一种紫外宽光谱光刻镜头的制作方法

本发明涉及电路板光刻技术领域，具体涉及一种紫外宽光谱光刻镜头。

背景技术：

目前，随着对高密度线路板需求的不断增加，传统的pcb(printedcircuitboard，印刷电路板)接触式曝光机已经不能满足高密度的需求，需要经常更换掩膜，导致使用成本较高。因此，目前常用采用新的数字曝光机，但是，这种数字曝光机通常采用单一波长的紫外激光光源，该光源的中心波长为405nm，并且该光源匹配的是405nm专用的光刻镜头，这就需要用到专用干膜，而专用干膜的价格相比普通的干膜，成本要高出许多，因此，现有的数字光刻机存在光刻成本较高的技术问题。

为了解决上述问题，现有技术中申请号为201811635995.3的发明专利申请公开了提供了一种双远心投影光刻镜头，其设计合理，具有高远心度、低畸变的特点，适用于长工作距离的场景,包括从物方至像方依次设置的前透镜群组、光阑、后透镜群组；所述前透镜群组包括从物方至像方依次设置的：第一透镜，具有正光焦度；第二透镜，具有负光焦度；第三透镜，具有正光焦度；第四透镜，具有负光焦度；第五透镜，具有负光焦度；所述后透镜群组包括从物方至像方依次设置的：第六透镜，具有负光焦度；第七透镜，具有正光焦度；第八透镜，具有正光焦度；第九透镜；第十透镜，具有正光焦度；第十一透镜，负光焦度。

但是，现有的pcb光刻技术使用的激光工作波长一般是405nm，需要用到专用干膜，使用的镜头也是单一波长的镜头，并不能解决现有技术使用成本较高的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于如何降低光刻成本。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

本发明实施例提供了一种紫外宽光谱光刻镜头，所述镜头包括：沿紫外光源到目标的顺序依次设置的紫外光源、第一镜组、第二镜组第三镜组以及第四镜组，其中，

紫外光源发射紫外光，以使紫外光照射在第一镜组的入光面上，所述紫外光源包括数字微反射镜以及第一透镜，所述第一透镜为双凸透镜；

所述第一镜组包括：沿紫外光源到目标的顺序依次设置的第一数量个正透镜以及第二数量个负透镜，且第一镜组的组合焦距为正，其中，所述第一数量包括：四，第二数量包括：二；

所述第二镜组包括：沿紫外光源到目标的顺序依次设置的第三数量个正透镜以及第四数量个负透镜，且第二镜组的组合焦距为正，第二镜组中距离第一镜组最近的透镜可以沿光轴方向运动，其中，所述第三数量包括：三，第四数量包括：二；

所述第三镜组包括：沿紫外光源到目标的顺序依次设置的第五数量个正透镜，且第三镜组的组合焦距为正，其中，所述第五数量包括：二。

本发明的目的是提供一种数字光刻用紫外宽光谱的镜头，可以覆盖360nm-410nm波长范围，符合普通干膜的光谱响应范围，因此更换光源，配合本发明实施例的宽光谱镜头，即可实现对普通干膜的刻蚀，不需要使用专用的干膜，因此，可以极大的降低生产成本。

可选的，所述第一透镜的物面侧曲率半径为：90mm≤r≤∞，所述第一透镜的像面侧曲率半径为：90mm≤r≤∞，其中，所述r为曲率半径。

可选的，所述第一镜组包括：沿紫外光源到目标的顺序依次设置的第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜以及第七透镜，其中，所述第二透镜的物面侧曲率半径为：90mm≤r≤∞，像面侧曲率半径为：50mm≤r≤200mm；

所述第三透镜的物面侧曲率半径为：100mm≤r≤250mm，像面侧曲率半径为：100mm≤r≤500mm；

所述第四透镜的物面侧曲率半径为：40mm≤r≤80mm，像面侧曲率半径为：200mm≤r≤∞；

所述第五透镜的物面侧曲率半径为：40mm≤r≤80mm，像面侧曲率半径为：150mm≤r≤∞；

所述第六透镜的物面侧曲率半径为：200mm≤r≤∞，像面侧曲率半径为：50mm≤r≤150mm；

所述第七透镜的物面侧曲率半径为：100mm≤r≤500mm，像面侧曲率半径为：25mm≤r≤60mm；

第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜以及第六透镜为双凸或者平凸透镜，第七透镜为双凹透镜。

可选的，所述第二镜组包括：沿紫外光源到目标的顺序依次设置的第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜，其中，所述第八透镜的物面侧曲率半径为：200mm≤r≤∞，像面侧曲率半径为：30mm≤r≤100mm，其中，所述r为曲率半径；

所述第九透镜的物面侧曲率半径为：30mm≤r≤100mm，像面侧曲率半径为：100mm≤r≤300mm；

所述第十透镜的物面侧曲率半径为：25mm≤r≤60mm，像面侧曲率半径为：30mm≤r≤80mm；

所述第十一透镜的物面侧曲率半径为：200mm≤r≤∞，像面侧曲率半径为：20mm≤r≤60。

所述第十二透镜的物面侧曲率半径为：25mm≤r≤60mm，像面侧曲率半径为：50mm≤r≤150mm；

第八透镜以及第十一透镜为双凸或者平凸透镜，第九透镜为双凸透镜，第十透镜以及第十一透镜为凹凸透镜，第十二透镜为双凹透镜。

可选的，所述第三镜组包括：沿紫外光源到目标的顺序依次设置的第十三透镜以及第十四透镜，其中，所述第十三透镜的物面侧曲率半径为：100mm≤r≤800mm，像面侧曲率半径为：50mm≤r≤150mm；

第十四透镜的物面侧曲率半径为：100mm≤r≤200mm，像面侧曲率半径为：200mm≤r≤∞，其中，所述r为曲率半径；

第十三透镜为凹凸透镜，第十四透镜为双凸或者平凸透镜。

可选的，所述第一透镜、第一透镜组、第二透镜组以及第三透镜组之间的焦距关系为：

150≤f1≤300

50≤f2≤100

75≤f3≤125

75≤f4≤125

2≤f34/f12≤3

其中，f1为第一透镜的焦距，单位为毫米；f2为第一透镜组的焦距，单位为毫米；f3为第二镜组30的焦距，单位为毫米；f4为第三透镜组的焦距，单位为毫米；f12为第一透镜和第一透镜组的组合焦距，单位为毫米；f34为第二镜组30和第三透镜组的焦距，单位为毫米。

可选的，所述镜头的放大倍率、波长范围、物方线视场以及物方的数值孔径大小分别为：

1≤m≤3；

360nm≤w≤410nm；

15mm≤f≤25mm；

0.08≤na≤0.15，其中，

m为镜头的放大倍率；w为镜头的波长范围；f为物方线视场大小；na为镜头数字微反射镜侧的物方的数值孔径。

可选的，所述第一透镜、数字微反射镜以及第一镜组之间的距离满足以下条件：

1mm＜d01＜20mm

45mm＜d12＜100mm，其中，所述d01为第一透镜与数字微反射镜之间的中心距；所述d02为数字微反射镜与第二透镜之间的中心距。

可选的，所述镜头由第一透镜，第二透镜，第三透镜，第四透镜，第五透镜，第六透镜，第七透镜，第八透镜，第九透镜，第十透镜，第十一透镜，第十二透镜，第十三透镜，第十四透镜组成，玻璃材料满足以下条件：

所述第一透镜满足以下条件：1.45＜nd＜1.65，30＜vd＜85；其中，所述nd为光折射率，所述vd为阿贝常数；

所述第二透镜满足以下条件：1.45＜nd＜1.6，50＜vd＜85；

所述第三透镜满足以下条件：1.45＜nd＜1.6，50＜vd＜85；

所述第四透镜满足以下条件：1.45＜nd＜1.6，50＜vd＜85；

所述第五透镜满足以下条件：1.45＜nd＜1.6，50＜vd＜85；

所述第六透镜满足以下条件：1.5＜nd＜1.65，30＜vd＜50；

所述第七透镜满足以下条件：1.5＜nd＜1.65，30＜vd＜50；

所述第八透镜满足以下条件：1.45＜nd＜1.6，50＜vd＜85；

所述第九透镜满足以下条件：1.45＜nd＜1.6，50＜vd＜85；

所述第十透镜曲率半径为：1.5＜nd＜1.65，30＜vd＜50；

所述第十一透镜满足以下条件：1.5＜nd＜1.65，30＜vd＜50；

所述第十二透镜满足以下条件：1.5＜nd＜1.65，30＜vd＜50；

所述第十三透镜满足以下条件：1.45＜nd＜1.6，50＜vd＜85；

所述第十四透镜满足以下条件：1.45＜nd＜1.65，30＜vd＜85。

可选的，所述镜头的光路结构为双远心结构。

本发明的优点在于：保证传统干膜可以高效曝光，成像质量满足曝光要求，并且调节方便，只需要移动其中一个镜片就可以精确调节镜头的倍率，特别是调节倍率时，曝光面的位置保持不变，这样在进行整机调试时非常方便，省时省力，稳定性好。

本发明的目的是提供一种数字光刻用紫外宽光谱的镜头，可以覆盖360nm-410nm波长范围，符合普通干膜的光谱响应范围，因此更换光源，配合本发明实施例的宽光谱镜头，即可实现对普通干膜的刻蚀，不需要使用专用的干膜，因此，可以极大的降低生产成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种紫外宽光谱光刻镜头的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的一种紫外宽光谱光刻镜头的mtf(modulationtransferfunction，调制传递函数)图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种紫外宽光谱光刻镜头的结构示意图，如图1所示，所述镜头包括：沿紫外光源10到目标的顺序依次设置的紫外光源10、第一镜组20、第二镜组30第三镜组40，其中，

紫外光源10发射紫外光，以使紫外光照射在第一镜组20的入光面上，所述紫外光源10包括数字微反射镜101以及第一透镜102，所述第一透镜102为双凸透镜；

所述第一镜组20包括：沿紫外光源10到目标的顺序依次设置的第一数量个正透镜以及第二数量个负透镜，且第一镜组20的组合焦距为正，其中，所述第一数量包括：四，第二数量包括：二；

所述第二镜组30包括：沿紫外光源10到目标的顺序依次设置的第三数量个正透镜以及第四数量个负透镜，且第二镜组30的组合焦距为正，第二镜组30中距离第一镜组20最近的透镜可以沿光轴方向运动，其中，所述第三数量包括：三，第四数量包括：二；

所述第三镜组40包括：沿紫外光源10到目标的顺序依次设置的第五数量个正透镜，且第三镜组40的组合焦距为正，其中，所述第五数量包括：二。

第三镜组40的出射光照射在目标60上。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述第一透镜102的物面侧曲率半径为：90mm≤r≤∞，所述第一透镜102的像面侧曲率半径为：90mm≤r≤∞，其中，所述r为曲率半径。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述第一镜组20包括：沿紫外光源10到目标的顺序依次设置的第二透镜201、第三透镜202、第四透镜203、第五透镜204、第六透镜205以及第七透镜206，其中，所述第二透镜201的物面侧曲率半径为：90mm≤r≤∞，像面侧曲率半径为：50mm≤r≤200mm；

所述第三透镜202的物面侧曲率半径为：100mm≤r≤250mm，像面侧曲率半径为：100mm≤r≤500mm；

所述第四透镜203的物面侧曲率半径为：40mm≤r≤80mm，像面侧曲率半径为：200mm≤r≤∞，其中，所述r为曲率半径；

所述第五透镜204的物面侧曲率半径为：40mm≤r≤80mm，像面侧曲率半径为：150mm≤r≤∞，其中，所述r为曲率半径；

所述第六透镜205的物面侧曲率半径为：200mm≤r≤∞，像面侧曲率半径为：50mm≤r≤150mm，其中，所述r为曲率半径；

所述第七透镜206的物面侧曲率半径为：100mm≤r≤500mm，像面侧曲率半径为：25mm≤r≤60mm，其中，所述r为曲率半径；

第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜以及第六透镜为双凸或者平凸透镜，第七透镜为双凹透镜。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述第二镜组30包括：沿紫外光源10到目标的顺序依次设置的第八透镜301、第九透镜302、第十透镜303、第十一透镜304、第十二透镜305，其中，所述第八透镜301的物面侧曲率半径为：200mm≤r≤∞，像面侧曲率半径为：30mm≤r≤100mm；

所述第九透镜302的物面侧曲率半径为：30mm≤r≤100mm，像面侧曲率半径为：100mm≤r≤300mm；

所述第十透镜303的物面侧曲率半径为：25mm≤r≤60mm，像面侧曲率半径为：30mm≤r≤80mm；

所述第十一透镜304的物面侧曲率半径为：200mm≤r≤∞，像面侧曲率半径为：20mm≤r≤60。

所述第十二透镜305的物面侧曲率半径为：25mm≤r≤60mm，像面侧曲率半径为：50mm≤r≤150mm，且r为曲率半径；

第八透镜以及第十一透镜为双凸或者平凸透镜，第九透镜为双凸透镜，第十透镜以及第十一透镜为凹凸透镜，第十二透镜为双凹透镜。

如图1所示的姿态，第二镜组30中第八透镜301沿光轴上下移动时，镜头倍率可以微调，而且工作距离保持不变。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述第三镜组40包括：沿紫外光源10到目标的顺序依次设置的第十三透镜401以及第十四透镜402，其中，所述第十三透镜401的物面侧曲率半径为：100mm≤r≤800mm，像面侧曲率半径为：50mm≤r≤150mm；

第十四透镜402的物面侧曲率半径为：100mm≤r≤200mm，像面侧曲率半径为：200mm≤r≤∞；

第十三透镜为凹凸透镜，第十四透镜为双凸或者平凸透镜。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述第一透镜102、第一透镜102组、第二透镜组以及第三透镜组之间的焦距关系为：

150≤f1≤300

50≤f2≤100

75≤f3≤125

75≤f4≤125

2≤f34/f12≤3

其中，f1为第一透镜102的焦距，单位为毫米；f2为第一透镜组20的焦距，单位为毫米；f3为第二镜组30的焦距，单位为毫米；f4为第三透镜组40的焦距，单位为毫米；f12为第一透镜102和第一透镜组20的组合焦距，单位为毫米；f34为第二镜组30和第三透镜组10的组合焦距，单位为毫米。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述镜头的放大倍率、波长范围、物方线视场以及物方的数值孔径大小分别为：

1≤m≤3；

360nm≤w≤410nm；

15mm≤f≤25mm；

0.08≤na≤0.15，其中，

m为镜头的放大倍率；w为镜头的波长范围；f为物方线视场大小；na为镜头数字微反射镜101侧的物方的数值孔径。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述第一透镜102、数字微反射镜101以及第一镜组20之间的距离满足以下条件：

1mm＜d01＜20mm

45mm＜d12＜100mm，其中，所述d01为第一透镜102与数字微反射镜101之间的中心距；所述d02为数字微反射镜101与第二透镜之间的中心距。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述镜头由第一透镜102，第二透镜201，第三透镜202，第四透镜203，第五透镜204，第六透镜205，第七透镜206，第八透镜301，第九透镜302，第十透镜303，第十一透镜304，第十二透镜305，第十三透镜401，第十四透镜402组成，玻璃材料满足以下条件：

所述第一透镜102满足以下条件：1.45＜nd＜1.65，30＜vd＜85；其中，所述nd为光折射率，所述vd为阿贝常数；

所述第二透镜201满足以下条件：1.45＜nd＜1.6，50＜vd＜85；

所述第三透镜202满足以下条件：1.45＜nd＜1.6，50＜vd＜85；

所述第四透镜203满足以下条件：1.45＜nd＜1.6，50＜vd＜85；

所述第五透镜204满足以下条件：1.45＜nd＜1.6，50＜vd＜85；

所述第六透镜205满足以下条件：1.5＜nd＜1.65，30＜vd＜50；

所述第七透镜206满足以下条件：1.5＜nd＜1.65，30＜vd＜50；

所述第八透镜301满足以下条件：1.45＜nd＜1.6，50＜vd＜85；

所述第九透镜302满足以下条件：1.45＜nd＜1.6，50＜vd＜85；

所述第十透镜303曲率半径为：1.5＜nd＜1.65，30＜vd＜50；

所述第十一透镜304满足以下条件：1.5＜nd＜1.65，30＜vd＜50；

所述第十二透镜305满足以下条件：1.5＜nd＜1.65，30＜vd＜50；

所述第十三透镜401满足以下条件：1.45＜nd＜1.6，50＜vd＜85；

所述第十四透镜402满足以下条件：1.45＜nd＜1.65，30＜vd＜85。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述镜头的光路结构为双远心结构。

为了滤除非必要光线，紫外宽光谱光刻镜头中位于第一透镜组20和第二镜组30之间设置镜头光阑50。

在本发明实施例中，第一透镜，第一镜组20，第二镜组30，以及第三镜组40均使用玻璃球面单透透镜。

实施例1

表1为本发明实施例提供的光刻镜头中各个透镜的光学参数汇总表，如表1所示，

表1

需要说明的是，各表面的序号为图1中按照从数字微反射镜101的物侧面到第十四透镜402的物侧面的顺序分布的各个侧面的序号：例如，s1为数字微反射镜101的物侧面序号；s2为第一透镜102的物侧面的序号；s3为第一透镜102的像侧面序号；s4为第二透镜201的物侧面序号；s5为第二透镜201的像侧面序号。

图2为本发明实施例1提供的一种紫外宽光谱光刻镜头的mtf(modulationtransferfunction，调制传递函数)图，如图2所示，每个视场下又分别有t和s两个方向上的曲线，t表示子午方向的传函，即过光瞳y轴的光束剖面；s表示弧矢方向的传函，即过光瞳x轴的光束剖面。可以看出，本发明实施例在全视场范围以内，46lp/mm时的光学调制传递函数值大于0.6；在23lp/mm处的光学调制传递函数值大于0.8；

本发明实施例还可以应用于丝网印刷等领域。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。