雙極（Dipole）照明是離軸照明的一種，分為水平雙極（X-Dipole）和垂直雙極（Y-Dipole），如圖1所示。使用兩個參數來定量描述雙極照明：σc和σi。σc定義光源中心和主光軸之間的距離；σi定義光源的大小。σc越大表示光源離主光軸越遠，離軸照明的效應就越明顯。水平雙極照明對於垂直的密集線條有很高的解析度，但是對於水平線條的解析度很差。與之相反，垂直雙極照明對於水平的密集線條有很高的解析度，但是對於垂直線條的解析度很差。
基本介紹
- 中文名：雙極照明
- 外文名：Dipole
雙極（Dipole）照明是離軸照明的一種，分為水平雙極（X-Dipole）和垂直雙極（Y-Dipole），如圖1所示。使用兩個參數來定量描述雙極照明：σc和σi。σc定義光源中心和主光軸之間的距離；σi定義光源的大小。σc越大表示光源離主光軸越遠，離軸照明的效應就越明顯。水平雙極照明對於垂直的密集線條有很高的解析度，但是對於水平線條的解析度很差。與之相反，垂直雙極照明對於水平的密集線條有很高的解析度，但是對於垂直線條的解析度很差。
圖1 水平雙極（左圖）和垂直雙極（右圖）
雙極照明的解析度和線條取向的關係可以用圖2來說明。當雙極的取向和掩模上線條的取向垂直時，如圖2中（a）所示，在垂直與線條的方向上（X方向）光源實現了離軸照明，即光源沿X軸方向偏離了主光軸。這時，曝光系統對X方向圖形的細節有最佳的解析度。也就是說，掩模版上沿X方向的周期變化圖形可以在晶圓表面成像。而在平行於掩模版線條的方向上（Y方向），光源和主軸的距離是0；也就是說，在Y方向光源並沒有實現離軸照明，對掩模版上Y方向圖形的解析度不夠。如果此時掩模版上的線條是沿X方向的，如圖2中（b）所示，沿Y方向變換的周期結構就不能被曝光系統很好地分辨。
圖2 雙極照明的解析度和線條取向的關係
傳統光刻一般使用的在軸照明，其光源發出的光經掩模衍射後，由光瞳收集衍射圖形，經投影鏡頭在光刻膠表面還原出掩模圖形。隨著圖形尺寸的不斷減小，衍射斑間的距離不斷增大，在軸照明不再能夠收集足夠多的衍射級次，因此，離軸照明(OAI)的技術成為提升光刻解析度的一種辦法。如圖3中（a）和圖3中（b）所示，OAI將入射光線偏轉一定的角度，在光瞳孔徑不變的情況下能夠比在軸照明收集更多的衍射級次，從而增強解析度。OAI所採用的光源如圖3中（c）所示，考慮到圖形的對稱性，故在左右兩邊各有一個點光源，這樣的光源通常被稱為雙極型光源。OAI在光瞳面上形成的像如圖3中（d）所示，0級衍射斑不再位於光瞳中心，而是在偏離軸心的位置上，與之對稱的是1級（或-1級）條紋。
雙極型光源是在X方向上有一對對稱的光源點，這樣的光源對於掩模上Y方向的一維圖形有較高的解析度。
圖3 離軸照明解析度增強技術原理圖
