EUV光刻机6镜投影物镜光学设计浅尝（1）

历史上，Zeiss、Nikon和Canon等光刻机厂家都在寻求突破曝光的极限分辨能力，因而不断地缩短光源波长与提高NA，这也是由著名的瑞利衍射极限：k*波长/NA所决定。

作为光学设计师的业余爱好，工作之余能静下心来尝试由6片全反射式非球面组成的投影物镜真是一件非常惬意的事。

做这件事的主要目的也是：

1）只有自己动手尝试设计，才能加深理解他为什么设计成这个样子，有没有其他结构解；

2）想找到6片镜子最大throughput的能力边界在哪里，设计的考虑因素有哪些；

3）想总结所有6镜系统的结构特点，包括NP数量及组合关系，孔径光阑设置位置，中间像面选择等，big job（有空会陆续更新）。

It's just the beginning.

废话不多 我们一起走一遍比较简单的吧，所谓简单是因为初始结构来自Zeiss的早期（2002年）专利。该专利采用PPNPNP结构（P表示凹面，N表示凸面），且孔径光阑在M2镜上，中间一次像面在M4与M5之间。

由于是比较早期的初始结构，学习的过程再简化，目标先定一个容易实现的：

NA                             0.2

Magnification ratio   1/4

波长                           13.5nm（先不考虑带宽）

Field                           26mm×1.5mm @wafer（先以矩形视场设置）

Step 1 专利复现

初始结构的成像质量还是非常差的，我们假定先以中心视场为核心进行评价和优化调整。具体点列图和MTF过程中忘记截图，总之远不如专利描述的样子。

显著的结构干涉问题有：M3与M4出射的光束之间存在机械干涉；M5出射的光与M6渐晕（由于需要透过M4出射的光，因而M6的口径必然得cutoff）

找到调整目标，即需要对轴上点先优化，并优化控制各个光线之间的遮挡关系（类似离轴三反的优化要求，用脚本或者光线控制函数编写即可）

Step 2 优化中心视场

成像质量达到衍射极限，点列图也对应落入艾丽斑内。但此时M5出射的光线底部几乎自准直返回 仍然落入M6的光线与M4出射光束之间的间隔较小，这个问题会随着后续NA的进一步扩大，越加显著。

Step 3 增加非离轴维度视场

在视场的设置上暂时以物方（mask）的角度定义，因此和PO的焦距有关，从wafer面的尺寸和光斑位置看，已经＞26mm宽度。

Step 4 增加两维度视场

当增加离轴向视场时，此时M3与M4出射光线的间隔开始形成干涉。当后续进一步提高视场至26mm×（4~8）mm时，这块的问题要重点解决。因此也引入了弧形视场来避免结构设计和光学设计的难题。

实际上 离轴向视场的增加量与设计难度是成正比的，这个阶段先设置几个机械干涉位置的余量是首要解决的问题，从几何关系上也可以推导一些简单的约束。

让优化飞一会，明早起来再看结果。

预告，明天初步总结下PPNPNP中的设计约束有哪些。