[实用新型]光刻机相位光栅离轴照明光学系统

说明书

本实用新型是一种光刻机相位光栅离轴照明光学系统，属于半微米至深亚微米光刻机离轴照明光学系统技术领域。

随着现代微电子技术向高集成度超微细化发展，不断提高制作微细图形的关键设备光刻机所能达到的分辨力水平，已成为光刻技术急需解决的核心问题。目前光刻机采用四极离轴照明光学系统，对提高分辨力和增大焦深有一定效果，实际使用中仍存在如下不足：

(1)光路中的四极相干片挡掉了50％以上的照明光能量，因而光能量利用率低，曝光时间长，对细线条的光刻极为不利。

(2)四极相干片仅部分孔径通光，其照明均匀性差。

(3)四极相干片照明，虽然对0.5微米～0.25微米线条中对应图形特征线条能一定程度提高分辨力增大焦深，但效果还不很理想。

本实用新型的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种光能利用率高，照明均匀性好，光刻分辨力高，焦深大，实用范围宽的光刻机相位光栅离轴照明光学系统。

本实用新型的目的可以通过以下措施来达到：光刻机相位光栅离轴照明的光学系统中，在聚光镜与掩模之间是一个与掩模面平行的相位光栅板，相位光栅板的上、下表面分别刻有线宽相同，刻蚀深度相同的线形光栅，且光栅方向相互垂直。

本实用新型的目的还可以通过以下措施来达到：相位光栅板的光栅线宽D与要求光刻特征线宽d，满足D=(0.7～1.3)d，光栅刻蚀深度h与光刻波长满足h=(0.5～1.5)λ。

附图说明：

图1为本实用新型相位光栅结构示意图。

图2为光刻机相位光栅离轴照明光学系统结构图。

下面本实用新型将结合附图作进一步说明：

如图1所示：相位光栅板为纯相位结构。针对要求光刻特征线宽图形，在石英基片上表面刻满线宽为D的线形光栅，下表面也刻满线宽同样是D的线形光栅，上下表面光栅方向相互垂直，其刻蚀深度相同。光栅线宽D与要求光刻特征线宽d的关系为D=(0.7～1.3)d，光栅刻蚀深度h与光刻曝光波长λ的关系为h=(0.5～1.5)λ。

如图2所示，在聚光镜(7)与掩模板(9)之间是一个与掩模面平行的相位光栅板(8)，其光栅方向与掩模图形线条方向一致(或垂直)。相位光栅(8)的上、下表面分别刻有线宽相同，刻蚀深度相同的线形光栅，且上下光栅方向垂直。从光源(1)射来的光通过椭球镜(2)、聚光镜(3)、积分镜(4)、聚光镜(5)、反射镜(6)、聚光镜(7)后，照射到相位光栅板(8)上，由于相位光栅板(8)上的图形是深度为h的两组相互垂直的线形光栅，经过相位光栅板(8)后光线被衍射成四个方向分布，然后照射到掩模(9)上，使掩模(9)上x或y方向的图形都受到倾斜照明，通过光刻物镜(10)成像于硅片(11)上，它变原来三束光为两束光成像，提高了光刻成像分辨力，因为是两束光成像，光程差为零，成像焦深也得到增大。

本实用新型相比已有技术具有如下优点：

1．加入照明系统的相位光栅板采用纯相位结构，它优化照明光，照明均匀性好，所有照明光均照射掩模，照明光能量利用率高，变三束光为两束光成像，提高光刻分辨力和焦深，满足大规模生产需要。

2．在聚光镜与掩模之间放置相位光栅板实现离轴照明，针对不同特征线宽图形，其相位光栅板能方便取放，不需对传统照明系统做任何改变，结构简单，实用范围加大。可应用于1微米～0.15微米范围内的特征线宽图形光刻，对0.5微米～0.25微米范围内的特征线宽图形光刻，提高分辨力和增大焦深效果更好。