物方远心系统的设计

本科生毕业设计（论文）物方远心系统的设计Object Side Telecentric System Design

摘要

光刻是大规模集成电路的制造过程中最为关键的工艺，光刻物镜是光刻的核心，其性能直接决定了光刻的图形传递能力。本文首先对光刻物镜的整个背景作了介绍，阐述了光刻物镜的技术发展过程和未来的发展趋势。并设计了一个光刻物镜的光学系统。从光学设计要求出发，分析了影响光学系统成像质量的各种主要误差因素。通过ZEMAX软件确定了我们的镜头的光学设计结果。并且进一步地，通过ZEMAX模拟，确定了加工容差，并对其加工和装校过程作了阐述。

关键词：光学设计远心光路物方远心系统

ABSTRACT

Lithography is the most important technics when manufacturing of Large Scale Integrate Circuit.The lithography lens is the core of thelithography, whose capability determines the transfer capability of the pattern directly. The large field projection lithography lens is the one. In this paper, the background of the lithography lens is represented firstly, Expounds the photolithography process and the technological development of the objective trend of the development of future. Design a photo of the objective optical system. we analyzed the various factors which may cause the image quality deterioration of the optical system especially for this type of lenses :in this paper, by ZEMAX simulation we get the result of the lens design, and more, we set the tolerance both for optical parts and mechanical parts, also the procedures of the adjustment and assembly for the whole lenses are described.

Keywords: Lithography objective Resolution Telecentric beam path

目录

第一章绪论 (1)

1.1引言 (1)

1.2光刻技术的发展和前景 (1)

1.2.1光学光刻 (2)

1.2.2极紫外光刻 (3)

1.2.3X射线光刻(XRL) (3)

1.2.4电子束光刻(EBL) (4)

1.2.5离子束光刻(IBL ) (4)

第二章物方远心光学系统原理 (6)

2.1景深 (6)

2.2焦深 (7)

2.3物方远心光路 (7)

第三章光刻物镜光学系统设计及优化 (10)

3.1光刻物镜初始结构选取 (10)

3.2光学系统的优化 (12)

第四章光学元件绘图 (16)

4.1光学系统图 (16)

4.2光学胶合图 (17)

4.3光学零件图 (18)

4.4显微光学系统零件图纸 (23)

结论 (24)

致谢 (25)

参考文献 (26)

第一章绪论

1.1引言

从20世纪60年代到现在，半导体技术的发展十分迅速，根据以往一直到现在的结果来看，“摩尔定律”所描述的状况仍然具有很大的现实意义。“摩尔定律”当中的描述为，每隔18-24个月，单个芯片上的晶体管数目将增加一倍。从迄今为止的情况来看，集成电路已经由一开始的每个芯片上包含有几十个器件发展到如今的每个芯片上可以包含有上亿个器件的状况。比方说，Intel公司1993年推出的奔腾芯片包含了310万个晶体管，2001年推出的奔4芯片则包含了5500万个晶体管，2006年推出的芯片集成17亿个以上的晶体管。

我们说提高集成度能改良半导体元件的性能和降低半导体元件的成本，而要提高它的集成度的主要方法是减小半导体元件的特征尺寸的大小。半导体元件特征尺寸的减小是通过光刻技术光刻后达到的特征线宽的缩小来达到的。在半导体技术飞速发展的过程冲，有一个十分重要的原因，就是光刻技术的分辨率不断地在提高。这主要是因为：

(1)从成本上来比较各种技术，光刻方法是最小的。

(2)从各种技术的成熟度上来看，光刻技术是最成熟的。所以在不断快速发展的各种

技术上，对光刻设备的改造和对光刻技术的更新所花费的代价将会相对较小。

(3)从发展的前途上来看，以前人们认为对亚微米，亚半微米以下的分辨率，光刻技

术将会遇到无法跨越的难题，但是从目前的发展趋势来看，通过各种新技术的应用和发展，使人们发现光刻技术的应用前景还相当广阔，从而使得光刻技术成为各半导体厂家争相研究的技术。

1.2光刻技术的发展和前景

我们知道，光刻技术的不断进步是在光刻镜头的特征线宽不断缩小的过程中取得的。要了解在目前以及今后一段时间内光刻技术将会有如何的发展过程，我们可以通过国际半导体技术机构ITRS于2001年发布的表1-1来知晓。

表1-1 ITRS2001

当前的光刻技术中，光学光刻仍处于主流地位。此前早些时候，有一种比较普遍的看法认为光学光刻技术所能达到的极限分辨率为0.5um，但是实际上到目前为止光学光刻的