光源極化

光源極化是指在光刻工藝中，通過調整偏振光在照明光源中所占的比例和方向增強成像對比度的方法。

基本介紹

• 中文名：光源極化
• 外文名：Illumination Polarization

在光刻工藝中，當掩模上的特徵尺寸遠大於光源波長時，光源的極化特徵並不是一個需要考慮的因素。但是在40nm技術節點以下，掩模版上的關鍵尺寸接近160nm，已經小於曝光光源的波長（193nm）。

圖1 兩束光線干涉成像

如圖1所示，是兩束光入射在晶圓的表面。入射光輸的電場強度E可以被分解為兩個互相垂直的分量：在入射面內的TM模式和垂直於入射面的TE模式：

這兩束光在晶圓表面疊加後的總光強為：

因為TE分量互相平行，所以他們的疊加與入射角沒有關係，然而TM分量之間有一個夾角，他們的疊加量與入射角度相關，需要乘以一個因子cos(2θ)。假設成像時的對比度定義為(I_max-I_min)/(I_max+I_min)，TE分量所形成的成像對比度與入射角無關，TM分量形成的對比度隨入射角的增大而減少。

圖2 不同極化條件下成像對比度隨入射角的變化

圖2是不同極化條件下成像對比度隨入射角的變化曲線。在入射角達到45°時，TM分量的成像對比度為0，而TE分量的成像對比度始終最好。較高的成像對比度，有利於提高光刻圖形的質量，增大光刻的工藝視窗。

通常使用IPS（intensity in preferred state）來描述所需要的偏振光占總照明光強的百分比，一般要求IPS大於95%。圖3展示了各種光線的極化方式，包括X-線偏振光，Y-線偏振光，方位的偏振。顯然，對於Y-雙極照明，應該採用X-線偏振；對於X-雙極照明，應該採用X-線偏振；對於四極照明與環形照明，使用方位極化最有利。

圖3 照明光線的各種極化方式