CN112352203A

CN112352203A - 具有校正特征的光均质化元件

Info

Publication number: CN112352203A
Application number: CN201980043771.XA
Authority: CN
Inventors: J·M·科布; P·F·米开罗斯基; D·M·斯塔洛夫
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2018-06-27
Filing date: 2019-06-14
Publication date: 2021-02-09
Also published as: KR20210024570A; JP2021529982A; US20200004013A1; WO2020005574A1; EP3814841A1

Abstract

描述了光均质化元件。光均质化元件包括具有校正特征的透镜阵列，该校正特征被设计成改善由光源产生的光场的均匀度。校正特征包括放置在透镜阵列中的所选小透镜的所选位置处的掩模。校正特征阻挡或减少穿过该所选位置处的透镜阵列的光的透射，以校正由光源产生的光场中的空间或角度不均匀性。包括耦合至光源的经校正透镜阵列的照明系统产生高度均匀的光场。应用包括微光刻。

Description

具有校正特征的光均质化元件

本申请要求于2018年6月27日提交的美国临时申请序列号62/690398的优先权的权益，该申请的内容通过援引整体纳入于此。

技术领域

本公开涉及用于照明系统的光均质化元件(light homogenizing element)。更具体地，本公开涉及在照明系统的图像平面处递送高度均匀光分布的光均质化元件。更具体地，本公开涉及包括具有多个小透镜(lenslet)的透镜阵列的光均质化元件，其中至少一个小透镜的孔径被掩蔽以校正入射到透镜阵列的光场中的不均匀性。

背景技术

投影系统，且尤其是微光刻投影系统，需要均匀的电磁能场来照亮诸如掩模或空间光调制器之类的物体。然后，该能量由光学系统传递，以照亮晶圆或在某个其他位置产生图像。如果该场不均匀，则图像的曝光将不均匀。

许多当前微光刻照明器使用低压汞弧灯来生成365nm光。大型灯及其相关联的公用设施昂贵、低效，并且可能引起潜在的安全问题。从灯源移动到发光二极管(LED)源在所有这些方面做出改进。这些LED可被放置为阵列并被均质化，以在光罩(reticle)平面上产生均匀的光场。LED管芯在半导体制造过程中制造，这导致用于制造管芯的可重复的结构和图案。

有几种使LED均匀化的可能方法。两种最高效的方法是使用一对透镜阵列或万花筒，也称为光隧道或积分棒(integrating bar)。每种方法都有优点和缺点。透镜阵列解决方案的缺点在于：在透镜阵列解决方案中不能使奇数阶的不均匀性均匀化。还存在可产生均匀度的细微和微小变化的制造变化，在传统透镜阵列或光隧道照明器无法弥补这些变化。例如，透镜元件上的涂层中的变化将根据该场改变透射率，且这对最终均匀度具有影响。特别地，微光刻系统对光场的均匀度具有极严格的容差，以使得微电子电路被一致地印刷在晶圆上。

如果将LED阵列用作源并且所有LED都取向在相同的时钟位置，则将向照明系统呈现对辐照度图案的倾斜。由于该倾斜是奇函数，所以透镜阵列不能校正该不均匀性。通过创建具有更小和更多的透镜元件的透镜阵列可将其最小化，但是这种方法可能非常昂贵且难以制造。如果使用更常规的源，则仍存在由照明系统中的瑕疵产生的不均匀性。也已用于校正不均匀性的一种方法是使用光学切趾器(optical apodizer)。光学切趾器是带有可变涂层的窗口，该窗口正好被放置在均匀平面之前。可变涂层具有可变透射函数，其降低高能区域中的透射，以产生更均匀的光场。这些光学切趾器制造困难且昂贵，并且通常仅用于校正旋转对称的不均匀性。

因此，需要一种用于固定由光源异常或投影照明系统中的制造变化引起的光场中的残留不均匀性的低成本方法。

发明内容

描述了光均质化元件。光均质化元件包括具有校正特征的透镜阵列，该校正特征被设计成改善由光源产生的光场的均匀度。校正特征包括放置在透镜阵列中的所选小透镜的所选位置处的掩模。校正特征阻挡或减少穿过该所选位置处的透镜阵列的光的透射，以校正由光源产生的光场中的空间或角度不均匀性。离开经校正透镜阵列的光场比进入透镜阵列的光场具有更大的均匀度。优选透镜阵列包括复眼阵列(fly’s eye array)。包括耦合至光源的经校正透镜阵列的照明系统产生高度均匀的光场。应用包括微光刻。

本公开延伸至：

一种光均质化元件，包括：

被配置为透射工作波长的光的透镜阵列，所述透镜阵列包括多个小透镜，所述多个小透镜包括第一小透镜，所述第一小透镜具有第一孔径，所述第一孔径具有带有由第一校正特征限定的经校正部分的表面，所述第一校正特征减小所述工作波长穿过所述第一小透镜的透射率。

本公开延伸至：

一种光照明系统，包括：

光源；

可操作地耦合至所述光源的第一透镜阵列，所述第一透镜阵列被配置成透射工作波长的光，所述第一透镜阵列包括多个小透镜，所述多个小透镜包括第一小透镜，所述第一小透镜具有第一孔径，所述第一孔径具有带有由第一校正特征限定的经校正部分的表面，所述第一校正特征减小所述工作波长穿过所述第一小透镜的透射率。

本公开延伸至：

一种校正照明系统的方法，包括：

在照明系统的图像平面处产生光场，所述照明系统包括产生工作波长的光的光源，所述光源可操作地耦合到第一透镜阵列，所述第一透镜阵列包括多个小透镜，所述多个小透镜包括第一小透镜和第二小透镜，所述第一小透镜具有第一孔径且所述第二小透镜具有第二孔径；

通过测量所述图像平面中的多个位置处的光场的辐照度来确定所述图像平面处的所述光场的均匀度；以及

提升所述光场的均匀度，所述提升包括将所述第一小透镜修改为包括第一校正特征，所述第一校正特征限定所述第一孔径的第一经校正部分，并减小所述工作波长穿过所述第一小透镜的透射率。

附图说明

图1示出具有小透镜的透镜阵列，所述小透镜具有正方形横截面、倍率表面(powered surface)和平坦表面。

图2示出具有小透镜的透镜阵列，所述小透镜具有圆形横截面、倍率表面和平坦表面。

图3示出具有小透镜的透镜阵列，所述小透镜具有多边形横截面、倍率表面和平坦表面。

图4示出包括两个复眼阵列的照明系统。

图5示出未校正透镜阵列的二维表示。

图6示出经校正透镜阵列的二维表示。

图7示出经校正透镜阵列的二维表示。

图8示出经穿孔的校正特征。

图9示出图像平面的两个区域。

图10示出具有未校正透镜阵列的照明系统的图像平面处的光瞳。

图11示出具有有两个校正特征的透镜阵列的照明系统的图像平面处的光瞳。

图12示出具有有两个校正特征的透镜阵列的照明系统的图像平面处的光瞳。

图13示出用于计算校正特征的属性的流程图。

具体实施方式

微光刻是半导体工业中硅晶圆的图案化中广泛使用的工艺。在微光刻中，光罩上的图案被转移到晶圆上的光刻胶，以限定微电子电路的图案。用于执行微光刻的设备包括照明系统和投影系统。照明系统包括光源和光学系统。光学系统从光源产生光场并将光场引导至光罩。光罩的表面包括修改光场(例如通过衍射)以产生经图案化的光场的特征。经图案化的光场被引导至投影系统，投影系统包括将经图案化的光场引导至光刻胶的光学元件。光场的图案确定光刻胶的暴露于光场的区域。光刻胶的后续显影在经曝光区域和未曝光区域之间产生对比，以限定微电子电路的图案。

随着微电子电路的特征尺寸减小，在微光刻工艺中存在对更大精度的需要。入射到光罩表面的光场的空间和角度均匀度对于实现光罩图案到晶圆的忠实转移至关重要。光源的输出中的可变性是照明系统产生的光场中的不均匀性的重要原因。照明系统中使用的光源包括灯、发光二极管和激光器。光源中的可变性包括光场中的空间和角度偏差。空间偏差对应于在光场的横截面上的光场的强度或功率中的不均匀性，而角度偏差是指在光场的横截面上的光场的发散中的不均匀性。照明系统中存在的其他光学元件的制造差异性或瑕疵以及对准误差也有助于光场中的不均匀性。光场中的不均匀性在光罩处被复制并被最终转移到光刻胶，从而在晶圆上形成的经图案化的微电子电路中产生瑕疵。

用于提升照明系统的光场的均匀性的一种策略是在光学系统中并入光均质化元件。光均质化元件被可操作地耦合至照明系统的光源。由光源产生的光被引导到光均质化元件。光在一个或多个孔径(aperture)处进入光均质化元件，穿过光均质化元件，且然后离开光均质化元件。光均质化元件是通过以下来抑制光场中的变化的光学元件：混合在空间或角度中偏离的光线以提供带有具有更大均匀度的平均化空间和角度特性的均质化光场。常见的光均质化元件包括积分器棒和透镜阵列。具有光均质化元件的照明系统为光场提供更大的均匀度。然而，仍然需要进一步提升由照明系统产生的光场的均匀度。如本文中所使用的，光场的“均匀度”是指在成像场平面处的辐照度的均匀度，其中辐照度被定义为每单位面积的功率，并且通常以mW/cm²为单位来表示。

本公开涉及具有提升的性能的透镜阵列。透镜阵列是由二维透镜阵列组成的光学元件。透镜阵列的个体透镜在本文中被称为小透镜(lenslet)。光穿过其进入和离开小透镜的表面在本文中被称为孔径(aperture)。小透镜被集成以形成单片透镜阵列。可通过选择性地移除材料以形成预期图案或配置的各个体小透镜，来由单个基板(例如一片玻璃)形成单片透镜阵列。替代地，各个体小透镜可被分开形成并被组合(例如熔合)成单片组件。透镜阵列的实施例包括复眼阵列。透镜阵列被设计为透射单个波长、多个波长或在连续波长范围上透射。由透镜阵列透射的(诸)波长在本文中被称为透镜阵列的(诸)工作波长。代表性的工作波长包括红外线(750nm–2000nm)、可见光(400nm–750nm)和紫外线波长(100nm–400nm)。透镜阵列由适合于透射特定应用所需的(诸)工作波长的材料构成。透镜阵列的代表性材料包括玻璃、石英玻璃、掺杂石英玻璃和氟化物晶体。氟化物晶体包括CaF₂和MgF₂。

图1-3示出代表性的透镜阵列100、130和160。透镜阵列100包括具有相对的孔径110和115的多个小透镜105。透镜阵列100包括具有相对的孔径110和115的多个小透镜105。透镜阵列130包括具有相对的孔径140和155的多个小透镜135。小透镜135具有圆形横截面，孔径140是有倍率的，并且孔径145是平坦的。透镜阵列160包括具有相对的孔径170和175的多个小透镜165。小透镜165具有多边形横截面，孔径170是有倍率的，并且孔径175是平坦的。

在各方面中，小透镜的横截面为正方形、矩形、环形、椭圆形、卵形、圆形或多边形(例如六边形)。小透镜的形状确定光场的形状，并根据照明系统的预期应用来选择。小透镜孔径具有有倍率的或平坦的表面。倍率孔径具有凹的、凸的、球面的、非球面的或畸形的表面。小透镜的相对孔径在形状或倍率方面相同或不同。在各方面中，小透镜的相对孔径两者都平坦、两者都有倍率、或有倍率和平台的组合。在一个实施例中，透镜阵列是复眼阵列。

在一个实施例中，照明系统包括两个或更多个透镜阵列。例如，图4示出具有两个透镜阵列的照明系统。照明系统200包括光源210、聚光透镜220、透镜阵列230、透镜阵列240和组合透镜250。光源210、聚光透镜220、透镜阵列230、透镜阵列240和组合透镜250沿着从光源210到均质化平面280的光路彼此可操作地耦合。透镜阵列230接收来自聚光透镜220的光束，并将其分成多个小光束(beamlet)。透镜阵列240与组合透镜250相结合地行动以在均质化平面280处叠加每个小光束的图像。均质化平面280处的光场比从光源210发出的光场更均匀。在微光刻设备中，均质化平面280处的均匀光场被引导至光罩，以将图案转移至晶圆。

在一个实施例中，透镜阵列230与均质化平面280共轭，并且透镜阵列240与照明系统的光瞳共轭。在优选实施例中，透镜阵列230和240是等效的。光源210由聚光透镜220和透镜阵列230成像，使得透镜阵列240中的每个小透镜的孔径被光源210的图像填充。透镜阵列230的每个小透镜的孔径被放大并成像到均质化平面280。均质化平面280处的辐照度是来自透镜阵列230的所有小透镜的能量的总和。由于小透镜的图像被叠加，因此产生了高度均匀的辐照度分布。

均质化平面280处的辐照度分布具有平均辐照度、最大辐照度和最小辐照度。辐照度分布的均匀度被评估为最大辐照度和最小辐照度之差。最大辐照度和最小辐照度之差小于平均辐照度的20％，或小于平均辐照度的10％，或小于平均辐照度的5％，或小于平均辐照度的1％。

在图4所描绘的示例中，透镜阵列230和240由石英玻璃制成，并且包括11×11的小透镜阵列。小透镜具有一个带有倍率表面的孔径(半径＝63.81mm)、一个带有平坦表面和正方形截面的孔径(边长＝23.454mm)。透镜阵列230和240之间的间隔大约是小透镜的一个焦距。

尽管提升的光场均匀度来自在照明系统的光路中包括一个或多个透镜，但仍需要进一步的提升。如上所注解的，光学部件(例如聚光透镜220和组合透镜250)中的制造可变性和瑕疵引入难以校正的局部不均匀性。进一步的复杂性源自光源中的可变性。在空间上和角度上均匀的光源的极限内，不需要校正光场中的不均匀性。然而，实际的光源在空间和角度上不均匀。灯具有在数毫米或数厘米的距离上延伸的灯丝，且其成分、耐用性或功率分布在该长度上的变化导致所产生的光场中的变化。LED还具有遭受可变性的有限的光生成区域。类似地，激光不是完美准直的，并且在散度和均匀度(角度和空间)方面表现出可变性。当多个光器件被组合和集成时，由光源产生的光场中的不均匀性变得更加明显。为了实现更高的辐照度，例如，通常将LED捆绑以形成LED阵列，并将LED阵列用作光学系统中的光源。LED的生产中的制造变化导致阵列中各个体LED的特性中的差异。LED管芯的辐照度分布中也可能存在系统性的不均匀性。工作条件的变化(例如，功率传输中的波动或支持性电子部件中的不规则性)也导致阵列中各个体LED的特性中的差异。由于阵列中的各个体LED生成的光场中的差异，或者每个LED中的类似的不均匀性，LED阵列产生的光场表现出不均匀性，且这些不均匀性是LED阵列中的位置的函数。这种不均匀性难以校正，并且因特定LED阵列而异。例如，如果LED阵列达到其工作寿命并且需要被更换，则替换的LED阵列可能产生具有不均匀性的光场，该不均匀性在程度、类型和空间位置上与原始LED阵列所产生的光场中的不均匀性不同。这种变化需要下游光学元件中的大量且昂贵的调整以实现校正。

本公开提供了具有校正特征的透镜阵列，所述校正特征被设计为进一步提升光学系统中的光场的均匀度。校正特征被选择性地放置在透镜阵列内的局部位置处，以补偿光场中的局部不均匀性。校正特征优选是放置在透镜阵列的一个或多个小透镜的孔径的表面上或表面附近的特征，其中表面特征减少了穿过小透镜的透射。在一实施例中，校正特征与孔径的表面直接接触。在优选实施例中，校正特征与孔径的表面间隔开并且定位成紧邻孔径的表面。在此实施例中，在校正特征和孔径的表面之间存在间隙，但是校正特征被定位为足够靠近孔径的表面以减小穿过小透镜的透射率。机械底座被用于将校正特征定位为非常邻近孔径的表面。在一个实施例中，孔径或表面的经校正部分是被定位为非常邻近孔径或表面的校正特征的阴影(shadow)。

具有校正特征的小透镜在本文中被称为经校正小透镜，由校正特征覆盖的小透镜或透镜阵列的部分在本文中被称为小透镜或透镜阵列的经校正部分，且具有至少一个经校正小透镜的透镜阵列在本文中被称为经校正透镜阵列。具有校正特征的孔径或表面在本文中分别被称为经校正孔径或经校正表面。当校正特征是掩模时，本文中也使用术语经掩蔽小透镜、经掩蔽透镜组件和经掩蔽部分。缺乏校正特征的小透镜在本文中被称为未校正小透镜。缺乏矫正特征的小透镜或透镜阵列的部分在本文中被称为未校正部分。缺乏校正特征的孔径或表面在本文中分别被称为未校正孔径或未校正表面。透镜阵列包括一个或多个经校正小透镜。透镜阵列可选地还包括一个或多个未校正小透镜。

经校正部分由校正特征限定。当校正特征与小透镜直接接触时，小透镜的经校正部分与校正特征重合。当校正特征与小透镜间隔开时，小透镜的经校正部分包括在小透镜的孔径的表面上的校正特征的阴影或与该阴影重合。

在一个实施例中，校正特征是由对穿过透镜阵列的光的(诸)波长不透明或部分不透明的材料制成的掩模。不透明材料吸收和/或反射穿过透镜阵列的光的(诸)波长以降低透射率。用于掩模的代表性材料包括金属(例如铝或不锈钢)和涂有干涉涂层的透明基板，该干涉涂层被设计为将透射率降低到受控程度。如本文使用的，透明基板是在工作波长处具有至少90％/mm的透射率的基板。在一个实施例中，掩模是经穿孔的，并且包括孔或孔的图案以允许光场穿过掩模的部分透射。孔在周围材料中随机排列或以图案排列。周围材料是不透明或半透明的。孔大小均匀或大小可变。在另一实施例中，掩模由对透镜阵列的工作波长半透明的材料制成。

选择掩模材料的厚度、构造和/或成分以阻挡穿过透镜阵列的经校正部分的光(0％透射率)或相对于未校正部分将穿过经校正部分的透射率减小至受控程度。穿过透镜阵列的经校正部分的(诸)工作波长的透射率小于穿过透镜阵列的未校正部分的(诸)工作波长的透射率的50％、或小于30％、或小于10％、或小于5％、或小于1％。穿过透镜阵列的未校正部分的工作波长的透射率大于80％/mm、或大于90％/mm、或大于95％/mm，其中mm是指在(诸)工作波长穿过透镜阵列的传播方向上的以毫米计的距离。选择掩模的位置以调节穿过透镜阵列的透射率并补偿跨整个光场的强度或辐照度的局部变化。使用本透镜阵列可校正空间不均匀性和角度不均匀性。

校正特征至少部分地覆盖透镜阵列中至少一个小透镜的至少一个孔径。校正特征被放置在小透镜的孔径处或孔径附近。图5示出了未校正透镜阵列的示意性二维表示。透镜阵列300包括多个具有孔径320的小透镜310。透镜阵列300缺乏校正特征。图6和图7示出了图5中所示的透镜阵列的经校正版本的示例。经校正透镜阵列400包括多个具有孔径420的小透镜410。经校正透镜阵列400进一步包括被定位在该多个小透镜410中的两个小透镜处的校正特征430和440。校正特征430和440部分地覆盖小透镜到不同程度，并且是阻挡或减少光穿过那些小透镜的透射的掩模。穿过经校正透镜阵列400的光的分布因此被修改或细化。经校正透镜阵列500包括多个具有孔径520的小透镜510。经校正透镜阵列500进一步包括被定位在该多个小透镜510中的两个小透镜处的校正特征530、540、550和560。经校正特征530、540、550和560在小透镜的角位置处部分地覆盖小透镜，并且是阻挡或减少光在那些小透镜的角位置处的透射的掩模。穿过经校正透镜阵列500的光的分布因此被修改或细化。

图8示出包括经穿孔掩模形式的校正特征的经校正透镜阵列的示例。透镜阵列600包括小透镜605以及校正特征610和615。校正特征610和615被示出在透镜阵列600中的特定位置处并且被放大以更详细地示出结构。校正特征610是具有孔的图案的经穿孔掩模。孔的大小均匀且以周期性图案排列。孔允许光穿过校正特征610的部分透射。校正特征615是包括可变大小的孔的经穿孔掩模。

尽管在图5-图8中描绘的透镜阵列包括具有正方形横截面和平坦表面的小透镜，但所示原理和所描述的校正特征的形成一般性地适用于具有任何横截面形状和/或任何孔径倍率状态(有倍率的还是平坦的表面)的小透镜的透镜阵列(包括复眼阵列)。

图9示出了成像平面625处的光场。图9示出了成像平面中的光场的代表性区域630和640。为了光场的均匀度的目的，期望区域630处的辐照度与区域640处的辐照度相同。然而，出于上述原因，区域630和640处的辐照度可能不同。如果区域630和640处的辐照度不同，则需要光场中的校正。例如，如果区域640具有比区域630更高的辐照度，则期望在不影响区域630处的辐照度的情况下减小区域640的辐照度。本文所述的校正特征减小了透射穿过透镜阵列的经校正部分的光的辐照度，而不影响投射穿过透镜阵列的其余部分的光的辐照度。校正特征选择性地减小透镜阵列的经校正部分的辐照度，从而允许控制在成像平面中的对应位置处的辐照度。

作为示例且参考图4，均质化平面280是期望高均匀度的成像平面，并且图6中所示的经校正透镜阵列400作为透镜阵列230被并入在照明系统200中。校正特征430的功能是减小进入透镜阵列230的光场的所选部分中的辐照度，而不影响光场的其他部分中的辐照度。

透镜阵列240与照明系统200的光瞳共轭。光瞳是当能量聚焦在均质化平面280上时能量的角度分布。在一些应用中，角度分布的形心很重要。具有校正特征的透镜阵列230的修改可改变均匀化平面280处的光场的角分布的形心。伴随对具有校正特征的透镜阵列230的修改的角分布的形心的变化可通过包括与透镜阵列230的校正特征430互补的校正特征来减小。互补的校正特征位于与校正特征430相对的位置处，并且用于减小来自进入透镜阵列400的光场的相对侧的辐照度。校正特征440与校正特征430互补。通过校正特征440来减小辐照度抵消了由校正特征430引起的角形心的变化，以维持均质化平面280处的形心位置，该形心位置非常邻近入射到透镜阵列400的光场的形心。互补校正特征具有与校正特征相同或不同的形状或透射率。如本文所定义的，互补校正特征是完全或部分补偿由校正特征引起的光场的角分布的形心的变化的特征。在一个实施例中，校正特征及其互补校正特征的位置关于光瞳的中心对称或关于透镜阵列240的中心对称。

为了进一步参考图4进行说明，图10示出了当透镜阵列230未被校正时在均质化平面280处的光瞳。光瞳是透镜阵列240处的光场的图像，其由透镜阵列230处的光场确定。透镜阵列230的校正导致光瞳处的光场的修改。例如，图11示出了当在透镜阵列230的上部小透镜和下部小透镜处包括相对的校正特征时的光瞳。暗点对应于在光瞳处具有减小的辐照度的光场区域。减少光瞳的对称位置处的辐照度可最小化光场的形心中的变化，以使光瞳的形心跨均质化平面280具有最小变化。图12示出了当校正特征被并入透镜阵列230的四个小透镜处时的光场的光瞳的示例。四个校正特征被布置为两对相对的校正特征。一对校正特征中的每个校正特征抵消了该对校正特征中的另一校正特征对形心的影响。

用于添加校正特征以形成经校正小透镜的过程包括设计具有特定大小、形状和涂层的掩模(经穿孔的或未穿孔的)，以及将所述掩模机械地安装在透镜阵列的预定位置处的孔径附近，以允许校正穿过孔径的光场。对于需要校正的每个小透镜，可重复此过程。可使用本领域已知的材料和技术(例如，PVD、CVD)在透明基板上形成被配置为减小工作波长的透射率的干涉膜。

为了确定校正特征的放置，可组装光学系统，表征在沿光路的特定点处的光场的均匀度，确定光场中需要校正的位置，并相应地将校正特征放置在透镜阵列的所选位置以补偿不均匀性。例如，在图4中，可表征均质化平面280处的光场以确定光场的不均匀性状态并标识光场内需要校正的位置。然后可将补偿性的校正特征放置在透镜阵列230的(诸)所选小透镜的(诸)孔径附近或孔径上。然后可再次评估光场的均匀度，并且将校正特征应用于透镜阵列230和/或240的过程可被迭代地重复，以达到特定应用所需的光场中的不均匀度。图13示出了用于确定校正特征的配置的方法的流程图。

本描述的方面1为：

一种光均质化元件，包括：

本描述的方面2为：

根据方面1所述的光均质化元件，其中，所述工作波长是紫外线波长。

本描述的方面3为：

根据方面1或2所述的光均质化元件，其中，所述多个小透镜中的每个小透镜具有正方形横截面。

本描述的方面4为：

.根据方面1-3中任一项所述的光均质化元件，其中，所述第一孔径的所述表面是有倍率的。

本描述的方面5为：

根据方面1-4中任一项所述的光均质化元件，其中，所述第一校正特征部分覆盖所述第一孔径的所述表面。

本描述的方面6为：

根据方面1-5中任一项所述的光均质化元件，其中，所述第一校正特征与所述第一孔径的所述表面间隔开。

本描述的方面7为：

根据方面1-6中任一项所述的光均质化元件，其中，所述第一校正特征是掩模。

本描述的方面8为：

根据方面7所述的光均质化元件，其中，所述掩模包括不锈钢或铝。

本描述的方面9为：

根据方面7或8所述的光均质化元件，其中，所述校正部分包括所述掩模的阴影。

本描述的方面10为：

根据方面7-9中任一项所述的光均质化元件，其中，所述掩模是经穿孔的。

本描述的方面11为：

根据方面1-7中任一项所述的光均质化元件，其中，所述第一校正特征是半透明的。

本描述的方面12为：

根据方面1至7中任一项所述的光均质化元件，其中，所述第一校正特征包括涂覆有干涉涂层的透明基板。

本描述的方面13为：

根据方面1-7中任一项所述的光均质化元件，其中，第一经校正小透镜具有第二孔径，所述第二孔径具有未校正表面。

本描述的方面14为：

根据方面1-13中任一项所述的光均质化元件，其中，所述多个小透镜进一步包括第二小透镜，所述第二小透镜具有第二孔径，所述第二孔径具有带有由第二校正特征限定的经校正部分的表面，所述第二校正特征减小所述工作波长穿过所述第二小透镜的透射率。

本描述的方面15为：

根据方面14所述的光均质化元件，其中，所述第二校正特征与所述第一校正特征互补。

本描述的方面16为：

根据方面1-15中任一项所述的光均质化元件，其中，所述工作波长穿过所述第一孔径的所述经校正部分的透射率为0％。

本描述的方面17为：

根据方面1-16中任一项所述的光均质化元件，其中，所述第一孔径进一步包括未校正部分。

本描述的方面18为：

根据方面17所述的光均质化元件，其中，所述工作波长穿过所述经校正部分的透射率小于所述工作波长穿过所述未校正部分的透射率的10％。

本描述的方面19为：

一种光照明系统，包括：

光源；

可操作地耦合至所述光源的第一透镜阵列，所述第一透镜阵列被配置成透射工作波长的光，所述第一透镜阵列包括多个小透镜，所述多个小透镜包括第一小透镜，所述第一小透镜具有第一孔，所述第一孔具有带有由第一校正特征限定的校正部分的表面，所述第一校正特征减小所述工作波长穿过所述第一小透镜的透射率。

本描述的方面20为：

根据方面19所述的光照明系统，其中，所述光源包括多个发光二极管。

本描述的方面21为：

根据方面19或20所述的光照明系统，进一步包括可操作地耦合至所述第一透镜阵列的第二透镜阵列，所述第二透镜阵列缺乏校正特征。

本描述的方面22为：

根据方面21所述的光照明系统，其中，所述第一透镜阵列位于所述光源与所述第二透镜阵列之间。

本描述的方面23为：

根据方面19-22中的任一项所述的光照明系统，其中，所述光照明系统在成像平面处产生光场，所述光场具有在所述成像平面中的辐照度的分布，所述分布具有平均辐照度、最大辐照度和最小辐照度；以及其中所述最大辐照度与所述最小辐照度相差小于所述平均辐照度的10％。

本描述的方面24为：

根据方面22或23所述的光照明系统，其中，所述第一透镜阵列和所述第二透镜阵列被间隔开大约所述第一小透镜的焦距。

本描述的方面25为：

根据方面22至24中任一项所述的光照明系统，其中，所述多个小透镜进一步包括第二小透镜，所述第二小透镜具有第二孔径，所述第二孔径具有带有由第二校正特征限定的经校正部分的表面，所述第二校正特征减小所述工作波长穿过所述第二小透镜的透射率。

本描述的方面26为：

根据方面25所述的光照明系统，其中，所述第一校正特征和所述第二校正特征关于所述光照明系统的光瞳的中心对称地设置。

本描述的方面27为：

一种校正照明系统的方法，包括：

在照明系统的图像平面处产生光场，所述照明系统包括产生工作波长的光的光源，所述光源可操作地耦合至第一透镜阵列，所述第一透镜阵列包括多个小透镜，所述多个小透镜包括第一小透镜和第二小透镜，所述第一小透镜具有第一孔径且所述第二小透镜具有第二孔径；

提升所述光场的均匀度，所述提升包括将所述第一小透镜修改为包括第一校正特征，所述第一校正特征限定所述第一孔径的第一经校正部分，以及减小所述工作波长穿过所述第一小透镜的透射率。

本描述的方面28为：

根据方面27所述的方法，其中，所述多个位置包括第一位置和第二位置；以及其中所述第一校正特征减小所述第一位置处辐照度而不减小所述第二位置处的辐照度。

本描述的方面29为：

根据方面27或28所述的方法，其中，辐照度的分布包括最大辐照度和最小辐照度，并且所述提升包括减小所述最大辐照度和所述最小辐照度之间的差。

本描述的方面30为：

根据方面27-29中的任一项所述的方法，进一步包括：修改所述第一小透镜以包括第二校正特征，所述第二校正特征限定所述第一孔径的第二经校正部分，以及进一步减小所述工作波长穿过所述第一小透镜的透射率。

本描述的方面31为：

根据方面27-30中任一项所述的方法，进一步包括：修改所述第二小透镜以包括第二校正特征，所述第二校正特征限定所述第二孔径的第一经校正部分，以及减小所述工作波长穿过所述第二小透镜的透射率。

本描述的方面32为：

根据方面31所述的方法，其中，所述第一校正特征修改所述成像平面处的所述光场的角分布的形心，并且所述第二校正特征抵消由所述第一校正特征所产生的对所述光场的角分布的形心的修改。

本领域技术人员将理解，上述方法和设计具有附加的应用，并且相关应用不限于以上具体叙述的那些。而且，在不脱离本文所述的必要特性的情况下，可以以其他特定形式来体现本发明。上面描述的实施例在所有方面都应被认为仅是说明性的，而不以任何方式进行限制。

Claims

1.一种光均质化元件，包括：

透镜阵列，被配置为透射工作波长的光，所述透镜阵列包括多个小透镜，所述多个小透镜包括第一小透镜，所述第一小透镜具有第一孔径，所述第一孔径具有带有由第一校正特征限定的经校正部分的表面，所述第一校正特征减小所述工作波长穿过所述第一小透镜的透射率。

2.根据权利要求1所述的光均质化元件，其特征在于，所述工作波长是紫外线波长。

3.根据权利要求1或2所述的光均质化元件，其特征在于，所述多个小透镜中的每个小透镜具有正方形横截面。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的光均质化元件，其特征在于，所述第一孔径的所述表面是有倍率的。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的光均质化元件，其特征在于，所述第一校正特征部分覆盖所述第一孔径的所述表面。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的光均质化元件，其特征在于，所述第一校正特征与所述第一孔径的所述表面间隔开。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的光均质化元件，其特征在于，所述第一校正特征是掩模。

8.根据权利要求7所述的光均质化元件，其特征在于，所述掩模包括不锈钢或铝。

9.根据权利要求7或8所述的光均质化元件，其特征在于，所述校正部分包括所述掩模的阴影。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的光均质化元件，其特征在于，所述掩模是经穿孔的。

11.根据权利要求1-7中任一项所述的光均质化元件，其特征在于，所述第一校正特征是半透明的。

12.根据权利要求1-7中任一项所述的光均质化元件，其特征在于，所述第一校正特征包括涂覆有干涉涂层的透明基板。

13.根据权利要求1-7中任一项所述的光均质化元件，其特征在于，第一经校正小透镜具有第二孔径，所述第二孔径具有未校正表面。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的光均质化元件，其特征在于，所述多个小透镜进一步包括第二小透镜，所述第二小透镜具有第二孔径，所述第二孔径具有带有由第二校正特征限定的经校正部分的表面，所述第二校正特征减小所述工作波长穿过所述第二小透镜的透射率。

15.根据权利要求14所述的光均质化元件，其特征在于，所述第二校正特征与所述第一校正特征互补。

16.根据权利要求1-15中任一项所述的光均质化元件，其特征在于，所述工作波长穿过所述第一孔径的所述经校正部分的透射率为0％。

17.根据权利要求1-16中任一项所述的光均质化元件，其特征在于，所述第一孔径进一步包括未校正部分。

18.根据权利要求17所述的光均质化元件，其特征在于，所述工作波长穿过所述经校正部分的透射率小于所述工作波长穿过所述未校正部分的透射率的10％。

19.一种光照明系统，包括：

光源；

第一透镜阵列，可操作地耦合至所述光源，所述第一透镜阵列被配置成透射工作波长的光，所述第一透镜阵列包括多个小透镜，所述多个小透镜包括第一小透镜，所述第一小透镜具有第一孔径，所述第一孔径具有带有由第一校正特征限定的经校正部分的表面，所述第一校正特征减小所述工作波长穿过所述第一小透镜的透射率。

20.根据权利要求19所述的光照明系统，其特征在于，所述光源包括多个发光二极管。

21.根据权利要求19或20所述的光照明系统，进一步包括可操作地耦合至所述第一透镜阵列的第二透镜阵列，所述第二透镜阵列缺乏校正特征。

22.根据权利要求21所述的光照明系统，其特征在于，所述第一透镜阵列位于所述光源与所述第二透镜阵列之间。

23.根据权利要求19-22中的任一项所述的光照明系统，其特征在于，所述光照明系统在成像平面处产生光场，所述光场具有在所述成像平面中的辐照度的分布，所述分布具有平均辐照度、最大辐照度和最小辐照度；以及其中所述最大辐照度与所述最小辐照度相差小于所述平均辐照度的10％。

24.根据权利要求22或23所述的光照明系统，其特征在于，所述第一透镜阵列和所述第二透镜阵列被间隔开大约所述第一小透镜的焦距。

25.根据权利要求22-24中任一项所述的光照明系统，其特征在于，所述多个小透镜进一步包括第二小透镜，所述第二小透镜具有第二孔径，所述第二孔径具有带有由第二校正特征限定的经校正部分的表面，所述第二校正特征减小所述工作波长穿过所述第二小透镜的透射率。

26.根据权利要求25所述的光照明系统，其特征在于，所述第一校正特征和所述第二校正特征关于所述光照明系统的光瞳的中心对称地设置。

27.一种校正照明系统的方法，包括：

28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述多个位置包括第一位置和第二位置；以及其中所述第一校正特征减小所述第一位置处辐照度而不减小所述第二位置处的辐照度。

29.根据权利要求27或28所述的方法，其特征在于，辐照度的分布包括最大辐照度和最小辐照度，并且所述提升包括减小所述最大辐照度和所述最小辐照度之间的差。

30.根据权利要求27-29中的任一项所述的方法，进一步包括：修改所述第一小透镜以包括第二校正特征，所述第二校正特征限定所述第一孔径的第二经校正部分，以及进一步减小所述工作波长穿过所述第一小透镜的透射率。

31.根据权利要求27-30中任一项所述的方法，进一步包括：修改所述第二小透镜以包括第二校正特征，所述第二校正特征限定所述第二孔径的第一经校正部分，以及减小所述工作波长穿过所述第二小透镜的透射率。

32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，所述第一校正特征修改所述成像平面处的所述光场的角分布的形心，并且所述第二校正特征抵消由所述第一校正特征所产生的对所述光场的角分布的形心的修改。