衍射光學(xué)元件的特點(diǎn)

發(fā)布日期：2019-12-20 作者：點(diǎn)擊：

衍射光學(xué)元件(Diffractive Optical Elements, DOE)是光刻機(jī)中一系列可動(dòng)的鏡片(圖1所示)，主要用于產(chǎn)生光刻所需要的光源。一臺(tái)光刻機(jī)的光源大概有4000片鏡片。

DOE的特點(diǎn)則是能夠在保持較高衍射效率的同時(shí)對(duì)光強(qiáng)分布進(jìn)行精確控制，因此DOE成為實(shí)現(xiàn)離軸照明的理想元件。一般用于光刻系統(tǒng)離軸照明的DOE，其子單元個(gè)數(shù)需<10，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)量較大，單元尺寸達(dá)到微米甚至是亞微米量級(jí) 。

一段光刻膠線條的示意圖

衍射光學(xué)元件的概念

光沿著直線傳播，當(dāng)光穿過(guò)一個(gè)小孔或經(jīng)過(guò)一個(gè)輪廓分明的邊緣時(shí)，沿小孔邊緣產(chǎn)生了干涉圖形，結(jié)果得到了一個(gè)模糊的圖像，而不是希望出現(xiàn)在光和陰影之間的清晰邊緣，如圖2。光看上去沿狹縫邊緣彎曲了。這種現(xiàn)象被稱做衍射。

衍射光學(xué)元件

從小孔射出的光的干涉圖樣

衍射效率

衍射效率是評(píng)價(jià)衍射光學(xué)元件以及含有衍射光學(xué)元件的折衍射混合光學(xué)系統(tǒng)的重要指標(biāo)之一。光線通過(guò)衍射光學(xué)元件后，會(huì)產(chǎn)生多個(gè)衍射級(jí)次，一般只是關(guān)注主衍射級(jí)次的光線，其他衍射級(jí)次的光線在主衍射級(jí)像面上形成雜散光，降低像面的對(duì)比度。因此，衍射光學(xué)元件的衍射效率直接影響到衍射光學(xué)元件的成像質(zhì)量，對(duì)衍射光學(xué)元件衍射效率的精確測(cè)量是十分必要的 [3] 。

掩膜版的衍射

光的衍射和光刻密切相關(guān)，因?yàn)橥队把谀ぐ嫔嫌行〉那逦鷪D形并且間距很窄。曝光時(shí)，光必須通過(guò)這些圖形，見(jiàn)圖3。衍射圖樣奪走了曝光能量，并使光發(fā)散，導(dǎo)致光刻膠上不要曝光的區(qū)域被曝光。這個(gè)問(wèn)題在孔小時(shí)更嚴(yán)重，例如小到200nm的接觸孔。由衍射引起的干涉圖樣能使小接觸孔和小線條很難被光刻

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