紧凑型光刻投影物镜的制作方法
【专利摘要】一种紧凑型光刻投影物镜，构成包括沿其光轴方向从物面一侧依次包括第一透镜至第五透镜、孔径光阑、第六透镜至第十透镜，本发明采用对称式结构，可以有效地校正垂轴像差，同时采用正负光焦度平衡匹配有效地校正轴向像差，满足瑞利判据的要求；可用于偏振照明系统的偏振态测量实验、光瞳滤波实验或照明方式优化实验等等。采用尽量少的透镜实现大的数值孔径，结构紧凑，重量轻、体积小，有利于各种实验的开展。
【专利说明】紧凑型光刻投影物镜
【技术领域】
[0001]本发明涉及光刻投影物镜，特别是一种用于偏振照明系统中偏振测量实验的紧凑型光刻投影物镜。
【背景技术】
[0002]采用氟化氩(ArF)准分子激光和浸液光刻技术，并配合双图形曝光技术，已经实现32nm节点半导体光刻技术，实现该技术的典型设备是荷兰ASML公司型号为TWINSCANNXT:1950i的光刻机。对于目前的22nm节点光刻技术，由于极紫外光刻技术(EUVL)目前尚有一些关键技术需要改善，同时ArF浸液光刻技术得到偏振照明技术、双图形及多图形技术的支持，依然表现出强大的生命力，例如ASML公司型号为TWINSCAN NXT:1960Bi的光刻机依然是22nm节点强有力的竞争者之一，这两款设备均采用业界最大数值孔径(NA=1.35)的投影物镜。
[0003]ArF光刻技术发展到ΝΑ=1.35时代得到了若干关键技术的大力支持，ASML公司早在PAS系列光刻机的ΝΑ=0.75时代就开始研究浸液技术、偏振照明技术等等若干关键技术以延续ArF光刻技术的生命。例如，PAS5500/1150C光刻机实现90nm节点光刻技术是采用传统技术，对于TWINSCAN XT: 1450H光刻机(ΝΑ=0.93)采用传统技术可以实现65nm节点技术，而采用偏振照明技术就可以将分辨率提高到57nm。可见，在极紫外光刻技术(EUVL)目前尚有一些关键技术(比如光源功率问题、掩模版问题、光刻胶问题等)需要克服的情况下，研究浸液光刻技术、 偏振照明技术等就显得非常有现实意义。
[0004]研究浸液光刻技术、偏振照明技术等首先需要有一个实验用的小型化的光刻投影物镜，以用于偏振照明系统的偏振态测量实验，可以用于光瞳滤波实验，还可以用于照明方式优化实验等等。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种紧凑型光刻投影物镜，该光刻投影物镜采用对称式结构，可以有效地校正垂轴像差，同时采用正负光焦度平衡匹配有效地校正轴向像差，满足瑞利判据的要求；可用于偏振照明系统的偏振态测量实验、光瞳滤波实验或照明方式优化实验等等。采用尽量少的透镜实现大的数值孔径，结构紧凑，重量轻、体积小，有利于各种实验的开展。
[0006]本发明的目的是这样实现的:
[0007]—种紧凑型光刻投影物镜，沿其光轴方向从物面一侧依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜至第五透镜、孔径光阑、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜，其特征在于，所述的第一透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜和第十透镜具有正光焦度，所述的第二透镜和第九透镜具有负光焦度，所述的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜为凹面朝向物面的弯月透镜，所述的第五透镜和第六透镜为双凸透镜，所述的第七透镜、第八透镜、第九透镜和第十透镜为凹面朝向像面的弯月透镜。
[0008]所述第一透镜的前表面和第十透镜的后表面为非球面，第一透镜的后表面和第十透镜的前表面为球面，其它第二透镜至第九透镜的表面均为球面。
[0009]所有十块透镜均采用高透过率的熔石英材料制成。
[0010]所有十块透镜均采用高透过率的熔石英材料，可选康宁公司7980牌号的熔石英材料，也可以选肖特公司的Lithosil? Q0/1-E193熔石英材料。
[0011]本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果:
[0012]1、本发明的紧凑型光刻投影物镜采用对称式结构，可以有效地校正垂轴像差，同时采用正负光焦度平衡匹配有效地校正轴向像差，满足瑞利判据的要求；
[0013]2、本发明的紧凑型光刻投影物镜采用尽量少的透镜实现大的数值孔径，结构紧凑，重量轻、体积小，有利于各种实验的开展。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明的紧凑型光刻投影物镜的结构及光路图；
[0015]图2为本发明的紧凑型光刻投影物镜的调制传递函数MTF图；
[0016]图3为本发明的 紧凑型光刻投影物镜的RMS波像差分布图。
【具体实施方式】
[0017]以下将对本发明的紧凑型光刻投影物镜做进一步的详细描述。
[0018]本发明公开一种紧凑型光刻投影物镜，如图1所示，该投影物镜是一种小视场大孔径的投影光学系统，共包括10块透镜，沿着光轴方向从物面一侧依次包括第一透镜L1至第五透镜L5、孔径光阑、第六透镜L6至第十透镜L10，其中，第一透镜L1、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6、第七透镜L7、第八透镜L8、第十透镜L10具有正光焦度，第二透镜L2和第九透镜L9具有负光焦度。其中，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3和第四透镜L4为凹面朝向物面的弯月透镜，第五透镜L5和第六透镜L6为双凸透镜，第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9和第十透镜L10为凹面朝向像面的弯月透镜。
[0019]本发明的紧凑型光刻投影物镜，所述第一透镜L1的前表面(第1面)和第十透镜L10的后表面(第21面)为非球面，第一透镜L1的后表面(第2面)和第十透镜L10的前表面(第20面)为球面，其它第二透镜L2至第九透镜L9的表面均为球面。描述非球面的方式采用多项式拟合，公式如下:
L.-1 r
[0020]ρβ) = ^,= + C4^h4 +C6*h6 +C%*hs +Cm*hw
l + + / r2
[0021]其中，r表示表面半径，h表示表面上的任意点到光轴的距离，常数k、C4、C6、C8、C10>…等表不非球面系数。
[0022]本发明的紧凑型光刻投影物镜的约束参数如表1所示，工作波长为193.368nm(采用氟化氩ArF准分子激光光源)，因此所有透镜全部采用高透过率的熔石英材料，可选康宁公司7980牌号的熔石英材料，也可以选肖特公司的Lithosil? Q0/1-E193熔石英材料。像方数值孔径为0.75，像方视场直径为0.2mm，放大倍率为-1倍，光学总长(共轭距)为小于135mm0[0023]表1本发明的紧凑型光刻投影物镜设计约束参数
[0024]
【权利要求】
1.一种紧凑型光刻投影物镜，沿其光轴方向从物面一侧依次包括第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜至第五透镜、孔径光阑、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜，其特征在于，所述的第一透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜和第十透镜具有正光焦度，所述的第二透镜和第九透镜具有负光焦度，所述的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜为凹面朝向物面的弯月透镜，所述的第五透镜和第六透镜为双凸透镜，所述的第七透镜、第八透镜、第九透镜和第十透镜为凹面朝向像面的弯月透镜。
2.如权利要求1所述的紧凑型光刻投影物镜，其特征在于，所述的第一透镜的前表面和第十透镜的后表面为非球面，第一透镜的后表面和第十透镜的前表面为球面，其它透镜的表面均为球面。
3.如权利要求1所述的紧凑型光刻投影物镜，其特征在于，所有十块透镜均采用高透过率的熔石英材料制成。
【文档编号】G02B13/00GK103631002SQ201310565988
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】蔡燕民, 步扬, 李中梁, 曾爱军, 王向朝, 黄惠杰 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所