一种变焦距光刻物镜系统技术方案

一种变焦距光刻物镜系统，属于光学技术领域，本发明专利技术为了解决现有光刻物镜无法实现同一光刻物镜曝光出不同比例大小的掩模板曝光图形的问题，本发明专利技术系统从物面到像面依次为：物面、第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、第四透镜组、第五透镜组和像面；物面为掩模板所在平面；第一透镜组用于固定物面与变焦距系统第一片透镜的距离；第二透镜组起到改变光刻物镜焦距及像面尺寸的作用；第三透镜组作用在于当变倍组移动过程中补偿像面的移动，使像面在整个变倍过程中保持位置固定；第四透镜组，具有负光焦度，第五透镜组，具有正光焦度，两者构成后固定组，用于保证光刻物镜靠近像面一侧的最后一片透镜与像面距离不变；像面为刻蚀基片所在平面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学
，具体涉及一种变焦距光刻物镜系统。
技术介绍
在现代高分辨率集成电路制造工艺的光刻技术中光刻装置是一种十分重要的设备。光刻物镜系统是光刻装备中至关重要的核心部件。光刻装置按是否采用掩模板主要分为有掩模光刻装置和无掩模光刻装置两大类，两种光刻方式大多采用投影式光刻曝光形式。有掩模光刻装置将掩模板上的曝光图形信息投影到刻蚀基片上；无掩模光刻装置将空间光调制器的曝光图形信息投影到刻蚀基片上，刻蚀基片通过显影等复杂工艺将掩模板上的曝光图形信息呈现出来。但光刻物镜系统基本采用定焦系统，即一套光刻物镜系统只能曝光出掩模板或数字光调制器的一种比例的曝光图形，无法实现在同一光刻设备中光刻物镜的变焦距功能，即也不能实现掩模板曝光图形不同比例大小的呈现。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有光刻物镜为定焦系统，无法实现同一光刻物镜曝光出不同比例大小的掩模板曝光图形的问题，提供一种变焦距光刻物镜系统。本专利技术的技术方案为一种变焦距光刻物镜系统，从物面到像面依次为物面、第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、第四透镜组、第五透镜组和像面；物面为掩模板所在平面；第一透镜组为前固定组，具有正光焦度，用于固定物面与变焦距系统第一片透镜的距离；第二透镜组为变倍组，具有负光焦度，起到改变光刻物镜焦距及像面尺寸的作用；第三透镜组为补偿组，具有正光焦度，作用在于当变倍组移动过程中补偿像面的移动，使像面在整个变倍过程中保持位置固定；第四透镜组，具有负光焦度，第五透镜组，具有正光焦度，两者构成后固定组，用于保证光刻物镜靠近像面一侧的最后一片透镜与像面距离不变；像面为刻蚀基片所在平面。所述一种变焦距光刻物镜系统共包括22块透镜，从靠近物面一侧到靠近像面一侧依次排列。所述第一透镜组由第一透镜至第三透镜组成，第一透镜为双凸正透镜、第二透镜为左凸右凹负透镜和第三透镜为双凸薄正透镜。所述第二透镜组由第四透镜和第五透镜组成，第四透镜为左凹右凸薄负透镜，第五透镜为双凹负透镜，且第四透镜的后表面与第五透镜的前表面曲率半径相同，第四透镜和第五透镜可交合在一起或可无限接近。所述第三透镜组由第六透镜和第七透镜组成，第六透镜和第七透镜均为双凸正透镜。所述第四透镜组由第八透镜至第十二透镜组成，第八透镜为左凹右凸正弯月透镜，第九透镜至第十二透镜为左凹右凸负透镜，第十二透镜、第十三透镜均为双凹负透镜；第八透镜的后表面与第九透镜的前表面曲率半径相同，第八透镜和第九透镜可胶合在一起或可无限接近。所述第五透镜组由第十四透镜至第二十二透镜组成，第十四透镜为左凹右凸正透镜，第十五透镜为双凸正透镜，第十六透镜和第十七透镜均为左凸右凹正透镜，第十八透镜为左凸右凹负透镜镜，第十九透镜为双凹负透镜，第二十透镜为左凸右凹正透镜，第二 i^一透镜和第二十二透镜为左凸右凹正弯月透镜。工作原理说明第一透镜组Gl将物方的远心光束压缩进变倍组，第二透镜组G2即变倍组自左向右地移动到四个变焦距位置，第三透镜组G3即补偿组同时自左向右移动来补偿变倍组移动过程中像面的移动同时将物方远心光束再次压入第四透镜组，第四透镜组将光束颠倒入射到由十片透镜组成的第五透镜组第五透镜组主要完成像差的校正及产生像方远心。在整个变焦过程中控制物面0到像面I的距离始终为805mm，物面到第一透镜前表面的距离为147. 5733mm，第二十二透镜后表面到像面的距离为3. 5mm。本专利技术的有益效果是本专利技术将变焦距与双远心结构结合在一个系统中，在一组光刻物镜系统中实现不同倍率高分辨率的成像质量；本专利技术光变焦距光刻物镜的所有透镜均为球面镜，光学总长短、通光口径较小，结构紧凑，降低了加工难度和制造成本。附图说明图1为本专利技术的光学系统在四个变焦位置时的结构示意图。图2为本专利技术的光学系统在变焦位置zooml时的传递函数。图3为本专利技术的光学系统在变焦位置zooml时离焦I U m时的传递函数。图4为本专利技术的光学系统在变焦位置zooml时的场曲图及畸变图。图5为本专利技术的光学系统在变焦位置Z00m2时的传递函数。图6为本专利技术的光学系统在变焦位置zoom2时离焦I U m时的传递函数。图7为本专利技术的光学系统在变焦位置zoom2时的场曲及畸变图。图8为本专利技术的光学系统在变焦位置Z00m3时的传递函数。图9为本专利技术的光学系统在变焦位置zoom3时离焦I U m时的传递函数。图10为本专利技术的光学系统在变焦位置zoom3时的场曲及畸变图。图11为本专利技术的光学系统在变焦位置zoom4时的传递函数。图12为本专利技术的光学系统在变焦位置zoom4时离焦I U m时的传递函数。图13为本专利技术的光学系统在变焦位置zoom4时的场曲及畸变图。图14为本专利技术的光学系统在变焦位置zooml时的畸变图。 图15为本专利技术的光学系统在变焦位置Z00m2时的结构示意图 图16为本专利技术的光学系统在变焦位置zoom2时的畸变图。 图17为本专利技术的光学系统在变焦位置z oom3时的结构示意图。 图18为本专利技术的光学系统在变焦位置zoom3时的畸变图。图19为本专利技术的光学系统在变焦位置zoom4时的结构示意图。 图20为本专利技术的光学系统在变焦位置zoom4时的畸变图。具体实施例方式 下面结合附图对实施方式进一步说明。实施例1:如图1所示，本专利技术按zooml的结构提供了一种工作在410nm波长的折射式变焦距光刻物镜系统，用于将物面0的图案成像在像面I上，其由22片光学透镜组成，从物面一方到像面一方将透镜标记为L1 L22,该22片光学透镜按光焦度及在本专利技术系统中的作用被分成Gf G5组，光焦度的分配从物面到像面依次为正-负-正-负-正，物面到像面距离为805mm，系统中最大镜片全口径小于153mm，像方F数2，像方数值孔径0. 2，放大倍率为0. 25，像面大小14. 8mm。 变焦距光刻物镜系统的具体结构第一透镜组Gl具有正光焦度，包括三片透镜即第一透镜Lf第三透镜L3，其中，第一透镜LI为双凸正透镜，第二透镜L2为左凸右凹负透镜(右边朝像面)，第三透镜L3为双凸薄正透镜。第一透镜LI采用双凸正透镜的目的在于将轴外视场光线压低，避免镜片过大通光口径的产生，第二透镜L2可以提供较大的球差，同时平衡第一透镜LI的负畸变，第三透镜L3采用薄正透镜校正第二透镜L2产生的过大的正Petzval场曲。第二透镜组G2具有负光焦度，包括两片透镜即第四透镜L4和第五透镜L5，其中第四透镜L4为左凹右凸负透镜(右凸面朝像面)，第五透镜L5为双凹负透镜，其中第四透镜L4的右凸面和第五透镜L5的左凹面曲率半径相等，第四透镜L4和第五透镜L5间隔无限小(为加工方便可将第四透镜L4、第五透镜L5做双胶合处理)，较佳的，第二透镜组G2采用较少的镜片数，同时保证负光焦度的产生，主要目的有两点尽量在第二透镜组G2变倍组减少镜片数量已使整个系统的镜片数量减少进而可缩短系统总长，使系统结构较紧凑，另一方面校正第一透镜组Gl的负畸变。第三透镜组G3具有正光焦度，包括两片透镜即第六透镜L6和第七透镜L7，第六透镜L6和第七透镜L7均为双凸正透镜，两片镜产生较大的正光焦度，作为补偿组出现在系统前部，主要目的是当第二透镜组G2在变焦过程中保持像面不发生移动及实现系统变倍的功能，另外两个正光焦度的透镜可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变焦距光刻物镜系统，其特征在于，从物面一侧到像面一侧依次为：物面（O）、第一透镜组（G1）、第二透镜组（G2）、第三透镜组（G3）、第四透镜组（G4）、第五透镜组（G5）和接收面（I）；物面（O）为掩模板所在平面；第一透镜组（G1）为前固定组，具有正光焦度，用于固定物面（O）与变焦距系统第一片透镜的距离；第二透镜组（G2）为变倍组，具有负光焦度，起到改变光刻物镜焦距及像面尺寸的作用；第三透镜组（G3）为补偿组，具有正光焦度，作用在于当变倍组移动过程中补偿像面的移动，使像面在整个变倍过程中保持位置固定；第四透镜组（G4），具有负光焦度，第五透镜组（G5），具有正光焦度，两者构成后固定组，用于保证光刻物镜靠近像面一侧的最后一片透镜与像面距离不变；像面（I）为刻蚀基片所在平面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟奇，吕博，冯睿，魏忠伦，柳华，康玉思，姜珊，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：