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用于投影光刻机光瞳整形的衍射光学元件设计

Design of Diffractive Optical Element for Pupil Shaping Optics in Projection Lithography System

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摘要

投影光刻机普遍采用衍射光学元件(DOE)来产生各种照明模式。针对投影光刻机中准分子激光器空间相干性差的特点,提出了一种混合分区设计方法,并利用该方法对产生传统照明模式、二极照明模式和四极照明模式的DOE进行了具体的设计。仿真分析了采用常规重复分区方法和混合分区方法的两类设计结果,并对它们的远场光强分布进行了详细的比较分析。在相同的局部优化算法条件下,相对于常规重复分区方法的设计结果而言,混合分区方法设计的DOE可使传统照明模式的非均匀性从26.45%下降到1.12%,二极照明模式的非均匀性从19.93%下降到5.45%,四极照明模式的非均匀性从17.73%下降到3.54%。混合分区设计方法无需改变局部优化算法,在保持高衍射效率的同时能大幅度提高光瞳均匀性。

Abstract

The diffractive optical element (DOE) is widely used to generate various illumination modes for pupil shaping optics in the projection lithography system. A mixed multi-region design method is proposed to calculate the phase of DOE, aiming at the poor spatial coherence of excimer laser. The DOEs generating conventional, dipole and quadrupole illumination modes are designed and analyzed by both the repeated multi-region design and the mixed multi-region design. Compared with the results of the repeated multi-region design method, the non-uniformities of the mixed multi-region design method can decrease from 26.45% to 1.12%, from 19.93% to 5.45% and from 17.93% to 3.54% respectively for the conventional, dipole and quadrupole illumination modes using the same local optimization algorithm. The analysis results indicate that the DOE designed by the mixed multi-region design can improve the uniformity of the far-field intensity distribution greatly while maintaining a high diffractive efficiency without changing the local optimization algorithm.

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补充资料

中图分类号:O438

DOI:10.3788/cjl201340.0616001

所属栏目:光学设计与制造

基金项目:国家科技重大专项(2011ZX02402)和国家国际科技合作项目(2011DFR10010)资助课题。

收稿日期:2013-01-07

修改稿日期:2013-03-08

网络出版日期:--

作者单位    点击查看

胡中华:中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800中国科学院大学, 北京 100049
宝喜:中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800中国科学院大学, 北京 100049
朱菁:中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
肖艳芬:中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
曾爱军:中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800中国科学院大学, 北京 100049
黄惠杰:中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800中国科学院大学, 北京 100049

联系人作者:胡中华(huzhonghua@siom.ac.cn)

备注:胡中华(1984—),男,博士研究生,主要从事高数值孔径光学光刻技术方面的研究。

【1】Hu Zhonghua, Yang Baoxi, Zhu Jing et al.. Pupil shaping techniques in high resolution projection exposure tools[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2011, 48(11): 111101
胡中华, 杨宝喜, 朱菁 等. 高分辨率投影光刻机光瞳整形技术[J]. 激光与光电子学进展, 2011, 48(11): 111101

【2】Guo Liping, Huang Huijie, Wang Xiangzhao. Off-axis illumination for optical lithography[J]. Laser Journal, 2005, 26(1): 23~25
郭立萍, 黄惠杰, 王向朝. 光学光刻中的离轴照明技术[J]. 激光杂志, 2005, 26(1): 23~25

【3】Zhang Wei, Gong Yan. Vector analysis of diffractive optical elements for off-axis illumination of projection lithographic system[J]. Acta Optica Sinica, 2011, 31(10): 1005002
张巍,巩岩. 投影光刻离轴照明用衍射光学元件的矢量分析[J]. 光学学报, 2011, 31(10): 1005002

【4】Oliver Ripoll, Ville Kettunen, Hans Peter Herzig. Review of iterative Fourier-transform algorithms for beam shaping applications[J]. Opt. Engng., 2004, 43(11): 2549~2556

【5】Yan Shuhua. Design of Diffractive Micro-Optics[M]. Beijing: National Defense Industry Press, 2011. 66~76
颜树华. 衍射微光学设计[M]. 北京: 国防工业出版社, 2011. 66~76

【6】Zhang Wei, Gong Yan. Design of diffractive optical elements for off-axis illumination in projection lithography[J]. Optics and Precision Engineering, 2008, 16(11): 2081~2086
张巍, 巩岩. 投影光刻离轴照明用衍射光学元件设计[J]. 光学 精密工程, 2008, 16(11): 2081~2086

【7】R. W. Gerchberg, W. Q. Saxton. A practical algorithm for determination of phase from image and diffraction plane pictures[J]. Optik, 1972, 35(2): 237~246

【8】J. R. Fineup. Iterative method applied to image reconstruction and to computer generated holograms[J]. Opt. Engng., 1980, 19: 297~306

【9】V. A. Soifer, V. V. Kotlyar, L. L. Doskolovich. Iterative Methods for Diffractive Optical Elements Computation[M]. London: Taylor & Francis, 1997. 60~68

【10】F. Wyrowski, O. Bryndahl. Iterative Fourier-transform algorithm applied to computer holography[J]. J. Opt. Soc. Am. A, 1986, 5(7): 1058~1065

【11】Yu Xiaochen, Hu Jiasheng, Wang Lianbao. New methods for improving the quality of laser beam shaping[J]. Chinese J. Lasers, 2012, 39(1): 0116002
于晓晨,胡家升, 王连宝. 提高激光束整形质量的新方法[J]. 中国激光, 2012, 39(1): 0116002

【12】Dong Wang, Jian Zhang, Hongxin Zhang. Adaptive-weight iterative algorithm for flat-top laser beam shaping[J]. Opt. Engng., 2012, 51(7): 074301

【13】Jiang Pengzhi, Ma Haotong, Yuan Lingfeng et al.. Shaped beam of arbitrary size with adaptive optics based on stochastic parallel gradient descent algorithm[J]. Chinese J. Lasers, 2011, 38(12): 1202008
蒋鹏志, 马浩统, 袁凌峰 等. 基于并行梯度下降算法的自适应任意口径光束整形[J]. 中国激光, 2011, 38(12): 1202008

【14】Harry J. Levinson. Principles of Lithography[M]. Bellingham: SPIE Press, 2010. 160~161

【15】Burn J. Lin. Optical Lithography: Here Is Why[M]. Bellingham: SPIE Press, 2009. 139~140

【16】J. S. Liu, M. R. Taghizadeh. Iterative algorithm for the design of diffractive phase elements for laser beam shaping[J]. Opt. Lett., 2002, 27(16): 1463~1465

引用该论文

Hu Zhonghua,Yang Baoxi,Zhu Jing,Xiao Yanfen,Zeng Aijun,Huang Huijie. Design of Diffractive Optical Element for Pupil Shaping Optics in Projection Lithography System[J]. Chinese Journal of Lasers, 2013, 40(6): 0616001

胡中华,宝喜,朱菁,肖艳芬,曾爱军,黄惠杰. 用于投影光刻机光瞳整形的衍射光学元件设计[J]. 中国激光, 2013, 40(6): 0616001

被引情况

【1】芮大为,史振广,袁文全,张巍. 光刻物镜光瞳极平衡性标定方法. 中国激光, 2014, 41(9): 916002--1

【2】闫观勇,李思坤,王向朝. 基于二次规划的光刻机光源优化方法. 光学学报, 2014, 34(10): 1022004--1

【3】宋强,朱菁,王健,张方,吕向博,杨宝喜,黄惠杰. 基于混合梯度下降的高性能光刻机离轴照明衍射光学元件设计. 光学学报, 2015, 35(1): 122005--1

【4】高龙,薛常喜,杨红芳,聂鑫. 偏心误差对长波红外波段多层衍射光学元件衍射效率的影响. 光学学报, 2015, 35(6): 623004--1

【5】王佳舟,庞辉,张满,史立芳,曹阿秀,邓启凌. 一种适用于多波长的衍射元件设计方法. 光学学报, 2015, 35(10): 1005002--1

【6】江海波,邢廷文. 一种增大工艺窗口的光源优化方法. 激光与光电子学进展, 2015, 52(10): 101101--1

【7】邢莎莎,冉英华,江海波,邢廷文. 基于微反射镜阵列的光刻照明模式变换系统设计. 光学学报, 2015, 35(11): 1111002--1

【8】卞殷旭,王恒,王恒,李海峰,刘旭. 超短投影距的投影物镜设计. 光学学报, 2015, 35(12): 1222002--1

【9】孙圆圆,李艳秋,曹振. 超大数值孔径极紫外光刻物镜的公差分析. 激光与光电子学进展, 2015, 52(12): 122207--1

【10】王君,王丽萍,金春水,苗亮,谢耀. 极紫外光刻物镜分组可视化界面设计优化. 光学学报, 2015, 35(12): 1211001--1

【11】曹振,李艳秋,孙圆圆. 极紫外光刻物镜补偿器的选择及定位精度分析. 光学学报, 2015, 35(12): 1211003--1

【12】李建慧,郑猛,张雪冰,李艳秋. Mueller 矩阵成像偏振仪的误差标定和补偿研究. 激光与光电子学进展, 2016, 53(2): 21202--1

【13】程伟林,张方,林栋梁,曾爱军,杨宝喜,黄惠杰. 光刻机照明光场均匀性高精度校正方法研究. 光学学报, 2018, 38(7): 722001--1

【14】程伟林,张方,林栋梁,曾爱军,杨宝喜,黄惠杰. 光刻机照明系统的多自由度均匀性校正方法. 光学学报, 2018, 38(10): 1022004--1

【15】李美萱,董连和. 浸没式光刻照明系统中会聚镜的设计及公差分析. 应用光学, 2019, 40(5): 876-881

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