专利名称：大视场大工作距投影光刻物镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体加工技术领域，特别涉及光刻机投影光学系统中的一种大视场大工作距投影光刻物镜。
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，同时为了配合掩模面尺寸，部分光学系统采用了 1. 25或1. 6倍放大倍率。日本专利JP2000199850公开了一种1. 6x放大倍率的光刻投影物镜。曝光波长使用G、H线波段，像面视场大小117. 6mm,物距小于75mm，像距小于90mm，像面数值孔径为 0.1。此物镜为38片的多透镜结构，且包含一片非球面。日本专利JP2006^7383公开了一种1. 25x放大倍率光刻投影物镜。使用曝光波长为I线，带宽为+/-3nm，半视场为93. 5mm，物方及像方工作距均接近100mm。日本专利JP2007079015公开了另一种1. 2 放大倍率投影物镜，该物镜使用曝光波长也为I线，带宽为+/-1. 5nm，半视场大小为93. 5mm，物方工作距小于70mm，像方工作距小于60mmο在LCD光刻机领域大曝光视场设计通常占有优势，同时为了配合掩模尺寸，很多光学系统采用大于1倍甚至接近2倍放大倍率的投影物镜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大工作距大曝光视场的投影光刻物镜，同时能校正畸变、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，本发明提出一种投影光刻物镜，把掩模的图像聚焦成像在硅片上，从掩模开始沿光轴依次包括具有正光焦度的第一透镜组Gll ；具有负光焦度的第二透镜组G12 ；具有正光焦度的第三透镜组G13 ；具有负光焦度的第四透镜组G14 ；以及具有正光焦度的第五透镜组G15 ；其中，所述各透镜组G11、G12、G13、G14、G15满足以下关系0. 52 < |fG11/fG13| < 0. 85 (1)0. 50 < |fG12/fG14| < 0. 85 (2)0. 19 < |fG13/L| < 0. 33(3)其中feil 第一透镜组Gll的焦距；fei2 第二透镜组G12的焦距；fei3 第三透镜组 G13的焦距；fei4 第四透镜组G14的焦距；L 从物面到像面的距离。较优地，所述第一透镜组Gl 1由至少三片透镜构成，所述第一透镜组Gl 1包含一子透镜组Gll-ln，所述子透镜组Gll-In光焦度为正，包含所述第一透镜组Gll的两个透镜； 所述第二透镜组G12由至少三片透镜构成；所述第三透镜组G13由至少五片透镜构成，所述第三透镜组G13包含一子透镜组G13-ln，所述子透镜组G13_ln光焦度为正，包含所述第三透镜组G13的两个透镜；所述第四透镜组G14由至少四片透镜构成；所述第五透镜组G14由至少三片透镜构成；其中，所述各透镜组与子透镜组之间满足以下关系式1.3< |fG11_ln/fG11| <2.1 (4)0. 5 < I fG12_ln/fG121 < 0. 95 (5)其中feil_ln 第一透镜组Gll的子透镜组Gll-In的焦距；fei2_ln 第二透镜组G12 的子透镜组G12-ln的焦距。较优地，所述靠近物面的第一透镜为凹面面向物面的弯月式的正透镜，靠近像面的最后一片透镜为凹面弯向像面的弯月式正透镜。所述第二透镜组G12内至少包含一对凹面相对透镜，所述第四透镜组G14内至少包含两对凹面相对透镜。其中，所述投影物镜由至少两种高折射率材料与至少两种低折射率材料构成。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的第一种材料，以及I线折射率大于1. 55且阿贝数大于50的第二种材料； 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且阿贝数小于阳的第三种材料，以及I线折射率小于1. 55且阿贝数大于60的第四种材料。较优地，所述第一、二、三、四、五透镜组都至少包含一片镜片由第一或第二种材料构成。所述第一、三、五透镜组包含至少一片镜片由第一种材料构成；所述第二、四透镜组包含至少一片镜片由第二种材料构成。较优地，物方工作距离及像方工作距离均大于100mm。本发明使用I线设计，完成h放大倍率设计，半视场大小100mm，士5nm的I线带宽，保证了足够的曝光光强，这些都是为了满足高产率光刻设备需求。同时，物方工作距及像方工作距均大于130mm，为整机空间布置留有足够余量。因此，本发明以相对简单的结构实现所需的微米极的分辨率，同时校正大视场范围内畸变、像散、色差，且留有更大的物方及像方工作距离。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。图1所示为本发明光刻物镜的光学结构示意图；图2所示为本发明光刻物镜的成像畸变曲线图；图3所示为本发明光刻物镜的物方及像方远心曲线图；
图4所示为本发明光刻物镜的像差曲线图。
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。本发明的一实施例的光学结构示意图如图1所示。本发明的投影光刻物镜10由 18片透镜组成，各参数要求如表1所示
表 权利要求
1.一种投影光刻物镜，把掩模的图像聚焦成像在硅片上，从掩模开始沿光轴依次包括具有正光焦度的第一透镜组Gll ； 具有负光焦度的第二透镜组G12 ； 具有正光焦度的第三透镜组G13 ； 具有负光焦度的第四透镜组G14;以及具有正光焦度的第五透镜组G15 ；其中，所述各透镜组Gil、G12、G13、G14、G15满足以下关系 0.52 < |fG11/fG13| < 0.85(1)0. 50 < I fG12/fG141 < 0· 85(2)0· 19 < |fG13/L| < 0· 33(3)其中feil 第一透镜组Gll的焦距；fei2 第二透镜组G12的焦距；fei3 第三透镜组G13 的焦距；fei4 第四透镜组G14的焦距；L 从物面到像面的距离。
2.根据权利要求1所述的投影光刻物镜，其特征在于所述第一透镜组Gll由至少三片透镜构成，所述第一透镜组Gll包含一子透镜组Gll-ln，所述子透镜组Gll-In光焦度为正， 包含所述第一透镜组Gll的两个透镜；所述第二透镜组G12由至少三片透镜构成；所述第三透镜组G13由至少五片透镜构成，所述第三透镜组G13包含一子透镜组 G13-ln，所述子透镜组G13-ln光焦度为正，包含所述第三透镜组G13的两个透镜； 所述第四透镜组G14由至少四片透镜构成； 所述第五透镜组G14由至少三片透镜构成； 其中，所述各透镜组与子透镜组之间满足以下关系式 1.3< |fG11_ln/fG11| <2.1 (4) 0. 5 < I fG12_ln/fG121 < 0. 95 (5)其中feil_ln 第一透镜组Gll的子透镜组Gll-In的焦距；fei2_ln 第二透镜组G12的子透镜组G12-ln的焦距。
3.根据权利要求1所述的投影光刻物镜，其特征在于所述靠近物面的第一透镜(11)为凹面面向物面的弯月式的正透镜，靠近像面的最后一片透镜08)为凹面弯向像面的弯月式正透镜。
4.根据权利要求1所述的投影光刻物镜，其特征在于所述第二透镜组G12内至少包含一对凹面相对透镜，所述第四透镜组G14内至少包含两对凹面相对透镜。
5.根据权利要求1所述的投影光刻物镜，其特征在于，所述投影物镜由至少两种高折射率材料与至少两种低折射率材料构成。
6.根据权利要求5所述的投影光刻物镜，其特征在于，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的第一种材料，以及I线折射率大于1. 55且阿贝数大于50的第二种材料；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且阿贝数小于55的第三种材料，以及I线折射率小于1. 55且阿贝数大于60的第四种材料。
7.根据权利要求6所述的投影光刻物镜，其特征在于，所述第一、二、三、四、五透镜组都至少包含一片镜片由第一或第二种材料构成。
8.根据权利要求6所述的投影光刻物镜，其特征在于，所述第一、三、五透镜组包含至少一片镜片由第一种材料构成；所述第二、四透镜组包含至少一片镜片由第二种材料构成。
9.根据权利要求1所述的投影光刻物镜，其特征在于，物方工作距离及像方工作距离均大于100mm。
全文摘要
本发明一种投影光刻物镜，把掩模的图像聚焦成像在硅片上，从掩模开始沿光轴依次包括具有正光焦度的第一透镜组G11；具有负光焦度的第二透镜组G12；具有正光焦度的第三透镜组G13；具有负光焦度的第四透镜组G14；以及具有正光焦度的第五透镜组G15。上述五个透镜组，使用I线设计，完成2x放大倍率设计，半视场大小100mm，±5nm的I线带宽，保证了足够的曝光光强。同时，物方工作距及像方工作距均大于130mm，为整机空间布置留有足够余量。
文档编号G02B13/18GK102540416SQ20101058546
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者武珩, 黄玲 申请人:上海微电子装备有限公司