高数值孔径光刻成像中双层底层抗反膜的优化

在高数值孔径光学光刻中,成像光入射角分布在较大范围内,传统的单底层抗反膜不足以控制抗蚀剂-衬底界面反射率(衬底反射率)。考虑照明光源形状以及掩模的影响,提出了一种新的双层底层抗反膜优化方法,依据各级衍射光光强求衬底反射率的最小权重平均值来配置膜层。针对传统掩模、衰减相移掩模以及交替相移掩模的情况,用该方法优化双层底层抗反膜。结果表明,如果成像时进入物镜光瞳的高阶光越多,高阶光光强越大,则掩模对底层抗反膜优化的影响越大。在某些成像条件下,如使用交替相移掩模实现成像,有必要在底层抗反膜优化中考虑掩模的影响。

高数值孔径光刻中衬底反射率的控制

高数值孔径(N4)光刻中,需要控制衬底反射率以减小薄膜干涉对光刻性能的影响。采用薄膜光学方法研究了高NA光刻中底层抗反膜(BARC)对衬底反射率的控制。针对硅基底对单层和双层BARC进行优化以探索满足高NA光刻要求的BARC材料光学参数容限。结果表明,当NA超过0.8时,单层BARC无法控制衬底反射率而有必要采用双层BARC。横电(TE)比横磁(TM)偏振光的衬底反射率更难以控制。NA越大,单层BARC折射系数的优化值越大。双层BARC中的顶层膜应采用低吸收率材料而底层膜应采用高吸收率材料。本研究可为高NA光刻中的BARC材料研制及衬底反射率控制提供理论依据。

高数值孔径光学光刻成像中的体效应

为有效控制成像线宽,研究了高数值孔径光学光刻中的体效应并提出一种光刻胶膜层优化方法,利用成像中的摇摆效应平衡体效应对成像线宽的影响。首先根据系统数值孔径和照明相干因子确定成像光入射角分布,相对所有入射光求出光刻胶底面单位体积吸收的能量平均值。然后用最小二乘法拟合得到能量平均值随光刻胶厚度变化的解析式并求能量平均值的导数。最后通过优化光刻胶膜层,使能量平均值的导数绝对值最小。按优化结果设计光刻胶膜层,利用商业光刻软件Prolith9.0得到成像线宽随光刻胶厚度的变化。结果表明,该方法能在3040nm的光刻胶厚度范围,有效地减小由体效应引起的成像线宽的变化。