一種變焦距光刻物鏡系統技術方案

一種變焦距光刻物鏡系統，屬于光學技術領域，本發明專利技術為了解決現有光刻物鏡無法實現同一光刻物鏡曝光出不同比例大小的掩模板曝光圖形的問題，本發明專利技術系統從物面到像面依次為：物面、第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組、第四透鏡組、第五透鏡組和像面；物面為掩模板所在平面；第一透鏡組用于固定物面與變焦距系統第一片透鏡的距離；第二透鏡組起到改變光刻物鏡焦距及像面尺寸的作用；第三透鏡組作用在于當變倍組移動過程中補償像面的移動，使像面在整個變倍過程中保持位置固定；第四透鏡組，具有負光焦度，第五透鏡組，具有正光焦度，兩者構成后固定組，用于保證光刻物鏡靠近像面一側的最后一片透鏡與像面距離不變；像面為刻蝕基片所在平面。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于光學
，具體涉及一種變焦距光刻物鏡系統。
技術介紹
在現代高分辨率集成電路制造工藝的光刻技術中光刻裝置是一種十分重要的設備。光刻物鏡系統是光刻裝備中至關重要的核心部件。光刻裝置按是否采用掩模板主要分為有掩模光刻裝置和無掩模光刻裝置兩大類，兩種光刻方式大多采用投影式光刻曝光形式。有掩模光刻裝置將掩模板上的曝光圖形信息投影到刻蝕基片上；無掩模光刻裝置將空間光調制器的曝光圖形信息投影到刻蝕基片上，刻蝕基片通過顯影等復雜工藝將掩模板上的曝光圖形信息呈現出來。但光刻物鏡系統基本采用定焦系統，即一套光刻物鏡系統只能曝光出掩模板或數字光調制器的一種比例的曝光圖形，無法實現在同一光刻設備中光刻物鏡的變焦距功能，即也不能實現掩模板曝光圖形不同比例大小的呈現。
技術實現思路
本專利技術為了解決現有光刻物鏡為定焦系統，無法實現同一光刻物鏡曝光出不同比例大小的掩模板曝光圖形的問題，提供一種變焦距光刻物鏡系統。本專利技術的技術方案為一種變焦距光刻物鏡系統，從物面到像面依次為物面、第一透鏡組、第二透鏡組、第三透鏡組、第四透鏡組、第五透鏡組和像面；物面為掩模板所在平面；第一透鏡組為前固定組，具有正光焦度，用于固定物面與變焦距系統第一片透鏡的距離；第二透鏡組為變倍組，具有負光焦度，起到改變光刻物鏡焦距及像面尺寸的作用；第三透鏡組為補償組，具有正光焦度，作用在于當變倍組移動過程中補償像面的移動，使像面在整個變倍過程中保持位置固定；第四透鏡組，具有負光焦度，第五透鏡組，具有正光焦度，兩者構成后固定組，用于保證光刻物鏡靠近像面一側的最后一片透鏡與像面距離不變；像面為刻蝕基片所在平面。所述一種變焦距光刻物鏡系統共包括22塊透鏡，從靠近物面一側到靠近像面一側依次排列。所述第一透鏡組由第一透鏡至第三透鏡組成，第一透鏡為雙凸正透鏡、第二透鏡為左凸右凹負透鏡和第三透鏡為雙凸薄正透鏡。所述第二透鏡組由第四透鏡和第五透鏡組成，第四透鏡為左凹右凸薄負透鏡，第五透鏡為雙凹負透鏡，且第四透鏡的后表面與第五透鏡的前表面曲率半徑相同，第四透鏡和第五透鏡可交合在一起或可無限接近。所述第三透鏡組由第六透鏡和第七透鏡組成，第六透鏡和第七透鏡均為雙凸正透鏡。所述第四透鏡組由第八透鏡至第十二透鏡組成，第八透鏡為左凹右凸正彎月透鏡，第九透鏡至第十二透鏡為左凹右凸負透鏡，第十二透鏡、第十三透鏡均為雙凹負透鏡；第八透鏡的后表面與第九透鏡的前表面曲率半徑相同，第八透鏡和第九透鏡可膠合在一起或可無限接近。所述第五透鏡組由第十四透鏡至第二十二透鏡組成，第十四透鏡為左凹右凸正透鏡，第十五透鏡為雙凸正透鏡，第十六透鏡和第十七透鏡均為左凸右凹正透鏡，第十八透鏡為左凸右凹負透鏡鏡，第十九透鏡為雙凹負透鏡，第二十透鏡為左凸右凹正透鏡，第二 i^一透鏡和第二十二透鏡為左凸右凹正彎月透鏡。工作原理說明第一透鏡組Gl將物方的遠心光束壓縮進變倍組，第二透鏡組G2即變倍組自左向右地移動到四個變焦距位置，第三透鏡組G3即補償組同時自左向右移動來補償變倍組移動過程中像面的移動同時將物方遠心光束再次壓入第四透鏡組，第四透鏡組將光束顛倒入射到由十片透鏡組成的第五透鏡組第五透鏡組主要完成像差的校正及產生像方遠心。在整個變焦過程中控制物面0到像面I的距離始終為805mm，物面到第一透鏡前表面的距離為147. 5733mm，第二十二透鏡后表面到像面的距離為3. 5mm。本專利技術的有益效果是本專利技術將變焦距與雙遠心結構結合在一個系統中，在一組光刻物鏡系統中實現不同倍率高分辨率的成像質量；本專利技術光變焦距光刻物鏡的所有透鏡均為球面鏡，光學總長短、通光口徑較小，結構緊湊，降低了加工難度和制造成本。附圖說明圖1為本專利技術的光學系統在四個變焦位置時的結構示意圖。圖2為本專利技術的光學系統在變焦位置zooml時的傳遞函數。圖3為本專利技術的光學系統在變焦位置zooml時離焦I U m時的傳遞函數。圖4為本專利技術的光學系統在變焦位置zooml時的場曲圖及畸變圖。圖5為本專利技術的光學系統在變焦位置Z00m2時的傳遞函數。圖6為本專利技術的光學系統在變焦位置zoom2時離焦I U m時的傳遞函數。圖7為本專利技術的光學系統在變焦位置zoom2時的場曲及畸變圖。圖8為本專利技術的光學系統在變焦位置Z00m3時的傳遞函數。圖9為本專利技術的光學系統在變焦位置zoom3時離焦I U m時的傳遞函數。圖10為本專利技術的光學系統在變焦位置zoom3時的場曲及畸變圖。圖11為本專利技術的光學系統在變焦位置zoom4時的傳遞函數。圖12為本專利技術的光學系統在變焦位置zoom4時離焦I U m時的傳遞函數。圖13為本專利技術的光學系統在變焦位置zoom4時的場曲及畸變圖。圖14為本專利技術的光學系統在變焦位置zooml時的畸變圖。 圖15為本專利技術的光學系統在變焦位置Z00m2時的結構示意圖 圖16為本專利技術的光學系統在變焦位置zoom2時的畸變圖。 圖17為本專利技術的光學系統在變焦位置z oom3時的結構示意圖。 圖18為本專利技術的光學系統在變焦位置zoom3時的畸變圖。圖19為本專利技術的光學系統在變焦位置zoom4時的結構示意圖。 圖20為本專利技術的光學系統在變焦位置zoom4時的畸變圖。具體實施例方式 下面結合附圖對實施方式進一步說明。實施例1:如圖1所示，本專利技術按zooml的結構提供了一種工作在410nm波長的折射式變焦距光刻物鏡系統，用于將物面0的圖案成像在像面I上，其由22片光學透鏡組成，從物面一方到像面一方將透鏡標記為L1 L22,該22片光學透鏡按光焦度及在本專利技術系統中的作用被分成Gf G5組，光焦度的分配從物面到像面依次為正-負-正-負-正，物面到像面距離為805mm，系統中最大鏡片全口徑小于153mm，像方F數2，像方數值孔徑0. 2，放大倍率為0. 25，像面大小14. 8mm。 變焦距光刻物鏡系統的具體結構第一透鏡組Gl具有正光焦度，包括三片透鏡即第一透鏡Lf第三透鏡L3，其中，第一透鏡LI為雙凸正透鏡，第二透鏡L2為左凸右凹負透鏡(右邊朝像面)，第三透鏡L3為雙凸薄正透鏡。第一透鏡LI采用雙凸正透鏡的目的在于將軸外視場光線壓低，避免鏡片過大通光口徑的產生，第二透鏡L2可以提供較大的球差，同時平衡第一透鏡LI的負畸變，第三透鏡L3采用薄正透鏡校正第二透鏡L2產生的過大的正Petzval場曲。第二透鏡組G2具有負光焦度，包括兩片透鏡即第四透鏡L4和第五透鏡L5，其中第四透鏡L4為左凹右凸負透鏡(右凸面朝像面)，第五透鏡L5為雙凹負透鏡，其中第四透鏡L4的右凸面和第五透鏡L5的左凹面曲率半徑相等，第四透鏡L4和第五透鏡L5間隔無限小(為加工方便可將第四透鏡L4、第五透鏡L5做雙膠合處理)，較佳的，第二透鏡組G2采用較少的鏡片數，同時保證負光焦度的產生，主要目的有兩點盡量在第二透鏡組G2變倍組減少鏡片數量已使整個系統的鏡片數量減少進而可縮短系統總長，使系統結構較緊湊，另一方面校正第一透鏡組Gl的負畸變。第三透鏡組G3具有正光焦度，包括兩片透鏡即第六透鏡L6和第七透鏡L7，第六透鏡L6和第七透鏡L7均為雙凸正透鏡，兩片鏡產生較大的正光焦度，作為補償組出現在系統前部，主要目的是當第二透鏡組G2在變焦過程中保持像面不發生移動及實現系統變倍的功能，另外兩個正光焦度的透鏡可以本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種變焦距光刻物鏡系統，其特征在于，從物面一側到像面一側依次為：物面（O）、第一透鏡組（G1）、第二透鏡組（G2）、第三透鏡組（G3）、第四透鏡組（G4）、第五透鏡組（G5）和接收面（I）；物面（O）為掩模板所在平面；第一透鏡組（G1）為前固定組，具有正光焦度，用于固定物面（O）與變焦距系統第一片透鏡的距離；第二透鏡組（G2）為變倍組，具有負光焦度，起到改變光刻物鏡焦距及像面尺寸的作用；第三透鏡組（G3）為補償組，具有正光焦度，作用在于當變倍組移動過程中補償像面的移動，使像面在整個變倍過程中保持位置固定；第四透鏡組（G4），具有負光焦度，第五透鏡組（G5），具有正光焦度，兩者構成后固定組，用于保證光刻物鏡靠近像面一側的最后一片透鏡與像面距離不變；像面（I）為刻蝕基片所在平面。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉偉奇，呂博，馮睿，魏忠倫，柳華，康玉思，姜珊，
申請(專利權)人：中國科學院長春光學精密機械與物理研究所，
類型：發明
國別省市：