專利名稱：：一種投影物鏡的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于光學領域，涉及一種投影物鏡，特別涉及一種折射式投影物鏡。
背景技術：
：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，目前使用的lOOnm節(jié)點及以下技術中，工作波長248nm、193nm被大量使用，同時投影物鏡像方數(shù)值孔徑也在不斷增大。美國專利US2003/0147061中給出了幾種投影物鏡結構，均針對193nm波長設計，放大倍率0.25，像方數(shù)值孔徑0.75，其中第八個實施例的結構，如圖1所示，具有三個凸部和兩個腰部，共由28片鏡片組成。圖中，A(R)為物面(掩模面)，B(W)為像面(硅片面)，AX為光軸，A(R)到B(W)距離(系統(tǒng)總長)為1370mm，整個系統(tǒng)分成前組GF和后組GR兩部分，以光闌AS為分界。前組GF包含19塊鏡片L11L29，其中含有3個非球面表面ASP1、ASP2和ASP3，分別位于L20、L27和L28上，并包含一片氟化鈣(CaF2)玻璃鏡片L24;后組GR包含9塊鏡片L51L59,其中L51L53以及L56L58均為氟化鈣玻璃鏡片，且L52和L53鏡片口徑較大，半口徑均超過了150mm。上述結構正負光焦度布局合理，便于初級球差、匹茲萬(Petzval)場曲及色差的校正，其缺點在于系統(tǒng)總長過長，達到1370mm，使得系統(tǒng)透過率較低；結構凸部最大鏡片半口徑達到150mm以上，給加工帶來4艮大難度，而且不利于像方數(shù)值孔徑的擴大；同時采用了7片大口徑的氟化鈣玻璃鏡片，不利于實際加工制造。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種投影物鏡結構，采用較少數(shù)量的非球面表面和氟化鉤玻璃鏡片來實現(xiàn)場曲和畸變的校正，提供良好的〗象質(zhì)。4本發(fā)明的另一個目的是提供一種結構緊湊、總長較短、口徑較小的投影物鏡結構，以提高系統(tǒng)透過率，降低加工難度。為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種投影物鏡，用于將物面的圖案成像在像面上，所述投影物鏡包括從物面一側到像面一側依次排列的第一透鏡組，具有正光焦度，用于擴大入射光束口徑，進行軸外像差校正，并同時校正匹茲萬場曲；第二透鏡組，具有負光焦度，包含一個非球面表面，用于校正場曲和畸變；第三透鏡組，具有正光焦度，包含一片氟化鈣玻璃鏡片，用于校正色差；第四透鏡組，具有負光焦度，包含兩個非球面表面和一片氟化鈣玻璃鏡片，用于校正與光闌有關的像差；光闌.，用于限制所述投影物鏡的最大通光孔徑；第五透鏡組，具有正光焦度，包含三片氟化鈣玻璃鏡片，用于平衡色差，以及兩片厚透鏡，用于校正像面場曲。所述投影物鏡中，氟化鈣玻璃鏡片的最大半口徑小于140mm。所述投影物鏡由28片鏡片組成，且所有鏡片的半口徑均小于145mm，具體的，所述'第一透鏡組包括第一至第六鏡片，其中，第一鏡片為雙凹負透鏡，第五鏡片為彎月形負透鏡，其余四片鏡片均為雙凸正透鏡；所述第二透鏡組包括第七至第十鏡片，其中，第七至第九鏡片為雙凹負透鏡，第十鏡片為彎月形負透鏡，且所述第十鏡片靠近物面的表面采用非球面；所述第三透鏡組包括第十一至第十五鏡片，其中，第十一和第十三鏡片為彎月形正透鏡，第十二、十四和十五鏡片為雙凸正透鏡，且所述第十四鏡片為氟化鈣玻璃鏡片，其半口徑不超過135mm;所述第四透鏡組包括第十六至第十九鏡片，其中，第十六鏡片為彎月形負透鏡，第十七、十八鏡片為雙凹負透鏡，第十九鏡片為彎月形正透鏡，所述第十七和第十九鏡片靠近物面的表面為非球面，且所述第十九鏡片為氟化鈣玻璃鏡'片；所述第五透鏡組包括第二十至第二十八鏡片，其中，第二十、二十一、二十三和二十八鏡片為雙凸正透鏡，第二十四至二十六鏡片為彎月形正透鏡，第二十二鏡片為彎月形負透鏡，第二十七鏡片為雙凹負透鏡，第二十四至二十六鏡片為氟化鈣玻璃鏡片，第二十七和二十八鏡片為厚透鏡，用于校正像面場曲。較佳地，所述第一透鏡組和第二透鏡組的總長不超過334mm，鏡片總數(shù)不超過10片，在整個投影物鏡中所占比重不超過1/3。較佳地，所述投影物鏡的總長為1300mm，且所述投影物鏡采用雙遠心結構，4吏得物方和^象方的遠心角均小于3mrad。本發(fā)明的投影物鏡包括三個凸部和兩個腰部，由五個透鏡組構成，光焦度分配情況是正-負-正-負-正，光闌位于第四透鏡組和第五透鏡組之間，總共采用了3個非球面表面和5片氟化鈣玻璃鏡片，可有效校正場曲和畸變，得到較好的像質(zhì)。通過調(diào)整正、負透鏡組之間的光焦度分配，使得整個投影物鏡結構緊湊，總長控制在1300mm以內(nèi)，有效提高了系統(tǒng)透過率；通過減少氟化鈣玻璃，特別是大口徑氟化鈣玻璃鏡片的數(shù)量，同時控制鏡片的最大半口徑，可大大降低加工難度，便于實際加工制造。-圖1為專利US2003/0147016中第八實施例的投影物鏡結構示意圖。圖2為本發(fā)明較佳實施例的投影物鏡的結構示意圖。圖3為采用本發(fā)明較佳實施例的投影物鏡獲得的場曲和畸變曲線圖。具體實施'方式以下通過具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明也可通過其他不同的具體實施例加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)亦可基于不同觀點與應用，在不背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾與變更。如圖2所示，本發(fā)明一較佳實施例提供了一種工作在193nm波長的折射式投影物鏡(以下也簡稱"系統(tǒng)")，用于將物面(掩模面)的圖案成像在像面(硅片面)上，其具有三個凸部和兩個腰部，由28片光學鏡片組成，從物面一側到像面一側依次標記為L1L28，該28片光學鏡片根據(jù)光焦度分配情況被分成G1G5五組，其光焦度呈正-負-正-負-正分布，系統(tǒng)總長不超過1300mm，最大鏡片半口徑不超過145mm，適用于193nm工作波長，像方數(shù)值孔徑0.75，放大倍率0.25,像面大小28mm。下面對本實施例的投影物鏡的具體結構進行詳細描述。，第一透鏡組Gl具有正光焦度，包括6片鏡片L1L6，其中，第一鏡片Ll為雙凹負透鏡，第五鏡片L5為彎月形負透鏡(凸面朝向物面)，其余四個鏡片L2L4、L6均為雙凸正透鏡。第一鏡片Ll采用負透鏡的目的在于擴大入射光束口徑，便于軸外像差校正；第五鏡片L5可提供相當數(shù)量的正球差以平衡正透鏡虧I起的初級球差，同時校正Petzval場曲。第二透鏡組G2具有負光焦度，包括4片鏡片L7L10，其中，L7L9為雙凹負透鏡，第十鏡片L10為彎月形負透鏡，其前表面(靠近物面的表面)采用非球面ASP-1，用于校正軸外高級像差。較佳的，第一透鏡組G1和第二透鏡組G2的總長不超過334mm，鏡片總數(shù)不超過10片，在整個系統(tǒng)中所占比重不超過1/3,如此設計的目的是一方面保證系統(tǒng)的緊湊，另一方面控制前兩組結構使之不會引入過量的軸外像差。本實施例中，Gl、G2的總長為334mm，鏡片總數(shù)為10片，在整個系統(tǒng)中所占的比重沒有超過1/3。第三透鏡組G3具有正光焦度，包括5片鏡片L11L15，其中，L11和L13為彎月形正透鏡，L12、L14和L15為雙凸正透鏡。由于第三透鏡組G3位于第二個凸部，承擔了較多的正光焦度，因此鏡片口徑較大，為了降低加工難度，擴大像方數(shù)值孔徑，在設計中需要控制鏡片的口徑在一定范圍內(nèi)(例如小于140mm)，以滿足加工需求。在第三透鏡組G3中，L14位于較大凸起位置，且為了校正色差而采用了氟化鈣玻璃，為了適當降低加工難度，本實施例中設定L14的半'口徑不超過135mm。第四透鏡組G4具有負光焦度，包括4片鏡片L16L19，其中，L16為彎月形負透鏡，L17、L18為雙凹負透鏡，L19為彎月形正透鏡，采用氟化鈣玻璃材質(zhì)。由于第四透鏡組G4接近光闌Stop位置(位于第四、第五鏡組之間)，因此在L17和L19的前表面都采用了非球面ASP-2、ASP-3，主要用于校正與光闌有關的像差。光闌Stop位于第四透鏡組G4和第五透鏡組G5之間，可以有效限制系統(tǒng)，特別是G5的最大通光孔徑，使鏡片的大小滿足實際加工需求。第五透鏡組G5具有正光焦度，這是承擔光焦度最多，鏡片數(shù)量也最多的一組，共有9片鏡片L20L28,其中，L20、L21、L23和L28為雙凸正透鏡，L24L267為彎月形正透鏡，采用氟化鉤玻璃材質(zhì)，僅L22和L27為負透鏡，分別是彎月形負透鏡和雙凹負透鏡，這兩片具有負光焦度的鏡片L22和L27主要用于平衡正透鏡產(chǎn)生的初級球差，三塊氟化鈣玻璃鏡片L24-L26用于平衡因承擔較多的光焦度而產(chǎn)生的色差，最后兩片鏡片L27和L28為厚透鏡，用于校正像面場曲。此外，本發(fā)明的投影物鏡系統(tǒng)還采用了雙遠心結構，使得物方和像方的遠心角均小于3mrad。如下表1是本發(fā)明一較佳實施例的投影物鏡中各個鏡片的設計參數(shù)，其中記載了每.一片鏡片的材料、前后表面的曲率半徑和半口徑，以及鏡片厚度或者相鄰兩個鏡片表面的間隔距離，從表中可以看出，該投影物鏡的系統(tǒng)總長為1294.266mm,不超過1300mm;最大鏡片半口徑為139.295mm，不超過145mm。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>系統(tǒng)k正后的場曲和畸變?nèi)鐖D3所示，可以看出系統(tǒng)的正負光焦度分配合理，場曲和畸變校正的很好，場曲小于56nm，像散小于70nm,畸變在0.001%以內(nèi)，基本消除了畸變的影響，提供了良好的像質(zhì)。上述實施例所提供的系統(tǒng)共包括3個非球面表面和5片氟化鈣玻璃鏡片，與圖1所示的現(xiàn)有結構相比，在達到同樣的場曲和畸變校正效果的前提下，不僅氟化釣玻璃鏡片數(shù)量減少了，而且系統(tǒng)總長及最大鏡片半口徑都有所減小，既有利于提高系統(tǒng)透過率，擴大像方數(shù)值孔徑，也使得整個系統(tǒng)結構緊湊，便于加工。上述實施例僅為例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領域技術人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾與變化。因此，本發(fā)明的權利保護范圍，應以權利要求書的范圍為依據(jù)。權利要求1、一種投影物鏡，用于將物面的圖案成像在像面上，其特征在于，包括從物面一側到像面一側依次排列的第一透鏡組，具有正光焦度，用于擴大入射光束口徑，進行軸外像差校正，并同時校正匹茲萬場曲；第二透鏡組，具有負光焦度，包含一個非球面表面，用于校正場曲和畸變；第三透鏡組，具有正光焦度，包含一片氟化鈣玻璃鏡片，用于校正色差；第四透鏡組，具有負光焦度，包含兩個非球面表面和一片氟化鈣玻璃鏡片，用于校正與光闌有關的像差；光闌，用于限制所述投影物鏡的最大通光孔徑；第五透鏡組，具有正光焦度，包含三片氟化鈣玻璃鏡片，用于平衡色差，以及兩片厚透鏡，用于校正像面場曲。2、如權利要求l所述的投影物鏡，其特征在于，所述投影物鏡中，氟化鈣玻璃鏡片的最大半口徑小于140mm。3、如權利要求l所述的投影物鏡，其特征在于，所述投影物鏡由28片鏡片組成，且所有鏡片的半口徑均小于145mm。4、如權利要求3所述的投影物鏡，其特征在于，所述第一透鏡組包括第一至第六鏡.片，其中，第一鏡片為雙凹負透鏡，第五鏡片為彎月形負透鏡，其余四片鏡片均為雙凸正透鏡。5、如權利要求3所述的投影物鏡，其特征在于，所述第二透鏡組包括第七至第十鏡片，其中，第七至第九鏡片為雙凹負透鏡，第十鏡片為彎月形負透鏡。6、如權利要求5所述的投影物鏡，其特征在于，所述第十鏡片靠近物面的表面采用'非球面。7、如權利要求3所述的投影物鏡，其特征在于，所述第三透鏡組包括第十一至第十五鏡片，其中，第十一和第十三鏡片為彎月形正透鏡，第十二、十四和十五鏡片為雙凸正透鏡。8、如權利要求7所述的投影物鏡，其特征在于，所述第十四鏡片為氟化鈣玻璃鏡片，其半口徑不超過135mm。，用于擴大入射光束口徑，進行軸外像差校正,，包含一個非球面表面，用于校正場曲和畸變;，包含一片氟化鈣玻璃^;片，用于校正色差；，包含兩個非球面表面和一片氟化鈣玻璃鏡片，9、如權利要求3所述的投影物鏡，其特征在于，所述第四透鏡組包括第十六至第十九鏡片，其中，第十六鏡片為彎月形負透鏡，第十七、十八鏡片為雙凹負透鏡'，第十九鏡片為彎月形正透鏡。10、如權利要求9所述的投影物鏡，其特征在于，所述第十七和第十九鏡片靠近物面的表面為非球面，且所述第十九鏡片為氟化鈣玻璃鏡片。11、如權利要求3所述的投影物鏡，其特征在于，所述第五透鏡組包括第二十至第二.十八鏡片，其中，第二十、二十一、二十三和二十八鏡片為雙凸正透鏡，第二十四至二十六鏡片為彎月形正透鏡，第二十二鏡片為彎月形負透鏡，第二十七鏡片為雙凹負透4竟。12、如權利要求ll所述的投影物鏡，其特征在于，第二十四至二十六鏡片為氟化鈣玻璃鏡片。13、如權利要求ll所述的投影物鏡，其特征在于，第二十七和二十八鏡片為厚透鏡，用于校正像面場曲。14、如權利要求l所述的投影物鏡，其特征在于，所述第一透鏡組和第二透鏡組的總長不超過334mm,鏡片總數(shù)不超過10片，在整個投影物鏡中所占比重不超過1/3。15、如權利要求l所述的投影物鏡，其特征在于，所述投影物鏡的總長為1300腿。16、如權利要求l所述的投影物鏡，其特征在于，所述投影物鏡采用雙遠心結構，使得物方和像方的遠心角均小于3mrad。17、如權利要求l所述的投影物鏡，其特征在于，所述投影物鏡用于193nm工作波長。全文摘要本發(fā)明提供了一種投影物鏡，包括三個凸部和兩個腰部，由五個透鏡組構成，光焦度分配情況是正-負-正-負-正，光闌位于第四透鏡組和第五透鏡組之間，總共采用了3個非球面表面和5片氟化鈣玻璃鏡片，可有效校正場曲和畸變，得到較好的像質(zhì)。通過調(diào)整正、負透鏡組之間的光焦度分配，使得整個投影物鏡結構緊湊，總長控制在1300mm以內(nèi)，有效提高了系統(tǒng)透過率；通過減少氟化鈣玻璃，特別是大口徑氟化鈣玻璃鏡片的數(shù)量，同時控制鏡片的最大半口徑，可大大降低加工難度，便于實際加工制造。文檔編號G02B13/18GK101587230SQ20091004904公開日2009年11月25日申請日期2009年4月9日優(yōu)先權日2009年4月9日發(fā)明者朱立榮申請人:上海微電子裝備有限公司