本發(fā)明涉及光刻照明技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種非球面變焦系統(tǒng)及照明光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

上世紀(jì)70年代出現(xiàn)的集成電路在誕生之初主要用作信息處理器件，從出現(xiàn)至今的短短幾十年的時(shí)間里，受到社會(huì)信息化進(jìn)程的強(qiáng)烈牽引。集成電路先后經(jīng)歷了小規(guī)模、超大規(guī)模直至極大規(guī)模等幾個(gè)發(fā)展階段。極大規(guī)模集成電路已經(jīng)成為高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的基石，從衛(wèi)星、火箭等航空航天領(lǐng)域，到雷達(dá)、激光制導(dǎo)導(dǎo)彈國防領(lǐng)域，以及人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)領(lǐng)域都離不開極大規(guī)模集成電路。它不僅是主要的信息處理器件，同時(shí)也發(fā)展成為信息存儲(chǔ)的重要載體之一。而體現(xiàn)信息存儲(chǔ)能力的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量與集成電路芯片最小特征線寬息息相關(guān)，因此，減小集成電路最小線寬尺寸是提高存儲(chǔ)能力的重要手段。加工制造集成電路的設(shè)備很多，光刻機(jī)是目前技術(shù)最成熟的設(shè)備。光刻機(jī)的核心部件是投影曝光光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)最重要的組成部分是照明系統(tǒng)和投影物鏡系統(tǒng)。照明系統(tǒng)主要功能是為掩模面提供均勻照明、控制曝光劑量和實(shí)現(xiàn)照明模式。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，我國對線寬尺寸在納米量級(jí)的光刻設(shè)備有很大需求，研發(fā)高na浸沒式光刻機(jī)對國防安全、科技進(jìn)步來說都具有重要意義，作為光刻機(jī)重要組成部分的照明系統(tǒng)對提高整個(gè)光刻機(jī)性能至關(guān)重要，因此設(shè)計(jì)好照明系統(tǒng)是完成整個(gè)投影曝光光學(xué)系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。

相干因子調(diào)節(jié)系統(tǒng)作為照明系統(tǒng)的核心單元模塊，在照明系統(tǒng)中起著關(guān)鍵性的作用。早期的光刻照明系統(tǒng)中，勻光單元出射端直接照射掩模板，隨著照明視場的擴(kuò)大，要求勻光單元出射端保證大面積均勻照明是困難的，而且其他照明單元的尺寸也隨著增大。隨著光刻技術(shù)不斷向前發(fā)展，為提高分辨率，波長不斷縮短，數(shù)值孔徑不斷增大，對照明系統(tǒng)的均勻性要求也不斷提高。

在na1.35浸沒式光刻照明系統(tǒng)中，相干因子調(diào)節(jié)系統(tǒng)是照明系統(tǒng)的一個(gè)核心單元模塊，包含兩部分，即變焦系統(tǒng)和一對錐形鏡。通過變焦系統(tǒng)可以同比例改變內(nèi)、外相干因子，從而改變照明環(huán)帶寬度。然而，現(xiàn)有的全球面變焦系統(tǒng)由9片球面透鏡構(gòu)成，能量利用率不足、成像質(zhì)量不高，使得光刻照明系統(tǒng)難以滿足現(xiàn)有光刻技術(shù)的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種非球面變焦系統(tǒng)及照明光學(xué)系統(tǒng)，能夠有效地改善上述問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種非球面變焦系統(tǒng)，包括：沿第一方向依次同光軸設(shè)置的第一透鏡組、第二透鏡組和第三透鏡組，所述第一透鏡組、第二透鏡組和第三透鏡組中至少一個(gè)透鏡具有非球面。所述第一透鏡組，包括沿所述第一方向依次設(shè)置的第一正透鏡、第二正透鏡和第一負(fù)透鏡。所述第二透鏡組，包括沿所述第一方向依次設(shè)置的第三正透鏡和第四正透鏡，所述第三正透鏡和所述第四正透鏡能夠沿所述光軸移動(dòng)以調(diào)節(jié)所述系統(tǒng)的焦距。所述第三透鏡組，包括沿所述第一方向依次設(shè)置的第二負(fù)透鏡和第五正透鏡。入射的光束依次經(jīng)所述第一正透鏡、所述第二正透鏡、所述第一負(fù)透鏡、所述第三正透鏡、所述第四正透鏡、所述第二負(fù)透鏡以及所述第五正透鏡出射。

進(jìn)一步地，上述第二正透鏡的第二表面、第一負(fù)透鏡的第二表面以及第二負(fù)透鏡的第二表面均為凹面，且所述凹面均為非球面。

進(jìn)一步地，上述非球面變焦系統(tǒng)還包括：反射鏡，所述反射鏡位于所述第五正透鏡的第一方向，由所述第五正透鏡出射的光束被所述反射鏡反射后成像。

進(jìn)一步地，上述非球面變焦系統(tǒng)還包括：光闌，所述光闌設(shè)置于所述第一正透鏡的第二方向，所述第二方向?yàn)樗龅谝环较虻南喾捶较颍肷涞乃龉馐?jīng)所述光闌入射到所述第一正透鏡。

進(jìn)一步地，上述非球面為次數(shù)大于或等于20次的非球面。

進(jìn)一步地，上述第一正透鏡、第二正透鏡、第一負(fù)透鏡、第三正透鏡、第四正透鏡以及第二負(fù)透鏡的口徑均小于第五正透鏡的口徑。

進(jìn)一步地，上述第一正透鏡、第二正透鏡、第一負(fù)透鏡、第三正透鏡、第四正透鏡以及第二負(fù)透鏡均由氟化鈣材料制成，第五正透鏡由熔石英材料制成。

進(jìn)一步地，上述非球面變焦系統(tǒng)的系統(tǒng)畸變小于0.5％，點(diǎn)列圖均方根直徑小于40微米。

進(jìn)一步地，上述非球面變焦系統(tǒng)的入瞳直徑為42毫米，視場角為1.89度，焦距范圍為700mm～1830mm，變倍比為2.61。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種照明光學(xué)系統(tǒng)，包括光源裝置和上述的非球面變焦系統(tǒng)。所述光源裝置發(fā)出的光束經(jīng)所述非球面變焦系統(tǒng)后照射到目標(biāo)物上。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)施例提供的非球面變焦系統(tǒng)及照明光學(xué)系統(tǒng)，通過設(shè)置第一透鏡組、第二透鏡組和第三透鏡組，且第一透鏡組、第二透鏡組以及第三透鏡組中至少一個(gè)透鏡具有非球面，使得成像質(zhì)量大幅提高。此外，由于將透鏡鏡片數(shù)從9片減少到7片，有利于簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高能量透過率。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種非球面變焦系統(tǒng)在第一種狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種非球面變焦系統(tǒng)在第二種狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種非球面變焦系統(tǒng)在第一種狀態(tài)下的均方根點(diǎn)列圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種非球面變焦系統(tǒng)在第二種狀態(tài)下的均方根點(diǎn)列圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種非球面變焦系統(tǒng)在第一種狀態(tài)下的畸變圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種非球面變焦系統(tǒng)在第二種狀態(tài)下的畸變圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種非球面變焦系統(tǒng)的焦距隨動(dòng)件移動(dòng)變化曲線圖。

圖中：1-非球面變焦系統(tǒng)；10-光闌；12-第一透鏡組；120-第一正透鏡；122-第二正透鏡；124-第一負(fù)透鏡；14-第二透鏡組；140-第三正透鏡；142-第四正透鏡；16-第三透鏡組；160-第二負(fù)透鏡；162-第五正透鏡；18-反射鏡；20-像面；l1-第一方向；l2-第二方向。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。

因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“連接”應(yīng)做廣義理解。例如，連接可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的非球面變焦系統(tǒng)1，應(yīng)用照明光學(xué)系統(tǒng)。該非球面變焦系統(tǒng)1包括第一透鏡組12、第二透鏡組14和第三透鏡組16。第一透鏡組12、第二透鏡組14和第三透鏡組16依次同光軸設(shè)置。圖1中，l1所示的箭頭方向表示第一方向，l2所示的箭頭方向表示第二方向。第一方向l1與第二方向l2為相反方向，且第一方向l1與第一透鏡組12、第二透鏡組14和第三透鏡組16的光軸平行。第一透鏡組12、第二透鏡組14和第三透鏡組16沿第一方向l1依次設(shè)置。

其中，第一透鏡組12包括沿第一方向l1依次設(shè)置的第一正透鏡120、第二正透鏡122和第一負(fù)透鏡124。第二透鏡組14包括沿第一方向l1依次設(shè)置的第三正透鏡140和第四正透鏡142。第三透鏡組16包括沿第一方向l1依次設(shè)置的第二負(fù)透鏡160和第五正透鏡162。

具體的，本實(shí)施例中，可以采用透鏡外框上的機(jī)械組固定各透鏡之間的相對位置。其中，第一透鏡組12為變焦系統(tǒng)的前固定組，第三透鏡為變焦系統(tǒng)的后固定組，第一透鏡組12和第三透鏡組16的相對位置固定不變；第二透鏡組14為變焦系統(tǒng)的變倍組，第三正透鏡140和第四正透鏡142為變焦系統(tǒng)中的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)透鏡，能夠沿光軸移動(dòng)以改變其相對位置，從而調(diào)節(jié)系統(tǒng)焦距，以同比例改變照明系統(tǒng)的內(nèi)、外相干因子，進(jìn)而改變照明環(huán)帶寬度。

需要說明的是，第一透鏡組12、第二透鏡組14和第三透鏡組16包括的每個(gè)透鏡均具有第一表面和第二表面。本實(shí)施例中，第一表面為透鏡的朝向第二方向l2的表面，第二表面為透鏡的朝向第一方向l1的表面。第一透鏡組12、第二透鏡組14和第三透鏡組16中至少一個(gè)透鏡具有非球面，也就是說，上述的第一正透鏡120、第二正透鏡122、第一負(fù)透鏡124、第三正透鏡140、第四正透鏡142、第二負(fù)透鏡160以及第五正透鏡162中至少有一個(gè)透鏡設(shè)置有非球面。進(jìn)一步地，由于第三正透鏡140和第四正透鏡142為運(yùn)動(dòng)透鏡，為了簡化焦距調(diào)節(jié)，第三正透鏡140和第四正透鏡142可以采用全球面透鏡，此時(shí)，第一透鏡組12和第三透鏡組16中至少一個(gè)透鏡具有非球面。

于本實(shí)施例的一種具體實(shí)施方式中，第二正透鏡122的第二表面、第一負(fù)透鏡124的第二表面以及第二負(fù)透鏡160的第二表面均為凹面。為了便于非球面的加工和檢測，本實(shí)施例優(yōu)選在透鏡的凹面上設(shè)置非球面。為了達(dá)到良好的系統(tǒng)像差校正效果，第二正透鏡122的第二表面、第一負(fù)透鏡124的第二表面以及第二負(fù)透鏡160的第二表面均設(shè)置為非球面。當(dāng)然，除了上述實(shí)施方式外，在制造能力可以滿足的條件下，可以將其它透鏡的表面設(shè)置為非球面。

需要說明的是，根據(jù)像質(zhì)要求，次數(shù)越高的非球面校正像差的能力越強(qiáng)。因此，非球面的次數(shù)可以根據(jù)具體需要設(shè)置。本實(shí)施例中，非球面優(yōu)選可以為次數(shù)大于或等于20次的非球面。

此時(shí)，當(dāng)外部光束入射到本非球面變焦系統(tǒng)1時(shí)，入射的光束依次經(jīng)過第一正透鏡120、第二正透鏡122、第一負(fù)透鏡124、第三正透鏡140、第四正透鏡142、第二負(fù)透鏡160以及第五正透鏡162出射。

進(jìn)一步地，為了減小系統(tǒng)的空間占用，壓縮光路長度，提高照明系統(tǒng)的空間利用率，本實(shí)施例提供的非球面變焦系統(tǒng)1還包括反射鏡18。本實(shí)施例中，該反射鏡18可以為平面反射鏡18。如圖1所示，反射鏡18位于第五正透鏡162的第一方向l1，此時(shí)，由第五正透鏡162出射的光束被反射鏡18反射后成像到像面20。需要說明的是，本實(shí)施例中，圖1示出的像面20為虛擬像面。

進(jìn)一步地，為了對入射的光束進(jìn)行整形，且避免其他雜散光的干擾，本實(shí)施例提供的非球面變焦系統(tǒng)1還包括光闌10。該光闌10為孔徑光闌，如圖1所示，光闌10設(shè)置于第一正透鏡120的第二方向l2。此時(shí)，該非球面變焦系統(tǒng)1的工作過程為：入射的光束經(jīng)光闌10入射到第一透鏡組12，經(jīng)第一透鏡組12折射后進(jìn)入第二透鏡組14，第二透鏡組14出射的光束經(jīng)過第三透鏡組16和反射鏡18折轉(zhuǎn)后到達(dá)像面20。

本實(shí)施例中，第一正透鏡120、第二正透鏡122、第一負(fù)透鏡124、第三正透鏡140、第四正透鏡142以及第二負(fù)透鏡160的口徑均小于第五正透鏡162的口徑。當(dāng)本實(shí)施例提供的非球面變焦系統(tǒng)1應(yīng)用于紫外照明系統(tǒng)時(shí)，透鏡可以采用熔石英或氟化鈣材料制成。

對于通光口徑較小的透鏡，能量密度較高，長時(shí)間受高能量密度紫外光照射，化學(xué)性質(zhì)容易發(fā)生改變從而影響透鏡的透過率。由于氟化鈣材料化學(xué)性質(zhì)比熔石英穩(wěn)定，但成本比熔石英高，因此，在本實(shí)施例優(yōu)選的實(shí)施方式中，通光口徑相對較小的第一正透鏡120、第二正透鏡122、第一負(fù)透鏡124、第三正透鏡140、第四正透鏡142以及第二負(fù)透鏡160均由氟化鈣材料制成，而通光口徑相對較大的第五正透鏡162由熔石英材料制成。這樣設(shè)置有利于提高透鏡的能量透過率，保證變焦系統(tǒng)具有良好的使用性能，延長系統(tǒng)的使用壽命，并且能夠在滿足使用條件的情況下節(jié)約成本。

本實(shí)施例中，每個(gè)透鏡的半徑、厚度、以及透鏡的間距都可以是通過光學(xué)設(shè)計(jì)軟件codev或zamax進(jìn)行了不同程度的優(yōu)化后得到的。具體的優(yōu)化函數(shù)可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置，例如，根據(jù)像質(zhì)要求，優(yōu)化函數(shù)可以設(shè)置為點(diǎn)列圖均方根直徑小于40微米，系統(tǒng)畸變小于0.5％。

為了更清楚地說明本實(shí)施例提供的非球面變焦系統(tǒng)1的技術(shù)方案及原理，下面將列舉本實(shí)施例的一種示例進(jìn)行具體說明。

例如，在本發(fā)明實(shí)施例的一種具體應(yīng)用場景中，非球面變焦系統(tǒng)1的孔徑光闌置于非球面變焦系統(tǒng)1的第一正透鏡120第一表面頂點(diǎn)前10毫米處，工作波長為193.368納米，系統(tǒng)入瞳直徑為42毫米，視場角為1.89度，第二正透鏡122的第二表面、第一負(fù)透鏡124的第二表面以及第二負(fù)透鏡160的第二表面均為20次非球面，焦距范圍為700mm～1830mm，變倍比為2.61，點(diǎn)列圖均方根直徑小于40微米，系統(tǒng)畸變小于0.5％，這樣有利于使得照明系統(tǒng)的像質(zhì)能夠很好的滿足我國目前45納米光刻的要求。此時(shí)，系統(tǒng)的具體參數(shù)可以設(shè)置為如表1所示。

表1

表1中第一列表示沿第一方向l1上該非球面變焦系統(tǒng)1中的面，依次為物面、光闌面、各透鏡的第一表面和第二表面、反射鏡面以及像面，其中第1面表示光闌面，第17面表示反射鏡面。需要說明的是，第8面表示第一透鏡組12與第二透鏡組14之間的一個(gè)中間像面。該中間像面為虛面，位于第一負(fù)透鏡124與第三正透鏡140之間。表1中第二列表示該非球面變焦系統(tǒng)1中各個(gè)面的半徑值，第三列表示當(dāng)前面的頂點(diǎn)與后一個(gè)面的頂點(diǎn)之間的距離。

通過調(diào)節(jié)第三正透鏡140和第四正透鏡142的相對位置，即調(diào)節(jié)第8面、第10面和第12面的空氣間隔，使得系統(tǒng)的焦距在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，以同比例改變內(nèi)、外相干因子。具體的，第三正透鏡140和第四正透鏡142可以在短焦位置與長焦位置之間調(diào)節(jié)，使得系統(tǒng)的焦距相應(yīng)地由短焦到長焦變化。

例如，在上述應(yīng)用場景中，短焦位置為焦距為700mm時(shí)第三正透鏡140和第四正透鏡142的位置，長焦位置為焦距為1830mm時(shí)第三正透鏡140和第四正透鏡142的位置。

圖1為第三正透鏡140和第四正透鏡142位于短焦位置時(shí)的非球面變焦系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為第三正透鏡140和第四正透鏡142位于長焦位置時(shí)的非球面變焦系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)示意圖。在上述應(yīng)用場景中，如圖1所示，第三正透鏡140和第四正透鏡142位于短焦位置時(shí)，第三正透鏡140的第一表面(第9面)與第一負(fù)透鏡124的第二表面(第7面)之間的距離為15mm，第四正透鏡142的第二表面(第12面)與第二負(fù)透鏡160的第一表面(第13面)之間的距離為9.056mm。如圖2所示，第三正透鏡140和第四正透鏡142位于長焦位置時(shí)，第三正透鏡140的第一表面(第9面)與第一負(fù)透鏡124的第二表面(第7面)之間的距離為49mm，第四正透鏡142的第二表面(第12面)與第二負(fù)透鏡160的第一表面(第13面)之間的距離為114.643mm。

也就是說，從短焦到長焦變化的過程中，第三正透鏡140是逐漸遠(yuǎn)離第一負(fù)透鏡124的第二表面(第7面)，第四正透鏡142也是逐漸遠(yuǎn)離第二負(fù)透鏡160的第一表面(第13面)，也就是說，第三正透鏡140和第四正透鏡142相向運(yùn)動(dòng)，逐漸靠近。

另外，還需要說明的是，表1中的第5面即為第二正透鏡122的第二表面，第7面即為第一負(fù)透鏡124的第二表面，第14面即為第二負(fù)透鏡160的第二表面。在上述應(yīng)用場景中，第5面、第7面以及第14面的20次非球面系數(shù)可以如表2所示。

表2

表2中，k表示二次曲面常數(shù)、a表示二次項(xiàng)系數(shù)、b表示四次項(xiàng)系數(shù)、……、j表示二十次項(xiàng)系數(shù)。

進(jìn)一步地，為了說明本發(fā)明實(shí)施例提供的非球面變焦系統(tǒng)1的效果。將采用以下三種評(píng)價(jià)手段對該非球面變焦系統(tǒng)1進(jìn)行評(píng)價(jià)。

(1)點(diǎn)列圖均方根直徑評(píng)價(jià)

點(diǎn)列圖是利用光路計(jì)算程序，將光瞳面劃分成許多小面元，計(jì)算通過這些面元的光線與像面的交點(diǎn)，交點(diǎn)形成點(diǎn)列圖。理想光學(xué)系統(tǒng)的點(diǎn)列圖為一個(gè)點(diǎn)，實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的點(diǎn)列圖是無數(shù)個(gè)點(diǎn)，由這些點(diǎn)的分布確定光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以了解光線的空間走向，粗略估計(jì)光斑形狀，這種方法是評(píng)估照明系統(tǒng)常用的方法。對于上述應(yīng)用場景中的非球面變焦系統(tǒng)1，第二透鏡組14位于短焦位置時(shí)，各視場的點(diǎn)列圖如圖3所示，第二透鏡組14位于長焦位置時(shí)，各視場點(diǎn)列圖如圖4所示。由圖3和圖4可得，本實(shí)施例提供的非球面變焦系統(tǒng)1的點(diǎn)列圖均方根直徑值小于40微米，成像質(zhì)量能保證光刻時(shí)提供高均勻性照明。

(2)畸變評(píng)價(jià)

畸變是指光主光線的實(shí)際角放大率不等于+1時(shí)，即像方主光線不和物方主光線平行時(shí)，像方主光線和理想像面的交點(diǎn)不和理想像點(diǎn)重合，這種現(xiàn)象稱為畸變。在只存在畸變的情況下，這些點(diǎn)落在與光軸垂直的平面上，但是與光軸的距離是不對的。存在畸變時(shí)，圖像很清晰，但是有錯(cuò)位。對于本實(shí)施例提供的非球面變焦系統(tǒng)1，短焦位置的畸變值如圖5所示，長焦位置畸變值如圖6所示。由圖5和圖6可以得到，隨視場變化，系統(tǒng)的最大畸變值小于0.5％。

(3)凸輪曲線

非球面變焦系統(tǒng)1共有兩片動(dòng)鏡，即第三正透鏡140和第四正透鏡142。圖7示出了兩片動(dòng)鏡的凸輪曲線圖。其中，動(dòng)件1為第三正透鏡140，動(dòng)件2為第四正透鏡142。圖7中，橫坐標(biāo)表示本非球面變焦系統(tǒng)1的焦距，縱坐標(biāo)表示動(dòng)件移動(dòng)距離，單位均為毫米(mm)，動(dòng)件移動(dòng)距離為0的位置表示短焦位置。如圖7所示，從短焦位置至長焦位置，動(dòng)件1的移動(dòng)行程為25.36mm，動(dòng)件2的移動(dòng)行程為89.62mm，動(dòng)件1和動(dòng)件2相向運(yùn)動(dòng)，逐漸靠近。由圖7可以看出，兩片動(dòng)鏡的凸輪曲線均接近線性，有利于機(jī)械設(shè)計(jì)。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的非球面變焦系統(tǒng)1，通過設(shè)置第一透鏡組12、第二透鏡組14和第三透鏡組16，且第一透鏡組12、第二透鏡組14以及第三透鏡組16中至少一個(gè)透鏡具有非球面，使得系統(tǒng)的成像質(zhì)量大幅提高。此外，由于將透鏡鏡片數(shù)從9片減少到7片，有利于簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高能量透過率。將本發(fā)明實(shí)施例提供的非球面變焦系統(tǒng)1應(yīng)用于na1.35浸沒式光刻照明系統(tǒng)中時(shí)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)、外相干因子的調(diào)節(jié)，還能夠改善能量利用率不足、成像質(zhì)量不高的問題，有利于滿足我國目前45納米光刻的要求。

另外，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種照明光學(xué)系統(tǒng)，包括光源裝置和上述的非球面變焦系統(tǒng)1。當(dāng)然，除此之外，照明系統(tǒng)還可以包括其他更多的組件，例如，物鏡、擴(kuò)束系統(tǒng)、錐形鏡等，此處不做詳述。光源裝置發(fā)出的光束經(jīng)非球面變焦系統(tǒng)1后照射到目標(biāo)物上。

例如，當(dāng)照明光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用于光刻機(jī)時(shí)，上述目標(biāo)物為掩膜版?？梢岳斫獾氖?，光刻機(jī)的核心部件是投影曝光光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)最重要的組成部分是照明光學(xué)系統(tǒng)和投影光學(xué)系統(tǒng)。照明光學(xué)系統(tǒng)主要功能是為掩模面提供均勻照明、控制曝光劑量和實(shí)現(xiàn)照明模式。投影光學(xué)系統(tǒng)用于把掩膜版成像在基片上。

本實(shí)施例提供的照明光學(xué)系統(tǒng)，通過采用本實(shí)施例提供的非球面變焦系統(tǒng)來調(diào)節(jié)內(nèi)、外相干因子，有利于簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高能量利用率和成像質(zhì)量。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。