半導體芯片制造行業(yè)在飛速發(fā)展,代表最高水平的特征尺寸不斷降低,目前報道特征尺寸已達到7nm;光刻機價格隨之大漲(達到約1億歐元)。另一方面,產(chǎn)業(yè)界對合理線寬、低成本光刻技術的需求也在日益增大。基于表面等離子體(SP)原理的直寫型光刻技術具有突破光衍射極限、較低設備成本、無需掩膜等特點,成為研究熱點。論文在課題組剛搭建的“SP接觸式納米直寫實驗運動平臺”的基礎上,進一步對SP直寫光刻的實現(xiàn)工藝、光刻頭空間姿態(tài)標定、光刻頭鉸鏈懸持結(jié)構(gòu)改進進行研究。論文對SP直寫光刻工藝進行了實驗探索,提出了具體工藝流程,實現(xiàn)了光刻頭裝校找平,獲得了直徑59nm點的光刻效果(已接近理論分析值直徑30nm點),并可以初步走出線條,驗證了實驗樣機光刻原理的可行性。同時,實驗也暴露出光刻頭姿態(tài)調(diào)平精度低、姿態(tài)穩(wěn)定性低兩個主要問題。針對光刻頭姿態(tài)調(diào)平精度低的問題,論文發(fā)現(xiàn)是缺乏光刻頭空間姿態(tài)的定量標定手段,導致裝校精度較低且耗時過長。為此提出了基于激光三角法的檢測光路模型與調(diào)平方案,推導了光刻頭姿態(tài)檢測定位算法、硅片姿態(tài)檢測定位算法。確定了光路結(jié)構(gòu)參數(shù)、關鍵光學器件;設計并搭建出檢測調(diào)平系統(tǒng);編寫了檢測調(diào)平系統(tǒng)的軟...

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題的背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 表面等離子體光刻現(xiàn)狀
        1.2.2 光刻調(diào)平現(xiàn)狀
    1.3 論文研究來源和章節(jié)安排
第二章 SP接觸直寫光刻實驗研究及其問題分析
    2.1 SP接觸直寫光刻實驗裝置
        2.1.1 SP接觸直寫光刻實驗原理樣機
        2.1.2 光刻頭運動模式介紹
    2.2 SP接觸直寫光刻實驗材料制備工藝
        2.2.1 SP接觸直寫光刻頭微加工工藝
        2.2.2 Bowtie孔徑結(jié)構(gòu)的加工工藝
        2.2.3 SP接觸直寫光刻硅片處理工藝
    2.3 SP接觸直寫光刻實驗步驟
    2.4 實驗的主要研究內(nèi)容
        2.4.1 光刻頭的空間姿態(tài)變化參數(shù)指標
        2.4.2 Bowtie-Pr-Ag結(jié)構(gòu)的光刻仿真參數(shù)指標
    2.5 光刻實驗與實驗結(jié)果分析
        2.5.1 光刻膠極限承受壓強測試實驗及分析
        2.5.2 光刻頭光刻過程偏轉(zhuǎn)實驗及分析
        2.5.3 光刻聚焦光斑特征尺寸實驗及分析
        2.5.4 光刻線條實驗及分析
    2.6 光刻頭姿態(tài)問題的提出
        2.6.1 光刻頭姿態(tài)的檢測調(diào)平問題
        2.6.2 光刻頭接觸模式下的姿態(tài)問題
    2.7 本章小結(jié)
第三章 光刻頭接近模式空間姿態(tài)的檢測調(diào)平方案
    3.1 光刻頭接近模式空間姿態(tài)定量檢測方案
        3.1.1 偏轉(zhuǎn)光束法的模型分析
        3.1.2 激光三角法光路結(jié)構(gòu)分析
            3.1.2.1 激光三角法原理
            3.1.2.2 斜射式三角法成像分析
            3.1.2.3 檢測光路模型分析
    3.2 光刻頭接近模式空間姿態(tài)定量調(diào)平方案
        3.2.1 光刻頭平面空間信息
        3.2.2 硅片平面空間信息
    3.3 光刻頭硅片檢測調(diào)平方案
    3.4 本章小結(jié)
第四章 光刻頭姿態(tài)的檢測調(diào)平系統(tǒng)
    4.1 光路結(jié)構(gòu)參數(shù)
        4.1.1 檢測指標
        4.1.2 結(jié)構(gòu)的參數(shù)的確定
    4.2 關鍵光學器件
        4.2.1 光源選擇
        4.2.2 光電傳感器選擇
        4.2.3 PSD理論介紹
    4.3 檢測調(diào)平系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)搭建
        4.3.1 光刻頭和硅片移動裝置
        4.3.2 PSD調(diào)節(jié)裝置
        4.3.3 調(diào)平裝置
        4.3.4 激光器固定調(diào)節(jié)裝置
    4.4 軟件設計
        4.4.1 Labview介紹
        4.4.2 軟件總體設計
        4.4.3 PSD光斑信息的采集處理模塊設計
        4.4.4 多點坐標數(shù)據(jù)處理模塊設計
        4.4.5 P562運動臺控制模塊設計
        4.4.6 軟件整體界面
    4.5 誤差分析
        4.5.1 機械安裝誤差
        4.5.2 PSD檢測系統(tǒng)誤差
        4.5.3 擬合和平面方法誤差
        4.5.4 環(huán)境因素
    4.6 本章小結(jié)
第五章 光刻頭懸持結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    5.1 有限元軟件ANSYS Workbench介紹
    5.2 光刻頭雙鉸鏈懸持結(jié)構(gòu)的設計
        5.2.1 圓形鉸鏈的厚度參數(shù)
        5.2.2 雙鉸鏈懸持結(jié)構(gòu)的垂直剛度
        5.2.3 雙鉸鏈懸持結(jié)構(gòu)的偏轉(zhuǎn)剛度
        5.2.4 雙鉸鏈結(jié)構(gòu)光刻頭的加工尺寸
    5.3 雙鉸鏈懸持結(jié)構(gòu)光刻過程仿真及外界因素影響
        5.3.1 光刻過程仿真分析
        5.3.2 外界因素對光刻過程的影響
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本文工作總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的成果



本文編號：3931255