光學(xué)投影式光刻系統(tǒng)中套刻對(duì)準(zhǔn)方法研究.pdf

1、隨著信息化產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，光刻技術(shù)已經(jīng)成為制約超大規(guī)模集成電路以及微光學(xué)元器件制作的核心技術(shù)。光學(xué)曝光光刻技術(shù)經(jīng)歷了接觸式光刻、接近式光刻、光學(xué)投影式光刻及激光干涉光刻等典型光刻技術(shù)進(jìn)程。由于光學(xué)投影式光刻在技術(shù)成熟性以及設(shè)備穩(wěn)定性方面優(yōu)勢(shì)明顯，目前市場(chǎng)廣泛應(yīng)用的還是投影式曝光光刻技術(shù)。作為光刻技術(shù)的承載平臺(tái)，同時(shí)扮演現(xiàn)代半導(dǎo)體工業(yè)與電子技術(shù)工業(yè)孵化器角色的光學(xué)投影式光刻系統(tǒng)，其主要組成部分包括曝光光源、光刻投影物鏡、掩膜硅片對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)、

2、激光定位工作臺(tái)。針對(duì)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的準(zhǔn)分子激光投影光刻機(jī)系統(tǒng)，本文就其中的掩膜硅片對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)、曝光光源兩個(gè)部分展開(kāi)了相關(guān)研究工作。
　　在本文中，第一章綜述了課題的背景，光刻系統(tǒng)的分類(lèi)，國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，課題研究的目的與意義，以及本論文主要研究?jī)?nèi)容。第二章詳細(xì)介紹了整個(gè)投影光刻套刻技術(shù)理論，對(duì)準(zhǔn)技術(shù)及其分類(lèi)，以及影響光刻機(jī)系統(tǒng)的各主要因素，分析了各主要對(duì)準(zhǔn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　針對(duì)目前套刻對(duì)準(zhǔn)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，在第三章中我們針對(duì)高精度的

3、投影套刻對(duì)位系統(tǒng)，研究并提出了一種新型的對(duì)準(zhǔn)與匹配算法。該算法的核心是一個(gè)經(jīng)嚴(yán)格推導(dǎo)的，國(guó)內(nèi)外未見(jiàn)報(bào)道的仿射變換“單應(yīng)矩陣計(jì)算式”，同時(shí)利用輪廓線(xiàn)插值特征點(diǎn)匹配的方式來(lái)尋求對(duì)位參量。首先，利用質(zhì)心法分別求出掩模圖與硅板圖相應(yīng)ROI區(qū)域中經(jīng)過(guò)特征點(diǎn)提取后得到的點(diǎn)集質(zhì)心;然后對(duì)點(diǎn)集中各點(diǎn)依據(jù)與質(zhì)心點(diǎn)的歐氏距離的大小有序的方式進(jìn)行排序;最后根據(jù)“單應(yīng)矩陣計(jì)算式”，以直接的單步運(yùn)算即可高精度求得待對(duì)準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)平移量，取代傳統(tǒng)方法需要收斂迭代的耗時(shí)

4、運(yùn)算過(guò)程，實(shí)現(xiàn)光刻機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)位系統(tǒng)的要求。第四章是主要是對(duì)相應(yīng)系統(tǒng)軟件進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的算法演示以及實(shí)驗(yàn)分析，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖像的分析，結(jié)合系統(tǒng)中所選用的光學(xué)顯微物鏡組的實(shí)際MTF曲線(xiàn)，對(duì)系統(tǒng)的精度以及誤差進(jìn)行評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)具有較高的精度，較強(qiáng)的魯棒性，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)對(duì)位的關(guān)鍵實(shí)用需求。
　　在第五章中，介紹了如何在現(xiàn)有紫外準(zhǔn)分子激光器基礎(chǔ)上獲得一個(gè)均勻平頂光束的方法，在理論上結(jié)合高斯-謝爾模型和部分相干光理論，得到

5、可以產(chǎn)生平頂均勻光束的一組參數(shù)。為以后利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件，結(jié)合所提出的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)展開(kāi)相關(guān)光刻的研究工作做好了鋪墊。
　　總的說(shuō)，本論文的創(chuàng)新之處在于依據(jù)實(shí)際套刻對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)中的簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)模型為基本無(wú)縮放的仿射變換，并在該仿射變換模型的基礎(chǔ)上，利用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，得到一組可以一步求出待求變換參量的單應(yīng)矩陣計(jì)算式，可以避免傳統(tǒng)計(jì)算方法中求取變換參量需要迭代運(yùn)算的耗時(shí)環(huán)節(jié);并在該式的基礎(chǔ)上結(jié)合數(shù)字圖像處理相關(guān)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)對(duì)準(zhǔn)功能的