[发明专利]光刻物镜非球面位置选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于系统Zernike波像差分析与光刻过程对于Zernike系数敏感性的光刻物镜非球面位置选择方法，属于非球面光学设计技术领域。 

背景技术

将非球面应用于成像光学系统，旨在提供更灵活的解空间以及更多的设计自由度，能够大幅提高系统光学性能，有效减小系统体积和重量。非球面在光刻物镜设计、头盔显示、手机相机镜头等像质要求高、结构要求紧密的系统中有着广泛应用。自变量的增加，系统校正像差的能力得到加强，因此有可能获得更好的成像质量并简化系统。非球面在系统中的位置对于校正不同种类像差至关重要，一般来说，非球面位置接近系统的孔径光阑有利于校正依赖于光阑的像差，远离孔径位置能够校正依赖于视场的像差。 

光刻技术是目前最成熟、经济、精密的半导体大规模制造方法，其中光刻物镜是其重要组成部分随着时间发展。光刻曝光波长从436nm(g线)，365nm(i线)，48nm(KrF)减小到目前常见的193nm(ArF)，甚至到157nm的极紫外光，与13.5nm波长的极端紫外光。20世纪60年代以来，光刻机内的物镜绝大部分都是由透镜组成。由于光刻的要求越来越高，光刻物镜的结构变得越来越复杂，并且普遍应用多个非球面以实现极高的像质要求。随着光刻机的曝光波长越来越短，对折射式系统的设计提出了更大的挑战。 

在光刻系统中使用非球面设计有可能获得更好的成像质量或在保持成像质量不变的情况下简化系统。本发明通过边缘Zernike多项式评价波像差，确定主导像差项，并结合光刻过程对于边缘Zernike波像差各系数的敏感性，确定了光刻物镜非球面位置的选择方法。 

发明内容

本发明为进一步提高成像质量，并解决现有技术的球面光刻物镜像差校正困难、系统体积大等技术问题，提出了一种高分辨率光刻物镜非球面位置选择方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 

步骤一、确定初始系统结构中各元件位置与视场和孔径的关系，分析各类像差对于孔径与视场的依赖关系，得到各元件位置对于不同像差的校正敏感度。 

定义非球面系统的五种基本像差为：球差S_I，慧差S_II，像散S_III，场曲S_IV，与畸变S_V，球面系统对应的基本像差为S′_I，S′_II，S′_III，S′_IV，S′_V。它们之间的关系如下： 

S_I＝S′_I+ΔS_I

SII=SII′+ΔSI(hph)]]>

SIII=SIII′+ΔSI(hph)2]]>

ΔS_IV＝0