投影光学系统

摘要

一种投影光学系统，沿其光轴方向从物面一侧依次包括第一透镜至第三透镜、孔径光阑、第四透镜至第六透镜。该投影光学系统采用对称式结构，可以有效地校正垂轴像差，同时采用正负光焦度平衡匹配有效地校正轴向像差，满足瑞利判据的要求；采用尽量少的透镜实现较大的视场，结构紧凑、体积小、重量轻，有利于各种实验的开展，可以用于偏振照明系统的偏振态测量实验，可以用于光瞳滤波实验，还可以用于照明方式优化实验等。

权利要求

1.一种投影光学系统，沿其光轴方向从物面一侧依次包括第一透镜至第三透镜、孔径光阑、第四透镜至第六透镜，其特征在于，第一透镜和第六透镜具有正光焦度并且焦距相同，第二透镜和第五透镜具有负光焦度并且焦距相同，第三透镜和第四透镜具有负光焦度并且焦距相同，第一透镜和第六透镜为双凸透镜，第二透镜和第四透镜为凹面朝向像面的弯月透镜，第三透镜和第五透镜为凹面朝向物面的弯月透镜，所述的投影光学系统的设计参数如下：

所述的六块透镜均采用高透过率的熔石英材料，即corning7980。

说明书

投影光学系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种投影光学系统，特别涉及一种用于偏振照明系统中偏振测量的投影光学系统。

背景技术

[0002] 采用氟化氩（ArF）准分子激光技术和浸液光刻技术，并配合双图形曝光技术，目前已经实现32nm节点半导体光刻技术量产，实现该技术的典型设备是荷兰ASML公司型号为TWINSCAN NXT:1950i的光刻机。对于目前的22nm节点光刻技术量产，由于极紫外光刻技术（EUVL）目前尚有一些关键技术需要改善和提高，同时ArF浸液光刻技术得到偏振照明技术、双图形及多图形技术的支持，依然表现出强大的生命力，例如ASML公司型号为TWINSCAN NXT:1960Bi和1970Ci的光刻机依然是22nm节点强有力的竞争者之一，这三款设备均采用业界最大数值孔径（NA=1.35）的投影物镜。

[0003] ArF光刻技术发展到NA=1.35时代（第5代浸液光刻技术）得到了若干关键技术的大力支持，ASML公司早在PAS系列光刻机的NA=0.75时代就开始研究浸液技术、偏振照明技术等等若干关键技术以延续ArF光刻技术的生命。例如，PAS5500/1150C光刻机实现90nm节点光刻技术是采用传统技术，对于TWINSCAN XT:1450H光刻机（NA=0.93）采用传统技术可以实现65nm节点技术，而采用偏振照明技术就可以将分辨率提高到57nm。可见，在极紫外光刻技术（EUVL）目前尚有一些关键技术（比如光源功率问题、掩模版问题、光刻胶问题等）需要改善和提高的情况下，研究浸液光刻技术、偏振照明技术等就显得非常有现实意义。

[0004] 研究浸液光刻技术、偏振照明技术等关键技术，首先需要有一个实验用的光刻投影物镜，它可以用于偏振照明系统的偏振态测量实验，可以用于光瞳滤波实验，还可以用于照明方式优化实验等等。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种投影光学系统，该投影光学系统可以用于偏振照明系统的偏振态测量，可以用于光瞳滤波，还可以用于照明方式优化等等。

[0006] 本发明的目的是这样实现的：

[0007] 一种投影光学系统，沿其光轴方向从物面一侧依次包括：第一透镜至第三透镜、孔径光阑、第四透镜至第六透镜，其特征在于，第一透镜和第六透镜具有正光焦度并且焦距相同，第二透镜和第五透镜具有负光焦度并且焦距相同，第三透镜和第四透镜具有负光焦度并且焦距相同，第一透镜和第六透镜为双凸透镜，第二透镜和第四透镜为凹面朝向像面的弯月透镜，第三透镜和第五透镜为凹面朝向物面的弯月透镜。

[0008] 所有六块透镜均采用高透过率的熔石英材料制成。

[0009] 所有六块透镜均采用高透过率的熔石英材料，可选康宁公司7980牌号的熔石英TM材料，也可以选肖特公司的Lithosil Q0/1-E193熔石英材料。

[0010] 本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

[0011] 1、本发明的投影光学系统，采用对称式结构，可以有效地校正垂轴像差，同时采用正负光焦度平衡匹配有效地校正轴向像差，满足瑞利判据的要求；

[0012] 2、本发明的投影光学系统，采用尽量少的透镜实现较大的视场，结构紧凑、体积小、重量轻，有利于各种实验的开展。

附图说明

[0013] 图1为本发明的投影光学系统的结构及光路图；

[0014] 图2为本发明的投影光学系统的调制传递函数MTF图；

[0015] 图3为本发明的投影光学系统的RMS波像差分布图。

具体实施方式

[0016] 以下将对本发明的投影光学系统做进一步的详细描述。

[0017] 本发明的目的在于提供一种投影光学系统，可以用于偏振照明系统的偏振态测量实验，可以用于光瞳滤波实验，还可以用于照明方式优化实验等。

[0018] 本发明的投影光学系统的约束参数如表1所示，工作波长为193.368nm（采用氟化氩ArF准分子激光光源），因此所有透镜全部采用高透过率的熔石英材料，可选康宁公TM司7980牌号的熔石英材料，也可以选肖特公司的Lithosil Q0/1-E193熔石英材料。像方数值孔径为0.02，像方视场直径为8.192mm，放大倍率为-1倍，光学总长（共轭距）为小于
101.6mm。

[0019] 表1本发明的投影光学系统设计约束参数

[0020]约束项目 参数
工作波长 193.368nm
像方数值孔径 0.02
像方视场直径 8.192mm
放大倍率 -1
物方工作距 >25.4mm
像方工作距 >25.4mm
共轭距 <101.6mm
熔石英折射率@193.368nm 1.560259

[0021] 本发明公开一种投影光学系统，如图1所示，该投影光学系统共包括六块透镜，沿着光轴方向从物面101一侧到像面303依次包括：第一透镜L1至第三透镜L3、孔径光阑202、第四透镜L4至第六透镜L6，其特征在于，第一透镜L1和第六透镜L6具有正光焦度并且焦距相同，第二透镜L2和第五透镜L5具有负光焦度并且焦距相同，第三透镜L3和第四透镜L4具有负光焦度并且焦距相同，其特征在于，第一透镜L1和第六透镜L6为双凸透镜，第二透镜L2和第四透镜L4为凹面朝向像面的弯月透镜，第三透镜L3和第五透镜L5为凹面朝向物面的弯月透镜。

[0022] 所有六块透镜均采用高透过率的熔石英材料制成。

[0023] 所有六块透镜均采用高透过率的熔石英材料，可选康宁公司7980牌号的熔石英TM材料，也可以选肖特公司的Lithosil Q0/1-E193熔石英材料。

[0024] 根据表1中投影光学系统设计约束参数，本发明公开的投影光学系统的设计数据如表2所示，表2给出了本实施例的投影光学系统的每一块透镜的具体设计参数值，其中，“表面”一栏指示了从物面（Object）到像面（Image）之间每个光学表面的编号，其中STOP表示孔径光阑。“半径”一栏给出了每一表面所对应的表面半径。“厚度/间隔”一栏给出了相邻两表面之间的轴向距离，如果该两表面属于同一透镜，则“厚度/间隔”的数值表示该透镜的厚度，否则表示物/像面到透镜的距离或者相邻透镜的间距。“光学材料”一栏即指明所对应透镜的材料。“半孔径”一栏指明了所对应表面的1/2孔径值，即半高度。“所属对象”一栏指示了从物面到像面之间每一表面所对应的透镜。

[0025] 表2本发明的投影光学系统的设计参数

[0026]

[0027] 当在表1中工作波长、视场、数值孔径等参数条件下，根据专业光学设计软件CODE_V的分析计算可知，其像差校正程度如下。

[0028] 图2显示了本实施例的调制传递函数MTF，接近衍射极限，图3是本实施例的RMS波像差的分布，最大值为4.2nm。这反映了本实施例的成像质量满足瑞利判据的要求。

[0029] 本发明具有以下的优点和积极效果：

[0030] 1、本发明的投影光学系统，采用对称式结构，可以有效地校正垂轴像差，同时采用正负光焦度平衡匹配有效地校正轴向像差，满足瑞利判据的要求；

[0031] 2、本发明的投影光学系统，采用尽量少的透镜实现较大的视场，结构紧凑、体积小、重量轻，有利于各种实验的开展。