CN106842829A - 一种用于增强光刻分辨率的离轴照明结构和光刻系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于增强光刻分辨率的离轴照明结构和光刻系统，用于增强光刻分辨率的离轴照明结构包括依次设置的反射镜、聚光透镜、掩膜板和投影透镜，还包设置在反光镜与掩膜板之间的相位图形片，相位图形片包括同一圆内的多个相邻夹角相等且圆心角相等的极边扇形，极边扇形被多个同心圆分割为多个间距成等差级数的曲边照明极块，入射光束经过反射镜反射到相位图形片后偏离主光轴产生一个倾角后，透射过掩膜板的图形的零级和一级衍射光经过投影透镜在晶圆片的光刻胶上形成干涉图案。通过将相位图形片的极边扇形分割为多个曲边照明极块，增加了照明极的数量，获得具有环形和极边照明的双重特征，增强了光刻分辨率，提高了焦深。
Description
技术领域
本发明涉及光刻设计技术领域，特别是涉及一种用于增强光刻分辨率的离轴照明结构和光刻系统。
背景技术
光刻的基本原理是：利用光致抗蚀剂(或称光刻胶)感光后因光化学反应而具有耐蚀性的特点，将掩模板上的图形刻制到被加工表面上。随着微电子技术的不断发展进步，对于光刻系统的要求也越来越高。因此，光刻系统是高科技产业可持续发展的中流砥柱，最终能影响电子产品商业竞争的成败。
随着光刻特征尺寸变小和光刻图形结构愈趋复杂及多样化，同时也是在超大规模集成电路再造需求的推动下，提高光刻分辨率已成为研究光刻技术的核心。由瑞利公式R＝k1λ/NA可知，减小工艺因子k1、缩短曝光波长λ或增加投影透镜的数值孔径NA，都可以提高光刻的分辨率。其中，缩短曝光波长是光刻技术增加分辨率的重要研究方向。
近年来，已经从436nm的紫外光发展到近紫外光再到193nm等深紫外光(EUV)，以及现在正在研制的13nm的极紫外光(DUV)，都推进着光刻分辨率的不断提高。但是由焦深公式DOF＝K2λ/NA2可知，焦深与波长成正比，与数值孔径的平方成反比，所以利用缩短曝光波长或提高投影透镜的数值孔径的同时会使得焦深线性减小。因此，在一定波长的情况下，为了保持足够的焦深，必须采用各种分辨率增强技术。
常用的分辨率增强技术有离轴照明(OAI)、相移掩膜(PSM)、光学邻近效应(OPC)、光瞳滤波及偏振光照明。离轴照明技术能在不改变工作波长、投影透镜的数值孔径及光刻胶工艺的条件下，提高光刻的分辨率，从而获得良好的发展。常见的离轴照明方式有环形照明、偶极照明、四极照明等，其表征参数有照明相干因子、照明极开口角、照明极数量及形状，不同的离轴照明方式对分辨率的改善、焦深与对比度的提高程度不同，但常用的离轴照明方式只适用于固定栅距、线条规则的图形。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于增强光刻分辨率的离轴照明结构以及光刻系统，能够增强光刻分辨率，提高焦深和对比度。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于增强光刻分辨率的离轴照明结构，包括依次设置的反射镜、聚光透镜、掩膜板和投影透镜，还包设置在所述反光镜与所述掩膜板之间的相位图形片，所述相位图形片包括同一圆内的多个相邻夹角相等且圆心角相等的极边扇形，所述极边扇形被多个与所述极边扇形同心的同心圆分割为多个曲边照明极块，同一所述极边扇形对应的多个所述曲边照明极块之间的间距成等差级数，入射光束经过所述反射镜反射到所述相位图形片后偏离主光轴产生一个倾角后，透射过所述掩膜板的图形的零级和一级衍射光经过所述投影透镜在晶圆片的光刻胶上形成干涉图案。
其中，所述相位图形片设置在所述聚光透镜上方、所述掩膜板上方或所述掩膜板的上表面。
其中，所述曲边照明极块的开口角为30°～45°。
其中，相邻所述极边扇形之间的夹角为30°～60°。
其中，所述极边扇形的数量为4～6。
其中，同一所述极边扇形对应的多个所述曲边照明极块之间的间距相等。
其中，同一所述极边扇形对应的多个所述曲边照明极块在径向的厚度相等。
其中，同一所述极边扇形对应的多个所述曲边照明极块在径向的厚度与之间的间距相等。
其中，所述相位图形片的中心与所述聚光透镜、所述投影透镜处于同一主光轴。
除此之外，本发明实施例还提供了一种光刻系统，包括如上所述的用于增强光刻分辨率的离轴照明结构。
本发明实施例所提供的用于增强光刻分辨率的离轴照明结构和光刻系统，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明实施例提供的用于增强光刻分辨率的离轴照明结构，包括依次设置的反射镜、聚光透镜、掩膜板和投影透镜，还包设置在所述反光镜与所述掩膜板之间的相位图形片，所述相位图形片包括同一圆内的多个相邻夹角相等且圆心角相等的极边扇形，所述极边扇形被多个与所述极边扇形同心的同心圆分割为多个曲边照明极块，同一所述极边扇形对应的多个所述曲边照明极块之间的间距成等差级数，入射光束经过所述反射镜反射到所述相位图形片后偏离主光轴产生一个倾角后，透射过所述掩膜板的图形的零级和一级衍射光经过所述投影透镜在晶圆片的光刻胶上形成干涉图案。
本发明实施例提供的光刻系统，包括如上所述的用于增强光刻分辨率的离轴照明结构。
所述用于增强光刻分辨率的离轴照明结构以及光刻系统，通过使用多个同心圆将相位图形片的极边扇形分割为多个曲边照明极块，增加了照明极的数量，使得相位图形片获得具有环形和极边照明的双重特征，透射过掩膜板的图形的零级和一级衍射光在晶圆片的光刻胶上形成干涉图案，只有两束光成像，光程差为零，而不是传统的三束光成像模式，能够使用在多个方向上的线条和孤立孔等特殊复杂图形，能够有效改善光刻的分辨率，提高焦深和对比度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的用于增强光刻分辨率的离轴照明结构的一种具体实施方式的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的用于增强光刻分辨率的离轴照明结构的一种具体实施方式中相位图形片的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1～图2，图1为本发明实施例提供的用于增强光刻分辨率的离轴照明结构的一种具体实施方式的结构示意图；图2为本发明实施例提供的用于增强光刻分辨率的离轴照明结构的一种具体实施方式中相位图形片的结构示意图。
在一种具体实施方式中，所述用于增强光刻分辨率的离轴照明结构，包括依次设置的反射镜2、聚光透镜4、掩膜板5和投影透镜6，还包设置在所述反光镜与所述掩膜板5之间的相位图形片3，所述相位图形片3包括同一圆内的多个相邻夹角相等且圆心角相等的极边扇形，所述极边扇形被多个与所述极边扇形同心的同心圆分割为多个曲边照明极块31，同一所述极边扇形对应的多个所述曲边照明极块31之间的间距成等差级数，入射光束1经过所述反射镜2反射到所述相位图形片3后偏离主光轴产生一个倾角后，透射过所述掩膜板5的图形的零级和一级衍射光经过所述投影透镜6在晶圆片7的光刻胶上形成干涉图案。
通过使用多个同心圆将相位图形片3的极边扇形分割为多个曲边照明极块31，增加了照明极的数量，使得相位图形片3获得具有环形和极边照明的双重特征，透射过掩膜板5的图形的零级和一级衍射光在晶圆片7的光刻胶上形成干涉图案，光程差为零，增强了光刻分辨率，提高了焦深和对比度。
本发明中的用于增强光刻分辨率的离轴照明结构，由于是在光束1透射过掩膜板5的图形的零级和一级衍射光在晶圆片7的光刻胶上形成干涉图案，只有两束光成像，光程差为零，而不是传统的三束光成像模式，能够使用在多个方向上的线条和孤立孔等特殊复杂图形，能够有效改善光刻的分辨率，提高焦深和对比度，提高光刻质量。
在本发明中，对于相位图形片3的设置的具体位置不做限定，只要在掩膜板5和聚光透镜4之间即可。即所述相位图形片3设置在所述聚光透镜4上方、所述掩膜板5上方或所述掩膜板5的上表面。
在本发明中可以将聚光透镜4和相位图形片3设计为一个整体，在光路安装时整体安装，或者将掩膜板5与相位图形片3设计为一个整体，将相位图形放置在片掩膜板5的上表面，这样可以减少整个光路系统的安装复杂程度，减少对光路的调试，提高安装效率。
本发明对于所述用于增强光刻分辨率的离轴照明结构的照明相干因子不做限定，曲边照明极块31的开口角和数量可以按照预定的需求设计，本发明对其不做限定。
所述曲边照明极块31的开口角为30°～45°，相邻所述极边扇形之间的夹角为30°～60°，所述极边扇形的数量为4～6。
在一实施例中，曲边照明极块31的开口角为30°，相邻所述极边扇形之间的夹角为60°，所述极边扇形的数量为4个。
在本发明中，同一同一所述极边扇形对应的多个所述曲边照明极块31之间的间距成等差级数，可以是沿着径向方向增加，也可以是沿着径向方向减少，或者是所述极边扇形对应的多个所述曲边照明极块31之间的间距相等，本发明对于所述极边扇形对应的多个所述曲边照明极块31之间的间距不做具体限定。
同样的，在使用同心圆分割极边扇形时，也可以是均匀分割，即同一所述极边扇形对应的多个所述曲边照明极块31在径向的厚度相等，也可以是不均匀分割，每个所述曲边照明极块31在径向的厚度不相等，甚至递增或递减。
为了进一步降低工艺难度，同一所述极边扇形对应的多个所述曲边照明极块31在径向的厚度与之间的间距相等，即极边扇形对应的多个所述曲边照明极块31在径向上与分割条纹之间等间距、等宽度设置。
为进一步降低整个光路系统的体积，所述相位图形片3的中心与所述聚光透镜4、所述投影透镜6处于同一主光轴。
除此之外，本发明实施例还提供了一种光刻系统，包括如上所述的用于增强光刻分辨率的离轴照明结构。
由于所述光刻系统，包括如上所述的用于增强光刻分辨率的离轴照明结构，因此也具有与用于增强光刻分辨率的离轴照明结构相同的有益效果，本发明再此不再赘述。
综上所述，本发明实施例提供的用于增强光刻分辨率的离轴照明结构和光刻系统，通过使用多个同心圆将相位图形片的极边扇形分割为多个曲边照明极块，增加了照明极的数量，使得相位图形片获得具有环形和极边照明的双重特征，透射过掩膜板的图形的零级和一级衍射光在晶圆片的光刻胶上形成干涉图案，只有两束光成像，光程差为零，而不是传统的三束光成像模式，能够使用在多个方向上的线条和孤立孔等特殊复杂图形，能够有效改善光刻的分辨率，提高焦深和对比度。
以上对本发明所提供的用于增强光刻分辨率的离轴照明结构和光刻系统的装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于增强光刻分辨率的离轴照明结构，包括依次设置的反射镜、聚光透镜、掩膜板和投影透镜，其特征在于，还包设置在所述反光镜与所述掩膜板之间的相位图形片，所述相位图形片包括同一圆内的多个相邻夹角相等且圆心角相等的极边扇形，所述极边扇形被多个与所述极边扇形同心的同心圆分割为多个曲边照明极块，同一所述极边扇形对应的多个所述曲边照明极块之间的间距成等差级数，入射光束经过所述反射镜反射到所述相位图形片后偏离主光轴产生一个倾角后，透射过所述掩膜板的图形的零级和一级衍射光经过所述投影透镜在晶圆片的光刻胶上形成干涉图案。
2.如权利要求1所述用于增强光刻分辨率的离轴照明结构，其特征在于，所述相位图形片设置在所述聚光透镜上方、所述掩膜板上方或所述掩膜板的上表面。
3.如权利要求1所述用于增强光刻分辨率的离轴照明结构，其特征在于，所述曲边照明极块的开口角为30°～45°。
4.如权利要求3所述用于增强光刻分辨率的离轴照明结构，其特征在于，相邻所述极边扇形之间的夹角为30°～60°。
5.如权利要求4所述用于增强光刻分辨率的离轴照明结构，其特征在于，所述极边扇形的数量为4～6。
6.如权利要求1所述用于增强光刻分辨率的离轴照明结构，其特征在于，同一所述极边扇形对应的多个所述曲边照明极块之间的间距相等。
7.如权利要求6所述用于增强光刻分辨率的离轴照明结构，其特征在于，同一所述极边扇形对应的多个所述曲边照明极块在径向的厚度相等。
8.如权利要求7所述用于增强光刻分辨率的离轴照明结构，其特征在于，同一所述极边扇形对应的多个所述曲边照明极块在径向的厚度与之间的间距相等。
9.如权利要求1-8任意一项所述用于增强光刻分辨率的离轴照明结构，其特征在于，所述相位图形片的中心与所述聚光透镜、所述投影透镜处于同一主光轴。
10.一种光刻系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的用于增强光刻分辨率的离轴照明结构。
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