电子束硅片图形检测系统中的纳米级对焦控制技术

带电粒子束成像检测技术是一种可以提供纳米级测量精度的技术,广泛应用于半导体检测中。在进行硅片检测时,要求待测硅片在扫描检测过程中一直处于电子束的焦深范围(DoF)内。本文提出一种毫米级控制范围、纳米级控制精度、高度测量时间在亚毫秒量级的粗精结合的闭环硅片高度控制技术。它的核心子系统是一套光学硅片高度测量系统,在进行粗控制时,数字相机的成像面作为一个光栅图像接收面,硅片的高度信息通过测量光栅线条在成像面上的位移获得。在接近目标高度时,数字相机的成像面作为一个虚拟的数字光栅使用。它与光学光栅图像存在一定周期差,两者构成类似机械游标卡尺的结构,本文称为光学游标卡尺,实验表明该技术可以在成像面上细分像素尺寸10×以上。当用其测量硅片高度时,粗测范围达毫米量级,粗测时间小于0. 38 ms,精测分辨率小于80 nm,精测时间小于0. 09 ms。利用该硅片高度测量系统进行硅片高度的初步闭环反馈控制,控制精度达到15 nm,在电子束硅片图形检测系统中具有广阔的应用前景。     

硅片表面球形粒子散射研究

为求解硅片表面微小粒子在任意线偏振平面入射光照射下的散射光光强分布,选择了基于Mie散射的杨氏模型为依据,推导了该模型下散射光强空间分布的计算方法,并给出了0.54 μm球形粒子在垂直、倾斜入射下光强空间分布的模拟计算结果,以及入射平面第一象限内散射光强与国外已发表实验结果的比较.     

投影光刻机硅片调焦调平测量模型

成像质量是光学光刻机的最主要指标,硅片调焦调平测量是光刻机控制成像质量的基础.为此建立了硅片调焦调平测量系统单个测量点的测量模型,并根据硅片形貌标准和集成电路尺寸标准,推导了近似运算规则,简化了曝光场高度与测量光斑在光电探测器上的位置之间的数学关系.运用最小二乘法和平面拟合曝光场曲面的方法,推导了基于多个测量点的曝光场高度和倾斜测量的数学模型.该模型能满足调焦调平实时测量和控制的需要,可用于测量精度优于10 nm的高精度调焦调平测量系统,能满足线宽小于100 nm投影步进扫描光刻机的需要.     

高损伤阈值激光薄膜的制备方法

近年来,随着大功率、高能量激光系统的不断发展,光学薄膜的抗激光能力成为制约激光系统高质量发展的瓶颈之一。基于不同的制备方法及工艺参数会对薄膜的损伤阈值产生重要的影响,就薄膜镀制前、镀制中以及镀制后三个方面对提高损伤阈值的方法进行综述,其中包括膜料优选、膜系设计、溶剂清洗、离子束清理、制备方法、离子束后处理、激光后处理等内容。     

硅片及其太阳电池的光衰规律研究

采用氙灯模拟太阳光源,将光强调至1000 W/m2,研究常规太阳能级单晶硅片、多晶硅片和物理提纯硅片的原片、去损减薄片、热氧化钝化片、双面镀氮化硅(SiN x:H)膜钝化片、碘酒钝化片以及太阳电池的光衰规律.利用WT-2000少子寿命测试仪以及太阳电池I-V特性测试仪分别对硅片的少子寿命和太阳电池的I-V特性参数随光照时间的变化进行了测试.结果表明:所有硅片以及太阳电池在光照的最初60 min内衰减很快随后衰减变慢,180 min之后光衰速率变得很小,几乎趋于零.     

硅片上顶发射的有机电致发光器件

为了更好地实现有机发光器件在硅片上的有源矩阵显示,有必要探讨在硅片上直接制作透明阴极的顶发射有机发光器件。在顶发射发光器件中,为了到达高的发光效率,底部阳极一般采用高反射率的金属。在通常所用的各种金属当中,金属银对可见光具有很高的反射率,然而由于其具有相当低的功函数,导致与有机材料间能级的不匹配,从而引起有机发光器件中阳极空穴注入的不理想而影响器件的性能。我们在硅片上制备顶发射的有机发光器件,用薄层QAD(quinacridone)作为发光层,表面修饰的银作为阳极,制备的有机发光器件的亮度在外加电压10V时达到13700cd／m^2,器件的最大电流效率在7V时达到4．3cd／A,是没有薄层QAD器件的2倍多,是由在器件中存在Alq3与QAD之间Foester能量转移机制引起的。     

几种集成电路硅片工艺检测技术简介

集成电路是多工序（每道工序的加工成本相当高）的产品．在生产过程中对硅片加工质量进行检测,及早剔除不合格的硅片有利于降低加工成本;而对检测所得结果进行统计分析,追查原因,研究对策则有利于提高企业的质量管理水平和工艺水平．随着集成电路向大规模、超大规模方向发展,大块半导体平均参数的粗略测试已不能满足需要,对硅片的无损、微区、快速、自动测试技术正在迅速发展．表１列出了现今集成电路工艺检测的主要项目?...     

硅片绒面形貌影响光线反射的数值研究

太阳能硅片表面绒面的光陷阱可以使光在其中经历多次反射,从而尽量减少光的反射损耗.不同光陷阱的形貌决定了光的不同多次反射路径而具有不同的反射效果.为了研究光陷阱形貌及光线入射角对减反射效果的影响,提出了数值仿真计算的方法跟踪每一条光线的反射过程计算加权出射系数.从而可以计算分析复杂形貌绒面的减反射效果并给出合理的优化方法,为制备高性能绒面结构提供理论依据.当光陷阱尺寸小于入射光线波长时,发生镜反射,将该尺寸的结构平滑处理.然后从光陷阱的深径比、高度、密度等方面计算分析光在不同入射角的情形下的加权出射系数.提出了理想的绒面光陷阱形貌,及获得最佳反射效果的入射角度.最后计算碱腐蚀及电火花加工产生的两种典型绒面的加权出射系数,并利用实验测量值验证了该计算方法.     

光学元件的激光损伤问题

光学元件是各类激光系统不可或缺的光学功能实现部件,其性能决定了激光系统的输出能力和光束质量。光学元件的激光损伤问题从激光发明起就一直伴随着激光技术的发展,随着激光新技术的发展和激光新应用的牵引,激光的波段、脉冲宽度以及重复频率等参数不断拓宽,使得激光损伤问题更加复杂,但万变不离其宗,激光损伤问题的核心是光学元件或光学材料对激光的吸收机制问题。从激光与光学材料相互作用的基本原理出发,以惯性约束聚变（ICF）激光驱动器应用的典型光学材料和光学元件为研究对象,回顾了针对光学元件的激光损伤问题开展的科研工作,总结了在此期间形成的关键技术和里程碑进展,同时也对依然困扰该领域的几类光学元件存在的问题瓶颈以及进一步研究发展趋势进行了展望。     

一种高性能硅片曝光场分布优化算法

以提高光刻机应用性能为目的,提出了一种高性能硅片曝光场分布优化算法。由芯片尺寸计算得到最佳曝光场尺寸,使其最接近于光刻机提供的曝光场最大尺寸,提高了曝光系统的利用率;引入曝光场交错分布,减少了硅片边缘曝光场的交叠,提高了光刻产率;建立产率优先和良率优先两种优化方案,实现了产率和良率的共优。以实际芯片产品的参量为例,将本算法用于曝光过程,采用产率优先标准,曝光场数量减少了10%,而内场数量基本不变,提高了光刻的产率也确保了良率;采用良率优先标准,内场数量增长了10%,总的场数也有所减少,提高了光刻良率的可靠性也确保了产率。     

光刻机硅片表面不平度原位检测技术

随着光刻特征尺寸的不断减小,硅片表面不平度对光刻性能的影响越来越显著.该文提出了一种新的硅片表面不平度的原位检测技术本文在分析特殊测试标记成像规律的基础上,讨论了测试标记的对准位置偏移量与硅片表面起伏高度的变化规律,提出了一种新的硅片表面不平度原位检测技术.实验表明,该技术可实现硅片表面不平度及硅片表面形貌的高准确度原位测量.该技术考虑了光刻机承片台吸附力的非均匀性对硅片表面不平度的影响,更真实反映曝光工作状态下的硅片表面不平度大小.与现有的原位检测方法相比,硅片表面不平度的测量空间分辨率提高了1.67%倍,可实现硅片表面形貌的原位检测.     

氮化硅片上光栅耦合器的优化和实验

在785 nm激励的拉曼片上传感器结构中,氮化硅片上光栅耦合器的性能直接关系到激励光的耦合效果。首先建立了光栅耦合器的二维、三维结构模型,采用时域有限差分（FDTD）仿真软件对光栅耦合器进行数值分析。以耦合效率为主要性能指标,分析了光源入射角度、光栅常数、光栅高度、填充因子和光栅刻蚀深度各参数的影响。采用电子束光刻法制备了光栅耦合器。最后,对三维全刻蚀聚焦波导光栅耦合器进行了测试。结果表明,二维波导光栅耦合器的性能最好,其耦合效率可达39.64%,三维全刻蚀聚焦波导光栅耦合器在实际测试中的耦合效率能达19.91%。光栅耦合器能有效将光耦合进波导中,在波导传感中具有潜在的应用。     

金刚石线锯切割多晶硅片的气相制绒研究

采用气相制绒方法对金刚石切割多晶硅片进行表面制绒.2g硅加到HF-HNO3-H2O(400mL,体积比为6:3:1)的酸混合溶液中在室温下反应产生气相,利用气相对金刚石切割多晶硅片表面进行制绒研究.制绒4min时,硅片表面的切割纹被完全去除、大坑套小坑的蜂窝状蚀坑密布硅片表面,减反效果显著,反射率低至19.51%.气相制绒后的金刚石切割多晶硅片表面的微观粗糙度比传统酸混合溶液制绒后的高约20%.     

硅片表面纳米颗粒剥离及其成分检测方法研究

硅片表面纳米级污染颗粒的检测与去除是集成电路制造(Integrated Circuit, IC)的关键环节.本文主要对纳秒级脉冲激光作用至硅片表面后纳米颗粒的动力学过程及颗粒成分在线检测方法进行了研究.搭建了双脉冲激光测量实验系统,并通过实验对300 nm Cu颗粒进行了双脉冲激光实验观测,通过分析表征颗粒运动轨迹的击穿光谱特征,从实验上观测到了清洗激光作用后颗粒沿垂直硅片表面向上的运动轨迹.在综合考虑空气碰撞阻力、颗粒重力的影响下,建立了激光清洗后颗粒的运动模型,并与实验相结合求解了运动模型参数,计算获得了清洗激光作用后颗粒的初始速度和激光作用时间内颗粒的平均加速度.本文为激光诱导晶圆表面纳米颗粒去吸附以及激光至纳米颗粒动力学过程研究提供了一种模型方法,也为集成电路污染源在线检测提供了一种重要方法.     

PECVD技术制备单层光学薄膜抗激光损伤特性研究

采用PECVD技术在BK7玻璃基底上沉积了不同厚度的单层SiO2（折射率为1.46）和SiNx（折射率为1.84）光学薄膜,并对这2种膜层进行抗激光损伤阈值（LIDT）测试,分析讨论了PECVD技术制备的单层光学薄膜与抗激光损伤特性之间的关系。实验结果表明:PECVD技术制备的单层SiO2薄膜有较高的LIDT,薄膜光学厚度在o/4~o/2之间时,在光学厚度为350 nm时,LIDT有最小值21.7 J/cm2,光学厚度为433 nm时,LIDT有最大值27.9 J/cm2。SiNx薄膜的LIDT随着光学厚度增加而减小,在光学厚度为o/4时,LIDT有最大值29.3 J/cm2,光学厚度为o/2时,LIDT有最小值4.9 J/cm2。     

金刚石线锯切割多晶硅片的气相刻蚀制绒研究

采用气相刻蚀制绒法研究金刚石线锯切割多晶硅片制绒.加热体积比1∶3、总体积400 mL的HF-HNO3酸混合溶液到90℃,使酸混合溶液受热产生气相,利用气相对金刚石线锯切割多晶硅片表面进行制绒.结果表明,制绒15 min之后,硅片表面的切割纹被完全去除;小腐蚀坑密布硅片表面,尺寸小于1μm,而传统湿法酸制绒所形成的腐蚀坑尺寸大于10μm.气相刻蚀后的金刚石线锯切割多晶硅片表面的微观粗糙度比传统酸混液制绒后的金刚石线锯切割多晶硅片表面的微观粗糙度高3倍多.气相制绒效果明显,并仅有12.11％的低反射率.     

在硅片上沉积厚二氧化硅的火焰水解法研究

用火焰水解和高温烧结的方法在单晶硅基片上制备了厚SiO2和B2O2-P2O2-SiO2光波导包层材料。并用扫描电镜(SEM)和X射线粉末衍射(XRD)方法对其微观形貌和物相结构进行了观察和检测。重点对硅基片上沉积厚SiO2时的龟裂和析晶问题进行了深入研究。从扫描电镜照片可以看出．火焰水解法形成的SiO2粉末呈多孔的蜂窝状结构。这种粉末具有很高的比表面积,因而很容易烧结成玻璃。X射线衍射图谱表明．这种粉末是完全非晶态的。经过烧结以后,从扫描电镜照片可以明显看出硅基片上的SiO2薄膜出现龟裂。同时,X射线衍射测试结果表明有少量SiO2析晶。而通过在SiO2中掺入B2O3、P2O5,上述龟裂和析晶完全消失。用这种工艺制备的SiO2波导包层材料厚度达到20μm以上,表面光滑、没有龟裂,而且是完全玻璃态的,可以用于制备性能优良的各种硅基二氧化硅波导器件。     

掺杂硅片与电磁超材料间的Casimir平衡恢复力

为探讨掺杂硅片与电磁超材料间的Casimir平衡恢复力的大小与相关材料参数间的变化关系,基于Lifshitz理论,采用格林函数得到麦克斯韦应力张量及单位面积Casimir力计算表达式,分析了掺杂硅片与电磁超材料板间的Casimir作用力.结果表明,掺杂硅片与电磁超材料板间Casimir作用力的大小和方向随着掺杂程度、材料厚度和填充比例因子的变化而改变,并能调控Casimir效应;且随着板间距的变化表现出平衡恢复力.     

离子注入硅片快速退火后的红外椭偏光谱研究

离子注入硅片经高温退火后晶体结构缺陷会被修复,其在可见光波段下的光学性质趋于单晶硅,常规的可见光椭偏光谱法对掺杂影响的测量不再有效.本研究将测量波段扩展到红外区域(2—20μm),报道了利用红外椭偏光谱法测量经离子注入掺杂并高温退火的硅片掺杂层光学和电学性质的方法和结果.通过建立基于Drude自由载流子吸收的等效光学模型,得到了杂质激活后掺杂层的杂质浓度分布、电阻率和载流子迁移率等电学参数,以及掺杂层的红外光学常数色散关系,分析了这些参数随注入剂量的关系并对其物理机理给予了解释.研究表明,中远红外椭偏测量是表征退火硅片的有效方法,且测量波长越长,所能分辨的掺杂浓度越低.