分辨率

一種解釋分辨率的實際方法是通過硅片上形成符合質量規範要求的最小特徵圖形。形成的關鍵尺寸越小，光刻膠的分辨能力和光刻系統就越好。集成電路生產中使用的投影式光刻機的曝光系統可以等效地用所謂的科勒(Koehler)光學模型來描述，如圖1所示。光源位於會聚透鏡(condenser lens)的焦平面上。通過會聚透鏡後，光線照射在掩模上，產生衍射光束0,±1,±2,…。投影透鏡組(projection lens)的大小將決定多少衍射光將被收集並聚焦到晶圓表面，在晶圓表面形成掩模圖形的像。較大的鏡頭將有更大的分辨能力，因為它能夠收集到更多的衍射光線。掩模上的圖案和晶圓上圖像尺寸的比例可以通過光學系統來調節，先進光刻系統中的比例是4∶1。在193nm浸沒式光刻機中，晶圓與投影透鏡之間填充了水，其他光刻機仍然是空氣 ^[1]  。

考慮掩模上兩個相鄰的點A與B，它們在晶圓表面成的像是A′與B′，如圖2所示。A與B之間的距離最小必須是多少，A′與B′才能被清晰地分辨出來，瑞利(Rayleigh)早在1879年就給出了這個問題的答案，即所謂的瑞利判據(Rayleigh criterion)：A、B之間的最小距離是埃利(Airy)圖形的第一極小值，即

式中，d是光瞳的孔徑；f是透鏡的焦距；k1是一個常數；λ是光源的波長；NA是投影透鏡的數值孔徑(numerical aperture，NA)，定義為nsinθ。θ是曝光光線在晶圓表面的最大入射角，如圖1所示。對於193nm浸沒式光刻機，n=1.44(水在193nm波長時的折射率)。其餘光刻機，透鏡和晶圓之間都是空氣，n=1 ^[1]  。

光刻分辨率的進一步提高完全依賴於所謂的分辨率增強技術(resolution enhancement technology，RET)，包括光源優化(illumination optimization)、鄰近效應修正、添加輔助圖形(assistant features)等，這些都必須依靠仿真計算來找到解決方案 ^[1]  。