摘要：当光刻工艺推进到纳米尺寸，#热问计划#光刻胶的边缘粗糙度（LER）则成为了必须要考虑的因素。这些从外观上几乎检测不到的光刻胶边缘起伏，对芯片性能会产生多大的影响？如何量化边缘粗糙度的？又是如何降低边缘粗糙度呢？

当光刻工艺推进到纳米尺寸，#热问计划#光刻胶的边缘粗糙度（LER）则成为了必须要考虑的因素。这些从外观上几乎检测不到的光刻胶边缘起伏，对芯片性能会产生多大的影响？如何量化边缘粗糙度的？又是如何降低边缘粗糙度呢？

什么是线边缘粗糙度?

线边缘粗糙度（Line Edge Roughness, LER），指的是光刻图案边缘与理论上完美的光滑边缘之间的偏差。显影后，无法将光刻图案做到完全笔直，在电子显微镜下观察会发现光刻胶边缘其实是类似于锯齿的不规则图形。LER一般不会随着工艺节点的减小而缩小，也就是说，随着线宽减小，线边缘粗糙度相对于特征宽度是在变大，这样就大大限制了可以实现的有效分辨率。

为什么会出现线边缘粗糙？

曝光阶段：由于光源的波动、遮罩不完美或透镜缺陷，导致在曝光过程中形成的图像边缘呈现出不规律的波动。

显影阶段：在使用显影剂处理光刻胶时，显影液的浓度、温度、显影时间等也会影响到光刻胶图案边缘的精确度。

线边缘粗糙度如何表示？

LER通常通过两个主要的参数来量化：RMS Roughness与Correlation Length。

Correlation Length，指的是每一次线宽的测量值和平均线宽的差值。

而RMS Roughness是指每次测量的线宽与平均线宽的平方的平均值。公式为：

Correlation Length =Wi-

其中，

N是测量点的数量。

Wi是每个测量点的宽度。

是所有测量点宽度的平均值。

RMS Roughness主要显示的是边缘的整体粗糙程度，不涉及粗糙度在空间上的分布。

Correlation Length则更关心边缘粗糙度在空间上的分布特征，即粗糙度是如何在空间上变化的。

LER过大会带来哪些问题？

1，电阻的影响

电阻增加：LER会导致金属线的实际面积减小，从而增加其电阻，由于电阻的增加，RC延迟也会相应增加，影响到芯片的速度和性能。

电流集中：由于边缘的不均匀性，电流在金属线中的分布可能变得不均匀，易在粗糙边缘处集中，增加该区域的电迁移风险。

2. 可靠性问题

断裂风险：边缘粗糙的金属线在热循环和机械应力下更容易出现断裂。

如何降低LER？
精确控制曝光的能量、时间和焦平面位置，减小由于曝光不均或曝光过度造成的边缘波动。

选用更稳定和更合适的光刻胶材料，具有良好的分辨率和对光源的稳定响应。

精确设计和制作掩膜版，通过模拟预测结果，对关键结构的设计进行优化，减少掩膜造成的边缘误差。

来源：全球家居设计馆