王麗萍

(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所,吉林長(zhǎng)春 1300332)

1 引 言

極紫外光刻 (EUVL)是以波長(zhǎng)為 11～14 nm的 EUV射線為曝光光源的微電子光刻技術(shù),適用于特征尺寸為 32 nm及更細(xì)線寬的集成電路的大批量生產(chǎn)[1]。EUV光源的特點(diǎn)決定了 EUVL必須采用鍍有多層膜的反射光學(xué)元件。為滿足光刻成像的質(zhì)量要求,EUVL光學(xué)系統(tǒng)像差要控制在1 nm以內(nèi)。波像差需細(xì)致地分配到影響成像質(zhì)量的每個(gè)細(xì)節(jié)因素之中,如反射鏡基底、膜層厚度等等。由于元件工作面的中、高頻粗糙度直接影響像面對(duì)比度和系統(tǒng)能量傳輸,元件的面形精度和粗糙度要達(dá)到深亞納米量級(jí)。經(jīng)過(guò) 20年的發(fā)展,隨著對(duì)波像差、元件面形粗糙度及多層膜厚度要求的改進(jìn)和提高,EUVL的光學(xué)加工、裝調(diào)及鍍膜技術(shù)日趨成熟。光學(xué)元件面形誤差及中、高頻粗糙度加工精度達(dá) 0.1 nm r ms的大口徑 EUVL元件已經(jīng)集成到 EUV光學(xué)系統(tǒng)中,EUV光學(xué)系統(tǒng)的波像差達(dá)到衍射極限[2,3]。EUV光學(xué)技術(shù)的發(fā)展為與之有相似研究平臺(tái)的科學(xué)領(lǐng)域,如空間光學(xué)、X射線顯微鏡、等離子體診斷等技術(shù)的進(jìn)步提供了支持。本文詳細(xì)介紹了現(xiàn)有 EUVL實(shí)驗(yàn)樣機(jī)及其光學(xué)系統(tǒng)的參數(shù)特性,總結(jié)了 EUV光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則,深入討論了 EUV投影曝光系統(tǒng)及照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。

2 EUVL實(shí)驗(yàn)樣機(jī)及其光學(xué)系統(tǒng)

隨著極紫外投影光刻 (EUVL)技術(shù)的不斷進(jìn)步,EUVL系統(tǒng)經(jīng)歷了可行性驗(yàn)證、關(guān)鍵技術(shù)評(píng)估、商業(yè)化生產(chǎn) 3個(gè)發(fā)展階段。根據(jù)不同階段目標(biāo)要求,該光學(xué)系統(tǒng)歷經(jīng)了一系列演變。

EUVL光學(xué)系統(tǒng)由照明系統(tǒng)和微縮投影光學(xué)系統(tǒng)組成,受其工作波段限制只能采用全反射式系統(tǒng)。而鍍制了Mo/Si多層膜的反射元件,正入射時(shí)只能獲得 70%左右的反射率,因此,EUVL光學(xué)系統(tǒng)必須盡可能減少反射鏡的個(gè)數(shù)。

微縮投影光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)體現(xiàn)了 EUVL不同階段的發(fā)展目標(biāo)?？紤]到掃描曝光時(shí)掩模和硅片位于系統(tǒng)同側(cè)引起的硅片移動(dòng)受限和光路內(nèi)機(jī)械結(jié)構(gòu)的遮攔等影響,光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)宜采用少于 8片的偶數(shù)片光學(xué)元件。

EUVL研究初期,日本 NTT公司、美國(guó) LLNL以及美國(guó)(AT&T)公司采用非球面兩鏡曝光系統(tǒng)分別獲得了100 nm線寬/間距曝光條紋,論證了EUVL成為新一代光刻技術(shù)的可行性[4～9]。此階段的兩鏡系統(tǒng)設(shè)計(jì)有 Schwarzschild、Offner及平場(chǎng)結(jié)構(gòu),其數(shù)值孔徑 (NA)取值接近 0.1,后兩者采用環(huán)形視場(chǎng)用于大視場(chǎng)、無(wú)遮攔、掃描曝光系統(tǒng)的初步研究。上述兩鏡系統(tǒng)均屬于原理性實(shí)驗(yàn)裝置,直到 2000年,美國(guó)能源部下屬的 3個(gè)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出 ETS(Engineering Test Stand)原型機(jī),EUVL向產(chǎn)業(yè)化邁進(jìn)的技術(shù)路線才得到了驗(yàn)證。ETS實(shí)現(xiàn)了 100 nm分辨率全視場(chǎng)掃描曝光,真正奠定了 EUVL向商業(yè)化發(fā)展的道路。該系統(tǒng)由 4個(gè)反射鏡組成,如圖1所示,圖中M1,M2,M4為非球面,M3為球面,鏡面的面形精度達(dá) 0.22 nm,每個(gè)鏡面均鍍制有中心波長(zhǎng)為 13.4 nm的Mo/Si多層反射膜。系統(tǒng)的 NA為 0.1,微縮比為4∶1,像方掃描視場(chǎng)為 26 mm×1.5 mm的環(huán)形視場(chǎng),成像分辨率 ＜100 nm,設(shè)計(jì)殘差 ＜0.25 nm RMS值。裝調(diào)后 EUV干涉儀檢測(cè)得到的系統(tǒng)波像差 RMS值達(dá)到 1.2 nm。第一套 ETS系統(tǒng)獲得了 100 nm線寬 /間距掃描曝光條紋,第二套 Set2系統(tǒng)獲得了60 nm線寬 /間距靜態(tài)曝光條紋[10],如圖2所示。

圖1 ETS光學(xué)系統(tǒng)Fig.1 Optics of ETS

圖2 ETS Set2靜態(tài)曝光條紋Fig.2 Elbow patterns printed by ETS Set2

隨著 EUVL技術(shù)的發(fā)展及 193 nm浸液式光刻 45 nm節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的成熟,2000年后EUVL直接邁向 32 nm的技術(shù)節(jié)點(diǎn)。在此期間的關(guān)鍵任務(wù)是攻克實(shí)現(xiàn) 32 nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)業(yè)化的各項(xiàng)單元技術(shù),如光學(xué)元件的制造、檢測(cè),掩模及抗蝕劑制造,真空系統(tǒng)及環(huán)境控制等,為商業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)支持。Sematech、Nikon、Canon等公司均已成功研制了 NA為 0.3,微縮比為 5∶1的小視場(chǎng)兩鏡曝光系統(tǒng)—MET、H INA、SFET見(jiàn)圖3～6,為32 nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)商業(yè)化生產(chǎn)做出了技術(shù)積累與評(píng)估[11～16]。這些系統(tǒng)為掩模及抗蝕劑制造技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái),亦可作為 EUVL技術(shù)在生產(chǎn)條件下使用的測(cè)試平臺(tái),發(fā)現(xiàn)并解決量產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。這是 EUVL產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中的關(guān)鍵階段,各項(xiàng)技術(shù)在此階段逐步走向成熟。2001年 ～2005年間,Sematech公司研制了 4套MET,Nikon公司研制了 3套 H INA,在不斷的技術(shù)改進(jìn)過(guò)程中系統(tǒng)逐漸完善。MET光學(xué)系統(tǒng)由Carl Zeiss公司提供,鏡面的面形精度達(dá)0.21 nm,像方曝光視場(chǎng)為 0.2 mm×0.6 mm,裝調(diào)后系統(tǒng)波像差 RMS值達(dá)到 0.7 nm。Nikon公司的 H INA的面型加工精度達(dá)到 0.25 nm[17],H INA、SFET像方曝光視場(chǎng)均為 0.3 mm×0.5 mm,裝調(diào)后系統(tǒng)波像差 RMS值達(dá)到 0.9 nm[18]。MET、H INA 、SFET最終都獲得了 32 nm線寬 /間距曝光條紋,完成了 32 nm節(jié)點(diǎn)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)評(píng)估。

圖3 MET的光學(xué)元件Fig.3 Optical element ofMET

圖4 H INA的外廓圖Fig.4 Internal structure of H INA

圖5 H INA元件的安裝圖Fig.5 Photographs of projection optics of H INA

圖6 SFET的投影光學(xué)系統(tǒng)Fig.6 Projection optics of SFET

2006年,AS ML的兩套 Alpha樣機(jī) ADT研制成功,分別交付美國(guó) CNSE與比利時(shí) IMEC。ADT是世界上第一臺(tái)NA為 0.25,可實(shí)現(xiàn) 35 nm線寬 /間距分辨率、26 mm×33 mm全視場(chǎng)曝光的全功能 EUV光刻設(shè)備[19～21],見(jiàn)圖7。ADT的最初設(shè)計(jì)目標(biāo)是為 EUVL積累技術(shù),因此,該設(shè)備的產(chǎn)量不高。投影光學(xué)系統(tǒng)系統(tǒng)包含 6個(gè)反射鏡,由Carl Zeiss公司設(shè)計(jì)加工,鏡面的面形精度達(dá)0.25 nm,微縮比為 4∶1,像方曝光視場(chǎng)為 26 mm ×2 mm的環(huán)形場(chǎng),系統(tǒng)的成像分辨率 ＜40 nm,裝調(diào)后 EUV干涉儀檢測(cè)得到的系統(tǒng)波像差 RMS值達(dá)到 1.1 nm。2007年,ADT在 80 nm焦深范圍內(nèi)獲得了 32 nm線寬 /間距曝光條紋。目前 ADT的研發(fā)目標(biāo)是 EUVL22 nm及 32 nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)的曝光光學(xué)系統(tǒng) 3300B和 3300C[22]。

圖7 ADT的外廓圖及設(shè)計(jì)指標(biāo)Fig.7 Photograph ofADT and its specification

Nikon六鏡系統(tǒng) EUV1(圖8)的各視場(chǎng)波像差 RMS均值達(dá)到 0.4 nm,獲得了 26 nm節(jié)點(diǎn) (密線及單線)曝光圖形。該系統(tǒng)環(huán)形曝光視場(chǎng)為26 mm ×2 mm,微縮比為 4∶1。圖9為 EUV1光學(xué)元件的低頻、中頻、高頻粗糙度 (Low-spatial-frequency Roughness,LSFR;Mid-spatial-frequency Roughness,MSFR;High-spatial-frequency Roughness,HSFR)和功率譜密度 (Power Spectral Density,PSD),其系統(tǒng)反射元件的面形精度已達(dá) 27 pm[23,24]。Canon公司六鏡系統(tǒng) VSI仍處于研發(fā)階段,兩套系統(tǒng)都以實(shí)現(xiàn) EUVL的量產(chǎn)為目標(biāo)[25]。

圖8 EUV1光學(xué)系統(tǒng)模塊Fig.8 Photograph of projection optics of EUV1

圖9 EUV1光學(xué)元件加工精度Fig.9 LSFR,MSFR,HSFR and PSD of a polished aspheric mirror in projection optics of EUV1

2008年,美國(guó)LBNL實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了 NA為 0.5的曝光系統(tǒng) MET2[26],為 16～11 nm節(jié)點(diǎn) EUVL技術(shù)研究做儲(chǔ)備,設(shè)計(jì)分辨率為 8 nm的MET2將為大數(shù)值口徑 EUVL系統(tǒng)研究提供幫助,促使半導(dǎo)體工業(yè)向新技術(shù)節(jié)點(diǎn)邁進(jìn)。

3 EUVL光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

3.1 EUVL投影光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

(1)非球面加工因素

EUVL光學(xué)系統(tǒng)每一個(gè)參數(shù)的選定都需要有充分的考慮。曝光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅要達(dá)到衍射極限分辨率的要求,更要兼顧到影響系統(tǒng)集成的各種因素以降低系統(tǒng)研制風(fēng)險(xiǎn)[3]。非球面光學(xué)元件加工、檢測(cè)水平是其中最嚴(yán)重的制約因素。設(shè)計(jì)過(guò)程中首先要考慮鏡面最大非球面度的允許值,它決定了干涉儀最大條紋數(shù)及補(bǔ)償光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)。非球面度的增大會(huì)帶來(lái)中頻波紋度升高的風(fēng)險(xiǎn)。非球面度在徑向上的梯度變化是更重要的指標(biāo),它決定了干涉儀的測(cè)量精度即局部條紋密度。梯度變化越快,所需的加工磨頭越小,加工時(shí)間越長(zhǎng),在此過(guò)程中由磨頭定位、震動(dòng)引起的中頻波紋度將會(huì)增加,最終導(dǎo)致中頻波紋度平滑效率下降。

(2)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)

考慮到真空系統(tǒng)及機(jī)械結(jié)構(gòu)方面要求,后工作距應(yīng)留有一定余量,以保證像方機(jī)械調(diào)整及系統(tǒng)波像差檢測(cè)的順利進(jìn)行。微縮倍率的選取需兼顧物像距、掩模條紋大小等因素。曝光系統(tǒng)微縮比通常為 5∶1和 4∶1。

(3)多層膜對(duì)系統(tǒng)波像差影響

考慮到光學(xué)元件表面需鍍制Mo/Si多層反射膜,鏡面曲率及入射光在鏡面上的角度變化都要加以控制,入射角度變化范圍大的元件需鍍制梯形膜。多層膜缺陷不僅帶來(lái)振幅變化,影響鏡面反射率,它還帶來(lái)位相變化,影響系統(tǒng)的波像差[27,28]。薄膜位相變化常引入兩種波像差:離焦和像散。它帶給光學(xué)系統(tǒng)的波像差通常在毫波長(zhǎng)級(jí),一般光學(xué)系統(tǒng)對(duì)此影響可忽略不計(jì),但對(duì)于大數(shù)值孔徑、成像質(zhì)量達(dá)到衍射極限的反射式EUVL光學(xué)系統(tǒng),則必須考慮此因素的影響。

3.2 EUVL照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

照明系統(tǒng)也是 EUVL的核心部分之一,光源發(fā)出的光束經(jīng)照明系統(tǒng)后照明掩模板,再由投影物鏡系統(tǒng)將掩模板上的電路圖形復(fù)制到硅片表面。對(duì)線寬只有 32 nm甚至更小的線條圖形進(jìn)行精確復(fù)制,要求照明系統(tǒng)與投影系統(tǒng)必須協(xié)調(diào)工作[29]。

投影光刻對(duì)照明系統(tǒng)的要求:

(1)照明分布均勻

照明區(qū)域內(nèi)照度均勻是獲得均勻曝光量的必備條件,EUV要求照明均勻性應(yīng) ＜±1%。如果照度不勻,在掩模上相同線寬的圖形,在硅片上因圖形位置不同會(huì)復(fù)制出不同線寬。

(2)相干因子

照射到掩模各點(diǎn)的照明光NA與投影光學(xué)系統(tǒng)掩模側(cè)NA的比值稱(chēng)為照明相干因子σ,它是控制曝光裝置分辨率的關(guān)鍵量。σ=0時(shí)是相干照明;σ=∞時(shí)是非相干照明。實(shí)際裝置的相圖因子位于 0＜σ＜1之間。折中考慮 EUVL曝光系統(tǒng)所需的分辨率和像對(duì)比度,σ選值為 0.7。

σ是直接影響投影光學(xué)系統(tǒng)分辨率的參數(shù),如果照明區(qū)σ值不均勻,各向異性將導(dǎo)致分辨率因曝光范圍或圖形方向不同而不同[30,31]。

(3)元件數(shù)量及光線入射角限制

采用反射式系統(tǒng),反射角度分為近似正入射和掠入射兩種,前者入射角 ＜25°,后者入射角 ＞75°。兩種情況下,反射元件的反射率分別為70%和 90%左右,增加反射元件的數(shù)量會(huì)減小硅片上的曝光強(qiáng)度,所以極紫外照明系統(tǒng)使用的反射元件數(shù)量必須嚴(yán)格控制。

(4)結(jié)構(gòu)緊湊

考慮到真空系統(tǒng)及機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)整要求,照明系統(tǒng)應(yīng)結(jié)構(gòu)緊湊,保證照明系統(tǒng)光軸與投影系統(tǒng)光瞳銜接及系統(tǒng)波像差檢測(cè)的順利進(jìn)行。

4 EUVL投影光學(xué)系統(tǒng)及照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

4.1 EUVL投影光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

分辨率 (RES)和焦深 (DOF)是極紫外投影光刻成像系統(tǒng)的重要參量,二者由 Fraunhofer公式和 Rayleigh公式給出[32]:

式中,k1、k2與系統(tǒng)工藝相關(guān),λ為成像系統(tǒng)所使用的波長(zhǎng)。從式 (1)可以看出,提高分辨率可以通過(guò)減小λ和提高NA來(lái)達(dá)到。為了滿足高精度的成像質(zhì)量要求,光學(xué)系統(tǒng)要求達(dá)到近衍射極限的分辨率,根據(jù) Rayleigh 1/4波長(zhǎng)原則和Marechal條件,其綜合波像差分別為:δ=1/4λ峰谷值 (PV),σ=1/14λ均方根值 (RMS),而分配到每個(gè)光學(xué)元件的面形精度要求更高,分別為:

制約 EUVL提高NA的主要因素是焦深減小和設(shè)計(jì)加工難度。表1給出了NA、特征尺寸與工藝因子k1及焦深的關(guān)系。k1＞0.5時(shí),通過(guò)光學(xué)鄰近效應(yīng)校正滿足分辨率要求;0.3＜k1＜0.4時(shí),需要引入離軸照明等其它分辨率增強(qiáng)技術(shù)。NA＞0.3的 EUVL光學(xué)系統(tǒng)可用于 22 nm節(jié)點(diǎn)技術(shù)研究;NA＞0.4的可用于 16 nm節(jié)點(diǎn);NA超過(guò)0.5的光學(xué)系統(tǒng)可用于 11 nm節(jié)點(diǎn)技術(shù)研究[24]。

表1 NA,k1與焦深的關(guān)系Tab.1 Relationship among NA,k1and DOF

圖10 非球面 6鏡投影光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.10 6-mirror projection optics of EUVL

EUVL技術(shù)批量化生產(chǎn)很可能在 22 nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn),通過(guò)使用分辨率增強(qiáng)技術(shù),適應(yīng)于22～16 nm節(jié)點(diǎn)的投影光學(xué)系統(tǒng) NA約為 0.35。環(huán)形視場(chǎng)非球面 6鏡設(shè)計(jì)可以滿足此要求。EUVL 6鏡投影系統(tǒng)如圖10所示,常用型式有 4種[33～35]:

(1)PNPPNP型 (P表示凹面鏡 ;N表示凸面鏡)

與凹面鏡相比,凸面鏡的檢測(cè)更困難。此結(jié)構(gòu)包括凹面鏡數(shù)量多,可降低元件加工難度和成本。光闌位于M2上,易于調(diào)節(jié)相干因子。M1承擔(dān)了較大的系統(tǒng)光焦度,導(dǎo)致M1,M2,M3面上入射角度大,在薄膜設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)要考慮此因素。此結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是后工作距過(guò)小,M2,M5鏡非球面度及陡度大。

(2)PPNPNP型

將正光焦度分配到M1,M2上可減小各光學(xué)面主光線入射角度,降低了反射膜的設(shè)計(jì)和鍍制難度。此結(jié)構(gòu)元件非球面度小,總長(zhǎng)較大。M4元件口徑過(guò)大是系統(tǒng)的主要缺點(diǎn),也是減小入射角度的代價(jià)。

(3)PNNPNP型

此結(jié)構(gòu)采用正負(fù)鏡連續(xù)組合的形式來(lái)消場(chǎng)曲,像差校正較好。非球面度和各鏡面主光線入射角度控制適當(dāng),具有擴(kuò)大視場(chǎng),提高系統(tǒng) NA的潛力。此結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)與 PPNPNP型相同,中間像點(diǎn)前的M4鏡口徑在加工、鍍膜中需注意。

(4)NPNPNP型

雖然凸鏡的檢測(cè)困難,但凸鏡的使用可減小主光線入射角度及非球面口徑。M2,M3及M4近同心,像差得到有效的控制,有擴(kuò)大視場(chǎng),提高系統(tǒng)NA的潛力。

從綜合像差特性、光線入射角度、后工作距及降低加工檢測(cè)風(fēng)險(xiǎn)考慮,PPNPNP結(jié)構(gòu)是最合適的選擇。同時(shí),NPNPNP和 PNNPNP結(jié)構(gòu)也具有較強(qiáng)的可塑性。

16 nm技術(shù)節(jié)點(diǎn) EUVL投影光學(xué)系統(tǒng)的 NA需大于 0.4,光學(xué)設(shè)計(jì)與加工難度將顯著提高。NA越大,滿足光學(xué)性能要求的環(huán)形視場(chǎng)寬度越小。增加反射鏡數(shù)量,允許中心遮攔可以為 EUVL光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供更大的自由度,更可能實(shí)現(xiàn)大NA的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。8鏡投影光學(xué)系統(tǒng) NA可超過(guò) 0.4,但能量損失會(huì)顯著增大,且元件面形誤差要達(dá)到 pm級(jí)。如果設(shè)計(jì)中允許中心遮攔出現(xiàn),投影系統(tǒng)NA可大于 0.5,但光瞳面光強(qiáng)分布不均將破壞系統(tǒng)的成像質(zhì)量。

OanaMarinescu利用鞍點(diǎn)構(gòu)建方法優(yōu)化 EUV投影光學(xué)系統(tǒng),獲得了新型投影物鏡結(jié)構(gòu)[36]如圖11所示,但新設(shè)計(jì)的實(shí)用可行性有待分析。

圖11 由鞍點(diǎn)構(gòu)建方法設(shè)計(jì)的投影光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.11 Projection optics generated with saddlepoint construction

Carl Zeiss公司設(shè)計(jì)了分辨率可達(dá) 11 nm的投影光學(xué)系統(tǒng)[37]。圖12(a)為 8鏡無(wú)遮攔系統(tǒng),圖12(b)為 6鏡有遮攔系統(tǒng)。兩種結(jié)構(gòu)的 NA都為0.5。

圖12 Carl Zeiss設(shè)計(jì)的 NA為 0.5的投影光學(xué)系統(tǒng)Fig.12 Different type systems with NA of 0.5

4.2 EUVL照明光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

照明系統(tǒng)通常采用正入射復(fù)眼反射鏡的柯勒照明來(lái)確保照度及口徑均勻性。復(fù)眼結(jié)構(gòu)是一種光學(xué)積分儀,將光源發(fā)射光束進(jìn)行空間分離,形成由多個(gè)會(huì)聚點(diǎn)組成的二次光源。將這種二次光源當(dāng)作發(fā)散光源?？吕照彰鲗⒐庠聪癯上裼谕队肮鈱W(xué)系統(tǒng)入瞳。來(lái)自光源各處的光重疊照射在掩模板上,確保照度均勻性[38],圖13表述了這些原理。

圖13 復(fù)眼照明系統(tǒng)原理圖Fig.13 Principle of fly eye illumination optics

以下 4種方法可以提升照明系統(tǒng)性能[39～41]:

(1)改變復(fù)眼反射鏡的排列方式,將小鏡面由邊緣對(duì)齊的結(jié)構(gòu)調(diào)整為邊緣不對(duì)齊的分布結(jié)構(gòu)。由圖14(a)、(b)比較可發(fā)現(xiàn),(b)所示復(fù)眼反射鏡形成的子光源在孔徑光闌內(nèi)分布更均勻,更容易實(shí)現(xiàn)光能的均勻分布。

圖14 復(fù)眼元件排列方式Fig.14 Arrangement of facets

(2)根據(jù)光源輻射特性,調(diào)整部分小鏡面傾斜角度,改變前后組復(fù)眼中小鏡面空間對(duì)應(yīng)關(guān)系,改善掩模面照度均勻性。

(3)改變后組復(fù)眼反射鏡中小鏡面的截面形狀,提高照明系統(tǒng)能量利用率。當(dāng)被照明區(qū)域長(zhǎng)寬比大時(shí),小鏡面形成的子光源大小將受到小鏡面較小邊限制,不利于光能收集,影響均勻照明。如圖15所示,改變前后組小鏡面橫截面形狀對(duì)應(yīng)關(guān)系,前組的小鏡面橫截面形狀與掩模照明區(qū)相同,后組的小鏡面橫截面形狀接近方形。可以更有效地收集能量。

圖15 前后組復(fù)眼元件對(duì)應(yīng)方式Fig.15 Rule of correspondence between the two facets

(4)可根據(jù)光路設(shè)計(jì)要求將元件面形復(fù)雜化以補(bǔ)償元件數(shù)量的限制,例如可通過(guò)將元件非球面化,提高照明系統(tǒng)性能。

5 結(jié)束語(yǔ)

今天,極紫外光刻已被認(rèn)為是最有前景的光刻技術(shù)之一,其中,曝光光學(xué)系統(tǒng)性能直接決定著光刻圖形質(zhì)量。本文介紹了 EUVL實(shí)驗(yàn)樣機(jī)及其曝光系統(tǒng)設(shè)計(jì),討論了 EUVL光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則。對(duì)比分析了適用于 22 nm節(jié)點(diǎn)的 EUVL非球面六鏡投影光學(xué)系統(tǒng),提出了改善 EUVL照明均勻性的方法。

EUVL技術(shù)經(jīng)過(guò)近 20年的發(fā)展,在光學(xué)元件加工、系統(tǒng)檢測(cè)、裝調(diào)等關(guān)鍵單元技術(shù)方面均已逐步成熟。盡管隨著技術(shù)的進(jìn)步,未來(lái)的光刻技術(shù)將是多元化的,應(yīng)用領(lǐng)域也會(huì)不斷延深,但就占有率最大的半導(dǎo)體和微電子領(lǐng)域,極紫外光刻仍是最被期待的,有理由認(rèn)為,EUVL很可能在 22 nm節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

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