專利名稱：偏振光成象1∶1折反射式光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是利用偏振光成象的一種1∶1折反射式光學(xué)系統(tǒng)，主要用于精細(xì)或超精細(xì)圖形照相復(fù)制，如用于制造大規(guī)模集成電路芯片的光刻機(jī)上。
已有技術(shù)1.中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所發(fā)明人王之江發(fā)明的有象差校正的1∶1折反射式光學(xué)系統(tǒng)，專利申請?zhí)?1107489.9，該系統(tǒng)由作為物象分離器件1的三角棱鏡組、有彎月透鏡組、象差校正板和平凸透鏡構(gòu)成的消象差折射鏡組2以及主反射鏡3構(gòu)成。三角棱鏡組膠合于消象差折射鏡組2的平凸透鏡的第一平面上，對于雙三角棱鏡，每個三角棱鏡各占第一平面口徑的一半，用來使物象分離，結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中O表示物面，I表示象面。這種分離法的視場利用情況如圖2所示，雖然這種系統(tǒng)的視場利用率比以前有所改善，但從圖2中可以看出，還有相當(dāng)一部分工作視場沒有被利用。
2.發(fā)明人張雨東所著的《寬帶準(zhǔn)分子激光投影光刻研究》(上海光機(jī)所博士論文)。論文第三章中敘述了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)由一塊半透半反分光棱鏡4，消象差折射鏡組2和主反射鏡3構(gòu)成。半透半反分光棱鏡4膠合于消象差折射鏡組2的平凸透鏡的第一平面，占第一平面全口徑，用來使物象分離。這樣工作視場可以得到充分利用，視場使用情況如圖4。系統(tǒng)圖如圖3所示，圖中O表示物面，I表示象面。該系統(tǒng)存在以下缺點(diǎn)雜散光嚴(yán)重，反射面a，b，c剩余反射會產(chǎn)生嚴(yán)重的返回雜光，通過棱鏡4而到達(dá)象面，使象面雜散光嚴(yán)重，對比度不降，從而使成象分辨率降低，使這種系統(tǒng)不實(shí)用。
本發(fā)明的目的為了克服上述系統(tǒng)的不足，本發(fā)明提供一種新的光學(xué)系統(tǒng)，以偏振棱鏡組作為物象分離器件，使該系統(tǒng)既具有大的可利用視場，又雜散光小，提高其像面對比度。
本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)含有由偏振棱鏡組5構(gòu)成的物象分離器件1、由彎月透鏡組、象差核正板和平凸透鏡構(gòu)成的消象差折射鏡組2、λ/4波片膜6和主反射鏡3。所說的偏振棱鏡組5是用兩個45°的直角棱鏡A、B以兩直角三角棱鏡的斜面膠合而成一立方體，其斜面的膠合面上置有介質(zhì)膜作為起偏器7，直角棱鏡B正對象面的直角而B′置有與上述起偏器偏振方向成垂直方向的檢偏器8。該偏振棱鏡組5以直角平面D膠合于消象差折射鏡組2中平凸透鏡第一平面上，并占有第一面的全口徑，用以分離物象，該系統(tǒng)的工作視場可以得到充分利用，視場利用情況同如圖4。λ/4波片膜6鍍在主反射鏡3的反射面上，并且λ/4波片膜的光軸設(shè)置成與起偏器光軸成45°角。全部光學(xué)系統(tǒng)如圖5所示，圖中O仍表示物面，I仍表示象面。當(dāng)物光線通過偏振棱鏡組5后起偏成線偏振光線，再經(jīng)主反射鏡3反射時，也就通過了λ/4波片膜5。由于該光學(xué)系統(tǒng)中除消象差折射鏡組2中校正板以外的光學(xué)元件是同曲率中心，而物面O設(shè)置于該曲率中心處，所以成象光線在主反射鏡反射面的入射角和反射角是相等的，既使有點(diǎn)偏離也很小，屬于正入射情況，所以當(dāng)光線兩次通過λ/4波片膜后，偏振方向改變了90°，當(dāng)光線通過偏振棱鏡組5反射時，成象光線的偏振方向與檢偏器8的偏振方向一致，所以才能到達(dá)象面成象。由于物面O發(fā)生的光線起偏后，除到達(dá)主反射鏡反射面的反射光束用于成象外，還有一小部分光束被e、f、h面反射，而形成雜光，但由于這些雜光未經(jīng)過λ/4波片膜6，所以這些光的偏振方向與檢偏器8的偏振方向垂直，不能到達(dá)象面I，從而達(dá)到消除雜光，提高象面I的對比度的要求。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與已有技術(shù)1相比，在同樣結(jié)構(gòu)、尺寸大小相同的情況下，滿足同樣分辨率刻劃要求時，視場利用面積擴(kuò)大6倍。與已有技術(shù)2相比，本發(fā)明采用λ/4波片膜和起偏器檢偏器的結(jié)構(gòu)，光學(xué)系統(tǒng)消除了雜光的影響，提高了象面的對比度。


圖1為有象差校正的1∶1折反射式光學(xué)系統(tǒng)示意圖;
圖2為有象差校正的1∶1折反射式光學(xué)系統(tǒng)的視場利用情況示意圖，圖中圓內(nèi)表示整個視場，陰影部分表示被利用的視場;
圖3為用棱鏡分光的1∶1折反射式光學(xué)系統(tǒng)示意圖;
圖4為本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)和用棱鏡分光的1∶1折反射式光學(xué)系統(tǒng)的工作視場利用情況示意圖，圖中圓內(nèi)部分表示整個視場，陰影部分表示被利用的視場;
圖5為本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)示意圖。
實(shí)施例根據(jù)象差理論，利用計算機(jī)輔助光學(xué)設(shè)計程序計算，改變部分光學(xué)元件的半徑和間距，給出以下三個實(shí)施例。
實(shí)施例1序號半徑間距材料1物平面2.00空氣2 平面 44.00 CaF2
3 平面 21.00 CaF24-55.0010.00熔石英5-161.332.00空氣6-140.0098.50熔石英7-165.00546.70空氣8-730.00-546.70空氣9-165.00-98.50熔石英10-140.00-2.00空氣11-161.33-10.00熔石英12 -55.00 -21.00 CaF213 平面 -44.00 CaF214平面-1.98空氣15象面該實(shí)施例工作波長為308nm，數(shù)值孔徑為0.4，用于光刻機(jī)上，刻線寬度為0.8μm，利用的工作視場為60×60mm2。表中序號按光線通過系統(tǒng)的順序而定。
實(shí)施例2序號半徑間距材料1物平面2.00空氣2 平面 44.00 CaF23 平面 21.00 CaF24-54.0010.00熔石英5-161.331.80空氣6-140.2098.50熔石英7-165.00539.70空氣
8-690.00-539.70空氣9-165.00-98.50熔石英10-140.20-1.80空氣11-161.33-10.00熔石英12 -54.00 -21.00 CaF213 平面 -44.00 CaF214平面-2.04空氣15象面該實(shí)施例工作波長為248nm，數(shù)值孔徑為0.4，用于光刻機(jī)上，刻線寬度為0.8μm，利用的工作視場為65×65mm2。表中序號按光線通過系統(tǒng)的順序而定。
實(shí)施例3序號半徑間距材料1物平面2.00空氣2 平面 44.00 CaF23 平面 21.00 CaF24-55.0010.00熔石英5-162.002.20空氣6-140.0098.50熔石英7-165.00547.80空氣8-728.00-547.80空氣9-165.00-98.50熔石英10-140.00-2.20空氣11-162.00-10.00熔石英12 -55.00 -21.00 CaF2
13 平面 -44.00 CaF214平面-2.10空氣15象面該實(shí)施例工作波長為308nm，數(shù)值孔徑為0.4，用于光刻機(jī)上，刻線寬度為0.8μm，利用的工作視場為60×60mm2。其中表中的序號按光線通過系統(tǒng)的順序而定。
權(quán)利要求
1.一種偏振光成象1∶1折反射式光學(xué)系統(tǒng)，含有物象分離器件1、由彎月透鏡組、象差校正板和平凸透鏡構(gòu)成的消象差折射鏡組2和主反射鏡3，其特征在于物象分離器件1是一偏振棱鏡組5，它由兩個45°的直角棱鏡A、B以兩直角三角棱鏡的斜面膠合而成一立方體，其斜面的膠合面上有起偏器7，一直角棱鏡B正對象面的直角面B′上置有與上述起偏器7方向成垂直方向的檢偏器8，主反射鏡3的反射面上有λ/4波長膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種偏振光成象1∶1折反射式光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于偏振棱鏡組5以一直角平面D膠合于消象差折射鏡組2中平凸透鏡的第一平面上，并占有第一面的全口徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種偏振光成象1∶1折反射式光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于偏振棱鏡組5中起偏器7和檢偏器8均由介質(zhì)膜構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種偏振光成象1∶1折反射式光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于置于主反射鏡3反射面上的λ/4波片膜的光軸與起偏器7的光軸成45°角。
全文摘要
本發(fā)明是一種偏振光成象1∶1折反射式光學(xué)系統(tǒng)。主要用于精細(xì)或超精細(xì)圖形的照相復(fù)制。含有由偏振棱鏡組構(gòu)成的物象分離器件、消象差折射鏡組和主反射鏡三大部分，其中偏振棱鏡組是由兩個45°的直角棱鏡以斜面膠合在一起的立方體，立方體內(nèi)含有起偏器和檢偏器，在主反射鏡的反射面上置有λ/4波片膜。該發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)具有大面積可利用的工作視場，又具有沒有雜光影響，象面對比度高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G02B17/08GK1084648SQ9210856
公開日1994年3月30日 申請日期1992年9月23日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月23日
發(fā)明者鄒海興, 嚴(yán)琪華 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所