[發明專利]一種用于增強光刻分辨率的離軸照明結構和光刻系統

有效

• 申請號: 201710257013.0
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN106842829B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 楊彪;周金運
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本發明公開一種用于增強光刻分辨率的離軸照明結構和光刻系統，用于增強光刻分辨率的離軸照明結構包括依次設置的反射鏡、聚光透鏡、掩膜板和投影透鏡，還包設置在反光鏡與掩膜板之間的相位圖形片，相位圖形片包括同一圓內的多個相鄰夾角相等且圓心角相等的極邊扇形，極邊扇形被多個同心圓分割為多個間距成等差數列的曲邊照明極塊，入射光束經過反射鏡反射到相位圖形片后偏離主光軸產生一個傾角后，透射過掩膜板的圖形的零級和一級衍射光經過投影透鏡在晶圓片的光刻膠上形成干涉圖案。通過將相位圖形片的極邊扇形分割為多個曲邊照明極塊，增加了照明極的數量，獲得具有環形和極邊照明的雙重特征，增強了光刻分辨率，提高了焦深。

技術領域

本發明涉及光刻設計技術領域，特別是涉及一種用于增強光刻分辨率的離軸照明結構和光刻系統。

背景技術

光刻的基本原理是：利用光致抗蝕劑(或稱光刻膠)感光后因光化學反應而具有耐蝕性的特點，將掩模板上的圖形刻制到被加工表面上。隨著微電子技術的不斷發展進步，對于光刻系統的要求也越來越高。因此，光刻系統是高科技產業可持續發展的中流砥柱，最終能影響電子產品商業競爭的成敗。

隨著光刻特征尺寸變小和光刻圖形結構愈趨復雜及多樣化，同時也是在超大規模集成電路再造需求的推動下，提高光刻分辨率已成為研究光刻技術的核心。由瑞利公式R＝k₁λ/NA可知，減小工藝因子k₁、縮短曝光波長λ或增加投影透鏡的數值孔徑NA，都可以提高光刻的分辨率。其中，縮短曝光波長是光刻技術增加分辨率的重要研究方向。

近年來，已經從436nm的紫外光發展到近紫外光再到193nm等深紫外光(EUV)，以及現在正在研制的13nm的極紫外光(DUV)，都推進著光刻分辨率的不斷提高。但是由焦深公式DOF＝K₂λ/NA²可知，焦深與波長成正比，與數值孔徑的平方成反比，所以利用縮短曝光波長或提高投影透鏡的數值孔徑的同時會使得焦深線性減小。因此，在一定波長的情況下，為了保持足夠的焦深，必須采用各種分辨率增強技術。

常用的分辨率增強技術有離軸照明(OAI)、相移掩膜(PSM)、光學鄰近效應(OPC)、光瞳濾波及偏振光照明。離軸照明技術能在不改變工作波長、投影透鏡的數值孔徑及光刻膠工藝的條件下，提高光刻的分辨率，從而獲得良好的發展。常見的離軸照明方式有環形照明、偶極照明、四極照明等，其表征參數有照明相干因子、照明極開口角、照明極數量及形狀，不同的離軸照明方式對分辨率的改善、焦深與對比度的提高程度不同，但常用的離軸照明方式只適用于固定柵距、線條規則的圖形。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于增強光刻分辨率的離軸照明結構以及光刻系統，能夠增強光刻分辨率，提高焦深和對比度。

為解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種用于增強光刻分辨率的離軸照明結構，包括依次設置的反射鏡、聚光透鏡、掩膜板和投影透鏡，還包設置在所述反射鏡與所述掩膜板之間的相位圖形片，所述相位圖形片包括同一圓內的多個相鄰夾角相等且圓心角相等的極邊扇形，所述極邊扇形被多個與所述極邊扇形同心的同心圓分割為多個曲邊照明極塊，同一所述極邊扇形對應的多個所述曲邊照明極塊之間的間距成等差數列，入射光束經過所述反射鏡反射到所述相位圖形片后偏離主光軸產生一個傾角后，透射過所述掩膜板的圖形的零級和一級衍射光經過所述投影透鏡在晶圓片的光刻膠上形成干涉圖案。

其中，所述相位圖形片設置在所述聚光透鏡上方、所述掩膜板上方或所述掩膜板的上表面。

其中，所述曲邊照明極塊的開口角為30°～45°。

其中，相鄰所述極邊扇形之間的夾角為30°～60°。

其中，所述極邊扇形的數量為4～6。

其中，同一所述極邊扇形對應的多個所述曲邊照明極塊之間的間距相等。

其中，同一所述極邊扇形對應的多個所述曲邊照明極塊在徑向的厚度相等。