基于透镜阵列的光束匀化器制造技术

一种用于光束匀化器(100)的校正掩模(10)包括透镜阵列(11)。校正掩模配置为提供成形的初始光束轮廓(I0’)。入射光束(B0)和照明平面(14)之间的多个光路(Pa)的子集至少部分地被校正掩模(10)阻挡以提供进一步均匀化光束轮廓(I2)，光束轮廓(I2)具有相对于初始均匀化光束轮廓(I1)进一步减小的光强度变化(ΔI2)。掩模包括根据与透镜阵列(11)的透镜网格布局(L)匹配的掩模网格布局(M)布置的多个子掩模(10a)。子掩模(10a)中的每一个设计有特定的子掩模图案，以成形(S)初始光束轮廓(I0)的通过小透镜(11a)中的特定一个的相应子区域。

Beam homogenizer based on lens array

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于透镜阵列的光束匀化器
本公开涉及基于透镜阵列的光束匀化器、包括该光束匀化器的光刻系统、用于改进该光束匀化器的校正掩模、制造该校正掩模的方法以及执行该方法的软件指令。
技术介绍
在诸如光刻中使用的光学系统中，期望提供强度变化最小的照明，即具有均匀(平顶)强度轮廓的光束。例如，在光刻投射步进器中，描绘电路图案(掩模版)的掩模被均匀地照射以用于投射并光刻图案化到目标基底(晶片)上。为了将初始光束轮廓变换为平坦强度轮廓，可以使用各种均匀化光学器件。在典型的(成像或非成像)透镜阵列匀化器中，透镜阵列将大致准直的光束(例如，具有高斯或平顶轮廓)分成具有单独光路的大量子束，所述光路可以扩展到相同的尺寸并且在相同的输出位置(照明平面)叠加。基本上，透镜阵列匀化器对初始光束轮廓的不同部分进行混合以实现具有总体良好的均匀强度轮廓的均匀光束轮廓。均匀的强度分布仍然不理想，因为它可以通过对光束的不均匀部分进行汇总来构造。此外，强度轮廓会受制造误差(例如(微)光学元件的表面误差和抗反射涂层的质量)的影响。为了符合具有挑战性的均匀性要求(例如变化<1％)，期望进一步改进初始均匀化光束轮廓。US7428039B2描述一种用于在掩模上投射激光束以照射掩模的光学系统。该系统包括光束均匀化装置，该装置包括间隔开的(柱面)微透镜阵列。光束均匀化装置重新分布激光束中的光，使得掩模上的激光束的光强度沿着激光束的横轴几乎是均匀的。微透镜阵列之间部分地延伸到激光束中的光阑沿着横轴在掩模上提供比单独的微透镜阵列可以实现的光强度更均匀的光强度。然而，校正的类型可能是有限的、难以控制并且由于依赖于柱面透镜而一次仅在一个方向上实现校正。WO2011/039261公开了具有延伸到光束轮廓中的光阑(图12b)或者其中通过移动矩形边缘形成掩模图案(图12e)的实施方式。然而，这些实施方式仍可能无法提供期望的端部轮廓和均匀性控制。期望改进对照明器光束轮廓的均匀性的控制。
技术实现思路
本公开的一方面提供包括透镜阵列和校正掩模的光束匀化器。在一些实施方式中，透镜阵列可以配置为接收入射光束。入射光束具有初始光束轮廓，初始光束轮廓具有待均匀化的初始光强度变化。透镜阵列由根据透镜网格布局布置的多个小透镜形成。优选地，透镜网格布局跨越初始光束轮廓的区域。例如，每个小透镜布置在相应的光路中，以在照明平面处投射初始光束轮廓的相应子区域的部分图像(表示)。因此，可以投射多个部分图像以在照明平面处重叠，以在照明平面处形成初始光束轮廓的初始均匀化光束轮廓。通过部分图像的所述重叠，初始均匀化光束轮廓可以具有相对于入射光束的初始光束轮廓中的初始光强度变化的初始减小的光强度变化。在具有这种透镜阵列的实施方式中，校正掩模可以配置成提供成形的初始光束轮廓。例如，入射光束和照明平面之间的多个光路的子集至少部分地被校正掩模阻挡，以提供具有相对于初始均匀化光束轮廓进一步减小的光强度变化的进一步均匀化光束轮廓。此外，掩模优选地包括根据与透镜阵列的透镜网格布局匹配的掩模网格布局布置的多个子掩模。因此，掩模网格布局可以与透镜网格布局对准。例如，子掩模中的每一个可以设计有特定的子掩模图案，以成形初始光束轮廓的通过小透镜中的特定一个的相应子区域。通过使用具有被设计成成形初始光束轮廓的通过相应小透镜的子区域的相应图案的多个子掩模，可以对选择数量的部分图像的投射获得单独的控制。具体地，可以精确地控制所选择的部分图像的哪些部分被投射到照明平面上以产生进一步均匀化光束轮廓。通过将相应子掩模的边缘与相应小透镜的边缘对准，初始光束轮廓的被阻挡部分可以在被阻挡部分的位置处提供相应较低强度的投射图像。例如，如果小透镜的外边缘被相应的子掩模阻挡，则这可能导致均匀化光束轮廓的外边缘处的强度降低。因此，这可用于校正初始均匀化光束轮廓的边缘处的高于平均强度。同样，也可以校正所述轮廓的其他部分。因此，对照明器光束轮廓的均匀性获得改进的控制。将理解，本公开具体地适合与球形(例如椭圆形)小透镜组合，即不限于柱面透镜阵列。相应地，小透镜网格可以是二维网格，其中多个小透镜的序列在网格的任一方向上延伸。例如，小透镜可以是微透镜，其尺寸在一百到三千微米之间，优选地在一到三毫米之间。通常，子掩模的高度和宽度可以适于匹配小透镜的高度和宽度，例如子掩模的网格间距与透镜阵列的网格间距相同。子掩模的边缘可以适于匹配初始均匀化光束轮廓的期望校正。对于旋转对称光束轮廓，子掩模优选地具有相应的圆形(例如椭圆形)边缘，该边缘限定与所述轮廓的待校正部分相对应的阻挡光的区域。子掩模的圆形边缘的中心可以与相应小透镜的中心对准。例如，为了校正边缘处具有相对高强度(例如，在中间具有下沉强度的平顶)的强度轮廓，子掩模可以设计为阻挡外部圆形边缘处的光同时使光穿过中间。相反，对于中间强度太高的相反情况，中间部分可被阻挡。根据待校正的初始均匀化光束轮廓，也可以进行组合。通常，子掩模每个都具有对称图案，例如，在一个或两个正交方向上点对称和/或对称。为了匹配穿过小透镜的图像(例如具有正方形或矩形尺寸)，子掩模图案可以在任一维度上拉伸。通过在掩模网格布局中为每个子掩模图案提供固定位置，对准相对简单。例如，具有两个、三个、四个或更多个具有固定相对位置的子掩模的校正掩模与相应的透镜阵列对准。围绕掩模网格布局的中心对称地分布子掩模可以是有益的，例如，最小化小透镜区域上的强度梯度影响和/或光束偏移。例如，在对称光束轮廓中，第一小透镜区域中的梯度可以通过中心的相对侧上的第二小透镜区域中的梯度来补偿。此外，如果光束偏移，则一个小透镜区域处的强度可以减小，而另一个区域处的强度增加。为了进一步改善补偿效果，可以根据点对称分布来布置子掩模的位置和图案，例如，其中第一子掩模图案和与中心相对的旋转半圈的第二子掩模图案相同。为了实现对最终光束轮廓的进一步平滑，可能期望不同子掩模图案的集合。例如，校正掩模包括两个、三个、四个或更多个不同图案化的子掩模的集合。取决于所使用的小透镜的数量和小透镜区域上的强度分布，每个小透镜区域可能对所得到的轮廓贡献很小的效果。通过向校正掩模提供每个图案的重复出现(尤其是当在光束轮廓的强度可能较低的边缘处使用时)，可以增加效果。通常，掩模可以跨越具有透明区域和不透明区域的透镜阵列的整个区域。例如，掩模可以由子掩模限定，子掩模阻挡通过相应小透镜的光的部分以成形它们所得的光束轮廓。不阻挡光的掩模区域可以是透明的，例如，包括透明材料。这可以允许将子掩模放置在掩模布局中的任何位置，例如，放置在具有期望强度的位置以实现大的效果。另一方面，对于某些应用(例如极远紫外线)，可能期望在光束的光路中尽可能少地提供材料。在这种和其他情况下，掩模可以由不带任何材料的孔限定，其中子掩模图案围绕孔的边缘设置。在一些情况下，特别是使用在孔处没有材料的边缘掩模，可能难以实现包括两个或更多个断开部分的子掩模图案。因此，预期子掩模图案可以分布在具有相应子图案的两个或更多个子掩模上。例如，每个子掩模可以由两个或更多个断开部分的子集形成，以允许子图案附连到不带材料的中心孔的边缘。这允许在掩模的边缘处形成图案，否则，该掩模将具有在漂浮在半空中的断开部分。例如，子图案形成两个半部，它们一起构成预期子掩模图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光束匀化器(100)，包括：‑透镜阵列(11)，配置为接收具有初始光束轮廓(I0)的入射光束(B0)，所述初始光束轮廓(I0)具有待均匀化的初始光强度变化(ΔI0)，其中，所述透镜阵列(11)由多个小透镜(11a)形成，所述多个小透镜(11a)根据跨越所述初始光束轮廓(I0)的区域的透镜网格布局(L)布置，其中，每个小透镜(11a)布置在相应的光路(Pa)中以在照明平面(14)处投射所述初始光束轮廓(I0)的相应子区域的部分图像(Ia)，其中，多个所述部分图像(Ia)投射成在所述照明平面(14)处重叠以在所述照明平面(14)处形成所述初始光束轮廓(I0)的初始均匀化光束轮廓(I1)，其中，通过所述部分图像(Ia)的重叠，所述初始均匀化光束轮廓(I1)具有相对于所述入射光束(B0)的所述初始光束轮廓(I0)中的所述初始光强度变化(ΔI0)初始减小的光强度变化(ΔI1)；以及‑校正掩模(10)，配置为提供成形的初始光束轮廓(I0’)，其中，所述入射光束(B0)和所述照明平面(14)之间的所述多个光路(Pa)的子集至少部分地被所述校正掩模(10)阻挡，以提供进一步均匀化光束轮廓(I2)，所述进一步均匀化光束轮廓(I2)相对于所述初始均匀化光束轮廓(I1)具有进一步减小的光强度变化(ΔI2)；其中，所述掩模包括根据与所述透镜阵列(11)的所述透镜网格布局(L)匹配的掩模网格布局(M)布置的多个子掩模(10a)，其中，所述掩模网格布局(M)与所述透镜网格布局(L)对齐，其中，所述子掩模(10a)中的每一个设计有特定的子掩模图案，以成形(S)所述初始光束轮廓(I0)的通过所述小透镜(11a)中的特定一个的相应子区域，其特征在于，不同子掩模(10a，10b，10c，10d)的子掩模图案包括与相应小透镜(11a)的中心对准的不同圆形边缘，其中，所述不同圆形边缘设计成不同地成形所述初始光束轮廓(I0)的通过不同小透镜的相应子区域。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.19 NL 20174931.一种光束匀化器(100)，包括：-透镜阵列(11)，配置为接收具有初始光束轮廓(I0)的入射光束(B0)，所述初始光束轮廓(I0)具有待均匀化的初始光强度变化(ΔI0)，其中，所述透镜阵列(11)由多个小透镜(11a)形成，所述多个小透镜(11a)根据跨越所述初始光束轮廓(I0)的区域的透镜网格布局(L)布置，其中，每个小透镜(11a)布置在相应的光路(Pa)中以在照明平面(14)处投射所述初始光束轮廓(I0)的相应子区域的部分图像(Ia)，其中，多个所述部分图像(Ia)投射成在所述照明平面(14)处重叠以在所述照明平面(14)处形成所述初始光束轮廓(I0)的初始均匀化光束轮廓(I1)，其中，通过所述部分图像(Ia)的重叠，所述初始均匀化光束轮廓(I1)具有相对于所述入射光束(B0)的所述初始光束轮廓(I0)中的所述初始光强度变化(ΔI0)初始减小的光强度变化(ΔI1)；以及-校正掩模(10)，配置为提供成形的初始光束轮廓(I0’)，其中，所述入射光束(B0)和所述照明平面(14)之间的所述多个光路(Pa)的子集至少部分地被所述校正掩模(10)阻挡，以提供进一步均匀化光束轮廓(I2)，所述进一步均匀化光束轮廓(I2)相对于所述初始均匀化光束轮廓(I1)具有进一步减小的光强度变化(ΔI2)；其中，所述掩模包括根据与所述透镜阵列(11)的所述透镜网格布局(L)匹配的掩模网格布局(M)布置的多个子掩模(10a)，其中，所述掩模网格布局(M)与所述透镜网格布局(L)对齐，其中，所述子掩模(10a)中的每一个设计有特定的子掩模图案，以成形(S)所述初始光束轮廓(I0)的通过所述小透镜(11a)中的特定一个的相应子区域，其特征在于，不同子掩模(10a，10b，10c，10d)的子掩模图案包括与相应小透镜(11a)的中心对准的不同圆形边缘，其中，所述不同圆形边缘设计成不同地成形所述初始光束轮廓(I0)的通过不同小透镜的相应子区域。2.根据权利要求1所述的光束匀化器(100)，其中，所述不同子掩模(10a、10b、10c、10d)的所述不同圆形边缘被投射为不同的环形区域(Ia、Ib、Ic、Id)，从而在所述进一步均匀化光束轮廓(I2)中提供所述进一步减小的光强度变化(ΔI2)。3.根据权利要求1或2所述的光束匀化器(100)，其中，所述子掩模(10c)的所述圆形边缘限定通过光的圆形内部区域(10ci)和包围所述圆形内部区域(10ci)的外部区域(10co)，在所述外部区域(10co)中，光被阻挡以对所述初始均匀化光束轮廓(I1)的中心处的相对低的光强度和/或所述初始均匀化光束轮廓(I1)的外边缘处的相对高的光强度进行校正。4.根据权利要求1或2所述的光束匀化器(100)，其中，所述子掩模(10c)的所述圆形边缘限定阻挡光的圆形内部区域(10ei)和包围所述圆形内部区域(10ei)的外部区域(10eo)，光通过所述外部区域(10eo)，以对所述初始均匀化光束轮廓的中心处的相对高的光强度和/或所述初始均匀化光束轮廓的外边缘处的相对低的光强度进行校正。5.根据前述权利要求中任一项所述的光束匀化器(100)，其中，所述不同子掩模(10a、10b、10c、10d)的重叠强度轮廓(Ia、Ib、Ic、Id)形成所述进一步均匀化光束轮廓(I2)，其中，第一子掩模(10a)的强度轮廓(Ia)与第二子掩模(10b)的强度轮廓(Ib)完全重叠。6.根据前述权利要求中任一项所述的光束匀化器(100)，其中，所述校正掩模(10)包括多个子掩模(10a)，所述子掩模的至少一些子集具有不同的边缘形状或边缘半径，以及所述子掩模的至少一些子集具有相同的边缘形状和边缘半径，其中，具有相同的边缘形状和边缘半径的子掩模的子集的成员围绕所述掩模网格布局(M)的中心(C)对称分布，优选地具有点对称分布。7.根据权利要求1至6中任一项所述的光束匀化器(100)，其中，所述校正掩模(10)具有带透明材料的中心孔，其中，所述掩模网格布局(M)由多个子掩模图案形成，所述多个子掩模图案包括分布在所述透明材料的不同位置处的不透明材料。8.根据权利要求1至6中任一项所述的光束匀化器(100)，其中，所述校正掩模(10)具有不带材料的中心孔，以使通过所述透镜网格布局(L)的所述中心孔处的小透镜(11a)的所述初始光束轮廓(I0)不受所述校正掩模的影响，其中，所述掩模网格布局(M)仅由围绕所述中心孔的边缘(E)设置的多个子掩模图案形成。9.一种光刻系统，包括根据前述权利要求中任一项所述的光束匀化器(100)。10.一种校正掩模(10)，用于改进基于透镜阵列(10)的光束匀化器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿德里安努斯·约翰内斯·帕特鲁斯·玛利亚·维梅尔，米哈伊尔·尤利耶维奇·洛克特夫，德克·安德烈·科特，
申请(专利权)人：库力索法利特克有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL