一種投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)，將掩模圖形從物平面經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)傳送到像平面，所述投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)沿其光軸方向從物面一側(cè)順次包括：第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、孔徑光闌、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡；所述第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡分別與第六透鏡、第五透鏡、第四透鏡關(guān)于孔徑光闌完全對稱。其中，第一透鏡具有正光焦度，第二透鏡具有負(fù)光焦度，第三透鏡具有正光焦度；第二透鏡與第三透鏡構(gòu)成第一透鏡組；第一透鏡、第二透鏡與第三透鏡之間的光焦度分配滿足以下條件：G111∶G113=-0.73～-0.79，第一透鏡與第一透鏡組光焦度比值為：G111/G123=3.72～3.91；其中，G111、G113分別為第一、第三透鏡的光焦度；G123為第一透鏡組的光焦度；第四透鏡、第五透鏡與第六透鏡的光焦度分配也滿足上述條件。
【專利說明】一種投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地涉及光刻設(shè)備的投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]投影光刻技術(shù)已經(jīng)成功用于亞微米分辨率集成電路制造領(lǐng)域。在半導(dǎo)體光刻技術(shù)中，半導(dǎo)體封裝投影光刻技術(shù)用于要求較低分辨率(如幾微米)、較大焦深、較高產(chǎn)率的金凸塊/錫凸塊、硅片級芯片尺度光刻(WLCSP)技術(shù)等領(lǐng)域。[0003]美國專利US20080204682A1公開了一種使用g h i線波段光譜，視場52mm x66_，數(shù)值孔徑小于等于0.2，鏡片數(shù)量20片左右的對稱結(jié)構(gòu)的投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)。中國專利CN 101206300A提出由16片鏡片構(gòu)成的對稱結(jié)構(gòu)的投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)，其像方數(shù)值孔徑為0.10,工作波長為g、h、i線，像方視場45mm x 45mm。
[0004]在數(shù)值孔徑較小分辨率較低的情況下，背景專利技術(shù)都需要應(yīng)用較多數(shù)量的鏡片組成較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種用在半導(dǎo)體光刻領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)簡單，具有雙遠(yuǎn)心，能校正畸變、場曲、像散、軸向色差、倍率色差的投影光學(xué)系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明提出一種投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)，將掩模圖形從物平面經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)傳送到像平面，所述投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)沿其光軸方向從物面一側(cè)順次包括:第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、孔徑光闌、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡；所述第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡分別與第六透鏡、第五透鏡、第四透鏡關(guān)于孔徑光闌完全對稱。
[0007]其中，第一透鏡具有正光焦度，第二透鏡具有負(fù)光焦度，第三透鏡具有正光焦度；第二透鏡與第三透鏡構(gòu)成透鏡組；第一透鏡、第二透鏡與第三透鏡之間的光焦度分配滿足以下條件:Glll: G113= -0.73~-0.79，第一透鏡與第一透鏡組光焦度比值為:Glll /G123=3.72~3.91 ;其中，GllU G113分別為第一、第三透鏡的光焦度；G123為第一透鏡組的光焦度；第四透鏡、第五透鏡與第六透鏡的光焦度分配也滿足上述條件。
[0008]其中，所述第一透鏡與第三透鏡之間的光焦度分配為Glll: G113=_0.76。
[0009]其中，所述第一透鏡與第一透鏡組的光焦度比值為Glll /G123= 3.78。
[0010]其中，所述第一透鏡與第六透鏡的材料由PBM2Y構(gòu)成，第二透鏡與第五透鏡的材料由PBLlY構(gòu)成，第三透鏡與第四透鏡的材料由BSM51Y構(gòu)成。
[0011]其中，所述第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡和第六透鏡為全球面透鏡或至少一片非球面透鏡。
[0012]其中，像方數(shù)值孔徑NA≤0.1。
[0013]其中，像方視場為44.5mmX44.5mm的方形視場。
[0014]本發(fā)明還提出一種使用上述投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)的光刻機(jī)。
[0015]本發(fā)明的投影物鏡相對于【背景技術(shù)】，使用2.5nm的I線帶寬設(shè)計，在僅使用六片鏡片的結(jié)構(gòu)下實現(xiàn)了最大分辨率0.1NA,提供45mm x 45mm的曝光視場，I:1的放大倍率。使用≤0.1的NA設(shè)計，軸向像差小于焦深。同時能實現(xiàn)1.5um的最大分辨率，各項光學(xué)性能滿足需求。本發(fā)明還提供了長工作距，使得光刻投影物鏡與掩模臺和工件臺之間具有良好的空間需求。本發(fā)明投影光學(xué)系統(tǒng)通過三種光學(xué)玻璃的優(yōu)化組合，色差和二級光譜得到了很好的校正。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]關(guān)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(jìn)一步的了解。
[0017]圖1為本發(fā)明投 影物鏡光學(xué)系統(tǒng)第一實施例100結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為第一實施例100光線像差曲線；
圖3為第一實施例100球差、像散、場曲、畸變示意圖；
圖4為第一實施例100傳遞函數(shù)(MTF)示意圖；
圖5為第一實施例100物方、像方各視場遠(yuǎn)心曲線；
圖6為本發(fā)明投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)第二實施例200結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為第二實施例200光線像差曲線；
圖8為第二實施例200球差、像散、場曲、畸變示意圖；
圖9為第二實施例200傳遞函數(shù)(MTF)示意圖；
圖10為第二實施例200物方、像方各視場遠(yuǎn)心曲線；
圖11為本發(fā)明投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)第三實施例300結(jié)構(gòu)示意圖；
圖12為第二實施例300光線像差曲線；
圖13為第三實施例300球差、像散、場曲、畸變示意圖；
圖14為第三實施例300傳遞函數(shù)(MTF)示意圖；
圖15為第三實施例300物方、像方各視場遠(yuǎn)心曲線；
圖16為本發(fā)明投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)第四實施例400結(jié)構(gòu)示意圖；
圖17為第四實施例400光線像差曲線；
圖18為第四實施例400球差、像散、場曲、畸變示意圖；
圖19為第四實施例400傳遞函數(shù)(MTF)示意圖；
圖20為第四實施例400物方、像方各視場遠(yuǎn)心曲線。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實施例。
[0019]第一實施例
圖1所示為本發(fā)明投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)100結(jié)構(gòu)示意圖。在這個實施例中，光學(xué)系統(tǒng)100可以滿足波長365nm, 2.5nm半高全寬；數(shù)值孔徑NA:0.05 ;全視場44.5mmx44.5mm ;工作距85.796mm進(jìn)行曝光。沿光線傳播方向依次設(shè)置為:將掩模圖形從物平面102經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)100傳送到像平面106，光學(xué)系統(tǒng)100依次包括第一透鏡111，第二透鏡112，第三透鏡113，第四透鏡114，第五透鏡115和第六透鏡116。其中，第一透鏡111與第六透鏡116、第二透鏡112與第五透鏡115、第三透鏡113與第四透鏡114關(guān)于光闌104對稱。[0020]該投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)100第一透鏡111與第六透鏡116是雙凸正透鏡；第二透鏡112與第五透鏡115是雙凹負(fù)透鏡；第三透鏡113與第四透鏡114雙凸正透鏡。第一透鏡111具有正光焦度，第二透鏡112具有負(fù)光焦度，第三透鏡113具有正光焦度；第二透鏡112與第三透鏡113構(gòu)成第一透鏡組。第一透鏡111、第二透鏡112與第三透鏡113之間的光焦度分配應(yīng)該滿足以下條件:Glll: G113= -0.73~-0.79，較優(yōu)值為-0.76。第一透鏡111與第一透鏡組光焦度比值為:G111 /(G123) =3.72~3.91，較優(yōu)值為3.78。同樣，分別與其對稱的第四透鏡114、第五透鏡115與第六透鏡116的光焦度分配也應(yīng)當(dāng)滿足上述條件。
[0021]表1為第一實施例100的鏡頭數(shù)據(jù)，包括光學(xué)系統(tǒng)100中的每個折反射面的曲率半徑，如果鏡片表面的曲率中心和光線的入射面在同一側(cè)，則鏡片表面的曲率半徑為負(fù)，如果鏡片表面的曲率中心和光線的入射面在不在同一側(cè)，則鏡片表面的曲率半徑為正。在第一實施例的光學(xué)系統(tǒng)100中，鏡片表面為全球面設(shè)計。
[0022]本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)100其設(shè)計參數(shù)如下:
曝光波長:365nm, 2.5nm半高全寬；數(shù)值孔徑:0.05 ;全視場:44.5mmx44.5mm ;工作距:85.796mm ;物像共軛距:500mm。
[0023]表1
【權(quán)利要求】
1.一種用于光刻領(lǐng)域的投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)，將掩模圖形從物平面經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)傳送到像平面，其特征在于，所述投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)沿其光軸方向從物面一側(cè)順次包括:第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、孔徑光闌、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡；所述第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡分別與第六透鏡、第五透鏡、第四透鏡關(guān)于孔徑光闌完全對稱； 其中，第一透鏡具有正光焦度，第二透鏡具有負(fù)光焦度，第三透鏡具有正光焦度；第二透鏡與第三透鏡構(gòu)成第一透鏡組；第一透鏡、第二透鏡與第三透鏡之間的光焦度分配滿足以下條件:Glll: G113= -0.73?-0.79，第一透鏡與第一透鏡組光焦度比值為:Glll /G123=3.72?3.91 ;其中，Gill、G113分別為第一、第三透鏡的光焦度；G123為第一透鏡組的光焦度；第四透鏡、第五透鏡與第六透鏡的光焦度分配也滿足上述條件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一透鏡與第三透鏡之間的光焦度分配為Glll: G113=-0.76。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一透鏡與第一透鏡組的光焦度比值為 Glll /G123)= 3.78。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一透鏡與第六透鏡的材料由PBM2Y構(gòu)成，第二透鏡與第五透鏡的材料由PBLlY構(gòu)成，第三透鏡與第四透鏡的材料由BSM51Y 構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，所述第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡和第六透鏡為全球面透鏡或至少一片非球面透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，像方數(shù)值孔徑NA< 0.1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)，其中，像方視場為44.5mmX44.5mm的方形視場。
8.—種使用如權(quán)利要求1-7之一所述的投影物鏡光學(xué)系統(tǒng)的光刻機(jī)。
【文檔編號】G02B13/18GK103676096SQ201210319547
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月3日
【發(fā)明者】郭銀章, 孫晶露 申請人:上海微電子裝備有限公司