[发明专利]一种对称式双远心投影光学系统的倍率调节方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微细加工用光刻设备的光学系统的倍率调节方法，尤其涉及一种对称式双远心投影光学系统的倍率调节方法，所述对称式双远心投影光学系统主要应用于微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)，半导体、太阳能电池、液晶、印刷电路板等光刻系统以及照相制版的投影光学系统。

背景技术

随着投影光刻技术的发展，投影光学系统的性能逐步提高，投影光学系统已经可以适用于电路制造等多种领域。投影光刻技术也可以用于更大面积，较高产率的半导体、太阳能电池、液晶、印刷电路板等技术领域。

然而在现有技术中，如美国专利US6,879,383(公告日：2005年4月12日)，采用折射反射结构，整体尺寸大，对光学玻璃材料要求十分严格，尤其是大口径的凹面反射镜的加工，检测技术要求非常严格。在视场大小，工作距离，装校要求，制造成本等方面不如全折射系统具有优势。

中国专利CN98113037.2(公告日：2003年7月23日)是一种像方远心的双高斯光学系统，由于所述专利采用2个胶合面，在高产率的投影光刻设备中，透镜粘合剂会产生很大的变形甚至变性，导致光学成像性能降低，投影镜头的使用寿命缩短，不符合光刻技术要求。

在很多基板的实际生产过程中，由不同的设备生产制造的基板，其图形尺寸和倍率会有细微差异，同时在各种物理和化学加工处理过程中，基板会有细微的膨胀或收缩，也会导致基板图形尺寸的变化，而且不同的基板的图形尺寸变化也不尽相同。所以在很多基板的生产制造过程中，尤其是多层基板需要层间定位过程中，为了提高定位精度和布线密度，需要根据实际基板的图形尺寸或倍率变化，修正或调节投影光学系统的投影倍率。

有鉴于此，提供一种使用性能优良的光学材料，既经济又具有良好的光学特性和较大视场尺寸，可以修正或调节投影光学系统的投影倍率，并且提高投影光学系统的工作距离，为工作台和掩膜台提供较大的设计空间的光学系统，是业界的重要技术课题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种对称式双远心投影光学系统的倍率调节方法，不仅能有效地校正各项像差，扩大像方视场尺寸，提高成像分辨率；而且镜片口径小，不包含非球面镜片，大幅度降低了加工，检测和装校的难度和成本，同时可以在双远心光路和良好的光学成像分辨率的条件下，能够方便有效地修正或调节投影倍率的光学系统。

本发明是这样实现的，一种对称式双远心投影光学系统的倍率调节方法，其包括以下步骤：

步骤一、提供一种对称式双远心投影光学系统，所述投影光学系统用于将物平面内的图形成像到像平面内，所述投影光学系统沿其光轴方向依次包括前组、孔径光阑和后组，其特征在于：所述前组和所述后组关于所述孔径光阑对称，所述前组沿光轴方向依次包括第一镜组、第二镜组和第三镜组，所述第一镜组具有负光焦度，所述第二镜组和所述第三镜组具有正光焦度；所述后组沿光轴方向依次包括第四镜组、第五镜组和第六镜组，所述第四镜组和所述第五镜组具有正光焦度，所述第六镜组具有负光焦度；

所述第二镜组最靠近像平面的透镜曲面为朝向像平面的凹面，满足：0.6<r4/Hy<8，其中，r4为所述第二镜组最靠近像平面的透镜曲面的曲率半径，Hy为物平面视场；所述第二镜组还满足：vd＝(nd－1)/(nF－nC)，nd＞1.50且vd＜54的正透镜最少有一个，其中，vd为色散系数、体现光学材料的色散程度的常数，nF为波長486nm的F线折射率，nd为波長587nm的d线折射率，nC为波長656nm的C线折射率；

所述第三镜组至少含有一个如下空气间隔满足：|(r5-r6)/(r5+r6)|<0.4，3<|(r5+r6)|/Hy<25，其中，空气间隔的物平面侧和像平面侧的曲率半径分别为r5、r6；所述第三镜组还满足：nd＜1.65且vd＞65的正透镜最少有一个，nd＞1.50且vd＜55的负透镜最少有一个；所述第三镜组还至少含有一个正透镜满足dn/dt＜0，其中n为折射率，t为温度，dn/dt为光学材料的折射率随温度变化的折射率温度系数；

步骤二、同时移动第一镜组和第六镜组这两个镜组中透镜位移量，来调节光学系统的投影倍率。

作为上述方案的进一步改进，所述第二镜组至少含有一个如下空气间隔满足：|(r2+r3)/(r2-r3)|<0.7，3<(r3-r2)/Hy<25，其中，空气间隔的物平面侧和像平面侧的曲率半径分别为r2，r3。