由於玻璃基板的厚度和保護膜距離基板的距離相近,均為6mm左右,所以這些吸附在掩模上的顆粒距離掩模圖形面(Cr面)的距離都在6mm左右。現代投影式光刻機的聚焦深度(DOF)最多也就是在1~2um,這遠小於6mm。因此,在曝光時,這些附著在玻璃和保護膜上的顆粒,只能在晶圓表面形成一個非常模糊的像,對局部的光強產生的干擾很小。只有當這些顆粒的尺寸大到一定程度時,其在晶圓上產生的陰影才可能在光刻膠上留下圖形。圖1是吸附在Cr圖形上的顆粒與吸附在保護膜上的顆粒成像的對比示意圖 。
圖1 在Cr圖形上的顆粒與吸附在保護膜上的顆粒成像對比示意圖
理論計算表明,只要這些顆粒和模版上Cr圖形之間的距離(即掩模的厚度或保護膜的高度)大於t,它們對局部光強的影響就不會超過10%。t定義為
式中,M是光刻系統成像的倍數,對於現代光刻機M=4;d是顆粒的直徑。前面已經介紹了t6mm,假設光刻機的數值孔徑NA=0.5,據此,我們可以估算出掩模上所允許的最大的顆粒尺寸,d0.18mm。
G-線和Ⅰ-線掩模版所使用的保護膜是高分子量的硝化纖維樹脂(high-molecular-weight nitrocellulose polymers)。硝化纖維樹脂薄膜的製備工藝如下:首先把硝化纖維樹脂的溶液旋塗在平整的玻璃表面;在適當的溫度烘乾後,把薄膜從玻璃表面揭下。最後把薄膜切割成所需要的尺寸。但是,硝化纖維樹脂在DUV波段有較高的吸收係數,因此不能用於248nm。和193nm波長。248nm和193nm保護膜的材質一般是含F的樹脂(amorphous fluoropolymers),例如,聚四氟乙烯(teflon)。保護膜的厚度一般在1um左右,可以針對不同的波長做進一步最佳化。對保護膜材質的要求除了必須具有很高的透明度外,在光照下還不能釋放對掩模有害的氣體成分。新型保護膜材料還在不斷研發中,研發的方向就是含F的聚合物 。