Nikon光刻机对准机制和标记系统研究

套刻精度是步进式光刻机最重要的指标之一。从应用角度探讨了Nikon系列光刻机的对准方法，举例说明了众多标准标记在实际掩模版上的摆放原则。     

EUV掩模版在曝光过程中的热变形

极紫外光刻(EUVL)技术是实现45 nm特征尺寸的候选技术之一,产业化设备要求300 mm硅片的产率大于每小时80片(80 wafer/h),此时入射到掩模版上的极紫外光功率密度很高,掩模版上的吸收层和Mo/Si多层膜将分别吸收100%和35%的入射光能量,从而导致其热变形,引起光刻性能下降,因此必须分析和控制掩模热变形。利用有限元方法分析掩模版在不同功率密度下的热变形,结果表明,抗蚀剂灵敏度为7 mJ/cm2和5 mJ/cm2时,入射到掩模版上的光功率密度分别为259.24 W/cm2和184.38 W/cm2,掩模版图形区域x-y平面内最大变形分别为1.11 nm和0.71 nm,z方向最大变形分别为0.26 nm和0.19 nm。     

EUV光刻技术的挑战(2015"现代光学制造工程与科学"国际论坛暨高端研讨会演讲)

光刻机的分辨率是基于瑞利分辨率公式R=k1λ/NA,提高分辨率的途径是缩短曝光光源的波长和提高投影物镜的数值孔径.目前主流市场使用的是193 nm 浸没光刻机多曝光技术,已经实现16 nm 技术节点的集成电路大规模生产.相对于193 nm 浸没光刻机双曝光技术,极紫外(波长13.5 nm )光刻技术可以为集成电路的生产提供更高的k1,在提供高分辨率的同时拥有较大的工艺窗口,减小光刻工艺复杂性,是具有很大吸引力的光学光刻技术,预计将在14 nm/11 nm 节点进入集成电路批量生产应用.但是,极紫外光刻技术还有包括曝光成像(patterning)、掩模版(m ask)、光刻机(scanner)、高功率极紫外光源(source)、极紫外光刻胶、光学系统寿命等挑战需要解决.其中光刻机方面的挑战主要有:光刻机基础平台技术,对焦、剂量与套刻控制技术,光学设计与制造技术,光学测量技术,多层膜技术,波像差、杂散光控制等技术.本文对极紫外光刻的主要挑战技术进行论述.     

掩模版复印工艺图形畸变分析与改进

批量化、低成本的掩模版复印工艺常被用于LED领域。在微米级图形的掩模版复印工艺中,受玻璃基板平面度的影响,光学衍射效应会导致图形发生畸变。为消弭复印工艺中的图形畸变,从光学衍射理论展开分析,提出通过调整光刻曝光剂量和光刻胶层厚度来提升掩模版复印工艺水平的方法。实验实现了4μm圆形图形掩模版的复印制作,结果表明该方法可以显著提升微米级图形的掩模版复印工艺水平,降低掩模版的制作成本。     

衍射干涉光刻研究

光刻就是将掩模版上的图形转移到基底的过程,广泛应用于微电子、微机械领域。衍射现象是光刻工艺无法避免的问题,当掩模图形尺寸接近光源波长时,就会产生衍射干涉现象。利用这一现象,可以产生小于掩模图形尺寸的图形。采用严格耦合波分析算法对光刻过程中的衍射干涉做了仿真分析;并用karl suss MA6光刻机实现了基于掩模的干涉光刻实验,通过增加滤光片得到相干光源,增强光刻过程的衍射,形成衍射干涉,掩模版透光区域和部分不透光区域下方的光刻胶得到曝光,利用微米尺度的光栅图形,在光刻胶上产生亚微米的光栅;最后利用干法刻蚀工艺,在硅基底上加工出亚微米尺度光栅。     

声表面波器件光刻的衍射效应研究

声表面波(SAW)器件光刻过程中,制作的光刻胶线条宽度与掩模版不一致,特别是不同宽度的非均匀线条光刻后线宽变化值存在偏差。该文研究了接近式曝光衍射效应对线宽的影响,分析了掩模版上线条和缝隙宽度、衍射光强、掩模版与光刻胶间距等参数间的关系。结果表明,通过建立光学模型给出了计算曝光后不同线条宽度变化值的方法,采用程序编程可对掩模版数据中不同尺寸的线条和缝隙宽度进行补偿,实现SAW器件非均匀线条宽度的精确控制。     

利用OPC方法提高NAND FLASH CELL WL均匀性

随着集成电路制造工艺的飞速发展,图形最小线宽（CD）越来越小。为了提高分辨率,在设备方面,光刻机一方面不断减小光源的波长,另一方面尽可能地增大透镜孔径的大小。但是这会极大的增加成本,而且同时也无法解决随着最小线宽的逐渐缩小,实际曝光时,由于光的衍射,投影到光刻胶涂层上的图形对比度和图形失真的问题。所以在六、七年前0．18μm技术节点时,OPC（Optical Proximity Correction）技术就被广泛应用到掩模版的制作,以得到在相同光刻条件下更高的分辨率和更逼真的图形。文章主要介绍在传统的OPC技术下如何结合其他新的OPC技术提高NAND FLASHCELL WL的均匀性。     

飞秒激光掩模版加工中的精度控制方法

飞秒激光掩模版加工和修复是近几年来微纳加工领域的研究热点之一,其中精度控制是获得高质量掩模版的关键.在飞秒激光脉冲对铬金属膜和石英基底材料破坏特性的理论基础上,利用一套输出脉宽25fs、最大功率1 W、中心波长800 nm、重复频率1 kHz的飞秒脉冲激光系统,实验研究了掩模特征单元尺寸与激光能量密度、扫描速度的关系,通过参数优化实现了最小特征尺寸为290 nm的掩模版加工;探讨了特征单元的边缘形貌和底部形貌受能量密度与扫描次数的影响规律,提出了加工参数的选取原则,最终实现了飞秒激光掩模版加工的精度控制和优化.     

亚微米光栅曝光系统的应用及设备关键技术研究

半导体工艺中的光刻是芯片制造中最关键的工艺。DFB半导体激光器的腔体结构与普通半导体激光器的腔体结构不同,需要制作周期光栅,光栅周期为亚微米数量级;鉴于亚微米光栅曝光系统在半导体激光器的应用需求,瑞士一家公司研制了一款专用于亚微米周期光栅的设备Phabler 100M DUV光刻机;本系统采用了非线性晶体的倍频效应和周期性光栅的泰伯效应。这些关键技术用较低的成本实现了极高的分辨率,可以制作周期性光栅并达到100 nm的线条分辨率;掩模版和晶片的不平行将造成光刻线条的不均匀,应用CCD探测器和计算机相结合的办法是做平行度的关键调试。     

基于CAN总线的数字式自动找平控制系统设计

对于沥青混凝土摊铺机自动找平控制系统来说,数字式控制系统的研制是目前的一个方向.介绍了一种基于CAN总线的数字式自动找平控制系统.该系统以CAN总线作为通信方式,PWM控制信号通过C8051F040单片机内部PCA可编程计数器阵列产生,并具有结构简单、信号稳定、实时性强、易扩展的特点.通过硬件实现和系统运行达到了比较理想的控制效果,验证了系统的可行性.     

Microlens lithography: A new approach for large display fabrication

Microlens lithography is a new lithographic method, that uses microlens arrays to image a lithographic mask onto a substrate layer. Microlens lithography provides photolithography at a moderate resolution for an almost unlimited area. The imaging system consists of stacked microlens arrays forming an array of micro-objectives. Each micro-objective images a small part of the mask pattern, the images overlap in the image plane. Potential applications for microlens lithography are the fabrication of large area flat panel displays (FPD), color filters, and micromechanics.     

光纤通信非线性补偿中的非线性光环路镜

介绍了用于光纤通信非线性补偿中的几种非线性光环路镜(NOLM,包括ANOLM、DALM、NALM、DILM、RA-NOLM、NBLM及DANLM)的构成和功能,给出了部分传输补偿实例,指出NOLM的发展趋势是小型化和集成化。     

基于热扩散制备平面PN结InSb红外焦平面芯片

研究了一种基于在锑化铟衬底材料上以热扩散工艺制备平面PN结的红外焦平面阵列(IRFPA)探测器芯片结构及其工艺流程。根据锑化铟材料的特性设计了新的焦平面器件制备流程,选择了等离子增强化学气相淀积(PECVD)淀积的非晶氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiON)薄膜作为扩散工艺中的掩膜材料。在此基础上制备出了具有较好的I-V特性曲线的焦平面芯片。     

UV enhanced substrate conformal imprint lithography (UV-SCIL) technique for photonic crystals patterning in LED manufacturing

The global LED (light emitting diode) market reached 5 billion dollors in 2008 and will be driven towards 9 billion dollors by 2011 [1]. The current applications are dominated by portable device backlighting, e.g. cell phones, PDAs, GPS, laptop etc. In order to open the general lighting market doors the luminous efficiency needs to be improved significantly. Photonic crystal (PhC) structures in LEDs have been demonstrated to enhance light extraction efficiency on the wafer level by researchers [2]. However, there is still a great challenge to fabricate PhC structures on LED wafers cost-effectively. Nanoimprint lithography (NIL) [3] has attracted considerable attentions in this field due to its high resolution, high throughput and low cost of ownership (CoO). However, the current NIL techniques with rigid stamps rely strongly on the substrate flatness and the production atmosphere. Those factors hinder the integration of NIL into high volume production lines. UV-NIL with flexible stamps [4], e.g. PDMS stamps, allows the large-area imprint in a single step and is less-sensitive to the production atmosphere. However, the resolution is normally limited due to stamp distortion caused by imprint pressure.A novel NIL technique developed by Philips Research and Süss MicroTec, substrate conformal imprint lithography (SCIL), bridges the gap between UV-NIL with rigid stamp for best resolution and soft stamp for large-area patterning. Based on a cost-effective upgrade on Süss mask aligner, the capability can be enhanced to nanoimprint with resolution of down to sub-10 nm on an up to 6 inch area without affecting the established conventional optical lithographic processes on the machine. Benefit from the exposure unit on the mask aligners, the SCIL process is now extended with UV-curing option, which can help to improve the throughput dramatically. In this paper, the fabrication of photonic crystal structures with SCIL technique on Süss MA6 mask aligner is demonstrated. In addition, the industrialization considerations of UV-SCIL process in high volume manufacturing are briefly discussed.     

Analysis and prevention of convex corner undercutting in bulk micromachined silicon microstructures

Convex corner undercutting in <100> silicon is an undesired phenomena during bulk micromachining of crystalline silicon substrate using anisotropic wet chemical etching process. The present investigation concentrates on the studies of convex corner undercutting at the free end of silicon cantilever beams released by anisotropic etching process. It also reports a simple, space efficient compensation design for complete prevention of corner deformation. Various compensation patterns such as square, rectangle and superposition of square and rectangular blocks of various dimensions have been employed at the free end corners of cantilever beam to protect corner deformation due to undercutting. The experiment was carried out in 44 wt.% KOH at 70 °C using <100> oriented silicon wafer. Both n-type and p-type silicon wafers were used to study the variations in the nature of corner deformation. A simple empirical relation has been obtained from the experimental data to calculate the lateral dimensions of the compensation layout from the total etch depth required to release the structure.     

基于光学三角形法的太阳帆板平面度测量系统

介绍了一种采用斜光学三角形测量结构和基于虚拟精密测量基准的太阳帆板平面度无接触测量系统及其误差补偿方法。提出的虚拟精密基准的建模与误差补偿技术 ,解决了在非精密基准上实现精密测量的问题 ,研制的系统利用现有平台可实现对太阳帆板平面度的高精度测量。测量结果表明 ,系统对面积为 2 5 81mm× 175 5mm太阳帆板的平面度测量精度达 0 .0 2mm(rms)。     

Fast patterning and dry-etch of SiNχ for high resolution nanoimprint templates

We developed a simplified nanofabrication process for imprint templates by fast speed electron beam lithography (EBL) and a dry etch technique on a SiNx substrate, intended for large area manufacturing. To this end,the highly sensitive chemically amplified resist (CAR), NEB-22, with negative tone was used. The EBL process first defines the template pattern in NEB-22, which is then directly used as an etching mask in the subsequent reactive ion etching (RIE) on the SiNx to form the desired templates. The properties of both e-beam lithography and dry etch of NEB-22 were carefully studied, indicating significant advantages of this process with some drawbacks compared to when Cr was used as an etching mask. Nevertheless, our results open up a good opportunity to fabricate high resolution imprint templates with the prospect of wafer scale manufacturing.     

电子器件性能综合检测台低气压系统的计算机控制

主要叙述了采用计算机控制电子器件性能综合测试台的气压,采用专门设计制造的伺服电动阀,通过改变伺服电动阀的开启角度达到控制气压的目的。气压的控制精度实测值为:在常温条件下的5×10-2Pa～5kPa范围内误差不大于±6.4%;在-55℃的低温条件下的0.4～5kPa范围内误差小于±5.6%,同时实现了检测台的操作、控制、数据采集和处理等方面的自动化,提高了测试数据的准确性和可重复性。     

多值压缩编码孔径超分辨率成像方法

针对近期提出的基于压缩感知(CS,compressed sensing)理论的压缩编码成像方法在重建后引入较多类似于噪声的伪影(artitacts)问题,为了使压缩编码成像方法获得更好成像质量的图像,本文提出一种改进的压缩编码成像方法。本文方法将多值模板(MVM)代替二值模板来增强编码质量,并利用自适应全变分(TV,total variation)去噪方法去除重建后的高分辨率图像的伪影。实验结果表明,这种方法很好地改进了压缩编码孔径(CCA)的成像质量,并且大幅提高了图像的信噪比(SNR)。     

空间谱估计测向中通道失配与阵元间互耦的一次性补偿

在空间谱估计测向系统中,各接收通道中的幅相失配和天线阵元间的互耦是导致测向精度和分辨率下降的主要原因。本文分析了这两种因素影响测向系统性能的机制,提出了一种可一次性补偿接收通道的幅相失配和阵元间互耦的有效方案。