[发明专利]一种反射型投影光学系统

说明书

技术领域

本发明属于集成电路制造工艺中的光刻技术，特别是一种反射型投影光学系统。

背景技术

光刻系统分辨率可由如下等式描述：

RES＝k₁×λ/NA

式中，RES表示光刻系统分辨率，k₁是光刻工艺因子，λ是曝光波长，NA是光刻物镜的像方数值孔径。从上式可以知道，减小工作曝光波长，利于提高光刻系统分辨率。目前的高分辨率光刻系统主要采用193nm曝光波长，如果能将曝光波长缩短至13nm(极紫外光)，则能有效提高光刻系统分辨率。

由于所有实用的光学材料在极紫外波段都有强烈的吸收，使得工作波长为极紫外光的成像系统必须采用全反射式结构。所幸，钼/铍(Mo/Be)多层膜在11nm处以及钼/硅(Mo/Si)多层膜在13nm处都能得到近70％的反射率。但由于Be有毒，通常情况下极紫外的成像系统光学元件表面只镀Mo/Si多层膜。为了提高光刻系统的产出率，极紫外波段的光刻物镜一般不超过10片反射镜。采用6片反射镜的极紫外投影光刻物镜已有专利申请，如中国专利CN20030100546、中国专利CN02813378、美国专利US7224441、美国专利US5815310和美国专利US6985210。

然而，中国专利CN20030100546上的第四反射镜口径仍然较大，不利于加工。光阑位于第一面反射镜和第二面反射镜之间，空间狭小，光阑调整机构布置困难。又如中国专利CN02813378所述，光阑位于第二反射镜和第三反射镜之间，空间狭小，光阑调整机构布置困难。另外，主光线在第二反射镜和第三反射镜表面的入射角很大，使得薄膜反射率下降，降低整个物镜的通光效率。又如美国专利US7224441所述，第四反射镜口径较大，不利于加工。光阑位于第一面反射镜和第二面反射镜之间，空间狭小，光阑调整机构布置困难。又如美国专利US5815310所述，第四反射镜实际直径很大，不利于加工。又如美国专利US6985210所述，光阑位于第一反射镜和第二反射镜之间，空间狭小，光阑调整机构布置困难。光线在第三面反射镜上的入射角较大，且入射角范围较大，使得薄膜的有效反射率下降，降低整个物镜的通光效率。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种反射型投影光学系统，使用具有6面反射镜的两次成像光学系统结构设计，实现反射镜小型化、减小各反射表面的光线入射角，提高其加工性能，大幅消减制造的时间和费用，且本发明中的投影光学系统具有对称分布的视场畸变，可有效消除动态畸变。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：一种反射型投影光学系统，其包含6片反射镜，按照光束入射顺序依次为M1反射镜、M2反射镜、M3反射镜、M4反射镜、M5反射镜、M6反射镜；其特征在于，由M1反射镜、M2反射镜、M3反射镜、M4反射镜组成第一光学子系统，可以形成第0面的中间像。由M5反射镜、M6反射镜组成第二光学子系统，可以将中间像成像于第7面；光阑设置在M2反射镜上，M2、M5反射镜是凸面反射镜，M1、M3、M4、M6都是凹面反射镜；从M3反射镜出射的光束，其下边缘光线与光轴接近平行。

优选的，第0面与第一反射镜M1的距离d1跟物面最大物高H0的比值d1/H0满足以下条件：5＜d1/H0＜9。

优选的，自上述第1反射镜M1至上述第2反射镜M2的距离为d2满足以下条件：200mm＞d2＞100mm。

优选的，第3反射镜M3的曲率半径r3满足以下条件：1500mm＞r3＞700mm。

优选的，第2反射镜M2至第3反射镜M3的距离为d3跟第M3的曲率半径r3之比d3/r3满足以下条件：0.6＞d3/r3＞0.4。

优选的，第3反射镜的曲率半径r3跟第4反射镜的曲率半径r4的比值r3/r4满足以下条件：0.7＞r3/r4＞1.5。

优选的，上述第0面至第7面的轴上间隔TT跟物面最大高度H0的比值TT/H0满足以下条件：15＞TT/H0＞8。

本发明与现有技术相比的有益效果主要表现在：

(1)由于本发明的反射型投影光学系统经过两次成像，易于减小全光学系统长度，并减小反射镜口径。

(2)由于本发明的反射型投影光学系统的光阑所在位置的反射镜的非球面度较小，易于加工。