一种高NA长工作距离DUV显微物镜的制作方法

本技术涉及光学成像，具体地说，是一种高数值孔径（na）、长工作距离的深紫外（duv）显微物镜，适用于半导体缺陷检测、晶圆分析、激光加工与精密视觉测量等工业应用。

背景技术：

1、显微物镜作为光学显微镜的核心部件，广泛应用于生命科学、材料分析及工业检测等领域。随着半导体制造工艺向更小节点发展，对显微成像系统的分辨率提出了更高要求。根据衍射极限原理，成像分辨率与波长成正比，因此在深紫外波段（如248nm）工作的显微物镜具有更高的分辨能力，已成为半导体检测与分析的关键设备。

2、然而，现有技术中的深紫外显微物镜在性能上存在明显局限。一方面，为实现高数值孔径（na），通常采用复杂透镜结构并缩短工作距离，导致其在诸如激光加工、封装检测等需要一定物镜-样品间距的应用中适用性受限。例如，专利cn119291899a所公开的显微物镜，虽然na达到0.8，但其工作距离仅为2.2mm，难以满足实际应用中对于操作空间的需求。另一方面，具备较长工作距离的显微物镜，如cn119291906a中所述，其工作距离为10mm，但数值孔径仅为0.4，分辨率有限，无法满足高精度成像要求。

3、因此，现有技术中缺乏一种能够在深紫外波段同时实现高数值孔径、长工作距离以及优良像差校正的显微物镜。此外，传统设计中常采用胶合透镜以校正像差，但在紫外波段胶合材料易老化、透过率下降，影响物镜使用寿命。

技术实现思路

1、针对上述问题，本实用新型提出一种新型光学结构，通过合理的光学组态设计、光焦度分配与非球面应用，在保证高na（≥0.85）与高分辨率（≤0.2μm）的同时，实现工作距离大于14.6mm，并全部采用单透镜结构，避免胶合透镜带来的紫外寿命问题，从而更好地满足现代半导体工业及其他高精度光学检测领域的需求。

2、本实用新型的技术解决方案如下：

3、一种高na长工作距离duv显微物镜，沿光轴从像侧至物侧依次由第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组组成，其特点在于：

4、所述第一透镜组具有负光焦度，用于平衡场曲并校正慧差，由从像侧到物侧依次排列的双凹型负透镜和弯月型负透镜构成；

5、所述第二透镜组具有正光焦度，其内部设有光阑，用于校正球差与轴向色差；

6、所述第三透镜组具有正光焦度，并由从像侧到物侧依次排列的两个弯月型正透镜构成，且两个弯月型正透镜的凹面均朝向物方；

7、所述显微物镜的总焦距为f，所述第一透镜组的焦距f1、第二透镜组的焦距f2和第三透镜组的焦距f3满足以下关系式：1≤|f1/f|≤3；11.2≤|f2/f|≤12.2；12.7≤|f3/f|≤13.7。

8、进一步，所述第一透镜组与第二透镜组沿光轴方向的空气间隔为d，并满足以下关系式：5f ≤ d ≤ 15f。

9、进一步，所述第三透镜组中最靠近物侧的弯月型正透镜的物侧表面的曲率半径为r16，并满足以下关系式：0.01f ≤ 1/r16 ≤ 0.06f。

10、进一步，所述第二透镜组由从像侧到物侧依次排列的四个正透镜构成，包括：第一弯月型透镜、双凸型透镜、第二弯月型透镜和第三弯月型透镜；所述光阑位于所述双凸型透镜与所述第二弯月型透镜之间。

11、进一步，所述第二透镜组中的所述第一弯月型透镜的像侧面和/或所述第三透镜组中的第一个弯月型透镜的像侧面为偶次非球面。

12、进一步，所述偶次非球面的面型表面满足以下公式：

13、

14、其中，为偶次非球面z向的轴向矢高；为偶次非球面的高度；为拟合球面的曲率，数值上为曲率半径的倒数；为拟合圆锥系数；至为分别非球面多项式的4阶、6阶、8阶、10阶系数。

15、进一步，所述显微物镜的工作波长为248nm，数值孔径na不小于0.85，分辨率优于0.2μm，且工作距离不小于14.6mm。

16、与现有技术相比，本实用新型的技术效果

17、本实用新型提供一种紫外波段显微物镜，其具备高数值孔径（na=0.85）、高分辨率以及大于14.6mm的长工作距离。通过合理分配透镜光焦度，控制镜头内光线走势，并使用非球面，达到减小像差的目的。本实用新型中各透镜均为单透镜，避免使用胶合透镜，从而延长显微物镜在紫外波段的寿命。

1.一种高na长工作距离duv显微物镜，沿光轴从像侧至物侧依次由第一透镜组(g1)、第二透镜组(g2)和第三透镜组(g3)组成，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的高na长工作距离duv显微物镜，其特征在于：所述第一透镜组(g1)与第二透镜组(g2)沿光轴方向的空气间隔为d，并满足以下关系式：5f ≤ d ≤ 15f。

3.根据权利要求1所述的高na长工作距离duv显微物镜，其特征在于：所述第三透镜组(g3)中最靠近物侧的弯月型正透镜(l8)的物侧表面的曲率半径为r16，并满足以下关系式：0.01f ≤ 1/r16 ≤ 0.06f。

4.根据权利要求1所述的高na长工作距离duv显微物镜，其特征在于：所述第二透镜组(g2)由从像侧到物侧依次排列的四个正透镜构成，包括：第一弯月型透镜(l3)、双凸型透镜(l4)、第二弯月型透镜(l5)和第三弯月型透镜(l6)；所述光阑(sto)位于所述双凸型透镜(l4)与所述第二弯月型透镜(l5)之间。

5.根据权利要求4所述的高na长工作距离duv显微物镜，其特征在于：所述第二透镜组(g2)中的所述第一弯月型透镜(l3)的像侧面和/或所述第三透镜组(g3)中的第一个弯月型正透镜(l7)的像侧面为偶次非球面。

6.根据权利要求5所述的高na长工作距离duv显微物镜，其特征在于：所述偶次非球面的面型表面满足以下公式：

7.根据权利要求1所述的高na长工作距离duv显微物镜，其特征在于：所述显微物镜的工作波长为248nm，数值孔径na不小于0.85，分辨率优于0.2μm，且工作距离不小于14.6mm。