专利名称：一种光学投影系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于印刷电路板(PCB)激光直接成像(LDI)光刻的投影光学系统，也可以用于照相制版以及半导体封装光刻的投影光学系统。
背景技术：
目前，在印刷电路板(PCB)光刻装备制造领域，采用激光直接成像(LDI)光刻技术的以色列Orbotech公司占有最大的市场份额，在2007年5月日本展会上，宣称安装了约 250台设备，在2008年1月宣称安装了约350台设备。Orbotech公司光刻设备的最小线宽由50um，提高到25um，甚至到15um。而其他LDI光刻设备主要由日本公司提供，如Pentax 公司、Fuji公司、Dainippon kreen公司，这些光刻设备最小线宽也达到了 15um量级。因此，这些LDI光刻设备对能提供最小线宽15um投影光学系统的需要急剧增加。然而在现有技术中，如美国专利US 6879383(公告日2005年4月12日)，其采用折反射结构，与全折射结构相比，最大缺点是横向尺寸大，导致对透镜材料的要求十分高， 尤其是大口径的凹面反射镜加工、检测要求都十分苛刻；而且视场、工作距、装校要求、成本等方面也不如全折射结构具有更大的优势。再者，该专利给出该光学系统5个实施例中，其工作距离仅仅达到7. 5mm Ilmm范围，其光学总长达到1150mm 1200mm以上。在实际投影光学系统应用中，该工作距离将对工件台等的设计提出十分苛刻的尺寸限制。另外，该专利也没有提供成像质量数据，没有提到可加工性，还采用1个非球面光学元件来增加工作距离到11mm、压缩光学总长到1150mm，此非球面光学元件的引入将给光学加工、光学检测等工作带来很大的困难。中国专利CN98113037. 2(公告日2003年7月23日)给出了一种像方远心双高斯光学系统，适用于精密光学仪器的成像物镜。该专利给出了物镜设计数据，并给出了成像质量，但是成像质量不能满足印刷电路板(PCB)光刻设备投影光学系统的技术要求，而且还有2个胶合面，也不符合光刻的技术要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能用于印刷电路板(PCB)激光直接成像(LDI)光刻装备的投影光学系统，它不仅能有效地校正色差，而且具有较大的工作距离、优良的成像质量，以达到实际光刻应用的要求。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下面所描述—种投影光学系统，用于将物平面内的图形成像到像平面内，从物方到像方沿光轴方向依次设置有第一至第八透镜，光阑设在第四透镜和第五透镜之间，其中，所述第一至第四透镜组合镜组的后焦点位于光阑的中心，第五至第八透镜组合镜组的前焦点位于光阑的中心，通过上述结构形成双远心结构。进一步地，优选的结构是，所述光阑是孔径光阑。进一步地，优选的结构是，所述第一透镜、第四透镜、第五透镜、第七透镜、第八透镜是具有正光焦度的透镜，所述第二透镜、第三透镜和第六透镜具有负光焦度的透镜。
进一步地，优选的结构是，所述第一透镜和第四透镜为双凸透镜；第二透镜为弯月透镜，凹面朝向像平面；第三透镜为双凹透镜。 进一步地，优选的结构是，所述的第五透镜和第八透镜为双凸透镜；第六透镜为双凹透镜；第七透镜为弯月透镜，凸面朝向像平面。进一步地，优选的结构是，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜均为球面透镜。进一步地，优选的结构是，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜选用火石玻璃制成。进一步地，优选的结构是，所述第四透镜和第五透镜选用冕玻璃制成。本发明由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果1、本发明的投影光学系统采用全折射结构，可以有效的校正色差，提高成像质量；2、本发明的投影光学系统采用全折射结构，因此具有满足要求的共轭距、长的工作距、物方和像方双远心的优点；3、本发明的投影光学系统仅采用表面类型为球面的透镜，没有引入非球面透镜， 从而降低了透镜的加工、检测和装校的难度。
下面结合附图对本发明进行详细的描述，以使得本发明的上述优点更加明确。图1为本发明的投影光学系统的结构及光路图；图2为本发明的投影光学系统实施例的调制传递函数MTF图。
具体实施例方式以下将对本发明的投影光学系统做进一步的详细描述。本发明的目的在于提供一种能用于印刷电路板(PCB)激光直接成像(LDI)光刻装备的投影光学系统，它不仅能有效地校正色差，而且具有较大的工作距离、优良的成像质量，以达到实际曝光应用的要求。一般地，本发明所应用的激光直接成像(LDI)光刻装备采用405nm激光二极管作为光源，要求投影光学系统的光谱带宽为405士5nm。该设备的最小线宽为15um，工艺因子 kl选择比较容易实现的1. 0，这样像方数值孔径NA为NA = L χ — = 1.0 χ-^^- = 0.027
1 CD15该设备要求物方视场直径为26. 53mm,像方视场直径为12. 28mm,放大倍率为 1/2. 16，共轭距为425mm，物方工作距> 200mm，像方工作距> 45mm。该光刻设备要求的投影光学系统约束参数如表1所示，其中，表1表示着LDI光刻设备要求的投影光学系统参数。表1 :LDI光刻设备要求的投影光学系统参数
权利要求
1.一种投影光学系统，用于将物平面内的图形成像到像平面内，其特征在于，从物方到像方沿光轴方向依次设置有第一至第八透镜，光阑设在第四透镜和第五透镜之间，其中， 所述第一至第四透镜组合镜组的后焦点位于光阑的中心，第五至第八透镜组合镜组的前焦点位于光阑的中心，通过上述结构形成双远心结构。
2.根据权利要求所述的投影光学系统，其特征在于，所述第一透镜、第四透镜、第五透镜、第七透镜、第八透镜是具有正光焦度的透镜，所述第二透镜、第三透镜和第六透镜具有负光焦度的透镜。
3.根据权利要求1所述的投影光学系统，其特征在于，所述第一透镜和第四透镜为双凸透镜；第二透镜为弯月透镜，凹面朝向像平面；第三透镜为双凹透镜。
4.根据权利要求3所述的投影光学系统，其特征在于，所述的第五透镜和第八透镜为双凸透镜；第六透镜为双凹透镜；第七透镜为弯月透镜，凸面朝向像平面。
5.根据权利要求1 4任一所述的投影光学系统，其特征在于，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜均为球面透镜。
6.根据权利要求1 4任一所述的投影光学系统，其特征在于，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜选用火石玻璃制成。
7.如权利要求1 4任一所述的投影光学系统，其特征在于，所述第四透镜和第五透镜选用冕玻璃制成。
8.根据权利要求1所述的投影光学系统，其特征在于，所述光阑是孔径光阑。
全文摘要
本发明涉及一种投影光学系统，用于将物平面内的图形成像到像平面内，从物方到像方沿光轴方向依次设置有第一至第八透镜，光阑设在第四透镜和第五透镜之间，其中，所述第一至第四透镜组合镜组的后焦点位于光阑的中心，第五至第八透镜组合镜组的前焦点位于光阑的中心，通过上述结构形成双远心结构。本发明的投影光学系统，如果选择比较容易实现的工艺因子K1＝1.0，光刻分辨率完全可以达到15um，足以满足用于印刷电路板(PCB)的激光直接成像(LDI)光刻装备的技术要求，而且选择高透过率光学材料，可以适用于大剂量曝光要求。
文档编号G02B3/00GK102279460SQ20111021262
公开日2011年12月14日 申请日期2011年7月27日 优先权日2011年7月27日
发明者王昕歌 申请人:上海市计量测试技术研究院