一种紫外窄光谱低畸变双远心投影光刻镜头的制作方法

本发明涉及光刻镜头的，尤其涉及一种紫外窄光谱低畸变双远心投影光刻镜头。

背景技术：

1、随着半导体行业的快速发展，特别是国内对半导体行业自给自足的迫切需求，光刻技术作为半导体制造中的关键环节，其重要性日益凸显。光刻机作为实现微纳图形制备的核心设备，其性能直接影响到半导体产品的质量和产量。在这一背景下，国内外对高分辨率光刻机的需求不断增加。

2、光刻技术是用于在衬底表面上印刷具有特征的构图，紫外曝光机与光刻机在微电子、光学、线路板等微加工领域具有非常重要的应用。光刻机工作原理为等离子光源发出紫外光，经收集系统收集后，传输系统照射到掩膜板上，掩膜板上的紫外光谱图形经过紫外镜头按一定比例精确地缩印到涂有光刻胶的硅片上，经过相关后续工艺的处理后，留下所需的微形图或电路结构，而电路结构的精密程度又主要取决于紫外镜头，紫外镜头自然成为光刻机的关键部件。

3、远心镜头具有区别于普通镜头的优越特性：低畸变、恒放大倍率等，因此在机器视觉非接触测量领域中应用广泛，常采用特殊设计的远心镜头来避免传统镜头的透视畸变。双远心镜头则是指既满足物方远心光路特点又满足像方远心光路特点的成像系统，它包含了两种远心光路共同的优势，因此设计难度更大，此类镜头往往为固定放大倍率镜头，且物方、像方的远心度无法同时满足高水准，目前的双远心镜头无法在保证长工作距离和高倍率前提下，拥有较好的远心度和较低的畸变。

4、国内在紫外窄波段投影光刻镜头这一领域的发展还处于初级阶段，目前应用于市场的紫外镜头由多个透镜组成的镜头组通过镜筒按照一定间隔尺寸组装而成，虽然基本能够实现光刻功能，但是制造技术尚未完全成熟，多使用胶合透镜，存在系统透过率低、大量使用非球面透镜、设计制造成本高等问题，为解决上述问题，现有技术中如公开号为cn111505912a的中国发明专利，公开了一种紫外宽光谱光刻镜头，包括：沿紫外光源到目标的顺序依次设置的紫外光源、第一镜组、第二镜组、第三镜组以及第四镜组，紫外光源包括数字微反射镜以及第一透镜，第一透镜为双凸透镜；第一镜组包括：沿紫外光源到目标的顺序依次设置的第一数量个正透镜以及第二数量个负透镜，且第一镜组的组合焦距为正；第二镜组包括：沿紫外光源到目标的顺序依次设置的第三数量个正透镜以及第四数量个负透镜，且第二镜组的组合焦距为正，第二镜组中距离第一镜组最近的透镜可以沿光轴方向运动；第三镜组包括：沿紫外光源到目标的顺序依次设置的第五数量个正透镜，且第三镜组的组合焦距为正。虽然上述现有技术可以降低光刻成本，但是仍存在系统调焦精度不够高，调焦灵活性不够高，畸变不够小，难以满足高精度光刻的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种紫外窄光谱低畸变双远心投影光刻镜头，不仅具备紫外窄光谱、双远心、有效视场大、小畸变和数值孔径大的特点，还具备调焦精度高、调焦灵活性好的特点。

2、为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、一种紫外窄光谱低畸变双远心投影光刻镜头，所述镜头包括从物侧至像侧依次设有的前透镜群组、分光棱镜、光阑、后透镜群组和调焦系统；

4、所述前透镜群组包括从物侧至像侧依次设有的具有负光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜、具有正光焦度的第五透镜、具有正光焦度的第六透镜、具有负光焦度的第七透镜、具有负光焦度的第八透镜、具有正光焦度的第九透镜和具有正光焦度的第十透镜；

5、所述后透镜群组包括从物侧至像侧依次设有的具有正光焦度的第十一透镜、具有负光焦度的第十二透镜、具有正光焦度的第十三透镜、具有正光焦度的第十四透镜、具有正光焦度的第十五透镜、具有正光焦度的第十六透镜、具有负光焦度的第十七透镜和具有正光焦度的第十八透镜；

6、所述调焦系统包括两块楔形棱镜。

7、优选的，所述前透镜群组和所述后透镜群组之间为平行光路，所述镜头平行光路的光线平行度均小于0.1°。

8、优选的，所述两块楔形棱镜的厚度均为5mm，楔形棱镜的夹角为4.58度，楔形棱镜设置在第十八透镜和像面之间。

9、优选的，所述镜头的光路结构为双远心结构。

10、优选的，所述镜头的波长范围值为370nm≤λ≤380nm，所述镜头物侧和像侧的主波长远心度均小于0.1°。

11、优选的，所述第一透镜物面侧为凹面，像面侧为凹面；

12、所述第二透镜物面侧为凹面，像面侧为凸面；

13、所述第三透镜物面侧为凹面，像面侧为凸面；

14、所述第四透镜物面侧为凹面，像面侧为凸面；

15、所述第五透镜物面侧为凸面，像面侧为凸面；

16、所述第六透镜物面侧为凸面，像面侧为凸面；

17、所述第七透镜物面侧为凹面，像面侧为凹面；

18、所述第八透镜物面侧为凹面，像面侧为凹面；

19、所述第九透镜物面侧为凹面，像面侧为凸面；

20、所述第十透镜物面侧为凸面，像面侧为凸面；

21、所述第十一透镜物面侧为凸面，像面侧为凹面；

22、所述第十二透镜物面侧为凹面，像面侧为凹面；

23、所述第十三透镜物面侧为凸面，像面侧为凸面；

24、所述第十四透镜物面侧为凸面，像面侧为凸面；

25、所述第十五透镜物面侧为凸面，像面侧为凸面；

26、所述第十六透镜物面侧为凸面，像面侧为凹面；

27、所述第十七透镜物面侧为凹面，像面侧为凹面；

28、所述第十八透镜物面侧为凸面，像面侧为凹面。

29、优选的，所述第一透镜的折射率nd1、色散系数vd1和焦距f1满足以下条件：1.4<nd1<1.5，90<vd1<96，-175mm<f1<-173mm；

30、所述第二透镜的折射率nd2、色散系数vd2和焦距f2满足以下条件：1.5<nd2<1.6，65<vd2<70，-260mm<f2<-250mm；

31、所述第三透镜的折射率nd3、色散系数vd3和焦距f3满足以下条件：1.8<nd3<1.9，35<vd3<40，215mm<f3<225mm；

32、所述第四透镜的折射率nd4、色散系数vd4和焦距f4满足以下条件：1.8<nd4<1.9，40<vd4<50，210mm<f4<220mm；

33、所述第五透镜的折射率nd5、色散系数vd5和焦距f5满足以下条件：1.4<nd5<1.5，80<vd5<85，250mm<f5<260mm；

34、所述第六透镜的折射率nd6、色散系数vd6和焦距f6满足以下条件：1.4<nd6<1.5，90<vd6<96，200mm<f6<210mm；

35、所述第七透镜的折射率nd7、色散系数vd7和焦距f7满足以下条件：1.6<nd7<1.7，30<vd7<35，-85mm<f7<-75mm；

36、所述第八透镜的折射率nd8、色散系数vd8和焦距f8满足以下条件：1.6<nd8<1.7，40<vd8<50，-145mm<f8<-135mm；

37、所述第九透镜的折射率nd9、色散系数vd9和焦距f9满足以下条件：1.7<nd9<1.8，40<vd9<50，330mm<f9<335mm；

38、所述第十透镜的折射率nd10、色散系数vd10和焦距f10满足以下条件：1.5<nd10<1.6，65<vd10<70，200mm<f10<210mm；

39、所述第十一透镜的折射率nd11、色散系数vd11和焦距f11满足以下条件：1.7<nd11<1.8，45<vd11<50，405mm<f11<415mm；

40、所述第十二透镜的折射率nd12、色散系数vd12和焦距f12满足以下条件：1.7<nd12<1.8，35<vd12<40，-125mm<f12<-115mm；

41、所述第十三透镜的折射率nd13、色散系数vd13和焦距f13满足以下条件：1.4<nd13<1.5，80<vd13<85，225mm<f13<235mm；

42、所述第十四透镜的折射率nd14、色散系数vd14和焦距f14满足以下条件：1.4<nd14<1.5，80<vd14<85，245mm<f14<255mm；

43、所述第十五透镜的折射率nd15、色散系数vd15和焦距f15满足以下条件：1.4<nd15<1.5，80<vd15<85，230mm<f15<240mm；

44、所述第十六透镜的折射率nd16、色散系数vd16和焦距f16满足以下条件：1.8<nd16<1.9，40<vd16<45，190mm<f16<200mm；

45、所述第十七透镜的折射率nd17、色散系数vd17和焦距f17满足以下条件：1.5<nd17<1.6，50<vd17<60，-110mm<f17<-100mm；

46、所述第十八透镜的折射率nd18、色散系数vd18和焦距f18满足以下条件：1.8<nd18<1.9，40<vd18<45，340mm<f18<350mm。

47、优选的，所述镜头物侧有效视场为φ72mm，所述物侧的数值孔径为0.15；所述镜头像侧有效视场为φ36mm，所述像侧的数值孔径为0.30。

48、优选的，所述第一透镜到第十八透镜的所有十八个透镜均为玻璃球面透镜。

49、本发明所提供的紫外窄光谱低畸变双远心投影光刻镜头，有益效果是：

50、本发明提供的镜头使用镜片数量少，结构简单，没有使用胶合透镜，成本低，组装与装调容易，系统的透过率高；且具备像方和物方远心的结构特点，物方和像方远心度都小于0.1°；前透镜群组和后透镜群组之间为平行光路，结合分光棱镜可以高效监控不同波长的光束，平行光路的平行度小于0.1°；光谱范围是370nm-380nm，具备小畸变，畸变不超过0.05％；采用双棱镜调焦机制，进一步增强了调焦的灵活性和精确度，满足高精度光刻的需求；基于以上优点本发明提供的镜头具有非常大的应用前景。