[发明专利]一种应用于投影光刻机的大视场投影曝光物镜系统

说明书

本发明涉及一种应用于投影光刻机的大视场投影曝光物镜系统，其作用是把投影光刻机掩模版上的图形经过成像复制后转移到硅片上。本发明所涉及的大视场投影曝光物镜系统由20片透镜组成，物镜系统分辨力700nm，放大倍率为‑0.25倍，曝光视场44mm×44mm。本投影曝光物镜系统共轭距(物方到像方)为L＝740mm，系统结构紧凑；同时，选用对i线(365nm)透过率较高的玻璃材料，提高系统光学透过率，采用球面校正系统场曲、畸变和波像差，满足大视场投影光刻机的高精度及高产率需求。

技术领域

本发明涉及一种应用于投影光刻机的大视场投影曝光物镜系统，用于大面积平板显示的投影光刻机，属于微电子设备及微细加工领域。

背景技术

以大规模集成电路为核心的微电子技术的快速发展，对微电子设备和微细加工技术提出了新的要求。自1978年美国推出第一台商业化的投影式光刻机，光学投影曝光作为应用领域最广、技术更新快和生命力强的微细加工技术，是驱动微电子技术进步的核心。大规模集成电路的发展，要求在较大面积的芯片上容纳越来越精细的线条，高精度(微米级)、大曝光场的光刻机需求日益增加。为提高投影光刻的生产效率，物镜曝光视场从早期的几毫米逐步增大到几十毫米，对投影物镜的设计提出了更高的要求。

目前，大面积曝光投影光刻机市场主要由日本尼康(Nikon)和佳能(Canon)公司占据。日本专利JP2000199850A介绍一种倍率-1/0.6的投影物镜。该物镜系统由37片透镜组成，其中包含一个非球面，系统NA0.1，视场为100×100mm。

日本专利JP2002072080A介绍一组由32片透镜和4个非球面组成的大面积投影曝光物镜，系统NA为0.145，曝光视场为100×100mm。

日本专利JP2006267383A提供一种NA为0.145，放大倍率为-1.25的大面积投影曝光物镜。系统由27片透镜组成，包含一个非球面，曝光视场为132×132mm。

日本专利JP2007079015A提供一种数值孔径NA为0.225，分辨力为1μm的投影物镜。该物镜系统由32片透镜组成，包含7个非球面，曝光视场面积为132×132mm。

美国专利US2009080086A提供一组数值孔径NA由0.02-0.25的投影物镜。此组投影曝光物镜均采用对称结构，物镜前半部分和后半部分关于光阑对称，放大倍率为-1，曝光半视场为50mm。

国内开展大面积投影光刻机研制的单位主要包括上海微电子装备有限公司、中科院光电技术研究所等单位。中国专利CN102401980A介绍了一种大面积投影曝光物镜，用17片透镜完成1.6倍放大倍率的投影物镜设计，曝光半视场为100mm。

中国专利CN102279457A利用对称结构，完成数值孔径NA为0.15，曝光视场为200mm的投影物镜设计。

发明内容

针对大面积投影光刻机对投影光刻物镜的像质和成像尺寸提出的新要求，本发明旨在设计一种应用于投影光刻机的大视场投影曝光物镜系统，满足高精度光刻机需求。为减小掩模及硅片由于位置变化引起的倍率误差和对准误差，并完成掩模和硅片的同轴对准，投影光学系统应采用双远心结构。

本发明采用的技术方案为：

一种应用于投影光刻机的大视场投影曝光物镜系统，该物镜系统采用双远心结构，即物镜物方和像方的主光线与光轴平行；该物镜系统分为前后两部分：透镜组Ⅰ和透镜组Ⅱ，光阑位于透镜组Ⅰ和透镜组Ⅱ的共焦面；透镜组Ⅰ由第一正光焦度透镜组(1)、负光焦度透镜组(2)、第二正光焦度透镜组(3)三组透镜组成，透镜组Ⅱ由第三正光焦度透镜组构成。

其中，透镜组Ⅰ和透镜组Ⅱ至少由20片透镜组成。