一種折反式深紫外光刻物鏡設(shè)計方法與流程

本發(fā)明涉及一種折反式深紫外光刻物鏡設(shè)計方法，屬于光學(xué)設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
深紫外光刻是當(dāng)前產(chǎn)業(yè)化的光刻技術(shù)。深紫外光刻物鏡作為深紫外光刻機的核心部件是實現(xiàn)高分辨率光刻的關(guān)鍵。在深紫外波段可用的光學(xué)材料僅剩下熔石英和氟化鈣，上述兩種材料的折射率較低，因此深紫外光刻物鏡系統(tǒng)的光焦度需要分配到較多的元件上才能實現(xiàn)像差校正。最初深紫外光刻采用全折式物鏡設(shè)計，整個物鏡系統(tǒng)僅有折射元件不含反射鏡。全折式深紫外光刻物鏡為了校正場曲，必須采用光焦度較大的負(fù)透鏡來平衡正透鏡的匹茲萬和。這就導(dǎo)致負(fù)透鏡組附近的正透鏡的口徑隨物鏡數(shù)值孔徑和成像視場的增大而迅速增加。當(dāng)數(shù)值孔徑大于1時，全折式物鏡設(shè)計的元件口徑非常大，其不利于物鏡系統(tǒng)的加工、制造和集成。凹面反射鏡具有正光焦度，同時它對匹茲萬場曲的貢獻(xiàn)與正透鏡恰好相反。將其引入到全折光刻物鏡系統(tǒng)中，可以分擔(dān)負(fù)透鏡組的場曲校正壓力、減小負(fù)透鏡組所承擔(dān)的光焦度，從而有效控制物鏡系統(tǒng)元件口徑。作為光刻機重要組成部分的光刻物鏡系統(tǒng)對提高整個光刻機性能至關(guān)重要，因此設(shè)計好折反式深紫外光刻物鏡系統(tǒng)是完成整個投影曝光系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。國內(nèi)外有關(guān)折反式深紫外光刻物鏡設(shè)計方法的報道非常少，為了獲得折反式深紫外光刻物鏡初始結(jié)構(gòu)，提出一種有效的設(shè)計方法是非常有必要的。相關(guān)文獻(xiàn)(Proc.ofSPIE2006.6342:63420L.)針對深紫外光刻物鏡的優(yōu)化，提出了鞍點構(gòu)造法。該方法的操作流程類似光學(xué)設(shè)計者憑借經(jīng)驗在光學(xué)系統(tǒng)中加入新元件以進(jìn)一步提高成像質(zhì)量的做法。鞍點構(gòu)造法本質(zhì)上是基于初始結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方法，不能有效地獲得物鏡初始結(jié)構(gòu)。相關(guān)文獻(xiàn)(US20070013882)提出了多套深紫外光刻物鏡的制造方法。該方法將物鏡系統(tǒng)分為若干鏡組，不同的物鏡系統(tǒng)共用同一個鏡組，而其它鏡組進(jìn)行相應(yīng)變化從而實現(xiàn)不同光學(xué)性能的要求。該方法沒有說明各鏡組結(jié)構(gòu)以及整個物鏡結(jié)構(gòu)是如何設(shè)計的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明提供一種深紫外光刻物鏡設(shè)計方法，該方法可根據(jù)不同參數(shù)要求設(shè)計出折反式深紫外光刻物鏡，其降低了物鏡系統(tǒng)設(shè)計難度、設(shè)計效率高、實現(xiàn)速度快。實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種深紫外光刻物鏡設(shè)計方法，具體過程為：步驟一、確定置于掩模和硅片之間的深紫外光刻物鏡三個鏡組的初始結(jié)構(gòu)，三個鏡組的位置關(guān)系為：從掩模到硅片分別為物方鏡組G1、中間鏡組G2以及像方鏡組G3，且中間鏡組G2的放大倍率為M2＝1；步驟二、優(yōu)化物方鏡組G1的初始結(jié)構(gòu)，使其滿足設(shè)計要求：(1)物方遠(yuǎn)心，(2)像方主光線入射角和物方鏡組的放大倍率M1不會引起光路遮攔；步驟三、優(yōu)化像方鏡組G3的初始結(jié)構(gòu)，使其滿足設(shè)計要求：(1)像方遠(yuǎn)心，(2)物方主光線入射角不會引起光路遮攔，(3)放大倍率M3＝M/(M2×M1)，M光刻物鏡的放大倍率；步驟四、中間鏡組G2為兩片凹面反射鏡的結(jié)構(gòu)，計算物方鏡組和像方鏡組的匹茲萬和，并根據(jù)匹茲萬和計算中間鏡組中兩片凹面反射鏡的半徑，同時使G2的入瞳與G1的出瞳匹配(將G2的孔徑光闌放置在G1的出瞳面上)；步驟五、優(yōu)化像方鏡組G3的結(jié)構(gòu)參數(shù)，使G3的入瞳與G2的出瞳匹配；至此，連接物方鏡組、中間鏡組、像方鏡組獲得整個物鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述步驟二和步驟三的優(yōu)化過程為：首先，針對待優(yōu)化鏡組中的每一表面，計算其對應(yīng)的歸一化光焦度和/或?qū)ΨQ性因子；其次，選擇最大歸一化光焦度和/或?qū)ΨQ性因子的表面F處，插入薄彎月透鏡，所述薄彎月透鏡的曲率半徑與其對應(yīng)的表面F的曲率半徑相同；再次，以形態(tài)參數(shù)S和W分別小于設(shè)定閾值和滿足所述設(shè)計要求為優(yōu)化的約束條件，對鏡組進(jìn)行優(yōu)化，在優(yōu)化過程中，逐步增加薄彎月透鏡的厚度及其與對應(yīng)表面F的距離；其中，N為系統(tǒng)中光學(xué)表面的數(shù)目，wj為表面j的歸一化光焦度，sj為表面j的對稱性因子。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述根據(jù)匹茲萬和計算中間鏡組中兩片凹面反射鏡的半徑r1和r2；設(shè)r1和-r2的值相等，其中，petG1和petG3分別為G1和G3對匹茲萬場曲。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述優(yōu)化為采用阻尼最小二乘法實現(xiàn)。有益效果本發(fā)明針對折反式深紫外光刻物鏡...