一种用于双偶极均匀照明的自由曲面透镜制造技术

本发明专利技术公开了一种用于双偶极均匀照明的自由曲面透镜。它包括前表面平面、后表面自由曲面和侧面圆柱面，前表面平面与后表面自由曲面通过侧面圆柱面相连接，前表面平面垂直于激光光束传播方向，后表面自由曲面用于偏折激光光束；后表面自由曲面包括第一自由曲面、第二自由曲面、第三自由曲面、第四自由曲面和圆柱面，第一自由曲面、第二自由曲面、第三自由曲面与第四自由曲面通过圆柱面相连接，激光光束经第一自由曲面和第二自由曲面偏折，在目标面上的照明区域对应双偶极均匀照明中的内环，激光光束经第三自由曲面和第四自由曲面偏折，在目标面上的照明区域对应双偶极均匀照明中的外环；本发明专利技术结构紧凑、简单；整形效果好，能量利用率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光刻
，尤其涉及一种用于双偶极均匀照明的自由曲面透镜。
技术介绍
随着半导体技术的发展和芯片集成度的提高，光刻工艺不断向前发展并一再突破分辨率极限，如何进一步提高投影光刻系统的分辨率和焦深，提高投影光刻机的性能成了关注的热点。缩短曝光波长、增大投影物镜的数值孔径、减小工艺因子都可达到提高分辨率的目的，但同时又制约了焦深的增大。采用分辨率增强技术是解决上述问题的主要途径之一。离轴照明是近年来投影光刻系统中常采用的一种分辨率增强技术。常见的离轴照明模式有环形均匀照明、偶极均匀照明、四极均匀照明等。实现离轴照明最简单的方法是，将一个形状和尺寸与预定的照明模式一致的光阑置于光学积分器的后表面，透过光阑的光束在目标面上便形成预定的离轴照明模式。由于存在对光束的阻挡，该方法能量利用率较低。另一种方法是采用光学衍射元件(DOE)来实现离轴照明。光束经光学衍射元件作用后直接在目标面产生所需的离轴照明模式，因而大大提高了能量利用率。然而，衍射光学元件存在一定的衍射效率，且衍射效率与DOE加工工艺有一定的制约，因此，想通过衍射光学元件进一步提高能量利用率是十分困难的。美国专利US20090135392A1提出了一种用于曝光装置中实现离轴照明的空间光束调制单元。该种空间光束调制单元由依次放置于光束传播方向上的两个空间光束调制器组成，每个空间光束调制器由相同数量的反射镜以二维阵列的方式构成。控制单元通过控制两个空间光束调制器上每个反射镜的倾斜角，来实现相应的离轴照明模式。由于两个空间光束调制器上的每个反射镜的倾斜角都需要通过控制单元单独控制，这势必增加了系统的复杂程度。同时，当相邻的反射镜之间有相对倾斜时，在反射镜之间必然存在缝隙，导致部分光束进入缝隙，从而降低了系统的能量利用率。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于双偶极均匀照明的自由曲面透镜。用于双偶极均匀照明的自由曲面透镜包括前表面平面、后表面自由曲面和侧面圆柱面，前表面平面与后表面自由曲面通过侧面圆柱面相连接，前表面平面垂直于激光光束传播方向，后表面自由曲面用于偏折激光光束；后表面自由曲面包括第一自由曲面、第二自由曲面、第三自由曲面、第四自由曲面和圆柱面，第一自由曲面、第二自由曲面、第三自由曲面与第四自由曲面通过圆柱面相连接，当双偶极均匀照明关于坐标平面xOz对称时，自由曲面透镜关于坐标平面xOz对称；当双偶极均匀照明关于坐标平面yOz对称时，自由曲面透镜关于坐标平面yOz对称；激光光束经第一自由曲面和第二自由曲面偏折，激光光束在目标面上的照明区域对应双偶极均匀照明中的内环，激光光束经第三自由曲面和第四自由曲-->面偏折，激光光束在目标面上的照明区域对应双偶极均匀照明中的外环；其中，后表面自由曲面的面型由如下公式确定：第一自由曲面和第二自由曲面的面型确定公式为其中-->第三自由曲面和第四自由曲面的面型确定公式为其中-->R1=-w022ln{1-[1-exp(-2Rmax2w02)](rmax12-rmin12)[(rmax12-rmin12)+(rmax22-rmin22)]本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于双偶极均匀照明的自由曲面透镜，其特征在于包括前表面平面（Ｓ１）、后表面自由曲面（Ｓ２）和侧面圆柱面（Ｓ３），前表面平面（Ｓ１）与后表面自由曲面（Ｓ２）通过侧面圆柱面（Ｓ３）相连接，前表面平面（Ｓ１）垂直于激光光束传播方向，后表面自由曲面（Ｓ２）用于偏折激光光束；后表面自由曲面（Ｓ２）包括第一自由曲面（Ｓ２．１）、第二自由曲面（Ｓ２．２）、第三自由曲面（Ｓ２．３）、第四自由曲面（Ｓ２．４）和圆柱面（Ｓ２．５），第一自由曲面（Ｓ２．１）、第二自由曲面（Ｓ２．２）、第三自由ｗ↓［０］为前表面平面（Ｓ１）上光斑强度为中心强度的１／ｅ处的半径，θ↓［ｍａｘ］和θ↓［ｍｉｎ］为目标面照明区域内位于第一象限的双偶极光斑的直线边界与ｘ轴正向的夹角，（ｔ↓［ｘ］，ｔ↓［ｙ］，ｔ↓［ｚ］）为目标面照明区域内点Ｔ的直角坐标，（θ，φ，ρ）为后表面自由曲面（Ｓ２）上点Ｐ的球坐标，θ的取值范围为［０，π］，φ的取值范围为［０，π／２），ρ↓［θ］和ρ↓［φ］分别为矢径ρ关于θ和φ的偏导数，ｎ↓［Ｉ］为自由曲面透镜的折射率，ｎ↓［Ｏ］为介质的折射率，且ｎ↓［Ｏ］＜ｎ↓［Ｉ］，π为圆周率。曲面（Ｓ２．３）与第四自由曲面（Ｓ２．４）通过圆柱面（Ｓ２．５）相连接，当双偶极均匀照明关于坐标平面ｘＯｚ对称时，自由曲面透镜关于坐标平面ｘＯｚ对称；当双偶极均匀照明关于坐标平面ｙＯｚ对称时，自由曲面透镜关于坐标平面ｙＯｚ对称；激光光束经第一自由曲面（Ｓ２．１）和第二自由曲面（Ｓ２．２）偏折，激光光束在目标面上的照明区域对应双偶极均匀照明中的内环，激光光束经第三自由曲面（Ｓ２．３）和第四自由曲面（Ｓ２．４）偏折，激光光束在目标面上的照明区域对应双偶极均匀照明中的外环；其中，后表面自由曲面（Ｓ２）的面型由如下公式确定：第一自由曲面（Ｓ２．１）和第二自由曲面（Ｓ２．２）的面型确定公式为ρ↓［θ］＝ρ×ｓｉｎφ×ｓｉｎθ×ｎ↓［Ｏ］×Ｏ↓［ｘ］－ｃｏｓθ×ｎ↓［Ｏ］×Ｏ↓［ｙ］／ｃｏｓφ×（ｎ↓［Ｏ］×Ｏ↓［ｚ］－ｎ↓［Ｉ］）＋ｓｉｎφ×（ｃｏｓθ×ｎ↓［Ｏ］×ｎ↓［Ｏ］×Ｏ↓［ｘ］＋ｓｉｎθ×ｎ↓［Ｏ］×Ｏ↓［ｙ］），ρ↓［φ］＝ρ×ｓｉｎφ×（ｎ↓［Ｏ］×Ｏ↓［ｚ］－ｎ↓［Ｉ］）－ｃｏｓφ×（ｃｏｓθ×ｎ↓［Ｏ］×Ｏ↓［ｘ］＋ｓｉｎθ×ｎ↓［Ｏ］×Ｏ↓［ｙ］）／ｃｏｓφ×（ｎ↓［Ｏ］×Ｏ↓［ｚ］－ｎ↓［Ｉ］）＋ｓｉｎφ×（ｃｏｓθ×ｎ↓［Ｏ］×Ｏ↓［...

【技术特征摘要】
1.一种用于双偶极均匀照明的自由曲面透镜，其特征在于包括前表面平面(S1)、后表面自由曲面(S2)和侧面圆柱面(S3)，前表面平面(S1)与后表面自由曲面(S2)通过侧面圆柱面(S3)相连接，前表面平面(S1)垂直于激光光束传播方向，后表面自由曲面(S2)用于偏折激光光束；后表面自由曲面(S2)包括第一自由曲面(S2.1)、第二自由曲面(S2.2)、第三自由曲面(S2.3)、第四自由曲面(S2.4)和圆柱面(S2.5)，第一自由曲面(S2.1)、第二自由曲面(S2.2)、第三自由曲面(S2.3)与第四自由曲面(S2.4)通过圆柱面(S2.5)相连接，当双偶极均匀照明关于坐标平面xOz对称时，自由曲面透镜关于坐标平面xOz对称；当双偶极均匀照明关...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑臻荣，吴仍茂，李海峰，邢莎莎，刘旭，林妩媚，廖志杰，
申请(专利权)人：浙江大学，中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]