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1、《激光杂志》2005年第26卷第1期LASERJOURNAL(Vol.26.No.1.2005)23·实验技术与装置·光学光刻中的离轴照明技术郭立萍,黄惠杰,王向朝(中国科学院上海光学精密机械研究所,上海201800)提要:本文讨论了光学光刻中的离轴照明技术。主要从改善光刻分辨率、增大焦深、提高空间像对比度等方面对离轴照明与传统照明作了比较,并用Prolith仿真软件进行了模拟分析。研究表明,离轴照明是一种很有效的光刻分辨率增强技术。关键词:光学光刻;离轴照明;分辨率;焦深;Prolith仿真中图
2、分类号:TN305.7文献标识码:A文章编号:0253-2743(2005)01-0023-03Off-axisilluminationforopticallithographyGUOLi-ping,HUANGHui-jie,WANGXiang-zhao(ShanghaiInstituteofOpticsandFineMechanics,ChineseAcademyofSciences,Shanghai201800China)Abstract:Off-axisilluminationforopti
3、callithographyisanalyzed.Theimagingperformanceofoff-axisilluminationforfulldenselinesisanalyzedfromatheoreticalstandpoint.Comparedwithconventionalillumination,off-axisilluminationcanenhanceresolution,improvedepthoffocusandimagecontrast.Simulatedresult
4、sshowthatoff-axisilluminationisaveryeffectiveresolutionenhancementtechnique.Keywords:opticallithography;off-axisillumination;resolution;depthoffocus;Prolithsimulation工艺因子k1、提高工艺因子k2。光刻分辨率增强技术主要1引言有离轴照明技术、移相掩模、光学邻近效应校正以及先进光为了满足超大规模集成电路特征尺寸不断缩小的要求,刻工艺技术
5、。离轴照明技术在不改变工作波长、投影物镜的投影光刻技术得到了迅速发展,而提高光刻分辨率是光刻技数值孔径与光刻胶工艺的条件下,就能提高光刻分辨率,因术的核心。光刻分辨率是指通过光刻机在硅片表面能曝光而得到了广泛应用。本文主要从离轴照明改善光刻分辨率、的最小特征尺寸,它是光刻机最重要的性能指标。焦深是指增大焦深、提高空间像的对比度等方面与传统照明作了比能够满足光刻分辨率与CD均匀性的硅片最大离焦范围,它较,并用Prolith软件进行了仿真,最后对仿真结果进行了分也是光刻系统的一项重要指标。光刻分辨率R
6、(线宽)与焦析。[1]深DOF分别由以下两式确定:2离轴照明技术λR=k1(1)NAλDOF=k22(2)(NA)NA为投影物镜的像方数值孔径,λ为曝光波长,k1、k2为工艺因子。由式(1)可知,要提高光刻分辨率,可以缩短曝光波长λ、增大投影物镜的数值孔径NA或减小工艺因子k1。曝光波长缩短是光刻技术发展的一个重要方面,已从436nm、365nm的紫外与近紫外光发展到目前的248nm、193nm、157nm的深紫外光(DUV),再发展到未来13nm的极紫外光(EUV)。由式(1)和式(2)可知,曝
7、光波长的缩短可以使光刻分辨率线早在1989年光刻专家就提出了离轴照明技术,并得到性提高,但同时会使焦深线性减小。由于焦深与数值孔径的[2-3][4-9]了很好的发展,到现在离轴照明已得到了广泛应用。平方成反比,增大投影物镜的数值孔径,所以在提高光刻分如图1所示,在采用离轴照明的曝光系统中,掩模上的照明辨率的同时会使投影物镜的焦深急剧减小。由于硅片平整光线都与投影物镜主光轴有一定的夹角。入射光经掩模发度误差、胶厚不均匀、调焦误差以及视场弯曲等因素的限制,生衍射,左侧光源的0级、-1级衍射光与右侧光束
8、的+1投影物镜必须具备足够的焦深。因此在一定波长情况下,为级、0级衍射光参与成像。环形照明、四极照明和二极照明保持有足够的焦深,通常采用光刻分辨率增强技术,即降低都属于离轴照明方式,图2给出了不同照明方式下投影物镜光瞳上的光强分布示意图。收稿日期:2004-07-012.1离轴照明可以提高光刻分辨率作者简介:郭立萍(1976-),女(汉),山东莱芜人,中国科学院上海光我们考虑掩模图形为一维密集线条的光栅,光栅衍射方学精密机械研究所博士研究生,主要从事光学光刻技术方面的研究。©199
