[发明专利]一种全球面投影物镜

说明书

技术领域

本发明涉及一种全球面投影物镜，尤其涉及一种高分辨力投影光刻物镜系统。

背景技术

光学投影光刻是利用光学投影成像的原理，将掩模版上IC图形以分步重复或步进扫描曝光的方式将高分辨力图形转移到涂胶硅片上的光学曝光过程。光学投影光刻技术是在接触式和接近式光刻技术基础上发展起来的。采用投影光刻，可以延长掩模使用寿命，如果采用缩小倍率的投影物镜，还便于掩模制作。光学投影光刻经历了分步重复光刻(stepper)和步进扫描光刻(scanner)的发展过程。

光刻分辨力可以通过缩短波长、降低工艺常数和提高投影光刻物镜的数值孔径来提高。实践证明，缩短曝光波长是最为有效的途径。光学投影光刻技术自1978年诞生以来，先后经历了436nm(g线)、365nm(i线)、248nm(KrF准分子激光)、193nm(ArF准分子激光)等几个技术阶段。除了缩短曝光波长外，不断减小工艺系数k1也是进一步提高分辨力的十分重要的因素。降低k1值的途径包括改善照明条件、提高抗蚀剂性能、采用光学邻近效应校正和相移掩模等几个方面。经过近10年的努力，已经使工艺系数因子k1值在大生产环境中从0.7减小到0.4。上述因素更佳的组合将使k1值减小到0.3乃至更小，这将成为今后一个时期光学光刻发展的一项战略措施。当k1＝0.25时，便接近光学光刻的物理极限。增大数值孔径也是提高光刻分辨力的重要途径，镜头的数值孔径已由最初的0.28、0.4、0.6逐渐增大到0.82，甚至0.85，几乎到了极限。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)、佳能(Canon)和德国蔡司(Zeiss)等公司公开的工作波长193纳米投影光刻物镜，分辨率较高，但这些物镜结构复杂，制造困难，价格昂贵。数值孔径达到0.75的系统大多具有高阶非球面，共轭距较长，系统体积较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种全球面投影物镜装置，以提高投影光刻物镜分辨力，同时降低透镜加工难度。

本发明的全球面投影物镜，沿其光轴方向包括第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、第四透镜组和第五透镜组，所述透镜均处于同一光轴，其特征在于：从光束入射方向顺序第一透镜组具有正光焦度，第二透镜组具有负光焦度，第三透镜组具有正光焦度，第四透镜组具有负光焦度，第五透镜组具有正光焦度。且所述的全球面投影镜组中所有镜片就是球面。

所述第一透镜组包括第一正透镜、第二正透镜、第一负透镜和第一弯月透镜。

所述第二透镜组包括第二负透镜、第三负透镜和第四负透镜。

所述第三透镜组包括第二弯月透镜、第三弯月透镜、第四弯月透镜、第三正透镜、第四正透镜、第五弯月透镜、第六弯月透镜和第七弯月透镜。

所述第四透镜组包括第五负透镜和第六负透镜。

所述第五透镜组包括第八弯月透镜、第九弯月透镜、第五正透镜、第六正透镜、第七负透镜、第七正透镜、第十弯月透镜、第十一弯月透镜、第十二弯月透镜、第八负透镜和第八正透镜。

所述第九弯月透镜和第五正透镜之间设置孔径光阑。

所述透镜为熔石英玻璃，其折射率是1.560326。

本发明提出的全球面投影物镜为适用深紫外照明系统，其数值孔径达到0.75的投影光刻物镜，该物镜结构紧凑、大视场、成像质量优良，各镜片全部使用球面，不包含非球面，大大降低了加工难度，便于制造，且结构紧凑。其物镜系统双方远心，各个透镜元件的半径、厚度间距在优化中都有所改变，可以更好的补偿像差并得到良好的结构参数，最终像质畸变小于1nm，波像差小于1nm。与现有技术相比，本发明的全球面投影物镜具有以下优点：

1、本发明五个镜组光焦度采用正、负、正、负、正的布局，能很好地校正系统像差，提高成像质量；

2、本发明所有透镜均用球面，不使用非球面，无胶合件，且所有透镜使用同一种材料，因此结构简单、紧凑，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、本发明的物镜系统，其数值孔径很大，可达到0.75、0.8，工作波长在深紫外，物镜视场较大，其物镜系统分辨力较高，光刻效率较高。

4、本发明的物镜系统为双远心系统，物方远心度和像方远心度高，即使掩模图形和硅片偏离与倾斜，也不会改变投影光刻的倍率。

附图说明

图1为本发明的全球面投影物镜的结构示意图；

图2为全球面投影物镜在全场范围内光学调制传递函数示意图；