[发明专利]一种大视场大数值孔径紫外光投影光刻物镜镜头

说明书

技术领域

本发明涉及所述的一种大视场大数值孔径紫外光投影光刻物镜镜头，属于投影光刻机的光机系统设计领域。

背景技术

随着各行各业对LED，LCD面板的需求不断扩大，作为信息时代工业母机的光刻机，对其加工生产效率也有了更高的要求，同时生产厂家对大面积投影光刻机也提出了更高的技术指标，其中又主要体现在对投影光刻物镜的视场要求越来越大，同时物镜的成像质量必须得到保证。通过提高投影光刻的视场，可以有效地提升大面积投影光刻机的生产效率，提高光刻机的市场价值。

日本专利JP2006266738A公布了一种应用于365nm波长的大面积光刻投影物镜，其像方NA为0.145，像方有效视场132×132mm，系统总长约1500mm，工艺因子可以控制在0.5以下。其光学系统总共包含27枚镜片，其中应用了1个低阶非球面(14阶)。该设计中的物镜的场曲约为10um左右，其畸变可以低于0.0002％。现阶段国内外大部分大视场投影光刻物镜的设计都参考了此专利。

由于国内光学加工及装配工艺落后于国外，光学加工效率不如国外，所以为了提高大面积投影光刻机的生产效率，提高成像视场也成了趋势。但提高成像视场又会大幅增加物镜的设计难度，所以国内目前并没有特别成熟的大视场、大孔径(像方视场大于Φ120mm且数值孔径超过0.15)的光刻投影物镜设计方案。总之，要以较少的镜片数在大视场范围内矫正、平衡各类像差并降低镜面加工难度是目前大视场、大孔径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，本发明设计了所述的一种大视场大数值孔径紫外光投影光刻物镜镜头，可以有效地校正各类像差，达到较高的分辨力。

该紫外光投影光刻物镜光学结构为双方远心，物像共轭总长为l＝1500mm，镜片整体设计再整合优化。

第一组镜头单元主要是由3枚镜片L1，L2，L3组成，其中镜头通过镜筒来调整实际物方距离，通过法兰与连接镜筒精密连接，从而保证与第二组镜组的位置距离。

第二组镜头单元含有4枚镜片L4，L5，L6，L7，在L4与L5之间装有成像光阑。通过法兰与连接镜筒精密连接，从而保证与第一组镜头的位置距离，通过调整镜框，同时保证镜片间的同轴度和中心距离精度；

第三组镜头单元包含1枚镜片，为1枚正透镜，为了缩短整个镜头的横向长度，节省空间体积，在第二组和第三组之间设计安装一枚反射镜。镜片L7与L8之间通过一枚平面反射镜传递光路，达到节约空间的效果。

三组镜头组成双方远心结构，镜头两端用压圈进行精密固定，镜筒之间通过法兰精密定位连接，有效校正多种像差，尤其是的畸变和球差。

本发明一种大视场，大数值孔径紫外光投影光刻物镜镜头总共包含8枚镜片。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，镜头的透过率接近国外的设计方案。

该镜头为等比例成倒像，其中物方视场Φ120mm，物方数值孔径NA＝0.1，缩小倍率M＝-1×，即等比例成倒像于镜头的像面上。

光路为双方远心光路，成倒像于像面上且成像质量较好，各类像差，尤其是的畸变和球差控制较好，分辨力σ能达到3μm。物方像方远心度均控制在±0.5度。

该成像镜头物方视场Φ120mm，物方数值孔径NA＝0.1。分辨力σ能达到3μm，图像对比度也较高。物方像方远心度均控制在±0.5度。

本发明中镜头物方数值孔径NA＝0.1，数值孔径NA较大，然后通过对镜片加工精度的严格控制，以及整个镜头的装配工艺，提高光刻工艺参数，最后可以保证分辨率σ达到3um。

本发明中，镜头物方视场Φ120mm，物方数值孔径NA＝0.1，分辨力σ能达到3μm,需要严格控制镜头的畸变，尤其是边缘视场的畸变。根据[0015]中所提到的镜头理论分辨力σ＝3um，为保证物镜投影成像的失真较小，畸变需要严格控制。

本发明中，镜头设计工作波段主要为(365±10)nm紫外光线，用于紫外光源大视场，大数值孔径的投影光刻成像。

物镜的玻璃材料几乎选用成都光明光电公司生产的熔石英，价钱虽然较贵，但经过实际测试，熔石英玻璃材料在投影光刻成像中性能较好。

实际镜片参数和镜片中心距参数如下表格所示：