一种大视场高分辨率物镜制造技术

本发明专利技术公开一种大视场高分辨率物镜，用于将物平面内的图形成像到像平面内，从物平面一侧到像平面一侧沿其光轴方向，依次包括第一镜组、第二镜组。第一镜组、第二镜组均具有正光焦度，第一镜组为具有至少2个折射面和至少2个反射面的折反射镜组，且折反射镜组的至少2个反射面的中央部分没有反射特性而能让光线穿过。物平面发出的光线经过第一镜组后形成中间像，中间像经过第二镜组后再成像到像平面，且满足关系式：1.2＜|Rm|/f1＜2.8，其中，f1为第一镜组的组合焦距；Rm为第一镜组的所有反射面中，曲率半径最小的反射面的曲率半径。本发明专利技术可以有效地校正大口径系统的各种像差，尤其是高级球差。

A wide field of view and high resolution lens

The invention discloses a wide field of view and high resolution lens for imaging a graph in the object plane to the image plane from one side of the plane to the image plane side along the optical axis, comprises a first lens group and the second lens group. The first mirror group and the second mirror group all have positive optical focal points. The first mirror group is a reflector group with at least 2 refraction surfaces and at least 2 reflectors, and the central part of the 2 reflectors at the reflector group has no reflection characteristics and allows light to pass through. The plane light passes through the first lens group after the formation of the intermediate image, the intermediate image after second lens group after imaging to the image plane, and satisfy the relation: 1.2 < |Rm|/f1 < 2.8, the focal length of the F1 for the first lens group; all reflector Rm for the first lens group, the curvature radius of semi reflection the size of the smallest curvature. The present invention can effectively correct the various aberrations of the large aperture system, especially the advanced spherical aberration.

【技术实现步骤摘要】
一种大视场高分辨率物镜
本专利技术涉及一种宽光谱大视场高分辨率物镜，尤其涉及一种200nm至350nm的深紫外波长范围使用的，具有宽光谱高放大倍率的大视场高分辨率物镜及其相应的光学装置。
技术介绍
随着半导体芯片及器件的集成密度提高，要求其检查光学系统具有高分辨率才能检测到更精密的细节。为了提高检查光学系统的分辨率，要求光学系统使用更短波长的照明光；要求检测物镜的数值孔径更大。在紫外波长区域，尤其是200nm至350nm的深紫外波长区域，普通光学材料的吸收很大，透光率很低。随着数值孔径的增加，只使用折射光学系统来校正像差也很困难。随着检测技术的发展，高分辨率大视场光学检测要求和需求日益增强。同时具有宽光谱、高分辨率、大视场性能的物镜的设计和制造十分困难，目前还少有先例。
技术实现思路
为有效地校正大口径系统的各种像差，本专利技术提供一种大视场高分辨率物镜，本专利技术的这种结构可以有效地校正大口径系统的各种像差，尤其是高级球差。本专利技术采用以下技术方案实现：一种大视场高分辨率物镜，其用于将物平面内的图形成像到像平面内，所述大视场高分辨率物镜从物平面一侧到像平面一侧沿其光轴方向，依次包括第一镜组、第二镜组；第一镜组、第二镜组均具有正光焦度，第一镜组为具有至少2个折射面和至少2个反射面的折反射镜组，且折反射镜组的至少2个反射面的中央部分没有反射特性而能让光线穿过；物平面发出的光线经过第一镜组后形成中间像，中间像经过第二镜组后再成像到像平面，且满足关系式：1.2＜|Rm|/f1＜2.8式(1)其中，f1为第一镜组的组合焦距；Rm为第一镜组的所有反射面中，曲率半径最小的反射面的曲率半径。这种结构可以有效地校正大口径系统的各种像差，尤其是高级球差。第一镜组的光焦度主要由曲率半径最小的反射面提供，其他折射和反射面的功能是校正系统的各种像差，如果超出这个范围，校正各种像差时会发生校正过量或不足的问题。作为上述方案的进一步改进，第一镜组中存在分布在其中2个反射面之间的至少1个折射透镜，物平面发出的光线经过第一镜组后且在形成中间像之前，在第一镜组内3次通过所述至少1个折射透镜；最靠近物平面的元件，其靠近物平面一侧的表面上，中央部分具有透过折射特性，周边部分具有反射特性，且中央部分和周边部分具有相同的曲率半径，并满足关系式：|R1/Rm|＞3式(2)其中，R1为最靠近物平面的元件，其靠近物平面一侧的表面的曲率半径。靠近物平面的表面的周边部分在结构上具有改变光线方向的重要功能，不希望它带来过大的像差，或降低工作距离，所以采用曲率半径较大的表面，可以达到这个效果。作为上述方案的进一步改进，第二镜组不包含非平面的反射面，中间像经过第二镜组后再次成像到无限远处的像平面时，满足关系式：0.25＜f1/f2＜1.5式(3)0.25＜D2/D1＜1.2式(4)其中，f2为第二镜组的组合焦距；D2为第二镜组的最大通光口径；D1为第一镜组的最大通光口径。第一镜组和第二镜组的组合结构需要有效地校正系统的各种像差，使最终的像面接近理想像面。第一镜组和第二镜组只有在这样的焦距组合，和最大通光口径组合的条件下，才可以最大限度地校正系统的各种像差，使最终的像面接近理想像面。作为上述方案的进一步改进，中间像满足关系式：1.2＜|β1|＜3.5式(5)其中，β1为第一镜组的放大倍率。大口径的条件下，第一镜组的放大倍率在这个范围内时，第一镜组残存的各种像差，尤其是高级球差比较适量。第二镜组不包含非平面的反射面，由折射透镜组成，能够良好地校正第一镜组残存的各种像差，尤其是高级球差。作为上述方案的进一步改进，中间像满足关系式：|WD1/Rm|＜0.3式(6)其中，WD1为中间像到第一镜组中曲率半径为Rm反射面之间的距离。大口径的条件下，|WD1/Rm|影响到第一镜组中曲率半径为Rm反射面的通光口径，太大会降低曲率半径为Rm反射面的通光口径，不仅使光学系统的分辨率降低，而且使光学系统的亮度降低。作为上述方案的进一步改进，所有透镜采用同一种材料制成。作为上述方案的进一步改进，所有透镜采用石英或氟化钙晶体一种材料制成。在紫外波长区域，尤其是200nm至350nm的深紫外波长区域，普通光学材料的吸收很大，透光率很低，使用石英玻璃或氟化钙晶体可以提高光学系统的透光率。随着数值孔径的增加，这种透镜结构可以有效地校正系统的各项光学像差。作为上述方案的进一步改进，所有透镜的表面不包含非球面。镜片口径小，不包含非球面镜片，大幅度降低了加工，检测和装校的难度和成本。作为上述方案的进一步改进，折反射镜组中所有的折射透镜的中央部分没有通光孔洞。采用折射反射结构且不需要在透镜中央部分加工通光孔洞，大幅度降低了加工，检测和装校的难度和成本。作为上述方案的进一步改进，反射面的反射特性是在透镜表面附加具有反射功能的薄膜形成。附图说明图1为本专利技术较佳实施方式提供的大视场高分辨率物镜的结构示意图。图2光学系统的传递函数MTF图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的目的在于在紫外波长区域，尤其是200nm至350nm的深紫外波长区域，提供一种大视场高分辨率物镜，仅使用有限种类的光学材料，采用折射反射结构且不需要在透镜中央部分加工通光孔洞，达到了使光学系统的各种像差都得到良好校正的效果。结构简单，所用光学器件数量少，降低镜头的加工，测试和装校的难度和成本。本专利技术的大视场高分辨率物镜用于将物平面O内的图形成像到像平面I内，大视场高分辨率物镜从物平面O一侧到像平面I一侧沿其光轴方向，依次包括第一镜组G1、第二镜组G2。第一镜组G1、第二镜组G2均具有正光焦度，第一镜组G1为具有至少2个折射面和至少2个反射面的折反射镜组，且折反射镜组的至少2个反射面的中央部分没有反射特性而能让光线穿过。物平面O发出的光线经过第一镜组G1后形成中间像M，中间像M经过第二镜G2组后再成像到像平面I，且满足关系式：1.2＜|Rm|/f1＜2.8式(1)其中，f1为第一镜组G1的组合焦距；Rm为第一镜组G1的所有反射面中，曲率半径最小的反射面的曲率半径。这种结构可以有效地校正大口径系统的各种像差，尤其是高级球差。第一镜组的光焦度主要由曲率半径最小的反射面提供，其他折射和反射面的功能是校正系统的各种像差，如果超出这个范围，校正各种像差时会发生校正过量或不足的问题。请参阅图1，以图1中所示的物镜结构为例，第一镜组G1包括两个透镜和两个反射镜，第二镜组G2包括6个透镜。物镜的参数值：NA＝0.9；物方视场直径：1.2mm；波长：330nm。NA为物方的数值孔径。其中，第一镜组G1中存在分布在其中2个反射面之间的至少1个折射透镜，物平面O发出的光线经过第一镜组G1后且在形成中间像M之前，在第一镜组G1内3次通过所述至少1个折射透镜。最靠近物平面O的元件，其靠近物平面O一侧的表面上，中央部分具有透过折射特性，周边部分具有反射特性，且中央部分和周边部分具有相同的曲率半径，并满足关系式：|R1/Rm|＞3式(2)其中，R1为最靠近物平面O的元件，其靠近物平面O一侧的表面的曲率半径。靠近物平面O的表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大视场高分辨率物镜，其用于将物平面内的图形成像到像平面内，所述大视场高分辨率物镜从物平面一侧到像平面一侧沿其光轴方向，依次包括第一镜组(G1)、第二镜组(G2)；其特征在于：第一镜组(G1)、第二镜组(G2)均具有正光焦度，第一镜组(G1)为具有至少2个折射面和至少2个反射面的折反射镜组，且折反射镜组的至少2个反射面的中央部分没有反射特性而能让光线穿过；物平面发出的光线经过第一镜组(G1)后形成中间像，中间像经过第二镜组(G2)后再成像到像平面，且满足关系式：1.2＜|Rm|/f1＜2.8  式(1)其中，f1为第一镜组(G1)的组合焦距；Rm为第一镜组(G1)的所有反射面中，曲率半径最小的反射面的曲率半径。

【技术特征摘要】
1.一种大视场高分辨率物镜，其用于将物平面内的图形成像到像平面内，所述大视场高分辨率物镜从物平面一侧到像平面一侧沿其光轴方向，依次包括第一镜组(G1)、第二镜组(G2)；其特征在于：第一镜组(G1)、第二镜组(G2)均具有正光焦度，第一镜组(G1)为具有至少2个折射面和至少2个反射面的折反射镜组，且折反射镜组的至少2个反射面的中央部分没有反射特性而能让光线穿过；物平面发出的光线经过第一镜组(G1)后形成中间像，中间像经过第二镜组(G2)后再成像到像平面，且满足关系式：1.2＜|Rm|/f1＜2.8式(1)其中，f1为第一镜组(G1)的组合焦距；Rm为第一镜组(G1)的所有反射面中，曲率半径最小的反射面的曲率半径。2.如权利要求1所述的大视场高分辨率物镜，其特征在于：第一镜组(G1)中存在分布在其中2个反射面之间的至少1个折射透镜，物平面发出的光线经过第一镜组(G1)后且在形成中间像之前，在第一镜组(G1)内3次通过所述至少1个折射透镜；最靠近物平面的元件，其靠近物平面一侧的表面上，中央部分具有透过折射特性，周边部分具有反射特性，且中央部分和周边部分具有相同的曲率半径，并满足关系式：|R1/Rm|＞3式(2)其中，R1为最靠近物平面的元件，其靠近物平面一侧的表面的曲率半径。3.如权利要求1或2所述的大视场高分辨率物镜，其特征在于：第二镜组...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，
申请(专利权)人：张家港中贺自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32