[發(fā)明專利]一種高NA投影物鏡

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410155301.1
• 申請日: 2014-04-17
• 公開（公告）號: CN103885159A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設計）人: 白瑜;邢廷文;呂保斌;鄧超;朱紅偉;廖志遠
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G02B13/18
• 分類號: G02B13/18;G02B13/14;G02B13/00;G02B17/08;G03F7/20
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;李新華

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于微影工藝、半導體元件制作裝置中的浸沒式紫外光學系統(tǒng)，屬于投影光學技術領域。

背景技術

光刻是一種集成電路制造技術，它利用光學投影影像的原理將掩模板上的IC圖形以曝光的方式將高分辨率圖形轉移到涂膠硅片上的光學曝光過程，幾乎所有集成電路的制造都是采用光學投影光刻技術。最初，半導體器件制造，采用的是掩模與硅片貼在一起的接觸式光刻技術。1957年，接觸式光刻技術實現(xiàn)了特征尺寸為20微米的動態(tài)隨機存儲器的制造。之后，半導體行業(yè)引入掩模與硅片間具有一定間隙的接近式光刻技術，并分別于1971年和1974年制造出特征尺寸為10微米和6微米的動態(tài)隨機存儲器。1978年，美國GCA公司研發(fā)了世界上第一臺分布重復投影光刻機，分辨率可達2微米，分布重復投影光刻機迅速成為半導體制造技術中的主流。分布重復投影光刻機的對準精度可達±0.5μm，與此前的光刻機相比，分步光刻機極大地改善了系統(tǒng)的分辨率和掩模/硅片套刻時的對準精度。

光刻技術是我國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支持技術之一，投影光刻裝置是大規(guī)模集成電路制造工藝的關鍵設備，高分辨率高精度投影光學系統(tǒng)是高尖端光刻機的核心部件，它的性能直接決定著光刻機的精度。目前國內(nèi)剛剛開始工作波長193nm的投影光學系統(tǒng)實用化研究，以往設計數(shù)值孔徑也都不很高，最高分辨力為0.35-0.5微米。由于分辨率低，不能制作出高精度高分辨率的圖形，已不能滿足大規(guī)模集成電路制造和研究的需求。

由瑞利衍射定理可得到光刻機分辨力的公式如下：

R＝k₁λ/NA

上式中R為光刻機的分辨力，k₁為工藝系數(shù)因子，λ為工作波長，NA為投影光刻物鏡的數(shù)值孔徑。因此，為了滿足更高的分辨率，需要將光源的波長縮短并增大投影光學系統(tǒng)的數(shù)值孔徑來實現(xiàn)，但是光源的波長縮短時，因為光學玻璃對光的吸收而用于投影光學系統(tǒng)的材料種類會受到很大限制。目前國際上光刻機的制造幾乎處于壟斷地位，最大的3家生產(chǎn)商為荷ASML，Nikon和Canon。從2004年起，這幾家公司就提供193nm浸沒式光刻機樣品供各大芯片制造商使用，至今，已開發(fā)出多種型號的193nm浸沒式光刻機。本發(fā)明提出了一種可實現(xiàn)超高分辨率的高NA投影物鏡，對于高NA光刻機中的投影曝光光學系統(tǒng)有一定的參考價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有投影物鏡分辨率低的不足，提出了一種工作波長為193nm，數(shù)值孔徑達到1.35的高NA投影物鏡，該高NA投影物鏡可將物成縮小1/4的像，具有具有數(shù)值孔徑大，分辨力高，結構緊湊，成像質(zhì)量好等優(yōu)點。

一種高NA投影物鏡，包括第一單元L1、第二單元L2、第三單元L3、第四單元L4、第五單元L5、第六單元L6、第七單元L7、第八單元L8、第九單元L9和第十單元L10，其特征在于，第一單元L1具有正光焦度，第二單元L2具有正光焦度，第三單元L3具有正光焦度，第四單元L4為45°放置的平面反射鏡，第五單元L5具有正光焦度，第六單元L6為45°放置的平面反射鏡，第七單元L7具有負光焦度，第八單元L8具有正光焦度，第九單元L9具有負光焦度，第十單元L10具有負光焦度。

所述的一種高NA投影物鏡，其特征在于，第一單元L1包括第一正透鏡1、第二正透鏡2、第一負透鏡3和第三正透鏡4。

第二單元L2包括第四正透鏡5和第二負透鏡6。

第三單元L3包括第五正透鏡7，第六正透鏡8和第七正透鏡9。

第四單元L4包括第一平面反射鏡10。

第五單元L5包括第三負透鏡11，第四負透鏡12，第八正透鏡13和第一曲面反射鏡14。

第六單元L6包括第二平面反射鏡18。

第七單元L7包括第五負透鏡19，第六負透鏡20和第七負透鏡21。

第八單元L8包括第九正透鏡22，第十正透鏡23和第八負透鏡24。

第九單元L9包括第九負透鏡25，第十負透鏡26，第十一負透鏡27，第十二負透鏡28。

第十單元L10包括第十三負透鏡29，第十四負透鏡30，第十五負透鏡31，和像面32。

所述的一種高NA投影物鏡，其特征在于，第一單元L1、第二單元L2、第三單元L3、第四單元L4、第五單元L5、第六單元L6、第七單元L7、第八單元L8、第九單元L9和第十單元L10內(nèi)的光學元件都是單片鏡。

所述的一種高NA投影物鏡，其特征在于，所述的高NA投影物鏡中含有18個非球面。