塔尔博特自成像光刻机照明系统设计：优化与性能评估

本文主要探讨了塔尔博特自成像光刻机中的关键组件——照明系统的详细设计与分析。塔尔博特自成像光刻是一种基于干涉现象的非接触式光刻技术，对于精确的光分布和均匀性有极高的要求。文章首先依据成像照明光学设计理论，结合非成像光学的创新理念，构建了照明系统的初始结构。这种设计旨在确保在大面积（60mm×60mm）内提供稳定的、均匀的光源分布，这对于光刻过程中图案的清晰复制至关重要。 作者使用光学设计软件Zemax对初始结构进行了优化，这一步骤涉及到复杂的光线传播模拟和光学元件的调整，以减小像差和提高光学性能。通过优化，照明系统的照明不均匀度被控制在约1.83%，这远低于光刻工艺所需的高精度标准，从而保证了成像质量。此外，照明功率密度最低要求达到1.15mW·mm-2，这样的功率密度能够满足光刻过程中所需的能量传输效率。 文章进一步进行了照明面在光轴方向上的位移容差分析，即系统对于光源位置微小变化的容忍度。结果显示，该照明系统具有良好的稳定性，即使在实际操作中照明面有所偏离，仍能保持光照效果在可接受范围内，满足塔尔博特自成像光刻的动态工作需求。 本文不仅阐述了照明系统的设计原理，还展示了实际的光学模拟和优化过程，以及关键性能指标的评估，为塔尔博特自成像光刻机的高效运行提供了技术支持。这项研究对于提高光刻工艺的精度和可靠性具有重要意义，对于光学工程和光刻技术的发展具有推动作用。