[发明专利]一种变焦距光刻物镜系统

说明书

技术领域

本发明属于光学技术领域，具体涉及一种变焦距光刻物镜系统。 

背景技术

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。 

发明内容

本发明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。 

本发明的技术方案为： 

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，第二十一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G1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O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。 

本发明的有益效果是：本发明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；本发明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为本发明的光学系统在四个变焦位置时的结构示意图。 

图2为本发明的光学系统在变焦位置zoom1时的传递函数。 

图3为本发明的光学系统在变焦位置zoom1时离焦1μm时的传递函数。 

图4为本发明的光学系统在变焦位置zoom1时的场曲图及畸变图。 

图5为本发明的光学系统在变焦位置zoom2时的传递函数。 

图6为本发明的光学系统在变焦位置zoom2时离焦1μm时的传递函数。