寬譜線大視場物鏡系統(tǒng)技術方案

本發(fā)明專利技術提供一種寬譜線大視場物鏡系統(tǒng)，其包括：第一成像鏡頭以及至少一個第二成像鏡頭；各成像鏡頭依次設置，任一成像鏡頭對應一像面，來自所述照明單元的光束依次經(jīng)第一成像鏡頭以及至少一個第二成像鏡頭成像后逐級放大，所述第一成像鏡頭包括依次設置的：第一成像鏡組、第二成像鏡組以及第三成像鏡組，所述第二成像鏡頭包括依次設置的：第四成像鏡組、成像孔徑光闌、第二正光焦度的子鏡組。本發(fā)明專利技術的寬譜線大視場物鏡系統(tǒng)適于在200nm至450nm的深紫外波長范圍使用，其通過設置第一成像鏡頭以及至少一個第二成像鏡頭，具有提高放大倍率，并縮短整個系統(tǒng)長度，節(jié)省空間的效果。節(jié)省空間的效果。節(jié)省空間的效果。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
寬譜線大視場物鏡系統(tǒng)


[0001]本專利技術涉及光學
，尤其涉及一種寬譜線大視場物鏡系統(tǒng)。

技術介紹

[0002]LDSI(大規(guī)模集成電路)的半導體領域中，以光刻技術為核心的微細加工制造的技術難度最大。在LDSI的研發(fā)和制造過程中，需要對多種不同特性材質的高精細線路圖形等實施多道高精度的光學檢測，而且在制造現(xiàn)場還有高穩(wěn)定性和高速檢測的需求。由于各類光學檢測的信息量非常大，所以超大視野，高分辨率，及包括紫外波段在內的寬譜線的光學檢測系統(tǒng)應運而生，而且需求日益增強
[0003]隨著半導體芯片及器件的集成密度提高，要求光學檢測系統(tǒng)具有更高的光學分辨率。決定光學分辨率主要因素是光波波長和數(shù)值孔徑，所以為了提高光學檢測系統(tǒng)的分辨率，光學系統(tǒng)的照明光源的波長范圍日益變短，如近紫外光甚至是深紫外光；檢測物鏡的數(shù)值孔徑日益增大，趨近極限。在紫外波長區(qū)域，尤其是200nm至450nm的深紫外波長區(qū)域，普通光學材料的吸收很大，透光率很低，適用的光學材料受到很大限制，所以包括紫外波段在內的寬譜線、大視場和高分辨率的光學系統(tǒng)的設計和制造變得非常困難。由于針對上述問題的解決方案十分有限，所以急需提出切實的解決方案。

技術實現(xiàn)思路

[0004]本專利技術旨在提供一種寬譜線大視場物鏡系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術中存在的不足。
[0005]為解決上述技術問題，本專利技術的技術方案是：
[0006]一種寬譜線大視場物鏡系統(tǒng)，其包括：第一成像鏡頭以及至少一個第二成像鏡頭；
[0007]各成像鏡頭依次設置，任一成像鏡頭對應一像面，來自所述照明單元的光束依次經(jīng)第一成像鏡頭以及至少一個第二成像鏡頭成像后逐級放大，所述第一成像鏡頭包括依次設置的：第一成像鏡組、第二成像鏡組以及第三成像鏡組，所述第二成像鏡頭包括依次設置的：第四成像鏡組、成像孔徑光闌、第五成像鏡組；
[0008]所述第一成像鏡組和第二成像鏡組滿足關系式：0.35＜f1/f2＜1.5，第二成像鏡組和第三成像鏡組滿足關系式：0.22＜f3/(f2
×
β)＜0.8；
[0009]其中，f2為第二成像鏡組的組合焦距，f3為第三成像鏡組的組合焦距，β為第一成像鏡頭的放大倍率。
[0010]所述成像孔徑光闌處選擇性地插入有不同的光瞳濾波器；
[0011]來自物面的光束依次經(jīng)過所述第一成像鏡組、第二成像鏡組、第三成像鏡組形成第一像面，所述第一像面處設置視場光闌，視場光闌通光口徑與物方視野FOV尺寸相對應。
[0012]作為本專利技術的寬譜線大視場物鏡系統(tǒng)的改進，所述第一成像鏡組包括由物面?zhèn)戎赶蛳衩鎮(zhèn)鹊模旱谝黄瑥秃贤哥R、第二片透鏡、第三片反射鏡；所述第一片復合透鏡的物面?zhèn)惹姘ㄒ粋€反射面，第一片復合透鏡的物面?zhèn)惹娴闹醒氩糠质峭高^面，其周圍部分為朝向像方的反射面；所述第三反射鏡物面?zhèn)惹鏋橐粋€凹反射面，且第三片反射鏡為中央
開有通孔可以允許光束穿過。
[0013]作為本專利技術的寬譜線大視場物鏡系統(tǒng)的改進，來自所述物面的光束經(jīng)所述第一成像鏡組后形成中間像，所述中間像形成于第三片反射鏡的中央通孔附近；
[0014]所述第一成像鏡組滿足關系式：|f1/R2|＜0.35，|f1/R3|＜0.8；其中，f1為第一成像鏡組的組合焦距，R2為物面?zhèn)鹊谝粡秃贤哥R的像面?zhèn)惹娴那拾霃剑琑3為物面?zhèn)鹊诙哥R的物面?zhèn)惹娴那拾霃健?br/>[0015]作為本專利技術的寬譜線大視場物鏡系統(tǒng)的改進，所述中間像滿足關系式：|Ti/f2|＜0.4，Ti為中間像到第二成像鏡組物方第一片透鏡之間的距離。
[0016]作為本專利技術的寬譜線大視場物鏡系統(tǒng)的改進，所述第二成像鏡組為適于形成平行光或者近平行光的鏡組，
[0017]所述第二成像鏡組中，至少有2片正透鏡滿足關系式：Dop>0.7
×
D1，且其中焦距最短的2片正透鏡滿足關系式：0.7＜(1/fp1+1/fp2)
×
f2＜1.9；
[0018]其中，Dop為透鏡的通光孔徑，D1為第二鏡組(G2)和第三鏡組(G3)孔徑光闌的直徑，fp1為滿足關系式Dop>0.7
×
D1焦距最短正透鏡的焦距，fp2為滿足關系式Dop>0.7
×
D1焦距次短正透鏡的焦距。
[0019]作為本專利技術的寬譜線大視場物鏡系統(tǒng)的改進，所述第二成像鏡組和第三成像鏡組之間還設置有光路分離元件；
[0020]來自物面的光束依次經(jīng)過所述第一照明鏡組、第二成像鏡組、光路分離元件、第三成像鏡組形成所述第一像面。
[0021]作為本專利技術的寬譜線大視場物鏡系統(tǒng)的改進，所述第二成像鏡頭包括第四成像鏡組，孔徑光闌和第五成像鏡組；第四成像鏡組包含具有第一正光焦度的子鏡組、負光焦度的子鏡組和第二正光焦度的子鏡組，滿足關系式：
[0022]0.3＜f111/f11＜1.6；
[0023]0.13＜-f112/f11＜0.8；
[0024]0.2＜f113/f11＜1.1；
[0025]其中，f11為第四成像鏡組的組合焦距，f111為第一正光焦度的子鏡組的組合焦距，f112為負光焦度的子鏡組的組合焦距，f113為第二正光焦度的子鏡組的組合焦距。
[0026]作為本專利技術的寬譜線大視場物鏡系統(tǒng)的改進，所述第四成像鏡組中的負光焦度的子鏡組最靠近物方的透鏡表面是朝向物方的凸面，負光焦度的子鏡組最靠近像方的透鏡表面是朝向像方的凹面，第二正光焦度的子鏡組最靠近物方的透鏡表面是朝向物方的凸面，第二正光焦度的子鏡組最靠近像方的透鏡表面是朝向像方的凸面。
[0027]作為本專利技術的寬譜線大視場物鏡系統(tǒng)的改進，所述第五成像鏡組包括能夠相互替換的至少兩組，任一組具有相應不同的成像倍率，至少兩組相互切換的第五成像鏡組對應同一成像位置，在同一成像位置處設置圖像傳感器；切換的不同的第五鏡組時，圖形傳感器保持位置不動，以不同的成像倍率接收不同尺寸的物方視野FOV發(fā)出的光束。
[0028]作為本專利技術的寬譜線大視場物鏡系統(tǒng)的改進，所述寬譜線大視場物鏡系統(tǒng)的像差系數(shù)＝NA2×
FOV
×
λmax/(λmin)2>2；其中，NA為物方數(shù)值孔徑；FOV為物方視場，單位：毫米；λmax為物鏡適用光譜的最長波長，單位：微米；λmin為物鏡適用光譜的最短波長，單位：微米。
[0029]與現(xiàn)有技術相比，本專利技術的有益效果是：本專利技術的寬譜線大視場物鏡系統(tǒng)適于在
200nm至450nm的深紫外波長范圍使用，其通過設置第一成像鏡頭以及至少一個第二成像鏡頭，具有提高放大倍率，并縮短整個系統(tǒng)長度，節(jié)省空間的效果。
附圖說明
[0030]為了更清楚地說明本專利技術實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種寬譜線大視場物鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述寬譜線大視場物鏡系統(tǒng)包括：第一成像鏡頭以及至少一個第二成像鏡頭；各成像鏡頭依次設置，任一成像鏡頭對應一像面，來自所述照明單元的光束依次經(jīng)第一成像鏡頭以及至少一個第二成像鏡頭成像后逐級放大，所述第一成像鏡頭包括依次設置的：第一成像鏡組、第二成像鏡組以及第三成像鏡組，所述第二成像鏡頭包括依次設置的：第四成像鏡組、成像孔徑光闌、第五成像鏡組；所述第一成像鏡組和第二成像鏡組滿足關系式：0.35＜f1/f2＜1.5，第二成像鏡組和第三成像鏡組滿足關系式：0.22＜f3/(f2
×
β)＜0.8；其中，f2為第二成像鏡組的組合焦距，f3為第三成像鏡組的組合焦距，β為第一成像鏡頭的放大倍率。所述成像孔徑光闌處選擇性地插入有不同的光瞳濾波器；來自物面的光束依次經(jīng)過所述第一成像鏡組、第二成像鏡組、第三成像鏡組形成第一像面，所述第一像面處設置視場光闌，視場光闌通光口徑與物方視野FOV尺寸相對應。2.根據(jù)權利要求1所述的寬譜線大視場物鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述第一成像鏡組包括由物面?zhèn)戎赶蛳衩鎮(zhèn)鹊模旱谝黄瑥秃贤哥R、第二片透鏡、第三片反射鏡；所述第一片復合透鏡的物面?zhèn)惹姘ㄒ粋€反射面，第一片復合透鏡的物面?zhèn)惹娴闹醒氩糠质峭高^面，其周圍部分為朝向像方的反射面；所述第三反射鏡物面?zhèn)惹鏋橐粋€凹反射面，且第三片反射鏡為中央開有通孔可以允許光束穿過。3.根據(jù)權利要求2所述的寬譜線大視場物鏡系統(tǒng)，其特征在于，來自所述物面的光束經(jīng)所述第一成像鏡組后形成中間像，所述中間像形成于第三片反射鏡的中央通孔附近；所述第一成像鏡組滿足關系式：|f1/R2|＜0.35，|f1/R3|＜0.8；其中，f1為第一成像鏡組的組合焦距，R2為物面?zhèn)鹊谝粡秃贤哥R的像面?zhèn)惹娴那拾霃剑琑3為物面?zhèn)鹊诙哥R的物面?zhèn)惹娴那拾霃健?.根據(jù)權利要求3所述的寬譜線大視場物鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述中間像滿足關系式：|Ti/f2|＜0.4，Ti為中間像到第二成像鏡組物方第一片透鏡之間的距離。5.根據(jù)權利要求1所述的寬譜線大視場物鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述第二成像鏡組為適于形成平行光或者近平行光的鏡組，所述第二成像鏡組中，至少有2片正透鏡滿足關系式：Dop>0.7
×
D1，且其中焦距最短的2片正透鏡滿足關系式：0.7＜(1/fp1+1/fp2)

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：劉鵬，
申請(專利權)人：張家港中賀自動化科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：