[实用新型]一种用于增强光刻分辨率的离轴照明结构和光刻系统

说明书

技术领域

本实用新型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。

实用新型内容

本实用新型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，本实用新型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，还包设置在所述反射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，本实用新型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。

本实用新型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：

本实用新型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，还包设置在所述反射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。

本实用新型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。