专利名称：一种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，特别是涉及光刻机投影光学系统中的一种2倍放大率的投影光刻物镜。
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。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线、H线波段，像面视场大小117. 6mm,物距71. 28mm,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，物距90mm。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，物距61. 02mm。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。综合上述背景技术，及实际使用需求，需要设计一种2倍投影光刻物镜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种投影光刻物镜，能校正大视场范围内的畸变、场曲、像散、轴向色差、倍率色差，并实现物像空间的双远心。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一具有正光焦度的第一透镜组Gll ；一具有正光焦度的第二透镜组G12 ；一具有正光焦度的第三透镜组G13 ；所述第三透镜组G13内包括一孔径光阑AS ；一具有正光焦度的第四透镜组G14 ；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. 2 < I fG12/fG111 < 0. 50. 75 < |fG13/fG14l < 1. 20. 1 < |fG12/L| < 0. 30. 19 < |fG15/L| < 0. 58其中fG11 所述第一透镜组Gll的焦距；fei2 所述第二透镜组G12的焦距；fei3 所述第三透镜组G13的焦距；fei4 所述第四透镜组G14的焦距；fei5 所述第五透镜组G15的焦距；L 从物面到像面的距离。优选地，所述第一透镜组Gll由至少三片透镜构成；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由至少六片透镜构成；所述第三透镜组G13包含一具有负光焦度的子透镜组G13-ln，所述子透镜组G13-ln包含所述第三透镜组G13的至少三片相邻负透镜；所述第四透镜组G14由至少四片透镜构成；所述第五透镜组G15由至少二片透镜构成；其中，所述第三透镜组G13与子透镜组G13-ln之间满足以下关系式-0. 004 < I fG13_ln/fG131 < 0. 008其中fG13_ln 第三透镜组G13的子透镜组G13-ln的焦距；fei3 第三透镜组G13的焦距。较佳地，所述第一透镜组Gll内至少包含一对凹面相对透镜，所述第三透镜组G13 内至少包含一对凹面相对透镜，所述第四透镜组G14内至少包含一对凹面相对透镜。其中，像方工作距离大于100mm。较佳地，在所述第一、二、四、五透镜组Gil、G12、G14、G15中所有弯月透镜使用在 365nm波长下折射率大于1. 6的材料；在包含所述孔径光阑AS的所述第三透镜组G13中的所有弯月透镜，使用在365nm波长下折射率小于1. 6的材料。相对于以上背景技术，本发明使用I线设计，完成放大倍率设计。半视场大小 100mm, 士5nm的I线带宽，保证了足够的曝光光强。同时，本发明的像方工作距大于100mm， 为整机空间布置留有余量。本发明以相对简单的结构实现所需的微米极的分辨率，带宽相对于背景专利有所提高，而且畸变、像散、色差校正良好。
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成像畸变曲线图；图3所示为本发明光刻物镜物方及像方远心曲线图；图4所示为本发明光刻物镜像差曲线图。
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。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一具有正光焦度的第一透镜组Gll ； 一具有正光焦度的第二透镜组G12 ；一具有正光焦度的第三透镜组G13 ；所述第三透镜组G13内包含一孔径光阑AS ；一具有正光焦度的第四透镜组G14;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. 2 < I fG12/fG111 < 0. 50. 75 < fG13/fG14 < 1.20. 1 < fG12/L < 0. 30. 19 < fG15/L < 0. 58其中fG11 所述第一透镜组Gll的焦距；fei2 所述第二透镜组G12的焦距；fei3 所述第三透镜组G13的焦距；fei4 所述第四透镜组G14的焦距；fei5 所述第五透镜组G15的焦距；L 从物面到像面的距离。
2.如权利要求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由至少六片透镜构成；所述第三透镜组G13包含一具有负光焦度的子透镜组G13-ln，所述子透镜组G13-ln包含所述第三透镜组G13的至少三片相邻负透镜；所述第四透镜组G14由至少四片透镜构成； 所述第五透镜组G15由至少二片透镜构成；其中，所述第三透镜组G13与子透镜组G13-ln之间满足以下关系式-0. 004 < |fG13_ln/fG13| <0.008 其中fG13-ln 第三透镜组G13的子透镜组G13-ln的焦距；fei3 第三透镜组G13的焦距。
3.如权利要求1所述的投影光刻物镜，其特征在于，所述第一透镜组Gll内至少包含一对凹面相对透镜，所述第三透镜组G13内至少包含一对凹面相对透镜，所述第四透镜组G14 内至少包含一对凹面相对透镜。
4.如权利要求1所述的投影光刻物镜，其特征在于，像方工作距离大于100mm。
5.如权利要求1所述的投影光刻物镜，其特征在于，在所述第一、二、四、五透镜组Gil、 G12、G14、G15中所有弯月透镜使用在365nm波长下折射率大于1. 6的材料；在包含所述孔径光阑AS的所述第三透镜组G13中的所有弯月透镜，使用在365nm波长下折射率小于1.6 的材料。
全文摘要
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一具有正光焦度的第一透镜组G11；一具有正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；以及一具有正光焦度的第五透镜组G15，五个透镜组，构成2x放大倍率设计。使用I线设计，±5nm的I线带宽，保证了足够的曝光光强。校正大视场范围内的场曲、畸变、色差，并实现物像空间的双远心。像方工作距大于100mm，为整机空间布置留有余量。
文档编号H01L21/02GK102540415SQ20101058545
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