专利名称：：一种同轴对准消色差光学系统的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种同轴对准消色差光学系统，尤其涉及一种在半导体光刻设备中用于同轴对准系统的消色差光学系统。
背景技术：
：在半导体光刻设备中，位置对准装置是非常重要的装置之一。从结构上讲，可将位置对准装置分为同轴位置对准装置和离轴位置对准装置两大类。同轴位置对准是指对曝光对象标记的照明和成像都通过曝光装置中的光学投影系统。同轴位置对准装置位于掩模板上方，同轴对准光学系统是同轴位置对准装置的重要部件之一，其设计质量的优劣将直接影响该同轴位置对准装置的对准精度。同轴对准光学系统的设计不仅受曝光设备空间结构尺寸的制约，同时要求该同轴对准光学系统不仅能对掩模标记均匀照明和清晰成像，而且还要求其与光学投影系统一起实现对曝光对象标记的均匀照明和清晰成像。在美国专利US5621813中，设计了放大倍率近20倍的对准光学系统来实现对掩模标记及曝光对象标记清晰成像，为了优化成像质量，并保证足够长的工作距离，在对准光学系统光路中设置了多个反射镜以保证光学元件之间的空间布局更加紧凑;这种结构的设计虽然能保证得到较高的成像分辨率，但由于光路中设置了多块反射镜，不仅增加了对准光学系统的装校难度，也使该对准光学系统的空间结构尺寸比较大。在美国专利US7148953B2中，曝光设备中设计了宽波带的光学投影系统，这个设计波段不仅包括了紫外曝光波段365nm436nm，而且还包括了用于曝光对象标记成像的可见光波段520nrn~650nm;这种结构的设计虽然消除了曝光对象标记在通过光学投影系统成像时在可见光波段产生的色差，但是当增大光学投影系统的设计视场和数值孔径时，为满足设计指标需求，光学投影系统光路中的主反射镜则需要设计为非球面，这样不仅增大了该光学投影系统的设计复杂度，更重要的是增加了装校的难度和设备加工制造成本。
发明内容本发明的主要目的在于提供一种同轴对准消色差光学系统，其不仅可解决
背景技术：
中同轴对准光学系统存在的工作距离长、体积大、装校困难等缺陷；同时光学投影系统在对准可见光波段产生的色差也将由该对准光学系统进行补偿，从而降低了设备中光学投影系统的结构复杂度、有效控制了设备的加工制造成本。为达上述目的，本发明提供一种同轴对准消色差光学系统，其包含同轴对准光学系统和同轴对准曝光系统，该同轴对准光学系统包含掩才莫标记照明系统和掩模标记成像系统，该同轴对准曝光系统包含曝光对象标记照明系统和曝光对象标记成像系统；特点是所述的掩模标记照明系统包含从照明光纤出射端开始沿光轴依次放置的照明物镜组、滤波片、分束直角棱镜、孔径光阑和前组成像物镜组，其对于依次放置在所述前组成像物镜组后的掩模板下表面上的掩模标记实现均匀照明；所述的掩模标记成像系统包含从掩模板下表面开始沿光轴依次放置的前组成像物镜组、孔径光阑、分束直角棱镜、后组成像物镜组和CCD(电荷耦合器件)摄像机接收面，其对所述掩模板上的掩模标记实现清晰成像；所述的曝光对象标记照明系统是由掩模标记照明系统和光学投影系统组成的，即其包含从照明光纤出射端开始沿光轴依次放置的照明物镜组、滤波片、分束直角棱镜、孔径光阑、前组成像物镜组、掩模板和光学投影系统，其对依次放置在光学投影系统后的曝光对象上表面上的曝光对象标记实现均匀照明；所述的曝光对象标记成像系统是由掩模标记成像系统和光学投影系统组成的，即其包含从曝光对象上表面开始沿光轴依次放置的光学投影系统、掩模板、前组成像物镜组、孔径光阑、分束直角棱镜、后组成像物镜组和CCD摄像机接收面，其对所述曝光对象上的曝光对象标记实现清晰成像。所述的掩模板下表面为掩模标记成像系统的物面；所述的CCD摄#^几接收面为掩模标记成像系统的像面。所述的曝光对象上表面为曝光对象标记成像系统的物面；所述的CCD摄像机接收面为曝光对象标记成像系统的像面。所述的掩模标记照明系统根据位置对准精度和掩模标记照明均匀性的要求，可以是临界照明系统，也可以是柯勒照明系统。所述的掩模标记照明系统为临界照明系统时，照明光纤出射端与掩才莫板的下表面为物像共轭面，且所述的照明物镜组是照明双胶合物镜组。所述的照明双胶合物镜组由照明双胶合物镜组第一透镜和照明双胶合物镜组第二透镜胶合组成；该照明双胶合物镜组第一透镜是双凸透镜，该照明双胶合物镜组第二透镜是双凹透镜。所述的掩模标记照明系统为柯勒照明系统时，所述的照明物镜组是柯勒照明物镜组。所述的柯勒照明物镜组由柯勒照明物镜组第一透镜，柯勒照明物镜组第二透镜，柯勒照明物镜组第三透镜，视场光阑和柯勒照明物镜组第四透镜组成，且相邻两个透镜之间彼此分离设置。所述的柯勒照明物镜组第一透镜，柯勒照明物镜组第二透镜和柯勒照明物镜组第三透镜组成集光镜组。所述的柯勒照明物镜组第一透镜和柯勒照明物镜组第四透镜均为凸凹透镜，所述的柯勒照明物镜组第二透镜是双凹透镜，所述的柯勒照明物镜组第三透镜是双凸透镜。所述的掩模标记照明系统为柯勒照明系统时，照明光纤出射端与孔径光阑为物像共轭面；视场光阑与掩模板下表面上的掩模标记面为物像共轭面。所述的曝光对象标记照明系统根据位置对准精度和掩^f莫标记照明均匀性的要求，可以是临界照明系统，也可以是柯勒照明系统。所述的曝光对象标记照明系统为临界照明系统时，所述的照明光纤出射端与曝光对象上表面为物l象共轭面。所述的曝光对象标记照明系统为柯勒照明系统时，所述的照明光纤出射端与孔径光阑为物像共轭面；视场光阑与掩模板下表面上的掩模标记面为物像共轭面；所述的掩模板下表面上的掩模标记面与曝光对象上表面上的曝光对象标记面为物^f象共辄面。所述的分束直角棱镜由2个直角棱镜胶合组成，在其中一个直角棱镜的斜面上镀有用于对50%的光束进行反射，对50%的光束进行透射的薄膜。所述的前组成像物镜组由前组成像物镜组第一透镜，前组成像物镜组第二透镜，前组成像物镜组第三透镜和前组成像物镜组第四透镜组成，且各相邻透镜之间彼此分离设置；该前组成像物镜组第一透镜为凸凹透镜，该前组成像物镜组第二透镜为双凹透镜，该前组成像物镜组第三透镜和前组成像物镜组第四透镜均为双凸透#:。所述的后组成像物镜组由后组成像物镜组第一透镜和后组成像物镜组第二透镜组成，且两相邻透镜之间彼此分离设置；该后组成^f象物镜组第一透镜是双凹透镜，该后组成像物镜组第二透镜是凹凸透4竟。所述的掩模标记照明系统、掩模标记成像系统、曝光对象标记照明系统和曝光对象标记成像系统共用了以下的光学元件，包括掩模板、前组成像物镜组、孔径光阑和分束直角棱镜。进一步，本发明所述的掩模标记照明系统、掩模标记成像系统、曝光对象标记照明系统和曝光对象标记成像系统还包含一共用的光路偏折镜组，其设置在前组成像物镜组和掩模板之间。所述的光路偏折镜组包含反射镜。所述的光路偏折镜组包含依次设置的反射镜、外反射直角棱镜和内反射直角棱镜。所述的光路偏折镜组由内反射直角棱镜和直角棱镜胶合组成，该直角棱镜是由第一直角棱镜和第二直角棱镜胶合斜面组成的，在第一直角棱镜的斜面上镀内反射膜或在第二直角棱镜的斜面上镀外反射膜以实现光线偏折的功能。所述的光路偏折镜组由2个内反射直角棱镜胶合斜面组成的，分别在2个内反射直角棱镜的斜面上镀内反射膜以实现光线偏折的功能。所述的光路偏折镜组为一块截面为平行四边形的光学元件，且在该光学元件相对的2个斜面上镀内反射膜以实现光线偏折的功能。所述的光学投影系统可以是全折射式光学系统，也可以是折反射式光学系统。所述掩i^标记照明系统和曝光对象标记照明系统均为同轴照明系统，其分别与掩模标记成像系统和曝光对象标记成像系统共用同一个光轴。本发明提供的同轴对准消色差光学系统，与
背景技术：
相比，具有以下优点1、通过对对准光学系统的结构进行优化设计，使对准光学系统的空间结构更加紧凑、减小体积且有利于光机装校；2、光学投影系统设计波段只考虑紫外曝光波段365nrn~436nm，其在对准可见光波段520nrn~650nm产生的色差将由本发明的对准光学系统进行补偿，这样不仅可降低光学投影系统的设计难度，同时也降低了光学投影系统的结构复杂性;o口工制造成本。图1是本发明实施例1的同轴对准光学系统的俯视图；图2是本发明实施例1的同轴对准光学系统的正视图；图3是本发明实施例1的掩模标记照明系统的光线追迹示意图；图4是本发明实施例1的掩模标记成像系统的光线追迹示意图；图5是本发明实施例1的曝光对象标记成像系统的结构示意图；图6-a是本发明实施例1的掩模标记成像系统的畸变示意图；图6-b是本发明实施例1的曝光对象标记成《象系统的畸变示意图；图7是本发明实施例1中的曝光对象标记成像系统的焦移曲线示意图；图8-a,8-b,8-c分别是本发明中实现光路偏折功能的3种结构示意图；图9是本发明实施例2的同轴对准光学系统的结构示意图；图IO是本发明实施例3的同轴对准光学系统的结构示意图；图11是本发明实施例4的同轴对准光学系统的俯视图；图12是本发明实施例4的掩模标记照明系统的光线追迹示意图。具体实施方式以下结合图1-图12，详细说明本发明的几种较佳的实施方式实施例1如图1和图2所示，本实施例提供的同轴对准消色差光学系统，包含同轴对准光学系统和同轴对准膝光系统，该同轴对准光学系统包含掩模标记照明系统和掩模标记成像系统，该同轴对准曝光系统包含曝光对象标记照明系统和曝光对象标记成像系统；特点是所述的掩模标记照明系统包含:从照明光纤出射端10开始沿光轴依次放置的照明双胶合物镜组11、滤波片14、分束直角棱镜15、孔径光阑4、前组成像物镜组26和光路偏折镜组；所述的照明光纤，用于将照明光源发出的光导入到掩模标记照明系统；本实施例1中，该照明光源为白光；所述的照明双月交合物#;组11，由照明双胶合物镜组第一透镜12和照明双胶合透镜组第二透镜13胶合组成，用于会聚照明光纤的出射光；该照明双胶合物镜组第一透镜12是双凸透镜，该照明双胶合物镜组第二透镜13是双凹透镜；所述的滤波片14,用于滤除照明光纤出射端光线中对紫外光敏感的照明波长；所述的分束直角棱镜15,由2个直角棱镜胶合组成，在其中一个直角棱镜斜面上镀有用于对50%的光束进行反射50%的光束进行透射的薄膜；所述的孔径光阑4，用于限制照明光纤出射端光线的发散角度，以及限制用于标记成像的光束发散角度；所述的前组成像物镜组26,由前组成像物镜组第一透镜16、前组成像物镜组第二透镜17、前组成像物镜组第三透镜18和前组成像物镜组第四透镜19组成，用于对照明光束的会聚以及实现标记的成像；且各相邻透镜之间彼此分离设置，从而可增加像差校正变量的自由度；该前组成像物镜组第一透镜16为凸凹透镜，该前组成像物镜组第二透镜17为双凹透镜，该前组成像物镜组第三透镜18和前组成像物镜组第四透镜19均为双凸透镜；所述的光路偏折镜组包含依次设置的反射镜20、外反射直角棱镜21和内反射直角棱镜22,用于实现光路的偏折；最终，该掩模标记照明系统对依次放置在所述光路偏折镜组后的掩模板2下表面上的掩模标记实现均匀照明；如图3所示，为本发明掩模标记照明系统的光线追迹示意图，从图中可以看出，从照明光纤束出射端IO发出的光线经照明物镜双胶合物镜组11会聚后通过孔径光阑4，经孔径光阑4射出的光线发散照射到前组成像物镜组26上，最后经前组成像物镜组26会聚到掩模板2的下表面，实现对掩模板2下表面上的掩才莫标记均匀照明。本发明实施例中，所述的掩模标记照明系统中，照明光纤出射端IO与掩模板2的下表面为物像共轭面；即将光源直接成像到照明面上(也就是该2个共轭面)，故该实施例中掩模标记照明系统的光学结构为临界照明。本实施例l中，上述各透镜表面的曲率半径，透镜的中心厚度，透镜所釆用的材料折射率及透镜有效口径均列在表1中。表1中的具体数据是按照一个照明光纤端面直径为6.35mm,工作距离为190mm,掩;f莫标记面光线数值孔径为0.06，放大倍率为0.5倍和掩模标记面照明均匀性小于5%的设计所得到的结果。表1中，朝向照明光纤出射端面一侧的为光学元件的前表面，朝向掩才莫板一侧的为光学元件的后表面。从照明光纤出射端面沿光轴至掩才莫板，曲率半径中心朝向掩才莫板一侧的曲率半径为正，曲率半径中心朝向照明光纤出射端面一侧的曲率半径为负。2个透镜的胶合面3见为一面，且标识为前置透镜的后表面，平面镜的曲率半径不标识。表l中同时给出了本实施例1中光学玻璃材料在温度为23摄氏度，1个标准大气压，波长为550nm下的折射率。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>4竟后表面<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表l所述的掩模标记成像系统包含从掩模板2下表面开始沿光轴依次放置的光路偏折镜组，即内反射直角棱镜22、外反射直角棱镜21和反射镜20，前组成像物镜组26，孔径光阑4，分束直角棱4竟15,后组成^f象物镜组27和CCD摄像机接收面25;所述的掩模标记成像系统和上述的掩模标记照明系统共用以下的光学元件，包括掩模板2、光路偏折镜组、前组成像物镜组26、孔径光阑4和分束直角棱镜15;且共用同一个光轴；所述的掩模板2的下表面为掩模标记成像系统的物面；所述的后组成像物镜组27由后组成像物镜组第一透镜23和后组成像物镜组第二透镜24分离设置所组成，用于会聚成像光束以缩短成像系统的工作距离，同时联合前组成像物镜组26对光学系统的像差进行校正；该后组成像物镜组第一透镜23是双凹透镜，该后组成像物镜组第二透镜24是凹凸透镜；所述的CCD摄像机接收面25，用于对所述掩模板上的掩模标记实现清晰成像，为掩模标记成像系统的像面。在该掩模标记成像系统中，掩模板2的下表面和CCD摄像才几接收面25为物^象共辄面。如图4所示，为本发明掩模标记成像系统的光线追迹示意图，从图中可以看出，从掩模板2上的掩模对准标记面开始沿光轴至CCD摄像机接收面25,前组成像物镜组26对光线起强烈会聚作用，后组成像物镜组27对光束起稍微发散作用；通常情况下，成像系统光束逐渐会聚后成J象，这样物像之间的距离会非常长，而本实施例1中的对准成像光学系统，采用4个彼此相互分离的透镜组成一个前组成像物镜组26对光束起强烈会聚作用，再加上由2个相互分离的透镜组成一个后组成像物镜组27通过对光束的轻微发散来实现对成像系统光束的会聚效果，从而有效地缩短了物像间距离，减小了对准成像光学系统空间尺寸及其体积。本实施例l中，上述各透镜表面的曲率半径，透镜的中心厚度，透镜所采用的材料折射率及透镜的外径均列在表2中。表2中的具体数据是按照全视场像高为14mm，工作距离为260mm，物方数值孔径为0.06，放大倍率为9.2倍和畸变小于0.1%的设计所得到的结果。表2中，朝向掩模板一侧的为光学元件前表面，朝向CCD摄像机接收面的为光学元件后表面。从掩模板沿光轴至CCD摄像机接收面，曲率半径中心朝向CCD摄像机接收面一侧的曲率半径为正，曲率半径中心朝向掩才莫板一侧的曲率半径为负。由于掩模标记照明系统和掩模标记成像系统共用直角分束棱镜，孔径光阑，前组成像物镜组，反射镜，外反射直角棱镜，内反射直角棱镜和掩模板，因此上述光学元件设计参数同表l，在表2中省略，平面曲率半径不标识；表2同时给出了本发明实施例1中光学玻璃材料在温度为23摄氏度，1个标准大气压，波长为550nm下的折射率。<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表2如图5所示，所述的曝光对象标记照明系统是由掩模标记照明系统和光学投影系统1组成的，即其包含从照明光纤出射端IO开始沿光轴依次放置的照明双胶合物镜组ll、滤波片14、分束直角棱镜15、孔径光阑4、前组成像物镜组26、光路偏折镜组(即反射镜20、外反射直角棱镜21和内反射直角棱镜22)、掩模板2和光学投影系统1,其对依次放置在光学投影系统后的曝光对象3上表面上的曝光对象标记实现均匀照明；本发明实施例中，所述的曝光对象标记照明系统中，照明光纤出射端10与曝光对象3上表面为物像共轭面；即将光源直接成像到照明面上(也就是该2个共轭面)，故该曝光对象标记照明系统的光学结构为临界照明。所述的曝光对象标记成像系统是由掩模标记成像系统和光学投影系统组成的，即其包含从曝光对象3的上表面开始沿光轴依次放置的光学投影系统l、掩模板2、光路偏折镜组(即内反射直角棱镜22、外反射直角棱镜21和反射镜20)、前组成像物镜组26、孔径光阑4、分束直角棱镜15、后组成像物镜组27和CCD摄像机接收面25，其对所述曝光对象上的曝光对象标记实现清晰成像。所述的曝光对象3的上表面为啄光对象标记成像系统的物面；所述的CCD摄像机接收面25为曝光对象标记成像系统的像面。且该曝光对象3的上表面和CCD摄像机接收面25为物像共轭面。所述的光学投影系统1可以是全折射式光学系统，也可以是折反射式光学系统。所述的曝光对象标记照明系统、曝光对象标记成像系统与上述的掩模标记照明系统、掩模标记成像系统共用以下的光学元件，包括掩模板2、光路偏折镜组、前组成像物镜组26、孔径光阑4和分束直角棱镜15;且共用同一个光轴。为克服
背景技术：
中光学投影系统1设计成宽波带而导致的系统结构复杂、装校难度大、加工制造成本高等缺陷，本发明实施例1中的光学投影系统1设计为只对365nm435nm的紫外波段校正色差，而光学投影系统1在对准可见光波段520nrn~650nm产生的色差则由本发明的掩模标记成像系统补偿。本发明实施例的掩模标记成像系统不仅能对掩模板2上的掩模标记清晰成像，而且该掩模标记成像系统与光学投影系统1组成的曝光对象标记成像系统对曝光对象3的上表面也可以清晰成像。本发明实施例通过优化掩模标记照明系统和掩模标记成像系统的结构参数，不仅使掩才莫标记照明系统和曝光对象标记照明系统的照明均匀性满足小于5%的设计要求，而且使掩模标记成像系统和曝光对象标记成像系统的成像性能也满足设计指标需求。图6-a和图6-b分别是掩模标记成像系统畸变示意图和曝光对象标记成像系统畸变示意图，图中横坐标为畸变比例，纵坐标为归一化视场。其中，曲线01对应的波长为520nm，曲线02对应的波长为590nm,曲线03对应的波长为650nm。从图6-a和图6-b可以看出，掩模标记成像系统和曝光对象标记成像系统在对准可见光波段520nrn~650nrn的畸变都小于0.1%,满足系统设计指标要求。图7是曝光对象标记成像系统焦移曲线示意图，该曲线反映了曝光对象标记成像系统在不同波长下的像面相对主波长550nrn的《象面偏移情况。从图7可以看出，本实施例1中的曝光对象标记成《象系统在波长550nm和波长600nm处具有相同的像面位置，由于对准光学系统所采用的成像接收器为CCD摄像机，其对550nm600nm波段的光谱响应比较灵敏，因此本发明实施例中的曝光对象标记成像系统为消色差成l象光学系统，它不仅补偿了光学投影系统1在对准可见光波段520nm650nm的色差，而且也P争低了光学投影系统1的设计复杂度及加工制造成本。实施例2如图9所示，本实施例2与前述实施例l所唯一不同的是，采用的光路偏折镜组不同，本实施例2中仅采用反射镜20以实现光路偏折功能，省去了实施例1中的外反射直角棱镜21和内反射直角棱镜22，本实施例中的其它结构及结构参数均与实施例1相同，并且也能达到所述的目的和效果。实施例3如图10所示，本实施例3与前述实施例所不同的是，在前组成像物镜组26和掩模板2之间没有采用光路偏折镜组，本实施例3中的其它结构及结构参数均与前述实施例相同，并且也能达到所述的目的和效果。实施例4根据掩模标记照明均匀性的需要，前述实施例1中所提到的掩模标记照明系统的光学结构也可以设计为如图11所示的柯勒照明系统。所述的掩模标记照明系统包含:从照明光纤出射端10开始沿光轴依次放置的柯勒照明物镜组50、滤波片14、分束直角棱镜15、孔径光阑4、前组成像物镜组26和光路偏折镜组；本实施例4与实施例1的唯一区别就是实施例4中用柯勒照明物镜组50代替了实施例1中的照明双胶合物镜组11,这样将使掩模标记面具有更高的照明均匀性。所述的柯勒照明物镜组50，由柯勒照明物镜组第一透镜51,柯勒照明物镜组第二透镜52，柯勒照明物镜组第三透镜53，视场光阑54和柯勒照明物镜组第四透镜55组成，且相邻两个透镜之间彼此分离设置。本实施例4中所述的柯勒照明物镜组第一透镜51和柯勒照明物镜组第四透镜55均为凸凹透镜，所述的柯勒照明物镜组第二透镜52是双凹透镜，所述的柯勒照明物镜组第三透镜53是双凸透镜。所述的柯勒照明物镜组第一透镜51，柯勒照明物镜组第二透镜52和柯勒照明物镜组第三透镜53组成集光镜组，将从照明光纤出射端10发出的照明光会聚到视场光阑54上；视场光阑54将用于限制从照明光纤出射端10发出的照明光束的发散角；柯勒照明物镜组第四透镜55会聚从视场光阑54出射的光束，通过滤波片14和分束直角棱镜15，将照明光纤出射端10成像到孔径光阑4上。如图12所示，为本发明实施例4所述的掩模标记照明系统的光线追迹示意图，从图中可以看出，从照明光纤出射端IO发出的照明光束通过由柯勒照明物镜组第一透镜51,柯勒照明物镜组第二透镜52和柯勒照明物镜组第三透镜53组成的集光镜组直接会聚到视场光阑54上；柯勒照明物镜组第四透镜55会聚从-現场光阑54出射的光束，通过滤波片14和分束直角棱一镜15,将照明光纤出射端IO成像到孔径光阑4上，此时视场光阑54已被从照明光纤出射端IO发出的光束充满且视场光阑内各点被均匀照明；从视场光阑54出射的发散光经滤波片14和分束直角棱镜15会聚到孔经光阑4上，经孔径光阑4射出的光线发散照射到前组成像物镜组26上，最后经前组成像物镜组26会聚到掩模板2的下表面，实现对掩模板2下表面上的掩模标记均匀照明。本发明实施例4中，所述的掩模标记照明系统中，照明光纤出射端10与孔径光阑4为物像共轭面；视场光阑54与掩模板2下表面上的掩模标记面为物像共轭面，故该实施例掩模标记照明系统的光学结构为柯勒照明。本实施例4中，上述各透镜表面的曲率半径，透镜的中心厚度，透镜所采用的材料折射率及透镜的外径均列在表3中。表3中的具体数据是按照一个照明光纤端面直径为6.35mm,工作距离为210mm，掩模标记面光线数值孔径为0.06，放大倍率为0.5倍和掩模标记面照明均匀性小于5%的设计所得到的结果。表3中，朝向照明光纤出射端面一侧的为光学元件的前表面，朝向掩模板一侧的为光学元件的后表面。从照明光纤出射端面沿光轴至掩模板,曲率半径中心朝向掩才莫板一側的曲率半径为正，曲率半径中心朝向照明光纤出射端面一侧的曲率半径为负。由于本实施例4中所述的掩^f莫标记照明系统与实施例1中所述的掩模标记照明系统在滤波片、直角分束棱镜，孔径光阑，前组成像物镜组，反射镜，外反射直角棱镜，内反射直角棱镜和掩模板结构参数上相同，因此上述光学元件设计参数同表1，在表3中省略，平面曲率半径不标识；表3同时给出了本发明实施例1中光学玻璃材料在温度为23摄氏度，l个标准大气压，波长为550nm下的折射率。<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>表3本发明实施例4中，所述的曝光对象标记照明系统是由掩模标记照明系统和光学投影系统1组成的，即其包含从照明光纤出射端IO开始沿光轴依次放置的柯勒照明物镜组50、滤波片14、分束直角棱镜15、孔径光阑4、前组成像物镜组26、光路偏折镜组(即反射镜20、外反射直角棱镜21和内反射直角棱镜22)、掩模板2和光学投影系统1,其对依次放置在光学投影系统后的曝光对象3上表面上的曝光对象标记实现均匀照明；本发明实施例4中，所述的曝光对象标记照明系统中，照明光纤出射端10与孔径光阑4为物像共轭面；视场光阑54与掩模板2下表面上的掩模标记面为物像共轭面；掩才莫板2下表面上的掩模标记面与曝光对象3上表面上的曝光对象标记面为物《象共轭面，因此当一见场光阑54净皮均匀照明时，曝光对项标记将被均匀照明，故该曝光对象标记照明系统的光学结构为柯勒照明。实施例5本实施例5与前述实施例唯一不同的是，采用如图8-a所示的光路偏折镜组以实现光线偏折的功能，该光路偏折镜组由内反射直角棱镜32和直角棱镜33胶合组成，该直角棱镜33是由第一直角棱镜30和第二直角棱镜31胶合斜面组成的，在第一直角棱镜30的斜面上镀内反射膜或在第二直角棱镜31的斜面上镀外反射膜。该实施例5中的其它结构及结构参数均与前述实施例相同，并且也能达到本发明所述的目的和效果。实施例6本实施例6与前述实施例唯一不同的是，采用如图8-b所示的光路偏折镜组以实现光线偏折的功能，该光路偏折镜组由2个内反射直角棱镜32和34胶合斜面组成的，分别在2个内反射直角棱镜32和34的斜面上镀内反射膜。该实施例6中的其它结构及结构参数均与前述实施例相同，并且也能达到本发明所述的目的和效果。实施例7本实施例7与前述实施例唯一不同的是，采用如图8-c所示的光路偏折镜组以实现光线偏折的功能，该光路偏折镜组为一块截面为平行四边形的光学元件40,且根据图8-c所示在该光学元件40相对的2个斜面上镀内反射膜。该实施例7中的其它结构及结构参数均与前述实施例相同，并且也能达到本发明所述的目的和效果。以上介绍的仅仅是基于本发明的几个较佳实施例，并不能以此来限定本发明的范围。任何对本发明的结构所作的属于本
技术领域：
内熟知的部件替换、组合或分立，均不超出本发明的保护范围权利要求1.一种同轴对准消色差光学系统，包含同轴对准光学系统和同轴对准曝光系统，该同轴对准光学系统包含掩模标记照明系统和掩模标记成像系统，该同轴对准曝光系统包含曝光对象标记照明系统和曝光对象标记成像系统；其特征在于所述的掩模标记照明系统包含从照明光纤出射端开始沿光轴依次放置的照明物镜组、滤波片、分束直角棱镜、孔径光阑和前组成像物镜组，其对于依次放置在所述前组成像物镜组后的掩模板下表面上的掩模标记实现均匀照明；所述的掩模标记成像系统包含从掩模板下表面开始沿光轴依次放置的前组成像物镜组、孔径光阑、分束直角棱镜、后组成像物镜组和CCD摄像机接收面，其对所述掩模板上的掩模标记实现清晰成像；所述的曝光对象标记照明系统是由掩模标记照明系统和光学投影系统组成的，即其包含从照明光纤出射端开始沿光轴依次放置的照明物镜组、滤波片、分束直角棱镜、孔径光阑、前组成像物镜组、掩模板和光学投影系统，其对依次放置在光学投影系统后的曝光对象上表面上的曝光对象标记实现均匀照明；所述的曝光对象标记成像系统是由掩模标记成像系统和光学投影系统组成的，即其包含从曝光对象上表面开始沿光轴依次放置的光学投影系统、掩模板、前组成像物镜组、孔径光阑、分束直角棱镜、后组成像物镜组和CCD摄像机接收面，其对所述曝光对象上的曝光对象标记实现清晰成像。2.如权利要求l所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的掩模板下表面为掩模标记成像系统的物面；所述的CCD摄像机接收面为掩模标记成像系统的#>面。3.如权利要求1所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的曝光对象上表面为曝光对象标记成像系统的物面；所述的CCD摄傳4几接收面为曝光对象标记成像系统的像面。4.如权利要求1所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的掩模标记照明系统是临界照明系统，所述的照明物镜组是照明双胶合物镜组。5.如权利要求1所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的掩模标记照明系统是柯勒照明系统，所述的照明物镜组是柯勒照明物镜组。6.如权利要求1所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的曝光对象标记照明系统为临界照明系统，所述的照明物镜组是照明双胶合物镜组。7.如权利要求1所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的曝光对象标记照明系统为柯勒照明系统，所述的照明物镜组是柯勒照明物镜组。8.如权利要求4或6所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的照明双胶合物镜组由照明双胶合物镜组第一透镜和照明双胶合物镜组第二透镜胶合组成。9.如权利要求8所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的照明双胶合物镜组第一透镜是双凸透镜，所述的照明双胶合物镜组第二透镜是双凹透镜。10.如权利要求4所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的掩模标记照明系统是临界照明系统时，所述的照明光纤出射端与掩模板的下表面为物^f象共辄面。11.如权利要求6所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的曝光对象标记照明系统为临界照明系统时，所述的照明光纤出射端与曝光对象上表面为物像共轭面。12.如权利要求5或7所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的柯勒照明物镜组由柯勒照明物镜组第一透镜，柯勒照明物镜组第二透镜，柯勒照明物镜组第三透镜，视场光阑和柯勒照明物镜组第四透镜组成，且相邻两个透镜之间彼此分离设置；其中，所述的柯勒照明物镜组第一透镜，柯勒照明物镜组第二透镜和柯勒照明物镜组第三透镜组成集光镜组。13.如权利要求12所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的柯勒照明物镜组第一透镜和柯勒照明物镜组第四透镜均为凸凹透镜，所述的柯勒照明物镜组第二透镜是双凹透镜，所述的柯勒照明物镜组第三透镜是双凸透镜。14.如权利要求12所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的掩模标记照明系统是柯勒照明系统时，所述的照明光纤出射端与孔径光阑为物像共轭面；视场光阑与掩模板下表面上的掩模标记面为物像共轭面。15.如权利要求12所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的掩模标记照明系统是柯勒照明系统时，所述的照明光纤出射端与孔径光阑为物像共轭面；视场光阑与掩模板下表面上的掩模标记面为物像共扼面；所述的掩模板下表面上的掩模标记面与曝光对象上表面上的曝光对象标记面为物l象共辄面。16.如权利要求1所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的分束直角棱镜由2个直角棱镜胶合组成，在其中一个直角棱镜的斜面上镀有用于对50%的光束进行反射，对50%的光束进行透射的薄膜。17.如权利要求1所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的前组成像物镜组由前组成像物镜组第一透镜，前组成像物镜组第二透镜，前组成像物镜组第三透镜和前组成像物镜组第四透镜组成，且各相邻透镜之间彼此分离设置。18.如权利要求17所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的前组成像物镜组第一透镜为凸凹透镜，所述的前组成像物镜组第二透镜为双凹透镜，所述的前组成像物镜组第三透镜和前组成像物镜组第四透镜均为双凸透镜。19.如权利要求1所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的后组成像物镜组由后组成像物镜组第一透镜和后组成像物镜组第二透镜组成，且两相邻透镜之间彼此分离设置。20.如权利要求19所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的后组成像物镜组第一透镜是双凹透镜，所述的后组成像物镜组第二透镜是凹凸透镜。21.如权利要求1所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的掩模标记照明系统、掩模标记成像系统、曝光对象标记照明系统和曝光对象标记成像系统共用了以下的光学元件，包括掩模板、前组成像物镜组、孔径光阑和分束直角棱镜。22.如权利要求1所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的掩模标记照明系统、掩模标记成像系统、曝光对象标记照明系统和曝光对象标记成像系统还包含一共用的光路偏折镜组，其设置在前组成像物镜组和掩模板之间。23.如权利要求22所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的光路偏折镜组为反射镜。24.如权利要求22所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的光路偏折镜组包含依次设置的反射镜、外反射直角棱镜和内反射直角棱镜。25.如权利要求22所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的光路偏折镜组由内反射直角棱镜和直角棱镜胶合组成，该直角棱镜是由第一直角棱镜和第二直角棱镜胶合斜面组成的，在第一直角棱镜的斜面上镀内反射膜或在第二直角棱镜的斜面上镀外反射膜。26.如权利要求22所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的光路偏折镜組由2个内反射直角棱镜胶合斜面组成的，分别在2个内反射直角棱镜的斜面上镀内反射膜。27.如权利要求19所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的光路偏折镜组为一块截面为平行四边形的光学元件，且在该光学元件相对的2个斜面上镀内反射膜。28.如权利要求1所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述掩模标记照明系统和曝光对象标记照明系统均为同轴照明系统，其分别与掩模标记成像系统和曝光对象标记成像系统共用同一个光轴。29.如权利要求1所述的同轴对准消色差光学系统，其特征在于，所述的光学投影系统是全折射式光学系统，或者是折反射式光学系统。全文摘要一种同轴对准消色差光学系统，包含掩模标记照明系统，其包含从照明光纤出射端沿光轴放置的照明物镜组、滤波片、分束直角棱镜、孔径光阑和前组成像物镜组；掩模标记成像系统，其包含从掩模板下表面沿光轴放置的前组成像物镜组、孔径光阑、分束直角棱镜、后组成像物镜组和CCD摄像机接收面；曝光对象标记照明系统，由掩模标记照明系统和光学投影系统组成；曝光对象标记成像系统，由掩模标记成像系统和光学投影系统组成。本发明系统使对准光学系统的体积减小并利于光机装校；光学投影系统在对准可见光波段产生的色差由对准光学系统补偿，降低了光学投影系统的结构复杂度。文档编号G03F7/20GK101211124SQ20071017280公开日2008年7月2日申请日期2007年12月21日优先权日2007年12月21日发明者吕晓薇,兵徐申请人:上海微电子装备有限公司