紫外光刻镜头设计 | SYNOPSYS 光学设计软件第77课

一.光刻技术简介

光刻是在集成电路制造过程中非常重要的步骤，是制造芯片的核心设备。

芯片的复杂细微三维结构就是通过光刻机把掩膜的图形转印到光刻胶上，再通过刻蚀工艺转移到硅片上。

二.光刻镜头的概述

光刻镜头的功能原理和投影物镜是相似的，但是设计难度和成像质量要求比普通投影物镜高得多。紫外光刻镜头的作用是将投射光源产生的光场聚焦到光刻胶层上，并保持所需的分辨率和图形质量。这些镜头通常使用紫外光源（波长通常在250至450纳米之间），因为紫外光的短波长使得能够获得更高的分辨率。

紫外光刻镜头的主要特点包括：

1.高分辨率：紫外光的短波长使得光刻图案可以获得更高的分辨率，从而实现更小尺寸的芯片结构。

2.平面波前：紫外光刻镜头需要保持图案的平面波前，以确保图案的投影在整个芯片表面上都是均匀的。

3.大视场：紫外光刻镜头通常需要具有较大的视场，以便在单次曝光中覆盖整个芯片区域。

4.低畸变：镜头设计需要尽可能减小像差和畸变，以确保投影的图案保持形状和精确度。

三．透射式光刻物镜：

SYNOPSYS 的 DSEARCH 功能可以直接从零开始搜索初始结构。

由于光刻物镜的镜片数非常多，可以通过搜索前后两部分的结构，再通过拼接优化的方式进行设计。

这是光刻镜头的前半部分以及搜索的 DSEARCH 文件，输入的参数包括物方系统定义、元件数、F数、总长、后焦、材料、边界条件等。搜索这样一个11片全新的镜头所需要的时间不到5分钟。

宏文件和镜头文件

得到十个初始结构从中选取一个作为初始结构进行后续优化

光刻物镜的后半段自动搜索

宏文件和镜头文件

得到十个初始结构从中选取一个作为初始结构进行后续优化

镜头拼接使用指令拼接镜头

镜头文件

拼接镜头指令可从help手册里查找格式

可以在初始结构搜索自动生成的优化宏基础上进行参数调整进行优化，添加一系列优化条件，控制像差，得到最后这样的结果。

点列图

MTF

畸变