CN103105664A - 光刻投影物镜 - Google Patents
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Abstract
一种光刻投影物镜，所述光刻投影物镜包含：第一平面反射镜，具有正光焦度的第一球面反射镜，具有负光焦度的镜片组，具有负光焦度的第二球面反射镜，第二平面反射镜；光线沿传播方向，依次经过第一平面反射镜，第一球面反射镜，镜片组，第二球面反射镜，镜片组，第一球面反射镜，第二平面反射镜。本发明的投影物镜具有较大的曝光视场，非扫描方向500mm；使用多波长曝光，增加了曝光照度，提高光刻机的产率；在光瞳面附近使用若干片小口径镜片控制像差，使得在保证物镜的制造、成本、重量等前提下，获得优异的曝光像质。
Description
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光刻投影物镜。
背景技术
日本专利JP4182304公开了一种大曝光视场的光刻投影物镜，如图1所示，采用经典的ofner反射镜加校正像差镜片的结构形式。在该实施例中使用了四片直径超过600mm的玻璃镜片。根据该专利提供的数据，这种光刻物镜存在着以下缺点：
1.曝光视场略小，非扫描方向约为444mm；
2.为了保证像差，使用单色光曝光，曝光效率偏低；
3.为了改善像差，使用了2至4 块大口径的玻璃材料镜片，使得物镜制造难度加大，成本增加，重量更重。
发明内容
本发明克服上述现有技术存在的问题，提出一种光刻投影物镜，所述光刻投影物镜包含：第一平面反射镜，具有正光焦度的第一球面反射镜，具有负光焦度的镜片组，具有负光焦度的第二球面反射镜，第二平面反射镜；光线沿传播方向，依次经过第一平面反射镜，第一球面反射镜，镜片组，第二球面反射镜，镜片组，第一球面反射镜，第二平面反射镜。
较优地，还包括一光阑，设置在所述第二球面反射镜上。
其中，所述第一球面反射镜、第二球面反射镜以及透镜组，沿所述透镜组光轴呈轴对称设置。
较优地，所述透镜组的通光孔径Dg和所述光阑的通光孔径Ds的比值具有如下关系：1.3<Dg/Ds<3。
其中，所述透镜组至少包含两片透镜，且两片透镜具有不同的阿贝数。
其中，所述透镜组至少包含两片透镜，且两片透镜具有相反的光焦度。
其中，所述两片透镜为非球面镜。
进一步地，所述光刻投影物镜的物方视场为圆弧形。
进一步地，所述光刻投影物镜具有500mm的非扫描方向视场，数值孔径为0.8。
本发明的投影物镜具有以下优点：
1.较大的曝光视场，非扫描方向500mm；
2.使用多波长曝光，增加了曝光照度，提高光刻机的产率；
3.在光瞳面附近使用若干片小口径镜片控制像差，使得在保证物镜的制造、成本、重量等前提下，获得优异的曝光像质。
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为现有技术投影物镜光学结构图；
图2为本发明投影物镜光学系统结构图；
图3为本发明投影物镜曝光视场的形状及大小；
图4为本发明投影物镜第一实施例中曝光视场各点的波像差值；
图5为本发明投影物镜第二实施例中曝光视场各点的波像差值。
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
本发明投影物镜光学系统结构如图2所示。掩模面1接受照明光照射后，透过掩模的光线经过平面反射镜2反射后入射到球面反射镜3，平面反射镜2使得各物点的主光线以90度反射。凹的球面反射镜3具有正光焦度，使得落在其上的光线能够部分收敛反射出去，从球面反射镜3反射出来的光线依次进入到透镜4和透镜5，透镜4 和透镜5分别具有负光焦度和正光焦度，各物点的光线经过上述光学元器件后，在球面反射镜6上形成光瞳面。光线经过具有负光焦度的球面反射镜反射后，再次按次序经过透镜5和透镜4，球面反射镜3。从球面反射镜3反射出来的会聚光线，经过平面反射镜7反射后，在硅片面8上形成像点，平面反射镜7使得各物点的主光线以90度反射。
实质上，本发明提供的物镜结构是共轴的折反射式物镜结构，除去平面反射镜2和平面反射镜7，球面反射镜3、透镜4、透镜5、球面反射镜6都关于光轴9旋转对称。如果沿掩模面光线传播方向追迹到硅片面，该物镜结构形式具有关于光瞳面（球面反射镜６）对称的特点，这就为物镜提供了无彗差小畸变等优点。
透镜4和透镜5的设置，是基于减少像散和保持色差的目的。透镜4和透镜5距离光阑面越远，校正像散效果越好，但口径会增大，所以要合理平衡透镜口径与像散的校正效果。透镜4与透镜5具有符号相反的光焦度，目的是保持色差，所以两块镜片的材料阿贝数差值越大越好，但总光焦度必须是负值，以保持校正像散的效果。
掩模面1距离反射镜1的距离L1和反射镜距离球面反射镜3的距离L2之和，即物距L，其数值越大越有利于物镜的像质，但同时会使得球面反射镜3口径增大。
本发明投影物镜采用宽波段曝光，由g（435.83nm）h（404.65nm）i（365.01nm）线组合的宽波段均能报出良好像质的图案。物方数值孔径NA为0.08。
本发明投影物镜物方视场为圆弧形，如图3所示，非扫描方向视场长度500mm，弧矢高度134mm，弧宽6mm，成像放大倍率为正1倍。
本实施例的结构数据如下表：
| surface | radius | thickness | glass | semi-aperture |
| object | infinity | 2315.365 | 380.26 | |
| 1 | -2381.29 | -988.869 | mirror | 481.87 |
| 2 | -3193.54 | -20 | 1.474544 | 161.33 |
| 3 | -1537.62 | -10 | 155.56 | |
| 4 | -1389.46 | -30 | 1.511854 | 152.29 |
| 5 | -2809.26 | -140 | 146.14 | |
| STO | -1212.99 | 140 | mirror | 97.70 |
| 7 | -2809.26 | 30 | 1.511854 | 141.99 |
| 8 | -1389.46 | 10 | 148.13 | |
| 9 | -1537.62 | 20 | 1.474544 | 151.37 |
| 10 | -3193.54 | 988.8689 | mirror | 157.03 |
| 11 | -2381.29 | -2315.36 | 474.99 | |
| image | infinity |
本实施例的波像差RMS值如图4所示，最大为0.046λ，λ取h线波长（404.65nm）。
实施例2
本发明的实施例2在基于实施例1的基础上，使两片透镜4和5的球面变化为非球面，以校正更多的不同种类像差，获得曝光区域内优异的像质图案。
本实施例的结构数据如下表：
| surface | radius | thickness | glass | semi-aperture |
| object | infinity | 2100 | ||
| 1 | -2191.69 | -924.55 | mirror | 464.54 |
| 2 ASP | -4867.43 | -20 | 1.474544 | 147.03 |
| 3 ASP | -1481.31 | -20 | 140.63 | |
| 4 ASP | -1449.90 | -30 | 1.511854 | 134.78 |
| 5 ASP | -6003.62 | -100 | 128.94 | |
| STO | -1139.83 | 100 | mirror | 91.10 |
| 7 ASP | -6003.62 | 30 | 1.511854 | 124.01 |
| 8 ASP | -1449.90 | 20 | 129.91 | |
| 9 ASP | -1481.31 | 20 | 1.474544 | 135.81 |
| 10 ASP | -4867.43 | 924.5504 | 142.02 | |
| 11 | -2191.69 | -2100 | mirror | 456.55 |
| image | infinity |
各非球面参数如下：
| Surface | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Radius | -4867.432 | -1481.307 | -1449.904 | -6003.617 |
| Conic Constant (K) | 130.350 | -11.629 | 28.822 | -85.889 |
| 4th Order Coefficient (A) | -7.71E-11 | -1.31E-09 | 7.03E-10 | 8.29E-11 |
| 6th Order Coefficient (B) | -7.69E-14 | -6.00E-14 | 1.25E-13 | 1.03E-13 |
| 8th Order Coefficient (C) | -1.10E-20 | -1.04E-18 | 4.92E-19 | 1.59E-18 |
| 10th Order Coefficient (D) | 7.60E-24 | 5.16E-24 | -1.69E-23 | -2.98E-23 |
在本实施例中波像差RMS值如图5所示，最大为0.0111λ，λ取h线波长（404.65nm）。
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 (9)
1.一种光刻投影物镜，其特征在于，所述光刻投影物镜包含：第一平面反射镜，具有正光焦度的第一球面反射镜，具有负光焦度的镜片组，具有负光焦度的第二球面反射镜，第二平面反射镜；光线沿传播方向，依次经过第一平面反射镜，第一球面反射镜，镜片组，第二球面反射镜，镜片组，第一球面反射镜，第二平面反射镜。
2.如权利要求1所述的光刻投影物镜，其特征在于还包括一光阑，设置在所述第二球面反射镜上。
3.如权利要求1所述的光刻投影物镜，其特征在于所述第一球面反射镜、第二球面反射镜以及透镜组，沿所述透镜组光轴呈轴对称设置。
4.如权利要求2所述的投影物镜，其特征在于所述透镜组的通光孔径Dg和所述光阑的通光孔径Ds的比值具有如下关系：1.3<Dg/Ds<3。
5.如权利要求1所述的光刻投影物镜，其特征在于所述透镜组至少包含两片透镜，且两片透镜具有不同的阿贝数。
6.如权利要求1所述的光刻投影物镜，其特征在于所述透镜组至少包含两片透镜，且两片透镜具有相反的光焦度。
7.如权利要求5或6所述的光刻投影物镜，其特征在于所述两片透镜为非球面镜。
8.如权利要求1所述的光刻投影物镜，其特征在于所述光刻投影物镜的物方视场为圆弧形。
9.如权利要求1所述的光刻投影物镜，其特征在于所述光刻投影物镜具有500mm的非扫描方向视场，数值孔径为0.8。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112083563A (zh) * | 2019-06-12 | 2020-12-15 | 卡尔蔡司显微镜有限责任公司 | 用于显微镜的光学装置 |
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-
2011
- 2011-11-10 CN CN201110353697.7A patent/CN103105664B/zh active Active
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