[发明专利]光学透镜系统、曝光装置、曝光方法和元件的制造方法

说明书

本发明提供了一种光学透镜系统、曝光装置、曝光方法和元件的制造方法，所述光学透镜系统包括沿着所述光学透镜系统的光轴方向从物区域至像区域依次排布的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组；所述第一透镜组至少具有从物区域至像区域依次排布的一弯月透镜、一凸透镜和一双凹透镜；所述第二透镜组至少具有从物区域至像区域依次排布的一凹透镜和一凸透镜。本发明所提供的光学透镜系统通过所述第一透镜组和所述第二透镜组中透镜的选择和组合，提高了数值孔径，具有更高的分辨率，例如应用于光刻工艺中极限分辨率达到750nm。进而，采用本发明所提供的光学透镜系统的曝光装置、曝光方法以及元件的制造方法均能实现具有更高分辨率的工艺。

技术领域

本发明涉及半导体制备领域，尤其涉及一种光学透镜系统、曝光装置、曝光方法和元件的制造方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，半导体器件的尺寸不断微缩，相应的，半导体制备领域中对各种制备工艺也提出了更高的要求，进一步的，也就需要更高精度的工艺设备以满足制备工艺的高要求。

目前，在半导体加工制造的后道封装过程中，对光刻工艺分辨率要求也越来越高，从之前普遍的3μm～10μm，发展到1μm～3μm，甚至已经有1μm以下的工艺需求。然而，现有技术中封装光刻设备能够达到的最高分辨率是1μm，无法满足更高分辨率的工艺节点需求。另外，目前光刻机照明光源通常使用汞灯，但是汞灯存在着体积大，易衰减，光强难控制和有污染等问题。随着LED光源技术的发展，LED光源的功率越来越接近现代半导体工业大功率高强度的需求。LED光源具有体积小、寿命长、出射光功率易于控制能特点。而且通过使用不同的能量收集和匀光器件可以适应不同的使用场景下需求。LED光源是汞灯的优良替代光源，是光刻设备光源的发展趋势，有很大的应用前景。虽然LED光源在空间和寿命等方面由于汞灯光源，但存在光谱比汞灯光源宽的问题，对曝光系统投影物镜的设计要求也就会更高，特别是消色差的能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学透镜系统，以解决目前的封装光刻设备中存在的以下问题：如何达到更高的分辨率要求；如何使同一台封装光刻设备能够适应不同的分辨率要求；以及如何避免采用汞灯作为光源带来的问题及优化像质结果。

一种光学透镜系统，包括沿着所述光学透镜系统的光轴方向从物区域至像区域依次排布的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组和第四透镜组，其特征在于，

所述第一透镜组至少具有从物区域至像区域依次排布的一弯月透镜、一凸透镜和一双凹透镜；

所述第二透镜组至少具有从物区域至像区域依次排布的一凹透镜和一凸透镜。

可选的，还包括一孔径光阑，位于所述第二透镜组和所述第三透镜组之间。

可选的，所述光学透镜系统为双远心结构，且所述第一透镜组和所述第二透镜组分别与所述第四透镜组和所述第三透镜组关于所述孔径光阑对称。

可选的，所述孔径光阑为可变光阑，所述可变光阑包括一叶片组合，所述叶片组合用于控制所述可变光阑的光孔直径以所述光轴为圆心连续变化。

可选的，所述光学透镜系统的数值孔径小于等于0.24。

可选的，利用所述可变光阑使所述光学系统的数值孔径在0.16～0.24的范围内。

可选的，所述第二透镜组中的所述凹透镜和所述凸透镜采用双分离式结构。

可选的，所述光学透镜系统的照明光源包括LED光源。

可选的，所述第一透镜组中的所述双凹透镜的材质的折射率小于1.5且色散常数大于70。

可选的，所述第一透镜组中的所述弯月透镜的材质的折射率大于1.6且色散常数大于55的玻璃材料。