[发明专利]一种大数值孔径浸没式投影物镜

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于微影工艺、半导体元件制作装置中的大数值孔径浸没式投影物镜，属于投影光学技术领域。

背景技术

光刻是一种集成电路制造技术，它利用光学投影影像的原理将掩模板上的IC图形以曝光的方式将高分辨率图形转移到涂胶硅片上的光学曝光过程，几乎所有集成电路的制造都是采用光学投影光刻技术。

随着科学技术的不断进步，各类半导体芯片广泛应用于航空航天军事领域和计算机等民用领域，随着对设备性能要求的不断提高，对半导体芯片的分辨率要求越来越高。目前国际上光刻机的制造几乎处于垄断地位，最大的3家生产商为ASML，Nikon和Canon。从2004年起，这几家公司就提供193nm浸没式光刻机样品供各大芯片制造商使用，至今，已开发出多种型号的193nm浸没式光刻机。光刻技术是我国芯片产业发展的重要支持型技术之一，投影光刻装置是大规模集成电路制造工艺的关键设备。大数值孔径高精度投影光学系统是高尖端光刻机的核心部件，它的性能直接决定着光刻机的精度。目前国内刚刚开始工作波长193nm的投影光学系统实用化研究，以往设计数值孔径也都不很高，最高分辨力为0.35-0.5微米。由于分辨率低，不能制作出高精度高分辨率的图形，已不能满足大规模集成电路制造和研究的需求。

由瑞利衍射定理可得到光刻机分辨力的公式如下：

R＝k₁λ/NA

上式中R为光刻机的分辨力，k₁为工艺系数因子，λ为工作波长，NA为投影光刻物镜的数值孔径。

由以上公式可知，为了获得更高的分辨率，可以通过缩短光源的波长，或者增大投影光刻物镜的数值孔径来实现，但是光源波长缩短时，由于光学玻璃对光的吸收而用于投影光刻物镜的材料种类会受到很大限制。

发明内容

为了解决现有光刻物镜数值孔径小的不足，本发明的目的是提供一种工作波长为193nm，数值孔径为1.35的大数值孔径浸没式投影物镜。

为达成所述目的，本发明提供一种大数值孔径浸没式投影物镜，其特征在于，以物平面输入光束传播方向为系统光轴，在系统光轴上依次放置透射组G1、透射组G2、透射组G3、反射组和透射组G4、透射组G5、透射组G6，其中透射组G1焦距为正，透射组G2焦距为正，透射组G3焦距为正，反射组焦距为负，透射组G4焦距为负，透射组G5焦距为正，透射组G6焦距为正；

透镜组G1的焦距和系统总焦距的比值范围区间为[-0.009，-0.008]，透镜组G2的焦距和系统总焦距的比值范围区间为[-0.01，-0.009]，透镜组G3的焦距和系统总焦距的比值范围区间为[-0.08，-0.05]，反射组的焦距和系统总焦距的比值范围区间为[0.006，0.009]，透镜组G4的焦距和系统总焦距的比值范围区间为[0.01，0.02]，透镜组G5的焦距和系统总焦距的比值范围区间为[-0.02，-0.01]，透镜组G6的焦距和系统总焦距的比值范围区间为[-0.01，-0.008]；

透射组G1包括第一正透镜1、第二正透镜2、第三正透镜3、第四正透镜4、第一负透镜5；

透射组G2包括第二负透镜6、第五正透镜7、第六正透镜8、第三负透镜9、第七正透镜10；

透射组G3包括第八正透镜11、第四负透镜12、第九正透镜13；

反射组包括第一反射镜14、第二反射镜15，其中第一反射镜14焦距为负，第二反射镜焦距15为正，第一反射镜14的焦距和反射组的焦距比值范围区间为[0.5,0.8]，第二反射镜15的焦距和反射组的焦距比值范围区间为[-0.6，-0.4]；

透射组G4包括第十正透镜16、第五负透镜17；

透射组G5包括第六负透镜18、第十一正透镜19、第十二正透镜20、第十三正透镜21、第十四正透镜22、第十五正透镜23；

透射组G6包括第十六正透镜24、第十七正透镜25、第十八正透镜26。

进一步的，所述的大数值孔径浸没式投影物镜中的第一反射镜14、第二反射镜15均为阶数为20次的高次非球面，其中第一反射镜14的通光口径为317mm，第二反射镜15的通光口径为240mm。