[发明专利]工作波长193纳米投影光刻物镜

说明书

本发明是一种工作波长193纳米投影光刻物镜，属于投影光刻装置高分辨力投影光刻物镜技术领域。

投影光刻装置是大规模集成电路制造工艺的关键设备。投影光刻物镜则是投影光刻装置的核心部件。目前国内的投影光刻物镜工作波长都是436纳米和365纳米，数值孔径也都不很高，最高分辨力为0.35-0.5微米。由于分辨力低，不能制作高分辨力图形，已不能满足大规模集成电路制造和研究的需求。工作波长193纳米投影光刻物镜是制作超微细图形的投影光刻装置的核心部件。日本尼康(Nikon)、加农(Canon)、德国蔡司(Zeiss)、美国楚普(Tropel)等公司目前公开的工作波长193纳米投影光刻物镜，数值孔径都大于等于0.50-0.60，分辨力也很高；但这些物镜结构复杂，价格昂贵，光学缩小倍率小，制作超微细掩模比较困难。

本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种光刻分辨力很高，结构简单，掩模制作容易的工作波长193纳米投影光刻物镜。

本发明的目的可以通过以下技术措施实现：工作波长193纳米投影光刻物镜包括外层的恒温密封外套，中间层和内层，中间层由第一镜筒和第二镜筒构成，内层为十个光学透镜元件，以及分隔固定光学透镜元件的十个透镜框组件和光栏组件：从掩模一侧起，依次是第一透镜及第一透镜框组件、第二透镜及第二透镜框组件、第三透镜及第三透镜框组件、第四透镜及第四透镜框组件、光栏组件、第五透镜及第五透镜框组件、第六透镜及第六透镜框组件、第七透镜及第七透镜框组件、第八透镜及第八透镜框组件、第九透镜及第九透镜框组件、第十透镜及第十透镜框组件。

本发明的目的也可以通过以下技术措施实现：工作波长193纳米投影光刻物镜的数值孔径(NA)＝0.62，在2500对线/毫米，离焦±0.2微米时，传递函数(MTF)≥0.38，光刻分辨力(R)＝0.15微米，光学系统缩小倍率为20倍。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、投影光刻物镜的数值孔径(NA)＝0.62，比较大；工作波长(λ)＝193纳米，较短；最佳传递函数(MTF)＝0.43；在2500对线/毫米，离焦±0.2微米时，传递函数(MTF)≥0.38。由于物镜数值孔径大，提高了光刻分辨力(R)，最细光刻分辨力达到0.15微米。

2、工作波长193纳米投影光刻物镜由10片透镜构成，透镜片数少，无一片胶合件，因此物镜结构简单，简化了物镜制作工艺，降低了制作成本，同时提高了物镜质量。

3、在较短的波长下，保证了透镜组成的光学系统为像方远心、物方远心的双远心系统。由于是双远心系统，因此即使掩模图形和硅片偏离与倾斜，也不会改变投影光刻倍率。

4、投影光刻物镜缩小倍率达到20倍，比一般投影光刻物镜的5倍缩小倍率提高了3倍，因此降低了对掩模图形的要求，从而使超微细掩模制作的难度降低，同时也就降低了制作大规模集成电路的成本，比较适用于大规模集成电路器件研究和小批量制作生产。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为工作波长193纳米投影光刻物镜的光学和机械总结构图。

图2为工作波长193纳米投影光刻物镜的离焦传递函数(MTF)曲线图。

图3为工作波长193纳米投影光刻物镜畸变曲线图。

如图1所示：工作波长193纳米投影光刻物镜包括恒温外套8、中间层、内层的光学透镜元件和透镜框组件。

通有精密恒温的洁净循环水的恒温外套8为工作波长193纳米投影光刻物镜的外层。恒温外套8密封套装在镜筒外面。恒温外套8使镜筒和光学透镜框组件恒温，同时也使镜筒内的光学透镜元件和元件之间的间隔空间与外界大气隔开。

中间层为镜筒，它由镜筒6和镜筒10用连接件连接而成，镜筒10上有高精度分隔和支撑物镜内部的所有光学透镜元件及其透镜框组件的法兰。

内层为被封在镜筒内的十个光学透镜元件和十个支撑光学透镜元件的透镜框组件。从掩模17一侧起，依次是固定压圈1、第一透镜29及第一透镜框组件2、第二透镜30及第二透镜框组件3、第三透镜31及第三透镜框组件4、第四透镜32及第四透镜框组件5、光栏组件7、第五透镜33及第五透镜框组件9、第六透镜34及第六透镜框组件11、第七透镜35及第七透镜框组件12、第八透镜36及第八透镜框组件13、第九透镜37及第九透镜框组件14、第十透镜38及第十透镜框组件15。该物镜包含的十个光学透镜元件无一胶合件。