[实用新型]一种用于紫外光刻机的高分辨率投影光学成像系统

说明书

本实用新型公开了一种用于紫外光刻机的高分辨率投影光学成像系统。它采用光轴旋转对称的同轴透射式光学结构，由前组和后组构成，前组和后组分别位于孔径光栏两侧；前组先将物进行一次缩小成像、再由后组进一步缩小至光刻平面；前组采用库克三片式结构、后组采用改进型的匹兹伐结构，前组、后组不仅可独立地消除自身的大部分几何像差，再由整体联合优化前组、后组，可进一步平衡剩余像差，最终将满足光刻要求的高质量的聚焦光斑成到工作面上。本实用新型采用透射式的非对称光学结构，仅由8片光学透镜组成，结构简单，加工与调试难度大大降低，制造成本低、稳定性好；具有数值孔径大、集光本领强、消色差、畸变小、成像性能优、分辨率高的特点。

技术领域

本实用新型涉及一种用于紫外光刻机的高分辨率投影光学成像系统，特别涉及一种全透射型的，结构简单、筒长短、易于加工和装调、分辨率高、杂光低的投影光学成像系统。

背景技术

光刻技术是制备大规模集成电路的基础，直接决定了集成芯片的特征尺寸，已成为推动集成电路发展的核心技术。而投影光刻机具有分辨率高、不玷污掩模版、生产率高等优点，在现代光刻领域中占据主导地位。投影式光刻机主要经历了步进重复投影光刻机到步进扫描投影光刻机的发展，现在已经实现28nm的超高分辨率。随着芯片集成度的不断提高，对光刻机分辨率的要求越来越高。根据瑞利判据: ,其中K₁为工艺因子，λ为曝光波长，NA为数值孔径。可见，提高光刻机分辨率即减小特征尺寸的关键是降低曝光波长和增大投影物镜的数值孔径NA，但这又会引起焦深的明显下降，同时投影物镜的像差，如球差和场曲，与杂散光对成像质量的影响也会越来越突出；另外，投影式光刻机引入偏振光照明后，投影物镜偏振像差的控制性能也会变得很重要。因此，投影物镜需要能够进行光学矫正，补偿各种光学误差，设计难度非常大，是光刻机中最昂贵和复杂的部件之一。如何设计一款具有更大数值孔径、即更高分辨本领的同时具有小像差的投影物镜以满足不断发展的光刻技术要求是极其重要的。

发明内容

本实用新型针对现有技术存在的不足，提供一种结构简单紧凑、易于加工和装调、分辨率高、成像性能优的适用于紫外光刻机的高分辨率投影光学成像系统。

实现本发明目的的技术方案为提供一种用于紫外光刻机的高分辨率投影光学成像系统，它采用同轴透射式光学成像结构，沿光线入射方向，依次为前组成像系统、孔径光栏、后组成像系统和像平面；所述的前组成像系统采用库克三片镜式结构，光学元件依次为第一块双凸透镜、双凹透镜和第二块双凸透镜；所述的后组成像系统由两组双胶合镜构成的匹兹伐结构和场镜组成，光学元件依次为第一组双胶合透镜组、第二组双胶合透镜组和弯月形厚透镜，所述的第一组双胶合透镜组由第一片正透镜和平凹透镜构成，所述的第二组双胶合透镜组由弯月形负透镜和第二片正透镜构成；所述光学成像系统它的总焦距f为3489mm≤f≤3519mm；前组成像系统焦距f₁为125mm≤f₁≤130mm，后组成像系统焦距f₃为25mm≤f₃≤30mm。