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极紫外光刻中的边缘放置误差控制

中国激光 2024年第7期51卷 64-84页

作者：曹晶杨文河刘泽旭陈韫懿魏鑫林楠中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室上海201800 超强激光科学与技术重点实验室(中国科学院) 上海201800

极紫外(EUV)光刻是7 nm及以下技术节点芯片大规模量产的关键技术。随着技术节点的减小、工艺复杂性的增加,芯片的良率面临着巨大挑战。边缘放置误差(EPE)是量化多重曝光技术过程中制造图案保真度的最重要指标。EPE控制已成为多重曝光和... 详细信息

极紫外(EUV)光刻是7 nm及以下技术节点芯片大规模量产的关键技术。随着技术节点的减小、工艺复杂性的增加,芯片的良率面临着巨大挑战。边缘放置误差(EPE)是量化多重曝光技术过程中制造图案保真度的最重要指标。EPE控制已成为多重曝光和EUV融合光刻时代最大的挑战之一。EPE是关键尺寸(CD)误差和套刻误差的结合。在EUV光刻中,光学邻近效应和随机效应是引起光刻误差的重要因素。光学邻近效应校正(OPC)可以使EPE最小化。对于最先进的技术节点,EPE通常由随机效应主导,因此需要对EPE进行建模,尤其是需要对随机效应进行严格的建模,以分析影响EPE的关键参数。选择不同的测量手段对关键参数进行测量并优化EPE是提高芯片良率的重要途径。本文首先综述了EPE在EUV光刻中的重要作用,然后讨论了OPC和随机效应、EPE模型及涉及的关键参数,并介绍了关键参数的测量方法,最后总结和展望了与EPE相关的技术。

关键词：测量极紫外光刻光源套刻光学邻近效应校正对准

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基于曲面拟合的光学偏折系统显示屏标定方法

计量学报 2024年第3期45卷 419-424页

作者：郭创为管钰晴沈瑶琼徐瑞书朱言瑧刘丽琴张玉杰雷李华傅云霞上海市计量测试技术研究院上海201203 上海市在线检测与控制技术重点实验室上海201203

针对透射式光学偏折系统中最关键的标定环节,提出使用曲面拟合方式拟合显示屏幕面形分布。建立基于透射式光学偏折术的波前检测仿真模型,分析两种不同的显示屏面形拟合方法对波前测量的影响。仿真结果显示:平面屏幕模型波前像差均方根误... 详细信息

针对透射式光学偏折系统中最关键的标定环节,提出使用曲面拟合方式拟合显示屏幕面形分布。建立基于透射式光学偏折术的波前检测仿真模型,分析两种不同的显示屏面形拟合方法对波前测量的影响。仿真结果显示:平面屏幕模型波前像差均方根误差(RMS)值为0.8375μm,而曲面屏幕模型仿真波前像差RMS值仅为0.0596μm。采用透射式光学偏折系统对球面透镜进行波前测量,曲面屏幕模型中波前像差RMS值为0.1371μm,平面屏幕模型中波前像差RMS值为1.4326μm。实验结果表明:使用曲面拟合效果明显优于平面拟合效果,证明了曲面拟合屏幕模型的可行性。

关键词：光学计量透射式光学偏折术显示屏标定波前测量曲面拟合

结构光照明显微成像技术在集成电路掩模检测中的应用

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光学学报 2024年第11期44卷 179-186页

作者：魏鑫刘泽旭张子怡陈韫懿杨文河曹晶林楠上海大学微电子学院上海200444 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室上海201800 超强激光科学与技术重点实验室(中国科学院) 上海201800

针对集成电路成熟制程下的掩模检测需求,设计了一种适用于该应用场景的透射式结构光照明显微(SIM)检测系统。SIM技术在频率域内利用空间混频将物体的高频信息载入到光学系统的探测通带,从而使分辨率突破衍射极限。采用数字微镜器件(DMD... 详细信息

针对集成电路成熟制程下的掩模检测需求,设计了一种适用于该应用场景的透射式结构光照明显微(SIM)检测系统。SIM技术在频率域内利用空间混频将物体的高频信息载入到光学系统的探测通带,从而使分辨率突破衍射极限。采用数字微镜器件(DMD)控制干涉光束的空间分布强度和相位,利用四方向照明(0°、45°、90°和135°,每个方向上分别有三个相位)提高各向同性的分辨率,并可选取级次较高的衍射光在样品表面产生高频结构光,进一步提高样品的空间分辨率。相较于大数值孔径的光学检测系统,该系统结构简单、灵活度高、分辨率提高潜力大。实验验证系统使用不同级次衍射光的成像能力,并简要分析影响SIM分辨率的因素,为基于该系统的优化和改良提供理论依据。

关键词：显微光学系统衍射光栅图像重构技术空间光调制器

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基于光束扫描的光场匀化技术

光学学报 2024年第16期44卷 20-29页

作者：张海冬赵成强张益彬曹红超晋云霞刘世杰邵建达上海大学微电子学院上海200444 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室上海201800 中国科学院上海光学精密机械研究所强激光材料重点实验室上海201800

提出一种新型的光束扫描匀光方法。扫描干涉光刻后基板处的整体光场强度可以实现均匀分布,进而光栅基板处的曝光剂量就可以实现宏观上的均匀分布。对扫描匀光方法的扫描参数进行数值分析,并开展相关实验。扫描匀光的实验结果表明,当步... 详细信息

提出一种新型的光束扫描匀光方法。扫描干涉光刻后基板处的整体光场强度可以实现均匀分布,进而光栅基板处的曝光剂量就可以实现宏观上的均匀分布。对扫描匀光方法的扫描参数进行数值分析,并开展相关实验。扫描匀光的实验结果表明,当步进距离与光斑半径之比小于等于1.2时,经过光束扫描叠加后,基板处的光场均匀性优于99.00%,相较传统高斯截光的方式,均匀性至少提高5%;引入参考光进行条纹漂移锁定控制后,在?200 mm的扫描过程中,光束的相位变化小于±0.015个干涉条纹周期,实现了光束扫描过程中条纹“静止”在基板位置处的效果。

关键词：光栅全息光栅曝光系统光束扫描光场均匀性条纹漂移锁定

基于改进U-Net网络的相位解包裹技术研究

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红外与激光工程 2024年第2期53卷 120-133页

作者：徐瑞书罗笑南沈瑶琼郭创为张文涛管钰晴傅云霞雷李华上海市计量测试技术研究院上海201203 上海在线检测与控制技术重点实验室上海201203 桂林电子科技大学计算机与信息安全学院广西桂林541004

提出了一种结合深度学习的空间相位解包裹方法,采用基于改进U-Net网络的编码器-解码器架构,同时加入包含双向长短期记忆网络(BILSTM)的CBiLSTM模块,并且结合注意力机制,避免了典型卷积神经网络学习全局空间依赖关系的固有缺陷的同时增... 详细信息

提出了一种结合深度学习的空间相位解包裹方法,采用基于改进U-Net网络的编码器-解码器架构,同时加入包含双向长短期记忆网络(BILSTM)的CBiLSTM模块,并且结合注意力机制,避免了典型卷积神经网络学习全局空间依赖关系的固有缺陷的同时增强了深度学习模型对相位解包裹任务中的关键信息的关注能力。通过大量的模拟数据,验证了文中方法在严重噪声(SNR=0)、不连续条件和混叠条件下的鲁棒性,在以上三种情况下,同其他深度学习网络模型进行对比,文中所提出的网络模型的归一化均方根误差(NRMSE)分别为0.75%、1.81%和1.68%;结构相似性指数(SSIM)分别为0.98、0.92和0.94;峰值信噪比(PSNR)分别为40.87、32.56、37.38;同时计算时间显著减少,适合应用到需要快速准确的空间相位解包裹任务中去。通过实际测量数据,验证了文中提出网络模型的可行性。该研究将双向长短期记忆网络(BILSTM)和注意力机制同时引入光学相位解包裹问题中,为解决复杂相位场的解包裹提供了新的思路和方案。

关键词：相位解包裹深度学习注意力机制长短期记忆网络卷积神经网络

散射式扫描近场光学信号的提取技术综述(特邀)

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中国激光 2024年第14期51卷 1-17页

作者：江涛王泽瑞周雷周州赵之琛程鑫彬王占山同济大学精密光学工程技术研究所先进微结构材料教育部重点实验室上海市数字光学前沿科学研究基地上海市全光谱高性能光学薄膜器件与应用专业技术服务平台同济大学物理科学与工程学院上海200092 同济大学上海自主智能无人系统科学中心上海201210

散射式扫描近场光学显微是重要的近场光学显微技术之一,能够实现样品表面nm尺度的光学成像,在多个研究领域中有着广泛的应用。散射式扫描近场光学显微镜通过对针尖-样品处进行光激发,产生包含样品近场信息的近场散射信号以及包含近场信... 详细信息

散射式扫描近场光学显微是重要的近场光学显微技术之一,能够实现样品表面nm尺度的光学成像,在多个研究领域中有着广泛的应用。散射式扫描近场光学显微镜通过对针尖-样品处进行光激发,产生包含样品近场信息的近场散射信号以及包含近场信息的背景散射信号。尽管近场散射信号强度相比背景散射信号微弱,但可以通过轻敲模式的针尖周期性调制,利用一系列近场光学信号提取技术对其进行有效提取。针对散射式扫描近场光学显微术,利用针尖-样品物理模型分析了近场散射信号的产生机制,并详细介绍自零差检测、零差检测、外差检测、伪外差检测等主要近场信号提取技术,最后根据该领域的近期研究进展对未来研究方向进行了展望。

关键词：显微散射式扫描近场光学零差伪外差

大规模铌酸锂光子集成系统的超快激光光刻研究进展

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科学通报 2024年第12期69卷 1528-1539页

作者：黄金鑫陈锦明刘招祥宋吕斌王冠华孙超伍荣波林锦添方致伟张海粟王哲齐家汪旻程亚中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室上海201800 华东师范大学物理与电子科学学院极端光机电实验室上海200241 华东师范大学精密光谱国家重点实验室上海200062 上海科技大学物质科学与技术学院上海200135

飞秒光刻辅助化学机械刻蚀技术(photolithography assisted chemo-mechanical etching,PLACE)实现了在薄膜铌酸锂(thin-film lithium niobate,TFLN)上高品质大规模光子集成电路(photonic integrated circuit,PIC)的制造,并推动了光子集成电路重大应用领域的持续发展,产生了一系列高性能PIC应用,诸如高Q微谐振器、低损耗波导、波导放大器、阵列波导光栅(arrayed waveguide grating,AWG)和电光(electro-optic,EO)可调谐/可编程光子器件等.针对PIC器件和光刻系统的大规模生产,本文介绍了一种超高速高分辨率激光光刻制造系统,采用高重复频率飞秒激光器和高速多边形激光扫描仪,可实现200 nm分辨率下4.8 cm2/h的光刻制造效率,并且展示了基于TFLN光子器件的晶圆级制造、晶圆级微电极结构等的应用.

关键词：薄膜铌酸锂光子集成电路光刻飞秒激光微加工

基于波前编码的大像面荧光显微成像系统景深延拓研究

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光学技术 2024年第4期50卷 411-418页

作者：鲍猛张磬瀚郑继红韦晓孝万新军申桐金旭东上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 上海理工大学上海市现代光学系统重点实验室上海200093

大像面荧光显微成像系统可以对大尺寸dPCR生物基因芯片进行一次性成像,但其景深(DOF)较小,限制了系统的物方检测深度。文章采用波前编码技术在不降低分辨率的前提下,有效扩展了大像面荧光显微成像系统的景深,为后续高通量多层堆叠式dPC... 详细信息

大像面荧光显微成像系统可以对大尺寸dPCR生物基因芯片进行一次性成像,但其景深(DOF)较小,限制了系统的物方检测深度。文章采用波前编码技术在不降低分辨率的前提下,有效扩展了大像面荧光显微成像系统的景深,为后续高通量多层堆叠式dPCR生物芯片实现一次性成像提供了技术支持。但考虑到显微成像系统正向设计仿真时不适合直接进行景深延拓分析,故对其倒置翻转后在像方(原物方)分析焦深延拓范围(即景深)。为确定最优的相位板参数值,编写遗传算法与ZEMAX的API接口链接,以动态交互的方式对相位板调制系数进行优化、筛选、定值。在大像面荧光显微成像系统孔径光阑前的平行光路处添加特定系数的相位板,对光学系统的波前相位进行调制,使得在焦点附近一段范围内产生成像一致的中间模糊像。采用维纳滤波对中间模糊像进行复原,由模拟的结果可见,在传统光学系统的±10倍景深内,编码复原图像具有较高的分辨率(达到6.5μm),能够实现系统的景深延拓。装配相位板的大像面荧光显微成像实际系统,其延拓倍数在±7倍景深范围内有较好的图像复原分辨率(6.5μm)。

关键词：生物光学波前编码数字PCR 光学设计荧光显微镜图像处理

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薄霜层辅助飞秒激光玻璃表面高质量精密刻写

中国激光 2024年

作者：张宇锋朱晓华廖洋冯吉军高文海谢少明陈聪刘科彭宇杰冷雨欣中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海市现代光学系统重点实验室上海科技大学终极能源中心

为实现霜辅助下高质量的飞秒激光表面精密刻写，本文设计并搭建了具备温湿度控制系统的霜辅助飞秒激光加工平台。通过对加工环境湿度和热电致冷器表面温度的精确调控，实现了厚度小于10μm薄霜层的长时间稳定控制，验证了霜辅助紧聚焦... 详细信息

为实现霜辅助下高质量的飞秒激光表面精密刻写，本文设计并搭建了具备温湿度控制系统的霜辅助飞秒激光加工平台。通过对加工环境湿度和热电致冷器表面温度的精确调控，实现了厚度小于10μm薄霜层的长时间稳定控制，验证了霜辅助紧聚焦飞秒激光在玻璃表面进行高精度刻槽加工的效果。实验结果表明：激光加工参数和霜层厚度对霜辅助加工的效果均有较大影响，而在不同激光加工参数下存在不同的最优霜层厚度。采用优化选取的工艺参数，玻璃表面的霜层能够快速融化形成水膜，有效抑制了凹槽内重铸层产生和表面碎屑粘附，通过单步激光刻写即可实现石英玻璃表面2μm宽凹槽的高质量高精度加工。该技术的突破解决了高通量激光辐照下热积累效应带来的不利影响，有望为石英玻璃等硬脆材料的大幅面、高质量、高精度刻蚀加工开辟新的道路。

关键词：激光技术高质量加工温湿度控制稳定薄霜层霜辅助飞秒激光加工