LightTools照明系统瞳孔整形仿真方法 原创

关键词：EUVL照明系统；LightTools；瞳孔整形；整数规划；能量均衡

一、EUVL照明系统背景

极紫外光刻（EUVL）照明系统通过调节蝇眼反射镜的匹配关系实现瞳孔整形，从而获得多种离轴照明模式。传统方法采用分区就近匹配，虽降低计算复杂度，但限制了求解空间，导致瞳孔椭圆度和极平衡性能不佳。本文提出基于整数规划与能量均衡的算法，在保证100%照明效率（IE）的同时提升瞳孔性能。

二、LightTools照明仿真建模

在LightTools 2023.03软件中建立EUVL照明系统模型，包含336个场反射镜（FFM）和1344个瞳反射镜（PFM）。系统采用反射式双小面镜结构，中间聚焦点发出的光经FFM、PFM和中继镜后形成均匀照明场。仿真追踪7亿条光线验证算法有效性。

图1 整数规划与能量均衡算法流程

算法输入包括14种照明模式参数、FFM/PFM坐标和光源远场能量分布。通过标签分类将1344个PFM简化为43种类型，显著降低计算复杂度。整数规划求解满足100% IE的标签组合后，基于能量均衡算法对FFM分组，最终输出各模式的反射镜匹配关系。

图2 FFM反射能量分布

图2展示了每个FFM元素的反射能量分布。由于镜面涂层反射率随入射角变化显著（Mo/Si多层膜），需在分组前计算各FFM的反射能量，确保瞳共轭面不同区域的能量一致性。能量均衡算法将能量相近的FFM分组，保证瞳孔性能。

三、瞳孔与照明场仿真结果

仿真实现14种照明模式，图3展示了七种典型模式的瞳共轭面能量分布。瞳孔质量通过椭圆度和极平衡评估。结果显示，最大瞳孔椭圆度1.94%、X/Y方向极平衡1.45%、象限极平衡1.82%，满足EUVL照明系统要求。

图3 七种照明模式瞳面仿真结果

图4给出了七种照明模式下掩模面上的照明场仿真结果及其非扫描方向能量积分曲线。有效区域为104 mm × 10 mm。计算显示，照明场非均匀性为0.45–0.59%，在未校正条件下即满足<1%要求。

图4 照明场仿真结果与能量积分曲线

对FFM和PFM进行六自由度容差分析，验证算法鲁棒性。图5显示FFM在±0.1 mm平移和±0.01°倾斜范围内，照明场非均匀性最大退化5.28%，瞳孔椭圆度最大退化2.50%。图6显示PFM容差影响类似，但在合理装配范围内性能退化可控。

图5 FFM六自由度容差分析

图6 PFM六自由度容差分析

四、我们提供的服务

我们可提供以下仿真技术服务：①LightTools照明系统建模与优化；②光学系统瞳孔整形算法设计；③整数规划与能量均衡算法开发；④反射镜阵列容差分析与公差分配；⑤极紫外光刻照明系统仿真咨询。

如有相关需求，欢迎通过公众号"320科技工作室"联系我们。

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