光刻机投影物镜结构型式比较

光刻机中采用的几种投影物镜的结构型式，比较了各自的优缺点，指出目前光刻机中采用全折射投影物镜作为主流结构型式的原因。

　　一、引言

　　随着光刻分辨率的不断提高，光学光刻机中采用的投影物镜结构型式经历了一个演变和筛选过程。在早期的低分辨率光刻机中，全反射型、全折射型、折反射型多种结构型式并存：在目前的高分辨率光刻机中，以全折射式结构型式为主流。与全折射式结构型式相比，折反射式结构的投影物镜具有许多优越的光学性能，但其在光刻机中的真正使用尚需克服许多技术问题。在现代高分辨率光学光刻机中。投影物镜的结构型式大致分为两类：全折射型和折反射型。

　　本文将对几种结构型式的投影物镜进行简要分析，以期找出各自的特点及适用性。

　　二、光学性能

　　全折射型投影物镜是指只含有透镜的投影物镜，而折反射型投影物镜则是同时含有透镜和反射镜的投影物镜。图1为一种全折射型投影物镜结构示意图。全折射型是目前光刻机中应用多的一种投影物镜结构型式。而随着曝光波长的进一步缩短，折反射型投影物镜将可能被用于光刻机中。下面将主要分析折反射型投影物镜的结构与性能特点。

　　1、折反射型结构的主要型式与特点

　　目前折反射型结构主要分两种:一种是带偏振分光棱镜的，另一种是不采用偏振分光棱镜的。图2所示结构带偏振分光棱镜，主要由SVGL公司提出，并在其光刻机上使用，在193nm光刻机上使用的这种结构型式的大数值孔径 NA=0.6。这种折反射型结构的特点是：无中心拦光，视场位于光轴周围，透镜体积较小；但必须采用偏振光照明与成像；其中的反射镜 (一般为凹非球面)、偏振分光梭镜、1/4波片的口径大，材料难获得，加工难度大，由此造成这种结构型式的大NA投影物镜制造成本急剧上升。

　　不带偏振分光棱镜的折反射型结构，要么存在中心拦光，要么只能利用离轴视场。图3为Zeiss公司提出的具有中心拦光的折反射型结构，这种结构的中心拦光比为17 %-20%。这种结构的缺点是：中心拦光大，反射镜的反射镜口径太大，约为透镜的3倍。

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