一種大視場高數(shù)值孔徑的i-line光刻機(jī)投影物鏡的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大視場高數(shù)值孔徑的i-line光刻機(jī)投影物鏡，其采用了雙遠(yuǎn)心、25片4組結(jié)構(gòu)，其中使用了5個(gè)低階非球面來平衡像差。物鏡的像方有效視場為132×132mm，像方數(shù)值孔徑可以達(dá)到0.17。經(jīng)過面型優(yōu)化和微調(diào)后，能有效地解決國內(nèi)現(xiàn)有大面積平板光刻設(shè)備的分辨率低、圖像傳遞能力差的問題。
【專利說明】一種大視場高數(shù)值孔徑的1-l ine光刻機(jī)投影物鏡
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大視場、高數(shù)值孔徑的1-line光刻機(jī)投影物鏡設(shè)計(jì)，屬于微納加工設(shè)備中的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著各行各業(yè)對LCD、LED面板的需求不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)廠家對大面積投影光刻機(jī)也提出了更高的技術(shù)指標(biāo)，主要體現(xiàn)在對投影光刻物鏡的視場要求越來越大，同時(shí)物鏡的成像質(zhì)量必須得到保證。這樣可以有效地提升大面積投影光刻機(jī)的生產(chǎn)效率。
[0003]日本專利JP2006266738A公布了一種應(yīng)用于365nm波長的大面積光刻投影物鏡，其像方NA為0.145，像方有效視場132 X 132mm，系統(tǒng)總長約1500mm，工藝因子可以控制在
0.5以下。光學(xué)系統(tǒng)總共包含27枚鏡片，其中應(yīng)用了 I個(gè)低階非球面(14階)。該物鏡的場曲約為IOum左右，其畸變可以低于0.0002%?，F(xiàn)階段國內(nèi)外大部分大視場投影光刻物鏡的設(shè)計(jì)都參考了此專利。
[0004]由于國內(nèi)光學(xué)加工及裝配工藝落后于國外，在平衡成本之后，工藝因子一般選擇控制在0.7左右。所以為了提高分辨率，大視場光刻投影物鏡只能設(shè)計(jì)成高數(shù)值孔徑。但提高數(shù)值孔徑又會大幅增加物鏡的設(shè)計(jì)難度，所以國內(nèi)目前并沒有特別成熟的大視場、高數(shù)值孔徑(像方視場大于130X 130mm且數(shù)值孔徑超過0.15)的光刻投影物鏡設(shè)計(jì)方案?？傊?，要以較少的鏡片數(shù)在大視場范圍內(nèi)矯正、平衡各類像差并降低鏡面加工難度是目前大視場、高數(shù)值孔徑光刻投影物鏡繼續(xù)突破的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述難題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種大視場高數(shù)值孔徑的1-line光刻機(jī)投影物鏡，鏡片數(shù)較少，可以有效地校正各類像差，達(dá)到較高的分辨率。
[0006]一種大視場高數(shù)值孔徑的1-line光刻機(jī)投影物鏡，其特征是該物鏡共軛距L=1500mm，鏡片分為四組獨(dú)立設(shè)計(jì)再整合優(yōu)化；
[0007]從入射方向開始依次設(shè)置有第一透鏡組，編號G1，鏡片編號LI?L8，共8枚鏡片，其中第5枚鏡片朝向物方的入射面為14階非球面；
[0008]第二透鏡組編號G2，鏡片編號L9?L12，共4枚鏡片、光欄(STOP)，其中第2枚鏡片朝向物方的入射面為14階非球面；
[0009]第三透鏡組編號G3，鏡片編號L13?L17，共5枚鏡片；其中第3枚和第5枚鏡片朝向物方的入射面為14階非球面；
[0010]以及第四透鏡組編號G4，鏡片編號L18?L25，共8枚鏡片；其中第8枚朝向物方的入射面為14階非球面；四個(gè)透鏡組總共25枚鏡片關(guān)于光欄對稱構(gòu)成一個(gè)雙遠(yuǎn)心光路，其中有5個(gè)面采用了低階非球面以平衡像差；
[0011]四組鏡頭組成雙遠(yuǎn)心結(jié)構(gòu)，多個(gè)非球面的使用能減少鏡片數(shù)量并有效校正多種像差，尤其是大視場下的畸變和場曲。[0012]本發(fā)明大視場、高數(shù)值孔徑的i線光刻機(jī)投影物鏡總共包含25枚鏡片。少于國外現(xiàn)有的成熟設(shè)計(jì)方案，在使用同廠家同牌號玻璃的情況下可以有效提高透過率。同時(shí)也能保證更換成對應(yīng)的國產(chǎn)玻璃時(shí)，物鏡的透過率接近國外的設(shè)計(jì)方案。
[0013]該鏡頭為放大成像，物方掩模板尺寸93.4X93.4mm，放大倍率M=-L 25X，有效像方視場132 X 132mm，像方數(shù)值孔徑0.17。
[0014]根據(jù)焦深計(jì)算公式
【權(quán)利要求】
1.一種大視場高數(shù)值孔徑的1-line光刻機(jī)投影物鏡，其特征是該物鏡共軛距L=1500mm，鏡片分為四組獨(dú)立設(shè)計(jì)再整合優(yōu)化； 從入射方向開始依次設(shè)置有第一透鏡組，編號Gl，鏡片編號LI~L8，共8枚鏡片，其中第5枚鏡片朝向物方的入射面為14階非球面； 第二透鏡組編號G2，鏡片編號L9~L12，共4枚鏡片、光欄(STOP)，其中第2枚鏡片朝向物方的入射面為14階非球面； 第三透鏡組編號G3，鏡片編號L13~L17，共5枚鏡片；其中第3枚和第5枚鏡片朝向物方的入射面為14階非球面； 以及第四透鏡組編號G4，鏡片編號L18~L25，共8枚鏡片；其中第8枚朝向物方的入射面為14階非球面；四個(gè)透鏡組總共25枚鏡片關(guān)于光欄對稱構(gòu)成一個(gè)雙遠(yuǎn)心光路,其中有5個(gè)面采用了低階非球面以平衡像差； 四組鏡頭組成雙遠(yuǎn)心結(jié)構(gòu)，多個(gè)非球面的使用能減少鏡片數(shù)量并有效校正多種像差，尤其是大視場下的畸變和場曲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大視場高數(shù)值孔徑的1-line光刻機(jī)投影物鏡，其特征是:其光學(xué)系統(tǒng)共軛距為1500mm，物方工作距70mm，像方工作距大于100mm，工作波長為1-line(365nm)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大視場高數(shù)值孔徑的1-line光刻機(jī)投影物鏡，其特征是:其光學(xué)系統(tǒng)為放大成像，放大倍率M=-L 25 X。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大視場高數(shù)值孔徑的1-line光刻機(jī)投影物鏡，其特征是:其光路為雙遠(yuǎn)心光路，物方、像方的遠(yuǎn)心度均控制在±0.5度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4之一所述的大視場高數(shù)值孔徑的1-line光刻機(jī)投影物鏡，其特征是:其像方有效視場為132 X 132mm，像方數(shù)值孔徑能達(dá)到0.17 ;根據(jù)公式σ = &1，k



NA 代表光刻工藝因子，NA為物鏡數(shù)值孔徑，其中工藝因子取0.7，該物鏡的分辨率理論上能達(dá)到 1.5um
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大視場高數(shù)值孔徑的1-line光刻機(jī)投影物鏡，其特征是:其鏡片材料采用成都光明光電公司的、牌號分別為H-K9L、H-QK3L以及F2的玻璃。
【文檔編號】G02B13/22GK103837967SQ201410076527
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】劉俊伯, 高洪濤, 陳銘勇, 朱咸昌, 胡松, 馬馳飛, 程依光 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所