專利名稱：一種曝光投影物鏡的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造技術領域，具體地涉及一種用于光刻裝置的曝光投影物鏡。
背景技術：
目前亞微米中小基底光刻領域，采用體硅微加工工藝及表面硅微加工工藝，產(chǎn)生了一些新的應用，如:磁頭，打印噴頭，加速度計等器件。光刻投影系統(tǒng)在此領域的應用，在保證成像性能同時,需要控制成本并為整機設計帶來便利。亞微米中小基底光刻領域，中等視場(IOmm〈半視場<20mm)、中等數(shù)值孔徑NA(0.2<NA<0.5)的曝光投影物鏡，應用最為廣泛。美國專利US4871237公開了一種I線(365nm)設計投影物鏡，像方數(shù)值孔徑NA0.35，像方視場最大高度16mm，放大倍率0.1倍，鏡片總數(shù)為17個鏡片。美國專利US4891663公開了 248nm設計投影物鏡，像方數(shù)值孔徑NA0.3，像方視場最大高度5.3mm，放大倍率0.2倍，鏡片總數(shù)11個鏡片。上述專利的共同特點是中等視場、中等數(shù)值孔徑NA光刻物鏡，結(jié)構(gòu)相對簡單，鏡片數(shù)量控制在20片以下。美國專利US5808814公開了放大倍率0.25倍的物方遠心設計，采用248nm光源設計，鏡片數(shù)量控制在20片。上述三篇專利都不能同時滿足物方非遠心，及(g線或h線或i線)汞燈光譜設計兩個要求。物方不滿足遠心的設計會導致對掩膜的調(diào)整精度提出很高的需求，而不使用能量相對高的(g線或h線或i線)汞燈光源，則不能滿足中小基底光刻的曝光劑量需求。根據(jù)以上分析及實際需求，需要設計一種中等視場、中等數(shù)值孔徑NA光刻物鏡，滿足物方遠心需求，以降低對掩膜臺調(diào)整精度需求；同時使用汞燈波段的光譜設計，滿足曝光劑量需求。而比較汞燈光譜中的g線、h線或i線，使用i線設計對提高分辨率更有益。只要i線的帶寬足夠?qū)挘部梢詽M足曝光劑量的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種i線投影物鏡設計，實現(xiàn)物方、像方雙遠心設計，滿足實際的產(chǎn)品需求；同時具有中等視場與數(shù)值孔徑，控制場曲、像散、畸變、色差等像差，保證最終良好的成像質(zhì)量。本發(fā)明提出一種曝光投影物鏡，把掩模的圖像聚焦成像在硅片上，從掩模開始沿光軸依次包括:
一具有正光焦度的第一透鏡組Gll ；
一具有負光焦度的第二透鏡組G12 ；
一具有正光焦度的第三透鏡組G13 ；
一具有正光焦度的第四透鏡組G14 ;所述第四透鏡組G14內(nèi)包含一孔徑光闌AS ；以及 一具有正光焦度的第五透鏡組G15 ；其中，所述各透鏡組滿足以下關系:
-0.3 <fG12/ fG11< -0.1 -0.6<fG12/ fG13< -0.3 0.l<fG13/ fG14<0.4
0.25<fG15/ fG14<0.45
其中:fen:所述第一透鏡組Gll的焦距A12:所述第二透鏡組G12的焦距；413:所述第三透鏡組G13的焦距A14:所述第四透鏡組G14的焦距A15:所述第五透鏡組G15的焦距。較優(yōu)地，所述第一透鏡組GlI由至少兩片透鏡構(gòu)成；所述第二透鏡組G12由至少三片透鏡構(gòu)成；所述第三透鏡組G13由至少四片透鏡構(gòu)成；所述第四透鏡組G14由至少五片透鏡構(gòu)成；所述第五透鏡組G15由至少兩片透鏡構(gòu)成；其中，所述第四透鏡組G14中包含至少兩個透鏡對，所述透 鏡對包括一正透鏡和一負透鏡。較優(yōu)地，所述光學系統(tǒng)由至少兩種低色散材料與至少一種高色散材料構(gòu)成，其中低色散材料指阿貝數(shù)小于50的材料，高色散材料指阿貝數(shù)大于50的材料；且其中第二透鏡組G12與第四透鏡組G14都至少包含一片低色散材料與至少一片高色散材料。較優(yōu)地 ，所述第二透鏡組G12與第四透鏡組G14都至少包含一個負透鏡滿足如下條件:
fG12—e/ LI〈0.15 fG14—e/ L|<0.15
其中:L:所述光學透鏡從物面到像面的距離；fei2 e:第二透鏡組G12內(nèi)一負透鏡的焦距；fei4—e:第四透鏡組G14內(nèi)一負透鏡的焦距。其中，所述曝光投影物鏡的物方工作距離大于100mm。較優(yōu)地，所述曝光投影物鏡的物方工作距離大于150mm。更優(yōu)地，所述曝光投影物鏡物方工作距離大于180mm。其中，所述曝光投影物鏡的半高寬不小于2.5nm。較優(yōu)地，光學系統(tǒng)的半高寬不小于 3nm。其中，所述曝光投影物鏡的物方及像方遠心均小于5mrad。較優(yōu)地，物方遠心小于2mrad,像方遠心小于5mrad。其中，所述曝光投影物鏡使用i線光源。本發(fā)明提出的i線投影物鏡設計，實現(xiàn)了物方、像方雙遠心設計，滿足實際的產(chǎn)品需求；同時具有中等視場與數(shù)值孔徑，控制場曲、像散、畸變、色差等像差，保證最終良好的成像質(zhì)量。


關于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進一步的了解。圖1為本發(fā)明投影物鏡結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明投影物鏡像散、畸變 圖3為本發(fā)明投影物鏡物方及像方校正圖；圖4為本發(fā)明投影物鏡相差曲線圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施例。圖1為本發(fā)明投影物鏡結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明曝光投影物鏡10中各光學元件參數(shù)要求如表I所示。表I
權利要求
1.一種曝光投影物鏡，把掩模的圖像聚焦成像在硅片上，從掩模開始沿光軸依次包括:一具有正光焦度的第一透鏡組Gll ；一具有負光焦度的第二透鏡組G12 ；一具有正光焦度的第三透鏡組G13 ； 一具有正光焦度的第四透鏡組G14 ;所述第四透鏡組G14內(nèi)包含一孔徑光闌AS ；以及 一具有正光焦度的第五透鏡組G15 ；其中，所述各透鏡組滿足以下關系: -0.3 <fG12/ fG11< -0.1 -0.6<fG12/fG13< -0.3〈fG13/fG14〈0.4 0.25<fG15/ fG14<0.45其中:fen:所述第一透鏡組Gll的焦距A12:所述第二透鏡組G12的焦距；413:所述第三透鏡組G13的焦距A14:所述第四透鏡組G14的焦距A15:所述第五透鏡組G15的焦距。
2.如權利要求1所述的曝光投影物鏡，其特征在于:所述第一透鏡組Gll由至少兩片透鏡構(gòu)成； 所述第二透鏡組G12由至少三片透鏡構(gòu)成；所述第三透鏡組G13由至少四片透鏡構(gòu)成；所述第四透鏡組G14由至少五片透鏡構(gòu)成；所述第五透鏡組G15由至少兩片透鏡構(gòu)成； 其中，所述第四透鏡組G14中包含至少兩個透鏡對，所述透鏡對包括一正透鏡和一負透鏡。
3.如權利要求2所述的曝光投影物鏡，其特征在于所述光學系統(tǒng)由至少兩種低色散材料與至少一種高色散材料構(gòu)成，其中所述低色散材料指阿貝數(shù)小于50的材料，所述高色散材料指阿貝數(shù)大于50的材料；且其中所述第二透鏡組G12與所述第四透鏡組G14都至少包含一片低色散材料與至少一片高色散材料。
4.如權利要求3所述的曝光投影物鏡，其特征在于所述第二透鏡組G12與第四透鏡組G14都至少包含一個負透鏡，滿足如下條件: fG12—e/L|〈0.15 fG14—e/ L|<0.15 其中:L:所述光學透鏡從物面到像面的距離；fei2 e:所述第二透鏡組G12內(nèi)一負透鏡的焦距；fei4—e:所述第四透鏡組G14內(nèi)一負透鏡的焦距。
5.如權利要求4所述的曝光投影物鏡，其特征在于所述曝光投影物鏡的物方工作距離大于100mm。
6.如權利要求4所述的曝光投影物鏡，其特征在于所述曝光投影物鏡的物方工作距離大于150mmo
7.如權利要求4所述的曝光投影物鏡，其特征在于所述曝光投影物鏡的物方工作距離大于180_。
8.如權利要求4所述的曝光投影物鏡，其特征在于所述曝光投影物鏡的半高寬不小于2.5nm。
9.如權利要求4所述的曝光投影物鏡，其特征在于所述曝光投影物鏡的半高寬不小于3nm。
10.如權利要求4所述的曝光投影物鏡，其特征在于所述曝光投影物鏡的物方及像方遠心均小于5mrad0
11.如權利要求4所述的曝光投影物鏡，其特征在于所述曝光投影物鏡的物方遠心小于2mrad，像方遠心小于5 mrado
12.如權利要求4所述的投影光刻物鏡，`其特征在于所述曝光投影物鏡使用i線光源。
全文摘要
本發(fā)明提出一種曝光投影物鏡，把掩模的圖像聚焦成像在硅片上，從掩模開始沿光軸依次包括一具有正光焦度的第一透鏡組G11；一具有負光焦度的第二透鏡組G12；一具有正光焦度的第三透鏡組G13；一具有正光焦度的第四透鏡組G14；所述第四透鏡組G14內(nèi)包含一孔徑光闌AS；以及一具有正光焦度的第五透鏡組G15；其中，所述各透鏡組滿足以下關系-0.3<fG12/fG11<-0.1 ; -0.6<fG12/fG13<-0.3 ; 0.1<fG13/fG14<0.40.25<fG15/fG14<0.45 ; 其中fG11所述第一透鏡組G11的焦距；fG12所述第二透鏡組G12的焦距；fG13所述第三透鏡組G13的焦距；fG14所述第四透鏡組G14的焦距；fG15所述第五透鏡組G15的焦距。
文檔編號G02B1/00GK103105666SQ20111035359
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權日2011年11月10日
發(fā)明者武珩 申請人:上海微電子裝備有限公司