DE102010029050A1 - Magnifying imaging lens for use in aerial image metrology system for e.g. simulation of effects of characteristics of lithography masks used for manufacturing semiconductor elements, has image plane representing lens field plane - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine vergrößernde abbildende Optik sowie ein Metrologiesystem mit einer derartigen abbildenden Optik.The invention relates to a magnifying imaging optics and a metrology system with such imaging optics.
Eine vergrößernde abbildende Optik der eingangs genannten Art ist zur Analyse von Auswirkungen von Eigenschaften von Masken für die Mikrolithografie aus der
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine abbildende Optik der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ihre Handhabbarkeit bei möglichst guter Abbildungsqualität verbessert ist.It is an object of the present invention to develop an imaging optics of the type mentioned above such that their handling is improved with the best possible image quality.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine abbildende Optik mit den im Anspruch 1 und eine abbildende Optik mit den im Anspruch 2 angegebenen Merkmalen.The object is achieved by an imaging optics with the in claim 1 and an imaging optics with the features specified in
Bei der abbildenden Optik gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung nach Anspruch 1 erfolgt keine Zwischenabbildung zwischen dem Objektfeld und dem Bildfeld. Die abbildende Optik kann daher ohne Weiteres so ausgelegt werden, dass die Spiegel der mindestens einen Spiegelgruppe nicht feldnah angeordnet sind. Dies vermeidet Herstellungsprobleme, die in der Praxis bei der Herstellung von feldnahen Spiegeln vorliegen.In the imaging optics according to a first aspect of the invention according to claim 1 no intermediate image between the object field and the image field takes place. The imaging optics can therefore be readily designed so that the mirrors of the at least one mirror group are not arranged close to the field. This avoids manufacturing problems that exist in practice in the fabrication of near-field mirrors.
Die abbildende Optik gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung nach Anspruch 2 kann mit vorteilhaft kurzer Baulänge ausgeführt sein, da das diffraktive optische Element räumlich zwischen den Spiegeln der Spiegelgruppe untergebracht sein kann. Bei der Baulänge handelt es sich um den Abstand der beiden am weitesten voneinander entfernt angeordneten Komponenten der abbildenden Optik, wobei als Komponenten in diesem Zusammenhang auch das Objektfeld und/oder das Bildfeld verstanden werden. In der Regel handelt es sich bei der Baulänge also um den Abstand zwischen dem Objektfeld und dem Bildfeld. Im Einzelfall, wenn nämlich beispielsweise einer der Spiegel von einem der Felder weiter entfernt ist als die beiden Felder voneinander beabstandet sind, kann es sich auch um den Abstand zwischen einem der Felder und der am weitesten von diesem entfernten Komponente handeln. Die Baulänge bezieht sich dabei immer auf einen ungefalteten Strahlengang, d. h. auf eine abbildende Optik ohne Strahlumlenkung mittels Planspiegel.The imaging optics according to a second aspect of the invention according to
Die Vorteile einer vergrößernden abbildenden Optik nach Anspruch 3 entsprechen einer Kombination der vorstehend erläuterten Vorteile der beiden Aspekte der vergrößernden abbildenden Optik.The advantages of magnifying imaging optics according to
Die vergrößernde abbildende Optik kann genau zwei Spiegel aufweisen. Die vergrößernde abbildende Optik kann genau eine Spiegelgruppe aufweisen. Die abbildende Optik kann natürlich umgedreht auch als verkleinernde abbildende Optik benutzt werden, wobei dann Objektfeld und Bildfeld ihre Funktion tauschen und als Abbildungsmaßstab das Verhältnis zwischen Objektgröße und Bildgröße eingesetzt wird.The magnifying imaging optics can have exactly two mirrors. The magnifying imaging optics can have exactly one mirror group. Of course, the imaging optics can also be used as a downsizing imaging optic, whereby the object field and image field exchange their function and the relationship between object size and image size is used as a magnification.
Eine Ausführung des diffraktiven optischen Elements als Zonenplatte führt zu vorteilhaften Design-Freiheitsgraden bei der Auslegung der vergrößernden abbildenden Optik. Eine Zonenplatten-Ausführung ist besonders in Zusammenhang mit der Abbildung von Licht mit einer Wellenlänge von Vorteil, die kleiner ist als 100 nm.An embodiment of the diffractive optical element as a zone plate leads to advantageous design degrees of freedom in the design of the magnifying imaging optics. A zone plate design is particularly advantageous in the context of imaging light at a wavelength less than 100 nm.
Ein Abbildungsmaßstab nach Anspruch 5 führt zu einer guten Eignung der abbildenden Optik im Rahmen eines Metrologie- und Inspektionssystems. Der Abbildungsmaßstab kann größer sein als 530, kann größer sein als 600, kann größer sein als 750, kann größer sein als 1 000, kann größer sein als 1 500 und kann größer sein als 2 000.A magnification according to
Eine objektseitige numerische Apertur nach Anspruch 6 ist gut an die Abbildungsverhältnisse von Projektionsobjektiven von Projektionsbelichtungsanlagen für die EUV-Mikrolithografie zur Herstellung mikro- bzw. nanostrukturierter Bauteile angepasst. Die objektseitige numerische Apertur kann mindestens 0,0825 und kann mindestens 0,125 betragen. Die abbildende Optik kann so ausgelegt sein, dass zwischen diesen numerischen Aperturen mithilfe einer Aperturblende gewechselt werden kann.An object-side numerical aperture according to
Ein objektseitiger Hauptstrahlwinkel nach Anspruch 7 ist ebenfalls an die Verhältnisse bei der EUV-Projektionsbelichtung angepasst. Der objektseitige Hauptstrahlwinkel kann auch 8° betragen. Die abbildende Optik kann für mehrere Hauptstrahlwinkel ausgelegt sein, zwischen denen mithilfe einer Aperturblende gewechselt werden kann. Dabei kann es sich um die gleiche Aperturblende handeln, mit der gegebenenfalls die objektseitige numerische Apertur einstellbar ist.An object-side main beam angle according to
Ein On-Axis-Feld nach Anspruch 8 eignet sich insbesondere zur Abbildung eines rotationssymmetrischen, quadratischen oder rechteckigen Feldes.An on-axis field according to
Ein Off-Axis-Feld nach Anspruch 9 eignet sich insbesondere zur Abbildung eines bogenförmigen Feldes.An off-axis field according to
Eine Feldgröße nach Anspruch 10 führt zur Möglichkeit, ein räumlich ausgedehntes Objekt zu untersuchen. Die Größe des Objektfeldes kann mindestens 7,5 μm × 7,5 μm, mindestens 10 μm × 10 μm, mindestens 15 μm × 15 μm und kann 20 μm × 20 μm betragen oder sogar noch größer sein.A field size according to
Ein asphärischer Spiegel nach Anspruch 11 erhöht nochmals die Freiheitsgrade beim Design der abbildenden Optik. Dieser erste Spiegel kann unabhängig von seiner möglichen asphärischen Gestaltung als konkaver Spiegel ausgeführt sein. Der asphärische Spiegel kann als konischer Spiegel, also als Spiegel ausgeführt sein, bei dem in einer Asphärengleichung lediglich der Koeffizient K, also die konische Konstante, von Null verschieden ist. Dies erleichtert die Herstellung dieses Spiegels.An aspherical mirror according to
Die Vorteile eines Metrologie- bzw. Inspektionssystems nach Anspruch 12 entsprechen denen, die vorstehend unter Bezugnahme auf die abbildende Optik bereits erläutert wurden.The advantages of a metrology or inspection system according to
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. In this show:
Eine vergrößernde abbildende Optik
Die abbildende Optik
Zur Erleichterung der Darstellung von Lagebeziehungen wird nachfolgend ein kartesisches xyz-Koordinatensystem verwendet. Die x-Achse verläuft in der
Dargestellt ist in der
Das Objektfeld
Die Hauptstrahlen
Eine objektfeldseitige numerische Apertur der abbildenden Optik
In der Bildebene
Im Abbildungsstrahlengang zwischen dem Objektfeld
Dargestellt sind in der
Eine gemeinsame Rotations-Symmetrieachse der Reflexionsflächen der abbildenden Optik
Im Abbildungsstrahlengang zwischen dem Objektfeld
Die Bildebene
Ein räumlicher Abstand A zwischen den dem Bildfeld
Die abbildende Optik
Optische Daten der abbildenden Optik
Bei der Zonenplatte
Die Anordnung der diffraktiven Strukturen auf der Zonenplatte
HV1: VIR
HV2: REA
HOR: 1,000000
HX1 = HY1 = HX2 = HY2 = 0
HZ1: –0,674846E+02
HZ2: –0,10000E–21
HWL: 13,50
HCT: R
BLT: Ideal The arrangement of the diffractive structures on the
HV1: VIR
HV2: REA
HOR: 1,000000
HX1 = HY1 = HX2 = HY2 = 0
HZ1: -0.674846E + 02
HZ2: -0,10000E-21
HWL: 13.50
HCT: R
BLT: Ideal
Die bei der Modellbeschreibung verwendete Phasenfunktion hat die Gestalt eines rotationssymmetrischen (geraden) Polynoms entsprechend folgender Formel: The phase function used in the model description has the form of a rotationally symmetric (even) polynomial according to the following formula:
Bei dieser Formel sind lediglich die Koeffizienten C2, C3 und C4 von Null verschieden und haben folgende Werte:
C2: 7,0454E–06
C3: -2,1503E–05
C4: 1,7167E–05In this formula, only the coefficients C 2 , C 3 and C 4 are different from zero and have the following values:
C 2 : 7,0454E-06
C 3 : -2,1503E-05
C 4 : 1,7167E-05
Die Aperturblende
Die genaue Oberflächenform der Reflexionsflächen des Spiegels M1 wird durch folgende Asphärengleichung für die Pfeilhöhe z(h) beschrieben: The exact surface shape of the reflecting surfaces of the mirror M1 is described by the following aspherical equation for the arrow height z (h):
h stellt hierbei den Abstand zur optischen Achse, also zur Normalen
Bei der asphärischen Flächenbeschreibung der Reflexionsfläche des Spiegels M1 ist lediglich die konische Konstante K von Null verschieden und hat den Wert K = –0,028827.In the aspheric surface description of the reflection surface of the mirror M1, only the conical constant K is different from zero and has the value K = -0.028827.
Eine Baulänge T, also ein Abstand zwischen der Objektebene
Eine Feldgröße in der Objektebene
Die abbildende Optik
Als Lichtquellen kommen die auch für Lithografiesysteme üblichen EUW-Lichtquellen
Anhand der
Bei der abbildenden Optik
Die optischen Daten der abbildenden Optik
Bei der Zonenplatte
Die Anordnung der diffraktiven Strukturen auf der Zonenplatte
HV1: VIR
HV2: REA
HOR: 1,000000
HX1 = HY1 = HX2 = HY2 = 0
HZ1: –0,460981E+02
HZ2: –0,10000E+21
HWL: 13,50
HCT: R
BLT: IdealThe arrangement of the diffractive structures on the
HV1: VIR
HV2: REA
HOR: 1,000000
HX1 = HY1 = HX2 = HY2 = 0
HZ1: -0.460981E + 02
HZ2: -0,10000E + 21
HWL: 13.50
HCT: R
BLT: Ideal
Die bei der Modellbeschreibung verwendete Phasenfunktion hat die Gestalt eines rotationssymmetrischen (geraden) Polynoms entsprechend folgender Formel: The phase function used in the model description has the form of a rotationally symmetric (even) polynomial according to the following formula:
Bei dieser Formel sind lediglich die Koeffizienten C2, C3 und C4 von Null verschieden und haben folgende Werte:
C2: -2,813E–06
C3: 1,1379E–07
C4: –2,5442E–09 In this formula, only the coefficients C 2 , C 3 and C 4 are different from zero and have the following values:
C 2 : -2,813E-06
C 3 : 1,1379E-07
C 4 : -2.5442E-09
Bei der abbildenden Optik
Auch bei der abbildenden Optik
In der nachfolgenden Tabelle werden noch einige Parameter der beiden abbildenden Optiken
CRAO bezeichnet den Hauptstrahlwinkel, ausgehend vom Objektfeld
Der Wert Asphärizität beschreibt die maximale Formabweichung einer asphärischen Fläche von einer bestpassenden sphärischen Fläche. Diese Größe hängt dann von den Asphärenparametern, also auch von der konischen Konstante ab, jedoch ebenso von dem optisch genutzten Bereich der Fläche.The value asphericity describes the maximum shape deviation of an aspheric surface from a best-fitting spherical surface. This size then depends on the aspheric parameters, that is also on the conical constant, but also on the optically used area of the surface.
Die Werte „Wellenfrontfehler” und „Verzeichnung” beziehen sich auf das gesamte jeweilige Objektfeld
Die Baulänge
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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