复合结构光栅大范围高精度光刻对准技术研究

发布时间：2017-04-02 17:18

  本文关键词：复合结构光栅大范围高精度光刻对准技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着微纳技术的不断发展,其特征尺寸逐渐由微米量级向亚微米、纳米量级延伸,对光刻分辨力提出了越来越高的要求。传统投影式光刻方法依靠缩短曝光波长、提高数值孔径来提升光刻分辨力。但是,随着光刻分辨力达到32nm以下,传统提高分辨力的方法面临技术极限以及巨额成本的双重挑战。在此形势下,以纳米压印、表面等离子体光刻等为代表的新型光刻技术由于低成本、高分辨力等优点,受到业界普遍关注。纳米压印技术已被列入国际半导体发展蓝图,被认为是22nm及以下节点的重要候选技术。对准技术是光刻三大核心技术之一,目前主流的高精度光刻对准方法仍集中在传统投影曝光系统。作为下一代光刻技术的典型代表,纳米压印、表面等离子体光刻等接近接触式光刻缺乏与之相适应的高精度对准方法以满足器件加工的需要。在此背景下,针对纳米压印等接近接触式光刻工作特点,研究对应的高精度对准技术势在必行。本文基于光刻对准技术研究现状,结合纳米压印、表面等离子体光刻等接近接触式光刻对于高精度、高效率的迫切需求,在前人基于莫尔条纹光刻对准研究的基础上提出了两种新颖的特殊光栅标记的纳米光刻对准方法,分别利用同一个光栅标记实现x,y方向的二维同步对准与粗、精同步对准。本文基于标量衍射理论,分析了叠栅调制成像的一般规律,探索莫尔条纹的形成机理;在此基础上,完成了两种复合结构光栅对准标记的设计,建立了双光栅光刻对准模型;采用基于二维光栅的光刻对准方法,利用同一对准标记实现二维高精度同步对准;采用基于复合光栅的光刻对准方法,同一对准标记下实现粗、精高精度同步对准。在两种对准方法仿真分析的基础上进一步搭建了光学对准平台系统验证了两种复合结构光栅莫尔条纹对准方法的可行性和合理性。实验结果表明:二维Ronchi光栅对准方法测量误差在22nm以下,重复对准精度达到20nm;而复合光栅对准方法测量误差在14nm以下,重复对准精度也可达到15nm。
【关键词】：复合光栅 光刻 对准 莫尔条纹
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(光电技术研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN305.7
【目录】：

• 致谢3-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-26
• 1.1 引言10-11
• 1.2 光刻技术发展历程11-14
• 1.2.1 193nm浸没式光刻技术12
• 1.2.2 极紫外光刻12-13
• 1.2.3 表面等离子光刻13
• 1.2.4 纳米压印光刻13-14
• 1.3 光刻对准方法的进展综述14-24
• 1.3.1 基于强度的探测对准方法14-19
• 1.3.1.1 波带片强度探测对准14-15
• 1.3.1.2 光栅衍射激光干涉对准15-16
• 1.3.1.3 光栅衍射强度对准16-17
• 1.3.1.4 ASML的光栅对准方法17-19
• 1.3.2 基于图像的直接探测对准方法19-23
• 1.3.3 国内研究现状23-24
• 1.4 对准方法总结与分析24
• 1.5 论文研究内容与结构安排24-26
• 第2章 复合结构光栅莫尔条纹对准模型26-36
• 2.1 引言26
• 2.2 莫尔条纹基本原理26-28
• 2.2.1 关于莫尔效应26
• 2.2.2 莫尔条纹调制成像原理26-28
• 2.3 莫尔条纹对准基本原理28-30
• 2.4 二维Ronchi光栅对准模型30-32
• 2.4.1 对准标记30
• 2.4.2 二维Ronchi光栅对准模型30-32
• 2.5 二维Ronchi光栅对准模型32-35
• 2.5.1 对准标记32
• 2.5.2 复合光栅对准模型32-35
• 2.6 本章小结35-36
• 第3章 二维Ronchi光栅莫尔条纹对准仿真分析36-41
• 3.1 引言36
• 3.2 二维Ronchi光栅对准仿真分析36-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第4章 复合光栅莫尔条纹对准仿真分析41-45
• 4.1 引言41
• 4.2 复合光栅对准仿真分析41-44
• 4.3 本章小结44-45
• 第5章 实验研究与误差分析45-59
• 5.1 引言45
• 5.2 实验过程简介45-46
• 5.3 实验装置与参数46-48
• 5.4 对准实验48-58
• 5.4.1 二维Ronchi光栅对准实验研究48-51
• 5.4.2 二维光栅对准重复性实验研究51-52
• 5.4.3 复合光栅对准实验研究52-56
• 5.4.4 复合光栅对准重复性实验研究56-57
• 5.4.5 实验结果误差分析57-58
• 5.5 本章小结58-59
• 第6章 总结和展望59-61
• 6.1 总结59
• 6.2 展望59-61
• 参考文献61-67
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果67-68

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1 司新春;复合结构光栅大范围高精度光刻对准技术研究[D];中国科学院研究生院(光电技术研究所);2016年

  本文关键词：复合结构光栅大范围高精度光刻对准技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：282871