【摘要】：針對塔爾博特自成像光刻機對照明系統(tǒng)的特定需求,基于成像照明光學設計理論,引入非成像光學理論思想,建立照明系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)。利用光學設計軟件Zemax對照明系統(tǒng)光學初始結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,并在Lighttools中對該照明系統(tǒng)進行建模和大規(guī)模分布式光線追跡。追跡結(jié)果表明,在照明面積60mm×60mm范圍內(nèi),照明不均勻度約為1.83%,照明功率密度不小于1.15mW·mm~(-2)。對照明面在光軸方向上的位移容差進行分析,結(jié)果表明該照明系統(tǒng)可以滿足塔爾博特自成像光刻的需求。
【圖文】：

ｎａｌ．ｎｅｔ上可以滿足塔爾博特自成像光刻的需求。２塔爾博特自成像光刻原理塔爾博特效應于１８３６年首次被英國科學家塔爾博特發(fā)現(xiàn)［５］。該效應主要發(fā)生在單色平面波照射的周期性物體（掩模板）上。根據(jù)光的電磁波理論和角譜傳播理論［６］，可以計算出沿光場傳播方向以Ｚ＝Ｎ×２ｐ２／λ為周期產(chǎn)生自成像，其中Ｎ為正整數(shù)，ｐ為掩模周期，λ為入射光波長。同時，在Ｚ＝（２Ｎ－１）ｐ２／λ處會產(chǎn)生一個具有π相移的中間像。塔爾博特自成像光刻原理如圖１所示。將硅片沿著光傳播方向進行Ｎ（Ｎ≥１）個周期的掃描式空域積分，不僅可以延長光刻焦深，而且由于空域中塔爾博特像和中間像的同時存在，會在硅片表面形成頻率２倍于掩模周期頻率的圖案，從而實現(xiàn)高分辨力周期圖案光刻［７］。圖１塔爾博特自成像光刻原理示意圖Ｆｉｇ．１ＰｒｉｎｃｉｐｌｅｄｉａｇｒａｍｏｆＴａｌｂｏｔｓｅｌｆ－ｉｍａｇｉｎｇｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ從圖１可以看出，塔爾博特自成像光刻存在一個對光場進行掃描積分的過程，所以對光場分布的穩(wěn)定性提出了很高的要求。理論上塔爾博特自成像光刻需要掩模板受到均勻平面波照射，才能精確地在硅片表面呈現(xiàn)頻率２倍于掩模周期頻率的圖案。這對光刻機照明系統(tǒng)的照明不均勻性、照明能量分布、照明面附近的光場穩(wěn)定性和一致性提出了更高的要求。３光刻機照明設計理論圖２臨界照明光學結(jié)構(gòu)Ｆｉｇ．２Ｏｐｔｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｃｒｉｔｉｃａｌｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ在光刻機照明系統(tǒng)研究領域中，主要的研究目標是光能傳輸效率的最大化，照明面擁有高度的均勻性并且能夠高度精確地控制光強的分布。

５４，０８２２０１（２０１７）激光與光電子學進展ｗｗｗ．ｏｐｔｉｃｓｊｏｕｒｎａｌ．ｎｅｔ至無窮遠，，即光源的二次像在無窮遠，從而形成遠心照明。科勒照明結(jié)構(gòu)的視場光闌放置在科勒鏡之后，通過聚光鏡成像在照明面處，與光源本身沒有對應的物像關系。另外，在這種照明結(jié)構(gòu)中，可以通過調(diào)整視場光闌和孔徑光闌來控制照明面積和照明孔徑角，這是科勒照明的一大優(yōu)勢。圖３科勒照明的光學結(jié)構(gòu)Ｆｉｇ．３ＯｐｔｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＫｏｈｌｅｒｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ非成像光學理論最早于２０世紀６０年代提出，直到７０年代才逐步發(fā)展成為理論體系［９］。相比于傳統(tǒng)的成像光學而言，非成像光學所關心的不是能否在目標平面上成像以及成像質(zhì)量如何，而是光源的能量利用率以及能量分布情況［１０］。在非成像光學理論中，光學擴展量Ｅ是一個非常重要的概念。光學擴展量Ｅ定義為Ｅ＝

本文編號：2522203