[發明專利]一種非球面變焦距光刻物鏡系統

有效

• 申請號: 201210279812.5
• 申請日: 2012-08-08
• 公開（公告）號: CN102789044A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 劉偉奇;呂博;馮睿;魏忠倫;柳華;康玉思;姜珊
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B15/173
• 分類號: G02B15/173;G03F7/20
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 南小平

技術領域

本發明屬于光學技術領域，具體涉及一種非球面變焦距光刻物鏡系統。

背景技術

在現代高分辨率集成電路制造工藝的光刻技術中光刻裝置是一種十分重要的設備。光刻物鏡系統是光刻裝備中至關重要的核心部件。光刻裝置按是否采用掩模板主要分為有掩模光刻裝置和無掩模光刻裝置兩大類，兩種光刻方式大多采用投影式光刻曝光形式。有掩模光刻裝置將掩模板上的曝光圖形信息投影到刻蝕基片上；無掩模光刻裝置將空間光調制器的曝光圖形信息投影到刻蝕基片上，刻蝕基片通過顯影等復雜工藝將掩模板上的曝光圖形信息呈現出來。但光刻物鏡系統基本采用定焦系統，即一套光刻物鏡系統只能曝光出掩模板或數字光調制器的一種比例的曝光圖形，無法實現在同一光刻設備中光刻物鏡的變焦距功能，即也不能實現掩模板曝光圖形不同比例大小的呈現。

發明內容

本發明為了解決現有光刻物鏡為定焦系統，無法實現同一光刻物鏡曝光出不同比例大小的掩模板曝光圖形的問題，提供一種非球面變焦距光刻物鏡系統。

本發明的技術方案為：

一種非球面變焦距光刻物鏡系統，從物面到像面依次為：物面、第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組、第四透鏡組、第五透鏡組和像面；

物面為掩模板或曝光圖形點陣所在平面；

第一透鏡組為前固定組，具有正光焦度，用于固定物面與變焦距系統第一片透鏡的距離；

第二透鏡組為變倍組，具有負光焦度，起到改變光刻物鏡焦距及像面尺寸的作用；

第三透鏡組為補償組，具有正光焦度，作用在于當變倍組移動過程中補償像面的移動，使像面在整個變倍過程中保持位置固定；

第四透鏡組，具有負光焦度，第五透鏡組，具有正光焦度，兩者構成后固定組，用于保證光刻物鏡靠近像面一側的最后一片透鏡與像面距離不變；

像面為刻蝕基片所在平面。

所述一種變焦距光刻物鏡系統共包括22塊透鏡，從靠近物面一側到靠近像面一側依次排列。

所述第一透鏡組由第一透鏡至第三透鏡組成，第一透鏡為雙凸正透鏡、第二透鏡為左凸右凹負透鏡和第三透鏡為雙凸薄正透鏡。

所述第二透鏡組由第四透鏡和第五透鏡組成，第四透鏡為左凹右凸薄負透鏡，第五透鏡為雙凹負透鏡，且第四透鏡的后表面與第五透鏡的前表面曲率半徑相同，第四透鏡和第五透鏡可交合在一起或可無限接近。

所述第三透鏡組由第六透鏡和第七透鏡組成，第六透鏡和第七透鏡均為雙凸正透鏡，同時第六透鏡的前表面和第七透鏡的前表面為非球面。

所述第四透鏡組由第八透鏡至第十二透鏡組成，第八透鏡為左凹右凸正彎月透鏡，第九透鏡至第十二透鏡為左凹右凸負透鏡，第十二透鏡、第十三透鏡均為雙凹負透鏡；第八透鏡的后表面與第九透鏡的前表面曲率半徑相同，第八透鏡和第九透鏡可膠合在一起或可無限接近。

所述第五透鏡組由第十三透鏡至第二十二透鏡組成，第十三透鏡為左凹右凹負透鏡，同時第十三透鏡后表面為非球面，第十四透鏡為左凹右凸正透鏡，第十五透鏡為雙凸正透鏡，第十六透鏡和第十七透鏡均為左凸右凹正透鏡，第十八透鏡為左凸右凹負透鏡鏡，第十九透鏡為雙凹負透鏡，第二十透鏡為左凸右凹正透鏡，第二十一透鏡和第二十二透鏡為左凸右凹正彎月透鏡。

工作原理說明：第一透鏡組G1將物方的遠心光束壓縮進變倍組，第二透鏡組G2即變倍組自左向右地移動到四個變焦距位置，第三透鏡組G3即補償組同時自左向右移動來補償變倍組移動過程中像面的移動同時將物方遠心光束再次壓入第四透鏡組，第四透鏡組將光束顛倒入射到由十片透鏡組成的第五透鏡組第五透鏡組主要完成像差的校正及產生像方遠心。在整個變焦過程中控制物面O到像面I的距離始終為805mm，物面到第一透鏡前表面的距離為147.5733mm，第二十二透鏡后表面到像面的距離為3.5mm。

本發明的有益效果是：本發明將變焦距與雙遠心結構結合在一個系統中，在一組光刻物鏡系統中實現不同倍率高分辨率的成像質量；本發明光變焦距光刻物鏡的所有透鏡均為球面鏡，光學總長短、通光口徑較小，結構緊湊，降低了加工難度和制造成本。

附圖說明

圖1為本發明的光學系統在變焦位置zoom1時的結構示意圖。

圖2為本發明的光學系統在變焦位置zoom1時的傳遞函數。

圖3為本發明的光學系統在變焦位置zoom1時離焦1μm的傳遞函數。

圖4為本發明的光學系統在變焦位置zoom1時的場曲圖。

圖5為本發明的光學系統在變焦位置zoom1時的畸變圖。