Off axis原理及应用

1、Off axis 成像原理及应用,NSR shrinc 应用原理,Off axis成像原理及应用,根据光的衍射理论， 光通过接近于其波长的缝隙时会发生衍射。 衍射后光路如图所示。,由于大于二阶的衍射光能量非常微弱，所以在一般情况下，通常只考虑-1、0、+1三条光线。,Off axis成像原理及应用,在光刻机中，光透过reticle后，通过LENS，在wafer上成像。由于reticle上的线与线间距非常小，所以光线在通过reticle时会发生衍射。,斜光带,光,reticle,Off axis成像原理及应用,由光的衍射原理可知： 如图， 其中：n为折射率 为光波波长 为衍射角 p为狭缝宽度,-

2、1,0,+1,P,Off axis成像原理及应用,在早期，由于reticle上的p较大，因此衍射角较小。所以由reticle上射下的光线，经过衍射后三条光线都可以进入LENS在wafer上成像。实际上stepper就是利用衍射光成像的。,LENS,reticle,wafer,P,Off axis成像原理及应用,随着技术的发展，reticle上的线宽越来越小，p也越来越小，在不变的情况下，变大，那就会出现下面的结果：,三条光线只有一条可以进入LENS，这时，在wafer上就无法成像了。,Off axis成像原理及应用,要解决这个问题在照明系统上有三种办法：,减小曝光波长,增大numerical

3、Aperture（ LENS直径),Off axis方法,Off axis成像原理及应用,减小曝光波长的方法 使用的曝光光源 g-line=436nm I-line=365nm EX=248nm 增大NA 解析度= DOF= 增大NA，DOF会越来越小。 成本越来越高，制造也越来越困难。,Off axis成像原理及应用,由点成像的原理可知，只要有两条光线汇交，即可得到该点的像，因此，off axis 就是采用一种方法，舍弃一条衍射的光线，保证有两条光线可以进入LENS.类似于如图的原理。,wafer,LENS,reticle,Off axis成像原理及应用,这样，靠两条光线成像，使reticl

4、e上的相对更小的pattern，原来不能在wafer上成像的，也可以成像在wafer上。换句话说，也就是提高了光学系统的分辨率。,Off axis成像原理及应用,Off axis的方法除了可以提高相同NA透镜的分辨率(resolution)外，还可以改善聚焦深度(DOF) 。,DOF,Off axis成像原理及应用,reticle,LENS,wafer,DOF,LENS,reticle,wafer,Off axis成像原理及应用,由此可见： 在相同的NA的LENS下，采用Off axis 方法可以得到更高的分辨率，和更好的焦深。,Off axis成像原理及应用,因为在实际的使用中，物体是立体的

5、，也就是说，要成出物体真实的像，就必须在任意角度都有两条光线进入LENS。 而如果只有二条光线进入LENS，则在一个方向上会相当于只有一条光线进入LENS。,旋转90,Off axis成像原理及应用,为保证在任意角度都可以成像，最好有四条光线同时入射。如图所示的方式，即可解决。,旋转90,Off axis成像原理及应用,因此，在 光路中（ fly-eye与reticle间）加上如图所示的装置，即可完成控制四条光线从不同方向入射的要求。,Off axis成像原理及应用,将上述的装置进行了改进，采取了多角度入射的方法。并最终演化为图中4的方式。 实际的机器中有1、4三中结构。,1,2,3,4,Of

6、f axis成像原理及应用,在机器中，将上述调光装置放在一个大的圆盘上，在需要时，按程序指令，转动到合适的位置上即可。 ( 图中小的原理并非off axis),小,Off axis成像原理及应用,但此时又出现了一个新的问题：当reticle上有比较大的pattern时，此时衍射光的角度变小。原本应落在LENS 外的光线又落在了LENS内如右图。此时物体的焦深变小，在wafer上的成像困难。,LENS,reticle,DOF,DOF,Off axis成像原理及应用,DOF,DOF,DOF DOF,DOF 大pattern时的焦深 DOF 小pattern时的焦深,Off axis成像原理及应用,针对这种情况，设计了下面这种改进方法。 在LENS中加入了一个阻挡因为衍射角改变而进入的光线的装置L-NA，原理如右图。,LENS,Off axis成像原理及应用,