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.     

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.     

扫描式投影光刻机通过鉴定

中国科学院上海光学精密机械研究所研制的“扫描式投影光刻机”于一九八五年八月廿一日通过了由上海市科委和中科院上海分院联合组织的鉴定。上海光学精密机械研究所采用的是反射式1:1成像镜头,像区为一弧形狭带,通过掩模和硅片同步扫描;使整个硅片曝光。 经专家们鉴定,确认该机的主要技术指标为 最大硅片尺寸 φ75; 光刻分辨率 全片均匀光刻实用线宽为3μm(胶厚 1～1.8μm),目视分辨率为1.5μm; 套刻精度 <1μm; 狭缝照明均匀性 ±5％; 焦深 1.5μm。 扫描式投影光刻机的研制成功,为我国大规模集成电路专用设备填补了一项空白。待     

深紫外准分子激光实时曝光剂量控制算法研究

提出了一种面向步进扫描投影光刻机的深紫外准分子激光实时曝光剂量控制算法。通过建立扫描曝光过程的抽象模型并分析准分子激光器单脉冲能量波动特性,提出采用闭环反馈控制进行实时调节,着重研究了抑制单脉冲能量超调和随机波动的有效算法。在一台波长为193 nm、重复频率为4 kHz、单脉冲能量为5 mJ的ArF准分子激光器上进行了实验研究。结果表明,当脉冲个数仅为20时算法控制下的剂量精度即可达0.89%,不但满足亚微米光刻越来越严的剂量要求,而且有助于提高光刻机生产效率和激光器使用效率。     

无铬相移掩模光刻技术

本文论述了相移掩模(PSM)提高光刻分辨率的基本原理、主要类型、无铬PSM的制作方法,简述了曝光实验和实验结果.用NA=0.28的g线光刻机得到了0.5μm的实际分辨率.     

分辨力增强技术的频谱分析

离轴照明和衰减型相移掩模作为重要的分辨力增强技术,不仅可以提高光刻的分辨力,同时还可以改善成像焦深,扩大光刻工艺窗口,实现65~32 nm分辨成像。从频谱的角度分析了离轴照明和衰减型相移掩模对成像系统交叉传递函数和像场空间频率分布的影响,研究这两种技术的物理光学本质,由此进一步优化光学成像系统设计、分辨力增强技术和确定设备使用的参量。对分辨力增强技术的频谱分析研究表明,分辨力增强技术通过调整像场频谱分布,改善了光学光刻的图形质量。对于65 nm密集图形,离轴照明和相移掩模结合后可以使成像衬比度最高达到0.948,工艺窗口在5%曝光范围内焦深达到0.51μm。     

基于粒子群优化算法的光刻机光源优化方法EI北大核心CSCD

提出了一种基于粒子群优化算法的光刻机光源优化方法。将光源信息编码为粒子,利用图形误差作为评价函数,通过更新粒子的速度与位置信息不断迭代优化光源图形。对周期接触孔阵列和含有交叉门的复杂掩模图形的仿真验证表明,两者的图形误差分别降低了66.1%和27.3%,有效提高了光刻成像质量。与基于遗传算法的光源优化方法相比,该方法具有更快的收敛速度。另外,还研究了像差和离焦对本方法稳健性的影响。     

球形微腔共振模式下的内场分布

基于Mie理论研究了球形光学微腔的光学特性,通过计算内场和散射场振幅展开系数随着尺寸分布的变化确定了共振发生的位置,给出了计算球形微腔散射场和内场的计算公式,并数值模拟了结构共振情形下的内场分布情况,分析了微腔内的光振荡特性。     

球形微腔共振模式下的内场分布简

基于Mie理论研究了球形光学微腔的光学特性,通过计算内场和散射场展开系数随着尺寸分布的变化确定了共振发生的位置,给出了计算球形微腔散射场和内场的计算公式,并数值模拟了结构共振情形下的内场分布情况,分析了微腔内的光振荡特性.     

基于微反射镜阵列的光刻照明模式变换系统设计

光源掩膜协同优化是45 nm节点以下浸没式光刻提高分辨率的重要途径之一,为了重构其优化后输出的像素级光源,提出了一种基于可寻址二维微反射镜阵列的新型照明模式变换系统设计方法。分析了减少重构光源所需微反射镜数量的原理,结合成像与非成像光学,利用柱面复眼透镜,获得了入射到微反射镜阵列上的非均匀的特定光强分布,基于此光强分布对微及射镜二维偏转角度进行了模拟及优化,并对该照明模式变换系统进行仿真,结果表明,光瞳重构精度小于2.5%,X,Y方向光瞳极平衡性小于0.5%,Prolith中重构光源的曝光性能仿真结果满足要求。与类似的系统相比,该系统仅用不足4000个镜单元即可达到设计要求,适用于集成度高的下一代浸没式光刻系统。     

双工件台光刻机中的焦面控制技术

面对可用焦深日益缩短的趋势,高精度的焦面控制技术显得尤为重要。针对双工件台光刻机中采用的焦面控制技术,介绍了基于偏振调制的光栅检焦技术及其测量原理,研究了双工件台光刻机中的调平调焦技术。基于平面拟合、最小二乘法及坐标变换公式推导了曝光狭缝内离焦量计算公式;研究了一种离焦量解耦算法,该算法将曝光狭缝内离焦量解耦为调平调焦机构三个压电陶瓷的独立控制量,并使狭缝曝光场中心在调平调焦运动过程中不发生平移。经仿真分析表明,该算法可用于调平调焦精度优于10 nm 的高精度调焦调平系统, 能满足线宽小于100 nm 投影步进扫描光刻机的需要。     

Electrostatic surface guiding of cold polar molecules with double charged wires

We propose a novel scheme to guide cold polar molecules on the surface of an insulating substrate (i.e., a chip) using a static electric field generated by the combination of a pair of parallel charged wires and a grounded metal plate. We calculate the spatial distributions of the electric fields from the above chargedwire layout and their Stark potentials for cold CO molecules, and analyze the relationships between the electric field and the parameters of the charged-wire layout. The result shows that this charged-wire scheme can be used to guide cold polar molecules in the weak-field-seeking state and to form various molecule-optical elements, even to realize a single-mode molecular waveguide on a molecule chip under certain conditions.     

In situ surface topography measurement method of granite base in scanning wafer stage with laser interferometer

Topography of a granite surface has an effect on the vertical positioning of a wafer stage in a lithographic tool, when the wafer stage moves on the granite. The inaccurate measurement of the topography results in a bad leveling and focusing performance. In this paper, an in situ method to measure the topography of a granite surface with high accuracy is present. In this method, a high-order polynomial is set up to express the topography of the granite surface. Two double-frequency laser interferometers are used to measure the tilts of the wafer stage in the X- and Y-directions. From the sampling tilts information, the coefficients of the high-order polynomial can be obtained by a special algorithm. Experiment results shows that the measurement reproducibility of the method is better than 10 nm.     

叠栅条纹相位分布对对准精度的影响分析

光刻对准中,一般将硅片和掩模对准标记制作成周期接近的光栅,通过光栅标记叠加形成的叠栅条纹的相位信息,探测掩模和硅片的相对位置关系。在实际的应用中,叠栅条纹的方向不仅与对准标记的几何位置有关,而且还与CCD的位置有关。为了将叠栅条纹的光刻对准方法推向实际应用,从矩形光栅到叠栅条纹,分析了一般光栅的相位分布规律。根据叠栅条纹相位特性分析了掩模、基片和CCD的几何位置对对准精度的影响;建立了实际对准偏差与理论值的数学关系模型。研究表明,没有角位移的情况下,当位移值小于0.4pixel时,理论上最大对准误差低于0.002pixel。     

金纳米球壳对的局域表面等离激元共振特性分析

应用有限元方法, 研究金纳米球壳对的几何结构参数及物理参量对其表面等离激元共振的散射及消光光谱的影响, 并根据等离激元杂化理论进行了理论分析. 结果表明, 随着金壳厚度的增加, 金纳米球壳对的散射及消光共振峰先发生蓝移而后红移, 而随着金纳米球壳间隙的减小, 或者随着金纳米球壳的内核尺寸或内核介质折射率的增大, 散射及消光共振峰均发生红移; 随着金壳厚度或内核尺寸减小, 或者随着内核介质折射率增大, 金纳米球壳对的散射与消光共振强度减弱, 而随着金壳间隙的减小, 金纳米球壳对的散射共振强度先增强后减弱, 而消光共振强度逐渐增强, 数值模拟与理论分析一致.     

Study on thermal effects of InSb infrared focal plane arrays irradiated by pulsed laser

To learn thermal effects of InSb infrared focal plane arrays (IRFPAs) detector irradiated by pulsed laser, basing on ANSYS software, and considering temperature dependent thermal parameters of InSb, a three dimensional temperature field analysis model of InSb IRFPAs detector by 1064 nm Gauss laser irradiation is built. The characteristics of temperature rise and temperature distribution in InSb IRFPAs detector are studied. The results show that the maximum temperature always occurs in InSb chip, locating at the top layer of InSb IRFPAs detector, the temperature rises in each layer are different, and the temperature distribution in InSb IRFPAs detector is quite different from that in single-layer material. The temperature distribution of InSb chip in InSb IRFPAs reduces from center to outside, while it shows not a smooth decrease, but a concentric-ringed ripple decrease with non-consecutive high temperature extremum regions. The temperature distribution patterns in underfill, Si readout integrated circuits are similar to that in InSb chip, but the discontinuous high temperature areas in InSb chip, underfill locate at the regions between indium bumps, and the discontinuous high temperature areas in Si readout integrated circuits locate at the contact area with indium bumps. This different temperature distribution phenomenon in each material is mainly due to its multi-layer architecture and quite different thermal properties of the middle layer, which is an interlacing layout of underfill and indium bumps. Besides, the influences of indium bump structure size on the temperature rise are also discussed. All these results qualitatively reflect the disciplines of temperature rise in InSb IRFPAs detector, providing a theory support for thermal analysis of detectors irradiated by laser.     

Anisotropic magnetoresistance in electrodeposited cobalt antidot arrays

Nanosphere lithography is a simple and accessible technique for nanostructuring of materials. Combined with electrodeposition, it allows the production of compact, ordered antidot networks. In contrast to other lithographic techniques, the resulting nanostructure shows periodicity also along the growth axis. Interesting results are expected for the magnetoresistive behavior of such structures as function of thickness, due to the confinement of electronic routes and the strong shape anisotropy. We were able to electrodeposit cobalt antidot structures of homogeneous and controlled thickness directly over silicon substrates. Room temperature anisotropic magnetoresistance (AMR) as function of thickness and nanosphere diameter are presented, with the magnetic field applied in plane, transverse to the applied current. An overlap of two effects is observed. At fields lower than 2 kOe typical hysteretic AMR peaks appear around the coercive field, and tend to disappear for thicker films. At higher fields, a reversible contribution, caused by the forced magnetization that rotates the spin away from the local current direction, lowers the magnetoresistance, before it reaches its saturation value.     

基于LT-GaAs外延片的THz片上系统

太赫兹（THz）波在物质检测方面发挥着巨大的作用,是一种非常有潜力的生化传感工具。但是传统的太赫兹时域光谱系统（TDS）结构复杂,系统的集成度低,占用空间较大。所以,如何对THz波进行有效引导、实现集成化传输并得到高质量光谱就成为太赫兹光谱系统的研究热点。太赫兹片上系统是将THz的产生、传输以及探测都集成到同一芯片上,然后通过相干探测的方法获得THz时域光谱。它可以实现对多种样品的检测,尤其在对难于取样的微量样品探测方面具有广泛的应用价值。它无需光路准直,操作简便,成品率高。两个研究工作都是基于低温砷化镓(LT-GaAs)外延片开展的。首先将一根直径为200 μm的铜线固定在LT-GaAs外延片的上方,通过真空蒸镀的方法制备出天线电极,同时得到天线间隙,研制出基于LT-GaAs外延片的THz天线。利用波长为800 nm的飞秒激光对其进行测试,得到了质量较高的THz信号,验证了天线的实用性。然后在另一外延片上利用光刻微加工工艺制作出传输线和微电极,得到了集成的THz片上系统。使用波长为1 550 nm的飞秒激光分别激发片上系统的太赫兹产生天线和探测天线,天线产生的太赫兹波在传输线上传播,在探测端同样得到了质量较高的THz时域信号,证实了THz片上系统的可行性。该方法省去了腐蚀牺牲层以及LT-GaAs薄膜的转移、键合等步骤,极大地提高了片上系统的成品率,避免了薄膜转移过程中易破碎及腐蚀液存在毒性的问题。最后,研究了外加电压对从片上系统中获得的THz波性能的影响,结果为电压越高,THz波的信号强度越强;另外,通过在传输线上方垂直放置铜箔的方法验证了THz波沿着传输线传播的事实。该研究中采用的基于LT-GaAs外延片的片上系统的制备方法简单,制作周期短,制作过程安全,应用领域广泛,这为将来与微流控芯片相结合实现对液体样品的探测打下了基础。