[发明专利]一种宽谱线投影光学系统和光刻设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种微细加工用光刻设备的光学系统，尤其涉及一种宽谱线投影光学系统和应用所述宽谱线投影光学系统的光刻设备，所述宽谱线投影光学系统主要应用于微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)，半导体、太阳能电池、液晶、印刷电路板等光刻系统以及照相制版的投影光学系统。

背景技术

随着投影光刻技术的发展，投影光学系统的性能逐步提高，投影光学系统已经可以适用于多种微细加工用领域。高产率的投影光学系统需求日益增加。在使用宽光谱光源如汞灯时，希望尽可能同时使用多种特征谱线，这样可以成倍提高产率。超高压水银灯光源的特征谱线如图2所示。

专利CN 101063743公开了一种光刻镜头，包含12个镜片。对轴向色差的二次光谱没能充分校正，仅能使用光谱g线和i线，难以满足产率需求。

在很多电路基板的实际生产过程中，由不同的设备生产制造的基板，其图形尺寸和倍率会有细微差异，同时在各种物理和化学加工处理过程中，基板会有细微的膨胀或收缩，也会导致基板图形尺寸的变化，而且不同的基板的图形尺寸变化也不尽相同。所以在很多基板的生产制造过程中，尤其是多层基板需要层间定位过程中，为了提高定位精度和布线密度，需要根据实际基板的图形尺寸或倍率变化，修正或调节投影光学系统的投影倍率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种宽谱线投影光学系统和应用所述宽谱线投影光学系统的光刻设备(如光刻机)，实现了光学系统的球面像差、彗差、像散、像场弯曲和畸变，轴向色像差和倍率色像差等各项像差都得到良好校正。尤其对轴向色差的二级光谱校正良好，又可以降低镜头的加工，测试和装校的难度和成本。

同时在保持良好的双远心投影光学特性和良好的光学成像质量的条件下，可以方便有效地修正或调节投影倍率的光学系统。

本发明是这样实现的，一种宽谱线投影光学系统，其用于将物平面内的图形成像到像平面内，所述宽谱线投影光学系统从放大一侧到缩小一侧沿其光轴方向，即从物平面到像平面依次包括第一镜组(G1)、光阑(AS)、第二镜组(G2)和第三镜组(G3)；所述宽谱线投影光学系统为在物方和像方皆为接近远心光路的缩小的投影光学系统，第一镜组(G1)和第三镜(G3)组均具有正光焦度，光阑(AS)在第一镜组(G1)与第三镜组(G3)中间，

第二镜组(G2)满足关系式：

vd＝(nd－1)/(nF－nC)，

nd＜1.65且vd＞65的正透镜最少有2个，

nd＞1.50且vd＜55的负透镜最少有2个，

其中，vd为色散系数、体现光学材料的色散程度的常数，

nF为波長486nm的F线折射率，

nd为波長587nm的d线折射率，

nC为波長656nm的C线折射率；

第三镜组(G3)中，最接近所述像平面的透镜为负透镜，所述负透镜具有一个面向所述像平面的凹面，且满足以下关系式：

nd＜1.66，

vd＞58，

0.6＜ri/ti＜5.0，

其中，ri为所述负透镜的凹面的曲率半径，

ti为所述负透镜的凹面到所述像平面之间的距离；

第一镜组(G1)、第二镜组(G2)、第三镜组(G3)各镜组之间满足关系式：

0.05<f1/L<1.3，

|f2|/L>0.3，

0.03<f3/L<0.8，

其中，f1为第一镜组(G1)的组合焦距，

f2为第二镜组(G2)的组合焦距，

f3为第三镜组(G3)的组合焦距，

L为物平面到像平面之间的距离。

作为上述方案的进一步改进，第三镜组(G3)中，nd＞1.50且vd＜54的正透镜最少有1个。

作为上述方案的进一步改进，第一镜组(G1)中，nd＞1.50且vd＜54的正透镜最少有1个。