一种双远心镜头和光刻系统
阅读说明：本技术 一种双远心镜头和光刻系统 (Double telecentric lens and photoetching system ) 是由 向诗文 沈峰 徐雄飞 于 2021-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及光学领域,具体为一种双远心镜头和光刻系统,所述双远心镜头从物面侧到像面侧依次包括：第一透镜群、光阑、第二透镜群和保护玻璃；所述双远心镜头满足以下条件式：0.45＜fg1/fg2＜0.85；WD/TTL＞0.3；其中,fg1为第一透镜群的焦距,fg2为第二透镜群的焦距,WD为所述保护玻璃与像面之间的间距,TTL为所述双远心镜头的光学总长。通过保护玻璃与像面之间的间距的限定,增加了双远心镜头的工作距离,增加了适用于光刻系统的范围。(The invention relates to the field of optics, in particular to a double telecentric lens and a photoetching system, wherein the double telecentric lens sequentially comprises the following components from an object plane side to an image plane side: the lens comprises a first lens group, a diaphragm, a second lens group and protective glass; the double telecentric lens meets the following conditional expression: fg1/fg2 is more than 0.45 and less than 0.85; WD/TTL is more than 0.3; wherein fg1 is the focal length of the first lens group, fg2 is the focal length of the second lens group, WD is the distance between the protective glass and the image plane, and TTL is the total optical length of the double telecentric lens. The working distance of the double telecentric lens is increased by limiting the distance between the protective glass and the image plane, and the range suitable for a photoetching system is increased.)
技术领域
本发明涉及光学领域，具体为一种双远心镜头和光刻系统。
背景技术
精密光学测量系统对其使用的镜头有很高的要求，普通的镜头很难符合要求；所以往往会采用特制的工业镜头，而双远心镜头是工业镜头中最高端的镜头，设计难度极大，具有低畸变、恒定放大率、无视差等特点，能很好的符合精密光学系统(如曝光光刻系统)的使用要求；
目前市面上的曝光双远心使用的光源多为单波长405nm，能够适用的光刻系统范围较小，而且为了保证远心度和低畸变设计上往往采用短工作距离和低放大倍率，大大影响了工业应用和生产效率；且一般的双远心镜头工作远离较短，更加难以适用于光刻系统。
发明内容
本发明将解决现有的技术问题，提供一种双远心镜头和光刻系统，通过保护玻璃与像面之间的间距的限定，增加了双远心镜头的工作距离，增加了适用于光刻系统的范围。
本发明提供的技术方案如下：
一种双远心镜头，所述双远心镜头从物面侧到像面侧依次包括：
第一透镜群、光阑、第二透镜群和保护玻璃；
所述双远心镜头满足以下条件式：
0.45＜fg1/fg2＜0.85；
WD/TTL＞0.3；
其中，fg1为第一透镜群的焦距，fg2为第二透镜群的焦距，WD为所述保护玻璃与像面之间的间距，TTL为所述双远心镜头的光学总长。
本技术方案中，通过保护玻璃与像面之间的间距的限定，增加了双远心镜头的工作距离，增加了适用于光刻系统的范围。
优选地所述第一透镜群从物面侧到像面侧依次包括：
负光焦度的第一透镜，正光焦度的第二透镜，正光焦度的第三透镜，正光焦度的第四透镜，负光焦度的第五透镜和负光焦度的第六透镜。优选地，所述第二透镜群从物面侧到像面侧依次包括：
正光焦度的第七透镜，负光焦度的第八透镜，负光焦度的第九透镜，正光焦度的第十透镜，负光焦度的第十一透镜，正光焦度的第十二透镜，正光焦度的第十三透镜。
本技术方案中，通过上述结构的设置，双远心镜头能够适用于较大的光谱，不同光源的工作距离和放大倍率变化都很小，兼容性高。
优选地，所述第一透镜群及第二透镜群中透镜由冕玻璃和/或石英玻璃和/或火石玻璃制成。
本技术方案中，通过上述材料的使用，双远心镜头具备紫外高透过率，降低了透镜对光线的吸收性。
优选地，从物面侧到像面侧所述第二透镜群内的透镜的外径逐渐增大。
本技术方案中，当第二透镜群内的透镜的外径逐渐增大后，增大了双远心镜头的成像高度，继而增加了光刻系统的光刻效率。
优选地，所述双远心镜头满足以下条件式：
0.4＜Φg2max/WD＜0.5；
其中，Φg2max为第二透镜群内外径最大的透镜的外径。
本技术方案中，通过第二透镜群内外径最大的透镜的外径与保护玻璃与像面之间的间距的限定，进一步增大了双远心镜头的成像高度，继而增加了光刻系统的光刻效率。
优选地，所述第一透镜群内的透镜均为球面透镜；
和/或
所述第二透镜群内的透镜均为球面透镜。
本技术方案中，通过球面透镜的使用，降低了双远心镜头的成本。
优选地，所述第十三透镜满足以下条件式：
0.7＜|(R131-R132)/(R131+R132)|＜1.5；
|R131|＜|R132|；
其中，R131为所述第十三透镜靠近物面侧的曲面，R132为所述第十三透镜靠近像面侧的曲面。
本技术方案中，通过上述参数的限定，第十三透镜L13靠近像面侧的曲率半径极大，使双远心镜头的光线能够基本以平行于主光轴的方向射入保护玻璃CG，减小了光线在保护玻璃中的能量损失，便于传感器接收光线。
优选地，所述第十一透镜满足以下条件式：
0.7＜|(R111-R112)/(R111+R112)|＜1.5；
|R111|＜|R112|；
其中，R111为所述第十一透镜靠近物面侧的曲面，R112为所述第十一透镜靠近像面侧的曲面。
本技术方案中，通过上述参数的限定，第十一透镜靠近物面侧的曲率半径极大，并结合第十三透镜，便于调整双远心镜头的远心度。
本发明的目的之一还在于提供一种光刻系统，包括：照明系统；双远心镜头；及基板；所述照明系统用于出射波长为355nm-410nm的光束。
与现有技术相比，本发明提供的一种双远心镜头和光刻系统具有以下有益效果：
1、通过保护玻璃与像面之间的间距的限定，增加了双远心镜头的工作距离，增加了适用于光刻系统的范围。
2、通过上述结构的设置，双远心镜头能够适用于较大的光谱，不同光源的工作距离和放大倍率变化都很小，兼容性高。
3、当第二透镜群内的透镜的外径逐渐增大后，增大了双远心镜头的成像高度，继而增加了光刻系统的光刻效率。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合
附图说明
优选实施方式，对一种双远心镜头和光刻系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。图1是本发明一种双远心镜头的结构示意图；
图2是本发明一种双远心镜头的像差图；
图3是本发明一种双远心镜头的MTF图；
图4是本发明另一种双远心镜头的结构示意图；
图5是本发明另一种双远心镜头的像差图；
图6是本发明另一种双远心镜头的MTF图。
附图标号说明：G1、第一透镜群；G2、第二透镜群；L1、第一透镜；L2、第二透镜；L3、第三透镜；L4、第四透镜；L5、第五透镜；L6、第六透镜；L7、第七透镜；L8、第八透镜；L9、第九透镜；L10、第十透镜；L11、第十一透镜；L12、第十二透镜；L13、第十三透镜；STO、光阑；CG、保护玻璃。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
实施例1
如图1所示，一种双远心镜头，所述双远心镜头从物面侧到像面侧依次包括：
第一透镜群G1、光阑STO、第二透镜群G2和保护玻璃CG；
所述双远心镜头满足以下条件式：
0.45＜fg1/fg2＜0.85；
WD/TTL＞0.3；
其中，fg1为第一透镜群G1的焦距，fg2为第二透镜群G2的焦距，WD为所述保护玻璃CG与像面之间的间距，TTL为所述双远心镜头的光学总长。
本实施例中，通过保护玻璃CG与像面之间的间距的限定，增加了双远心镜头的工作距离，增加了适用于光刻系统的范围。
所述第一透镜群G1从物面侧到像面侧依次包括：
负光焦度的第一透镜L1，正光焦度的第二透镜L2，正光焦度的第三透镜L3，正光焦度的第四透镜L4，负光焦度的第五透镜L5和负光焦度的第六透镜L6。
所述第二透镜群G2从物面侧到像面侧依次包括：
正光焦度的第七透镜L7，负光焦度的第八透镜L8，负光焦度的第九透镜L9，正光焦度的第十透镜L10，负光焦度的第十一透镜L11，正光焦度的第十二透镜L12，正光焦度的第十三透镜L13。
通过上述结构的设置，双远心镜头能够适用于较大的光谱，不同光源的工作距离和放大倍率变化都很小，兼容性高。
所述第一透镜群G1及第二透镜群G2中透镜由冕玻璃和/或石英玻璃和/或火石玻璃制成。
本实施例中，通过上述材料的使用，双远心镜头具备紫外高透过率，降低了透镜对光线的吸收性。
从物面侧到像面侧所述第二透镜群G2内的透镜的外径逐渐增大。
当第二透镜群G2内的透镜的外径逐渐增大后，增大了双远心镜头的成像高度，继而增加了光刻系统的光刻效率。
所述双远心镜头满足以下条件式：
0.4＜Φg2max/WD＜0.5；
其中，Φg2max为第二透镜群G2内外径最大的透镜的外径。
本实施例中，通过第二透镜群G2内外径最大的透镜的外径与保护玻璃CG与像面之间的间距的限定，进一步增大了双远心镜头的成像高度，继而增加了光刻系统的光刻效率。
所述第一透镜群G1内的透镜均为球面透镜；
和/或
所述第二透镜群G2内的透镜均为球面透镜。
本实施例中，通过球面透镜的使用，降低了双远心镜头的成本。
所述第十三透镜L13满足以下条件式：
0.7＜|(R131-R132)/(R131+R132)|＜1.5；
|R131|＜|R132|；
其中，R131为所述第十三透镜L13靠近物面侧的曲面，R132为所述第十三透镜L13靠近像面侧的曲面。
本实施例中，通过上述参数的限定，第十三透镜L13靠近像面侧的曲率半径极大，使双远心镜头的光线能够基本以平行于主光轴的方向射入保护玻璃CG，减小了光线在保护玻璃中的能量损失，便于传感器接收光线。
所述第十一透镜L11满足以下条件式：
0.7＜|(R111-R112)/(R111+R112)|＜1.5；
|R111|＜|R112|；
其中，R111为所述第十一透镜L11靠近物面侧的曲面，R112为所述第十一透镜L11靠近像面侧的曲面。
本实施例中，通过上述参数的限定，第十一透镜L11靠近物面侧的曲率半径极大，并结合第十三透镜L13，便于调整双远心镜头的远心度。
实施例2
如图1至图3所示，一种双远心镜头，所述双远心镜头从物面侧到像面侧依次包括：
第一透镜群G1、光阑STO、第二透镜群G2和保护玻璃CG。
所述第一透镜群G1从物面侧到像面侧依次包括：
负光焦度的第一透镜L1，正光焦度的第二透镜L2，正光焦度的第三透镜L3，正光焦度的第四透镜L4，负光焦度的第五透镜L5和负光焦度的第六透镜L6。
所述第二透镜群G2从物面侧到像面侧依次包括：
正光焦度的第七透镜L7，负光焦度的第八透镜L8，负光焦度的第九透镜L9，正光焦度的第十透镜L10，负光焦度的第十一透镜L11，正光焦度的第十二透镜L12，正光焦度的第十三透镜L13。
将本实施例的双远心镜头的基本透镜数据示于表1中。
在面编号栏中示出了将物侧的面设为第1面而随着朝向像侧逐一增加了编号时的面编号；在表面类型栏示出了某一透镜的表面类型；在曲率半径栏示出了某一透镜在的曲率半径，曲率半径为正时表明表面向物侧方向弯曲，曲率半径为负时表明表面向像侧方向弯曲；在中心厚度栏中示出了各面与在其像侧相邻的面的光轴上的面间隔；在折射率栏示出了某一透镜的折射率；在阿贝数栏示出了某一透镜的阿贝数。
【表1】
面编号
表面类型
曲率半径/mm
中心厚度/mm
折射率
阿贝数
OBJ
球面
INF
75.97
S1
球面
-318.53
0.98
1.58144
40.98
S2
球面
173.77
1.04
S3
球面
262.37
6.60
1.5168
63.88
S4
球面
-72.63
0.11
S5
球面
70.52
6.97
1.5168
63.88
S6
球面
-119.93
28.61
S7
球面
57.56
6.44
1.5168
63.88
S8
球面
-251.98
2.80
S9
球面
-62.32
10.64
1.58144
40.98
S10
球面
69.72
6.61
S11
球面
105.47
10.99
1.5168
63.88
S12
球面
48.05
4.10
STO
球面
INF
0.11
S14
球面
51.16
7.73
1.5168
63.88
S15
球面
-55.99
22.10
S16
球面
-79.73
1.63
1.54814
45.51
S17
球面
58.74
6.82
S18
球面
-19.89
11.11
1.58144
40.98
S19
球面
-173.37
0.60
S20
球面
-120.82
13.81
1.5168
63.88
S21
球面
-37.39
7.16
S22
球面
1084.58
3.25
1.5168
63.88
S23
球面
149.81
1.03
S24
球面
213.97
12.08
1.48749
70.45
S25
球面
-79.32
10.76
S26
球面
106.32
8.48
1.5168
63.88
S27
球面
-629.07
1
S28
球面
INF
2
1.5168
64.2
S29
球面
INF
152
IMG
球面
INF
本实施例中，TTL＝423.53mm，WD＝152mm，WD/TTL＝0.359；
其中，WD为所述保护玻璃CG与像面之间的间距，TTL为所述双远心镜头的光学总长。
fg1＝69.6mm，fg2＝126.3mm，fg1/fg2＝0.55；
其中，fg1为第一透镜群G1的焦距，fg2为第二透镜群G2的焦距。
Φg2max＝Φ13＝70.54mm；Φg2max/WD＝0.464；
其中，Φg2max为第二透镜群G2内外径最大的透镜的外径，Φ13为第十三透镜L13的外径。
R131＝106.32mm，R132＝-629.07mm；
|(R131-R132)/(R131+R132)|＝1.41；
其中，R131为所述第十三透镜L13靠近物面侧的曲面，R132为所述第十三透镜L13靠近像面侧的曲面。
R111＝1084.58mm，R112＝149.81mm；
|(R111-R112)/(R111+R112)|＝0.757；
其中，R111为所述第十一透镜L11靠近物面侧的曲面，R112为所述第十一透镜L11靠近像面侧的曲面。
实施例3
如图4至图6所示，一种双远心镜头，所述双远心镜头从物面侧到像面侧依次包括：
第一透镜群G1、光阑STO、第二透镜群G2和保护玻璃CG。
所述第一透镜群G1从物面侧到像面侧依次包括：
负光焦度的第一透镜L1，正光焦度的第二透镜L2，正光焦度的第三透镜L3，正光焦度的第四透镜L4，负光焦度的第五透镜L5和负光焦度的第六透镜L6。
所述第二透镜群G2从物面侧到像面侧依次包括：
正光焦度的第七透镜L7，负光焦度的第八透镜L8，负光焦度的第九透镜L9，正光焦度的第十透镜L10，负光焦度的第十一透镜L11，正光焦度的第十二透镜L12，正光焦度的第十三透镜L13。
将本实施例的双远心镜头的基本透镜数据示于表2中。
在面编号栏中示出了将物侧的面设为第1面而随着朝向像侧逐一增加了编号时的面编号；在表面类型栏示出了某一透镜的表面类型；在曲率半径栏示出了某一透镜在的曲率半径，曲率半径为正时表明表面向物侧方向弯曲，曲率半径为负时表明表面向像侧方向弯曲；在中心厚度栏中示出了各面与在其像侧相邻的面的光轴上的面间隔；在折射率栏示出了某一透镜的折射率；在阿贝数栏示出了某一透镜的阿贝数。
【表2】
本实施例中，TTL＝425.38mm，WD＝153mm，WD/TTL＝0.36；
其中，WD为所述保护玻璃CG与像面之间的间距，TTL为所述双远心镜头的光学总长。
fg1＝86.2mm，fg2＝111.9mm，fg1/fg2＝0.77；
其中，fg1为第一透镜群G1的焦距，fg2为第二透镜群G2的焦距。
Φg2max＝Φ13＝70.84mm；Φg2max/WD＝0.463；
其中，Φg2max为第二透镜群G2内外径最大的透镜的外径，Φ13为第十三透镜L13的外径。
R131＝91.51mm，R132＝-920.25mm；
|(R131-R132)/(R131+R132)|＝1.22；
其中，R131为所述第十三透镜L13靠近物面侧的曲面，R132为所述第十三透镜L13靠近像面侧的曲面。
R111＝4227.12mm，R112＝145.05mm；
|(R111-R112)/(R111+R112)|＝0.934；
其中，R111为所述第十一透镜L11靠近物面侧的曲面，R112为所述第十一透镜L11靠近像面侧的曲面。
实施例4
一种光刻系统，如图1至图6所示，包括：照明系统；如上述任意一种实施例所描述的双远心镜头；及基板；所述照明系统用于出射波长为355nm-410nm的光束。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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