[發明專利]全反射投影光學系統

有效

• 申請號: 200810033054.2
• 申請日: 2008-01-24
• 公開（公告）號: CN101221280A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: 朱立榮;儲兆祥
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G02B17/06
• 分類號: G02B17/06;G03F7/20
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及一種投影光學系統，特別涉及一種用于半導體光刻以及照相制版的全反射投影光學系統。

背景技術

隨著投影光刻技術的發展，投影光學系統的性能逐步提高，并可以適用于集成電路制造等多種領域。現已將投影光刻技術成功應用于亞微米分辨率集成電路制造領域。在半導體封裝技術中，投影光刻技術可用于要求較低分辨率(如幾微米)、較大焦深、較高產率的金凸塊/錫凸塊、硅片級芯片尺度封裝(WLCSP)技術等領域。

隨著半導體芯片特征尺寸的不斷減小，為了得到更加精細的結構，投影物鏡所使用的波長在不斷減少，同時像方數值孔徑不斷增大。在45nm節點技術以后，EUV(極紫外)光刻技術將具有極大的優勢，對于極紫外波段(波長小于15nm)，幾乎所有的玻璃都有很強的吸收性，此時傳統的折射式和折反射結構已不再適用，取而代之的是全反射系統結構。

如圖1所示，美國專利US6226346采用四片反射鏡結構，R1-R4分別為第一至第四反射鏡，R3使用球面鏡，其余使用高次非球面，M和Wafer分別為物面和像面位置。此系統的特點是：環形視場及使用高次非球面鏡較好的控制了畸變，系統分辨率可達0.1um，像方數值孔徑在0.1以上。但是由于物方主光線和光軸存在夾角，以及控制畸變的需要，難以擴大視場，其最大視場寬度不超過3mm。

如圖2及3所示，美國專利US6556648中給出了兩種不同的光闌位于第二反射鏡上的四片反射鏡結構，視場寬度可以做到4mm，但像方遠心而物方非遠心，不利于畸變校正，同時第一反射鏡和第四反射鏡距離過小，且像方工作距離很短，在實際工作中很難實現。其中A1-A4、B1-B4分別表示第一至第四反射鏡，與專利US6226346相比，該光闌位于第二反射鏡位置，有效控制了物方主光線與視場的夾角(仍未達到物方遠心)，擴大了視場。其不足之處是：兩種方案的像方工作距離都很短，A1和A4的距離過近(如圖2所示)，不利于機械安裝。

因此，如何提供一種投影光學系統以保證成像質量良好，并且提高投影物鏡系統的工作距離、并壓縮光學總長，為工件臺和掩模臺提供較大的設計空間，已成為業界亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種全反射投影光學系統，該系統采用全折射和反遠距結構，它不僅能有效地校正像差，而且具有較大的工作距離、良好的成像質量，在裝校和成本方面也兼具優勢。

本發明的目的是這樣實現的：一種全反射投影光學系統，以利用成像光線將位于物鏡物平面內的圖案投射到物鏡像平面內，其包括位于物面之后該成像光線依次經過的第一至第四反射鏡，其中，該第一至第四反射鏡構成雙遠心投影物鏡結構，物方主光線和像方主光線均與光軸平行，孔徑光闌位于該第二反射鏡上并關于光軸旋轉對稱，該第二反射鏡位于第一反射鏡焦點位置，并且該第三反射鏡和第四反射鏡將該孔徑光闌的像成在像方無限遠處。

上述的全反射投影光學系統，其中：該第一反射鏡位于光軸以上，該第三、四反射鏡位于光軸以下，均為離軸放置，該第二反射鏡位于光軸處，為旋轉對稱結構。

上述的全反射投影光學系統，其中：該第一、四反射鏡具有負折射能力，該第三反射鏡具有正折射能力，該第二反射鏡為平面鏡。

上述的全反射投影光學系統，其中：該第一反射鏡和第三反射鏡為凹面鏡，該第四反射鏡為凸面鏡。

上述的全反射投影光學系統，其中：該第一、第三及第四反射鏡均采用高次非球面。

本發明由于采用了上述的技術方案，使之與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果：

1、孔徑光闌位于第一反射鏡焦點處，入瞳呈在物方無限遠，即保證物方主光線與光軸平行，從而有效地控制了畸變，有利于擴大視場。

2、像方工作距離(像面到第四反射鏡的距離)大于100mm，像面到第三反射鏡的水平距離在30mm以上，便于機械安裝。

附圖說明

本發明的全反射投影光學系統的具體結構由以下的實施例及附圖給出。

圖1為一種傳統的光學系統結構及光路示意圖。

圖2為另一種傳統的光學系統結構及光路示意圖。

圖3為又一種傳統的光學系統結構及光路示意圖。

圖4為本發明的全反射投影光學系統的結構及光路示意圖。

圖5為本發明的視場示意圖。

具體實施方式

以下將對本發明的全反射投影光學系統作進一步的詳細描述。