專利名稱：：全反射投影光學系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種投影光學系統(tǒng)，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(tǒng)。
背景技術：
：隨著投影光刻技術的發(fā)展，投影光學系統(tǒng)的性能逐步提高，并可以適用于集成電路制造等多種領域?，F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(jié)點技術以后，EUV(極紫外)光刻技術將具有極大的優(yōu)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(tǒng)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(tǒng)結構。如圖l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(tǒng)的特點是環(huán)形視場及使用高次非球面鏡較好的控制了畸變，系統(tǒng)分辨率可達0.1um,像方數值孔徑在O.l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^艮短，在實際工作中4艮難實現。其中Al-A4、Bl-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，Al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(tǒng)以保證成像質量良好，并且提高投影物鏡系統(tǒng)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(yè)界亟待解決的技術問題。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種全反射投影光學系統(tǒng)，該系統(tǒng)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(yōu)勢。本發(fā)明的目的是這樣實現的一種全反射投影光學系統(tǒng)，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(tǒng)，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(tǒng)，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(tǒng)，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(tǒng)，其中該第一、第三及第四反射鏡均釆用高次非J求面。本發(fā)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(yōu)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。本發(fā)明的全反射投影光學系統(tǒng)的具體結構由以下的實施例及附圖給出。圖1為一種傳統(tǒng)的光學系統(tǒng)結構及光路示意圖。圖2為另一種傳統(tǒng)的光學系統(tǒng)結構及光路示意圖。圖3為又一種傳統(tǒng)的光學系統(tǒng)結構及光路示意圖。圖4為本發(fā)明的全反射投影光學系統(tǒng)的結構及光路示意圖。圖5為本發(fā)明的視場示意圖。具體實施方式以下將對本發(fā)明的全反射投影光學系統(tǒng)作進一步的詳細描述。本發(fā)明提供了一種全反射投影光學系統(tǒng)，如圖4所示，該投影光學系統(tǒng)為四片反射鏡雙遠心的投影物鏡結構，物方主光線和像方主光線均與光軸平行。該系統(tǒng)由鏡組組成，即包括位于物面之后光線依次經過的第一至第四反射鏡Ml-M4。孔徑光闌STOP位于第二反射鏡M2上，關于光軸C1旋轉對稱。該第三反射鏡M3和第四反射鏡M4均位于光軸Cl下方，光線經過該第三反射鏡M3后到達第四反射鏡M4，中間不經過光軸Cl,不存在中間像點，最終成像位置位于光軸C1下方。該種全反射投影光學系統(tǒng)為倒像系統(tǒng)，成像放大率在1/3-1/4之間。其中，該第一、四反射鏡M1、M4具有負折射能力，第三反射鏡M!3具有正折射能力，整個系統(tǒng)呈倒像，像面位于光軸C1以下。該第一反射鏡M1位于光軸C1以上，該第三、四反射鏡M3、1VM位于光軸Cl以下，均為離軸;改置，該第二反射鏡M2位于光軸C1處，為旋轉對稱結構。該第三、四反射鏡M3、M4之間不存在中間像面。像面到該第四反射鏡IVM之間的距離大于50mm,像面到該第三反射鏡M3邊緣的距離大于30mm。該第二反射鏡M2使用平面鏡，不具有光焦度，該第一、第三及第四反射鏡Ml、M3、M4均使用高次非球面。其中，該第一反射鏡M1和第三反射鏡M3為凹面鏡，該第四反射鏡M4為凸面鏡。本發(fā)明的全反射投影光學系統(tǒng)采用物方像方雙遠心結構，該孔徑光闌STOP位于該第二反射鏡M2處，該第二反射鏡M2位于第一反射鏡M1焦點位置，從而保證入瞳在物方無限遠。同時該第三反射鏡M3和第四反射鏡M4將光闌STOP的像成在像方無限遠處，即出瞳位于像方無限遠，整個系統(tǒng)滿足雙遠心結構。這樣既可以有效的控制畸變，也有利于擴大一見場。整個全反射投影光學系統(tǒng)結構合理，像方工作距離大于100mm以上，像面到該第三反射鏡M3的水平距離在30mm以上，有利于機械結構的安裝調試。如圖5所示，為本發(fā)明的視場特征，即整個一見場呈四分之一環(huán)形結構，對中心張角60。，最大視場半徑120mm,寬度大于2mm,并且寬度最大可達5mm。系統(tǒng)物方數值孔徑NA=0.05，像方數值孔徑NA在0.15~0.2左右。如表l所示，為本發(fā)明各反射鏡的曲率半徑值，鏡片間距及非球面系數值。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>綜上所述，本發(fā)明的全反射投影光學通過采用全折射和反遠距結構，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(yōu)勢。權利要求1、一種全反射投影光學系統(tǒng)，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，其特征在于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。2、如權利要求l所述的全反射投影光學系統(tǒng)，其特征在于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。3、如權利要求1所述的全反射投影光學系統(tǒng)，其特征在于該第一、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。4、如權利要求3所述的全反射投影光學系統(tǒng)，其特征在于該第一反射鏡和第三反射鏡為凹面鏡。5、如權利要求3所述的全反射投影光學系統(tǒng)，其特征在于該第四反射鏡為凸面4竟。6、如權利要求1所述的全反射投影光學系統(tǒng)，其特征在于該第一、第三及第四反射鏡均采用高次非球面。全文摘要本發(fā)明提供了一種全反射投影光學系統(tǒng)，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，其中該四面反射鏡構成雙遠心投影物鏡結構，即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。因而，本發(fā)明的物方主光線和像方主光線均與光軸平行，有利于減小畸變，擴大視場并且系統(tǒng)結構合理。文檔編號G02B17/00GK101221280SQ20081003305公開日2008年7月16日申請日期2008年1月24日優(yōu)先權日2008年1月24日發(fā)明者儲兆祥,朱立榮申請人:上海微電子裝備有限公司