基于疊柵條紋的納米光刻對準理論與應用研究.pdf

1、近年來,納米技術(shù)得到了迅速發(fā)展,在微電子工業(yè)、材料制備、航天航空、生物醫(yī)學展現(xiàn)了廣闊的應用前景,成為21世紀科技革命的三大核心技術(shù)之一。其中,集成電路產(chǎn)業(yè)作為納米技術(shù)發(fā)展的核心領(lǐng)域,已經(jīng)成為衡量國家間經(jīng)濟和信息產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平的重要標志。
　　按照“一代技術(shù)、一代設備、一代器件”的發(fā)展規(guī)律,集成電路特征尺寸的不斷縮小,對光刻機的分辨力提出了越來越高的要求。光學投影光刻通過不斷增加數(shù)值孔徑和縮短曝光波長提高分辨力,一直扮演著集成電

2、路制造的核心角色,與此同時也面臨諸多技術(shù)瓶頸和巨額成本。在這樣的形勢下,以納米壓印光刻技術(shù)為代表的接近接觸式光刻技術(shù)由于低成本、高分辨力、易操作性等諸多優(yōu)點,與傳統(tǒng)光學投影光刻相比呈現(xiàn)出極大的優(yōu)勢,被國際半導體技術(shù)藍圖列為22nm技術(shù)節(jié)點以下最具潛力的下一代光刻候選技術(shù)之一。然而,當前主流的光學投影對準方法很難適應分辨力不斷提高的下一代光刻技術(shù)。作為光刻工藝過程中最為關(guān)鍵的技術(shù)之一,對準技術(shù)與套刻精度息息相關(guān),要求對準精度至少達到光刻分

3、辨力的1/10左右。為此,研究滿足下一代高分辨力接近接觸式光刻的對準方法顯得迫在眉睫。
　　本文在光刻對準技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀基礎上,結(jié)合下一代納米壓印和表面等離子體光刻技術(shù)等接近接觸式光刻的特點,探索一種基于疊柵條紋的納米光刻對準方法。本文的主要研究內(nèi)容包括對準標記的設計、對準偏差的提取算法以及實際應用中可能存在的諸多問題,現(xiàn)歸納如下:
　　1.傳統(tǒng)對準方法采用光強信號結(jié)合工件臺掃描方式以及視頻圖像等傳統(tǒng)方式實現(xiàn)對準存在諸多不足,

4、本文在挖掘其優(yōu)勢的同時將光學干涉測量引入到掩模-硅片對準中,基于光的干涉和衍射理論以及疊柵條紋對微小位移的放大效應,將掩模-硅片之間的對準偏差調(diào)制在疊柵條紋的相位信息中。通過解調(diào)疊柵條紋的相位,直接獲得掩模-硅片之間的對準偏差。并設計了四象限拼接光柵對準標記,建立了掩模-硅片對準偏差的物理模型;
　　2.建立了疊柵條紋傾斜、對準標記以及 CCD攝像機三者之間的關(guān)系;并通過數(shù)值仿真研究了不同標記傾斜情況對對準精度的影響程度。在此基礎

5、上,提出了基于相位斜率和基于空間頻率分解的傾斜條紋矯正方法,介紹了兩種矯正算法的基本原理和算法流程;通過仿真研究比較了其應用范圍和性能表現(xiàn)。結(jié)果表明,后者更適合光刻對準中存在微小傾角的疊柵條紋矯正,可實現(xiàn)10-4°(10-6rad)量級矯正精度;
　　3.為了滿足光刻對準的實時性要求,提出一種基于相位譜的加窗快速傅里葉變換(FFT)掩模-硅片對準偏差快速提取算法。介紹了算法的實施流程。針對FFT信號分析存在的頻譜泄漏問題,從理論上

6、分析了其來源并將加窗算法引入疊柵條紋信號的相位提取?；贛altlab2012b Window Design&Analysis Tool平臺研究了各種可能滿足要求的窗口函數(shù)的表現(xiàn),并得出結(jié)論Blackman-harris窗的實際表現(xiàn)最佳,由此理論上實現(xiàn)了亞納米對準精度;
　　4.根據(jù)泰伯效應理論,分析了疊柵條紋對比度與泰伯效應的關(guān)系,建立了掩模-硅片對準間距優(yōu)化模型。通過Wolfram Mathematica9.0.1軟件編程對模