一种大视场高数值孔径全球面光刻机投影物镜的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种大视场、高数值孔径、全球面的i-line光刻机投影物镜，属于微 纳加工技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着各行业对LCD、L邸面板的需求量不断扩大，生产厂家对微米级分辨率光刻的 高产率要求逐渐凸显，该就要求光刻机物镜的视场变得更大。同时，为了尽可能增加利润空 间，对光刻机物镜制作的时间周期和价格成本也必须有很好的控制。
[0003] 日本专利JP2006266738A公布了一种应用于365nm波长的大面积光刻投影物镜， 其像方有效视场为132mmX132mm，像方NA为0. 145。光学系统总共包含27片镜片，其中应 用了 1个非球面。
[0004] 中国专利CN103837967A公布了一种应用于365nm波长的大面积光刻投影物镜，其 像方有效视场为132mmX132mm，像方NA为0. 17。光学系统总共包含25片镜片，其中应用 了 5个非球面。
[0005] 考虑国内光学加工、装配工艺等因素后，选取工艺因子为0. 7,则使用像方NA为 0. 17的光刻机投影物镜能实现微米级分辨率曝光。在很好地校正各种像差和提高曝光光强 的基础上，降低光刻机投影物镜的制作时间周期和价格成本，成为了光刻机投影物镜设计 的新难题。
【发明内容】
[0006] 本发明提供了一种大视场高数值孔径全球面光刻机投影物镜，其为一种大视场、 高数值孔径、全球面的i-line光刻机投影物镜。本发明提供的投影物镜能校正多种像差， 特别是崎变、场曲、像散、轴向色差、倍率色差，并提高曝光光强。
[0007] 本发明采用的技术方案为；一种大视场高数值孔径全球面光刻机投影物镜，它将 掩模上图像转移成像到娃片面上，系统从掩模面开始沿光轴依次包含；一具有正光焦度的 第一透镜组G1 ;-具有较小正光焦度或较小负光焦度的第二透镜组G2 ;-具有正光焦度的 第S透镜组G3 ;-具有正光焦度的第四透镜组G4 ;
[0008] 其中，所述各透镜组焦距满足W下关系：
[0009] 8. 0 <Ifca/fJ< 20. 0
[0010] 0. 18 < I fG3/fc21 < 0. 3
[0011] 0. 21< iWfcsl <〇? 56 [001引其中；
[0013] fu;所述第一透镜组G1的焦距；
[0014] fG2;所述第二透镜组G2的焦距；
[0015] fe3;所述第S透镜组G3的焦距；
[0016] fc4;所述第四透镜组G4的焦距。
[0017] 所述第一透镜组G1由至少两片透镜构成，其中一片为负透镜，凹面面对掩膜方 向，另一片为正透镜；所述第二透镜组G2由至少四片透镜构成；其中除了包含一片正透镜 夕F，还包含了两片凹面相对的负透镜，及位于两负透镜之间的一片双凹负透镜；所述第=透 镜组G3由至少=片透镜构成；其中包含一片正透镜和一对凹面相对的负透镜；所述第四透 镜组G4由至少两片透镜构成；其中一片为正透镜，另一片为负透镜，凹面面对娃片面。
[0018] 所述投影物镜系统成近似对称，对称轴为孔径光阔，即第一透镜组G1、第二透镜组 G2与第S透镜组G3、第四透镜组G4W孔径光阔为中屯、呈对称排列。
[0019] 所述第一透镜组G1、第二透镜组G2与第S透镜组G3、第四透镜组G4呈对称排列 构成一个物方、像方双远屯、光路。
[0020] 所述投影物镜适用的波段为I线，其中屯、波长为365皿。
[0021] 所述投影物镜由至少一种高折射率材料与至少一种低折射率材料构成。
[0022] 所述高折射率材料是指I线折射率大于1. 55的材料，包括I线折射率大于1. 55 且阿贝数小于45的材料；所述低折射率材料是指I线折射率小于1. 55的材料，包括I线折 射率小于1. 55且阿贝数大于55的材料。
[0023] 所述第一透镜组G1、第二透镜组G2、第S透镜组G3、第四透镜组G4分别至少包含 了一片高折射率小阿贝数材料的透镜和一片低折射率大阿贝数材料的透镜。
[0024] 本发明与现有技术相比有W下优势：
[0025] 1、本发明所设及的光刻机投影物镜镜片数量较少，只有21片，该对于提高曝光光 强、降低时间周期和降低价格成本都有利。
[0026] 2、本发明所设及的光刻机投影物镜镜片表面全部为球面，该可W进一步降低时间 周期和降低价格成本。
[0027] 3、本发明所设及的光刻机投影物镜结构简单且对称，对于系统校正像差和在物镜 装调时控制像差都有利。
[0028] 鉴于W上的优势，本发明的大视场、高数值孔径、全球面的i-line光刻机投影物 镜，适合于光刻机研发、生产企业或科研单位使用。
【附图说明】
[0029] 图1所示为本发明光刻机投影物镜一实施例的光学结构示意图；
[0030] 图2所示为本发明光刻机投影物镜一实施例成像MTF曲线图；
[0031] 图3所示为本发明光刻机投影物镜一实施例成像崎变、场曲曲线图；
[0032] 图4所示为本发明光刻机投影物镜一实施例物方及像方远屯、曲线图。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述。
[0034] 如图1所示，本发明的实施例光刻机投影物镜的镜片数量为21片，各参数要求如 表1所示：
[00巧] 表1
[0036]
[0037] 本发明的实施例光刻机投影物镜由21片透镜组成，21片透镜全部为球面。分为四 个透镜组，它们分别是第一透镜组G1、第二透镜组G2、第S透镜组G3、第四透镜组G4。
[0038] 所述第一透镜组G1由四片透镜构成，它们的光焦度分别为负、正、正、正。第一透 镜组G1至少包含了一片正透镜和一片负透镜，其中负透镜凹面面对掩膜方向。
[0039] 所述第二透镜组G2由六片透镜构成，它们的光焦度分别为负、负、负、正、正、正。 第二透镜组G2至少包含了W下四片透镜；其中一片为正透镜，另外S片为两片凹面相对的 负透镜及位于两负透镜之间的一片双凹负透镜。
[0040] 所述第S透镜组G3由八片透镜构成，它们的光焦度分别为正、正、正、负、负、负、 负、负。第=透镜组G3至少包含了W下=片透镜：一片正透镜和一对凹面相对的负透镜。
[0041] 所述第四透镜组G4由S片透镜构成，它们的光焦度分别为正、正、负。第四透镜组 G4至少包含了一片正透镜和一片负透镜，其中负透镜凹面面对娃片面方向。
[0042] 本发明的实施例光刻机投影物镜的孔径光阔位于第二透镜组G2和第=透镜组G3 之间。
[0043] 本发明的实施例光刻机投影物镜的四个透镜组W孔径光阔为对称中屯、依次排列， 构成一个物方、像方双远屯、光路。所谓双远屯、就是物面上每个视场点发出的主光线与光轴 平行，且该光线也W平行于光轴的方向入射到像面上。所谓主光线是指每个视场发出的经 过光阔中屯、的光线。物面上每个视场点发出的主光线与光轴平行，且该光线也W平行于光 轴的方向入射到像面上，该保证了即使位于物面的掩模图案和位于像面的娃片存在一定安 装误差，也不会造成大数值孔径投影光学系统的