亞10 μm線寬的投影光刻物鏡設計及其成像性能的實驗測定

雷 亮, 李浪林, 袁 煒, 劉 新, 周金運

(1. 廣東工業大學 物理與光電工程學院, 廣東 廣州 510006；2. 鄭州鐵路職業技術學院，河南 鄭州 450052)

引言

光刻是集成電路工業的核心工藝，現今超大規模集成電路的工藝生產中，大部分都采用投影式縮小光刻系統，為獲得更好性能的超大規模集成電路，需要制作出特征尺寸越來越小的元件，分辨率就成了投影式光刻的重要參數之一[1]。光學傳遞函數MTF表征了光刻物鏡的分辨能力和物鏡對光的傳遞能力，MTF函數作為評判成像質量的最重要綜合指標，如何能準確有效地測量對于檢驗光學系統具有重要的意義[2-3]。

現今的大規模集成電路工業中，采用的光刻系統及工藝要求已低于100 nm，所使用的光源要求深紫外甚至X射線波段，投影物鏡材質亦相當昂貴，一套可靠的納米級光刻機商用價格達數百萬美金。而在亞10 μm級的PCB、TFT、高密度封裝、觸控面板、平板顯示器領域，幾十萬元人民幣的投影式光刻機有十分龐大的市場需求[4]。本實驗室在前期開發中已制作成型第一代成熟的20 μm線寬的投影式曝光機[5]，目前依工程應用的需求，需要研制亞10 μm線寬的投影光刻系統，并結合系統的成本預算，設計所得的投影物鏡參數，透鏡組由材質皆為ZK7的6鏡片組合為雙遠心結構，數值孔徑0.06，放大倍數2∶1(即2倍縮小)，工作波長使用405 nm半導體激光光源，分辨率精度達5 μm，視場12 mm×12 mm 內波像差小于1/4波長,畸變小于0.005%。本文將報道此系統的投影物鏡的設計要點，以及該物鏡最重要的MTF實驗測定結果。……