物镜光刻优化的第二阶段：提高远心程度

2023-06-20 理论教育版权反馈

【摘要】：第二阶段的优化是在尽可能保持优良像质的情况下，提高物镜的远心程度。由此可得物方远心程度，像方远心程度，显然，无论是物方远心程度还是像方远心程度都比第一阶段的优化结果好得多。第二阶段优化出的结构参数见表6-12，简称它为“光刻物镜6-12”，它的光路简图如图6-27所示，取六个视场输出它的横向像差曲线、波像差曲线、像散和场曲以及畸变曲线，如图6-28～图6-30所示，调制传递函数曲线如图6-31所示。

第二阶段的优化是在尽可能保持优良像质的情况下，提高物镜的远心程度。取三个视场即0视场、1.228mm视场和1.84mm视场，优化分两步完成。

（1）在第二阶段的优化中，仍然采用第一阶段优化时的变量和“新构造的评价函数”，另将孔径光阑前的所有空气间隔和透镜厚度以及孔径光阑后的第一个空气间隔增加为变量，并在笫一阶段所用的“新构造的评价函数”中增加九个操作构成第二阶段的评价函数：

这九个操作中，前两个操作合起来要求入瞳距大于300mm，权为6；笫三个和第四个操作合起来要求出瞳距大于200mm，权为6；笫5和第6个操作分别限制每一个透镜的边缘厚度不小于0.2mm，以及每一个空气间隔的边缘厚度不小于0.05mm，权为10；第七和第八个操作分别限制光阑前的每一个透镜的中心厚度不小于0.46mm，以及每一个空气间隔的中心厚度不小于0.015mm，权为8；最后一个操作要求物像之间的共轭距为100mm，权为10。

第（1）步优化中按照如下四个步骤完成：

1）九个操作填加完毕后，自动优化一次；

2）将第二个操作和第四个操作中关于入瞳距和出瞳距的目标值分别改为520mm和220mm，再自动优化一次；

3）将第二个操作和第四个操作中关于入瞳距和出瞳距的目标值分别改为650mm和250mm后自动优化一次；

4）将第二个操作和第四个操作中关于入瞳距和出瞳距的目标值分别改为2000mm和280mm后自动优化一次，完成笫1步优化。

（2）在笫（1）步优化结果的基础上，增加光阑后所有透镜的厚度和空气间隔为变量，调用Hammer算法进行优化，当评价函数降低为MF=0.000003267时，结束第（2）步优化。此时，入瞳距离镜头第一面2297.89mm，出瞳距离像面2243.43mm。物方视场角u_p=-0.000793，像方视场角u_p′=-0.000205，光刻物镜的半部视场角u_d=-0.0438。由此可得物方远心程度，像方远心程度，显然，无论是物方远心程度还是像方远心程度都比第一阶段的优化结果好得多。

第二阶段优化出的结构参数见表6-12，简称它为“光刻物镜6-12”，它的光路简图如图6-27所示，取六个视场输出它的横向像差曲线、波像差曲线、像散和场曲以及畸变曲线，如图6-28～图6-30所示，调制传递函数曲线如图6-31所示。

表6-12 光刻物镜6-12的结构参数（l=-23.00625mm，u=-0.14，y=1.84mm，β=-0.25）

由图6-28～图6-31表明：在整个视场范围内光刻物镜6-12的横向像差Δy′≤0.09μm，波像差ΔW≤0.082λ，子午场曲x_t′≤0.04μm，弧矢场曲x_s′≤0.01μm，相对畸变dist≤0.0000007%；调制传递函数曲线MTF与衍射置限调制传递函数曲线MTF重合。这是一个像质较好的光刻物镜。