光刻成像中的偏振像差可能来源于器件材料的双折射、界面反射、透射等因素。而掩模保护膜作为光刻曝光中的必要元件,也将影响光的透射率、相位及偏振状态,产生偏振像差,最终对光刻成像性能带来一定的影响。掩模保护膜是指在掩模表面用铝框支起一层有机薄膜,目的是防止环境灰尘或者微粒粘落在掩模的图形面上而影响光刻性能。为了尽量增大膜层的透射率,该层薄膜一般采用无吸收材料。传统方法是将薄膜厚度设置为半波长的整数倍。超大数值孔径(NA)光刻成像中,掩模保护膜上的入射光线入射角范围增大,用传统方法优化掩模保护膜难以增大斜入射光的透射率。基于薄膜光学原理提出一种新的掩模保护膜优化方法,确保光线在整个入射角范围内的平均透射率最大。利用琼斯矩阵方法探讨膜层的透射属性和相位特征,得到相应的琼斯光瞳来分析膜层带来的偏振像差。

结果表明,对比传统的掩模保护膜优化方法,新方法能有效提高斜入射光线的透射率,减小膜层引起的偏振像差。新的掩模保护膜优化方法能为超大NA光刻成像的掩模保护膜设置提供必要的理论基础和技术支撑。