[发明专利]宽谱线大视场光学系统

说明书

本发明提供一种宽谱线大视场光学系统，其包括：光源单元、照明单元、成像单元；照明单元接受来自光源单元的光束，其包括：第一照明镜头、匀光部件、第二照明镜头，来自光源单元的光束依次经第一照明镜头、匀光部件、第二照明镜头投射于一物面上，成像单元接受来自物面的光束，其包括：第一成像镜头以及至少一个第二成像镜头，各成像镜头依次设置，任一成像镜头对应一像面，来自照明单元的光束依次经第一成像镜头以及至少一个第二成像镜头成像后逐级放大。本发明的宽谱线大视场光学系统适于在200nm至450nm的深紫外波长范围使用，其通过设置第一成像镜头以及至少一个第二成像镜头，具有提高放大倍率，并缩短整个系统长度，节省空间的效果。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种宽谱线大视场光学系统。

背景技术

LDSI(大规模集成电路)的半导体领域中，以光刻技术为核心的微细加工制造的技术难度最大。在LDSI的研发和制造过程中，需要对多种不同特性材质的高精细线路图形等实施多道高精度的光学检测，而且在制造现场还有高稳定性和高速检测的需求。由于各类光学检测的信息量非常大，所以超大视野，高分辨率，及包括紫外波段在内的宽谱线的光学检测系统应运而生，而且需求日益增强。

随着半导体芯片及器件的集成密度提高，要求光学检测系统具有更高的光学分辨率。决定光学分辨率主要因素是光波波长和数值孔径，所以为了提高光学检测系统的分辨率，光学系统的照明光源的波长范围日益变短，如近紫外光甚至是深紫外光；检测物镜的数值孔径日益增大，趋近极限。在紫外波长区域，尤其是200nm至450nm的深紫外波长区域，普通光学材料的吸收很大，透光率很低，适用的光学材料受到很大限制，所以包括紫外波段在内的宽谱线、大视场和高分辨率的光学系统的设计和制造变得非常困难。由于针对上述问题的解决方案十分有限，所以急需提出切实的解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种宽谱线大视场光学系统，以克服现有技术中存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种宽谱线大视场光学系统，其包括：光源单元、照明单元、成像单元；

所述照明单元接受来自所述光源单元的光束，其包括：第一照明镜头、匀光部件、第二照明镜头；

来自所述光源单元的光束依次经所述第一照明镜头、匀光部件、第二照明镜头投射于物面上，所述成像单元接受来自所述物面的光束，其包括：第一成像镜头以及至少一个第二成像镜头，各成像镜头依次设置，任一成像镜头对应一像面，来自所述照明单元的光束投射于物面上后，反射和散射的光束依次经第一成像镜头以及至少一个第二成像镜头成像后逐级放大；

所述第一成像镜头包括依次设置的：第一成像镜组、第二成像镜组以及第三成像镜组；

所述照明单元和第一成像镜头之间还设置有光路分离元件；

来自所述照明单元光束依次经过所述光路分离元件、第二成像镜组、第一成像镜组到达所述物面，来自所述物面反射和散射的光束依次经过所述第一成像镜组、第二成像镜组、光路分离元件、第三成像镜组形成第一像面；

所述第一成像镜组和第二成像镜组满足关系式：0.35＜f1/f2＜1.5，第二成像镜组和第三成像镜组满足关系式：0.22＜f3/(f2×β)＜0.8；

其中，f2为第二成像镜组的组合焦距，f3为第三成像镜组的组合焦距，β为第一成像镜头的放大倍率；

所述照明单元的孔径光阑处和第二成像镜头的孔径光阑处选择性地插入有不同的光瞳滤波器；

所述照明单元的第二照明面和第一成像面处设置视场光阑，视场光阑通光口径与物方视野FOV尺寸对应设置。