复合结构光栅大范围高精度光刻对准技术研究

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1、密级:硕士学位论文复合结构光栅大范围高精度光刻对准技术研究作者姓名：司新春指导教师：唐燕副研究员中国科学院光电技术研究所学位类别：工程硕士学科专业：光学工程研究所：中国科学院光电技术研究所二零一六年五月LargerangeandhighprecisionlithographyalignmenttechnologybasedoncompositegratingsByXinchunSiADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialful

2、fillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofOpticalEngineeringInstituteofOpticsandElectronicsChineseAcademyofSciencesMarch,2016致谢该论文的顺利完成标志着我研究生生涯的结束与新的生活与事业的开始，在这里，在这生命中至关重要的三年，我结识了谆谆教导的老师，给了我科研与工作中无私的帮助与莫大的支持；我认识了一帮情同手足的同学与朋友，给了我生活中太多的关怀与帮助。通过这三年的学习，我积累了专业知识，学

3、会了更加宽容、客观地看待事物。在即将告别光电所，踏上崭新的事业生涯之时，更感到不舍与感激。首先，最感谢我的可爱而可敬的老师唐燕副研究员，老师对于事情的严谨以及看事物独特的角度对我受益匪浅；感谢老师从一开始课题的选择，理论的展开、仿真与实验方面的指导。借此机会，祝愿老师身体健康，在之后的科研工作中不断突破，事业有成。接下来，特别感谢胡松研究员给我们提供了一个相对宽松、高效的科研环境，能够根据自身的基础与喜好选择自己适合的课题与方向并督促饯行；胡主任高瞻远瞩的视野、宽厚仁慈的心胸、稳扎稳打的生活态度时刻激励着我努力前行，也注定

4、使我终身受益。特别感谢中国科学院光电技术研究所微电子装备与总体研究室的诸多前辈、职工的帮助与照顾，在此一并向他们表示最真心的感谢；感谢杨勇博士、周清华老师、谷林师兄、余思洋师兄、胡桃师兄等在科研与生活中的关心与帮助；感谢老科研楼周师傅、陈师傅在实验过程中给予的诸多的帮助与支持。特别感谢刘俊伯博士、何渝博士在光机设计方面给予的大力地指导与帮助。特别感谢与我一起走过这一段难忘岁月的同门师兄姐妹们，他们是：李金龙博士、邸成良博士、王楠蒋薇夫妇、程依光博士、陈昌龙硕士、马驰飞硕士、周毅博士、邓钦元博士、邓茜硕士、姚靖威硕士、杨帆

5、硕士、田鹏博士。在这短暂的三年里，我们共同分享科研的酸甜苦乐并勉励前行，一起分享并度过无数令人终身难忘的美好记忆，谢谢他们的陪伴与支持。在此，祝愿他们在接下来的漫漫人生路上，一帆风顺，一切都好！特别感谢中国科学院光电技术研究所研究生部的廖俊丽老师、胡琛老师、朱文老师与后勤的陕阿姨等人在工作与生活中予以的无私的帮助与支持；他们的无私奉献与热心指导让我倍感温暖。顺祝他们在今后的日子里，身体健康，万事如意。特别感谢本文的各位评阅专家与老师，感谢他们提出的宝贵意见，使得文章更充实，更使我受益匪浅。I特别感谢我的女友褚靓同学，在我们

6、最美好的岁月相识相爱是我今生最大的幸福，期待我们在接下来人生崭新的阶段携手并进，直面苦难，攻坚克难。最后，特别感谢我的爸爸、妈妈、姐姐和可爱的小侄女，感谢他们在论文期间一如既往的支持与鼓励，有他们作为我最坚实的后盾，我倍感幸福！II摘要随着微纳技术的不断发展，其特征尺寸逐渐由微米量级向亚微米、纳米量级延伸，对光刻分辨力提出了越来越高的要求。传统投影式光刻方法依靠缩短曝光波长、提高数值孔径来提升光刻分辨力。但是，随着光刻分辨力达到32nm以下，传统提高分辨力的方法面临技术极限以及巨额成本的双重挑战。在此形势下，以纳米压印、表

7、面等离子体光刻等为代表的新型光刻技术由于低成本、高分辨力等优点，受到业界普遍关注。纳米压印技术已被列入国际半导体发展蓝图，被认为是22nm及以下节点的重要候选技术。对准技术是光刻三大核心技术之一，目前主流的高精度光刻对准方法仍集中在传统投影曝光系统。作为下一代光刻技术的典型代表，纳米压印、表面等离子体光刻等接近接触式光刻缺乏与之相适应的高精度对准方法以满足器件加工的需要。在此背景下，针对纳米压印等接近接触式光刻工作特点，研究对应的高精度对准技术势在必行。本文基于光刻对准技术研究现状，结合纳米压印、表面等离子体光刻等接近接触

8、式光刻对于高精度、高效率的迫切需求，在前人基于莫尔条纹光刻对准研究的基础上提出了两种新颖的特殊光栅标记的纳米光刻对准方法，分别利用同一个光栅标记实现x，y方向的二维同步对准与粗、精同步对准。本文基于标量衍射理论，分析了叠栅调制成像的一般规律，探索莫尔条纹的形成机理；在此基础上，完成了两种复合结构光栅对准