一种投影光学系统技术方案

本发明专利技术提供一种投影光学系统，用于将物平面内的图形成像到像平面内，该投影光学系统沿其光轴方向包括前组、孔径光阑和后组。所述前组包括第一镜组、第二镜组和第三镜组，所述第一镜组和第三镜组具有正光焦度，所述第二镜组具有负光焦度；所述后组包括第四镜组、第五镜组和第六镜组，所述第四镜组和第六镜组具有正光焦度，所述第五镜组具有负光焦度；所述前组和后组关于所述孔径光阑对称，并满足一定的关系式。采用本发明专利技术的投影光学系统，不仅能有效地校正各项像差，扩大像方视场尺寸，提高成像质量；而且镜片口径小，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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种投影光学系统，特别涉及一种对称式双远心投影光学系统，主要应用于半导体、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。
技术介绍
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电路制造等多种领域。投影光刻技术也可以用于更大面积，较大焦深，较高产率的半导体、太阳能电池、液晶、印刷电路板等
然而在现有技术中，如美国专利US6，879,383(公告日:2005年4月12日)，采用折射反射结构，整体尺寸大，对光学玻璃材料要求十分严格，尤其是大口径的凹面反射镜的加工，检测技术要求非常严格。在视场大小，工作距离，装校要求，制造成本等方面不如全折射系统具有优势。中国专利CN98113037. 2(公告日2003年7月23日)是一种像方远心的双高斯光学系统，由于该专利采用2个胶合面，在高产率的投影光刻设备中，透镜粘合剂会产生很大的变形甚至变性，导致光学成像性能降低，投影镜头的使用寿命缩短，不符合光刻技术要求。有鉴于此，提供一种既经济又具有良好质量保证的，较大视场尺寸，较大焦深的投影光学系统，并且提高投影光学系统的工作距离，为工作台和掩膜台提供较大的设计空间，是业界的重要技术课题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种投影光学系统，它不仅能够有效地扩大像方视场尺寸，而且具有较大的工作距离，良好的成像质量和远心性，以达到实际应用要求。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案一种投影光学系统，用于将物平面内的图形成像到像平面内，所述投影光学系统沿其光轴方向包括前组、孔径光阑和后组，其中，所述前组包括第一镜组、第二镜组和第三镜组，所述第一镜组和第三镜组具有正光焦度，所述第二镜组具有负光焦度，所述第二镜组位于所述第一镜组和第三镜组之间，所述第一镜组位于所述物平面和第二镜组之间；所述后组包括第四镜组、第五镜组和第六镜组，所述第四镜组和第六镜组具有正光焦度，所述第五镜组具有负光焦度，所述第五镜组位于所述第四镜组和第六镜组之间，所述第六镜组位于所述像平面和第五镜组之间；所述前组和后组关于所述孔径光阑对称，所述的投影光学系统满足关系式I 0. 2 < fl/fa < I. 4 ；关系式2 -0. 4 < f2/fa < -0. 06 ；关系式3 :0. 12 < f3/fa < 0. 6，其中，fl :第一镜组的组合焦距；f2 :第二镜组的组合焦距；f3 :第三镜组的组合焦距；fa :前组的组合焦距。优选的，在上述的投影光学系统中，所述第一镜组包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜和第二透镜均为双凸透镜。优选的，在上述的投影光学系统中，所述第二镜组包括第三透镜和第四透镜，所述第三透镜具有负光焦度，所 述第三透镜包括一个面向所述像平面的凹面；所述第四透镜具有负光焦度，所述第四透镜包括一个面向所述物平面的凹面。优选的，在上述的投影光学系统中，所述第三镜组包括第五透镜和第六透镜，所述第五透镜具有正光焦度，所述第六透镜具有正光焦度。优选的，在上述的投影光学系统中，所述的投影光学系统满足关系式4 :-2. 0 < rl/r2 <-0. 5 ;关系式5 :1. 0 < r3/r2 < 2. 0，其中，rl :所述第三透镜的凹面的曲率半径；r2 :所述第四透镜的凹面的曲率半径；r3 :第三镜组的曲面中的绝对值最小的曲率半径。优选的，在上述的投影光学系统中，所述投影光学系统中的透镜数量大于等于10，且小于等于20。优选的，在上述的投影光学系统中，所述第一镜组的透镜中最少有2个曲面的曲率半径的绝对值相等。优选的，在上述的投影光学系统中，所述前组的组合后焦点位于所述孔径光阑的中心，所述后组的组合前焦点位于所述孔径光阑的中心。本专利技术的有益效果本专利技术与现有技术相比具有下列优点1、本专利技术的投影光学系统采用具有正光焦度第一镜组、具有负光焦度第二镜组和具有正光焦度第三镜组结构，因此具有大视场尺寸，长工作距离的优点；2、本专利技术的投影光学系统采用口径尺寸比较小的第二镜组，第三镜组、第四镜组和第五镜组的焦距分配结构，且没有引入非球面镜片，从而降低了镜头的加工，测试和装校的难度和成本。3、本专利技术的投影光学系统采用对称式的全折射结构，可以有效地校正像散和场曲等像差，提高成像质量。附图说明图I所示为本专利技术具体实施方式中投影光学系统的结构示意图；图2所示为图I中投影光学系统的传递函数MTF示意图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供了一种投影光学系统，该投影光学系统为对称式结构，即从物平面一侧顺次包含前组、孔径光阑和后组，并且前组和后组的透镜组元以所述的孔径光阑为对称面光学结构完全对称(表面曲率半径，间隔对称相等，光学材料对称一致)，放大倍率为-I。前组的组合后焦点和后组的组合前焦点重合，并与孔径光阑中心重合，构成双远心的光学结构。双远心光学结构在物平面和像平面处，因为光锥中心线与物平面和像平面垂直，物空间和像空间的成像光锥中心线即主光线平行于光轴，所以保证了放大倍率不随着物平面和像平面沿光轴方向的移动而变化。这样，即使物平面和像平面偏离了焦面，在垂直于光轴方向上的物与像的高度仍然不变，所以放大倍率不会改变。参图I所示，投影光学系统由前组30和后组40的共12片透镜组成。依次分成Gl G6的六个镜组。从物平面10 —侧顺次是具有正光焦度的第一镜组Gl，负光焦度的第二镜组G2，正光焦度的第三镜组G3，孔径光阑50，正光焦度的第四镜组G4，负光焦度的第五镜组G5，正光焦度的第六镜组G6。第一镜组Gl包括具有正光焦度的第一透镜LI和第二透镜L2，第一透镜LI和第二透镜L2均为双凸透镜，其主要作 用是保持远心光路结构，同时平衡第二镜组G2的多个透镜综合产生的球差和像散。第二镜组G2包括具有负光焦度的第三透镜L3和第四透镜L4。其中，第三透镜L3具有一个面对像平面20的凹面，该凹面的曲率半径为rl ;相邻的第四透镜L4具有一个面向物平面的凹面，该凹面的曲率半径为r2。第二镜组G2主要的作用是产生正球差和正场曲。在其他实施例中，第二镜组G2还可以是至少由2片具有负光焦度透镜组成，且包含一个面对像面的凹面和相邻的下一个面向物面的凹面。第三镜组G3包括具有正光焦度的第五透镜L5和第六透镜L6，主要作用是平衡第二镜组G2的球差和场曲，同时两个具有正光焦度的透镜(第五透镜L5和第六透镜L6)可以分担光焦度，避免产生过多的高级球差和高级场曲。第四镜组G4与第三镜组G3关于孔径光阑50对称，包括具有正光焦度的第七透镜L7和第八透镜L8，主要作用是平衡第五镜组G5的球差和场曲，同时两个具有正光焦度的透镜(第七透镜L7和第八透镜L8)可以分担光焦度，避免产生过多的高级球差和高级场曲。第五镜组G5与第二镜组G2关于孔径光阑50对称,包括具有负光焦度的第九透镜L9和第十透镜L10，其中第九透镜L9具有一个面对像平面的凹面，该凹面的曲率半径为r2 ；相邻的第十透镜LlO具有一个面向物平面的凹面，该凹面的曲率半径为rl。第五镜组G5的主要作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，
申请(专利权)人：张家港鹏博光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：