TWI551958B - Equal magnification total optical exposure machine group - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種等倍率共光路曝光機鏡組，尤指涉及一種採用球面及疊合式組裝，特別係指以全球面鏡組及二種光學材料相互擺置完成之等倍率共光路曝光鏡組。
曝光鏡組係電子元件製作曝光機之重要次系統，惟目前全球電子元件製造廠商使用之曝光機分為全折射式及長伸式；前者體積大，後者雖可以減少元件數，但由於採用多面，故在製作與組裝上極為不易。
長伸式曝光機，如德國ZEISS公司-ASML之方式（德國專利號DE19355198、DE19922209）與日本NIKON公司係以疊合式漸近曲率方式達到曝光之功能（如第７圖所示）；此外，為了節省材料， 法國薩熱姆防務安全公司係採用DYSON折反式（中華人民共和國專利號CN101171546）將光路減少，使光在鏡組４０、５０內往返，因而減少鏡片之數量，惟在鏡組４０、５０及反射面２０、２２上必須採用非球面（如第８圖所示）；而上海微機電公司提出之曝光機（美國專利號US7746571 B2）所使用之方式也都採用類似之方式（或稱為長伸式）達到曝光之功能。然而，上述專利皆採用多個非球面鏡，其不僅在製作及組裝上困難，且在組裝時對機構之精度要求亦高，導致其製造成本高。故，ㄧ般習用者係無法符合使用者於實際使用時之所需。
本發明之主要目的係在於，克服習知技藝所遭遇之上述問題並提供一種採用球面及疊合式組裝，使其中四個球面鏡之每一球面鏡及反射鏡之曲率都為球面，以全球面鏡組及二種光學材料相互擺置完成之等倍率共光路曝光鏡組。
本發明之次要目的係在於，提供一種可使曝光鏡頭之功能更易達到，並可直接影響製造成本，具有元件數少、光件易製（可滿足鏡片製作經驗公式）、校正簡單、抗色差、優化口徑比F/#及成本低等功效之等倍率共光路曝光鏡組。
為達以上之目的，本發明係一種等倍率共光路曝光機鏡組，係包括：四球面鏡，包含依序排列之第一球面鏡、第二球面鏡、第三球面鏡及第四球面鏡，該第一、二球面鏡係用以提供曲率及校正球差，該第三、四球面鏡係用以校正像散及場曲；一球面反射鏡，係配置於該第四球面鏡下方，用以 反射光路徑及控制數值孔徑大小；以及兩平面反射鏡，包含第一平面反射鏡及第二平面反射鏡，係斜置於該第一球面鏡上方，用以 引導光路徑；如此，藉上述各光學鏡組擺置形成共軛等倍遠心（Telecentric）構型，俾使物件上之圖案經過各光學鏡組聚焦後形成無畸變之影像。
於本發明上述實施例中，該第一、第二及第三球面鏡係為正曲面鏡。
於本發明上述實施例中，該第四球面鏡係為凹透鏡組及一凹面反射鏡。
於本發明上述實施例中，該第一、第二、第三及第四球面鏡之材料次序係用以校正色差。
於本發明上述實施例中，該物件係為光罩。
於本發明上述實施例中，該物件上之圖案係依序經由該第一平面反射鏡、該第一球面鏡、該第二球面鏡、該第三球面鏡、該第四球面鏡、該球面反射鏡、該第四球面鏡、該第三球面鏡、該第二球面鏡、該第一球面鏡與該第二平面反射鏡後形成影像輸出。
於本發明上述實施例中，該等倍率共光路曝光機鏡組係適用於準直影像投影裝置。
（本發明部分）
１‧‧‧光罩
１１‧‧‧第一球面鏡
１２‧‧‧第二球面鏡
１３‧‧‧第三球面鏡
１４‧‧‧第四球面鏡
１５‧‧‧球面反射鏡
１６‧‧‧第一平面反射鏡
１７‧‧‧第二平面反射鏡
２‧‧‧成像面
（習用部分）
２０、２２‧‧‧反射面
４０、５０‧‧‧鏡組
第１圖，係本發明第一較佳實施例之等倍率共光路曝光機鏡組之剖面示意圖。
第２圖，係本發明第一較佳實施例之曝光機鏡組之衍射調制傳遞函數曲線圖。
第３圖，係本發明第二較佳實施例之等倍率共光路曝光機鏡組之剖面示意圖。
第４圖，係本發明第二較佳實施例之曝光機鏡組之衍射調制傳遞函數曲線圖。
第５圖，係本發明第三較佳實施例之等倍率共光路曝光機鏡組之剖面示意圖。
第６圖，係本發明第三較佳實施例之曝光機鏡組之衍射調制傳遞函數曲線圖。
第７圖，係習用曝光機鏡組之剖面示意圖。
第８圖，係另一習用曝光機鏡組之剖面示意圖。
請參閱『第１圖～第６圖』所示，係分別為本發明第一較佳實施例之等倍率共光路曝光機鏡組之剖面示意圖、本發明第一較佳實施例之曝光機鏡組之衍射調制傳遞函數曲線圖、本發明第二較佳實施例之等倍率共光路曝光機鏡組之剖面示意圖、本發明第二較佳實施例之曝光機鏡組之衍射調制傳遞函數曲線圖、本發明第三較佳實施例之等倍率共光路曝光機鏡組之剖面示意圖、本發明第三較佳實施例之曝光機鏡組之衍射調制傳遞函數曲線圖。如圖所示：本發明係一種等倍率共光路曝光機鏡組，主要採用共同光路（Common Optical Path），以減少元件數量，其包括四球面鏡１１～１４、一球面反射鏡１５及兩平面反射鏡１６、１７所構成。
上述所提之四球面鏡１１～１４係包含依序排列之第一球面鏡１１、第二球面鏡１２、第三球面鏡１３及第四球面鏡１４，且該第一、第二及第三球面鏡１１、１２、１３係為正曲面鏡，該第四球面鏡１４係為凹透鏡組及一凹面反射鏡；其中該第一、二球面鏡１１、１２係用以提供曲率及校正球差，該第三、四球面鏡１３、１４係用以校正像散及場曲，且該第一、第二、第三及第四球面鏡１１、１２、１３、１４之材料次序係用以校正色差。
該球面反射鏡１５係配置於該第四球面鏡１４下方，用以 反射光路徑及控制數值孔徑大小。
該兩平面反射鏡１６、１７係包含第一平面反射鏡１６及第二平面反射鏡１７，係斜置於該第一球面鏡１１上方，用以 引導光路徑；如此，藉上述各光學鏡組擺置形成共軛等倍遠心（Telecentric）構型，俾使物件上之圖案經過各光學鏡組聚焦後形成無畸變之影像。如是，藉由上述揭露之流程構成一全新之等倍率共光路曝光機鏡組。
本發明係可適用於 準直影像投影裝置，而上述所提之物件係為光罩１；當運用時，該光罩１上之圖案係依序經由該第一平面反射鏡１６、該第一球面鏡１１、該第二球面鏡１２、該第三球面鏡１３、該第四球面鏡１４、該球面反射鏡１５、該第四球面鏡１４、該第三球面鏡１３、該第二球面鏡１２、該第一球面鏡１１與該第二平面反射鏡１７後形成影像輸出至成像面２。
曝光機台之主要總成之一係曝光機鏡組，而曝光機鏡組之功能係將投影之光罩經過鏡頭將光罩之構造成像於成像面；其光學鏡頭之規格之解析能力要求達到繞射極限；而畸變值在最大場角0.01%以下。對此，本發明進行數個實施例，並對每一實施例進行衍射調制傳遞函數（Modulation Transfer Function, MTF）性質測試。其中第１圖及第２圖分別為數值口徑比F/4.5之等倍率共光路曝光機鏡組之剖面圖及其衍射調制傳遞函數曲線圖；第３圖及第４圖分別為F/3.0之等倍率共光路曝光機鏡組之剖面圖及其衍射調制傳遞函數曲線圖；以及第５圖及第６圖分別為F/1.4之等倍率共光路曝光機鏡組之剖面圖及其衍射調制傳遞函數曲線圖。綜觀上述各圖結果，顯見本發明各實施例之曝光機鏡組之各種像差均得到有效校正，其解析能力可達到接近繞射極限值5%以下，可獲得較高解析影像之能力，並可投射出26mm x 68mm場域。
藉此，本發明採用球面及疊合式組裝，使其中四個球面鏡之每一球面鏡及反射鏡之曲率都為球面，以全球面鏡組及二種光學材料相互擺置完成之等倍率共光路曝光鏡組，可使曝光鏡頭之功能更易達到，並可直接影響製造成本，具有元件數少、光件易製（可滿足鏡片製作經驗公式）、校正簡單、抗色差、優化口徑比F/#及成本低之功效。
綜上所述，本發明係一種等倍率共光路曝光機鏡組，可有效改善習用之種種缺點，以全球面鏡組及二種光學材料相互擺置完成等倍率共光路曝光鏡組，可使曝光鏡頭之功能更易達到，並可直接影響製造成本，具有元件數少、光件易製、校正簡單、抗色差、優化數值口徑比（F/#）及成本低之功效，進而使本發明之産生能更進步、更實用、更符合使用者之所須，確已符合發明專利申請之要件，爰依法提出專利申請。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1‧‧‧光罩
11‧‧‧第一球面鏡
12‧‧‧第二球面鏡
13‧‧‧第三球面鏡
14‧‧‧第四球面鏡
15‧‧‧球面反射鏡
16‧‧‧第一平面反射鏡
17‧‧‧第二平面反射鏡
2‧‧‧成像面
Claims (7)
- 【第１項】一種等倍率共光路曝光機鏡組，係包括：
四球面鏡，包含依序排列之第一球面鏡、第二球面鏡、第三球面鏡及第四球面鏡，該第一、二球面鏡係用以提供曲率及校正球差，該第三、四球面鏡係用以校正像散及場曲；
一球面反射鏡，係配置於該第四球面鏡下方，用以反射光路徑及控制數值孔徑大小；以及
兩平面反射鏡，包含第一平面反射鏡及第二平面反射鏡，係斜置於該第一球面鏡上方，用以引導光路徑；如此，藉上述各光學鏡組擺置形成共軛等倍遠心（Telecentric）構型，俾使物件上之圖案經過各光學鏡組聚焦後形成無畸變之影像。 - 【第２項】依申請專利範圍第１項所述之等倍率共光路曝光機鏡組，其中，該第一、第二及第三球面鏡係為正曲面鏡。
- 【第３項】依申請專利範圍第１項所述之等倍率共光路曝光機鏡組，其中，該第四球面鏡係為凹透鏡組及一凹面反射鏡。
- 【第４項】依申請專利範圍第１項所述之等倍率共光路曝光機鏡組，其中，該第一、第二、第三及第四球面鏡之材料次序係用以校正色差。
- 【第５項】依申請專利範圍第１項所述之等倍率共光路曝光機鏡組，其中，該物件係為光罩。
- 【第６項】依申請專利範圍第１項所述之等倍率共光路曝光機鏡組，其中，該物件上之圖案係依序經由該第一平面反射鏡、該第一球面鏡、該第二球面鏡、該第三球面鏡、該第四球面鏡、該球面反射鏡、該第四球面鏡、該第三球面鏡、該第二球面鏡、該第一球面鏡與該第二平面反射鏡後形成影像輸出。
- 【第７項】依申請專利範圍第１項所述之等倍率共光路曝光機鏡組，係適用於準直影像投影裝置。
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| TW103133831A TWI551958B (zh) | 2014-09-29 | 2014-09-29 | Equal magnification total optical exposure machine group |
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Publications (2)
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ID=56360858
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| TW103133831A TWI551958B (zh) | 2014-09-29 | 2014-09-29 | Equal magnification total optical exposure machine group |
Country Status (1)
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