[发明专利]一种DMD无掩模光刻机的投影物镜镜头

说明书

技术领域

本发明涉及一种DMD无掩模光刻机的投影物镜镜头，属于微纳加工设备中的光学系统设计领域。

背景技术

随着微纳加工设备与工艺的发展，各行各业对于多功能光刻机的需求也在逐渐增大，生产厂家可以利用光刻机生产各种形状复杂的产品，然而，这必然对光刻掩模版的加工提出更高的要求，为了能够随意加工出各种形状的产品，无掩模光刻机应运而生，通过无掩模光刻机，用户可以根据自己的需要设计出相应的图样进行光刻加工，而无需先制造掩模版，大大节省了加工时间和成本，有效地提高了光刻机的生产效率。

早在2000年左右，美国德州仪器公司的科学家发明了DMD(Digital Micromirror Device)，从发明之后德州仪器公司就在研究它的推广应用。但是DMD无掩模投影光刻机有一些明显的不足之处，由于它是利用数字微镜生成虚拟掩模图像，所以在精度方面很难与传统的掩模版相比，特别是在高精度方面，DMD的虚拟掩模图像并不是很好。其中，DMD无掩模光刻的投影物镜镜头就是影响精度的关键因素，这就对DMD无掩模光刻机投影物镜的质量提出更高的要求。

由于国内DMD无掩模光刻机仍然处于起步发展阶段，DMD的投影物镜制造技术尚不是很成熟。而要以较少的镜片数在DMD无掩模光刻中矫正、平衡各类像差并降低镜面加工难度是目前DMD无掩模光刻投影物镜继续突破的难题。

发明内容

为了解决上述难题，本发明设计了一种用于i-line的DMD无掩模光刻机的投影物镜镜头，可以有效地校正各类像差，达到较高的分辨率。

本发明采用的技术方案为：一种DMD无掩模光刻机的投影物镜镜头，从入射方向开始依次设置有8枚镜片，分别为L1～L8，其中物面到光阑之间有4块镜片，镜片L3与L4胶合，光阑到像面之间有4块镜片，镜片L5与L6胶合，光栏对称构成一个双远心光路。

进一步的，其光学系统共轭距为300，物方工作距100mm，像方工作距30mm，工作波长为i-line(365±10nm)。

进一步的，其光学系统为缩小成像，放大倍率M＝-0.37×。

进一步的，其光路为双远心光路，物方、像方的远心度均控制在±0.5度。

进一步的，其像方有效视场为Φ9mm，物方数值孔径可以达到0.0225，其中工艺因子取0.7，该物镜的分辨力理论上可以达到5um。

进一步的，其镜片材料采用成都光明光电公司的、牌号分别为H-QK3、BAF2的玻璃，这两种牌号的玻璃在i线成像的实测中表现良好。

进一步的，应用国产玻璃优化设计之后，该投影物镜镜头分辨力σ接近5um，场曲约为σ/3，畸变控制在全视场的0.0003％以下。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)使用比较少的镜片，就可以达到比较理想的分辨率；

(2)该镜头体积小，拆装简单，使用十分方便。

附图说明

图1为本发明DMD无掩模光刻机投影物镜结构图；

图2为本发明DMD无掩模光刻机投影物镜MTF曲线；

图3为本发明DMD无掩模光刻机投影物镜像差曲线；

图4为本发明DMD无掩模光刻机投影光机结构总体装配图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式进行详细说明。

本发明的结构如图1所示，以汞灯作为光源，出射光线经过准直以后打到物面，经过本发明DMD无掩模光刻机投影物镜，成-0.37倍缩小像于像面(匀好胶的硅片)上。

本物镜以第1枚物镜朝向物方的入射面为第1面，以此类推，共计16个面，8枚镜片，其中第6面与第7面胶合，第10面与第11面胶合。

该物镜共轭距L＝300mm，镜片分为三组独立设计再整合优化。

第一组包含1枚镜片；

第二组包含3枚镜片，其中第二枚与第三枚镜片之间进行胶合；

第三组包含4枚镜片，其中第1枚和第2枚镜片之间进行胶合；

三组镜头组成双远心结构。

本发明i线DMD无掩模光刻机投影物镜总共包含8枚镜片。少于国外现有的成熟设计方案，在使用同厂家同牌号玻璃的情况下可以有效提高透过率。同时也能保证更换成对应的国产玻璃时，物镜的透过率接近国外的设计方案。

该镜头为缩小成像，物方视场为Φ25mm，物方数值孔径为0.0225，放大倍率M＝-0.37×，