专利名称：一种曝光投影物镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，具体地涉及一种用于光刻装置的曝光投影物镜。
背景技术：
目前亚微米中小基底光刻领域，采用体硅微加工工艺及表面硅微加工工艺，产生了一些新的应用，如:磁头，打印喷头，加速度计等器件。光刻投影系统在此领域的应用，在保证成像性能同时,需要控制成本并为整机设计带来便利。亚微米中小基底光刻领域，中等视场(IOmm〈半视场<20mm)、中等数值孔径NA(0.2<NA<0.5)的曝光投影物镜，应用最为广泛。美国专利US4871237公开了一种I线(365nm)设计投影物镜，像方数值孔径NA0.35，像方视场最大高度16mm，放大倍率0.1倍，镜片总数为17个镜片。美国专利US4891663公开了 248nm设计投影物镜，像方数值孔径NA0.3，像方视场最大高度5.3mm，放大倍率0.2倍，镜片总数11个镜片。上述专利的共同特点是中等视场、中等数值孔径NA光刻物镜，结构相对简单，镜片数量控制在20片以下。美国专利US5808814公开了放大倍率0.25倍的物方远心设计，采用248nm光源设计，镜片数量控制在20片。上述三篇专利都不能同时满足物方非远心，及(g线或h线或i线)汞灯光谱设计两个要求。物方不满足远心的设计会导致对掩膜的调整精度提出很高的需求，而不使用能量相对高的(g线或h线或i线)汞灯光源，则不能满足中小基底光刻的曝光剂量需求。根据以上分析及实际需求，需要设计一种中等视场、中等数值孔径NA光刻物镜，满足物方远心需求，以降低对掩膜台调整精度需求；同时使用汞灯波段的光谱设计，满足曝光剂量需求。而比较汞灯光谱中的g线、h线或i线，使用i线设计对提高分辨率更有益。只要i线的带宽足够宽，也可以满足曝光剂量的需求。
发明内容
本发明的目的在于提出一种i线投影物镜设计，实现物方、像方双远心设计，满足实际的产品需求；同时具有中等视场与数值孔径，控制场曲、像散、畸变、色差等像差，保证最终良好的成像质量。本发明提出一种曝光投影物镜，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:
一具有正光焦度的第一透镜组Gll ；
一具有负光焦度的第二透镜组G12 ；
一具有正光焦度的第三透镜组G13 ；
一具有正光焦度的第四透镜组G14 ;所述第四透镜组G14内包含一孔径光阑AS ；以及 一具有正光焦度的第五透镜组G15 ；其中，所述各透镜组满足以下关系:
-0.3 <fG12/ fG11< -0.1 -0.6<fG12/ fG13< -0.3 0.l<fG13/ fG14<0.4
0.25<fG15/ fG14<0.45
其中:fen:所述第一透镜组Gll的焦距A12:所述第二透镜组G12的焦距；413:所述第三透镜组G13的焦距A14:所述第四透镜组G14的焦距A15:所述第五透镜组G15的焦距。较优地，所述第一透镜组GlI由至少两片透镜构成；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由至少四片透镜构成；所述第四透镜组G14由至少五片透镜构成；所述第五透镜组G15由至少两片透镜构成；其中，所述第四透镜组G14中包含至少两个透镜对，所述透 镜对包括一正透镜和一负透镜。较优地，所述光学系统由至少两种低色散材料与至少一种高色散材料构成，其中低色散材料指阿贝数小于50的材料，高色散材料指阿贝数大于50的材料；且其中第二透镜组G12与第四透镜组G14都至少包含一片低色散材料与至少一片高色散材料。较优地 ，所述第二透镜组G12与第四透镜组G14都至少包含一个负透镜满足如下条件:
fG12—e/ LI〈0.15 fG14—e/ L|<0.15
其中:L:所述光学透镜从物面到像面的距离；fei2 e:第二透镜组G12内一负透镜的焦距；fei4—e:第四透镜组G14内一负透镜的焦距。其中，所述曝光投影物镜的物方工作距离大于100mm。较优地，所述曝光投影物镜的物方工作距离大于150mm。更优地，所述曝光投影物镜物方工作距离大于180mm。其中，所述曝光投影物镜的半高宽不小于2.5nm。较优地，光学系统的半高宽不小于 3nm。其中，所述曝光投影物镜的物方及像方远心均小于5mrad。较优地，物方远心小于2mrad,像方远心小于5mrad。其中，所述曝光投影物镜使用i线光源。本发明提出的i线投影物镜设计，实现了物方、像方双远心设计，满足实际的产品需求；同时具有中等视场与数值孔径，控制场曲、像散、畸变、色差等像差，保证最终良好的成像质量。
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为本发明投影物镜结构示意 图2为本发明投影物镜像散、畸变 图3为本发明投影物镜物方及像方校正图；图4为本发明投影物镜相差曲线图。
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。图1为本发明投影物镜结构示意图。本发明曝光投影物镜10中各光学元件参数要求如表I所示。表I
权利要求
1.一种曝光投影物镜，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:一具有正光焦度的第一透镜组Gll ；一具有负光焦度的第二透镜组G12 ；一具有正光焦度的第三透镜组G13 ； 一具有正光焦度的第四透镜组G14 ;所述第四透镜组G14内包含一孔径光阑AS ；以及 一具有正光焦度的第五透镜组G15 ；其中，所述各透镜组满足以下关系: -0.3 <fG12/ fG11< -0.1 -0.6<fG12/fG13< -0.3〈fG13/fG14〈0.4 0.25<fG15/ fG14<0.45其中:fen:所述第一透镜组Gll的焦距A12:所述第二透镜组G12的焦距；413:所述第三透镜组G13的焦距A14:所述第四透镜组G14的焦距A15:所述第五透镜组G15的焦距。
2.如权利要求1所述的曝光投影物镜，其特征在于:所述第一透镜组Gll由至少两片透镜构成； 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由至少四片透镜构成；所述第四透镜组G14由至少五片透镜构成；所述第五透镜组G15由至少两片透镜构成； 其中，所述第四透镜组G14中包含至少两个透镜对，所述透镜对包括一正透镜和一负透镜。
3.如权利要求2所述的曝光投影物镜，其特征在于所述光学系统由至少两种低色散材料与至少一种高色散材料构成，其中所述低色散材料指阿贝数小于50的材料，所述高色散材料指阿贝数大于50的材料；且其中所述第二透镜组G12与所述第四透镜组G14都至少包含一片低色散材料与至少一片高色散材料。
4.如权利要求3所述的曝光投影物镜，其特征在于所述第二透镜组G12与第四透镜组G14都至少包含一个负透镜，满足如下条件: fG12—e/L|〈0.15 fG14—e/ L|<0.15 其中:L:所述光学透镜从物面到像面的距离；fei2 e:所述第二透镜组G12内一负透镜的焦距；fei4—e:所述第四透镜组G14内一负透镜的焦距。
5.如权利要求4所述的曝光投影物镜，其特征在于所述曝光投影物镜的物方工作距离大于100mm。
6.如权利要求4所述的曝光投影物镜，其特征在于所述曝光投影物镜的物方工作距离大于150mmo
7.如权利要求4所述的曝光投影物镜，其特征在于所述曝光投影物镜的物方工作距离大于180_。
8.如权利要求4所述的曝光投影物镜，其特征在于所述曝光投影物镜的半高宽不小于2.5nm。
9.如权利要求4所述的曝光投影物镜，其特征在于所述曝光投影物镜的半高宽不小于3nm。
10.如权利要求4所述的曝光投影物镜，其特征在于所述曝光投影物镜的物方及像方远心均小于5mrad0
11.如权利要求4所述的曝光投影物镜，其特征在于所述曝光投影物镜的物方远心小于2mrad，像方远心小于5 mrado
12.如权利要求4所述的投影光刻物镜，`其特征在于所述曝光投影物镜使用i线光源。
全文摘要
本发明提出一种曝光投影物镜，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一具有正光焦度的第一透镜组G11；一具有负光焦度的第二透镜组G12；一具有正光焦度的第三透镜组G13；一具有正光焦度的第四透镜组G14；所述第四透镜组G14内包含一孔径光阑AS；以及一具有正光焦度的第五透镜组G15；其中，所述各透镜组满足以下关系-0.3<fG12/fG11<-0.1 ; -0.6<fG12/fG13<-0.3 ; 0.1<fG13/fG14<0.40.25<fG15/fG14<0.45 ; 其中fG11所述第一透镜组G11的焦距；fG12所述第二透镜组G12的焦距；fG13所述第三透镜组G13的焦距；fG14所述第四透镜组G14的焦距；fG15所述第五透镜组G15的焦距。
文档编号G02B1/00GK103105666SQ20111035359
公开日2013年5月15日 申请日期2011年11月10日 优先权日2011年11月10日
发明者武珩 申请人:上海微电子装备有限公司