[发明专利]非球面变焦系统及照明光学系统

说明书

本发明提供了一种非球面变焦系统及照明光学系统，属于光刻照明技术领域。该非球面变焦系统包括：沿第一方向依次同光轴设置的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组。第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组中至少一个透镜具有非球面。第一透镜组包括依次设置的第一正透镜、第二正透镜和第一负透镜。第二透镜组包括依次设置的第三正透镜和第四正透镜，第三正透镜和第四正透镜能够沿光轴移动以调节系统的焦距。第三透镜组包括依次设置的第二负透镜和第五正透镜。该非球面变焦系统能够有效地提高成像质量及能量透过率。

技术领域

本发明涉及光刻照明技术领域，具体而言，涉及一种非球面变焦系统及照明光学系统。

背景技术

上世纪70年代出现的集成电路在诞生之初主要用作信息处理器件，从出现至今的短短几十年的时间里，受到社会信息化进程的强烈牵引。集成电路先后经历了小规模、超大规模直至极大规模等几个发展阶段。极大规模集成电路已经成为高技术领域发展的基石，从卫星、火箭等航空航天领域，到雷达、激光制导导弹国防领域，以及人们日常生活的各个领域都离不开极大规模集成电路。它不仅是主要的信息处理器件，同时也发展成为信息存储的重要载体之一。而体现信息存储能力的动态随机存储器的存储容量与集成电路芯片最小特征线宽息息相关，因此，减小集成电路最小线宽尺寸是提高存储能力的重要手段。加工制造集成电路的设备很多，光刻机是目前技术最成熟的设备。光刻机的核心部件是投影曝光光学系统，该系统最重要的组成部分是照明系统和投影物镜系统。照明系统主要功能是为掩模面提供均匀照明、控制曝光剂量和实现照明模式。随着微电子技术的发展，我国对线宽尺寸在纳米量级的光刻设备有很大需求，研发高NA浸没式光刻机对国防安全、科技进步来说都具有重要意义，作为光刻机重要组成部分的照明系统对提高整个光刻机性能至关重要，因此设计好照明系统是完成整个投影曝光光学系统的重要环节。

相干因子调节系统作为照明系统的核心单元模块，在照明系统中起着关键性的作用。早期的光刻照明系统中，匀光单元出射端直接照射掩模板，随着照明视场的扩大，要求匀光单元出射端保证大面积均匀照明是困难的，而且其他照明单元的尺寸也随着增大。随着光刻技术不断向前发展，为提高分辨率，波长不断缩短，数值孔径不断增大，对照明系统的均匀性要求也不断提高。

在NA1.35浸没式光刻照明系统中，相干因子调节系统是照明系统的一个核心单元模块，包含两部分，即变焦系统和一对锥形镜。通过变焦系统可以同比例改变内、外相干因子，从而改变照明环带宽度。然而，现有的全球面变焦系统由9片球面透镜构成，能量利用率不足、成像质量不高，使得光刻照明系统难以满足现有光刻技术的需要。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种非球面变焦系统及照明光学系统，能够有效地改善上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种非球面变焦系统，包括：沿第一方向依次同光轴设置的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组，所述第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组中至少一个透镜具有非球面。所述第一透镜组，包括沿所述第一方向依次设置的第一正透镜、第二正透镜和第一负透镜。所述第二透镜组，包括沿所述第一方向依次设置的第三正透镜和第四正透镜，所述第三正透镜和所述第四正透镜能够沿所述光轴移动以调节所述系统的焦距。所述第三透镜组，包括沿所述第一方向依次设置的第二负透镜和第五正透镜。入射的光束依次经所述第一正透镜、所述第二正透镜、所述第一负透镜、所述第三正透镜、所述第四正透镜、所述第二负透镜以及所述第五正透镜出射。

进一步地，上述第二正透镜的第二表面、第一负透镜的第二表面以及第二负透镜的第二表面均为凹面，且所述凹面均为非球面。

进一步地，上述非球面变焦系统还包括：反射镜，所述反射镜位于所述第五正透镜的第一方向，由所述第五正透镜出射的光束被所述反射镜反射后成像。