[發(fā)明專利]f?theta光學(xué)鏡頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410457580.7
• 申請日: 2014-09-10
• 公開（公告）號: CN104317034B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫明睿;劉金榮;蒲繼祖
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第四十五研究所
• 主分類號: G02B13/00
• 分類號: G02B13/00
• 代理公司: 北京中建聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11004
• 代理人: 朱麗巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)鏡頭設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種f-theta光學(xué)鏡頭。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的接觸式光刻工藝和投影式光刻工藝都需要制作掩模版，實現(xiàn)光刻圖形由掩模版到基片的翻刻，適合批量大的半導(dǎo)體產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，但對于集成電路產(chǎn)品研發(fā)試制則投入成本大，耗費(fèi)周期長。

激光直寫式光刻工藝不需要制作掩模板，將聚焦后的激光束直接投射到基片的相應(yīng)位置，以實現(xiàn)該處光刻膠感光，與X/Y振鏡掃描系統(tǒng)結(jié)合，通過激光束的擺動實現(xiàn)焦點在工作面的移動來完成整片的光刻工藝，上述激光直寫式光刻工藝主要用于行波管球面柵網(wǎng)的直寫式光刻工藝。f-theta鏡頭是實現(xiàn)激光直寫式光刻的核心部件，其用于實現(xiàn)激光束焦點準(zhǔn)確照射到基片的相應(yīng)位置，以完成行波管柵網(wǎng)圖形的光刻工藝。然而，隨著光刻工藝的發(fā)展，現(xiàn)有的f-theta鏡頭已無法滿足光刻工藝的精度要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種f-theta光學(xué)鏡頭，實現(xiàn)了激光光束在X/Y軸向方向±11°角度的變化與±50mm內(nèi)光刻位置的準(zhǔn)確線性映射關(guān)系，使激光束焦點的定位更精確，能量分布更均勻和集中，滿足了光刻工藝的精度要求，且結(jié)構(gòu)緊湊、成本較低。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了一種f-theta光學(xué)鏡頭，包括沿光線入射方向設(shè)置的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡，其中，所述第一透鏡為凹凸型正透鏡，所述第二透鏡為雙凹型負(fù)透鏡，所述第三透鏡為凹凸型正透鏡，所述第四透鏡為凹凸型正透鏡，所述第五透鏡為平凸型正透鏡，該鏡頭的焦距為257mm，入瞳直徑為15mm，入射光波長為355nm，視場角為11°，加工面積為100×100mm。

進(jìn)一步，在上述的f-theta光學(xué)鏡頭中，所述第一透鏡包括相對的第一曲面及第二曲面，其中，所述第一曲面的曲率半徑為-485mm，所述第二曲面的曲率半徑為-155mm；所述第一透鏡的光軸中心厚度為10mm，所述第一透鏡的材料為石英玻璃，所述第一透鏡的折射率為1.46。

進(jìn)一步，在上述的f-theta光學(xué)鏡頭中，所述第二透鏡包括相對的第三曲面及第四曲面，其中，所述第三曲面的曲率半徑為-73mm，所述第四曲面的曲率半徑為197mm；所述第二透鏡的光軸中心厚度為10mm，所述第二透鏡的材料為K9玻璃，所述第二透鏡的折射率為1.53。

進(jìn)一步，在上述的f-theta光學(xué)鏡頭中，所述第三透鏡包括相對的第五曲面及第六曲面，其中，所述第五曲面的曲率半徑為-133mm，所述第六曲面的曲率半徑為-90mm；所述第三透鏡的光軸中心厚度為15mm，所述第三透鏡的材料為石英玻璃，所述第三透鏡的折射率為1.46。

進(jìn)一步，在上述的f-theta光學(xué)鏡頭中，所述第四透鏡包括相對的第七曲面及第八曲面，其中，所述第七曲面的曲率半徑為-534mm，所述第八曲面的曲率半徑為-159mm；所述第四透鏡的光軸中心厚度為20mm，所述第四透鏡的材料為K9玻璃，所述第四透鏡的折射率為1.53。

進(jìn)一步，在上述的f-theta光學(xué)鏡頭中，所述第五透鏡包括相對的第九曲面及第十曲面，其中，所述第九曲面的曲率半徑為無窮大，所述第十曲面的曲率半徑為-133mm；所述第五透鏡的光軸中心厚度為30mm，所述第五透鏡的材料為K9玻璃，所述第五透鏡的折射率為1.53。

進(jìn)一步，在上述的f-theta光學(xué)鏡頭中，所述第一透鏡與激光掃描振鏡的距離為30-50mm之間。

進(jìn)一步，在上述的f-theta光學(xué)鏡頭中，所述的第一透鏡與第二透鏡在光軸上的距離為50mm，所述第二透鏡與第三透鏡在光軸上的距離為15mm，所述第三透鏡與第四透鏡在光軸上的距離為12mm，所述第四透鏡與第五透鏡在光軸上的距離為30mm。

進(jìn)一步，在上述的f-theta光學(xué)鏡頭中，所述第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡及第五透鏡之間通過多個隔圈進(jìn)行定位。

本發(fā)明f-theta光學(xué)鏡頭通過與X/Y振鏡掃描系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)了355nm波長的紫外激光束在X/Y方向0～11°的半視場入射角度范圍內(nèi)角度變化與基片上0～50mm范圍內(nèi)光刻位置的準(zhǔn)確線性映射關(guān)系，使激光束焦點的定位更精確，能量分布更均勻和集中，滿足了光刻工藝的精度要求，且結(jié)構(gòu)緊湊、成本較低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明f-theta光學(xué)鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明f-theta光學(xué)鏡頭較佳實施例的彌散斑示意圖。

圖3為本發(fā)明f-theta光學(xué)鏡頭較佳實施例的畸變校正圖。