采用非球面单透镜作为准直结构的光栅曝光系统.pdf

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410833080.9 (22)申请日 2014.12.29 G02B 3/02(2006.01) G02B 5/18(2006.01) (71)申请人中国科学院长春光学精密机械与物理研究所地址 130033 吉林省长春市东南湖大路 3888 号 (72)发明人高明辉郑玉权陈伟 (74)专利代理机构长春菁华专利商标代理事务所 22210 代理人刘慧宇 (54) 发明名称采用非球面单透镜作为准直结构的光栅曝光系统 (57) 摘要采用非球面单透镜作为准直结构的光栅曝光系统，属于新型光学准直结构应用技术领域，。

2、为了解决现有光栅曝光系统无法满足曝光系统的精度要求问题，激光束投射到分光器，形成两束有一定角度的相干平行光，两束光分别两套完全相同的装置，其中一束光经过反射镜进入空间滤波器，去掉光学干扰后再进入准直结构，形成准直光后入射到光栅基底上，由于是两束相干平行光，它们在相干长度范围内相遇，产生出稳定的干涉条纹，将干涉条纹记录到光栅基底上；其特征是，所述准直结构为非球面单透镜，该非球面单透镜一面为非球面，另一面为平面，非球面满足下式 R ：非球面顶点的曲率半径； K ：二次曲面系数， K0 ； A B C D E F G H I 0。 (51)In。

3、t.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书1页说明书2页附图2页 (10)申请公布号 CN 104483725 A (43)申请公布日 2015.04.01 CN 104483725 A 1/1 页 2 1.采用非球面透镜作为光学准直结构的光栅曝光系统，激光束投射到分光器 (1)，形成两束有一定角度的相干平行光，两束光分别两套完全相同的装置，其中一束光经过反射镜 (2) 进入空间滤波器 (3)，去掉光学干扰后再进入准直结构 (6)，形成准直光后入射到光栅基底 (5) 上，由于是两束相干平行光，它们在相干长度范围内相遇，产生出稳。

4、定的干涉条纹，将干涉条纹记录到光栅基底(5)上；其特征是，所述准直结构(6)为非球面单透镜，该非球面单透镜一面为非球面，另一面为平面，所述非球面满足下式：其中， R ：非球面顶点的曲率半径； K ：二次曲面系数， K0 ； A B C D E F G H I 0。权利要求书 CN 104483725 A 2 1/2 页 3 采用非球面单透镜作为准直结构的光栅曝光系统技术领域 0001 本发明涉及采用非球面单透镜作为准直结构的光栅曝光系统，属于新型光学准直结构应用技术领域。背景技术 0002 在传统的光栅曝光系统中，准直结构为保证像质，多采用两片。

5、或者两片以上的透镜来实现。由于多片透镜存在安装复杂，传输效率低的原因，并且一般的准系统通过两套四片镜子来完成，因为折射率不同，弥补相差，所以透镜的材料不同，一种透镜材料硬度较硬，一种透镜材料硬度较软。加工难易程度不同，都要达到高精度很难实现。从而导致整个系统的精度不能满足设计的精度要求，无法满足曝光系统的精度要求。但采用非球面单透镜的结构，只要一种硬度较硬的材料就能解决，从而避免多片透镜产生的问题，只要加工满足技术要求，整个系统就能满足要求的精度指标。传统的曝光系统的原理如图 1 所示。发明内容 0003 本发明解决现有光栅曝光系统无法满足曝光系统的精度。

6、要求问题，提出一种采用非球面单透镜作为准直结构的光栅曝光系统。 0004 本发明的技术方案是： 0005 采用非球面透镜作为光学准直结构的光栅曝光系统，激光束投射到分光器，形成两束有一定角度的相干平行光，两束光分别两套完全相同的装置，其中一束光经过反射镜进入空间滤波器，去掉光学干扰后再进入准直结构，形成准直光后入射到光栅基底上，由于是两束相干平行光，它们在相干长度范围内相遇，产生出稳定的干涉条纹，将干涉条纹记录到光栅基底上；其特征是，所述准直结构为非球面单透镜，该非球面单透镜一面为非球面，另一面为平面，所述非球面满足下式： 0006 0007 其。

7、中， R ：非球面顶点的曲率半径； K ：二次曲面系数， K0 ； A B C D E F G H I 0。 0008 本发明的有益效果是：采用非球面透镜作为光学准直结构的光栅曝光系统，因为是理想的平面波，反射面少，因此平面波前好，杂光低，光栅衍射波前好，鬼像少。附图说明 0009 图 1 ：传统的光栅曝光系统示意图。 0010 图 2 ：本发明采用非球面单透镜作为准直结构的光栅曝光系统示意图。 0011 图 3 ：本发明所述非球面单透镜结构示意图。说明书 CN 104483725 A 3 2/2 页 4 具体实施方式 0012 下面结合附图对本发明做进一。

8、步详细说明。 0013 如图 2 所示，采用非球面透镜作为光学准直结构的光栅曝光系统，激光束投射到分光器 1，形成两束有一定角度的相干平行光，两束光分别两套完全相同的装置，其中一束光经过反射镜 2 进入空间滤波器 3，去掉光学干扰后再进入准直结构 6，形成准直光后入射到光栅基底 5 上，由于是两束相干平行光，它们在相干长度范围内相遇，产生出稳定的干涉条纹，将干涉条纹记录到光栅基底 5 上。 0014 如图 3 所示，本发明的非球面单透镜的准直结构 6 的结构形式为，一面为非球面，非球面采用公式， 0015 0016 其中， R ：非球面顶点的曲率半径；。

9、K ：二次曲面系数， K0 ； A B C D E F G H I 0。 0017 当 R 840.79mm， K 0.58， A B C D E F G H I 0，焦距 f 1827.48mm，前截距 Lf -1827.4mm, 后截距 L f 1790.49mm，通光口径 D0 250mm 时，系统能够满足曝光系统的需求，另一面为平面。透镜采用熔石英玻璃实现，选用康宁公司，材料的均匀性和气泡度都严格控制在 A0 级以上；对于加工，要求 N 2( 光圈 )， N 0.2( 光圈 )，半径误差 R 为 A，对于检测，透镜两个面，即非球面和平面的之间的角度偏差最佳控制在 5 以内，即边缘厚度差优于 6m，最差也控制在 10 以内；透镜两个表面的面型精度严格控制在 /10(PV, 0.6328m)。说明书 CN 104483725 A 4 1/2 页 5 图 1 图 2 说明书附图 CN 104483725 A 5 2/2 页 6 图 3 说明书附图 CN 104483725 A 6 。

摘要
申请专利号：	CN201410833080.9	申请日：	2014.12.29
公开号：	CN104483725A	公开日：	2015.04.01
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):G02B 3/02申请日:20141229\|\|\|公开
IPC分类号：	G02B3/02; G02B5/18	主分类号：	G02B3/02
申请人：	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
发明人：	高明辉; 郑玉权; 陈伟
地址：	130033吉林省长春市东南湖大路3888号
优先权：
专利代理机构：	长春菁华专利商标代理事务所22210	代理人：	刘慧宇
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内容摘要

采用非球面单透镜作为准直结构的光栅曝光系统，属于新型光学准直结构应用技术领域，为了解决现有光栅曝光系统无法满足曝光系统的精度要求问题，激光束投射到分光器，形成两束有一定角度的相干平行光，两束光分别两套完全相同的装置，其中一束光经过反射镜进入空间滤波器，去掉光学干扰后再进入准直结构，形成准直光后入射到光栅基底上，由于是两束相干平行光，它们在相干长度范围内相遇，产生出稳定的干涉条纹，将干涉条纹记录到光栅基底上；其特征是，所述准直结构为非球面单透镜，该非球面单透镜一面为非球面，另一面为平面，非球面满足下式R：非球面顶点的曲率半径；K：二次曲面系数，K>0；A＝B＝C＝D＝E＝F＝G＝H＝I＝0。

权利要求书

1. 采用非球面透镜作为光学准直结构的光栅曝光系统，激光束投射到分光器(1)，形成两束有一定角度的相干平行光，两束光分别两套完全相同的装置，其中一束光经过反射镜(2)进入空间滤波器(3)，去掉光学干扰后再进入准直结构(6)，形成准直光后入射到光栅基底(5)上，由于是两束相干平行光，它们在相干长度范围内相遇，产生出稳定的干涉条纹，将干涉条纹记录到光栅基底(5)上；其特征是，所述准直结构(6)为非球面单透镜，该非球面单透镜一面为非球面，另一面为平面，所述非球面满足下式：
z = y 2 R ( 1 + 1 - ( 1 + k ) y 2 / R 2 ) + Ay 4 + By 6 + Cy 8 + Dy 10 + Ey 12 + Fy 14 + Gy 16 + Hy 18 + Iy 20 ]]>
其中，R：非球面顶点的曲率半径；K：二次曲面系数，K>0；A＝B＝C＝D ＝E＝F＝G＝H＝I＝0。

说明书

采用非球面单透镜作为准直结构的光栅曝光系统
技术领域
本发明涉及采用非球面单透镜作为准直结构的光栅曝光系统，属于新型光学准直结构应用技术领域。
背景技术
在传统的光栅曝光系统中，准直结构为保证像质，多采用两片或者两片以上的透镜来实现。由于多片透镜存在安装复杂，传输效率低的原因，并且一般的准系统通过两套四片镜子来完成，因为折射率不同，弥补相差，所以透镜的材料不同，一种透镜材料硬度较硬，一种透镜材料硬度较软。加工难易程度不同，都要达到高精度很难实现。从而导致整个系统的精度不能满足设计的精度要求，无法满足曝光系统的精度要求。但采用非球面单透镜的结构，只要一种硬度较硬的材料就能解决，从而避免多片透镜产生的问题，只要加工满足技术要求，整个系统就能满足要求的精度指标。传统的曝光系统的原理如图1所示。
发明内容
本发明解决现有光栅曝光系统无法满足曝光系统的精度要求问题，提出一种采用非球面单透镜作为准直结构的光栅曝光系统。
本发明的技术方案是：
采用非球面透镜作为光学准直结构的光栅曝光系统，激光束投射到分光器，形成两束有一定角度的相干平行光，两束光分别两套完全相同的装置，其中一束光经过反射镜进入空间滤波器，去掉光学干扰后再进入准直结构，形成准直光后入射到光栅基底上，由于是两束相干平行光，它们在相干长度范围内相遇，产生出稳定的干涉条纹，将干涉条纹记录到光栅基底上；其特征是，所述准直结构为非球面单透镜，该非球面单透镜一面为非球面，另一面为平面，所述非球面满足下式：
z = y 2 R ( 1 + 1 - ( 1 + k ) y 2 / R 2 ) + A y 4 + B y 6 + C y 8 + D y 10 + E y 12 + F y 14 + G y 16 + H y 18 + I y 20 ]]>
其中，R：非球面顶点的曲率半径；K：二次曲面系数，K>0；A＝B＝C＝D ＝E＝F＝G＝H＝I＝0。
本发明的有益效果是：采用非球面透镜作为光学准直结构的光栅曝光系统，因为是理想的平面波，反射面少，因此平面波前好，杂光低，光栅衍射波前好，鬼像少。
附图说明
图1：传统的光栅曝光系统示意图。
图2：本发明采用非球面单透镜作为准直结构的光栅曝光系统示意图。
图3：本发明所述非球面单透镜结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图2所示，采用非球面透镜作为光学准直结构的光栅曝光系统，激光束投射到分光器1，形成两束有一定角度的相干平行光，两束光分别两套完全相同的装置，其中一束光经过反射镜2进入空间滤波器3，去掉光学干扰后再进入准直结构6，形成准直光后入射到光栅基底5上，由于是两束相干平行光，它们在相干长度范围内相遇，产生出稳定的干涉条纹，将干涉条纹记录到光栅基底5 上。
如图3所示，本发明的非球面单透镜的准直结构6的结构形式为，一面为非球面，非球面采用公式，
z = y 2 R ( 1 + 1 - ( 1 + k ) y 2 / R 2 ) + A y 4 + B y 6 + C y 8 + D y 10 + E y 12 + F y 14 + G y 16 + H y 18 + I y 20 ]]>
其中，R：非球面顶点的曲率半径；K：二次曲面系数，K>0；A＝B＝C＝D ＝E＝F＝G＝H＝I＝0。
当R＝840.79mm，K＝0.58，A＝B＝C＝D＝E＝F＝G＝H＝I＝0，焦距f'＝1827.48mm，前截距L_f＝-1827.4mm,后截距L_f'＝1790.49mm，通光口径D₀＝φ250mm时，系统能够满足曝光系统的需求，另一面为平面。透镜采用熔石英玻璃实现，选用康宁公司，材料的均匀性和气泡度都严格控制在A0级以上；对于加工，要求N＝2(光圈)，ΔN＝0.2(光圈)，半径误差ΔR为A，对于检测，透镜两个面，即非球面和平面的之间的角度偏差最佳控制在5＂以内，即边缘厚度差优于6μm，最差也控制在10＂以内；透镜两个表面的面型精度严格控制在λ/10(PV,λ＝0.6328μm)。