[发明专利]一种组合放大倍率的成像物镜系统设计方法有效

专利信息
申请号: 201610178107.4 申请日: 2016-03-25
公开(公告)号: CN105652439B 公开(公告)日: 2017-12-22
发明(设计)人: 李艳秋;刘岩;曹振 申请(专利权)人: 北京理工大学
主分类号: G02B27/00 分类号: G02B27/00;G02B21/04;G02B17/06;G03F7/20
代理公司: 北京理工大学专利中心11120 代理人: 刘芳,仇蕾安
地址: 100081 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 组合 放大 倍率 成像 物镜 系统 设计 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及一种组合放大倍率的成像物镜系统设计方法,其可用于扫描-步进式极紫外光刻机、空间成像望远镜、光谱成像仪或显微物镜成像系统中,属于光学设计技术领域。

背景技术

极紫外光刻已经成为半导体制造业实现8-10nm技术节点的主要光刻技术。为了满足这一需求,极紫外光刻物镜的数值孔径则需要达到0.45以上。采用传统1/4倍放大倍率系统实现这样的高数值孔径会导致两种现象:(1)中心视场主光线物面入射角大于6°;(2)掩模处的入射光束与出射光束发生重叠。现象(1)会引起掩模的3D阴影效应,而现象(2)则会导致物镜系统无法正常成像,因此传统1/4倍放大倍率光刻物镜无法合理地实现超高数值孔径。

现有6自由曲面反射镜极紫外光刻物镜设计美国专利US 8810906B2,其中的所有结构均为1/8放大倍率。该结构可以实现0.5~0.7的超高数值孔径,且可避免上述两种现象的发生。但是由于放大倍率的提高,扫面曝光视场面积减小4倍,而掩模和硅片尺寸不可变,因此对于一个6英寸(133×102mm2)的掩模成像,则需要拼接4次曝光视场。这就会导致生产效率降低,不能被半导体产业所接受。

发明内容

本发明的目的是提出一种组合放大倍率(曝光扫描方向放大倍率为M,垂直于扫描方向放大倍率为N)的成像物镜系统设计方法,利用该方法设计的成像物镜系统可在不同方向上实现不同的放大倍率。

实现本发明技术方案如下:

一种组合放大倍率的成像物镜系统设计方法,具体过程为:

步骤一,设计共轴、放大倍率为M的全球面成像物镜系统A;

步骤二,以系统A中各反射镜曲率为优化变量,将所述系统A优化为放大倍率为N的系统B;

步骤三,将系统A中各反射镜转化为变形非球面面形,且各变形非球面的纵向曲率保持不变,横向曲率为系统B中相应反射镜的曲率,从而获得纵向放大倍率为M、横向放大倍率为N的组合倍率成像系统C。

进一步地,本发明还包括步骤四,针对成像系统C中的各反射镜,加入低阶非球面项进行优化,直至满足成像性能要求为止。

进一步地,本发明还包括步骤四,针对成像系统C中的各反射镜,加入低阶非球面项进行优化,当加入低阶非球面项进行优化无法满足成像要求时,则增加非球面优化阶数进行进一步优化,直至满足成像性能要求为止。

进一步地,本发明还包括步骤四,针对成像系统C中的各反射镜,加入低阶非球面项进行优化,当加入低阶非球面项(4~6阶)进行优化无法满足成像要求时,则增加非球面优化阶数(8~10阶)进行进一步优化,若仍无法满足成像要求,则将高阶变形非球面拟合成自由曲面进行优化,直至成像性能满足要求为止。

有益效果

第一、本方法通过两个共轴全球面成像物镜系统组合来直接获得组合放大倍率的成像物镜系统初始结构,极大地提高了设计效率。

第二、本方法采用共轴全球面成像物镜系统为起点,可通过调节其结构参数(如,元件间的光学距离,光线在各元件上的入射角,物像方远心度等)来间接控制组合倍率成像物镜系统初始结构各项光学参数,有利于提高组合倍率系统初始结构的合理性。

第三、本发明采用渐进优化方式对组合倍率初始结构进行优化,避免了优化后结构极大偏离初始结构而造成的结构不合理,并且可加快优化收敛的速度,提高优化效率。

附图说明

图1为具体实施方式中的实施流程;

图2为具体实施方式中实例涉及的变形非球面示意图;

图3为具体实施方式中实例涉及的1/8倍共轴旋转对称光刻物镜系统;

图4为具体实施方式中实例涉及的组合前后系统光瞳形状;

图5为具体实施方式中实例涉及的组合放大倍率光刻物镜系统;

图6为具体实施方式中实例涉及的掩模、硅片及曝光视场;

图7为具体实施方式中实例涉及的自由曲面示意图;

图8为具体实施方式中实例涉及的带中心孔的反射镜M5和M6;

图9为具体实施方式中实例涉及的带中心遮拦的光阑;

图10为具体实施方式中实例涉及的物镜在全视场内均方根波像差分布图;

图11为具体实施方式中实例涉及的物镜在全视场内畸变二维分布图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实例对本发明进行详细说明。

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