摘要：在超大規(guī)模集成電路中，為了實現(xiàn)NA=135，波長193nm處分辨率達到 45nm的目標，需要對影響光刻照明均勻性的誤差源進行詳細分析最終確定公差范圍。復眼透鏡是使光束在系統(tǒng)掩膜面上形成矩形均勻照明區(qū)域的關(guān)鍵元件。采用CODEV軟件設(shè)計了復眼透鏡對引起照明不均勻性的因素進行分析，結(jié)合復眼透鏡組的設(shè)計方案和實際加工能力，給出X和Y向復眼曲率公差為±10%，后組曲率公差為±5%，前后組間隔公差為±50μｍ，位置精度偏心公差為±1μｍ，裝配精度公差為±3μｍ。制定公差合理、可行，滿足了浸沒式光刻照明系統(tǒng)高均勻性、高能量利用率的要求。

關(guān)鍵詞：浸沒式光刻；高均勻性照明；分辨率；光學設(shè)計；公差分析

1 引 言

隨著世界光刻技術(shù)邁入45nm節(jié)點及以下，浸沒式光學投影曝光光刻技術(shù)已成為集成電路制造的主流技術(shù)。良好的照明均勻性能夠獲得高分辨率，反之，如果照明均勻性較差，那么會造成各個視場分辨率存在差異，曝光線條的粗細不一致，嚴重影響光刻機的性能。故設(shè)計了NA達到1.35，波長為紫外193nm的浸沒式光刻系統(tǒng)中的復眼透鏡并對其誤差源進行詳細分析最終確定公差范圍，可實現(xiàn)在掩模面上達到高均勻照明，對改善最終的曝光質(zhì)量具有重要的意義。

2 復眼透鏡的設(shè)計

2.1 復眼透鏡設(shè)計原理

復眼鏡組分為前組和后組，復眼鏡組的前組對不均勻的光強進行分割，由 Huggens-Fresnel原理，當平行光垂直入射到狹縫上時，透過狹縫的光會發(fā)生衍射現(xiàn)象，將狹縫上各點的光看作是一個個次級光源，在不同方向上的光強分布不同。若在狹縫后置一透鏡，則在焦平面上得到強弱相間的衍射條紋。如圖1所示，Ｐ點產(chǎn)生的場強為：

dE=Ae^-jkr （1）

式中，Ａ代表振幅；r為B點到P點的距離。

圖1. 單縫衍射原理圖

2.2 復眼透鏡的設(shè)計

復眼透鏡的設(shè)計要求工作波長為193.368nm，通光口徑為120mm，X向透鏡 F#為1.67，Y向透鏡F#為13.67，物方數(shù)值孔徑0.035，等效單元面積小于0.265ｍm²。