专利名称：大曝光视场投影物镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体光刻装置投影光学系统，特别是涉及一种大曝光视场投影物镜。
背景技术：
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，通常采用大的曝光视场，同时为了配合掩模尺寸，部分光学系统采用了 1.6x放大倍率。日本专利JP2000199850介绍了一种1. 6x放大倍率的光刻投影物镜。曝光波长使用GH线波段，硅片面视场大小117. 6mm，硅片面数值孔径为0. 1。此物镜为38片的多透镜结构，且包含一片非球面。目前有很多I线增强型汞灯，可以以有限的带宽满足大视场高产率的需求，而且单独I线设计，对提高分辨率和校正色差都有利。综上所述，可以设计一种具有一定带宽的 I线大视场光刻投影物镜，以相对简单的结构实现微米极的分辨率，同时还要能够校正大视场范围内畸变、场曲、像散、色差。
发明内容
鉴于上述先前技术的种种缺失，本发明的目的在于提供一种大曝光视场投影物镜，能校正多种像差，特别是畸变、场曲、像散、轴向色差、倍率色差，并实现物像空间的双远心。为达上述及其他目的，本发明提供一种大曝光视场投影物镜，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，从所述物平面开始沿光轴依次设置具有正光焦度的第一、第二、第三及第四透镜组，以及位于所述第二及第三透镜组之间的孔径光阑；所述各透镜组之间满足以下关系式0. 61 < Vf1 < 0. 922.1 < f3/f4 <3.9其中f\ 第一透镜组的焦距；f2 第二透镜组的焦距；f3 第三透镜组的焦距；f4 第四透镜组的焦距。其中，所述投影物镜的工作波长是I线波段。其中，所述第一透镜组由至少四片透镜构成，所述第一透镜组包含一第一子透镜组；所述第一子透镜组光焦度为正，包含所述第一透镜组的二个透镜；所述第二透镜组由至少六片透镜构成，所述第二透镜组包含一第二子透镜组，所述第二子透镜组光焦度为正，包含所述第二透镜组的三个透镜；所述第三透镜组由至少四片透镜构成，所述第三透镜组包含一第三子透镜组，所述第三子透镜组光焦度为正，包含所述第三透镜组的三个透镜；所述第四透镜组由至少三片透镜构成，所述第四透镜组包含一第四子透镜组，所述第四子透镜组光焦度为正，包含所述第四透镜组的二个透镜；
所述透镜组与子透镜组之间满足以下关系式0.22 < f^；Zf1< 0.45
0.42 < f2_l77f2< 0.67
0.14 <%< 0.2
0.25 < f4_l7< 0.41其中f1_1 第一透镜组第一子透镜组的焦距；f2_i 第二透镜组第二子透镜组的焦距；f^ 第三透镜组第三子透镜组的焦距；f4_i 第四透镜组第四子透镜组的焦距。其中，所述投影物镜的放大倍率为1. 6倍。其中，所述第一透镜组包含凹面面向所述物面的弯月式透镜。所述第一透镜组包含至少一个凹面面向所述像面的负透镜。所述第二透镜组包含凹面面向所述物面的弯月式透镜。所述第二透镜组包含正光焦度透镜与负光焦度透镜组合；且所述正光焦度透镜由低色散材料构成，负光焦度透镜由高色散材料构成。所述第三透镜组包含凹面弯向所述像面弯月式透镜。所述第四透镜组包含凹面面向所述物面的弯月式透镜。其中，所述各透镜材料阿贝数满足以下关系1. 13 < Vh/Vh < 1. 670. 42 < V2-2/V2-3 < 0. 660. 73 < V2_5/V2_6 < 0. 98V1^3和第一透镜组第三透镜和第四透镜的阿贝数；V2_2和V2_3 第二透镜组第二透镜和第三透镜的阿贝数；V2_5和V2_6 第二透镜组第五透镜和第六透镜的阿贝数。其中，所述第一透镜组的邻近所述物面的透镜及第四透镜组的邻近所述像面的透镜，均由高色散材料构成，且阿贝数小于45。本发明使用较少的镜片完成1.6x放大倍率设计，半视场大小100mm，保证了足够的曝光光强，这些都满足了高产率光刻设备的需求。
图1所示为本发明大曝光视场投影物镜结构示意图；图2所示为本发明大曝光视场投影物镜畸变曲线图；图3所示为本发明大曝光视场投影物镜物方及像方远心曲线图；图4所示为本发明大曝光视场投影物镜光线像差曲线。
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。本发明之投影物镜主要包括第一、第二、第三、第四透镜组，且各透镜组焦距满足以下关系式
0. 61 < Vf1 < 0. 92 (1)2. 7 < f3/f4 < 3. 9 (2)其中f\ 第一透镜组Gll的焦距；f2 第二透镜组G12的焦距；f3 第三透镜组G13的焦距；f4 第四透镜组G14的焦距。本发明投影物镜中，所述第一透镜组包括至少四片透镜，第二透镜组包括至少六片透镜，第三透镜组包括至少四片透镜，第四透镜组包括至少三片透镜，所使用的透镜镜片数至少为17片，为简化说明本发明，以下仅以本发明的投影物镜中第一透镜组包括四片透镜，第二透镜组包括六片透镜，第三透镜组包括四片透镜，第四透镜组包括三片透镜，共使用17片透镜为例进行图示说明。如图1所示，本发明投影物镜透镜片数量为17片，各参数要求如表1所示表 权利要求
1.一种大曝光视场投影物镜，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、 第二、第三及第四透镜组，以及位于所述第二及第三透镜组之间的孔径光阑；所述各透镜组之间满足以下关系式0. 61 < Vf1 < 0. 92 2.1 < f3/f4 <3.9其中f\ 第一透镜组的焦距；f2 第二透镜组的焦距； f3 第三透镜组的焦距； f4 第四透镜组的焦距。
2.如权利要求1所述的投影物镜，其特征在于所述投影物镜的工作波长是I线波段。
3.如权利要求1所述的投影物镜，其特征在于所述第一透镜组由至少四片透镜构成， 所述第一透镜组包含一第一子透镜组；所述第一子透镜组光焦度为正，包含所述第一透镜组的二个透镜；所述第二透镜组由至少六片透镜构成，所述第二透镜组包含一第二子透镜组，所述第二子透镜组光焦度为正，包含所述第二透镜组的三个透镜；所述第三透镜组由至少四片透镜构成，所述第三透镜组包含一第三子透镜组，所述第三子透镜组光焦度为正，包含所述第三透镜组的三个透镜；所述第四透镜组由至少三片透镜构成，所述第四透镜组包含一第四子透镜组，所述第四子透镜组光焦度为正，包含所述第四透镜组的二个透镜； 所述透镜组与子透镜组之间满足以下关系式0.22 <Zf1<0.450.42 < f2:(/f2<0.670.14 < f3:(/f3<0.20.25 < f,-<0.41其中f^ 第一透镜组第一子透镜组的焦距；f2_i 第二透镜组第二子透镜组的焦距；f3-!第三透镜组第三子透镜组的焦距；fH 第四透镜组第四子透镜组的焦距。
4.如权利要求1所述的投影物镜，其特征在于所述投影物镜的放大倍率为1.6倍。
5.如权利要求1所述的投影物镜，其特征在于所述第一透镜组包含凹面面向所述物面的弯月式透镜。
6.如权利要求1所述投影物镜，其特征在于所述第一透镜组包含至少一个凹面面向所述像面的负透镜。
7.如权利要求1所述投影物镜，其特征在于所述第二透镜组包含凹面面向所述物面的弯月式透镜。
8.如权利要求1所述投影物镜，其特征在于所述第二透镜组包含正光焦度透镜与负光焦度透镜组合；且所述正光焦度透镜由低色散材料构成，负光焦度透镜由高色散材料构成。
9.如权利要求1所述投影物镜，其特征在于所述第三透镜组包含凹面弯向所述像面弯月式透镜。
10.如权利要求1所述投影物镜，其特征在于所述第四透镜组包含凹面面向所述物面的弯月式透镜。
11.如权利要求3所述投影物镜，其特征在于所述各透镜材料阿贝数满足以下关系 1. 13 < V1VVh < 1. 670. 42 < V2_2/V2_3 < 0. 66 0. 73 < V2_5/V2_6 < 0. 98V1^3和AV4 第一透镜组第三透镜和第四透镜的阿贝数； V2_2和V2_3 第二透镜组第二透镜和第三透镜的阿贝数； v2_5和v2_6 第二透镜组第五透镜和第六透镜的阿贝数。
12.根据权利要求1所述投影物镜，其特征在于所述第一透镜组的邻近所述物面的透镜及第四透镜组的邻近所述像面的透镜，均由高色散材料构成，且阿贝数小于45。
全文摘要
本发明提供一种大曝光视场投影物镜，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，从所述物平面开始沿光轴依次设置具有正光焦度的第一、第二、第三及第四透镜组，以及位于所述第二及第三透镜组之间的孔径光阑；所述各透镜组之间满足以下关系式0.61＜f2/f1＜0.92(1)2.7＜f3/f4＜3.9 (2)其中f1第一透镜组的焦距；f2第二透镜组的焦距；f3第三透镜组的焦距；f4第四透镜组的焦距。本发明使用较少的镜片完成1.6x放大倍率设计，半视场大小100mm，保证了足够的曝光光强，这些都满足了高产率光刻设备的需求。
文档编号G02B13/06GK102401980SQ20101028058
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月14日 优先权日2010年9月14日
发明者刘国淦, 武珩, 黄玲 申请人:上海微电子装备有限公司