(未示出)。所述检测光栅DGR可以与所述投影光栅PGR相同。所述检测器DET产生指示出所接收到的光的检测器输出信号，例如，诸如光电检测器产生指示出所接收到的光的强度的检测器输出信号，或者诸如照相机产生代表所接收到的强度的空间分布的检测器输出信号。所述检测器DET可以包括一种或更多种检测器类型的任意组合。
借助于三角测量技术，可以确定在所述测量部位MLO处的所述高度水平。所检测的高度水平通常与如由所述检测器DET所测量的信号强度有关，所述信号强度具有尤其取决于所述投影光栅PGR设计和(倾斜)入射角ANG的周期性。
所述投影单元LSP和/或所述检测单元LSD可以包括沿在所述投影光栅PGR与所述检测光栅DGR(未示出)之间的经图案化的辐射束的路径的其它光学元件，诸如透镜和/或反射镜。
在实施例中，可以省略所述检测光栅DGR，并且可以将所述检测器DET放置在所述检测光栅DGR所位于的位置处。这种配置提供了对所述投影光栅PGR的图像的更直接的检测。
为了有效地覆盖所述衬底W的所述表面，可以将水平传感器LS配置成将测量束BE1的阵列投影到所述衬底W的所述表面上，由此生成覆盖较大测量范围的斑或测量区域MLO的阵列。
例如，在均通过引用而被合并入本文的US7265364和US7646471中披露了通用类型的各种高度传感器。在通过引用而被合并入本文US2010233600A1中披露了使用UV辐射代替可见光或红外辐射的高度传感器。在通过引用而被合并入本文的WO2016102127A1中，描述了紧凑的高度传感器，其使用多元素检测器来检测和识别光栅图像的位置，而不需要检测光栅。
在IC制造中所使用的另一类型的量测工具是对准传感器。因此，所述光刻设备的性能的重要方面是将所施加的图案相对于在先前的多层中(由相同的设备或不同的光刻设备)设置的特征正确地且准确地放置的能力。为此目的，所述衬底具有一组或更多组标记或目标。每个标记是这样的结构：其位置可以稍后利用位置传感器(典型地，光学位置传感器)来测量。所述位置传感器可以被称为“对准传感器”并且标记可以被称为“对准标记”。
光刻设备可以包括一个或更多个(例如，多个)对准传感器，可以通过所述对准传感器来准确地测量被设置于衬底上的对准标记的位置。对准传感器(或位置传感器)可以使用光学现象(诸如衍射和干涉)来获得来自被形成在所述衬底上的对准标记的位置信息。在当前光刻设备中所使用的对准传感器的示例是基于如在US6961116中所描述的自参考干涉仪。已经开发了所述位置传感器的各种改进和修改，例如正如在US2015261097A1中所披露的改进和修改。所有这些公开的内容通过引用并入本文。
图6是已知的对准传感器AS的实施例的示意性框图，诸如在US6961116(其通过引用而被合并入)中描述的对准传感器AS。辐射源RSO提供具有一个或更多个波长的辐射的束RB，所述束RB被转向光学器件转向到一标记(诸如位于衬底W上的标记AM)上，作为照射斑SP。在此示例中，所述转向光学器件包括斑反射镜SM和物镜OL。所述照射斑SP(所述标记AM被所述照射斑SP照射)的直径可以稍微小于所述标记自身的宽度。
由所述对准标记AM衍射的辐射(在此示例中，经由所述物镜OL)被准直到信息承载束IB中。术语“衍射”旨在包括来自所述标记的零阶衍射(其可以被称为反射)。自参考干涉仪SRI(例如，属于上文提到的US6961116中所披露的类型)使所述束IB与自身干涉，此后所述束由光电探测器PD接收。在由所述辐射源RSO产生了多于一个波长的情况下，可以包括额外的光学器件(未示出)以提供多个单独的束。所述光电探测器可以是单个元件，或可以包括多个像素(如果需要的话)。所述光电探测器可以包括传感器阵列。
所述转向光学器件(其在这个示例中包括所述斑反射镜SM)也可以用于阻挡从所述标记反射的零阶辐射，使得所述信息承载束IB仅包括来自所述标记AM的较高阶衍射辐射(这对测量来说不是必要的，但是改善信噪比)。
强度信号SI被供给至处理单元PU。通过所述框SRI中的光学处理和所述单元PU中的计算处理的组合，输出了在所述衬底上的相对于参考系的X位置和Y位置的值。
属于图示的类型的单次测量仅将所述标记的位置固定在与所述标记的一个节距相对应的某一范围内。较粗略的测量技术与所述单次测量结合使用，以识别正弦波的哪个周期是包含所标记的位置的周期。为了增加准确度即精度和/或稳健地检测所述标记，而不管被制成所述标记的材料以及所述标记被设置在哪些材料之上或下方，可以在不同波长的情况下重复以较粗略水平和/或较精细水平的同一过程。可以用光学的方式复用和解复用所述波长，以便同时地处理所述波长，和/或可以利用分时或分频来复用所述波长。
在该示例中，所述对准传感器和斑SP保持固定，而所述衬底W移动。因而，所述对准传感器能够被刚性地且准确地安装至参考框架或参考系，而同时在与所述衬底W的移动方向相反的方向上有效地扫描所述标记AM。通过将所述衬底W安装在衬底支撑件上以及控制所述衬底支撑件的移动的衬底定位系统上而在这种移动中控制所述衬底W。衬底支撑件位置传感器(例如，干涉仪)测量所述衬底支撑件(未示出)的位置。在实施例中，一个或更多个(对准)标记被设置在所述衬底支撑件上。对被设置在所述衬底支撑件上的所述标记的位置的测量允许对如由所述位置传感器所确定的所述衬底支撑件的位置进行校准(例如，相对于与所述对准系统连接的框架)。对被设置在所述衬底上的所述对准标记的位置的测量允许确定所述衬底相对于所述衬底支撑件的位置。
上文提及的量测工具MT(诸如散射仪、形貌测量系统、或位置测量系统)可以使用源自辐射源的辐射来执行测量。由量测工具所使用的辐射的性质可能影响可以被执行的测量的类型和品质。对于一些应用，使用多个辐射频率来测量衬底可以是有利的，例如可以使用宽带辐射。多个不同频率可以是能够在不干涉其它频率或最少干涉其它频率的情况下传播、照射量测目标和从量测目标散射离开。因此，可以例如使用不同频率以同时获得更多量测数据。不同的辐射频率也可以能够查询和发现量测目标的不同性质。宽带辐射可以是在诸如例如水平传感器、对准标记测量系统、散射量测工具、或检查工具之类的量测系统MT中有用的。宽带辐射源可以是超连续谱源。
高品质宽带辐射(例如超连续谱辐射)可能难以产生。用于产生宽带辐射的一种方法可以是例如利用非线性高阶效应来增宽高功率窄带或单频输入辐射。所述输入辐射(其可以使用激光器来产生)可以被称为泵浦辐射。替代地，所述输入辐射可以被称为种子辐射。为获得用于增宽效应的高功率辐射，可以将辐射约束至小区域中以使得实现很大程度上局部化的高强度辐射。在那些区域中，所述辐射可以与增宽结构和/或形成非线性介质的材料相互作用以便形成宽带输出辐射。在高强度辐射区域中，不同材料和/或结构可以用于通过提供合适的非线性介质来实现和/或改善辐射增宽。
在一些实施方式中，在光子晶体光纤(PCF)中产生所述宽带输出辐射。这样的光子晶体光纤在其光纤芯部周围具有微观结构，有助于限制在所述光纤芯部中行进通过所述光纤的辐射。所述光纤芯部可以是填充有气体介质的空心芯部，或者它可以由固体材料制成。实心和气体填充的空心光纤芯部两者都具有非线性性质，并且当高强度的泵浦辐射被透射通过所述光纤芯部时能够产生宽带辐射。在产生时，通常需要光学中继系统传输和/或修改所述宽带辐射。光学中继系统被用于许多光学设备中，例如，用于创建额外的共轭平面并且在所述设备中传输光能。在每个共轭平面中，传播通过所述光学中继系统的束的一个或更多个特性可以通过被放置在该平面中的一个或更多个光学元件来修改。
图7示出了用于传输和修改宽带辐射的纯示例性现有技术光学中继系统的示意性概略图。所述示例性光学中继系统被用于将宽带辐射从第一光纤OF1传输到第二光纤OF2。所述光学中继系统包括：第一透镜系统的第一对光学透镜OL1、OL2；第二透镜系统的第二对光学透镜OL3、OL4；第一反射镜OM1和第二反射镜OM2；以及一个或更多个光学元件(例如，滤光器)OE。每对光学透镜OL1、OL2；OL3、OL4充当透镜系统或子光学中继系统，并且它们一起产生所述第一光纤的端部琢面的图像。
从所述第一光纤OF1发射的所述宽带辐射BRD被所述第一透镜系统的第一光学透镜OL1准直。宽带辐射BRD的准直束在被第一透镜系统的第二光学透镜OL2聚焦之前由第一光学反射镜OM1引导。在所述第二光学透镜OL2之后所形成的所述焦平面FP是由所述第一光纤OF1的输出端部琢面所限定的平面(例如，输入平面或物平面)的共轭平面。在所述第一透镜系统OL1、OL2的焦平面FP处，可以放置一个或更多个光学元件OE(例如，滤光器和/或孔)以修改所述宽带辐射BRD的特性(例如，光谱和/或束大小)。然后，经修改的宽带辐射M-BRD在由第二光学反射镜OM2引导之前由所述第二透镜系统的第一光学透镜OL3准直。最后，经修改的宽带辐射M-BRD经由所述第二透镜系统的第二光学透镜OL4被聚焦或耦合到第二光纤OF2中。以类似的方式，所述聚焦平面FP被所述第二对光学透镜OL3和OL4重新成像到由所述第二光纤OF2的输入端部琢面所限定的平面(例如，输出平面或像平面)上。以这种方式，所述光学中继系统将所述宽带辐射BRD从一根光纤传输到另一光纤，而同时允许以期望的方式修改所述宽带辐射BRD的特性。通常，为了如光学诊断和光学衰减的目的，额外的光学元件OE也可以被放置在所述第一对光学透镜OL1和OL2之间和/或所述第二对光学透镜OL3和OL4之间。
在所述光学中继系统中不存在像差的完美情况下，将会在所述焦平面FP处产生小的且不变形即不失真的焦点。换句话说，所述宽带辐射的所有波长都被聚焦到同一焦平面FP上。因而，所述焦平面中的焦点的直径是所述第一光纤的芯部直径和由所述第一透镜系统OL1和OL2确定的放大系数的乘积。以类似的方式，所述第二透镜系统OL3和OL4将具有或不具有修改的所有波长都成像到相同的输出平面上。
然而，在作为常规的单透镜元件(也被称为“单”透镜)的所述光学透镜OL1至OL4中，将产生大量的色差，从而导致严重的光学束变形或色度聚焦。这是由于常规的单透镜(例如，球面透镜或非球面透镜)不是消色差的。色度聚焦由透镜或透镜组件的色散引起，并且导致依赖于波长的焦距。这种依赖于波长的焦距继而导致变形的焦点，所述变形的焦点沿透镜或透镜组件的光轴显著地扩散。回到参考图7，如果焦点由于色差而沿所述系统的光轴变形，则不同的波长将被聚焦到不同的焦平面上，这些焦平面可能与名义焦平面FP不叠置。对应地，在被第二对光学透镜OL3和OL4重新成像之后，那些依赖于波长的焦平面的共轭平面可以不与由所述第二光纤的端部琢面所限定的所述输出平面叠置。这导致显著的功率/能量损失和变形的光谱，因为例如由于不可接受的发散，一些波长可能没有被恰当地耦合到所述光纤芯部中。
为了缓解色度聚焦问题，已经开发了消色差透镜并且其用于对宽带辐射的束整形。消色差透镜通常由两个或更多个单透镜元件组成。例如，包括两个单透镜元件的消色差透镜被称为双合透镜(或简称为双合件)，而包括三个单透镜元件的消色差透镜被称为三合透镜(或简称为三合件)。每个单透镜元件具有光学输入或入射表面、以及光学输出或出射表面，它们可以是球面的、非球面的或平坦的。消色差双合透镜通常包括包含具有高色散的玻璃的负透镜、和包含具有低色散的玻璃的正透镜。根据应用，消色差双合透镜的两个单透镜元件可以例如通过粘合剂胶合在一起；或者它们可以例如借助于透镜框架而被以机械方式保持在一起，使得在两个相应透镜元件的两个面向表面之间形成窄的空气间隙即气隙。在两个单透镜元件之间的热膨胀差异禁止胶合的情况下，空气间隔型双合透镜可能是优选的。当这样的两个元件被小心地组装在一起(例如，胶合在一起)时，所得到的消色差双合透镜可以能够对于两个不同的波长实现相同的后焦距，对于其它波长具有一些残余色差。这种残余色差比传统单透镜能够达到的色差小得多。
与使用常规单透镜所获得的透射效率相比，当使用消色差双合透镜(例如，代替光学透镜OL1、OL2、OL3、OL4中的一些或全部)时，由于色差减小，所述光学中继系统的总透射效率可以被显著地提高。可以通过仔细设计和匹配两个单透镜元件来优化所述消色差双合透镜，使得一个透镜元件的色散在给定波长范围内基本上抵消另一个透镜元件的色散。然而，它们的像差校正能力在给定波长范围之外的波长的情况下急剧地劣化。因此，对于宽带应用，图7的所述光学中继系统期望地执行的波长范围主要由所述消色差双合透镜(例如，透镜OL1至OL4)基本上维持高度色差校正的波长范围来控制。
虽然消色差双合透镜能够减少或最小化光学中继系统的色差，但它们具有许多限制。首先，通过平衡两个单透镜元件在期望波长范围内的特定波长(例如所述范围的中间波长)的情况下的负色散和正色散来优化消色差双合透镜。如此，色差和波长之间的关系遵循非线性曲线，例如U形曲线。这意味着在所述波长范围的任一端处的色差显著地高于在优化波长处的色差，由此对于期望较平坦的像差-波长曲线的许多应用来说是不合适的或可接受的。例如，当在用于传输跨越倍频程的相干超连续谱的光学中继系统中使用时，期望使用能够在跨越超连续谱的整个光谱上维持基本上平坦的和低的色差的消色差透镜。目前，在不产生大量额外成本的情况下，现有消色差双合透镜或三合透镜不能满足这种要求。
其次，在胶合型消色差双合件中，用于将两个单透镜元件结合在一起的粘合剂对周围环境敏感。通常，胶合型双合件不适合于需要光学元件承受高温或高剂量蓝光或紫光的应用。这是因为高环境温度会软化用于胶合所述单透镜元件的经硬化的粘合剂；而对蓝光或紫光的强烈吸收会破坏在经硬化的粘合剂中的化学键。在这两种情况下，这都可能导致消色差双合件的寿命很差。消色差双合件的不期望的失效(例如，单透镜元件的脱粘)可能对光学系统有害，因为失效的消色差双合件可能使在所述系统内传播的激光束偏离期望的束路径，并且因而导致部件损坏或安全问题。
上述对环境敏感的问题可以通过使用空气间隔型双合件来缓解。不是使用粘合剂将两个单透镜元件组合在一起，而是空气间隔型双合透镜使用机械装置(例如机械框架)将两个单透镜元件固定在适当的位置。然而，所述粘合剂的一个或更多个功能是使两个组合透镜元件基本上折射率匹配，且如果没有这种折射率匹配，则两个透镜内表面会产生额外的透射损失。即使具有合适的抗反射(AR)涂层，这两个内表面仍然会将光学透射率降低至少百分之几，特别是对于非常宽带的应用。在所述束路径中使用多个双合透镜、或者存在多次通过同一双合透镜的情况下，累积的透射率损失可能是显著的。此外，当需要消球差成像即等光程成像(aplanatic imaging)时，在空气间隔型消色差件的内表面上具有高度球面化的表面是常见的；在这种情况下，AR涂层可能产生非线性变迹效应(例如，对高斯/礼帽束即平顶光束的扰动)。
在《Applied Optics》第22卷第20期第3242页至第3248页的由Günter Schulz发表的科学出版物“Achromatic and sharp real imaging of a point by a singleaspheric lens”(其通过引用而被合并入本文中)中，描述了一种设计方法，通过该方法可以在具有非常规形状的单透镜中实现消色差。然而，这种设计方法并不被众所周知和使用。根据Schulz的设计方法所设计的单透镜实质上是“非球面”轴锥镜，其中透镜表面是半径的非线性函数。这种非球面轴锥透镜(例如，根据Schulz的设计方法所设计的消色差非球面轴锥镜单透镜元件)能够以透射射线的一束光中的轴向孔为代价(相当于光瞳变形的极端形式)来实现非常高程度的色差校正。
根据Schulz中所描述且可以被用于设计本文中所描述的消色差非球面轴锥透镜的基本设计原理，非球面轴锥镜单透镜的每个折射表面被分解为多个离散的表面元素。由于任一表面的一个元素直接地确定另一表面的两个元素，因此每个表面元素可以使用y-n-u射线追踪而被单独地和连续地确定，其中y表示高度，n表示折射率，且u表示光线角，所有这些都被定义在沿所述光轴的各种表面元素处。表面元素的这种相互确定源于折射定律和对于特定波长或在这种波长下的对应的折射率值的恒定光学路径长度即光程的需要。更具体地，在Schulz的设计方法中，通过以下三个主要步骤来构建非球面轴锥镜单透镜的两个折射表面。
步骤一：如果给定物点、像点和两个折射率值(对于两个不同的波长)，并且如果对应的两个光学路径长度即两个光程和一个表面元素是已知的，则所有其它离散的表面元素可以使用y-n-u射线追踪来被连续地确定。
步骤二：在步骤一所确定的任意两个表面元素之间的中间表面元素可以通过插值(例如，三阶多项式)而获得。随后，通过连接包括在步骤一和步骤二中所确定的表面元素在内的所有表面元素来确定总体透镜表面。
步骤三：应用表面优化以确保与两个反射率值相对应的光学路径长度即光程被恰当地平衡和/或确保折射表面的表面法线和曲率在除轴向点之外的任何地方都是连续的。
图8(a)和8(b)分别图示了消色差非球面轴锥镜单透镜物镜ASO和消色差非球面轴锥镜单透镜准直透镜ASC，两者都被设计成根据Schulz的设计方法中所限定的条件来操作。关于图8(a)，消色差非球面轴锥镜单透镜物镜在透镜的透明孔处接收经准直光的连续束CB，并且将此光基本上无色差地聚焦为呈具有中心孔的会聚或聚焦束FB。关于图8(b)，消色差非球面轴锥镜单透镜准直透镜在透镜的透明孔处接收发散光的连续束DB，并且将此光基本上无色差地准直为呈具有中心孔的平行或准直束CB’。两种消色差非球面轴锥镜单透镜元件都可以被设计用于具有d线(λ＝587.56nm)折射率nd＝1.5312和阿贝数Vd＝56.044的玻璃或聚合物。
图9是相对于波长λ的色度焦移FS的曲线图，其比较了消色差非球面轴锥镜单透镜元件ASO、ASC与具有相同后焦距和数值孔径的已知消色差双合透镜AD的色度行为。该图图示了模拟色差，即在550纳米(nm)的波长的情况下，后焦距(也称为“轴向颜色”)相对于焦距的偏移。所述消色差非球面轴锥镜单透镜元件(非球面轴锥镜准直器ASC和非球面轴锥镜物镜ASO)具有与所述消色差双合透镜AD相比显著更低的色差。相反，所述双合透镜的所述色度焦移具有与波长的非线性(U形曲线)关系，并且只能在显著更窄的波长范围(例如，小于100nm的范围)内匹配所述消色差单透镜件的色度焦移。事实上，对于所述消色差非球面轴锥镜单透镜，所述色度焦移是可以忽略的，由此导致在420nm至超过1.4微米(μm)的波长范围内小于衍射极限均方根(RMS)的斑半径(也称为“艾里斑(Airy disc)半径”)，而没有任何重聚焦。
如此，在本公开的情境中的消色差透镜系统可以包括具有在给定的光谱范围或所关注的光谱范围内变化不超过1mm、0.5mm、0.3mm、0.2mm、0.15mm或0.1mm的色度焦移。在每种情况下，所关注的光谱范围可以是跨越大于400nm、大于600nm、大于800nm、大于1000nm、大于1200nm或大于1500nm的范围。例如，这些光谱范围跨度中的任一光谱范围跨度可能以例如600nm和1400nm之间的任何波长为中心。
注意，图9中的所述消色差双合件AD被设计成在可见光波长范围(即大约在400nm与700nm之间)内操作，因此可以预期所述双合透镜在长波长的情况下表现不佳。然而，商业消色差双合件与消色差单透镜件表现相似的性能匹配范围(例如，小于100nm)仅为指定波长范围(例如，在400nm与700nm之间)的三分之一。目前，在如此宽的光谱范围内，还没有双合件具有接近所述消色差单透镜件的色度行为。
虽然消色差非球面轴锥镜单透镜元件(例如，根据Schulz的设计方法而设计的)具有无与伦比的色差校正性能，但是它们没有被广泛使用。这种非球面轴锥镜单透镜没有被广泛采用可能有许多原因。首先，消色差非球面轴锥透镜的凹透镜表面不能通过常规抛光来制造。这个问题可以通过例如使用其它替代制造方法来克服，诸如金刚石车削、聚合物注射模制即注塑成型、和高精度玻璃模制/成型。然而，这些替代制造方法有它们自身的局限性，并且经常导致高制造成本。例如，金刚石车削通常限于某些材料(例如红外光学部件)，且因而可能不适用于制造由不合适的玻璃所制成的消色差非球面轴锥镜单透镜元件。其次，所述消色差非球面轴锥透镜具有极其差(或高)的离轴像差，它们仅在对轴上点进行成像时被良好地校正。已经进行了研究来比较消色差非球面轴锥镜单透镜元件(例如图8(a)中的消色差单透镜物镜)的轴上像差与离轴像差。已发现轴上的点可以基本上无像差地被聚焦，而离轴的点经受非常强的不对称像差的影响从而使得这些透镜对于对甚至稍微离轴的点进行成像来说完全不实用。这种行为极大地限制了这种消色差单透镜件设计的实际应用。由于很差的离轴像差，当在光学中继系统中使用两个或更多个这样的透镜时，它们应以极其小的公差而被对准。因此，所述光学中继系统将是对操作环境(例如振动、温度)非常敏感的。
因此，希望具有替代的透镜装置或透镜系统，其解决前述问题中的一些或全部。图10示意性地描绘了根据一个实施例的消色差光学中继装置或透镜系统，所述消色差光学中继装置或透镜系统包括两个单独的非球面轴锥透镜元件，诸如消色差非球面轴锥透镜元件或消色差非球面轴锥镜单透镜元件。在此实施例中，该两个消色差非球面轴锥镜单透镜元件AS1、AS2可以是相似的(即，相同的或接近相同的)并且以镜像的布置或相互面对的布置被串联地定位；使得两个面对的内折射表面S2、S3包括第一对相似的折射表面，并且所述透镜系统的输入和输出折射表面S1、S4包括第二对相似的折射表面。孔径光阑APS可以被放置在所述光学中继装置OLA中，例如，与该两个消色差非球面轴锥镜单透镜元件AS1、AS2等距。所述孔径光阑可以是限制传递通过光学系统的光的量的开口。如此，所述光学中继装置OLA可以具有关于所述孔径光阑的基本完美的对称性。与其它不同的布置相比，对称布置可以具有使得来自第一消色差非球面轴锥镜单透镜元件AS1的奇数阶的所有依赖于场的像差被第二消色差非球面轴锥镜单透镜元件AS2抵消的优点，由此显著地减少所述光学中继装置OLA的像差。注意，由于包括所述第一消色差非球面轴锥镜单透镜元件AS1、所述第二消色差非球面轴锥镜单透镜元件AS2和所述孔径光阑APS的所述光学中继装置OLA可以具有关于所述光轴的旋转对称性，则为了简单起见，图10仅示出了(例如，竖直)子午平面中的所述光学中继装置OLA。
两个消色差非球面轴锥镜单透镜元件中的每个可以包括两个折射表面，例如，第一折射表面S1和第二折射表面S2，以及第三折射表面S3和第四折射表面S4。两个消色差非球面轴锥镜单透镜元件的对应的折射表面(S1对应于S4，S2对应于S3)可以是相同的或基本相同的。对于每个消色差非球面轴锥镜单透镜元件，其两个折射表面可以使用前述Schulz的设计方法来构造，使得至少轴上像差被很好地校正。然而，任何合适的消色差非球面轴锥镜单透镜元件(例如，任何合适的非球面轴锥透镜)可被用于形成本文所披露的透镜系统。
取决于应用需要，例如光的光谱范围，所述消色差非球面轴锥镜单透镜元件可以由任何合适的玻璃或聚合物制成，并且可以通过标准制造方法(例如，金刚石车削、聚合物注射模制即注塑成型、或高精度玻璃模制/成型)来制造。例如，当所述光学中继装置OLA用于传输宽带辐射时，其中所述光谱的相当一部分位于红外(IR)区(例如，在1μm和6μm之间)，两个消色差非球面轴锥镜单透镜元件可以由氟化钙(CaF2)制成，氟化钙在IR区中具有优异的性质(例如，对IR辐射的高透射率)。由于CaF2是能够容易地通过金刚石车削进行机加工的材料之一，因而可以使用高精度金刚石车削来制造所述消色差非球面轴锥镜单透镜元件。
在一些实施例中，两个消色差非球面轴锥镜单透镜元件AS1、AS2和孔径光阑AP可以借助于例如透镜对准装置或透镜管即透镜筒体(lens tube)而被组装在一起。透镜管可以被机加工成使得：例如使用保持环或紧定螺钉而所述在管的每一端处保持所述两个消色差非球面轴锥镜单透镜元件中的一个。所述孔径光阑AP可以位于所述透镜管内，并且可以具有至所述两个消色差非球面轴锥镜单透镜元件AS1和AS2的相等距离。所述孔径光阑APS可以是所述透镜管的集成部分。替代地，所述孔径光阑AP可以是能够与所述透镜管分离的部分，并且可以在透镜被组装之前被放置在透镜管中并且被固定在适当的位置。所述孔径光阑AP可以具有环形形状，其内径可以根据透镜设计来优化。在不同的实施例中，所述孔径光阑APS可以具有可以在操作期间被调节的可调孔径。回到图10，因为折射表面S2与折射表面S3之间的光束基本上是经准直的，则管长度或介于两个透镜之间的间隔距离可以不太关键，并且因而可以被灵活地选择。
所述消色差非球面轴锥镜单透镜元件AS1、AS2可以被设计成提供使用常规单透镜(例如，光学球面透镜)可获得的任何NA即数值孔径和焦距。所述消色差非球面轴锥镜单透镜元件AS1、AS2可以被设计和制造成具有相似的物理尺寸(例如，直径、厚度)和/或相似的制造公差(例如，表面品质、阿贝数)。
在一些实施例中，第一消色差非球面轴锥镜单透镜元件AS1、第二消色差非球面轴锥镜单透镜元件AS2和孔径光阑AP可以分别被安装在例如三个独立的光学机械安装件上。因为消色差非球面轴锥镜单透镜的性能可能是对任何离轴偏差(例如，相对于所述光轴OA偏心或倾斜)非常敏感的，则三个光学部件的单独安装可以允许较大自由度来优化所述光学中继装置的光学对准，且因而最小化对准引起的性能劣化。这样的装置可以与主动对准系统组合使用，所述主动对准系统例如是包括与反馈回路结合使用的运动学安装件(例如，具有翻转即侧倾(tip)/倾斜(tilt)功能)的自适应系统。
与使用消色差双合透镜的光学中继系统(例如，图7中的示例系统)相比，包括关于孔径光阑对称地布置的两个相同的消色差非球面轴锥镜单透镜元件的所述光学中继装置能够解决胶合型双合件固有的问题(例如，当经受高温和强蓝光或紫光时寿命较短)以及空气间隔型双合件固有的问题(例如，由内表面引起的额外透射损失)。此外，利用消色差非球面轴锥镜单透镜元件(诸如消色差非球面轴锥镜单透镜)代替消色差双合透镜可以进一步减小色差，并且显著地扩展色差被良好地校正的光谱范围。应理解，根据除Schulz的设计方法之外的不同方法而设计的其它消色差非球面轴锥镜单透镜元件可能不像消色差非球面轴锥镜单透镜那样对离轴偏差敏感。因此，那些透镜可能不需要如此严格的对准公差。
包括两个消色差非球面轴锥镜单透镜的光学中继装置或透镜系统由于它们的对离轴偏差的高灵敏度而可以具有严格的对准公差。因此，在实施例中，所述透镜系统可以包括整体光学部件；即，两个透镜AS1、AS2可以被形成为单个整体元件，其通过具有足够小直径的连结段而被连结/接合以便不妨碍或阻挡辐射被中继。
图11示意性地描绘了根据实施例的这样的消色差光学中继装置，所述消色差光学中继装置包括两个消色差非球面轴锥镜单透镜元件，这两个消色差非球面轴锥镜单透镜元件被形成为整体透镜部件(例如，以单一材料一起形成)。返回参考图10，在所述第一消色差非球面轴锥镜单透镜元件AS1与所述第二消色差非球面轴锥镜单透镜元件AS2之间传播的经准直光束限定了以光轴OA为中心的圆柱形无光连结段JS或通道，其中基本上不存在光。这种圆柱形无光通道的直径可以由所述消色差非球面轴锥镜单透镜元件的两个折射表面的设计来确定。因此，两个消色差非球面轴锥镜单透镜元件可以在所述轴附近被连结/接合而不阻挡光束。图11中所示出的所述整体透镜元件采用了此构思。还应理解，连结段不需要是圆柱形的，只要它不妨碍即不阻挡所述辐射。
参考图11，所述整体透镜部件可以关于所述光轴OA是旋转对称的。它可以直接地被制造为呈形成两个消色差非球面轴锥镜单透镜元件AS1’、AS2’的单片玻璃或聚合物。折射表面S1、S2、S3、S4可以具有与图10中的单个消色差非球面轴锥镜单透镜元件AS1、AS2的对应表面的设计和轮廓基本相同的设计和轮廓。所述连结段JS可以沿两个消色差非球面轴锥镜单透镜元件AS1’、AS2’之间的光轴延伸，并且具有小于由消色差非球面轴锥镜单透镜元件AS1’或AS2’的表面设计所确定的圆柱形无光通道的直径。以这种方式，可以防止所述连结段JS阻碍在两个消色差非球面轴锥镜单透镜元件之间传播的光。所述孔径光阑AP可以是单独的元件，例如，包括被连结/接合在一起的两个半部。
这种配置的优点是两组折射表面将总是被良好地相互对准。当元件例如直接被金刚石车削时(例如在CaF2中)，或者当透镜使用金刚石车削模具制造时，可以进一步确保这种对准。更具体地，所述模具可以包括例如两个半部，这两个半部沿穿过光轴的平面打开以释放经模制的整体元件。
孔径光阑AP可以由接合在一起的至少两个部分制成，因为此光学器件的入口表面和出口表面具有比所述孔径光阑更大的直径。在一些实施例中，合适的涂层(例如，抗反射涂层)可以被施加到消色差非球面轴锥镜单透镜元件AS1’、AS2’的所有折射表面S1’、S2’、S3’、S4’，以便增强所述光学中继装置的光学性能。
图11的透镜系统可替代地包括两个单独地形成的透镜AS1’、AS2’，它们随后被连结即接合(例如，胶合或激光连结/接合)在一起，使得两组折射表面S1’和S2’、S3’和S4’之间的良好对准可以被长期保持。任何光学涂层都可以在两个单透镜被接合之后被施加，使得可以跨越每个消色差非球面轴锥镜单透镜元件的所有表面上获得涂层的高度均匀性。由于连结/接合是在透射通道中，所以它不应该受到传统双合件的上述缺点的影响。
图12示出了延伸的消色差非球面轴锥镜单透镜元件EAS，其可以形成根据另一实施例的透镜系统的基础。透镜EAS的圆周区可以沿光轴OA延伸，使得延伸部分EP形成筒体，外部光学元件EO可以从筒体(例如，经由安装装置MA或以其它方式)安装。外部光学元件EO可以包括例如光纤、激光二极管或类似物。这样的配置可以具有进一步改善物体、透镜与图像之间的对准的优点。本文中所披露的透镜系统的一个或两个消色差非球面轴锥镜单透镜元件可以包括这样的延伸的消色差非球面轴锥镜单透镜元件EAS；例如，图11或图12的透镜装置(例如，在后一种情况下，与另一个延伸或未延伸的消色差非球面轴锥镜单透镜元件一起形成为整体元件，或者以其它方式接合在一起)。
透镜中继系统(包括在本文中所披露的那些透镜中继系统)可以被用于其中多波长超快激光器与适当选择的光学材料(例如，蓝宝石、光学级金刚石、CAF2等)组合使用的光学系统。只可能利用光学接触结合来实现在这样的环境中使用传统的消色差透镜，这限制了它们的曲率；此外，具有高损伤阈值的材料是有限的。因此，对于任何波长都不能保证消色差。包括例如由蓝宝石或光学级金刚石组成的非球面轴锥镜单透镜(单独的或被组合为整体实体)的一体式透镜系统可以具有优于任何空气间隔型双合件或光学接触结合型玻璃的热导率。如此，可以更容易地冷却非球面轴锥镜单透镜并且避免可能由依赖于温度的折射率变化所引起的热透镜效应。如此，在一个实施例中，提出了具有本文中所披露的任何透镜系统的主动消热差装置或有源消热差装置(active athermalization arrangement)，以避免热透镜化；例如当与多波长超快激光器和适当选择的光学材料(如上文描述的)一起使用时。当与具有大的二极管间峰值波长公差(例如，一个二极管以445nm发射，另一二极管以455nm发射)的多个二极管栅条一起使用时，这种装置也是有用的。
在一个实施例中，本文中所披露的透镜系统的任何透镜元件的中心部分可以掺杂有磷掺杂剂(例如，CE+2)。这种非球面轴锥透镜元件可以由适合于掺杂和金刚石车削的单晶材料组成；例如YAG或LuAg。所得到的经转换的辐射可以被用于例如以下应用中的一个或更多个：
·用于红外系统的安全指示器，
·当与经校准的传感器结合使用时，用于难以检测的波长的辐照度/通量测量，
·用于波长/光谱形状控制的反馈回路的构建。一些磷光体掺杂剂具有多个窄的激发光谱(例如Eu+)，并且对于不同的激发波长可以具有不同的发射光谱。通过利用经校准的光谱仪分析所述发射光谱的变化，可以控制两个或更多个光源(诸如激光器)的功率，并且因此调制输出光谱形状。
注意，在诸如图10和图11的实施例之类的光学中继装置中所使用的消色差非球面轴锥镜单透镜元件不应仅限于Schulz设计。其它类型或设计的消色差非球面轴锥镜单透镜元件同样适用于构造消色差光学中继装置，只要它们采用与上述实施例相同的原理：两个或更多个基本相同(至少就折射表面而言)的消色差非球面轴锥镜单透镜元件被布置成使得透镜关于孔径光阑是对称的(即，孔径光阑在对称轴上)。如此，所述光学中继装置的像差被很好地校正。
还应注意，所披露的光学中继装置不限于光刻应用(例如，基于散射测量的量测应用)，而是它们也可以被用于任何其它束传输应用中，特别是在涉及宽带辐射并且期望低光学像差(例如，色差)的情况下。
虽然在本文中可以具体提及光刻设备在IC制造中的使用，但是应理解，本文中所描述的所述光刻设备可以具有其它应用。可能的其它应用包括制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。
虽然在本文中在光刻设备的情境下具体提及本发明的实施例，但是本发明的实施例可以用于其它设备。本发明的实施例可以形成掩模检查设备、量测设备、或测量或处理诸如晶片(或其它衬底)或掩模(或其它图案形成装置)之类的物体的任何设备的一部分。这些设备通常可以被称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。
虽然上文已经在光学光刻术的情境中具体提及本发明的实施例的使用，但是将理解，在情境允许的情况下，本发明不限于光学光刻术并且可以在其它应用中使用，例如压印光刻术。
根据本发明的另外的实施例在下面编号的方面中描述：
1.一种透镜系统，包括：
第一非球面轴锥透镜元件，所述第一非球面轴锥透镜元件包括第一折射表面和第二折射表面；
第二非球面轴锥透镜元件，所述第二非球面轴锥透镜元件包括类似于所述第二折射表面的第三折射表面和类似于所述第一折射表面的第四折射表面，所述第一非球面轴锥透镜元件和第二非球面轴锥透镜被相互定向成使得所述第二折射表面和所述第三折射表面相互面对；和
孔径光阑，所述孔径光阑位于所述第一非球面轴锥透镜元件与所述第二非球面轴锥透镜元件之间；
其中，所述第一非球面轴锥透镜元件和所述第二非球面轴锥透镜元件被配置成最小化由所述透镜系统中继的辐射的至少光谱范围的色差。
2.根据方面1所述的透镜系统，其中，所述第一非球面轴锥透镜元件、第二非球面轴锥透镜和孔径光阑共用公共光轴。
3.根据方面2所述的透镜系统，其中，所述第一折射表面、所述第二折射表面、所述第三折射表面、所述第四折射表面和所述孔径光阑沿所述公共光轴大致对称地布置，所述孔径光阑位于对称平面上。
4.根据方面2或3所述的透镜系统，其中，所述第一非球面轴锥透镜元件和所述第二非球面轴锥透镜元件各自包括单透镜元件。
5.根据方面2、3或4所述的透镜系统，其中，所述第一非球面轴锥透镜元件和所述第二非球面轴锥透镜元件是在实体上独立的透镜元件。
6.根据方面5所述的透镜系统，还包括主动透镜对准装置，所述主动透镜对准装置结合运动学安装件以用于与反馈回路相组合来支撑和对准所述第一非球面轴锥透镜元件、所述第二非球面轴锥透镜元件和所述孔径光阑。
7.根据方面2、3或4所述的透镜系统，其中，所述第一非球面轴锥透镜元件和所述第二非球面轴锥透镜元件由连结段连结在一起作为单个光学元件，所述连结段被定位成不妨碍由所述透镜系统中继的辐射。
8.根据方面7所述的透镜系统，其中，所述连结段以所述光轴为中心或在所述光轴附近定中心，并且包括比所述第一非球面轴锥透镜元件和所述第二非球面轴锥透镜元件的直径更小的直径。
9.根据方面7或8所述的透镜系统，其中，所述单个光学元件包括整体式单个光学元件。
10.根据任一前述方面所述的透镜系统，其中，所述孔径光阑限定被配置成优化所述透镜系统的光学性能的固定直径的孔阑。
11.根据任一前述方面所述的透镜系统，其中，所述第一折射表面、所述第二折射表面、所述第三折射表面和所述第四折射表面中的一个或更多个包括至少一个光学涂层。
12.根据方面11所述的透镜系统，其中，所述至少一个光学涂层包括抗反射涂层。
13.根据任一前述方面所述的透镜系统，其中，所述第一非球面轴锥透镜元件和所述第二非球面轴锥透镜元件被配置成最小化色差，使得色度焦移在所述光谱范围内变化不超过0.5mm。
14.根据任一前述方面所述的透镜系统，其中，所述第一非球面轴锥透镜元件和所述第二非球面轴锥透镜元件被配置成最小化色差，使得色度焦移在所述光谱范围内变化不超过0.2mm。
15.根据任一前述方面所述的透镜系统，其中，所述光谱范围包括跨越超过600nm的范围。
16.根据任一前述方面所述的透镜系统，其中，所述光谱范围包括跨越超过1000nm的范围。
17.根据任一前述方面所述的透镜系统，其中，所述第一折射表面和第二折射表面以及所述第三折射表面和第四折射表面根据以下标准来配置：
对于给定物点、像点和两个折射率值并且其中对应的两个光学路径长度和一个表面元素是已知的，则能够使用y-n-u射线追踪来连续地获得所有其它离散的表面元素；
能够通过插值获得任意所述离散的表面元素之间的中间表面元素，并且所述中间表面元素和离散的表面元素被连接在一起以确定所述折射表面；以及
与所述两个反射率值相对应的所述光学路径长度被恰当地平衡和/或确保折射表面的表面法线和曲率在除轴向点之外的任何位置都是连续的。
18.根据任一前述方面所述的透镜系统，其中，所述第一非球面轴锥透镜元件被配置成准直所述辐射，而所述第二非球面轴锥透镜元件被配置成聚焦所述辐射。
19.根据任一前述方面所述的透镜系统，包括以下中的一个或两者：
第一延伸部分，所述第一延伸部分从所述第一非球面轴锥透镜元件的与所述第一折射表面相邻的区域延伸；和
第二延伸部分，所述第二延伸部分从所述第二非球面轴锥透镜元件的与所述第四折射表面相邻的区域延伸。
20.根据方面19所述的透镜系统，包括一个或更多个外部光学元件，每个外部光学元件分别从所述第一延伸部分和所述第二延伸部分开始被直接或间接地支撑，以便与所述透镜系统恰当地对准。
21.根据任一前述方面的透镜系统，其中，所述非球面轴锥透镜元件中的任何一个或更多个非球面轴锥透镜元件的中心部分掺杂有磷掺杂剂。
22.根据任一前述方面所述的透镜系统，还包括用于所述透镜系统的消热差的主动消热差装置。
23.一种量测装置，包括用于将辐射中继到所述量测装置、中继来自所述量测装置的辐射和/或在所述量测装置内中继辐射的光学中继装置，所述光学中继装置包括根据任一前述方面所述的至少一个透镜系统。
24.根据方面23所述的量测装置，包括散射仪量测设备、水平传感器或对准传感器。
虽然上文已经描述了本发明的具体实施例，但是将理解，可以用与所描述的不同的方式来实践本发明。上文的描述旨在是示例性的，而非限制性的。因而，本领域的技术人员将明白，可以对如所描述的本发明进行修改，而不脱离下文阐述的权利要求的范围。

Claims (14)

1.一种透镜系统，包括：
第一非球面轴锥透镜元件，所述第一非球面轴锥透镜元件包括第一折射表面和第二折射表面；
第二非球面轴锥透镜元件，所述第二非球面轴锥透镜元件包括类似于所述第二折射表面的第三折射表面和类似于所述第一折射表面的第四折射表面，所述第一非球面轴锥透镜元件和第二非球面轴锥透镜被相互定向成使得所述第二折射表面和所述第三折射表面相互面对；和
孔径光阑，所述孔径光阑位于所述第一非球面轴锥透镜元件与所述第二非球面轴锥透镜元件之间；
其中，所述第一非球面轴锥透镜元件和所述第二非球面轴锥透镜元件被配置成最小化由所述透镜系统中继的辐射的至少光谱范围的色差。
2.根据权利要求1所述的透镜系统，其中，所述第一非球面轴锥透镜元件、第二非球面轴锥透镜和孔径光阑共用公共光轴。
3.根据权利要求2所述的透镜系统，其中，所述第一折射表面、所述第二折射表面、所述第三折射表面、所述第四折射表面和所述孔径光阑沿所述公共光轴大致对称地布置，所述孔径光阑位于对称平面上。
4.根据权利要求2或3所述的透镜系统，其中，所述第一非球面轴锥透镜元件和所述第二非球面轴锥透镜元件各自包括单透镜元件。
5.根据权利要求2、3或4所述的透镜系统，其中，所述第一非球面轴锥透镜元件和所述第二非球面轴锥透镜元件是在实体上独立的透镜元件。
6.根据权利要求2、3或4所述的透镜系统，其中，所述第一非球面轴锥透镜元件和所述第二非球面轴锥透镜元件由连结段连结在一起作为单个光学元件，所述连结段被定位成不妨碍由所述透镜系统中继的辐射。
7.根据任一前述权利要求所述的透镜系统，其中，所述孔径光阑限定被配置成优化所述透镜系统的光学性能的具有固定直径的孔。
8.根据任一前述权利要求所述的透镜系统，其中，所述第一折射表面、所述第二折射表面、所述第三折射表面和所述第四折射表面中的一个或更多个包括至少一个光学涂层。
9.根据任一前述权利要求所述的透镜系统，其中，所述第一折射表面和第二折射表面以及所述第三折射表面和第四折射表面是根据以下标准被配置的：
对于给定物点、像点和两个折射率值并且在对应的两个光学路径长度和一个表面元素是已知的情况下，则能够使用y-n-u射线追踪来连续地获得所有其它离散的表面元素；
能够通过插值获得任意所述离散的表面元素之间的中间表面元素，并且所述中间表面元素和离散的表面元素被连接在一起以确定所述折射表面；以及
与所述两个反射率值相对应的所述光学路径长度被恰当地平衡和/或确保折射表面的表面法线和曲率在除轴向点之外的任何位置都是连续的。
10.根据任一前述权利要求所述的透镜系统，其中，所述第一非球面轴锥透镜元件被配置成准直所述辐射，而所述第二非球面轴锥透镜元件被配置成聚焦所述辐射。
11.根据任一前述权利要求所述的透镜系统，包括以下中的一个或两者：
第一延伸部分，所述第一延伸部分从所述第一非球面轴锥透镜元件的与所述第一折射表面相邻的区域延伸；和
第二延伸部分，所述第二延伸部分从所述第二非球面轴锥透镜元件的与所述第四折射表面相邻的区域延伸。
12.根据任一前述权利要求的透镜系统，其中，所述非球面轴锥透镜元件中的任何一个或更多个非球面轴锥透镜元件的中心部分掺杂有磷掺杂剂。
13.根据任一前述权利要求所述的透镜系统，还包括用于所述透镜系统的消热差的主动消热差装置。
14.一种量测装置，包括用于将辐射中继到所述量测装置、中继来自所述量测装置的辐射和/或在所述量测装置内中继辐射的光学中继装置，所述光学中继装置包括根据任一前述权利要求所述的至少一个透镜系统。
CN202180067834.2A 2020-10-01 2021-09-15 消色差光学中继装置 Pending CN116249889A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20199589.1A EP3978964A1 (en) 2020-10-01 2020-10-01 Achromatic optical relay arrangement
EP20199589.1 2020-10-01
PCT/EP2021/075268 WO2022069218A1 (en) 2020-10-01 2021-09-15 Achromatic optical relay arrangement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116249889A true CN116249889A (zh) 2023-06-09

Family

ID=72717749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180067834.2A Pending CN116249889A (zh) 2020-10-01 2021-09-15 消色差光学中继装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230333290A1 (zh)
EP (1) EP3978964A1 (zh)
CN (1) CN116249889A (zh)
IL (1) IL301551A (zh)
WO (1) WO2022069218A1 (zh)

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60319462T2 (de) 2002-06-11 2009-03-12 Asml Netherlands B.V. Lithographischer Apparat und Verfahren zur Herstellung eines Artikels
SG135052A1 (en) 2002-11-12 2007-09-28 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and device manufacturing method
SG125101A1 (en) 2003-01-14 2006-09-29 Asml Netherlands Bv Level sensor for lithographic apparatus
US7265364B2 (en) 2004-06-10 2007-09-04 Asml Netherlands B.V. Level sensor for lithographic apparatus
US7791727B2 (en) 2004-08-16 2010-09-07 Asml Netherlands B.V. Method and apparatus for angular-resolved spectroscopic lithography characterization
JP2007213708A (ja) * 2006-02-09 2007-08-23 Pulstec Industrial Co Ltd 多層光ディスク用光ピックアップ装置
JP2007213709A (ja) * 2006-02-09 2007-08-23 Pulstec Industrial Co Ltd 再生用光ピックアップ装置
NL1036245A1 (nl) 2007-12-17 2009-06-18 Asml Netherlands Bv Diffraction based overlay metrology tool and method of diffraction based overlay metrology.
NL1036734A1 (nl) 2008-04-09 2009-10-12 Asml Netherlands Bv A method of assessing a model, an inspection apparatus and a lithographic apparatus.
NL1036857A1 (nl) 2008-04-21 2009-10-22 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method.
KR101295203B1 (ko) 2008-10-06 2013-08-09 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 2차원 타겟을 이용한 리소그래피 포커스 및 조사량 측정
EP2228685B1 (en) 2009-03-13 2018-06-27 ASML Netherlands B.V. Level sensor arrangement for lithographic apparatus and device manufacturing method
US8194170B2 (en) * 2009-06-02 2012-06-05 Algonquin College Axicon lens array
KR101429629B1 (ko) 2009-07-31 2014-08-12 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 계측 방법 및 장치, 리소그래피 시스템, 및 리소그래피 처리 셀
WO2012022584A1 (en) 2010-08-18 2012-02-23 Asml Netherlands B.V. Substrate for use in metrology, metrology method and device manufacturing method
WO2014019846A2 (en) 2012-07-30 2014-02-06 Asml Netherlands B.V. Position measuring apparatus, position measuring method, lithographic apparatus and device manufacturing method
IL290735B2 (en) 2014-11-26 2023-03-01 Asml Netherlands Bv Metrological method, computer product and system
NL2015812A (en) 2014-12-22 2016-09-22 Asml Netherlands Bv Level sensor, lithographic apparatus and device manufacturing method.
JP6630369B2 (ja) 2015-06-17 2020-01-15 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． 相互レシピ整合性に基づくレシピ選択
JP2017142277A (ja) * 2016-02-08 2017-08-17 国立大学法人東京工業大学 エバネッセント光発生装置
CN108427203A (zh) * 2018-04-03 2018-08-21 上海嘉强自动化技术有限公司 一种基于轴锥透镜连续可调聚焦光束发散角光学系统
US11686889B2 (en) * 2019-02-28 2023-06-27 General Electric Company Systems and methods for direct laser melting of metals using non-diffracting laser beams

Also Published As

Publication number Publication date
IL301551A (en) 2023-05-01
WO2022069218A1 (en) 2022-04-07
US20230333290A1 (en) 2023-10-19
EP3978964A1 (en) 2022-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6132499B2 (ja) 検査装置、リソグラフィ装置、およびデバイス製造方法
CN113631999B (zh) 频率拓宽装置和方法
CN102298204B (zh) 用于量测的反射折射照射系统
US20220283516A1 (en) On chip sensor for wafer overlay measurement
TWI772841B (zh) 晶片上晶圓對準感測器
KR102073787B1 (ko) 광섬유 연결을 위한 방법 및 장치
TWI815132B (zh) 用於判定基板之對準的系統與方法及整合式光學器件
TWI815077B (zh) 感測器裝置及用於校正微影裝置之處理誤差之方法
JP5204062B2 (ja) 球状色収差を補正する半導体検査装置、及び球状色収差の補正方法
CN113906346B (zh) 包括消球差单物镜的量测工具
EP3978964A1 (en) Achromatic optical relay arrangement
US20210063900A1 (en) Assembly for collimating broadband radiation
CN115398329A (zh) 包括非线性元件的组件及其使用方法
EP4354200A1 (en) An aberration correction optical system
EP4375744A1 (en) Photonic integrated circuit for generating broadband radiation
WO2024078813A1 (en) An aberration correction optical system
CN116829997A (zh) 中空芯部光子晶体光纤
WO2024110129A1 (en) Photonic integrated circuit for generating broadband radiation
CN117063117A (zh) 基于中空芯部光子晶体光纤的多波长光源装置
CN116964522A (zh) 基于中空芯部光纤的辐射源
NL2023157A (en) Metrology tools comprising aplanatic objective singlet

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination