專利名稱:一種光學(xué)投影系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種用于印刷電路板(PCB)激光直接成像(LDI)光刻的投影光學(xué)系統(tǒng),也可以用于照相制版以及半導(dǎo)體封裝光刻的投影光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù):
目前,在印刷電路板(PCB)光刻裝備制造領(lǐng)域,采用激光直接成像(LDI)光刻技術(shù)的以色列Orbotech公司占有最大的市場份額,在2007年5月日本展會上,宣稱安裝了約 250臺設(shè)備,在2008年1月宣稱安裝了約350臺設(shè)備。Orbotech公司光刻設(shè)備的最小線寬由50um,提高到25um,甚至到15um。而其他LDI光刻設(shè)備主要由日本公司提供,如Pentax 公司、Fuji公司、Dainippon kreen公司,這些光刻設(shè)備最小線寬也達到了 15um量級。因此,這些LDI光刻設(shè)備對能提供最小線寬15um投影光學(xué)系統(tǒng)的需要急劇增加。然而在現(xiàn)有技術(shù)中,如美國專利US 6879383(公告日2005年4月12日),其采用折反射結(jié)構(gòu),與全折射結(jié)構(gòu)相比,最大缺點是橫向尺寸大,導(dǎo)致對透鏡材料的要求十分高, 尤其是大口徑的凹面反射鏡加工、檢測要求都十分苛刻;而且視場、工作距、裝校要求、成本等方面也不如全折射結(jié)構(gòu)具有更大的優(yōu)勢。再者,該專利給出該光學(xué)系統(tǒng)5個實施例中,其工作距離僅僅達到7. 5mm Ilmm范圍,其光學(xué)總長達到1150mm 1200mm以上。在實際投影光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用中,該工作距離將對工件臺等的設(shè)計提出十分苛刻的尺寸限制。另外,該專利也沒有提供成像質(zhì)量數(shù)據(jù),沒有提到可加工性,還采用1個非球面光學(xué)元件來增加工作距離到11mm、壓縮光學(xué)總長到1150mm,此非球面光學(xué)元件的引入將給光學(xué)加工、光學(xué)檢測等工作帶來很大的困難。中國專利CN98113037. 2(公告日2003年7月23日)給出了一種像方遠心雙高斯光學(xué)系統(tǒng),適用于精密光學(xué)儀器的成像物鏡。該專利給出了物鏡設(shè)計數(shù)據(jù),并給出了成像質(zhì)量,但是成像質(zhì)量不能滿足印刷電路板(PCB)光刻設(shè)備投影光學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)要求,而且還有2個膠合面,也不符合光刻的技術(shù)要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能用于印刷電路板(PCB)激光直接成像(LDI)光刻裝備的投影光學(xué)系統(tǒng),它不僅能有效地校正色差,而且具有較大的工作距離、優(yōu)良的成像質(zhì)量,以達到實際光刻應(yīng)用的要求。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下面所描述—種投影光學(xué)系統(tǒng),用于將物平面內(nèi)的圖形成像到像平面內(nèi),從物方到像方沿光軸方向依次設(shè)置有第一至第八透鏡,光闌設(shè)在第四透鏡和第五透鏡之間,其中,所述第一至第四透鏡組合鏡組的后焦點位于光闌的中心,第五至第八透鏡組合鏡組的前焦點位于光闌的中心,通過上述結(jié)構(gòu)形成雙遠心結(jié)構(gòu)。進一步地,優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是,所述光闌是孔徑光闌。進一步地,優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是,所述第一透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第七透鏡、第八透鏡是具有正光焦度的透鏡,所述第二透鏡、第三透鏡和第六透鏡具有負光焦度的透鏡。
進一步地,優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是,所述第一透鏡和第四透鏡為雙凸透鏡;第二透鏡為彎月透鏡,凹面朝向像平面;第三透鏡為雙凹透鏡。 進一步地,優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是,所述的第五透鏡和第八透鏡為雙凸透鏡;第六透鏡為雙凹透鏡;第七透鏡為彎月透鏡,凸面朝向像平面。進一步地,優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是,所述第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、光闌、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡均為球面透鏡。進一步地,優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是,所述第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡選用火石玻璃制成。進一步地,優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是,所述第四透鏡和第五透鏡選用冕玻璃制成。本發(fā)明由于采用了上述的技術(shù)方案,使之與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下的優(yōu)點和積極效果1、本發(fā)明的投影光學(xué)系統(tǒng)采用全折射結(jié)構(gòu),可以有效的校正色差,提高成像質(zhì)量;2、本發(fā)明的投影光學(xué)系統(tǒng)采用全折射結(jié)構(gòu),因此具有滿足要求的共軛距、長的工作距、物方和像方雙遠心的優(yōu)點;3、本發(fā)明的投影光學(xué)系統(tǒng)僅采用表面類型為球面的透鏡,沒有引入非球面透鏡, 從而降低了透鏡的加工、檢測和裝校的難度。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細的描述,以使得本發(fā)明的上述優(yōu)點更加明確。圖1為本發(fā)明的投影光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及光路圖;圖2為本發(fā)明的投影光學(xué)系統(tǒng)實施例的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF圖。
具體實施例方式以下將對本發(fā)明的投影光學(xué)系統(tǒng)做進一步的詳細描述。本發(fā)明的目的在于提供一種能用于印刷電路板(PCB)激光直接成像(LDI)光刻裝備的投影光學(xué)系統(tǒng),它不僅能有效地校正色差,而且具有較大的工作距離、優(yōu)良的成像質(zhì)量,以達到實際曝光應(yīng)用的要求。一般地,本發(fā)明所應(yīng)用的激光直接成像(LDI)光刻裝備采用405nm激光二極管作為光源,要求投影光學(xué)系統(tǒng)的光譜帶寬為405士5nm。該設(shè)備的最小線寬為15um,工藝因子 kl選擇比較容易實現(xiàn)的1. 0,這樣像方數(shù)值孔徑NA為NA = L χ — = 1.0 χ-^^- = 0.027
1 CD15該設(shè)備要求物方視場直徑為26. 53mm,像方視場直徑為12. 28mm,放大倍率為 1/2. 16,共軛距為425mm,物方工作距> 200mm,像方工作距> 45mm。該光刻設(shè)備要求的投影光學(xué)系統(tǒng)約束參數(shù)如表1所示,其中,表1表示著LDI光刻設(shè)備要求的投影光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)。表1 :LDI光刻設(shè)備要求的投影光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種投影光學(xué)系統(tǒng),用于將物平面內(nèi)的圖形成像到像平面內(nèi),其特征在于,從物方到像方沿光軸方向依次設(shè)置有第一至第八透鏡,光闌設(shè)在第四透鏡和第五透鏡之間,其中, 所述第一至第四透鏡組合鏡組的后焦點位于光闌的中心,第五至第八透鏡組合鏡組的前焦點位于光闌的中心,通過上述結(jié)構(gòu)形成雙遠心結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求所述的投影光學(xué)系統(tǒng),其特征在于,所述第一透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第七透鏡、第八透鏡是具有正光焦度的透鏡,所述第二透鏡、第三透鏡和第六透鏡具有負光焦度的透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影光學(xué)系統(tǒng),其特征在于,所述第一透鏡和第四透鏡為雙凸透鏡;第二透鏡為彎月透鏡,凹面朝向像平面;第三透鏡為雙凹透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的投影光學(xué)系統(tǒng),其特征在于,所述的第五透鏡和第八透鏡為雙凸透鏡;第六透鏡為雙凹透鏡;第七透鏡為彎月透鏡,凸面朝向像平面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一所述的投影光學(xué)系統(tǒng),其特征在于,所述第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、光闌、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡均為球面透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一所述的投影光學(xué)系統(tǒng),其特征在于,所述第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡選用火石玻璃制成。
7.如權(quán)利要求1 4任一所述的投影光學(xué)系統(tǒng),其特征在于,所述第四透鏡和第五透鏡選用冕玻璃制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影光學(xué)系統(tǒng),其特征在于,所述光闌是孔徑光闌。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種投影光學(xué)系統(tǒng),用于將物平面內(nèi)的圖形成像到像平面內(nèi),從物方到像方沿光軸方向依次設(shè)置有第一至第八透鏡,光闌設(shè)在第四透鏡和第五透鏡之間,其中,所述第一至第四透鏡組合鏡組的后焦點位于光闌的中心,第五至第八透鏡組合鏡組的前焦點位于光闌的中心,通過上述結(jié)構(gòu)形成雙遠心結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的投影光學(xué)系統(tǒng),如果選擇比較容易實現(xiàn)的工藝因子K1=1.0,光刻分辨率完全可以達到15um,足以滿足用于印刷電路板(PCB)的激光直接成像(LDI)光刻裝備的技術(shù)要求,而且選擇高透過率光學(xué)材料,可以適用于大劑量曝光要求。
文檔編號G02B3/00GK102279460SQ20111021262
公開日2011年12月14日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者王昕歌 申請人:上海市計量測試技術(shù)研究院