一种dmd无掩模光刻机的投影物镜镜头的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种DMD无掩模光刻机的投影物镜镜头，属于微纳加工设备中的光学 系统设计领域。
【背景技术】
[0002] 随着微纳加工设备与工艺的发展，各行各业对于多功能光刻机的需求也在逐渐增 大，生产厂家可以利用光刻机生产各种形状复杂的产品，然而，这必然对光刻掩模版的加工 提出更高的要求，为了能够随意加工出各种形状的产品，无掩模光刻机应运而生，通过无掩 模光刻机，用户可以根据自己的需要设计出相应的图样进行光刻加工，而无需先制造掩模 版，大大节省了加工时间和成本，有效地提高了光刻机的生产效率。
[0003] 早在2000年左右，美国德州仪器公司的科学家发明了DMD(DigitalMicromirror Device)，从发明之后德州仪器公司就在研宄它的推广应用。但是DMD无掩模投影光刻机有 一些明显的不足之处，由于它是利用数字微镜生成虚拟掩模图像，所以在精度方面很难与 传统的掩模版相比，特别是在高精度方面，DMD的虚拟掩模图像并不是很好。其中，DMD无掩 模光刻的投影物镜镜头就是影响精度的关键因素，这就对DMD无掩模光刻机投影物镜的质 量提出更高的要求。
[0004] 由于国内DMD无掩模光刻机仍然处于起步发展阶段，DMD的投影物镜制造技术尚 不是很成熟。而要以较少的镜片数在DMD无掩模光刻中矫正、平衡各类像差并降低镜面加 工难度是目前DMD无掩模光刻投影物镜继续突破的难题。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述难题，本发明设计了一种用于i-line的DMD无掩模光刻机的投影物 镜镜头，可以有效地校正各类像差，达到较高的分辨率。
[0006] 本发明采用的技术方案为：一种DMD无掩模光刻机的投影物镜镜头，从入射方向 开始依次设置有8枚镜片，分别为L1?L8,其中物面到光阑之间有4块镜片，镜片L3与L4 胶合，光阑到像面之间有4块镜片，镜片L5与L6胶合，光栏对称构成一个双远心光路。
[0007] 进一步的，其光学系统共轭距为300,物方工作距100mm，像方工作距30mm，工作波 长为i_line(365 ± 10nm)。
[0008] 进一步的，其光学系统为缩小成像，放大倍率M=-0. 37 X。
[0009] 进一步的，其光路为双远心光路，物方、像方的远心度均控制在±0. 5度。
[0010] 进一步的，其像方有效视场为〇9mm，物方数值孔径可以达到0. 0225,其中工艺因 子取0. 7,该物镜的分辨力理论上可以达到5um。
[0011] 进一步的，其镜片材料采用成都光明光电公司的、牌号分别为H-QK3、BAF2的玻 璃，这两种牌号的玻璃在i线成像的实测中表现良好。
[0012] 进一步的，应用国产玻璃优化设计之后，该投影物镜镜头分辨力〇接近5um，场曲 约为〇 /3,畸变控制在全视场的0. 0003%以下。
[0013] 本发明与现有技术相比的优点在于：
[0014] (1)使用比较少的镜片，就可以达到比较理想的分辨率；
[0015] (2)该镜头体积小，拆装简单，使用十分方便。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明DMD无掩模光刻机投影物镜结构图；
[0017] 图2为本发明DMD无掩模光刻机投影物镜MTF曲线；
[0018]图3为本发明DMD无掩模光刻机投影物镜像差曲线；
[0019] 图4为本发明DMD无掩模光刻机投影光机结构总体装配图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图对本发明【具体实施方式】进行详细说明。
[0021] 本发明的结构如图1所示，以汞灯作为光源，出射光线经过准直以后打到物面，经 过本发明DMD无掩模光刻机投影物镜，成-0. 37倍缩小像于像面（匀好胶的硅片）上。
[0022] 本物镜以第1枚物镜朝向物方的入射面为第1面，以此类推，共计16个面，8枚镜 片，其中第6面与第7面胶合，第10面与第11面胶合。
[0023] 该物镜共轭距L= 300mm，镜片分为三组独立设计再整合优化。
[0024] 第一组包含1枚镜片；
[0025] 第二组包含3枚镜片，其中第二枚与第三枚镜片之间进行胶合；
[0026] 第三组包含4枚镜片，其中第1枚和第2枚镜片之间进行胶合；
[0027] 三组镜头组成双远心结构。
[0028] 本发明i线DMD无掩模光刻机投影物镜总共包含8枚镜片。少于国外现有的成熟 设计方案，在使用同厂家同牌号玻璃的情况下可以有效提高透过率。同时也能保证更换成 对应的国产玻璃时，物镜的透过率接近国外的设计方案。
[0029] 该镜头为缩小成像，物方视场为〇25mm，物方数值孔径为0.0225,放大倍率M =-0? 37X，
[0030] 根据焦深计算公式DOF~A/NA2,可计算得知该物镜的焦深约为±60um左右，故 场曲要控制在焦深的1/3?1/2左右才能有效曝光。
[0031] 本发明中镜头物方数值孔径0.0225,根据公式〇 = (KA)/NA可知，该镜头的理论 分辨率g可达到5um。
[0032] 物镜的玻璃材料全部选用成都光明光电公司生产的H-QK3、BAF2,经过实际测试， 这两种牌号的国产玻璃材料在i线成像中性能较好。
[0033] 两种玻璃材料在i线下的参数如下表格所示：
【主权项】
1. 一种DMD无掩模光刻机的投影物镜镜头，其特征是；从入射方向开始依次设置有8 枚镜片，分别为L1?L8,其中物面到光阔之间有4块镜片，镜片L3与L4胶合，光阔到像面 之间有4块镜片，镜片L5与L6胶合，光栏对称构成一个双远屯、光路。
2. 根据权利要求1所述的DMD无掩模光刻机的投影物镜镜头，其特征是；其光学系统 共辆距为300,物方工作距100mm，像方工作距30mm，工作波长为i-line (365 +lOnm)。
3. 根据权利要求1所述的DMD无掩模光刻机的投影物镜镜头，其特征是；其光学系统 为缩小成像，放大倍率M = -0. 37 X。
4. 根据权利要求1所述的DMD无掩模光刻机的投影物镜镜头，其特征是；其光路为双 远屯、光路，物方、像方的远屯、度均控制在±0. 5度。
5. 根据权利要求1、2、3或4所述的DMD无掩模光刻机的投影物镜镜头，其特征是；其 像方有效视场为〇9mm，物方数值孔径可W达到0. 0225,其中工艺因子取0. 7,该物镜的分 辨力理论上可W达到加m。
6. 根据权利要求5所述的DMD无掩模光刻机的投影物镜镜头，其特征是；其镜片材料 采用成都光明光电公司的、牌号分别为H-QK3、BA巧的玻璃，该两种牌号的玻璃在i线成像 的实测中表现良好。
7. 根据权利要求6所述的DMD无掩模光刻机的投影物镜镜头，其特征是；应用国产玻 璃优化设计之后，该投影物镜镜头分辨力0接近5um，场曲约为0/3,崎变控制在全视场的 0. 0003% W下。
【专利摘要】本发明公开了一种用于DMD无掩模光刻机的投影物镜镜头，从入射方向开始依次设置有8枚镜片，分别为L1～L8，其中物面到光阑之间有4块镜片，镜片L3与L4胶合，光阑到像面之间有4块镜片，镜片L5与L6胶合，光栏对称构成一个双远心光路。其光路结构为双远心光路，放大倍率为β＝-0.37x，即缩小了2.73倍。物方数值孔径为NA＝0.0225，物方视场为Φ25mm，分辨力为σ＝5um。该镜头设计的工作波段为365±10nm，所使用的玻璃材料全部来自成都光明光电有限公司。本发明使用比较少的镜片，就可以达到比较理想的分辨率，该镜头体积小，拆装简单，使用十分方便。
【IPC分类】G03F7-20, G02B13-22
【公开号】CN104536120
【申请号】CN201510001926
【发明人】邓钦元, 周毅, 司新春, 刘俊伯, 胡松, 杨勇, 程依光
【申请人】中国科学院光电技术研究所
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月4日