[发明专利]一种宽波段低色散镜头

说明书

本发明公开了一种宽波段低色散镜头。包括从物方到像方依次排列的视场光束约束透镜L₁、第一矫正透镜组L₂和第二矫正透镜组L₃，第一矫正透镜L₂和第二矫正透镜组L₃用于矫正轴上色差和光斑大小，并控制工作距离。本发明的镜头工作波长范围从210nm到900nm，涵盖了深紫外到近红外波段；近轴弥散斑优化到艾利斑范围内，同时压缩了镜头镜片的数量并降低了色差。

技术领域

本发明涉及光学领域，尤其涉及基于光学反射、光学散射及光学椭偏原理的半导体测量设备。

背景技术

1947年，第一只晶体管的诞生标志着半导体工业的开始，从那时起半导体设计、制造、检测和应用就变得越来越广泛。从开始的晶圆生长，到后期的芯片封装，测量设备都是半导体行业链中不可或缺的一部分。

目前，半导体测量设备的核心和关键技术主要掌握在国外某几家大型设备商手里，国内的产业发展严重依赖进口设备，那么，研制自主知识产权的半导体测量设备成为国内迅速发展的一个高新产业，励志填补国内空白。

非接触式光学测量设备，成为半导体测量设备的主力军，随着行业技术的不断提升，线宽从14nm到7nm再到5nm，膜层从几十层到几百层。现在的膜厚测量设备要求光谱更宽，光斑更小，相应速度更快，无不对测量设备提出更高的要求。

目前国产椭偏测量设备光谱范围大多集中在近紫外到近红外波段(350nm-800nm)，测量光斑大于45um，如果想测试更薄或者更小的刻蚀图案就无法测量。现阶段的解决方法一般采用多光路系统分开测量，但存在精度损失、速度降低、系统结构复杂、稳定性差和成本提升等缺点。

发明内容

1、本发明的目的

本发明为了提高现有技术中的测量精度和拓展应用范围，而提出了一种宽波段低色散镜头。

2、本发明所采用的技术方案

本镜头设计时采用3个镜片作为初始结构搭配，而提出一种宽波段低色散镜头，包括从物方到像方依次排列的视场光束的约束透镜、第一矫正透镜组和第二矫正透镜组，第一矫正透镜组、第二矫正透镜组用于矫正轴上色差和光斑用于并控制工作距离。

采用低折射率和高阿贝数氟化钙材料作为约束透镜即第一片镜组，减小色差的产生；然后用第一矫正透镜组、第二矫正透镜组进行补偿优化；材料采用可透210nm波段的融石英和氟化钙；第一片镜组约束透镜为氟化钙材料，第一矫正透镜组为融石英材料，第二矫正透镜组采用氟化钙。

优选的，采用有限远共轭和无限远共轭的两种方式，调整近轴放大率。

优选的，光阑位置设在入射端处、约束透镜和第一矫正透镜组之间或第一矫正透镜和第二矫正透镜组之间。

优选的，约束透镜焦距f₁满足0.4ff₁0.9f。

优选的，第一矫正透镜组焦距f2满足-0.4ff₂-0.15f。

优选的，第二矫正透镜组焦距f3满足0.4ff₃0.8f。

优选的，采用无限远共轭，光阑位于第一矫正透镜和第二矫正透镜组之间；

优选的，波段范围在210nm-900nm。

优选的，约束透镜与第一矫正透镜之间设有第一隔圈，第一矫正透镜和第二矫正透镜组之间设有第二隔圈。

优选的，镜头入射端用压圈固定；镜头外部连接部为外螺纹结构、同轴或法兰调节结构进行配合。

3、本发明所采用的有益效果