本發(fā)明涉及光刻設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于增強(qiáng)光刻分辨率的離軸照明結(jié)構(gòu)和光刻系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

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(xué)反應(yīng)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(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，對于光刻系統(tǒng)的要求也越來越高。因此，光刻系統(tǒng)是高科技產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的中流砥柱，最終能影響電子產(chǎn)品商業(yè)競爭的成敗。

隨著光刻特征尺寸變小和光刻圖形結(jié)構(gòu)愈趨復(fù)雜及多樣化，同時也是在超大規(guī)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(shù)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(shù)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(shù)增加分辨率的重要研究方向。

近年來，已經(jīng)從436nm的紫外光發(fā)展到近紫外光再到193nm等深紫外光(EUV)，以及現(xiàn)在正在研制的13nm的極紫外光(DUV)，都推進(jìn)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(shù)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(shù)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(qiáng)技術(shù)。

常用的分辨率增強(qiáng)技術(shù)有離軸照明(OAI)、相移掩膜(PSM)、光學(xué)鄰近效應(yīng)(OPC)、光瞳濾波及偏振光照明。離軸照明技術(shù)能在不改變工作波長、投影透鏡的數(shù)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(fā)展。常見的離軸照明方式有環(huán)形照明、偶極照明、四極照明等，其表征參數(shù)有照明相干因子、照明極開口角、照明極數(shù)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(guī)則的圖形。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于增強(qiáng)光刻分辨率的離軸照明結(jié)構(gòu)以及光刻系統(tǒng)，能夠增強(qiáng)光刻分辨率，提高焦深和對比度。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種用于增強(qiáng)光刻分辨率的離軸照明結(jié)構(gòu)，包括依次設(shè)置的反射鏡、聚光透鏡、掩膜板和投影透鏡，還包設(shè)置在所述反光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(nèi)的多個相鄰?qiáng)A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(yīng)的多個所述曲邊照明極塊之間的間距成等差級數(shù)，入射光束經(jīng)過所述反射鏡反射到所述相位圖形片后偏離主光軸產(chǎn)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(jīng)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(shè)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(shù)量為4～6。

其中，同一所述極邊扇形對應(yīng)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(yīng)的多個所述曲邊照明極塊在徑向的厚度相等。

其中，同一所述極邊扇形對應(yīng)的多個所述曲邊照明極塊在徑向的厚度與之間的間距相等。

其中，所述相位圖形片的中心與所述聚光透鏡、所述投影透鏡處于同一主光軸。

除此之外，本發(fā)明實施例還提供了一種光刻系統(tǒng)，包括如上所述的用于增強(qiáng)光刻分辨率的離軸照明結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明實施例所提供的用于增強(qiáng)光刻分辨率的離軸照明結(jié)構(gòu)和光刻系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明實施例提供的用于增強(qiáng)光刻分辨率的離軸照明結(jié)構(gòu)，包括依次設(shè)置的反射鏡、聚光透鏡、掩膜板和投影透鏡，還包設(shè)置在所述反光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(nèi)的多個相鄰?qiáng)A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(yīng)的多個所述曲邊照明極塊之間的間距成等差級數(shù)，入射光束經(jīng)過所述反射鏡反射到所述相位圖形片后偏離主光軸產(chǎn)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(jīng)過所述投影透鏡在晶圓片的光刻膠上形成干涉圖案。

本發(fā)明實施例提供的光刻系統(tǒng)，包括如上所述的用于增強(qiáng)光刻分辨率的離軸照明結(jié)構(gòu)。

所述用于增強(qiáng)光刻分辨率的離軸照明結(jié)構(gòu)以及光刻系統(tǒng)，通過使用多個同心圓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(shù)量，使得相位圖形片獲得具有環(huán)形和極邊照明的雙重特征，透射過掩膜板的圖形的零級和一級衍射光在晶圓片的光刻膠上形成干涉圖案，只有兩束光成像，光程差為零，而不是傳統(tǒng)的三束光成像模式，能夠使用在多個方向上的線條和孤立孔等特殊復(fù)雜圖形，能夠有效改善光刻的分辨率，提高焦深和對比度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的用于增強(qiáng)光刻分辨率的離軸照明結(jié)構(gòu)的一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的用于增強(qiáng)光刻分辨率的離軸照明結(jié)構(gòu)的一種具體實施方式中相位圖形片的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參考圖1～圖2，圖1為本發(fā)明實施例提供的用于增強(qiáng)光刻分辨率的離軸照明結(jié)構(gòu)的一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的用于增強(qiáng)光刻分辨率的離軸照明結(jié)構(gòu)的一種具體實施方式中相位圖形片的結(jié)構(gòu)示意圖。

在一種具體實施方式中，所述用于增強(qiáng)光刻分辨率的離軸照明結(jié)構(gòu)，包括依次設(shè)置的反射鏡2、聚光透鏡4、掩膜板5和投影透鏡6，還包設(shè)置在所述反光鏡與所述掩膜板5之間的相位圖形片3，所述相位圖形片3包括同一圓內(nèi)的多個相鄰?qiáng)A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31，同一所述極邊扇形對應(yīng)的多個所述曲邊照明極塊31之間的間距成等差級數(shù)，入射光束1經(jīng)過所述反射鏡2反射到所述相位圖形片3后偏離主光軸產(chǎn)生一個傾角后，透射過所述掩膜板5的圖形的零級和一級衍射光經(jīng)過所述投影透鏡6在晶圓片7的光刻膠上形成干涉圖案。

通過使用多個同心圓將相位圖形片3的極邊扇形分割為多個曲邊照明極塊31，增加了照明極的數(shù)量，使得相位圖形片3獲得具有環(huán)形和極邊照明的雙重特征，透射過掩膜板5的圖形的零級和一級衍射光在晶圓片7的光刻膠上形成干涉圖案，光程差為零，增強(qiáng)了光刻分辨率，提高了焦深和對比度。

本發(fā)明中的用于增強(qiáng)光刻分辨率的離軸照明結(jié)構(gòu)，由于是在光束1透射過掩膜板5的圖形的零級和一級衍射光在晶圓片7的光刻膠上形成干涉圖案，只有兩束光成像，光程差為零，而不是傳統(tǒng)的三束光成像模式，能夠使用在多個方向上的線條和孤立孔等特殊復(fù)雜圖形，能夠有效改善光刻的分辨率，提高焦深和對比度，提高光刻質(zhì)量。

在本發(fā)明中，對于相位圖形片3的設(shè)置的具體位置不做限定，只要在掩膜板5和聚光透鏡4之間即可。即所述相位圖形片3設(shè)置在所述聚光透鏡4上方、所述掩膜板5上方或所述掩膜板5的上表面。

在本發(fā)明中可以將聚光透鏡4和相位圖形片3設(shè)計為一個整體，在光路安裝時整體安裝，或者將掩膜板5與相位圖形片3設(shè)計為一個整體，將相位圖形放置在片掩膜板5的上表面，這樣可以減少整個光路系統(tǒng)的安裝復(fù)雜程度，減少對光路的調(diào)試，提高安裝效率。

本發(fā)明對于所述用于增強(qiáng)光刻分辨率的離軸照明結(jié)構(gòu)的照明相干因子不做限定，曲邊照明極塊31的開口角和數(shù)量可以按照預(yù)定的需求設(shè)計，本發(fā)明對其不做限定。

所述曲邊照明極塊31的開口角為30°～45°，相鄰所述極邊扇形之間的夾角為30°～60°，所述極邊扇形的數(shù)量為4～6。

在一實施例中，曲邊照明極塊31的開口角為30°，相鄰所述極邊扇形之間的夾角為60°，所述極邊扇形的數(shù)量為4個。

在本發(fā)明中，同一同一所述極邊扇形對應(yīng)的多個所述曲邊照明極塊31之間的間距成等差級數(shù)，可以是沿著徑向方向增加，也可以是沿著徑向方向減少，或者是所述極邊扇形對應(yīng)的多個所述曲邊照明極塊31之間的間距相等，本發(fā)明對于所述極邊扇形對應(yīng)的多個所述曲邊照明極塊31之間的間距不做具體限定。

同樣的，在使用同心圓分割極邊扇形時，也可以是均勻分割，即同一所述極邊扇形對應(yīng)的多個所述曲邊照明極塊31在徑向的厚度相等，也可以是不均勻分割，每個所述曲邊照明極塊31在徑向的厚度不相等，甚至遞增或遞減。

為了進(jìn)一步降低工藝難度，同一所述極邊扇形對應(yīng)的多個所述曲邊照明極塊31在徑向的厚度與之間的間距相等，即極邊扇形對應(yīng)的多個所述曲邊照明極塊31在徑向上與分割條紋之間等間距、等寬度設(shè)置。

為進(jìn)一步降低整個光路系統(tǒng)的體積，所述相位圖形片3的中心與所述聚光透鏡4、所述投影透鏡6處于同一主光軸。

除此之外，本發(fā)明實施例還提供了一種光刻系統(tǒng)，包括如上所述的用于增強(qiáng)光刻分辨率的離軸照明結(jié)構(gòu)。

由于所述光刻系統(tǒng)，包括如上所述的用于增強(qiáng)光刻分辨率的離軸照明結(jié)構(gòu)，因此也具有與用于增強(qiáng)光刻分辨率的離軸照明結(jié)構(gòu)相同的有益效果，本發(fā)明再此不再贅述。

綜上所述，本發(fā)明實施例提供的用于增強(qiáng)光刻分辨率的離軸照明結(jié)構(gòu)和光刻系統(tǒng)，通過使用多個同心圓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(shù)量，使得相位圖形片獲得具有環(huán)形和極邊照明的雙重特征，透射過掩膜板的圖形的零級和一級衍射光在晶圓片的光刻膠上形成干涉圖案，只有兩束光成像，光程差為零，而不是傳統(tǒng)的三束光成像模式，能夠使用在多個方向上的線條和孤立孔等特殊復(fù)雜圖形，能夠有效改善光刻的分辨率，提高焦深和對比度。

以上對本發(fā)明所提供的用于增強(qiáng)光刻分辨率的離軸照明結(jié)構(gòu)和光刻系統(tǒng)的裝置進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。