[发明专利]一种高NA投影物镜

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于微影工艺、半导体元件制作装置中的浸没式紫外光学系统，属于投影光学技术领域。

背景技术

光刻是一种集成电路制造技术，它利用光学投影影像的原理将掩模板上的IC图形以曝光的方式将高分辨率图形转移到涂胶硅片上的光学曝光过程，几乎所有集成电路的制造都是采用光学投影光刻技术。最初，半导体器件制造，采用的是掩模与硅片贴在一起的接触式光刻技术。1957年，接触式光刻技术实现了特征尺寸为20微米的动态随机存储器的制造。之后，半导体行业引入掩模与硅片间具有一定间隙的接近式光刻技术，并分别于1971年和1974年制造出特征尺寸为10微米和6微米的动态随机存储器。1978年，美国GCA公司研发了世界上第一台分布重复投影光刻机，分辨率可达2微米，分布重复投影光刻机迅速成为半导体制造技术中的主流。分布重复投影光刻机的对准精度可达±0.5μm，与此前的光刻机相比，分步光刻机极大地改善了系统的分辨率和掩模/硅片套刻时的对准精度。

光刻技术是我国芯片产业发展的重要支持技术之一，投影光刻装置是大规模集成电路制造工艺的关键设备，高分辨率高精度投影光学系统是高尖端光刻机的核心部件，它的性能直接决定着光刻机的精度。目前国内刚刚开始工作波长193nm的投影光学系统实用化研究，以往设计数值孔径也都不很高，最高分辨力为0.35-0.5微米。由于分辨率低，不能制作出高精度高分辨率的图形，已不能满足大规模集成电路制造和研究的需求。

由瑞利衍射定理可得到光刻机分辨力的公式如下：

R＝k₁λ/NA

上式中R为光刻机的分辨力，k₁为工艺系数因子，λ为工作波长，NA为投影光刻物镜的数值孔径。因此，为了满足更高的分辨率，需要将光源的波长缩短并增大投影光学系统的数值孔径来实现，但是光源的波长缩短时，因为光学玻璃对光的吸收而用于投影光学系统的材料种类会受到很大限制。目前国际上光刻机的制造几乎处于垄断地位，最大的3家生产商为荷ASML，Nikon和Canon。从2004年起，这几家公司就提供193nm浸没式光刻机样品供各大芯片制造商使用，至今，已开发出多种型号的193nm浸没式光刻机。本发明提出了一种可实现超高分辨率的高NA投影物镜，对于高NA光刻机中的投影曝光光学系统有一定的参考价值。

发明内容

本发明为解决现有投影物镜分辨率低的不足，提出了一种工作波长为193nm，数值孔径达到1.35的高NA投影物镜，该高NA投影物镜可将物成缩小1/4的像，具有具有数值孔径大，分辨力高，结构紧凑，成像质量好等优点。

一种高NA投影物镜，包括第一单元L1、第二单元L2、第三单元L3、第四单元L4、第五单元L5、第六单元L6、第七单元L7、第八单元L8、第九单元L9和第十单元L10，其特征在于，第一单元L1具有正光焦度，第二单元L2具有正光焦度，第三单元L3具有正光焦度，第四单元L4为45°放置的平面反射镜，第五单元L5具有正光焦度，第六单元L6为45°放置的平面反射镜，第七单元L7具有负光焦度，第八单元L8具有正光焦度，第九单元L9具有负光焦度，第十单元L10具有负光焦度。

所述的一种高NA投影物镜，其特征在于，第一单元L1包括第一正透镜1、第二正透镜2、第一负透镜3和第三正透镜4。

第二单元L2包括第四正透镜5和第二负透镜6。

第三单元L3包括第五正透镜7，第六正透镜8和第七正透镜9。

第四单元L4包括第一平面反射镜10。

第五单元L5包括第三负透镜11，第四负透镜12，第八正透镜13和第一曲面反射镜14。

第六单元L6包括第二平面反射镜18。

第七单元L7包括第五负透镜19，第六负透镜20和第七负透镜21。

第八单元L8包括第九正透镜22，第十正透镜23和第八负透镜24。

第九单元L9包括第九负透镜25，第十负透镜26，第十一负透镜27，第十二负透镜28。

第十单元L10包括第十三负透镜29，第十四负透镜30，第十五负透镜31，和像面32。

所述的一种高NA投影物镜，其特征在于，第一单元L1、第二单元L2、第三单元L3、第四单元L4、第五单元L5、第六单元L6、第七单元L7、第八单元L8、第九单元L9和第十单元L10内的光学元件都是单片镜。

所述的一种高NA投影物镜，其特征在于，所述的高NA投影物镜中含有18个非球面。