本文關(guān)鍵詞：納米光刻中疊柵莫爾條紋檢焦技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在信息時(shí)代,用于芯片制備的集成電路技術(shù)正在朝著互連線(xiàn)條更細(xì)、密度越高、規(guī)模越大的方向發(fā)展,這極大刺激了以光刻機(jī)為代表的微電子制造裝備的進(jìn)步。檢焦作為光刻工藝中一項(xiàng)關(guān)鍵測(cè)量技術(shù),是保證通過(guò)調(diào)平調(diào)焦將硅片置于投影物鏡焦深范圍內(nèi)的前提。一般而言,檢焦精度需要達(dá)到物鏡焦深的十分之一左右,即納米量級(jí)。這種情況下,傳統(tǒng)基于狹縫/小孔陣列的光強(qiáng)度調(diào)制檢焦技術(shù)難以在精度上有更多突破,對(duì)更高精度的新型檢焦技術(shù)探索迫在眉睫。基于此,本文探索一種疊柵莫爾條紋納米檢焦技術(shù),將硅片的離焦量信息調(diào)制到莫爾條紋的空間相位變化中。結(jié)合圖像處理和干涉測(cè)量的綜合優(yōu)勢(shì),疊柵莫爾條紋檢焦可實(shí)現(xiàn)硅片形貌的納米級(jí)測(cè)量,同時(shí)對(duì)光刻膠涂層、照明光強(qiáng)、成像鏡頭倍率等影響因素的變化均不敏感,與傳統(tǒng)方法相比,抗干擾能力和工藝適應(yīng)性更強(qiáng)。檢焦的目的是為了精確計(jì)算硅片當(dāng)前的傾斜離焦量以及垂直離焦量,不僅要達(dá)到納米級(jí)高精度測(cè)量還需滿(mǎn)足幾十微米量程的大測(cè)量范圍需求。針對(duì)以上需求,本文首先通過(guò)標(biāo)量衍射理論分析了重疊光柵對(duì)光場(chǎng)調(diào)制的一般規(guī)律,探索莫爾條紋的形成機(jī)理;在此基礎(chǔ)上完成檢焦光柵標(biāo)記的設(shè)計(jì),建立了四通道空間投影檢焦光路模型,采用粗精結(jié)合的檢焦方案擴(kuò)大離焦量檢測(cè)的測(cè)量范圍;然后,分別對(duì)硅片垂直離焦和傾斜離焦分別引起的莫爾條紋狀態(tài)變化進(jìn)行了深入研究,得出傾斜離焦引起上下組條紋相對(duì)傾斜以及垂直離焦量導(dǎo)致上下組莫爾條紋相對(duì)移動(dòng)的結(jié)論;為了定量計(jì)量?jī)煞N離焦量,又采用了基于莫爾條紋相位分析的方法對(duì)垂直離焦量和傾斜離焦量進(jìn)行推算,還針對(duì)雙遠(yuǎn)心投影物鏡的倍率變化對(duì)檢焦影響進(jìn)行了討論;另外,針對(duì)粗精結(jié)合檢焦方案的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性,拓展研究了利用雙頻莫爾條紋進(jìn)行擴(kuò)大檢焦范圍的研究。最后搭建檢焦實(shí)驗(yàn)平臺(tái),系統(tǒng)論證疊柵莫爾條紋檢焦方法的可行性與精確性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:粗精結(jié)合檢焦和雙頻莫爾條紋檢焦兩種方法均可實(shí)現(xiàn)幾十微米的測(cè)量范圍;整體垂直離焦量檢測(cè)精度在±10nm之內(nèi);傾斜離焦量檢測(cè)精度可達(dá)0.001°量級(jí);能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求。
【關(guān)鍵詞】：光刻 檢焦 莫爾條紋 相位分析
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41
【目錄】：

• 致謝3-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-11
• 第1章 緒論11-34
• 1.1 引言11-12
• 1.2 光刻技術(shù)發(fā)展歷程12-17
• 1.2.1 極紫外光刻13-14
• 1.2.2 納米壓印光刻14
• 1.2.3 定向自組裝光刻14-15
• 1.2.4 無(wú)掩模光刻15-16
• 1.2.5 光刻技術(shù)小結(jié)16-17
• 1.3 光刻技術(shù)中特征尺寸一致性、焦深控制、檢焦綜述17-19
• 1.4 納米檢焦技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀19-33
• 1.4.1 Canon公司檢焦技術(shù)19-22
• 1.4.2 Nikon公司檢焦技術(shù)22-25
• 1.4.3 ASML公司檢焦技術(shù)25-28
• 1.4.4 其它類(lèi)型檢焦技術(shù)28-31
• 1.4.5 國(guó)內(nèi)檢焦技術(shù)發(fā)展綜述31-32
• 1.4.6 檢焦技術(shù)小結(jié)32-33
• 1.5 論文結(jié)構(gòu)安排33-34
• 第2章 疊柵莫爾條紋成像與檢焦模型34-50
• 2.1 引言34
• 2.2 一維光柵衍射調(diào)制模型34-36
• 2.3 重疊光柵調(diào)制模型36-40
• 2.4 四通道檢焦模型40-42
• 2.5 粗精結(jié)合的檢焦方案42-49
• 2.5.1 粗檢焦方案43-45
• 2.5.2 精檢焦方案45-49
• 2.6 本章小結(jié)49-50
• 第3章 硅片傾斜與莫爾條紋分布研究50-63
• 3.1 引言50
• 3.2 位置變換與坐標(biāo)系變換50-54
• 3.2.1 位置變換50-52
• 3.2.2 坐標(biāo)系變換52-54
• 3.3 硅片傾斜離焦對(duì)物光柵標(biāo)記成像的影響54-62
• 3.4 本章小結(jié)62-63
• 第4章 莫爾條紋相位解析與離焦量計(jì)算63-85
• 4.1 引言63
• 4.2 基于傅里葉變換的莫爾條紋相位解析63-74
• 4.2.1 相位解析基本原理63-65
• 4.2.2 條紋相位解析精度與誤差分析65-74
• 4.3 離焦量計(jì)算74-84
• 4.3.1 垂直離焦量計(jì)算74-78
• 4.3.2 傾斜離焦量計(jì)算78-81
• 4.3.3 檢焦光路成像倍率與離焦量檢測(cè)81-84
• 4.4 本章小結(jié)84-85
• 第5章 擴(kuò)大疊柵莫爾條紋檢焦測(cè)量范圍的方法研究85-98
• 5.1 引言85
• 5.2 擴(kuò)大疊柵莫爾條紋檢焦范圍的光柵標(biāo)記設(shè)計(jì)85-86
• 5.3 擴(kuò)大檢焦范圍的原理86-89
• 5.4 仿真研究89-96
• 5.5 本章小結(jié)96-98
• 第6章 疊柵莫爾條紋檢焦實(shí)驗(yàn)研究與分析98-115
• 6.1 引言98
• 6.2 實(shí)驗(yàn)裝置98-102
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)98-99
• 6.2.2 實(shí)驗(yàn)裝置裝配和調(diào)試99
• 6.2.3 實(shí)驗(yàn)裝置器件與參數(shù)99-102
• 6.3 粗精結(jié)合的檢焦實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析102-108
• 6.3.1 粗檢焦實(shí)驗(yàn)102-104
• 6.3.2 精檢焦與硅片傾斜測(cè)量實(shí)驗(yàn)104-108
• 6.4 擴(kuò)大測(cè)量范圍的檢焦實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析108-113
• 6.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差分析113-114
• 6.6 本章小結(jié)114-115
• 第7章 總結(jié)與展望115-117
• 7.1 總結(jié)115
• 7.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)115-116
• 7.3 展望116-117
• 參考文獻(xiàn)117-125
• 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果125-127

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