相移掩模

相移掩模（Phase Shift Mask, PSM）是同時利用光線的強度和相位來成像，得到更高分辨率的一種分辨率增強技術 ^[1]  。相移掩模是一項通過改變光束相位來提高光刻分辨率，其基本原理是通過改變掩模結構，使得透過相鄰透光區域的光波產生180度的相位差，二者在像面上特定區域內會發生相消干涉，減小光場中暗場的光強，增大亮區的光場，以提高對比度，改善分辨率 ^[2]  。

相移掩模種類很多，其改善光刻分辨力的機理和能力也有差異，但其基本原理主要是在掩模圖形的相鄰透光區引入180°（或其奇數倍）的位相差或再輔之以透過率變化（衰減PSM），以改變相鄰圖形衍射光束之間的干涉狀態；通過相鄰透光區光場的相消干涉，減小光場分佈中暗區的光強、增大亮區的光場,以提高對比度、改善分辨力；或者用相鄰圖形的位相梯度，產生光場方向反轉和零場區,以提高圖形陡度、對比度和分辨力。由於亮區光場分佈變陡，從而也改善了曝光量寬容度。PSM與傳統掩模板（Traditional Mask，TM）對比如圖1所示 ^[3]  。

圖1 (a) TM和(b) PSM之比較

隨着移相掩模技術的發展，湧現出眾多的種類，大體上可分為交替型移相掩模（Levenson PSM/Alternating PSM ）、衰減式∕不透明移相掩模（Attenuated PSM/ halftone PSM）、邊緣增強型移相掩模（Rim PSM）、亞分辨率移相掩模（Sub Resolution PSM）、自對準移相掩模（Self-alignment PSM）、無鉻∕全透明移相掩模（Chrome-less PSM /All-transparent PSM）及複合移相方式（交替移相+全透明移相+衰減移相+二元鉻掩模）等同時還有強移相掩模和弱移相掩模之分，其中無鉻∕全透明移相掩模和交替式移相掩模為強移相掩模，其他為弱移相掩模。尤其以交替型、衰減式和全透明移相掩模對分辨率改善最顯著，為實現亞波長光刻創造了有利條件 ^[4]  。

光掩模通過人為控制透明部分的透光率和相位來提高分辨率，其具體實現方法是採用部分透光的薄膜，來取代常規二元掩膜中不透明背景圖形，這種薄膜可同時控制光的相位差和透光率，也被叫做半透明的相移掩模 ^[2]  。