一种折反式深紫外光刻物镜系统设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种折反式深紫外光刻物镜系统设计方法。本发明专利技术通过分组复合及迭代设计方法进行初始结构的设计，从而快速高效的得到折反射式光刻物镜系统初始结构。物镜系统包括三个子系统：第一镜组G1，第二镜组G2和第三镜组G3。物镜系统设计方法包括如下步骤：根据设计需求设计G1和G3初始结构；设置G1的像面为G2的物面，G2的像面为G3的物面；设置G2，包括相对设置的2片反射镜，通过矩阵光学计算G2的球面初始结构，并对G2的球面初始结构进行分组复合及迭代拟合设计，完成G2镜组初始结构设计。通过后续优化设计，完成高性能折反式光刻物镜系统设计，提高了折反式深紫外光刻物镜系统整体设计效率。

【技术实现步骤摘要】
一种折反式深紫外光刻物镜系统设计方法
本专利技术涉及光学设计
，具体涉及一种折反式深紫外光刻物镜系统设计方法。
技术介绍
光刻机是大规模集成电路制造的核心设备，可以通过曝光的方式将掩模版上IC图案投影到硅片表面的光刻胶上，然后通过显影、刻蚀等技术将投影图案转移到硅片面上。在光刻机众多组成中，投影光刻物镜系统是其最核心的部件之一。光刻系统的理论分辨率可以用R＝k1λ/NA计算，其中k1为工艺因子，与光刻系统的工艺参数有关，λ为系统的曝光波长，NA为物镜系统的像方数值孔径，在深紫外(DUV)光刻物镜系统中，浸没式光刻物镜系统的像方数值孔径NA可以达到1.35，k1因子可以接近0.25，单次曝光可以实现38nm分辨率，结合多图形等分辨率增强技术，可以实现14nm及以下节点的芯片的加工制造。国外高分辨率浸没式光刻机已经实现产业化，日本的Nikon公司，Cannon公司，荷兰ASML公司的技术已经相对成熟。深紫外光刻投影物镜作为投影曝光装置的核心部件，其面型和结构经历了几次大的变化。最初的深紫外光刻物镜采用全球面折射式结构，NA最大可以达到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种折反式深紫外光刻物镜系统设计方法，所述物镜系统包括第一镜组G1，第二镜组G2和第三镜组G3，其特征在于，所述物镜系统设计方法包括如下步骤：/n根据设计需求设计第一镜组G1和第三镜组G3；/n设置所述第二镜组G2包括相对设置的2片反射镜，分别为第一反射镜R1和第二反射镜R2；设置第一镜组G1的出瞳为第二镜组G2的入瞳，第二镜组G2的出瞳为第三镜组G3的入瞳；设置第一镜组G1的像面为第二镜组G2的物面，第二镜组G2的物面为第三镜组G3的像面；/n通过矩阵光学计算第二镜组G2的初始结构，并针对第二镜组G2的初始结构进行分组复合及迭代拟合设计；/n将设计完成的第一镜组G1、第二镜组G2和第三镜...

【技术特征摘要】
1.一种折反式深紫外光刻物镜系统设计方法，所述物镜系统包括第一镜组G1，第二镜组G2和第三镜组G3，其特征在于，所述物镜系统设计方法包括如下步骤：
根据设计需求设计第一镜组G1和第三镜组G3；
设置所述第二镜组G2包括相对设置的2片反射镜，分别为第一反射镜R1和第二反射镜R2；设置第一镜组G1的出瞳为第二镜组G2的入瞳，第二镜组G2的出瞳为第三镜组G3的入瞳；设置第一镜组G1的像面为第二镜组G2的物面，第二镜组G2的物面为第三镜组G3的像面；
通过矩阵光学计算第二镜组G2的初始结构，并针对第二镜组G2的初始结构进行分组复合及迭代拟合设计；
将设计完成的第一镜组G1、第二镜组G2和第三镜组G3按照光束入射方向的顺序，整合成完整的折反射式深紫外光刻物镜系统的初始结构，并进一步对折反射式深紫外光刻物镜系统的初始结构进行优化设计，得到满足设计需求的折反射式深紫外投影光刻物镜系统。


2.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述根据设计需求设计第一镜组G1和第三镜组G3，具体为：
所述第一镜组G1具有正光焦度，包含不少于3片透镜，包含至少一片非球面或自由曲面透镜，至少一个凸透镜，至少一个薄弯月透镜；第一镜组G1的光阑在G1最后一片透镜处，或者在第一镜组G1中间；
所述物镜系统的第一镜组G1、第二镜组G2和第三镜组G3放大倍率关系为：MG1×MG2×MG3＝M；其中MG1为第一镜组G1的放大倍率；MG2为第二镜组G2的放大倍率；MG3为第三镜组G3的放大倍率；M为物镜系统整体的总放大率；
所述第三镜组G3具有正光焦度，包含不少于3片透镜，包含至少一片非球面或自由曲面透镜，包含至少一个凸透镜，一个薄弯月透镜；
第一镜组G1将物平面发出的光束经过第一镜组G1成像到第一中间像，所述第一中间像位于第二镜组G2的第一反射镜R1之前，经第二反射镜R2反射形成第二中间像，所述第二中间像经第三镜组G3成像到像平面上。


3.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述通过矩阵光学计算第二镜组G2的球面初始结构，具体为：
根据矩阵光学，构建所述第二镜组G2的传递矩阵T为：



构建第二镜组G2物和对应像的物像变换矩阵MO'O为：



构建第二镜组G2入瞳和对应出瞳的物像变换矩阵Mp'p为：



根据光学系统匹兹万平衡条件：2c1-2c2＝petG1+petG3
其中c1为第二镜组G2第一反射镜R1的曲率；c2为第二镜组G2第二反射镜R2的曲率；d为第一反射镜R1和第二反射镜R2的距离；A为第一指代量用于指代1+2c2d；B为第二指代量，用于指代2c2-2c1(1+2c2d)；C为第三指代量，用于指代d；D为第四指代量，用于指代1-2c1d；lo为第一中间像到第一反射镜R1的距离；lo'为第二中间像到第二反射镜R2的距离；lp为第二镜组G2入瞳到第一反射镜R1的距离；lp'为第二中间像到第二反射镜R2的距离；petG1为优化设计完成的第一镜组G1的匹兹万场曲，petG3为优化设计完成的逆向光路第三镜组G3的匹兹万场曲；
求解出第二镜组G2的结构参数c1、c2、d、lo、l′o。


4.如权利要求3所述的设计方法，其特征在于，所述针对第二镜组G2的初始结构进行分组复合及迭代拟合设计，具体包括如下步骤：
S301：在正向光路中将第一镜组G1和第二镜组G2相匹配构成G1G2光学系统；
S302：在逆向光路中将第三镜组G3和第二镜组G2相匹配构成G3G2光学系统；
S303：在G3G...

【专利技术属性】
技术研发人员：李艳秋，闫旭，郝倩，刘丽辉，刘克，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11