邊緣粗糙度

邊緣粗糙度(Line Edge Roughness, LER)是指光刻膠圖形邊緣的粗糙程度 ^[1]  。

通常使用高分辨率電子顯微鏡來測量邊緣粗糙度。首先是選擇一個長度為L的測量窗口。在這個窗口之內的光刻膠邊緣被等間距的掃描N次，相鄰掃描之間的間隔是

，因此

。圖1中，

代表每一次掃描時確定的光刻膠邊界位置。平均的邊界位置確定為

每一次掃描所確定的邊界與平均邊界的偏差為

所測得的光刻膠邊界的標準誤差，即邊緣粗糙度，可以計算得到：

在光刻領域通常使用3倍的邊界誤差（即）來定量描述邊緣粗糙度 ^[1]  。

圖1 光刻膠邊緣示意圖

對於化學增幅型光刻膠，由曝光光源產生的入射光子轉化為光酸，光酸通過化學反應轉化為“潛影”。顯影液中的潛影由各種具有不同溶解度的化合物組成，圖2中潛影的藍色區域能夠在顯影液中完全溶解，紅色區域則不能溶解，而中間區域則是可溶和不可溶分子的混合。因為可溶解分子的生成過程是隨機的， 所以中間區域分子的分佈無法控制，正是中間區域可溶分子的不均勻性導致了LER的形成。因此，LER正比於中間區域的寬度，它們之間的關係通過化學梯度（決定光刻膠溶解度的某種化合物的濃度梯度）聯繫起來：

上式中，

是一個比例常數，

是用初值歸一化後保護基團的濃度，

是化學梯度。

由顯影和沖洗過程中相關的材料和工藝決定，高性能光刻膠的

取值範圍為0.14-0.31 ^[2]  。

圖2 LER形成機理