基于二维Ronchi光栅的纳米光刻对准技术研究

提出了一种基于二维光栅叠栅效应的纳米光刻对准方法,用于接近式光刻实现二维同步对准。该方法采用两组周期接近的二维光栅重叠产生一组周期分布的叠栅条纹,条纹的周期相对于两光栅周期被大幅度放大,将光栅间的位移反应在条纹的相位信息中。利用二维光栅在傅里叶频谱中x、y向相互独立的频谱分布,通过傅里叶变换对正交叠栅条纹横纵两个方向上的相位信息进行解析,可实现高精度二维同步对准。建立了双二维Ronchi光栅对准复振幅分布物理模型,推导了基片、掩模相对位移量与叠栅条纹相位之间的关系。通过计算机模拟对该对准方法进行了仿真分析,考虑噪声情况下,对准精度可以达到2 nm;通过实验系统对该对准方法进行测试,实验结果对准精度可以达到22 nm。     

基于等效叠栅的反射式光刻对准模型研究

针对接近接触式光刻技术的特点,提出了一种实用的反射式光刻对准方案。方案采用差动叠栅条纹对准技术,以叠栅条纹相位作为对准信号的载体。在掩模和硅片上分别设计两组位置相反、周期接近的光栅对准标记。电荷耦合器件(CCD)成像系统接收叠栅条纹图像,采用傅里叶变换提取叠栅条纹相位,得到掩模与硅片的相对位置关系。设计的标记可同时探测横纵方向的对准偏差。给出了合理的光路设计方案,详细分析了整个系统对准的内在机制,建立了可行的数学模型。研究表明,当对准偏差小于1pixel时,最大误差低于0.002pixel。与透射式光路对比,该方案更具有实用性,满足实际对准的要求。     

纳米光刻对准方法及其原理

对准技术对光刻分辨力的提高有着重要作用。45nm节点以下的光刻技术如纳米压印等,对相应的对准技术提出了更高的要求。对光刻技术发展以来主要用于接近接触式和纳米压印光刻的对准技术做总结分类,为高精度的纳米级光刻对准技术提供理论研究基础和方向。经过分析,从原理上将对准技术分为几何成像对准、波带片对准、干涉光强度对准、外差干涉对准及莫尔条纹等五种对准方法。最后结论得出基于条纹空间相位的对准方法具有最好的抗干扰能力且理论上能达到最高的对准精度,而其他基于光强的对准方法的精度更易受到工艺涂层的影响。因此,基于干涉条纹空间相位对准的方法在纳米级光刻对准中具有很好的理论前景。     

干涉条纹空间频率对数字叠栅移相干涉测量精度的影响

基于数字叠栅移相干涉原理,分析了CCD像元尺寸、随机噪声和量化误差对采样后干涉条纹和合成叠栅条纹对比度的影响,并就干涉条纹频率对叠栅移相干涉相位测量精度的影响进行了理论分析和仿真研究。结果表明,随着干涉条纹空间频率的增大,CCD的采样过程、随机噪声和量化噪声会影响叠栅条纹信号的对比度和信噪比,并通过相位解算过程直接影响数字叠栅移相干涉的相位测量精度。以相位测量精度为π/50(折合光程差精度为λ/100)作为判断标准,对应可探测干涉条纹的最大空间频率为0.45λ/pixel,为后续数字叠栅移相干涉测量范围的研究提供了定量理论依据。     

光刻对准中掩模光栅标记成像标定方法

双光栅叠栅条纹对准方法具有精度高、可靠性强等特点,适用于接近接触式光刻。为了实现高精度测量,实际应用中要求掩模光栅标记与硅片光栅标记高度平行。掩模光栅标记在CCD中成像通常存在一定的倾斜角。由此,在已提出的相位斜率倾斜条纹标定方法上,提出了一种改进方法。该方法充分利用掩模光栅45°和135°两个方向的相位信息标定CCD的成像位置,以实现掩模光栅条纹的标定。对比两种方法分析表明,改进后的方法具有倾角测量范围大、抗噪性强、精度高等优点,理论极限精度优于0.001°量级。     

一种数字光栅无掩模光刻对准方法

针对数字微反射镜装置(DMD)无掩模光刻系统,提出并研究了一种数字光栅无掩模光刻对准方法,将硅片的微位移放大显示在数字光栅与硅片物理光栅叠加产生的叠栅条纹中。建立了基于DMD的数字光栅无掩模光刻对准模型,设计了对准标记以及具体的实现方案,并对模型进行了数值仿真和初步的实验验证。结果表明,采用频率可变、图像干净、具有良好周期性结构的数字光栅代替传统的真实掩模光栅,真正实现了零掩模成本;并且采用变频率数字光栅可以扩大测量范围,减小位移测量误差。最终可以实现深亚微米的对准精度,满足目前无掩模光刻对准精度的要求。     

移栅型全息光栅曝光干涉条纹锁定

为了提高全息光栅曝光系统的曝光对比度,抑制外部环境变化引起的曝光干涉条纹漂移,提出了一种移栅型干涉条纹锁定方法。采用分束光栅实现光源激光的分光及干涉条纹的相位调整。通过叠栅条纹间接测量干涉条纹相位变化,给出了双光电探测器的最佳探测位置。结合分光及相位调整功能,给出了分束光栅参数的设计方法。针对光栅曝光特点设计了控制器。从理论上对比了分束光栅与压电反射镜的相位调整性能。实验结果表明,采样频率为500Hz时,干涉条纹的低频漂移得到有效抑制,相位锁定精度达到0.13rad(3σ),即条纹漂移量低于±0.021个周期。该方法可以实时有效地锁定曝光干涉条纹,提高曝光对比度。且分束光栅偏转对条纹周期影响小,相位调整性能仅与分束光栅参数相关,便于光路设计。     

干涉空间相位光刻对准方法研究

介绍了一种适合高分辨力接近/接触式光刻的新型纳米级光刻对准方法。简要阐述了该对准方法的基本原理,探讨了应用该对准方法的光学结构设计,提出了照明光路与干涉条纹捕获光路的垂直设计,采用单色非曝光光源远心照明方式并外加补偿光路的结构设计。在软件处理方面,提出采用九点四线曲面拟合面阵CCD细分方法及最小二乘曲线拟合定位方法,实现光刻对准精度的进一步提高。该光刻对准方法能够克服现有对准技术的诸多缺陷,具有纳米级对准精度,能够满足纳米光刻的对准需求。     

接近式光刻对准中的叠栅干涉测角方法

干涉测量是众多科学与工程领域广泛采用的精密计量手段。探索了一种方便可控的基于双光栅衍射的叠栅干涉相敏测角方法,可直接用于接近式光刻过程中掩模衬底的倾斜矫正及面内角调节,便于微纳米器件及微光电子系统集成等相关应用。本方法旨在分别利用双光栅多次衍射产生的对称与相似级次,实现(m,-m)级叠栅干涉与(m,0)级叠栅干涉,产生相位与二者相对倾斜角、面内角有关的场分布。分析推导了叠栅干涉测角的基本原理,然后介绍相应的(m,-m)级与(m,0)级干涉测角方案设计。具体而言,二者均类似地根据条纹偏转及频率变化分别以离轴与同轴的方式监测倾斜及面内偏转角度。设计相应的组合光栅标记进行实验验证。实验结果及分析表明,倾斜角与面内角的调节精度分别可达10-3 rad及10-4 rad。     

X射线光刻对准系统图像增强技术和对准标记研究

作为微细加工技术之一的高分辨率光刻技术--同步辐射X射线光刻(XRL)可应用于100nm及100nm节点以下分辨率光刻,高精度对准技术对XRL至关重要,直接影响到后续器件的生产质量。目前国内的XRL对准系统主要采用CCD相机和显微物镜采集图像,经过计算机图像处理程序进行自动对准;图像边缘分辨是图像处理部分的关键,直接决定了对准精度。针对3种不同的图像边缘增强方法进行了掩模和硅片识别精度以及对准精度的研究,并且初步设计了几种对准标记。     

投影光刻中相位光栅对准标记变形解决方案

描述了相位光栅对准法在步进重复投影光刻机中的运用,通过比较同轴对准系统和离轴对准系统的原理,工作过程,阐述了当对准标记产生变形时离轴对准系统能更好地修正偏差从而保证光刻工艺中套刻精度的要求.     

利用光学移相技术进行精确对准

己开发出一种利用光学移相、傅里叶交换和空间滤波技术,使基片上的对称图形与中间掩模上的移相图形套准的新型精密对准技术。这两个标记之间的对准是用检测基片对准标记反射光的零阶空间频率先强的最小值点来确定的。此最小值是因两对准标记共心时相位将完全抵消而形成的。所进行的理论分析知计算机模拟证明,这种技术不受对准标记图形线宽和台阶高度变化的影响,也不因制有对准标记的基片材料的光学特征变化而变化。初步实验结果与计算值相当一致。从而证明,这种技术不存在利用栅光图形和检测干涉条纹图像这些技术中所存在的模糊问题。现有结果表明,这种技术的套刻精度可优于0.1μm。     

制作亚50nm L/S图形的极紫外纳米光刻技术

极紫外光刻技术 (EUVL ,λ =1 3.4nm)是为小于 70nm特征尺寸图形制作而开发的下一代光刻技术 (NGL)。在麦迪逊威斯康星大学开发的极紫外光刻系统中 ,极紫外光源是由电子存储环中的波动器产生 ,为极紫外干涉光刻 (EUV -IL)提供了瞬间空间相干光源。其成像系统采用了一个洛埃镜干涉仪。用EUV -IL制作的高分辨力图形进行极紫外光刻的抗蚀剂特性研究。验证了用EUV光源的干涉光刻技术制作 1 9nm线 /间 (L/S)条纹图形 ,同时报告了采用EUV -IL技术开发亚 50nm密集线 /间图形的进展 ,并开始向制作 1 2 0nm多晶硅栅图形过渡     

显微光波干涉仪显示物体表面轮廓

在弗吉尼亚理工学院和州立大学 ,研究人员建造了一台光纤杨氏双孔干涉仪用作三维显微光波干涉仪 ,并在建造过程中发现精确均衡两根光纤产生稳定的零级干涉条纹的方法。在干涉仪中 ,光纤耦合器将光均等地分给两段单模光纤 ,两根光纤的输出端放置被照亮的三维物体。当成像到 CCD摄像机上时 ,物体上产生的干涉条纹花样给出物体的表面轮廓信息。通过需要知道零级条纹位置的相位展开算法消除了干涉条纹花样中的相位不确定性。为了找到零级条纹 ,两种波长的光—— 6 33nm 和 830nm——被连续地投射通过干涉仪 ,如果光程等长 ,不移动的条纹就是零…     

十三步光栅横向剪切干涉相位复原算法

光栅横向剪切干涉仪能够实现超高精度检测光学系统的波像差,是当前光刻镜头研发的重要组成内容之一。零级串扰和相移误差是影响光栅剪切干涉仪检测精度的两个主要因素,为此,提出了一种十三步光栅剪切干涉相位复原算法,在消除零级串扰的同时,还能够极大地降低对相移误差的苛刻要求。分析表明,当相移误差不大于25°时,相位复原误差小于0.01°(即2.8×10-5λ)。对于λ=193.386nm,相位复原误差小于0.005nm。因此,通过系统误差校正,光栅剪切干涉仪检测光刻镜头系统波像差的精度能够达到亚纳米级。     

光纤激光器的相位锁定及高相干功率输出

利用自成像共振腔和空间滤波器实现了两个不同长度光纤激光器的相位锁定.观察到稳定的干涉条纹.稳定的相位锁定是由于自成像腔具有适应单个光纤激光器光程变化的自调节能力.相位锁定激光器阵列输出的相干功率达到12.3 W,与此相一致的相干效率为88%.     

Flash memory中的叠栅腐蚀工艺

本文主要介绍了 Intel 式 Flash memory 单元结构的叠栅自对准腐蚀工艺和有关的叠栅腐蚀原理,分析了 Flash 叠栅自对准腐蚀对 Flash 性能的重要性。     

通过对准信号强度模拟改进ASM步进器的对准精度

随着光刻技术进入亚微未领域,对准精度的要求变得更棘手。对准精度是对准信号强度的函数。因此,为了减少对准偏差,提高管芯成品率,基于实验室的工艺数据,在ASM步进器上对0.8μmEPROM多晶-1细致地进行了对准信号强度模拟实验。模拟实验的对准标记深度为112.7～126.5nm(假设在阱掩蔽氧化过程中,硅消耗46％)。第一层栅氧化层厚度为20±2.0nm,多晶-1层的厚度定为150nm,变化范围是135～170nm。在早期的工艺开发期间,多晶-1层所使用的抗蚀剂厚度是1.23μm,常得不到令人满意的对准结果。模拟强度曲线在这一光刻胶厚度处出现一个较大下降,这可以解释所看到的对准问题。根据模拟数据,多晶-1层的最佳抗蚀剂厚度是1.36μm,因为这时可获得良好的均匀的强度,并且受对位标记深度变化的影响最小。把抗蚀剂厚度改为1.36μm后,对准误差明显降低到最小值。氧化层厚度的变化对准信号强度无明显的影响。而多晶-1层厚度在影响光学对准来说是最重要的参数。笔者收集了对准信号的强度与生产线中硅圆片上抗蚀剂厚度关系的实际数据,其结果与模拟结果非常一致。在不同的实验室中,对氧化物/氮化物/氧化物(ONO)介质层曾获得类似的结果。若使用非最佳抗蚀剂厚度,则大多数硅圆片会被步进器拒收或造成严重的对准误差。依照对准信号强度     

像差对星间激光通信系统高精度对准的影响向

为了减小ATP系统的像差对对准的影响,达到提高系统的对准精度的目的,文中以星间ATP系统中的高精度对准平台为基础,分析了激光器处于轴外发射状态时需要考虑的两个位置偏移量(离轴参量h/s和偏移参量ra),提出激光器的位置状态会对像差有着一定的影响.并通过数值仿真,分别分析了在存在激光器位置偏移量时各种像差对对准精度的影响情况.结果表明激光器发射的状态明显影响着像差对对准的影响程度,适当调节激光器发射状态有利于减小像差对对准精度的影响,进而提高对准精度.     

光刻工艺中用于校正掩模对准精度的干涉方法

本文提出了成功地用于测量光刻工艺中重叠于硅片上的不同掩模图形对准精度的干涉方法。基于一种极其精密的电光相位测量技术的应用,它能够胜任毫微米精度相对图形位移的测量。文章叙述了该测量技术的原理,并讨论了试验结果及改进该测量方法的建议。