高NA光学系统偏振像差研究

论文摘要

高NA光学系统一般指的是高NA投影光刻物镜。高NA投影光刻物镜是光刻机的核心组成部分,其成像质量的好坏决定着最终的光刻性能。偏振像差会对高NA光学投影光刻物镜成像产生影响,比如降低成像对比度。为了提高高NA光学投影光刻物镜的成像质量,除了控制波像差外,还需要优化光学系统的偏振像差。研究高NA光学系统的偏振像差对发展光学投影光刻技术有重要意义。本文以NA1.35投影光刻物镜为例,系统地介绍了光学系统的偏振像差理论,分析并优化了光学系统的偏振像差。第一,介绍了偏振像差理论。高NA光学系统成像采用矢量成像模型描述,利用矢量成像模型引出光学系统偏振像差的概念。叙述了用琼斯光瞳描述偏振像差的方法。利用SVD分解将琼斯光瞳分解为物理光瞳,并将二向衰减和延迟作为偏振像差的评价方法。介绍了光学薄膜特性的计算方法,并给出了光学薄膜的琼斯矩阵,为分析与设计膜系提供理论支持。第二,分析了导致光学系统偏振像差的因素,并推导了相应的理论表达式。第三,分析了常规膜系NA1.35投影光刻物镜的偏振像差,并提出了根据光线的最大入射角度为光学元件设计多层膜系的方法来优化光学系统的偏振像差。根据膜系优化条件,为每个光学面设计了相应的多层膜系。与常规膜系NA1.35投影光刻物镜相比,膜系优化后NA1.35投影光刻物镜的二向衰减量与延迟量有明显的减小即优化了光学系统的偏振像差。利用Prolith光刻仿真软件,对常规膜系和优化膜系的NA1.35投影光刻物镜进行曝光性能仿真。优化膜系光学系统的成像对比度得到提高,证明了偏振像差优化方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•     1.1.1 集成电路
•     1.1.2 光学投影光刻
•     1.1.3 偏振像差
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 论文的研究目的与主要研究内容
• 第2章 偏振像差理论
•   2.1 矢量成像
•   2.2 偏振像差的表达
•     2.2.1 琼斯矩阵与琼斯光瞳
•     2.2.2 琼斯矩阵的分解与琼斯光瞳的分解
•   2.3 偏振像差评价方法
•     2.3.1 光瞳切趾与标量波前
•     2.3.2 二向衰减
•     2.3.3 延迟
•   2.4 薄膜理论
•     2.4.1 菲涅尔公式
•     2.4.2 单层介质膜的特性计算
•     2.4.3 多层介质膜的特性计算
•     2.4.4 光学薄膜的琼斯矩阵
•   2.5 本章小结
• 第3章 引起偏振像差的因素分析
•   3.1 特定的偏振光学元件产生的偏振效应
•     3.1.1 偏振器
•     3.1.2 延迟器
•     3.1.3 退偏器
•   3.2 常见的光学元件产生的偏振效应
•     3.2.1 非垂直入射
•     3.2.2 透镜
•     3.2.3 全反射棱镜
•     3.2.4 光学介质膜
•     3.2.5 反射镜
•   3.3 本章小结
• 第4章 光学系统偏振像差的优化
•   4.1 NA1.35 投影光刻物镜的结构
•   4.2 NA1.35 投影光刻物镜琼斯光瞳与物理光瞳
•     4.2.1 琼斯光瞳获取
•     4.2.2 物理光瞳获取
•   4.3 常规膜系NA1.35 投影光刻物镜系统的偏振像差
•     4.3.1 常规膜系NA1.35 投影光刻物镜系统偏振像差因素分析
•     4.3.2 常规膜系NA1.35 投影光刻物镜系统偏振像差计算
•   4.4 光学系统偏振像差的优化
•     4.4.1 偏振像差的优化方法
•     4.4.2 多层膜系设计
•   4.5 优化膜系NA1.35 投影光刻物镜系统的偏振像差
•   4.6 光刻仿真
•   4.7 本章小结
• 第5章 结论与展望
•   5.1 工作总结
•   5.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李杰

导师: 林妩媚

关键词: 投影光刻,偏振像差,薄膜光学,膜系设计

来源: 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)

分类号: O436.3

总页数: 87

文件大小: 4826K

下载量: 123