專利名稱：大曝光視場投影物鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體光刻裝置投影光學(xué)系統(tǒng)，特別是涉及一種大曝光視場投影物鏡。
背景技術(shù)：
目前在半導(dǎo)體加工領(lǐng)域，微米級(jí)分辨率，高產(chǎn)率的投影光學(xué)系統(tǒng)需求日益增加。步進(jìn)式光刻設(shè)備為了獲得高產(chǎn)率，通常采用大的曝光視場，同時(shí)為了配合掩模尺寸，部分光學(xué)系統(tǒng)采用了 1.6x放大倍率。日本專利JP2000199850介紹了一種1. 6x放大倍率的光刻投影物鏡。曝光波長使用GH線波段，硅片面視場大小117. 6mm，硅片面數(shù)值孔徑為0. 1。此物鏡為38片的多透鏡結(jié)構(gòu)，且包含一片非球面。目前有很多I線增強(qiáng)型汞燈，可以以有限的帶寬滿足大視場高產(chǎn)率的需求，而且單獨(dú)I線設(shè)計(jì)，對(duì)提高分辨率和校正色差都有利。綜上所述，可以設(shè)計(jì)一種具有一定帶寬的 I線大視場光刻投影物鏡，以相對(duì)簡單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)微米極的分辨率，同時(shí)還要能夠校正大視場范圍內(nèi)畸變、場曲、像散、色差。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述先前技術(shù)的種種缺失，本發(fā)明的目的在于提供一種大曝光視場投影物鏡，能校正多種像差，特別是畸變、場曲、像散、軸向色差、倍率色差，并實(shí)現(xiàn)物像空間的雙遠(yuǎn)心。為達(dá)上述及其他目的，本發(fā)明提供一種大曝光視場投影物鏡，用于把位于所述投影物鏡的物平面內(nèi)的圖案投射到所述投影物鏡像平面內(nèi)，從所述物平面開始沿光軸依次設(shè)置具有正光焦度的第一、第二、第三及第四透鏡組，以及位于所述第二及第三透鏡組之間的孔徑光闌；所述各透鏡組之間滿足以下關(guān)系式0. 61 < Vf1 < 0. 922.1 < f3/f4 <3.9其中f\ 第一透鏡組的焦距；f2 第二透鏡組的焦距；f3 第三透鏡組的焦距；f4 第四透鏡組的焦距。其中，所述投影物鏡的工作波長是I線波段。其中，所述第一透鏡組由至少四片透鏡構(gòu)成，所述第一透鏡組包含一第一子透鏡組；所述第一子透鏡組光焦度為正，包含所述第一透鏡組的二個(gè)透鏡；所述第二透鏡組由至少六片透鏡構(gòu)成，所述第二透鏡組包含一第二子透鏡組，所述第二子透鏡組光焦度為正，包含所述第二透鏡組的三個(gè)透鏡；所述第三透鏡組由至少四片透鏡構(gòu)成，所述第三透鏡組包含一第三子透鏡組，所述第三子透鏡組光焦度為正，包含所述第三透鏡組的三個(gè)透鏡；所述第四透鏡組由至少三片透鏡構(gòu)成，所述第四透鏡組包含一第四子透鏡組，所述第四子透鏡組光焦度為正，包含所述第四透鏡組的二個(gè)透鏡；
所述透鏡組與子透鏡組之間滿足以下關(guān)系式0.22 < f^；Zf1< 0.45
0.42 < f2_l77f2< 0.67
0.14 <%< 0.2
0.25 < f4_l7< 0.41其中f1_1 第一透鏡組第一子透鏡組的焦距；f2_i 第二透鏡組第二子透鏡組的焦距；f^ 第三透鏡組第三子透鏡組的焦距；f4_i 第四透鏡組第四子透鏡組的焦距。其中，所述投影物鏡的放大倍率為1. 6倍。其中，所述第一透鏡組包含凹面面向所述物面的彎月式透鏡。所述第一透鏡組包含至少一個(gè)凹面面向所述像面的負(fù)透鏡。所述第二透鏡組包含凹面面向所述物面的彎月式透鏡。所述第二透鏡組包含正光焦度透鏡與負(fù)光焦度透鏡組合；且所述正光焦度透鏡由低色散材料構(gòu)成，負(fù)光焦度透鏡由高色散材料構(gòu)成。所述第三透鏡組包含凹面彎向所述像面彎月式透鏡。所述第四透鏡組包含凹面面向所述物面的彎月式透鏡。其中，所述各透鏡材料阿貝數(shù)滿足以下關(guān)系1. 13 < Vh/Vh < 1. 670. 42 < V2-2/V2-3 < 0. 660. 73 < V2_5/V2_6 < 0. 98V1^3和第一透鏡組第三透鏡和第四透鏡的阿貝數(shù)；V2_2和V2_3 第二透鏡組第二透鏡和第三透鏡的阿貝數(shù)；V2_5和V2_6 第二透鏡組第五透鏡和第六透鏡的阿貝數(shù)。其中，所述第一透鏡組的鄰近所述物面的透鏡及第四透鏡組的鄰近所述像面的透鏡，均由高色散材料構(gòu)成，且阿貝數(shù)小于45。本發(fā)明使用較少的鏡片完成1.6x放大倍率設(shè)計(jì)，半視場大小100mm，保證了足夠的曝光光強(qiáng)，這些都滿足了高產(chǎn)率光刻設(shè)備的需求。


圖1所示為本發(fā)明大曝光視場投影物鏡結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示為本發(fā)明大曝光視場投影物鏡畸變曲線圖；圖3所示為本發(fā)明大曝光視場投影物鏡物方及像方遠(yuǎn)心曲線圖；圖4所示為本發(fā)明大曝光視場投影物鏡光線像差曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。本發(fā)明之投影物鏡主要包括第一、第二、第三、第四透鏡組，且各透鏡組焦距滿足以下關(guān)系式
0. 61 < Vf1 < 0. 92 (1)2. 7 < f3/f4 < 3. 9 (2)其中f\ 第一透鏡組Gll的焦距；f2 第二透鏡組G12的焦距；f3 第三透鏡組G13的焦距；f4 第四透鏡組G14的焦距。本發(fā)明投影物鏡中，所述第一透鏡組包括至少四片透鏡，第二透鏡組包括至少六片透鏡，第三透鏡組包括至少四片透鏡，第四透鏡組包括至少三片透鏡，所使用的透鏡鏡片數(shù)至少為17片，為簡化說明本發(fā)明，以下僅以本發(fā)明的投影物鏡中第一透鏡組包括四片透鏡，第二透鏡組包括六片透鏡，第三透鏡組包括四片透鏡，第四透鏡組包括三片透鏡，共使用17片透鏡為例進(jìn)行圖示說明。如圖1所示，本發(fā)明投影物鏡透鏡片數(shù)量為17片，各參數(shù)要求如表1所示表 權(quán)利要求
1.一種大曝光視場投影物鏡，用于把位于所述投影物鏡的物平面內(nèi)的圖案投射到所述投影物鏡像平面內(nèi)，其特征在于從所述物平面開始沿光軸依次設(shè)置具有正光焦度的第一、 第二、第三及第四透鏡組，以及位于所述第二及第三透鏡組之間的孔徑光闌；所述各透鏡組之間滿足以下關(guān)系式0. 61 < Vf1 < 0. 92 2.1 < f3/f4 <3.9其中f\ 第一透鏡組的焦距；f2 第二透鏡組的焦距； f3 第三透鏡組的焦距； f4 第四透鏡組的焦距。
2.如權(quán)利要求1所述的投影物鏡，其特征在于所述投影物鏡的工作波長是I線波段。
3.如權(quán)利要求1所述的投影物鏡，其特征在于所述第一透鏡組由至少四片透鏡構(gòu)成， 所述第一透鏡組包含一第一子透鏡組；所述第一子透鏡組光焦度為正，包含所述第一透鏡組的二個(gè)透鏡；所述第二透鏡組由至少六片透鏡構(gòu)成，所述第二透鏡組包含一第二子透鏡組，所述第二子透鏡組光焦度為正，包含所述第二透鏡組的三個(gè)透鏡；所述第三透鏡組由至少四片透鏡構(gòu)成，所述第三透鏡組包含一第三子透鏡組，所述第三子透鏡組光焦度為正，包含所述第三透鏡組的三個(gè)透鏡；所述第四透鏡組由至少三片透鏡構(gòu)成，所述第四透鏡組包含一第四子透鏡組，所述第四子透鏡組光焦度為正，包含所述第四透鏡組的二個(gè)透鏡； 所述透鏡組與子透鏡組之間滿足以下關(guān)系式0.22 <Zf1<0.450.42 < f2:(/f2<0.670.14 < f3:(/f3<0.20.25 < f,-<0.41其中f^ 第一透鏡組第一子透鏡組的焦距；f2_i 第二透鏡組第二子透鏡組的焦距；f3-!第三透鏡組第三子透鏡組的焦距；fH 第四透鏡組第四子透鏡組的焦距。
4.如權(quán)利要求1所述的投影物鏡，其特征在于所述投影物鏡的放大倍率為1.6倍。
5.如權(quán)利要求1所述的投影物鏡，其特征在于所述第一透鏡組包含凹面面向所述物面的彎月式透鏡。
6.如權(quán)利要求1所述投影物鏡，其特征在于所述第一透鏡組包含至少一個(gè)凹面面向所述像面的負(fù)透鏡。
7.如權(quán)利要求1所述投影物鏡，其特征在于所述第二透鏡組包含凹面面向所述物面的彎月式透鏡。
8.如權(quán)利要求1所述投影物鏡，其特征在于所述第二透鏡組包含正光焦度透鏡與負(fù)光焦度透鏡組合；且所述正光焦度透鏡由低色散材料構(gòu)成，負(fù)光焦度透鏡由高色散材料構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求1所述投影物鏡，其特征在于所述第三透鏡組包含凹面彎向所述像面彎月式透鏡。
10.如權(quán)利要求1所述投影物鏡，其特征在于所述第四透鏡組包含凹面面向所述物面的彎月式透鏡。
11.如權(quán)利要求3所述投影物鏡，其特征在于所述各透鏡材料阿貝數(shù)滿足以下關(guān)系 1. 13 < V1VVh < 1. 670. 42 < V2_2/V2_3 < 0. 66 0. 73 < V2_5/V2_6 < 0. 98V1^3和AV4 第一透鏡組第三透鏡和第四透鏡的阿貝數(shù)； V2_2和V2_3 第二透鏡組第二透鏡和第三透鏡的阿貝數(shù)； v2_5和v2_6 第二透鏡組第五透鏡和第六透鏡的阿貝數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述投影物鏡，其特征在于所述第一透鏡組的鄰近所述物面的透鏡及第四透鏡組的鄰近所述像面的透鏡，均由高色散材料構(gòu)成，且阿貝數(shù)小于45。
全文摘要
本發(fā)明提供一種大曝光視場投影物鏡，用于把位于所述投影物鏡的物平面內(nèi)的圖案投射到所述投影物鏡像平面內(nèi)，從所述物平面開始沿光軸依次設(shè)置具有正光焦度的第一、第二、第三及第四透鏡組，以及位于所述第二及第三透鏡組之間的孔徑光闌；所述各透鏡組之間滿足以下關(guān)系式0.61＜f2/f1＜0.92(1)2.7＜f3/f4＜3.9 (2)其中f1第一透鏡組的焦距；f2第二透鏡組的焦距；f3第三透鏡組的焦距；f4第四透鏡組的焦距。本發(fā)明使用較少的鏡片完成1.6x放大倍率設(shè)計(jì)，半視場大小100mm，保證了足夠的曝光光強(qiáng)，這些都滿足了高產(chǎn)率光刻設(shè)備的需求。
文檔編號(hào)G02B13/06GK102401980SQ20101028058
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月14日
發(fā)明者劉國淦, 武珩, 黃玲 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司