衍射光學元件(Diffractive Optical Elements, DOE)是光刻機中一系列可動的鏡片(圖1所示)，主要用於產生光刻所需要的光源。一台光刻機的光源大概有4000片鏡片。
基本介紹
- 中文名：衍射光學元件
- 外文名：Diffractive Optical Elements
- 英文縮寫：DOE
衍射光學元件的特點
DOE的特點則是能夠在保持較高衍射效率的同時對光強分布進行精確控制，因此DOE成為實現離軸照明的理想元件。一般用於光刻系統離軸照明的DOE，其子單元個數需<10，設計數據量較大，單元尺寸達到微米甚至是亞微米量級。
圖1 一段光刻膠線條的示意圖
衍射的概念
光沿著直線傳播，當光穿過一個小孔或經過一個輪廓分明的邊緣時，沿小孔邊緣產生了干涉圖形，結果得到了一個模糊的圖像，而不是希望出現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。這種現象被稱做衍射。
圖2 從小孔射出的光的干涉圖樣
衍射效率
衍射效率是評價衍射光學元件以及含有衍射光學元件的折衍射混合光學系統的重要指標之一。光線通過衍射光學元件後，會產生多個衍射級次，一般只是關注主衍射級次的光線，其他衍射級次的光線在主衍射級像面上形成雜散光，降低像面的對比度。因此，衍射光學元件的衍射效率直接影響到衍射光學元件的成像質量，對衍射光學元件衍射效率的精確測量是十分必要的。
掩膜版的衍射
光的衍射和光刻密切相關，因為投影掩膜版上有小的清晰圖形並且間距很窄。曝光時，光必須通過這些圖形，見圖3。衍射圖樣奪走了曝光能量，並使光發散，導致光刻膠上不要曝光的區域被曝光。這個問題在孔小時更嚴重，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。
圖3 版圖的衍射
