高端光刻机光栅定位与套刻测量技术发展综述
近日，基于对光栅衍射及其在超高精度干涉测距与成像应用的深入研究，清华大学深圳国际研究生院李星辉副教授、王晓浩研究员团队应邀撰文综述高端光刻机光栅定位与套刻测量技术发展。
电子信息产业是社会支柱之一，大规模集成电路是电子信息产业的基础，高端集成电路的自给自足迫在眉睫。光刻机作为集成电路制造的核心装备，其国产化是我国电子信息产业独立自主健康发展的重大战略需求。我国在14nm及以下工艺制程的光刻机仍依赖于进口，突破其中的关键技术、提升关键零部件的国产化比例，具有重要意义。围绕光刻机关键零部件晶圆台的超精密定位和光刻工艺套刻误差测量的需求，李星辉、王晓浩团队开展了长期的研究。图1.六自由度光栅编码器（左）、双层叠加光栅套刻误差DBO衍射测量示意图
首先，在目前高端光刻机晶圆台的亚纳米级定位需求中，光栅干涉测量具有较大优势，测量分辨率可达17pm，长期测量稳定性可达0.22nm，采用先进的二维平面光栅可以实现空间六自由度测量，是14nm及以下光刻工艺制程的重要技术路线。其中需要突破的关键技术包括多自由度与绝对式测量原理、大面积二维平面计量光栅的制作与表征、大规模并行数据的同步处理等。其次，围绕评价多层光刻工艺之间对准、监控光刻工艺良率的关键参数“套刻误差”，基于衍射技术的套刻测量技术（DBO）具有亚纳米级的测量精度，逐渐成为14nm以下制程高端光刻机的套刻误差测量中有竞争力的技术路线。但是DBO技术路径的完善，还面临测量精度稳定性提升、测量量值的溯源技术、测量效率的提升等技术与工程难题。
针对上述具体问题，李星辉、王晓浩团队基于多年来的工作积累及对本行业的深入了解，应邀撰写了领域综述文章，以期为本领域的专家学者提供有益借鉴。
相关成果以“面向光刻机晶圆台的超精密光栅定位技术”（Ultraprecision Grating Positioning Technology for Wafer Stage of Lithography Machine）（图2）和“光刻套刻误差测量技术”（Overlay Metrology for Lithography Machine）（图3）为题发表在《激光与光电子学进展》（Laser Optoelectronics Progress）期刊中“光刻技术”专题的特邀综述中。
图2.光刻机晶圆台及六自由度定位示意图。（a）光刻机系统示意图；（b）光刻机晶圆台；（c）晶圆台精密位移部件误差源；（d）六自由度运动误差示意图
图3.实验装置示意图。（a）光学系统；（b）连续波长衍射和收集；（c）瞳孔平面图清华大学深圳国际研究生院副教授李星辉为两篇论文的通讯作者，清华大学深圳国际研究生院2020级硕士研究生朱俊豪和2021级博士研究生李一鸣（鹏城实验室联培）分别为两篇论文的第一作者，论文其他作者还包括清华大学深圳国际研究生院研究员王晓浩，2021级博士生汪盛通，2021级硕士生单硕楠、邓富元，工业和信息化部电子第五研究所杨霖等。该研究得到了国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、深圳市科技计划基础研究等项目支持。相关下载：1.光刻套刻误差测量技术.pdf 2.面向光刻机晶圆台的超精密光栅定位技术.pdf（或阅读原文下载）了解光电技术，欢迎关注光行天下公众号！
技术、科研稿件投递：service@opticsky.cn