專利名稱：一種大視場(chǎng)寬譜線光刻投影物鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種可以應(yīng)用在步進(jìn)曝光設(shè)備中的光刻投影物鏡。
背景技術(shù)：
光刻設(shè)備是一種將所需圖案應(yīng)用于工件上的裝置。通常是利用輻射束將所需圖案應(yīng)用于工件上的目標(biāo)部分上的裝置。光刻裝置能夠被用于例如集成電路(IC)的制造。通常，光刻設(shè)備的范圍包括但不限于集成電路制造光刻裝置、平板顯示面板光刻裝置、MEMS/ MOEMS光刻裝置、先進(jìn)封裝光刻裝置、印刷電路板光刻裝置、印刷電路板加工裝置以及印刷電路板器件貼裝裝置等。目前在半導(dǎo)體加工領(lǐng)域，微米級(jí)分辨率，高產(chǎn)率的投影光學(xué)系統(tǒng)需求日益增加。步進(jìn)式光刻設(shè)備為了獲得高產(chǎn)率，必須使用寬光譜光源如汞燈，具有大的成像范圍。中國(guó)專利CN 101063743公開了一種光刻鏡頭，適用于g線和i線，數(shù)值孔徑為 0. 13，像方視場(chǎng)僅為31. 466mm，包含12個(gè)鏡片。該結(jié)構(gòu)視場(chǎng)較小，且使用的光譜僅為g線和 i線，無法滿足產(chǎn)率需求。日本專利JP2000199850公開了一種光刻鏡頭，適用于g線和h線，數(shù)值孔徑為 0. 1，像方半視場(chǎng)為117mm。包含38個(gè)鏡片。該物鏡結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，并且光譜僅為g線和h線。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提出一種光刻鏡頭，可以提供足夠大的視場(chǎng)，并且適用于更寬的譜線波段，同時(shí)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。—種大視場(chǎng)寬譜線光刻投影物鏡，把掩模的圖像聚焦成像在硅片上，從掩模開始沿光軸依次設(shè)置具有正光焦度的第一透鏡組；具有負(fù)光焦度的第二透鏡組；具有正光焦度的第三透鏡組；孔徑光闌；具有正光焦度的第四透鏡組，；所述第四透鏡組與第三透鏡組關(guān)于孔徑光闌對(duì)稱；具有負(fù)光焦度的第五透鏡組；所述第五透鏡組與第二透鏡組關(guān)于孔徑光闌對(duì)稱； 以及具有正光焦度的第六透鏡組；所述第六透鏡組與第一透鏡組關(guān)于孔徑光闌對(duì)稱；其中，所述第一透鏡組滿足以下關(guān)系式1. 2 < fl/f < 4. 055 < Vh < 820. 370 < P1^1 < 0. 37326 < V1^2 < 33
0. 354 < P1^2 < 0. 360其中f為第一第二第三透鏡組的總焦距；fl為第一透鏡組的焦距；Vh為第一透鏡組中第一個(gè)透鏡材料的阿貝數(shù)，定義為V = (Nh-I)/(Ni-Ng)；P1^1為第一透鏡組中第一個(gè)透鏡材料的相對(duì)色散，P = (Nh-Ng)/(Ni-Ng)；V1^2為第一透鏡組中第二個(gè)透鏡材料的阿貝數(shù)，定義同上；P1^2為第一透鏡組中第二個(gè)透鏡材料的相對(duì)色散，定義同上；所述第二透鏡組滿足以下關(guān)系式f2/f < -0. 830 < V2n < 550. 358 < P2n < 0. 371其中f為第一第二第三透鏡組的總焦距；f2為第二透鏡組的焦距；Vai為第二透鏡組中負(fù)透鏡材料的阿貝數(shù)，定義為V = (Nh-I)/(Ni-Ng)；P2n為第二透鏡組中負(fù)透鏡材料的相對(duì)色散，P = (Nh-Ng) / (Ni-Ng)；所述第三透鏡組滿足以下關(guān)系式0. 4 < f3/f < 355 < V3-!,2 < 820. 370 < P3-!,2 < 0. 37330 < V3_3 < 550. 358 < P3-3 < 0. 371其中f為第一第二第三透鏡組的總焦距；f3為第三透鏡組的焦距；V3_u為第三透鏡組中第一和第二透鏡材料的阿貝數(shù)，定義為V = (Nh-I)/ (Ni-Ng)；第三透鏡組中第一和第二透鏡材料的相對(duì)色散，定義為P = (Nh-Ng)/ (Ni-Ng)；V3_3為第三透鏡組中第三透鏡材料的阿貝數(shù)，定義同上；P3_3為第三透鏡組中第三透鏡材料的相對(duì)色散，定義同上。優(yōu)選的，第一透鏡組由負(fù)透鏡，正透鏡組成；負(fù)透鏡為雙凹透鏡，正透鏡為雙凸透
^Mi ο優(yōu)選的，第一透鏡組由負(fù)透鏡，第一正透鏡，第二正透鏡組成；負(fù)透鏡為雙凹透鏡， 第一正透鏡為彎月透鏡，彎月透鏡凹面朝向掩模；第二正透鏡為彎月透鏡，彎月透鏡凹面朝向掩模。優(yōu)選的，第二透鏡組由第一正透鏡，負(fù)透鏡，第二正透鏡組成；第一正透鏡為彎月型，凹面朝向掩模；負(fù)透鏡為雙凹透鏡；第二正透鏡為雙凸透鏡。優(yōu)選的，第二透鏡組由負(fù)透鏡，正透鏡組成；負(fù)透鏡為雙凹透鏡；正透鏡為雙凸透
^Mi ο優(yōu)選的，第三透鏡組由第一正透鏡，第二正透鏡，負(fù)透鏡，第三正透鏡組成；第一正透鏡為雙凸透鏡；第二正透鏡為雙凸透鏡；負(fù)透鏡為雙凹透鏡；第三正透鏡為彎月型透鏡， 凹面朝向硅片面。優(yōu)選的，第三透鏡組由第一正透鏡，第二正透鏡，第一負(fù)透鏡，第二負(fù)透鏡組成；第一正透鏡為雙凸透鏡；第二正透鏡為雙凸透鏡；第一負(fù)透鏡為雙凹透鏡；第二負(fù)透鏡為彎月型透鏡，凹面朝向硅片面。其中，所述第一透鏡組由兩種不同色散的玻璃構(gòu)成。本發(fā)明提出的大視場(chǎng)寬波段光刻鏡頭，像方半視場(chǎng)為100mm，適用g線，h線和i線波段，能夠收集到足夠的汞燈光譜能量，便于達(dá)到較高的產(chǎn)率，并且數(shù)值孔徑達(dá)到0. 1，能夠用于曝光微細(xì)線條，同時(shí)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，只包含16-18片鏡片。


圖1所示為本發(fā)明光刻投影物鏡第一實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2所示為本發(fā)明光刻投影物鏡第一實(shí)施例光學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的畸變圖；圖3所示為本發(fā)明光刻投影物鏡第一實(shí)施例光學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的各視場(chǎng)點(diǎn)像差圖；圖4所示為本發(fā)明光刻投影物鏡第二實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖5所示為本發(fā)明光刻投影物鏡第二實(shí)施例光學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的畸變圖；圖6所示為本發(fā)明光刻投影物鏡第二實(shí)施例光學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的各視場(chǎng)點(diǎn)像差圖；圖7所示為本發(fā)明光刻投影物鏡第三實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖8所示為本發(fā)明光刻投影物鏡第三實(shí)施例光學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的畸變圖；圖9所示為本發(fā)明光刻投影物鏡第三實(shí)施例光學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的各視場(chǎng)點(diǎn)像差圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。實(shí)施例1圖1為本發(fā)明光刻投影物鏡第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖，包含18個(gè)鏡片，全部為球面透鏡。適用光譜為包含g線，h線和i線的寬光譜波段，提供視場(chǎng)為200mm，放大倍率為-1倍。如圖所示，光闌前的第一第二第三透鏡組組成前組透鏡Gf。第一透鏡組Gfl由一個(gè)雙凹透鏡和一個(gè)雙凸透鏡組成。第二透鏡組Gf2由一個(gè)彎月透鏡，一個(gè)雙凹透鏡和一個(gè)雙凸透鏡組成，且彎月透鏡彎向掩模方向。第三透鏡組Gf3由一個(gè)雙凸透鏡，一個(gè)雙凸透鏡，一個(gè)雙凹透鏡，一個(gè)彎月透鏡。后組相對(duì)前組關(guān)于光闌對(duì)稱。前組Gf中第一透鏡組Gfl的焦距為正，且焦距較大，主要利于形成遠(yuǎn)心，滿足光刻物鏡特有的遠(yuǎn)心需求；此外，該組離光闌較遠(yuǎn)，對(duì)于球差的影響較小，主要用于校正像散，場(chǎng)曲等像差，該組由兩種不同色散的玻璃構(gòu)成，利于消除軸上色差；第二組透鏡Gf2主要與第三組結(jié)合起到主要的校正像差的作用，同時(shí)起到減小光線夾角的作用，便于第三組透鏡Gf3 校正像差。第三透鏡組Gf3光焦度為正，由三個(gè)正透鏡和一個(gè)負(fù)透鏡組成，主要作用在于校正大部分的像差，該組采用的大部分玻璃的色散都較小，相對(duì)色散系數(shù)在0. 37左右，便于控制二級(jí)光譜。以下為實(shí)施例1的各透鏡的半徑r，透鏡厚度或空氣間隔d等數(shù)據(jù)，以及玻璃對(duì)應(yīng)三個(gè)工作波長(zhǎng)的折射率ng、nh及ni。Y = IOOmm ；NA = 0. 1 ;M = _1 ；注Y為半視場(chǎng)高度；NA為數(shù)值孔徑；M為放大倍率。
權(quán)利要求
1. 一種光刻投影物鏡，用于把位于所述投影物鏡的物平面內(nèi)的圖案投射到所述投影物鏡像平面內(nèi)，其特征在于從所述物平面開始沿光軸依次設(shè)置 具有正光焦度的第一透鏡組； 具有負(fù)光焦度的第二透鏡組； 具有正光焦度的第三透鏡組； 孔徑光闌；具有正光焦度的第四透鏡組，；所述第四透鏡組與第三透鏡組關(guān)于孔徑光闌對(duì)稱； 具有負(fù)光焦度的第五透鏡組；所述第五透鏡組與第二透鏡組關(guān)于孔徑光闌對(duì)稱；以及具有正光焦度的第六透鏡組；所述第六透鏡組與第一透鏡組關(guān)于孔徑光闌對(duì)稱； 其中，所述第一透鏡組滿足以下關(guān)系式1.2 < fl/f < 4. 0 55 < Vh < 820. 370 < P1^1 < 0. 373 26 < \_2 < 33 0. 354 < P1^2 < 0. 360其中f為第一第二第三透鏡組的總焦距；fl為第一透鏡組的焦距； Vh為第一透鏡組中第一個(gè)透鏡材料的阿貝數(shù)，定義為V= (Nh-I)/(Ni-Ng)； Ph為第一透鏡組中第一個(gè)透鏡材料的相對(duì)色散，P = (Nh-Ng)/(Ni-Ng)； \_2為第一透鏡組中第二個(gè)透鏡材料的阿貝數(shù)，定義同上； P1^2為第一透鏡組中第二個(gè)透鏡材料的相對(duì)色散，定義同上； 所述第二透鏡組滿足以下關(guān)系式 f2/f < -0. 8 30 < V2n < 55 0. 358 < P2n < 0. 371其中f為第一第二第三透鏡組的總焦距；f2為第二透鏡組的焦距；Vai為第二透鏡組中負(fù)透鏡材料的阿貝數(shù)，定義為V= (Nh-I)/(Ni-Ng)；Pai為第二透鏡組中負(fù)透鏡材料的相對(duì)色散，P = (Nh-Ng)/(Ni-Ng)；所述第三透鏡組滿足以下關(guān)系式0. 4 < f3/f < 355 < V3-!,2 < 820. 370 < P3-L2 < 0. 37330 < V3_3 < 550. 358 < P3-3 < 0. 371其中f為第一第二第三透鏡組的總焦距；f3為第三透鏡組的焦距；Vh,2為第三透鏡組中第一和第二透鏡材料的阿貝數(shù)，定義為V= (Nh-I)/(Ni-Ng)；Ph,2為第三透鏡組中第一和第二透鏡材料的相對(duì)色散，定義為P= (Nh-Ng)/(Ni-Ng)；V3-3為第三透鏡組中第三透鏡材料的阿貝數(shù)，定義同上；P3_3為第三透鏡組中第三透鏡材料的相對(duì)色散，定義同上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻投影物鏡，其特征在于第一透鏡組由負(fù)透鏡，正透鏡組成；負(fù)透鏡為雙凹透鏡，正透鏡為雙凸透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻投影物鏡，其特征在于第一透鏡組由負(fù)透鏡，第一正透鏡，第二正透鏡組成；負(fù)透鏡為雙凹透鏡，第一正透鏡為彎月透鏡，彎月透鏡凹面朝向掩模； 第二正透鏡為彎月透鏡，彎月透鏡凹面朝向掩模。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻投影物鏡，其特征在于第二透鏡組由第一正透鏡，負(fù)透鏡，第二正透鏡組成；第一正透鏡為彎月型，凹面朝向掩模；負(fù)透鏡為雙凹透鏡；第二正透鏡為雙凸透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻投影物鏡，其特征在于第二透鏡組由負(fù)透鏡，正透鏡組成；負(fù)透鏡為雙凹透鏡；正透鏡為雙凸透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻投影物鏡，其特征在于第三透鏡組由第一正透鏡，第二正透鏡，負(fù)透鏡，第三正透鏡組成；第一正透鏡為雙凸透鏡；第二正透鏡為雙凸透鏡；負(fù)透鏡為雙凹透鏡；第三正透鏡為彎月型透鏡，凹面朝向硅片面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻投影物鏡，其特征在于第三透鏡組由第一正透鏡，第二正透鏡，第一負(fù)透鏡，第二負(fù)透鏡組成；第一正透鏡為雙凸透鏡；第二正透鏡為雙凸透鏡； 第一負(fù)透鏡為雙凹透鏡；第二負(fù)透鏡為彎月型透鏡，凹面朝向硅片面。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光刻投影物鏡，其特征在于所述第一透鏡組由兩種不同色散的玻璃構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻投影物鏡，其特征在于所述光刻投影物鏡的視場(chǎng)為 200mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻投影物鏡，其特征在于光刻投影物鏡所適用的波段為G 線、H線、I線。
全文摘要
一種大視場(chǎng)寬譜線光刻投影物鏡，把掩模的圖像聚焦成像在硅片上，從掩模開始沿光軸依次設(shè)置前組透鏡組，孔徑光闌，后組透鏡組。前組透鏡組由三組透鏡組組成，后組透鏡組相對(duì)孔徑光闌與前組透鏡組對(duì)稱。本發(fā)明提出的大視場(chǎng)寬波段光刻鏡頭，像方半視場(chǎng)為100mm，適用g線，h線和i線波段，能夠收集到足夠的汞燈光譜能量，便于達(dá)到較高的產(chǎn)率，并且數(shù)值孔徑達(dá)到0.1，能夠用于曝光微細(xì)線條，同時(shí)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，只包含16-18片鏡片。
文檔編號(hào)G02B13/00GK102298196SQ20101020558
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者黃玲 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司