扩散长度（扩散长度）-趣爱秀

扩散机理

随着特征尺寸不断减小，在图形形成过程中如何精确的预测关键尺寸的值变的越来越重要。对于化学光刻胶而言，比较常见的有以下两种：DNQ（酚醛树脂）型光刻胶和CAR（化学放大型光刻胶）。它们分别应用于I-line步进式光刻机和Kr F扫描式光刻机。DNQ 型光刻胶的特性由光活性化合物（Photoactive Compounds，PAC）的含量决定。经过曝光步骤，未曝光区域的高浓度PAC将抑制该区域光刻胶在显影液中溶解。

因此，PAC又可以理解为溶解抑制剂。曝光后烘烤（Post Exposure Bake，PEB）步骤可以理解为简单的Fickian扩散。这些假设适用于i-line、h-line、g-line DNQ 型光刻胶的建模。图1是 DNQ 型光刻胶光敏反应的主要过程。

DNQ型光刻胶光敏反应过程

对于化学放大型光刻胶，情况则复杂的多。由于分辨率的关系，关键尺寸较小的工艺通常都采用化学放大型光刻胶和KrF扫描式光刻机。 KrF光刻胶主要由共聚高分子树脂（溶解抑制剂）、光酸生成剂（Photoacid Generator，PAG）和一些添加物（主要是抑制基体）组成。在深紫外光的照射下，光酸生成剂分解产生光酸。在PEB 阶段，借助所获得的热能，光酸分解共聚高分子树脂里的保护基T-BOC（t-butoxycarbonyloxy），生成具有OH键且易溶于碱性溶液的聚乙烯酚，而另一生成物

将进一步分解出H并与保护基继续反应的。该反应和链式反应类似，化学放大刻胶也因此得名。另一方面，抑制基体会和光酸发生中和反应，打破该链式反应的循环。

化学放大型光刻胶反应过程

计算模型

有效的光刻胶扩散长度可以从光强对比度参数比如曝光宽容度（EL）或者掩膜误差因子（MEF）得出，该关系如下：

扩散长度

代表扩散化的光学影像强度，

和

分别是关于零级光和一级光散射效率的系数，它代表该级光在全部的照明光中所占的能量比例，

表示光掩膜的关键尺寸值，p代表节距。“-”和“+”分别表示线的结果或者空隙的结果。令方程等于MEF的量测值，可以计算出有效的光刻胶扩散长度。该结果可应用到光学临近效应修正的模型校准之中。

应用

化学放大型光刻胶在248nm和193 nm光刻工艺中被广泛应用。化学放大的过程需要光致酸在空间上扩散开来，从而实现化学放大的催化反应。这种扩散具有随机性，它会使空间像的对比度下降、掩模版误差因子的升高、能量宽裕度的下降。但是这种对像质的损伤在对较宽的空间周期的光刻中，如0.25um的工艺，并不易被察觉。这是因为典型光刻胶的等效扩散长度为20~60nm，相对250nm来讲并不大。在180nm甚至更先进的130 nm及以下节点中，这种扩散及其产生的效应会变得很显著。