CN102736232A - 一种大视场投影光刻物镜 - Google Patents

Abstract

一种大视场投影光刻物镜，其特征在于是由四片曲率不为零的反射镜组成的光学系统，且四片反射镜焦点位于同一光轴上；其中包含两片凹面反射镜和两片凸面反射镜。四片反射镜满足如下关系：0.45＜|f₁/f₂|＜0.85，0.35＜|f₃/f₄|＜0.80，0.40＜|f₁/f₄|＜0.70，其中，f1、f2、f3、f4分别为第一、第二、第三、第四四片反射镜的焦距。本发明的大视场投影光刻物镜可通过改变四片反射镜的位置和光焦度增大视场，不完全依赖于反射镜的口径，有效控制了加工难度。

Description

一种大视场投影光刻物镜

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别是涉及一种半导体光刻装置的大视场投影光刻物镜。

背景技术

目前在半导体或液晶平板(FPDs)加工领域，折返射或全反射系统由于其在色差校正方面的优势，有着多种不同形式的应用。且多数以大的曝光视场，宽光谱带宽为考虑的主要设计目标，同时为了配合掩模尺寸，很多光学系统采用大于1倍甚至接近2倍放大倍率的投影物镜。

美国专利US2004/0263429A1公开了一种平板显示(FPDs)用投影物镜，曝光光谱为ghi线，主要由一片反射主镜(可分为两部分)，一片反射次镜构成。专利第一实施例中还包含两块平板玻璃，可以形成环状视场高度550mm，宽度为10mm；专利第二实施例中还包含一块大尺寸的非球面弯月透镜，形成的环状视场高度700mm，宽度120mm。两个实施例的放大倍率都为1倍，数值孔径0.12。两个实施例中大部分光焦度由两片反射镜承担，其加工的难度主要体现在大尺寸反射主镜上，使用这种结构反射主镜的口径要接近环状视场高度的3倍，即使反射主镜分为两部分制造，其口径也达到环状视场高度的1.5倍左右。专利的第二实施例增大了视场，也是依赖于反射主镜口径的增大，同时光学系统的整体体积也随之增大。

发明内容

本发明针对上述背景技术的不足及配合掩模尺寸的使用需求，提供一种ghi线带宽的2倍投影光刻物镜，能校正大视场范围内畸变、场曲、像散，并实现物像空间的双远心。同时降低光学系统加工难度，控制整体体积。

本发明提出一种大视场投影光刻物镜，是由四片曲率不为零的反射镜组成的光学系统，且四片反射镜焦点位于同一光轴上；其中包含两片凹面反射镜和两片凸面反射镜；四片反射镜满足如下关系：

                               0.45＜|f₁/f₂|＜0.85

                               0.35＜|f₃/f₄|＜0.80

                           0.40＜|f₁/f₄|＜0.70

其中，f1、f2、f3、f4分别为第一、第二、第三、第四四片反射镜的焦距。

其中，所述四片反射镜沿光线的传播方向依次为：第一反射镜M1为凹面反射镜，第二反射镜M2为凸面反射镜，第三反射镜M3为凸面反射镜，第四反射镜M4为凹面反射镜；所述四片反射镜在光轴上的排列从短工作距端到长工作距端依次为第二反射镜M2，第四反射镜M4，第三反射镜M3，第一反射镜M1。

较优地，所述四片反射镜均为非球面反射镜。

较优地，还包括一孔径光阑AS，位于所述第二反射镜M2处。

其中，所述第一反射镜M1形成会聚光线。

更近一步地，光学系统形成的放大倍率为2倍。

更近一步地，光学系统形成的环形视场径向宽度不小于8mm，纵向长度不小于550mm。

本发明的大视场投影光刻物镜可通过改变四片反射镜的位置和光焦度增大视场，不完全依赖于反射镜的口径，有效控制了加工难度。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1所示为本发明投影光刻物镜光学结构示意图；

图2所示为本发明投影光刻物镜形成的环形视场示意图；

图3所示为本发明投影光刻物镜的相差曲线。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

如图1所示，本发明的投影光刻物镜由4片反射镜组成，各参数要求如表1所示

表1

工作波长	ghi line
		像方数值孔径NA	0.11
放大倍率	-2
		物像距离	1500mm

如图1所示，本发明的投影光刻物镜是由4片反射镜构成的纯反射式设计。包括第一反射镜M1，是一片凹面反射镜；第二反射镜M2，是一片凸面反射镜；第三反射镜M3，是一片凸面反射镜；以及第四反射镜M4，是一片凹面反射镜。全部四片反射镜位于同一光轴OA上。孔径光阑AS设置在靠近第二反射镜M2处。

四片反射镜的焦距满足如下关系：

                            0.45＜|f₁/f₂|＜0.85

                            0.35＜|f₃/f₄|＜0.80

                            0.40＜|f₁/f₄|＜0.70

其中，f1、f2、f3、f4分别为第一、第二、第三、第四四片反射镜的焦距。

第一反射镜M1位于第三反射镜M3与长工作距端20之间；第二反射镜M2位于短工作距端10与第四反射镜M4之间；第三反射镜M3位于第四反射镜M4与第一反射镜(M1)之间；第四反射镜M4位于第二反射镜M2与第三反射镜M3之间。

短工作距端的平面10出射的光线入射到具有正光焦度的第一反射镜M1反射后会聚，会聚光线入射到具有负光焦度的第二反射镜M2后仍会聚出射，再入射到具有负光焦度的第三反射镜M3反射后发散出射，最后发散光线入射到具有正光焦度的第四反射镜M4后，会聚出射到长工作距端的平面20。

在本实施例中，短工作距端平面10为物面，长工作距端平面20为像面。

上述第一反射镜M1，第二反射镜M2，第三反射镜M3，第四反射镜M4全部为非球面反射镜。

表2为本实施例物镜的具体设计值，“STOP”表示孔径光阑AS，所有尺寸单位都是毫米。其中四个非球面反射镜具体半径及非球面系数参见表3。

表2 实施例结构

非球面公式：

$z=\frac{\left(\mathrm{curv}\right)y^2}{1+{(1-(1+K){\left(\mathrm{curv}\right)}^2{y}^2)}^{1/2}}+\left(A\right)y^4+\left(B\right)y^6+\left(C\right)y^8+\left(D\right)y^{10}$

表3 设计半径及非球面系数

如图2所示，本发明投影光刻物镜实现形成的环形视场径向宽度8mm，纵向长度550mm；本发明可通过改变四片反射镜的位置和光焦度增大视场，不完全依赖于反射镜的口径，有效控制了加工难度。

如图3所示，本发明投影光刻物镜的像差曲线表明本实施例的像质校正情况较好，实现了GHI线(365nm～435.8nm)范围内的良好像质。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (7)

1.一种大视场投影光刻物镜，其特征在于是由四片曲率不为零的反射镜组成的光学系统，且四片反射镜焦点位于同一光轴上；其中包含两片凹面反射镜和两片凸面反射镜；四片反射镜满足如下关系：

                              0.45＜|f₁/f₂|＜0.85

                              0.35＜|f₃/f₄|＜0.80

                              0.40＜|f₁/f₄|＜0.70

其中，f1、f2、f3、f4分别为第一、第二、第三、第四四片反射镜的焦距。

2.如权利要求1所述的投影光刻物镜，其特征在于所述四片反射镜沿光线的传播方向依次为：第一反射镜M1为凹面反射镜，第二反射镜M2为凸面反射镜，第三反射镜M3为凸面反射镜，第四反射镜M4为凹面反射镜；所述四片反射镜在光轴上的排列从短工作距端到长工作距端依次为第二反射镜M2，第四反射镜M4，第三反射镜M3，第一反射镜M1。

3.如权利要求2所述的投影光刻物镜，其特征在于所述四片反射镜均为非球面反射镜。

4.如权利要求2所述的投影光刻物镜，其特征在于还包括一孔径光阑AS，位于所述第二反射镜M2处。

5.如权利要求2所述的投影光刻物镜，其特征在于所述第一反射镜M1形成会聚光线。

6.如权利要求1-5之一所述的投影光刻物镜，其特征在于光学系统形成的放大倍率为2倍。

7.如权利要求1-5之一所述的投影光刻物镜，其特征在于光学系统形成的环形视场径向宽度不小于8mm，纵向长度不小于550mm。

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