由于玻璃基板的厚度和保护膜距离基板的距离相近,均为6mm左右,所以这些吸附在掩模上的颗粒距离掩模图形面(Cr面)的距离都在6mm左右。现代投影式光刻机的聚焦深度(DOF)最多也就是在1~2um,这远小于6mm。因此,在曝光时,这些附着在玻璃和保护膜上的颗粒,只能在晶圆表面形成一个非常模糊的像,对局部的光强产生的干扰很小。只有当这些颗粒的尺寸大到一定程度时,其在晶圆上产生的阴影才可能在光刻胶上留下图形。图1是吸附在Cr图形上的颗粒与吸附在保护膜上的颗粒成像的对比示意图 。
图1 在Cr图形上的颗粒与吸附在保护膜上的颗粒成像对比示意图
掩模保护膜使光透过率减少,并使成像变得更加模糊,如图2所示 :
理论计算表明,只要这些颗粒和模版上Cr图形之间的距离(即掩模的厚度或保护膜的高度)大于t,它们对局部光强的影响就不会超过10%。t定义为
式中,M是光刻系统成像的倍数,对于现代光刻机M=4;d是颗粒的直径。前面已经介绍了t6mm,假设光刻机的数值孔径NA=0.5,据此,我们可以估算出掩模上所允许的最大的颗粒尺寸,d0.18mm。
G-线和Ⅰ-线掩模版所使用的保护膜是高分子量的硝化纤维树脂(high-molecular-weight nitrocellulose polymers)。硝化纤维树脂薄膜的制备工艺如下:首先把硝化纤维树脂的溶液旋涂在平整的玻璃表面;在适当的温度烘干后,把薄膜从玻璃表面揭下。最后把薄膜切割成所需要的尺寸。但是,硝化纤维树脂在DUV波段有较高的吸收系数,因此不能用于248nm。和193nm波长。248nm和193nm保护膜的材质一般是含F的树脂(amorphous fluoropolymers),例如,聚四氟乙烯(teflon)。保护膜的厚度一般在1um左右,可以针对不同的波长做进一步优化。对保护膜材质的要求除了必须具有很高的透明度外,在光照下还不能释放对掩模有害的气体成分。新型保护膜材料还在不断研发中,研发的方向就是含F的聚合物 。