CN102955234A - 一种大视场折反射投影物镜 - Google Patents

一种大视场折反射投影物镜 Download PDF

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本发明一种大视场折返射投影物镜，包括：一第一光学镜组，其中光学元件均为透镜，镜组的光焦度为正；一第二光学镜组，其中至少包括两个反射镜以及三个透镜，镜组光焦度为正；其中，所述第一第二光学镜组的光学元件均同轴，且所述两个反射镜位于光路的最后，将光路折返，以缩短光程。本发明的投影物镜在能够实现2x放大倍率设计，满足实际的产品需求的同时，反射镜尺寸大大减小，降低了制造难度，并使视场的高度与宽度比控制在合理的范围内。

Description

一种大视场折反射投影物镜
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，具体地，涉及一种应用于半导体光刻装置的大视场折反射投影物镜。
背景技术
目前在半导体或液晶平板(FPDs)加工领域，折反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介绍了一种平板显示(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玻璃平板，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，且其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。另一方面，该专利环状视场的高度与宽度比为55∶1，这种狭长形的视场增加了照明均匀性实现的难度。
发明内容
为克服上述背景技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种i线投影物镜，减少反射镜尺寸大小，降低制造难度。
本发明一种大视场折反射投影物镜，包括：一第一光学镜组，其中光学元件均为透镜，镜组的光焦度为正；一第二光学镜组，其中至少包括两个反射镜以及三个透镜，镜组光焦度为正；其中，所述第一第二光学镜组的光学元件均同轴，且所述两个反射镜位于光路的最后，将光路折返，以缩短光程。
其中，所述大视场折反射投影物镜放大倍率大于1。
较优地，所述第一光学镜组包含两个子透镜组，第一子透镜组由至少一片正透镜与至少一片负透镜组成，光焦度为正；第二子透镜组包含至少两片透镜；其中，所述第一子透镜组包含至少一片正透镜由低色散玻璃构成，此处低色散玻璃指阿贝数大于65的材料；所述第二子透镜组包含至少一片负透镜由高色散玻璃构成，此处高色散玻璃指阿贝数小于45的材料。
较优地，所述第二光学镜组包含一孔径光阑，位于第一反射镜上或其附近；所述至少一片负透镜位于所述孔径光阑及所述第一反射镜附近。
其中，第二反射镜与所述第二光学镜组的一片透镜在同一个镜片上。
其中，所述反射镜为非球面反射镜。
其中，所述投影物镜形成的视场的长边与短边的比小于10。
本发明的投影物镜在能够实现2x放大倍率设计，满足实际的产品需求的同时，反射镜尺寸大大减小，降低了制造难度，并使视场的高度与宽度比控制在合理的范围内。
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为本发明投影物镜第一实施例光学系统结构图；
图2为本发明投影物镜第二实施例光学系统结构图。
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。
实施例1
本发明投影物镜第一实施例光学系统结构10如图1所示。其中各参数要求如表1所示。
表1
  工作波长   i line
  像方数值孔径NA   0.05
  放大倍率   -2
光学系统10包含两个光学镜组G11和G12。第一光学镜组G11，光焦度为正，全部为折射透镜构成。第一光学镜组G11包含两个子透镜组G11-1n及G11-2n。第一子透镜组G11-1n的光焦度为正，可由至少一片正透镜与至少一片负透镜构成，实施例10中第一子透镜组G11-1n包含两片相邻的正透镜，作用是产生物方远心。第二子透镜组G11-2n包含至少两片透镜，至少一片正透镜由低色散玻璃构成，此处低色散玻璃指阿贝数大于65的材料，至少一片负透镜由高色散玻璃构成，此处高色散玻璃指阿贝数小于45的材料。
第二光学镜组G12，光焦度为正，包含一片反射镜M11，且孔径光阑AS位于反射镜M11上或其附近。第二光学镜组G12中至少包含一片凹透镜，位于孔径光阑AS及反射镜M11附近。第二光学镜组G12还包含一片镜片具有部分反射镜M12和部分透射功能。两个反射镜M11、M12位于光路的最后，将光路折返，以缩短光程。
在本实施例中，全部透射镜及反射镜，最优化共用一条光轴OA，以降低装调难度。
表2为本实施例中投影物镜的具体设计值，“STOP”表示孔径光阑AS，所有尺寸单位都是毫米。其中非球面系数参见表3。
表2
  面序号   表面类型   半径   厚度   玻璃   注释
  OBJECT   33
  S1   Sphere   INFINITY   60   PBM8Y
  S2   Sphere   -2270.638   5
  S3   Sphere   948.348   90.9458   PBM8Y
  S4   Asphere   INFINITY   152.471   A(1)
  S5   Sphere   866.107   20   PBL25Y
  S6   Asphere   480.378   403.007   A(2)
  S7   Sphere   510.741   100.034   SFSL5Y
  S8   Asphere   -1340.511   0.1   A(3)
  S9   Sphere   INFINITY   20   PBL25Y
  S10   Asphere   508.343   479.755   A(4)
  S11   Sphere   2052.245   42   SFPL51Y
  S12   Asphere   -745.873   0.1   A(5)
  S13   Sphere   22943.792   124.084   PBM8Y
  S14   Asphere   -3204.298   895.367   A(6)
  S15   Asphere   -1994.898   40   PBM8Y   A(7)
  S16   Sphere   3254.491   59.6972
  S17   Asphere   -2857.156   -59.697   M11A(8)
  S18   Sphere   3254.491   -40   PBM8Y
  S19   Asphere   -1994.898   -895.37   A(9)
  S20   Asphere   -3204.298   -124.08   PBM8Y   A(10)
  S21   Sphere   22943.792   124.084   PBM8Y   M12
  S22   Asphere   -3204.298   1163.2   A(11)
  IMAGE
非球面公式：
z = ( curv ) y 2 1 + ( 1 - ( 1 + K ) ( curv ) 2 y 2 ) 1 / 2 + ( A ) y 4 + ( B ) y 6 + ( C ) y 8 + ( D ) y 10 + ( E ) y 12
表3为本实施例中非球面系数
  ASPHERIC   K   A   B   C   D   E
  A(1)   0   -9.18E-10   6.00E-15   -3.36E-20   1.05E-25   -1.17E-31
  A(2)   0   9.60E-10   -7.14E-15   3.32E-20   -9.81E-26   0.00E+00
  A(3)   0   9.44E-10   -2.84E-15   2.46E-20   -1.31E-25   2.76E-31
  A(4)   0   -3.09E-11   1.62E-15   -1.38E-21   -1.88E-25   1.28E-30
  A(5)   0   1.73E-10   4.53E-16   -1.68E-21   7.39E-26   -7.74E-31
  A(6)   0   4.24E-12   2.80E-18   2.88E-24   -3.11E-30   1.89E-36
  A(7)   0   -2.06E-10   -1.30E-15   9.20E-21   -3.70E-26   4.33E-32
  A(8)   0   -5.24E-11   -6.98E-16   4.98E-21   -1.90E-26   2.04E-32
  A(9)   0   -2.06E-10   -1.30E-15   9.20E-21   -3.70E-26   4.33E-32
  A(10)   0   4.24E-12   2.80E-18   2.88E-24   -3.11E-30   1.89E-36
  A(11)   0   4.24E-12   2.80E-18   2.88E-24   -3.11E-30   1.89E-36
实施例2
本发明投影物镜第二实施例光学系统结构20如图2所示。投影物镜光学系统包含两个光学镜组G21与G22。第一光学镜组G21光焦度为正，全部为折射透镜构成。其包含两个子透镜组G21-1n及G21-2n。第一子透镜组G21-1n的光焦度为正，可由至少一片正透镜与至少一片负透镜构成，在本实施例中，第一子透镜组G21-1n包含两片相邻正透镜，作用是产生物方远心。第二子透镜组G21-2n包含至少两片透镜，至少一片正透镜由低色散玻璃构成，此处低色散玻璃指阿贝数大于65的材料；至少一片负透镜由高色散玻璃构成，此处高色散玻璃指阿贝数小于45的材料。
第二光学镜组G22光焦度为正，包含两片反射镜M21、M22，且孔径光阑AS位于其中一片反射镜M21上或其附近。第二光学镜组G22中至少包含一片凹透镜，位于孔径光阑AS及其中一片反射镜M21附近。两个反射镜M21、M22位于光路的最后，将光路折返，以缩短光程。
本实施例的全部透镜及反射镜，最优化共用一条光轴OA，以降低装调难度。
表4为本实施例投影物镜20的具体设计值，“STOP”表示孔径光阑AS，所有尺寸单位都是毫米。其中非球面系数参见表5。
表4
  面序号   表面类型   半径   厚度   玻璃   注释
  OBJECT   33
  S1   Sphere   INFINITY   60   PBM8Y
  S2   Sphere   -2270.638   5
  S3   Sphere   948.348   90.9458   PBM8Y
  S4   Asphere   INFINITY   152.471   A(1)
  S5   Sphere   866.107   20   PBL25Y
  S6   Asphere   480.378   403.007   A(2)
  S7   Sphere   510.741   100.034   SFSL5Y
  S8   Asphere   -1340.511   0.1   A(3)
  S9   Sphere   INFINITY   20   PBL25Y
  S10   Asphere   508.343   479.755   A(4)
  S11   Sphere   2052.245   63.8   SFPL51Y
  S12   Asphere   -745.873   17   A(5)
  S13   Sphere   22943.792   85   PBM8Y
  S14   Asphere   -3204.298   895.367   A(6)
  S15   Asphere   -1994.898   40   PBM8Y   A(7)
  S16   Sphere   3254.491   59.6972
  S17   Asphere   -2857.156   -59.697   M11A(8)
  S18   Sphere   3254.491   -40   PBM8Y
  S19   Asphere   -1994.898   -895.37   A(9)
  S20   Asphere   -3204.298   -85   PBM8Y   A(10)
  S21   Sphere   22943   0
  S22   Asphere   6804.648   85   M12A(11)
  S23   1163.2
  IMAGE
非球面公式：
z = ( curv ) y 2 1 + ( 1 - ( 1 + K ) ( curv ) 2 y 2 ) 1 / 2 + ( A ) y 4 + ( B ) y 6 + ( C ) y 8 + ( D ) y 10 + ( E ) y 12
表5
  ASPHERIC   K   A   B   C   D   E
  A(1)   0   -9.18E-10   6.00E-15   -3.36E-20   1.05E-25   -1.17E-31
  A(2)   0   9.60E-10   -7.14E-15   3.32E-20   -9.81E-26   0.00E+00
  A(3)   0   9.44E-10   -2.84E-15   2.46E-20   -1.31E-25   2.76E-31
  A(4)   0   -3.09E-11   1.62E-15   -1.38E-21   -1.88E-25   1.28E-30
  A(5)   0   1.73E-10   4.53E-16   -1.68E-21   7.39E-26   -7.74E-31
  A(6)   0   4.24E-12   2.80E-18   2.88E-24   -3.11E-30   1.89E-36
  A(7)   0   -2.06E-10   -1.30E-15   9.20E-21   -3.70E-26   4.33E-32
  A(8)   0   -5.24E-11   -6.98E-16   4.98E-21   -1.90E-26   2.04E-32
  A(9)   0   -2.06E-10   -1.30E-15   9.20E-21   -3.70E-26   4.33E-32
  A(10)   0   4.24E-12   2.80E-18   2.88E-24   -3.11E-30   1.89E-36
  A(11)   0   4.24E-12   2.80E-18   2.88E-24   -3.11E-30   1.89E-36
上述两个实施例均可实现长边550mm，短边80mm的视场。即形成的视场的长边与短边的长度比小于7。控制长边与短边的长度比不大于10，可以减小照明视场均匀性控制的难度。
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 (6)

1.一种大视场折反射投影物镜，其特征在于包括：
一第一光学镜组，其中光学元件均为透镜，镜组的光焦度为正；
一第二光学镜组，其中至少包括两个反射镜以及三个透镜，镜组光焦度为正；
其中，所述第一第二光学镜组的光学元件均同轴，且所述两个反射镜位于光路的最后，将光路折返，以缩短光程；
其中，所述大视场折反射投影物镜放大倍率大于1。
2.根据权利要求1所述的大视场折反射投影物镜，其特征在于所述第一光学镜组包含两个子透镜组，第一子透镜组由至少一片正透镜与至少一片负透镜组成，光焦度为正；第二子透镜组包含至少两片透镜；其中，所述第一子透镜组包含至少一片正透镜由低色散玻璃构成，此处低色散玻璃指阿贝数大于65的材料；所述第二子透镜组包含至少一片负透镜由高色散玻璃构成，此处高色散玻璃指阿贝数小于45的材料。
3.根据权利要求1所述的大视场折反射投影物镜，其特征在于所述第二光学镜组包含一孔径光阑，位于第一反射镜上或其附近；所述至少一片负透镜位于所述孔径光阑及所述第一反射镜附近。
4.根据权利要求1所述的大视场折反射投影物镜，其特征在于第二反射镜与所述第二光学镜组的一片透镜在同一个镜片上。
5.根据权利要求1所述的大视场折反射投影物镜，其特征在于所述反射镜为非球面反射镜。
6.根据权利要求1所述的大视场折反射投影物镜，其特征在于所述投影物镜形成的视场的长边与短边的比小于10。
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