离轴照明技术的应用与优势

离轴照明技术（OAI，off-axis illumination）是一种通过改变照明光源的形状，进一步实现改变透射光场各级衍射波方向的目的，从而提高光刻图像分辨率的方法。由于透射光波在经由投影物镜成像时，高次衍射波包含了较多掩模板图形空间的调制信息，因此投影物镜的数值孔径（NA，numerical aperture）越大，其进入光瞳的高频部分就越多，成像质量就会越高。但由于投影物镜的数值孔径大小存在物理极限，不可能无限增大，在随着图形线宽及间距的不断减小时，衍射现象就会越趋剧烈，各级衍射波之间的张开角度就会越来越大。在这种前提下，当与光轴平行的或者与光轴夹角比较小的照射光产生的透射光场经过投影物镜成像时，只有不含掩模图形任何空间调制信息的0级衍射波可以通过光瞳。因此在这种情况下硅片表面上只能得到区域处相等的背景光；而在相同条件下，与光轴夹角较大的照射光产生的透射光场经过投影物镜成像时，衍射波的透射情况如图4-13所示，此时+1或-1级衍射波能进入光瞳并进一步去参与整个成像过程，使得该空间具有一定的分辨率。

图4-12　双重图形流程

（a）旋涂第一和第二光刻胶（b）旋涂第三光刻胶并用第一块版光刻第一光刻胶然后除去第三光刻胶（c）重涂第三光刻胶并用第一套版平移后光刻第二光刻胶，然后除去第三光刻胶（d）重涂第三光刻胶并用第二块光刻板光刻，以此保护住以前要留下的光刻图案，然后除去第三光刻胶（e）利用留下的第一、第二光刻胶的图案刻蚀下面的多晶硅薄膜，最后得到所需的精细多晶硅线条(www.xing528.com)

如图4-13所示，离轴照明技术去掉了照明光源中与光轴夹角较小的部分，使得更多的高阶衍射波能参与成像过程，这一方法提高了高频衍射波所占全部光强的比例，进而提升了空间图像分辨率。

图4-13　离轴照明技术

需要特别指出的是，离轴照明技术对于图形重复周期在一定范围内的密集图形能够起到增强图像解析度的作用，但对于不满足重复周期范围要求的孤立图形或稀疏图形来讲，分辨率却并不能得到很大的提升。因此对于孤立和稀疏类图形而言，其成像质量会受到一定影响。