[发明专利]一种大视场高数值孔径全球面光刻机投影物镜

说明书

技术领域

本发明涉及一种大视场、高数值孔径、全球面的i-line光刻机投影物镜，属于微纳加工技术领域。

背景技术

随着各行业对LCD、LED面板的需求量不断扩大，生产厂家对微米级分辨率光刻的高产率要求逐渐凸显，这就要求光刻机物镜的视场变得更大。同时，为了尽可能增加利润空间，对光刻机物镜制作的时间周期和价格成本也必须有很好的控制。

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，其像方有效视场为132mm×132mm，像方NA为0.145。光学系统总共包含27片镜片，其中应用了1个非球面。

中国专利CN103837967A公布了一种应用于365nm波长的大面积光刻投影物镜，其像方有效视场为132mm×132mm，像方NA为0.17。光学系统总共包含25片镜片，其中应用了5个非球面。

考虑国内光学加工、装配工艺等因素后，选取工艺因子为0.7，则使用像方NA为0.17的光刻机投影物镜能实现微米级分辨率曝光。在很好地校正各种像差和提高曝光光强的基础上，降低光刻机投影物镜的制作时间周期和价格成本，成为了光刻机投影物镜设计的新难题。

发明内容

本发明提供了一种大视场高数值孔径全球面光刻机投影物镜，其为一种大视场、高数值孔径、全球面的i-line光刻机投影物镜。本发明提供的投影物镜能校正多种像差，特别是畸变、场曲、像散、轴向色差、倍率色差，并提高曝光光强。

本发明采用的技术方案为：一种大视场高数值孔径全球面光刻机投影物镜，它将掩模上图像转移成像到硅片面上，系统从掩模面开始沿光轴依次包含：一具有正光焦度的第一透镜组G1；一具有较小正光焦度或较小负光焦度的第二透镜组G2；一具有正光焦度的第三透镜组G3；一具有正光焦度的第四透镜组G4；

其中，所述各透镜组焦距满足以下关系：

8.0＜|f_G2/f_G1|＜20.0

0.18＜|f_G3/f_G2|＜0.3

0.21＜|f_G4/f_G3|＜0.56

其中：

f_G1：所述第一透镜组G1的焦距；

f_G2：所述第二透镜组G2的焦距；

f_G3：所述第三透镜组G3的焦距；

f_G4：所述第四透镜组G4的焦距。

所述第一透镜组G1由至少两片透镜构成，其中一片为负透镜，凹面面对掩膜方向，另一片为正透镜；所述第二透镜组G2由至少四片透镜构成；其中除了包含一片正透镜外，还包含了两片凹面相对的负透镜，及位于两负透镜之间的一片双凹负透镜；所述第三透镜组G3由至少三片透镜构成；其中包含一片正透镜和一对凹面相对的负透镜；所述第四透镜组G4由至少两片透镜构成；其中一片为正透镜，另一片为负透镜，凹面面对硅片面。

所述投影物镜系统成近似对称，对称轴为孔径光阑，即第一透镜组G1、第二透镜组G2与第三透镜组G3、第四透镜组G4以孔径光阑为中心呈对称排列。

所述第一透镜组G1、第二透镜组G2与第三透镜组G3、第四透镜组G4呈对称排列构成一个物方、像方双远心光路。

所述投影物镜适用的波段为I线，其中心波长为365nm。

所述投影物镜由至少一种高折射率材料与至少一种低折射率材料构成。

所述高折射率材料是指I线折射率大于1.55的材料，包括I线折射率大于1.55且阿贝数小于45的材料；所述低折射率材料是指I线折射率小于1.55的材料，包括I线折射率小于1.55且阿贝数大于55的材料。

所述第一透镜组G1、第二透镜组G2、第三透镜组G3、第四透镜组G4分别至少包含了一片高折射率小阿贝数材料的透镜和一片低折射率大阿贝数材料的透镜。

本发明与现有技术相比有以下优势：

1、本发明所涉及的光刻机投影物镜镜片数量较少，只有21片，这对于提高曝光光强、降低时间周期和降低价格成本都有利。

2、本发明所涉及的光刻机投影物镜镜片表面全部为球面，这可以进一步降低时间周期和降低价格成本。

3、本发明所涉及的光刻机投影物镜结构简单且对称，对于系统校正像差和在物镜装调时控制像差都有利。