相移掩模是同时利用光线的强度和相位来成像,得到更高
分辨率的一种分辨率增强技术。
相移掩模(Phase Shift Mask, PSM)是同时利用
光线的强度和相位来成像,得到更高分辨率的一种
分辨率增强技术。相移掩模是一项通过改变光束相位来提高
光刻分辨率,其基本原理是通过改变
掩模结构,使得透过相邻透光区域的光波产生180度的相位差,二者在像面上特定区域内会发生相消
干涉,减小光场中暗场的光强,增大亮区的光场,以提高
对比度,改善
分辨率。
相移掩模种类很多,其改善
光刻分辨力的机理和能力也有差异,但其基本原理主要是在掩模图形的相邻透光区引入180°(或其奇数倍)的位相差或再辅之以透过率变化(衰减PSM),以改变相邻图形衍射光束之间的
干涉状态;通过相邻透光区光场的
相消干涉,减小光场分布中暗区的光强、增大亮区的
光场,以提高对比度、改善分辨力;或者用相邻图形的位相梯度,产生光场方向反转和零场区,以提高图形陡度、
对比度和
分辨力。由于亮区光场分布变陡,从而也改善了
曝光量宽容度。PSM与传统
掩模板(Traditional Mask,TM)对比如图1所示。
随着移相掩模技术的发展,涌现出众多的种类,大体上可分为交替型移相掩模(Levenson PSM/Alternating PSM )、衰减式∕不透明移相掩模(Attenuated PSM/ halftone PSM)、边缘增强型移相掩模(Rim PSM)、亚分辨率移相掩模(Sub Resolution PSM)、自对准移相掩模(Self-alignment PSM)、无铬∕全透明移相掩模(Chrome-less PSM /All-transparent PSM)及复合移相方式(交替移相+全透明移相+衰减移相+二元铬掩模)等同时还有强移相掩模和弱移相掩模之分,其中无铬∕全透明移相掩模和交替式移相掩模为强移相掩模,其他为弱移相掩模。尤其以交替型、衰减式和全透明移相掩模对分辨率改善最显著,为实现
亚波长光刻创造了有利条件。
光掩模通过人为控制透明部分的
透光率和相位来提高
分辨率,其具体实现方法是采用部分透光的
薄膜,来取代常规二元掩膜中不透明背景图形,这种薄膜可同时控制光的相位差和透光率,也被叫做半透明的相移掩模。