用于光刻调焦调平的反射式投影光学系统设计 
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Design of Reflective Projection Optics Used in Lithographic Focusing and Leveling System
1 中国科学院微电子研究所, 北京 100029
2 中国科学院大学, 北京 100049
图 & 表
图 1. 反射式调焦调平传感器光学系统示意图
Fig. 1. Schematic of focusing and leveling sensor with reflective optical design
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图 2. 反射式投影系统原理图
Fig. 2. Schematic of reflective projection system
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图 3. 模拟投影光栅与不同像差条件下投影光栅的像。(a)投影光栅;(b)无像差的像;(c)放大倍率为0.95时的像;(d)远心度为5 mrad时的像;(e)畸变为0.08时的像;(f)调制传递函数(MTF)值为0.70时的像
Fig. 3. Simulated projection grate and its imaging with different aberrations. (a) Projection grate; (b)imaging with no aberration; (c) imaging with 0.95 magnification; (d)imaging with 5 mrad tele-centricity; (e) imaging with 0.08 distortion; (f) imaging with 0.70 modulation transfer function (MTF)
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图 4. 系统测量精度随不同像差的变化曲线。 (a)放大倍率;(b)远心度;(c)畸变;(d) MTF值
Fig. 4. Measurement accuracy of system with different aberrations. (a) Magnification; (b) tele-centricity; (c) distortion; (d) MTF value
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图 5. 投影系统点列图
Fig. 5. Spot diagram of projection system
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图 6. 投影系统MTF曲线
Fig. 6. MTF curve of projection system
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图 7. 投影系统畸变
Fig. 7. Distortion of projection system
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表 1系统性能指标要求
Table1. Requirement for system performance index
| Parameter | Value |
|---|
| Field /(mm×mm) | 3×26 | | Tele-centricity /mrad | <0.2 | | NA | 0.065 | | Magnification | -1±0.001 | | Wavelength range /nm | 600-1000 | | Distortion /% | <0.01 | | MTF(@33 lp/mm) | >0.60 |
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表 2系统结构参数
Table2. Structure parameter of the system
| Element | Parameter | Value /mm |
|---|
| M1 | Semi-diameter | 70.000 | | Radius | 384.389 | | M2 | Semi-diameter | 20.000 | | Radius | 192.182 | | l1 | TTHI | 100.000 | | l2 | TTHI | 289.381 | | l3 | TTHI | 193.738 | | l4 | TTHI | 193.738 | | l5 | TTHI | 269.381 | | l6 | TTHI | 120.000 |
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表 3反射式投影系统公差分配
Table3. Tolerances distribution of the reflection projection system
| Surface | Radius /mm | TILTX/(°) | TILTY/(°) | DECX/mm | DECY/mm | Irregularity /fringe | Position /mm | Abbe /% |
|---|
| M1 | ±0.1 | ±0.01 | ±0.01 | ±0.05 | ±0.05 | ±0.1 | ±0.05 | 1.00 | | M2 | ±0.1 | ±0.01 | ±0.01 | ±0.05 | ±0.05 | ±0.1 | ±0.05 | 1.00 | | Mirror1 | - | ±0.01 | ±0.01 | - | - | ±0.1 | ±0.05 | - | | Mirror2 | - | ±0.01 | ±0.01 | - | - | ±0.1 | ±0.05 | - |
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表 4公差对MTF的影响
Table4. Effect of tolerances on MTF
| Type | Object | Value /mm | Criterion | Change |
|---|
| TTHI | l5 | 0.05 | 0.732679 | -0.00921 | | TETY | M1 | -0.01 | 0.735228 | -0.00666 | | TSTY | M1 | -0.01 | 0.735228 | -0.00666 | | TETY | M1 | 0.01 | 0.735408 | -0.00648 | | TTHI | l5 | -0.05 | 0.735733 | -0.00615 | | TTHI | l1 | 0.05 | 0.737226 | -0.00466 | | TSDX | M1 | 0.05 | 0.737690 | -0.00419 | | TEDX | M1 | 0.05 | 0.737690 | -0.00419 | | TEDX | M1 | -0.05 | 0.737799 | -0.00409 | | TTHI | l1 | -0.05 | 0.739291 | -0.00259 |
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表 5蒙特卡罗分析结果
Table5. Monte Carlo analysis results
| Percent /% | MTF |
|---|
| 90 | >0.722339 | | 80 | >0.729696 | | 50 | >0.734511 | | 20 | >0.738964 | | 10 | >0.740203 |
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孙生生, 王丹, 齐月静, 宗明成. 用于光刻调焦调平的反射式投影光学系统设计[J]. 光学学报, 2020, 40(15): 1522002. Shengsheng Sun, Dan Wang, Yuejing Qi, Mingcheng Zong. Design of Reflective Projection Optics Used in Lithographic Focusing and Leveling System[J]. Acta Optica Sinica, 2020, 40(15): 1522002.
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