上海微电子新型光刻机专利曝光 可提高光刻机的分辨率

近日上海微电子举行新产品发布会，宣布推出新一代大视场高分辨率先进封装光刻机。目前，上微已与多家客户达成新一代先进封装光刻机销售协议，首台将于年内交付。光学光刻是一种用光将掩模图案投影复制的技术，集成电路就是由投影曝光装置制成的，将具有不同掩模图案的图形成像至基底上，制造集成电路、薄膜磁头、液晶显示板，或微机电等一系列结构。

过去数十年曝光设备技术水平不断发展，满足了更小线条尺寸，更大曝光面积，更高可靠性及产率，以及更低成本的需求。然而现有的光刻投影物镜依旧存在诸如数值孔径较小、分辨率低、适用波段窄、数值孔径不可变和非球面透镜加工制造成本高等问题。

为此，上海微电子于 2018 年 12 月 30 日申请了一项名为“一种光刻投影物镜及光刻机”的发明专利（申请号: 201811648523.1），申请人为上海微电子装备 (集团) 股份有限公司。

▲ 图 1 光刻投影物镜结构示意图

图 1 为本发明提出的光刻投影物镜的结构示意图，包括第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组，以及与以上透镜组关于光阑对称设置的第四透镜组、第五透镜组和第六透镜组。通过调节光阑的通光孔的大小可以调节光刻投影物镜的数值孔径，从而增加光刻投影物镜适用于不同场景的能力。且各透镜组的焦距设定能够增大光刻投影物镜的数值孔径，提升光刻投影物镜的分辨率。

第一透镜组 G1、第三透镜组 G3、第四透镜组 G4 以及第六透镜组 G6 具有正的光焦度，第二透镜组 G2 以及第五透镜组 G5 具有负的光焦度。光焦度等于像方光束会聚度与物方光束会聚度之差，它表征光学系统偏折光线的能力。光焦度的绝对值越大，对光线的弯折能力越强，反之对光线的弯折能力越弱。光焦度为正数时，光线的屈折是汇聚性的，反之则是是发散性的。光焦度可以适用于表征一个透镜的某一个折射面，或表征某一个透镜，也可以适用于表征多个透镜共同形成的系统。

各透镜组以及光阑 STOP 中的所有的透镜均为球面透镜。球面透镜是指从透镜的中心到边缘具有恒定的曲率，球面透镜的两个折射面均为球面，而非球面透镜则是从中心到边缘之曲率连续发生变化，因此球面透镜相对于非球面透镜而言更容易加工。本发明实施例中的透镜全部采用球面透镜，降低了光刻投影物镜中透镜的加工成本，缩短了透镜的加工周期，提升了光刻投影物镜的装调效率。

简而言之，上海微电子的光刻投影物镜专利，通过采用球面透镜设计，降低了加工制造成本，增大了数值孔径，并且适用于 ghi 三线波段。扩展了投影物镜的适用场景，提高了光刻机的分辨率。