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193nm投影光刻物镜光机系统关键技术研究进展

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中国科学：技术科学 2017年第6期47卷 565-581页

作者：张德福李显凌芮大为李朋志东立剑张建国中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室超精密光学工程研究中心长春130033 中国科学院大学北京100049

结合双/多曝光的193nm投影光刻是未来5~10年大规模集成电路工业化生产的主要方法.投影物镜作为光刻机的核心分系统,其光机系统关键技术的研究进展直接影响物镜整体性能的提升.本文分析了当前集成电路装备制造业对193nm投影物镜的需求,... 详细信息

结合双/多曝光的193nm投影光刻是未来5~10年大规模集成电路工业化生产的主要方法.投影物镜作为光刻机的核心分系统,其光机系统关键技术的研究进展直接影响物镜整体性能的提升.本文分析了当前集成电路装备制造业对193nm投影物镜的需求,阐述了曝光系统设计、光学元件被动支撑、位姿调节、主动变形、元件更换和系统数值孔径调节等物镜光机系统关键技术研究现状,提炼了阻碍物镜未来发展的关键科学技术问题.目前,193nm光刻物镜尚需进一步阐明高阶热像差的产生机理和校正策略,解决多自由度位姿标定问题,形成完备的物镜研制方法,指导高成像质量物镜的制造.

关键词：集成电路光刻投影物镜波像差调节机构主动光学

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光刻投影物镜畸变检测中的位移测量误差分析

光电工程 2023年第2期50卷 88-100页

作者：杜婧刘俊伯全海洋胡松中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室四川成都610209

在光刻投影物镜的畸变检测中,位移测量误差是光刻投影物镜畸变检测的重要误差源之一,深度分析误差源并减小误差项,可提高光刻投影物镜的畸变检测精度。本文将运动台的定位与测量技术相结合,着重分析利用夏克-哈特曼波前传感器对投影物... 详细信息

在光刻投影物镜的畸变检测中,位移测量误差是光刻投影物镜畸变检测的重要误差源之一,深度分析误差源并减小误差项,可提高光刻投影物镜的畸变检测精度。本文将运动台的定位与测量技术相结合,着重分析利用夏克-哈特曼波前传感器对投影物镜进行畸变检测时像质检测台的位移测量误差。并以一套投影物镜像质检测台为例,对其在投影物镜畸变检测中的位移测量误差进行分析,利用该像质检测台对某一投影物镜进行畸变检测,畸变检测结果约80 nm,其中该像质检测台的位移测量误差会给畸变检测结果带来约22 nm的不确定度。

关键词：畸变检测波前检测位移测量投影物镜

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一种投影物镜测试台的设计

集成电路应用 2023年第4期40卷 300-302页

作者：宋兴龙上海微电子装备(集团)股份有限公司上海201203

阐述投影物镜测试台用于对投影物镜性能和接口进行测试验证,投影物镜测试台作为一种测量工具,其自身精度,操作便利性,维护性与最终物镜的交付质量也有着密切关系。探讨对测试台部分结构、投影物镜集成流程的优化设计,从而提高了测试台... 详细信息

阐述投影物镜测试台用于对投影物镜性能和接口进行测试验证,投影物镜测试台作为一种测量工具,其自身精度,操作便利性,维护性与最终物镜的交付质量也有着密切关系。探讨对测试台部分结构、投影物镜集成流程的优化设计,从而提高了测试台的使用效率。

关键词：投影物镜测试台便利性设计集成流程

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LED数字投影机短焦投影物镜设计

红外与激光工程 2013年第10期42卷 2760-2764页

作者：张禹陈琛刘宵婵李维善王陆军秦皇岛视听机械研究所河北秦皇岛066000 燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室河北秦皇岛066004

为实现LED数字投影机短距离内投影出更大的画面，文中针对此类投影机的结构特点，通过理论计算和ZEMAX光学设计软件的优化，开发设计一款适用于LED光源0.7 in （1 in=2.54 cm ）单芯片数字投影机的短焦投影物镜。给出工作波长为462~625... 详细信息

为实现LED数字投影机短距离内投影出更大的画面，文中针对此类投影机的结构特点，通过理论计算和ZEMAX光学设计软件的优化，开发设计一款适用于LED光源0.7 in （1 in=2.54 cm ）单芯片数字投影机的短焦投影物镜。给出工作波长为462~625 nm、全视场角为84o、相对孔径为1：2.4、焦距为10 mm、后工作距离大于20 mm的镜头设计实例。镜头有较好的成像质量,在分辨率极限40 lp/mm处,0.7视场以内的MTF值均大于0.5，全视场畸变量的绝对值小于1.5%，像质优良。设计结果显示，文中提出的设计方法有利于降低投影系统成本，实现产业化生产。

关键词： LED数字投影机短焦投影物镜光学设计

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投影物镜小比率模型系统补偿量的选择

光学精密工程 2013年第12期21卷 3029-3036页

作者：赵阳巩岩中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033

由于光刻投影物镜小比率模型光学系统的光学元件数量较多,用每个补偿量去补偿对应失调量的传统装调方法已不适用。本文利用灵敏度矩阵,通过找出偏心补偿量和倾斜补偿量的内在联系来缩小补偿量的选择范围。然后根据失调量敏感度的分析,... 详细信息

由于光刻投影物镜小比率模型光学系统的光学元件数量较多,用每个补偿量去补偿对应失调量的传统装调方法已不适用。本文利用灵敏度矩阵,通过找出偏心补偿量和倾斜补偿量的内在联系来缩小补偿量的选择范围。然后根据失调量敏感度的分析,提出了选择系统补偿量的方法。利用这个方法,选择4个补偿量便使补偿后的光学系统的成像质量满足设计指标要求,减少了光学系统的装调难度。最后,编写宏模块完成大量仿真计算,验证了敏感度分析的正确性。光学系统初装完成后,对系统进行了预装调。实验结果表明,补偿后系统波像差(RMS)由50.9nm提高到25.9nm,优于技术指标要求,证明了本文提出的补偿量选择方法的正确性和有效性。

关键词：投影物镜复杂系统装调补偿量选择灵敏度矩阵宏模块

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球面投影光刻物镜的设计

光电工程 2009年第1期36卷 93-97页

作者：赵立新张雨东王建戴云高洪涛董小春饶学军中国科学院光电技术研究所成都610209

针对人工晶体或隐形眼镜的面形上连续浮雕结构加工的特点,本文介绍了基于空间光调制器(DMD)曲面投影光刻物镜系统的设计方法。根据其成像面为曲面的特点,根据光学设计理论多次利用弯向物方的弯月形负透镜结构进行场曲校正,同时运用光的... 详细信息

针对人工晶体或隐形眼镜的面形上连续浮雕结构加工的特点,本文介绍了基于空间光调制器(DMD)曲面投影光刻物镜系统的设计方法。根据其成像面为曲面的特点,根据光学设计理论多次利用弯向物方的弯月形负透镜结构进行场曲校正,同时运用光的衍射原理优化设计物镜系统的数值孔径以消除DMD投影过程中的栅格效应。运用ZEMAX工程光学设计软件对系统进行了模拟、优化,并对优化后的结果进行了分析。对于设计实例利用上述设计原则给出了设计结果,工作波长为g线(峰值波长λ=436nm),像面曲率r=22.5mm,视场Ф6mm,数值孔径NA=0.1,分辨力为7.8μm(64lp/mm)时的光学调制传函值>0.8,畸变<±0.05%。

关键词：球面光刻投影物镜 DMD 光学设计

基于扩展Zernike多项式的投影物镜全视场像差优化研究

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基于扩展Zernike多项式的投影物镜全视场像差优化研究

作者：黄杨中国科学院研究生院（光电技术研究所）

学位级别：硕士

投影物镜是光刻机最为核心的分系统,其设计和制造的技术难度极大。投影物镜具有高NA、大视场的特点,对成像质量要求极高,达到了光学衍射极限。在投影物镜的制造过程中,加工公差和装调公差也都要求极为严格。因此,在投影物镜的设计与制... 详细信息

投影物镜是光刻机最为核心的分系统,其设计和制造的技术难度极大。投影物镜具有高NA、大视场的特点,对成像质量要求极高,达到了光学衍射极限。在投影物镜的制造过程中,加工公差和装调公差也都要求极为严格。因此,在投影物镜的设计与制造过程中,像质评价和像质补偿极为重要。像质评价贯穿整个投影物镜的设计过程,是系统优化和像质补偿的重要依据。像质补偿可以确保实现投影物镜的各项技术指标,协调各阶段的关键技术,降低制造成本。本文引入了一种新的多项式表示投影物镜的全局波像差分布,分析了相关多项式的像差特性,并将基于该多项式建立全视场补偿数学模型应用于投影物镜的计算机辅助装调过程中。本文主要针对Zernike多项式在描述投影物镜综合像差特性的不足,在Zernike多项式的基础上扩展了一种新的多项式表示投影物镜的全视场像差分布-正交像差函数(OAF);利用OAF分别描述了投影物镜在含加工误差和不含加工误差下的全视场像差分布;对比分析了OAF表示的准确性和波像差特性。OAF能够对光刻物镜的像差进行更细的分类和量化,不仅可以描述共轴光学系统的旋转对称像差,还可以描述非共轴光学系统的波像差特性。研究了基于OAF全视场函数的灵敏度矩阵法在投影物镜的计算机辅助装调技术中的应用。正交像差函数不仅很好地建立系统波像差与视场坐标之间的联系,还能很好地通过多项式系数的变化反应元件的失调量大小。以OAF多项式系数建立的灵敏度矩阵克服了视场条件的限制,简化了投影物镜元件失调量补偿的数学模型,降低了补偿量的求解难度。在仿真实验中,运用OAF建立的数学模型分别求解了投影物镜在含加工误差下和不含加工误差下随机装调误差的补偿量,优化投影物镜在元件失调情况下的像差,验证了基于OAF全视场像差优化模型的可行性,为实际中投影物镜装调提供理论基础。

关键词：投影物镜像差函数灵敏度矩阵计算机辅助装调

高数值孔径投影光刻物镜波像差的自动平衡优化

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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光学精密工程 2015年第8期23卷 2143-2148页

作者：徐明飞黄玮中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

考虑高数值孔径(NA)投影光刻物镜视场较大、波像差分布不均匀,本文提出了一种自动优化设计方法来降低设计过程中出现的全视场最大波像差。该方法通过将一个自动调节采样视场权重的循环程序附加在光刻物镜的局部优化程序之外来自动平衡... 详细信息

考虑高数值孔径(NA)投影光刻物镜视场较大、波像差分布不均匀,本文提出了一种自动优化设计方法来降低设计过程中出现的全视场最大波像差。该方法通过将一个自动调节采样视场权重的循环程序附加在光刻物镜的局部优化程序之外来自动平衡全视场的波像差,进而降低全视场的最大波像差。设计实例证明,运用该方法后光刻物镜全视场波像差的均匀性显著提高,最大波像差降低为原来的63%。该方法在光学设计软件Code V中有良好的应用效果,应用该方法不但能节省光刻物镜设计者的时间,而且会降低设计对设计者设计经验的依赖性。同时,该方法也可推广应用在其他对成像质量要求较高的光学系统设计中。

关键词：投影物镜光刻物镜波像差光学设计自动优化

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光刻机投影物镜热像差主动补偿方法研究

光学学报 2014年第8期34卷 131-134页

作者：陈华苏东奇隋永新章明朝田伟杨怀江张巍中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033

非均匀照明导致的热像差是光刻机投影物镜工作过程中成像性能劣化的主要因素,对其补偿是必要的。针对物镜热像差的补偿问题,提出了分区式加热补偿镜的方案,利用玻璃材料折射率随温度变化的特点,采用电薄膜加热器在镜片的周围加热,从而... 详细信息

非均匀照明导致的热像差是光刻机投影物镜工作过程中成像性能劣化的主要因素,对其补偿是必要的。针对物镜热像差的补偿问题,提出了分区式加热补偿镜的方案,利用玻璃材料折射率随温度变化的特点,采用电薄膜加热器在镜片的周围加热,从而产生可控的波前变化以补偿物镜由照明引起的热像差。建立了补偿方案的理论模型,并以一片平板透镜为对象开展了实验验证,实验结果表明,补偿前后镜片的波前由12.52nm[均方根(RMS)]变化至2.95nm(RMS),表明该补偿方案是可行、有效的。

关键词：成像系统热像差主动补偿光刻机投影物镜