光學(xué)投影式光刻系統(tǒng)中套刻對準(zhǔn)方法研究.pdf

1、隨著信息化產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，光刻技術(shù)已經(jīng)成為制約超大規(guī)模集成電路以及微光學(xué)元器件制作的核心技術(shù)。光學(xué)曝光光刻技術(shù)經(jīng)歷了接觸式光刻、接近式光刻、光學(xué)投影式光刻及激光干涉光刻等典型光刻技術(shù)進(jìn)程。由于光學(xué)投影式光刻在技術(shù)成熟性以及設(shè)備穩(wěn)定性方面優(yōu)勢明顯，目前市場廣泛應(yīng)用的還是投影式曝光光刻技術(shù)。作為光刻技術(shù)的承載平臺，同時扮演現(xiàn)代半導(dǎo)體工業(yè)與電子技術(shù)工業(yè)孵化器角色的光學(xué)投影式光刻系統(tǒng)，其主要組成部分包括曝光光源、光刻投影物鏡、掩膜硅片對準(zhǔn)系統(tǒng)、

2、激光定位工作臺。針對實驗室現(xiàn)有的準(zhǔn)分子激光投影光刻機(jī)系統(tǒng)，本文就其中的掩膜硅片對準(zhǔn)系統(tǒng)、曝光光源兩個部分展開了相關(guān)研究工作。
　　在本文中，第一章綜述了課題的背景，光刻系統(tǒng)的分類，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，課題研究的目的與意義，以及本論文主要研究內(nèi)容。第二章詳細(xì)介紹了整個投影光刻套刻技術(shù)理論，對準(zhǔn)技術(shù)及其分類，以及影響光刻機(jī)系統(tǒng)的各主要因素，分析了各主要對準(zhǔn)方法的優(yōu)缺點。
　　針對目前套刻對準(zhǔn)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，在第三章中我們針對高精度的

3、投影套刻對位系統(tǒng)，研究并提出了一種新型的對準(zhǔn)與匹配算法。該算法的核心是一個經(jīng)嚴(yán)格推導(dǎo)的，國內(nèi)外未見報道的仿射變換“單應(yīng)矩陣計算式”，同時利用輪廓線插值特征點匹配的方式來尋求對位參量。首先，利用質(zhì)心法分別求出掩模圖與硅板圖相應(yīng)ROI區(qū)域中經(jīng)過特征點提取后得到的點集質(zhì)心;然后對點集中各點依據(jù)與質(zhì)心點的歐氏距離的大小有序的方式進(jìn)行排序;最后根據(jù)“單應(yīng)矩陣計算式”，以直接的單步運算即可高精度求得待對準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)平移量，取代傳統(tǒng)方法需要收斂迭代的耗時

4、運算過程，實現(xiàn)光刻機(jī)實時對位系統(tǒng)的要求。第四章是主要是對相應(yīng)系統(tǒng)軟件進(jìn)行簡要介紹，同時進(jìn)行相應(yīng)的算法演示以及實驗分析，通過對實驗結(jié)果圖像的分析，結(jié)合系統(tǒng)中所選用的光學(xué)顯微物鏡組的實際MTF曲線，對系統(tǒng)的精度以及誤差進(jìn)行評價。實驗結(jié)果表明該系統(tǒng)具有較高的精度，較強(qiáng)的魯棒性，可實現(xiàn)實時對位的關(guān)鍵實用需求。
　　在第五章中，介紹了如何在現(xiàn)有紫外準(zhǔn)分子激光器基礎(chǔ)上獲得一個均勻平頂光束的方法，在理論上結(jié)合高斯-謝爾模型和部分相干光理論，得到

5、可以產(chǎn)生平頂均勻光束的一組參數(shù)。為以后利用現(xiàn)有實驗條件，結(jié)合所提出的對準(zhǔn)系統(tǒng)展開相關(guān)光刻的研究工作做好了鋪墊。
　　總的說，本論文的創(chuàng)新之處在于依據(jù)實際套刻對準(zhǔn)系統(tǒng)中的簡化數(shù)學(xué)模型為基本無縮放的仿射變換，并在該仿射變換模型的基礎(chǔ)上，利用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，得到一組可以一步求出待求變換參量的單應(yīng)矩陣計算式，可以避免傳統(tǒng)計算方法中求取變換參量需要迭代運算的耗時環(huán)節(jié);并在該式的基礎(chǔ)上結(jié)合數(shù)字圖像處理相關(guān)技術(shù)，設(shè)計了一套可以實現(xiàn)實時對準(zhǔn)功能的