52, 122207(2015)
激光与光电子学进展
Laser & Optoelectronics Progress
©2015《中国激光》杂志社
122207-1
超大数值孔径极紫外光刻物镜的公差分析
孙圆圆 李艳秋 曹 振
北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
摘要 超大数值 孔径极紫外 光刻物镜(NA>0.45)能 够满足 11 nm 光刻 技术节点的 需 求,而高分辨 率成像对物 镜系统
的公差要求非常严格。针对一套数值孔径为 0.50 的极紫外投影物镜进行了补偿器选择和制造公差分析。通 过对系
统敏感元件结构参量构成的灵敏度矩阵进行奇异值分解(SVD)来选择像质补偿器。物镜系统的结构参量数目较多,
而奇异值分解法要求灵敏度矩阵中结构参量数不多于像差数。为了满足奇异值分解法的要求,首先确定系统的敏感
元件并选择敏感元件对应的结构参量构造灵敏 度矩阵。再通过对该灵敏度矩阵进行奇异值分解确定有效的补偿器
组合,从而 弥补公差造成的 像质恶化。采用 上述方法确定了 8 个 补偿器,并利用 CODE V 软件进行了公差 分配。结
果表明,系统波像差均方根值在 97.7%的置信概率下小于 0.5 nm,且最严公差控制在微米及微弧度量级。
关键词 光学设计; 公差分析; 奇异值分解; 极紫外光刻
中图分类号 TN305.7 文献标识码 A
doi: 10.3788/LOP52.122207
Tolerance Analysis of High-Numerical Aperture Extreme Ultraviolet
Lithographic Objective
Sun Yuanyuan Li Yanqiu Cao Zhen
Key Laboratory of Photoelectronic Imaging Technologies and System, Ministry of Education, School of
Optoelectronics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
Abstract High-numerical aperture (NA>0.45) extreme ultraviolet lithography is a promising candidate for 11 nm
node lithography, and the tolerances of the objective system are rigorous due to high resolution image. The singular
value decomposition (SVD) of the sensitivity matrix from sensitive mirrors is used to select efficient compensators
for an extreme ultraviolet (EUV) lithographic objective with a numerical aperture of 0.50. The method requires that
the amounts of configuration parameters is less than that of the aberration parameters, so the sensitive mirrors are
confirmed and the sensitivity matrix is obtained by the configuration parameters of the sensitive mirrors. Then the
sensitive and efficient compensators are selected to relax the other tolerances and compensate the worse of image
quality by using the SVD of the sensitivity matrix. Using the above method, eight compensators are selected and other
tolerances are assigned. Result shows that the RMS wavefront error of the objective system is less than 0.5 nm in the
probability of 97.7% and the most rigorous tolerances are in the range of micron and microradian respectively.
Key words optical design; tolerance analysis; singular value decomposition; extreme ultraviolet lithography
OCIS codes 220.1000; 220.4610; 220.3740; 340.7480
1 引 言
极紫外光刻(EUVL)是很有前景的下一代光刻技术之一。2013 年,荷兰 ASML 使用数值孔径(NA)为 0.33
的极紫外光刻物镜,实现了 22 nm 的光刻分辨率
[1]
。同年,国内曹振等
[2]
报道了 NA 为 0.32 的极紫外光刻物镜
的工程化设 计及初 步公差分析 。实现 11 nm 及以下光 刻技术节点 ,需要研 制超大 数值孔径(NA>0.45)的极
紫外投影光刻物镜
[3]
。物镜 NA 的增大导致反射镜口径的增加和中心遮拦的引入,这使得系统结构参量与像
收稿日期: 2015-07-01; 收到修改稿日期: 2015-07-15; 网络出版日期: 2015-11-25
基金项目: 国家科技重大专项(2012ZX02702001-002)
作者简介: 孙圆圆(1990—),女,硕士研究生,主要从事极紫外光刻光学系统设计及公差方面的研究。
E-mail: 2120130566@bit.edu.cn
导师简介: 李艳秋(1962—),女,博士,教授 ,博 士 生导师,主 要 从事高分辨成像及先进光刻技术 、传 感与微系统技术、微纳
检测技术及精密光学仪器等方面的研究。E-mail: liyanqiu@bit.edu.cn(通信联系人)