专利名称：一种大视场宽谱线光刻投影物镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种可以应用在步进曝光设备中的光刻投影物镜。
背景技术：
光刻设备是一种将所需图案应用于工件上的装置。通常是利用辐射束将所需图案应用于工件上的目标部分上的装置。光刻装置能够被用于例如集成电路(IC)的制造。通常，光刻设备的范围包括但不限于集成电路制造光刻装置、平板显示面板光刻装置、MEMS/ MOEMS光刻装置、先进封装光刻装置、印刷电路板光刻装置、印刷电路板加工装置以及印刷电路板器件贴装装置等。目前在半导体加工领域，微米级分辨率，高产率的投影光学系统需求日益增加。步进式光刻设备为了获得高产率，必须使用宽光谱光源如汞灯，具有大的成像范围。中国专利CN 101063743公开了一种光刻镜头，适用于g线和i线，数值孔径为 0. 13，像方视场仅为31. 466mm，包含12个镜片。该结构视场较小，且使用的光谱仅为g线和 i线，无法满足产率需求。日本专利JP2000199850公开了一种光刻镜头，适用于g线和h线，数值孔径为 0. 1，像方半视场为117mm。包含38个镜片。该物镜结构较复杂，并且光谱仅为g线和h线。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种光刻镜头，可以提供足够大的视场，并且适用于更宽的谱线波段，同时结构比较简单。—种大视场宽谱线光刻投影物镜，把掩模的图像聚焦成像在硅片上，从掩模开始沿光轴依次设置具有正光焦度的第一透镜组；具有负光焦度的第二透镜组；具有正光焦度的第三透镜组；孔径光阑；具有正光焦度的第四透镜组，；所述第四透镜组与第三透镜组关于孔径光阑对称；具有负光焦度的第五透镜组；所述第五透镜组与第二透镜组关于孔径光阑对称； 以及具有正光焦度的第六透镜组；所述第六透镜组与第一透镜组关于孔径光阑对称；其中，所述第一透镜组满足以下关系式1. 2 < fl/f < 4. 055 < Vh < 820. 370 < P1^1 < 0. 37326 < V1^2 < 33
0. 354 < P1^2 < 0. 360其中f为第一第二第三透镜组的总焦距；fl为第一透镜组的焦距；Vh为第一透镜组中第一个透镜材料的阿贝数，定义为V = (Nh-I)/(Ni-Ng)；P1^1为第一透镜组中第一个透镜材料的相对色散，P = (Nh-Ng)/(Ni-Ng)；V1^2为第一透镜组中第二个透镜材料的阿贝数，定义同上；P1^2为第一透镜组中第二个透镜材料的相对色散，定义同上；所述第二透镜组满足以下关系式f2/f < -0. 830 < V2n < 550. 358 < P2n < 0. 371其中f为第一第二第三透镜组的总焦距；f2为第二透镜组的焦距；Vai为第二透镜组中负透镜材料的阿贝数，定义为V = (Nh-I)/(Ni-Ng)；P2n为第二透镜组中负透镜材料的相对色散，P = (Nh-Ng) / (Ni-Ng)；所述第三透镜组满足以下关系式0. 4 < f3/f < 355 < V3-!,2 < 820. 370 < P3-!,2 < 0. 37330 < V3_3 < 550. 358 < P3-3 < 0. 371其中f为第一第二第三透镜组的总焦距；f3为第三透镜组的焦距；V3_u为第三透镜组中第一和第二透镜材料的阿贝数，定义为V = (Nh-I)/ (Ni-Ng)；第三透镜组中第一和第二透镜材料的相对色散，定义为P = (Nh-Ng)/ (Ni-Ng)；V3_3为第三透镜组中第三透镜材料的阿贝数，定义同上；P3_3为第三透镜组中第三透镜材料的相对色散，定义同上。优选的，第一透镜组由负透镜，正透镜组成；负透镜为双凹透镜，正透镜为双凸透
^Mi ο优选的，第一透镜组由负透镜，第一正透镜，第二正透镜组成；负透镜为双凹透镜， 第一正透镜为弯月透镜，弯月透镜凹面朝向掩模；第二正透镜为弯月透镜，弯月透镜凹面朝向掩模。优选的，第二透镜组由第一正透镜，负透镜，第二正透镜组成；第一正透镜为弯月型，凹面朝向掩模；负透镜为双凹透镜；第二正透镜为双凸透镜。优选的，第二透镜组由负透镜，正透镜组成；负透镜为双凹透镜；正透镜为双凸透
^Mi ο优选的，第三透镜组由第一正透镜，第二正透镜，负透镜，第三正透镜组成；第一正透镜为双凸透镜；第二正透镜为双凸透镜；负透镜为双凹透镜；第三正透镜为弯月型透镜， 凹面朝向硅片面。优选的，第三透镜组由第一正透镜，第二正透镜，第一负透镜，第二负透镜组成；第一正透镜为双凸透镜；第二正透镜为双凸透镜；第一负透镜为双凹透镜；第二负透镜为弯月型透镜，凹面朝向硅片面。其中，所述第一透镜组由两种不同色散的玻璃构成。本发明提出的大视场宽波段光刻镜头，像方半视场为100mm，适用g线，h线和i线波段，能够收集到足够的汞灯光谱能量，便于达到较高的产率，并且数值孔径达到0. 1，能够用于曝光微细线条，同时结构较简单，只包含16-18片镜片。
图1所示为本发明光刻投影物镜第一实施例光学系统结构图；图2所示为本发明光刻投影物镜第一实施例光学结构对应的畸变图；图3所示为本发明光刻投影物镜第一实施例光学结构对应的各视场点像差图；图4所示为本发明光刻投影物镜第二实施例光学系统结构图；图5所示为本发明光刻投影物镜第二实施例光学结构对应的畸变图；图6所示为本发明光刻投影物镜第二实施例光学结构对应的各视场点像差图；图7所示为本发明光刻投影物镜第三实施例光学系统结构图；图8所示为本发明光刻投影物镜第三实施例光学结构对应的畸变图；图9所示为本发明光刻投影物镜第三实施例光学结构对应的各视场点像差图。
具体实施例方式下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。实施例1图1为本发明光刻投影物镜第一实施例的结构图，包含18个镜片，全部为球面透镜。适用光谱为包含g线，h线和i线的宽光谱波段，提供视场为200mm，放大倍率为-1倍。如图所示，光阑前的第一第二第三透镜组组成前组透镜Gf。第一透镜组Gfl由一个双凹透镜和一个双凸透镜组成。第二透镜组Gf2由一个弯月透镜，一个双凹透镜和一个双凸透镜组成，且弯月透镜弯向掩模方向。第三透镜组Gf3由一个双凸透镜，一个双凸透镜，一个双凹透镜，一个弯月透镜。后组相对前组关于光阑对称。前组Gf中第一透镜组Gfl的焦距为正，且焦距较大，主要利于形成远心，满足光刻物镜特有的远心需求；此外，该组离光阑较远，对于球差的影响较小，主要用于校正像散，场曲等像差，该组由两种不同色散的玻璃构成，利于消除轴上色差；第二组透镜Gf2主要与第三组结合起到主要的校正像差的作用，同时起到减小光线夹角的作用，便于第三组透镜Gf3 校正像差。第三透镜组Gf3光焦度为正，由三个正透镜和一个负透镜组成，主要作用在于校正大部分的像差，该组采用的大部分玻璃的色散都较小，相对色散系数在0. 37左右，便于控制二级光谱。以下为实施例1的各透镜的半径r，透镜厚度或空气间隔d等数据，以及玻璃对应三个工作波长的折射率ng、nh及ni。Y = IOOmm ；NA = 0. 1 ;M = _1 ；注Y为半视场高度；NA为数值孔径；M为放大倍率。
权利要求
1. 一种光刻投影物镜，用于把位于所述投影物镜的物平面内的图案投射到所述投影物镜像平面内，其特征在于从所述物平面开始沿光轴依次设置 具有正光焦度的第一透镜组； 具有负光焦度的第二透镜组； 具有正光焦度的第三透镜组； 孔径光阑；具有正光焦度的第四透镜组，；所述第四透镜组与第三透镜组关于孔径光阑对称； 具有负光焦度的第五透镜组；所述第五透镜组与第二透镜组关于孔径光阑对称；以及具有正光焦度的第六透镜组；所述第六透镜组与第一透镜组关于孔径光阑对称； 其中，所述第一透镜组满足以下关系式1.2 < fl/f < 4. 0 55 < Vh < 820. 370 < P1^1 < 0. 373 26 < \_2 < 33 0. 354 < P1^2 < 0. 360其中f为第一第二第三透镜组的总焦距；fl为第一透镜组的焦距； Vh为第一透镜组中第一个透镜材料的阿贝数，定义为V= (Nh-I)/(Ni-Ng)； Ph为第一透镜组中第一个透镜材料的相对色散，P = (Nh-Ng)/(Ni-Ng)； \_2为第一透镜组中第二个透镜材料的阿贝数，定义同上； P1^2为第一透镜组中第二个透镜材料的相对色散，定义同上； 所述第二透镜组满足以下关系式 f2/f < -0. 8 30 < V2n < 55 0. 358 < P2n < 0. 371其中f为第一第二第三透镜组的总焦距；f2为第二透镜组的焦距；Vai为第二透镜组中负透镜材料的阿贝数，定义为V= (Nh-I)/(Ni-Ng)；Pai为第二透镜组中负透镜材料的相对色散，P = (Nh-Ng)/(Ni-Ng)；所述第三透镜组满足以下关系式0. 4 < f3/f < 355 < V3-!,2 < 820. 370 < P3-L2 < 0. 37330 < V3_3 < 550. 358 < P3-3 < 0. 371其中f为第一第二第三透镜组的总焦距；f3为第三透镜组的焦距；Vh,2为第三透镜组中第一和第二透镜材料的阿贝数，定义为V= (Nh-I)/(Ni-Ng)；Ph,2为第三透镜组中第一和第二透镜材料的相对色散，定义为P= (Nh-Ng)/(Ni-Ng)；V3-3为第三透镜组中第三透镜材料的阿贝数，定义同上；P3_3为第三透镜组中第三透镜材料的相对色散，定义同上。
2.根据权利要求1所述的光刻投影物镜，其特征在于第一透镜组由负透镜，正透镜组成；负透镜为双凹透镜，正透镜为双凸透镜。
3.根据权利要求1所述的光刻投影物镜，其特征在于第一透镜组由负透镜，第一正透镜，第二正透镜组成；负透镜为双凹透镜，第一正透镜为弯月透镜，弯月透镜凹面朝向掩模； 第二正透镜为弯月透镜，弯月透镜凹面朝向掩模。
4.根据权利要求1所述的光刻投影物镜，其特征在于第二透镜组由第一正透镜，负透镜，第二正透镜组成；第一正透镜为弯月型，凹面朝向掩模；负透镜为双凹透镜；第二正透镜为双凸透镜。
5.根据权利要求1所述的光刻投影物镜，其特征在于第二透镜组由负透镜，正透镜组成；负透镜为双凹透镜；正透镜为双凸透镜。
6.根据权利要求1所述的光刻投影物镜，其特征在于第三透镜组由第一正透镜，第二正透镜，负透镜，第三正透镜组成；第一正透镜为双凸透镜；第二正透镜为双凸透镜；负透镜为双凹透镜；第三正透镜为弯月型透镜，凹面朝向硅片面。
7.根据权利要求1所述的光刻投影物镜，其特征在于第三透镜组由第一正透镜，第二正透镜，第一负透镜，第二负透镜组成；第一正透镜为双凸透镜；第二正透镜为双凸透镜； 第一负透镜为双凹透镜；第二负透镜为弯月型透镜，凹面朝向硅片面。
8.根据权利要求2或3所述的光刻投影物镜，其特征在于所述第一透镜组由两种不同色散的玻璃构成。
9.根据权利要求1所述的光刻投影物镜，其特征在于所述光刻投影物镜的视场为 200mm。
10.根据权利要求1所述的光刻投影物镜，其特征在于光刻投影物镜所适用的波段为G 线、H线、I线。
全文摘要
一种大视场宽谱线光刻投影物镜，把掩模的图像聚焦成像在硅片上，从掩模开始沿光轴依次设置前组透镜组，孔径光阑，后组透镜组。前组透镜组由三组透镜组组成，后组透镜组相对孔径光阑与前组透镜组对称。本发明提出的大视场宽波段光刻镜头，像方半视场为100mm，适用g线，h线和i线波段，能够收集到足够的汞灯光谱能量，便于达到较高的产率，并且数值孔径达到0.1，能够用于曝光微细线条，同时结构较简单，只包含16-18片镜片。
文档编号G02B13/00GK102298196SQ20101020558
公开日2011年12月28日 申请日期2010年6月22日 优先权日2010年6月22日
发明者黄玲 申请人:上海微电子装备有限公司