光刻机环形光栅离轴照明光学系统技术方案

本实用新型专利技术是光刻机环形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。其特征是在聚光镜与掩模板之间有一个与掩模面平行的环形光栅板，它是由在石英基片上刻有间隔不同、深度相同的同心圆环构成。环形光栅板结构简单，制作方便，只需一次放置，能量利用率高，均匀性好，对不同特征线宽的各种掩模图形光刻分辨力和焦深均提高２５％以上，实用范围宽，适合大规模生产。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术是一种光刻机环形光栅离轴照明光学系统，属于半微米至深亚微米分步重复投影光刻机离轴照明光学系统
随着现代微电子技术向高集成度超微细化方向发展，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，为提高分辨力和增大焦深，光刻机采用了加入四极相干片或环形相干片的离轴照明光学系统，其不足之处在于(1)光路中的四极相干片或环形相干片挡掉了50％以上的照明光能量，因而光能量利用率低，曝光时间长，对细线条的曝光极为不利。(2)四极相干片或环形相干片仅部分孔径通光，其照明均匀性差。(3)四极相干片或环形相干片照明虽然对掩模上相对应的特征线宽图形分辨力和焦深有提高作用，但对同一块掩模中的其它非对应关系的特征线宽图形分辨力和焦深提高效果不好，实用范围受到限制，即使使用相位光栅离轴照明光学系统，实用范围扩大，但光刻不同特征线宽图形时，也需更换对应的相位光栅板，并且对斜线条图形效果也不好。本技术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环形光栅离轴照明光学系统。本技术的目的可以通过以下措施来达到光刻机环形光栅离轴照明光学系统中，在聚光镜与掩模之间是一个与掩模面平行的环形光栅板，环形光栅板上刻满至少一组间隔不相同，刻蚀深度相同的同心圆环。本技术的目的还可以通过以下措施来达到环形光栅板上每组环形光栅，其刻蚀深度h与光刻曝光波长λ满足h=(0.5～1.5)λ,刻蚀圆环图形的半径为R=i微米，其中i=1,2,3,…,m(m为正整数)。 附图说明图1为本技术环形光栅板结构图。图2为刻有两组环形图形的环形光栅结构图。图3为刻有九组环形图形的环形光栅结构图。图4为光刻机环形光栅离轴照明的光学系统结构图。下面本技术将结合附图作进一步说明如图1所示环形光栅板(8)为纯相位结构，在石英基片上刻若干组间隔不同的同心圆环。刻蚀深度h与光刻曝波长λ的关系为h=(0.5～1.5)λ。刻蚀的光栅圆环半径为R=i微米，其中i=1,2,3,…,m(m为正整数)。R的具体数值为(1.2～1.8),(1.8～2.4),(2.4～3.0),(2.4～3.6),(3.6～4.8),(4.8～6.0),(3.6～5.4)，…微米，直到充满掩模板。圆环宽度相同，取值为1.8～2.5微米。如图2所示环形光栅板(8)的图形由图1所述二组圆环状光栅的图形构成。如图3所示环形光栅板(8)的图形由图1所述九组圆环状光栅的图形构成。如图4所示在聚光镜(7)与掩模(9)之间是一个环形光栅板(8)，它与掩模(9)的掩模面平行放置。从光源(1)射来的光通过椭球镜(2)、集光镜(3)、积分镜(4)、聚光镜(5)、反射镜(6)、聚光镜(7)后，照射到环形光栅板(8)上，由于环形光栅板(8)上的图形是深度为h的圆环光栅，经过环形光栅板(8)后光线被衍射成与光轴有一定夹角的环状光带分布，然后照射到掩模(9)上，使掩模(9)上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。本技术相比已有技术具有如下优点1、环形光栅板结构简单，能方便制作，不需对照明系统其他条件作任何改变，一次放置，不需更换，对不同特征线宽的各种掩模图形均适用，实用范围宽，有利于用户使用。2、装入该环形光栅板的照明光学系统，所有照明光均照射掩模，照明能量无遮挡，能量利用率高，用它优化照明光，照明均匀性好，光刻分辨力和焦深均提高25％以上，适合大规模生产需要。3、插入环形光栅板的离轴照明，产生了环形光带的照明光倾斜照明掩模，改变原来成像系统三束光成像为两束光成像，提高了分辨力，由于二束光成像，光程差为零，成像焦深也得到提高。并且对分辨力和焦深的提高不依赖图形方向，形状和大小，可应用于0.3微米～0.12微米范围内的特征线宽图形光刻，效果很好。权利要求1.光刻机环形光栅离轴照明光学系统，来自光源(1)的光经椭球镜(2)、集光镜(3)、积分镜(4)、聚光镜(5)、反射镜(6)和聚光镜(7)照射到掩模上，被照明的掩模图形通过光刻物镜(10)投影成像于硅片(11)上，其特征在于在聚光镜(7)与掩模(9)之间是一个与掩模面平行的环形光栅板(8)，环形光栅板(8)是由在石英基片上刻满至少一组间隔不同、深度相同的同心圆环光栅图形构成。2.如权利要求1所述的光刻机环形光栅离轴照明光学系统，其特征在于环形光栅板(8)的每组环形光栅，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，光栅圆环半径为R=i微米，其中i=1,2,3,…,m(m为正整数)。专利摘要本技术是光刻机环形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
其特征是在聚光镜与掩模板之间有一个与掩模面平行的环形光栅板,它是由在石英基片上刻有间隔不同、深度相同的同心圆环构成。环形光栅板结构简单,制作方便,只需一次放置,能量利用率高,均匀性好,对不同特征线宽的各种掩模图形光刻分辨力和焦深均提高25%以上,实用范围宽,适合大规模生产。文档编号G03F7/20GK2351772SQ98229440公开日1999年12月1日 申请日期1998年9月3日 优先权日1998年9月3日专利技术者罗先刚, 姚汉民, 陈旭南, 王肇志 申请人:中国科学院光电技术研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
光刻机环形光栅离轴照明光学系统，来自光源（１）的光经椭球镜（２）、集光镜（３）、积分镜（４）、聚光镜（５）、反射镜（６）和聚光镜（７）照射到掩模上，被照明的掩模图形通过光刻物镜（１０）投影成像于硅片（１１）上，其特征在于在聚光镜（７）与掩模（９）之间是一个与掩模面平行的环形光栅板（８），环形光栅板（８）是由在石英基片上刻至少一组间隔不同、深度相同的同心圆环光栅图形构成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗先刚，姚汉民，陈旭南，王肇志，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：实用新型
国别省市：51[中国|四川]