晶圆级纳米压印光刻：畸变改善与稳定化（二）

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2. 测量与处理

2.1 全流程

为了进行畸变分析，并避免过大的平移和旋转对套刻精度测量造成干扰，本研究对工艺流程进行了调整，使其不同于标准的光刻-刻蚀流程。具体而言，首先在空白硅（Si）晶圆上进行的是纳米压印（NIL），第二步则是使用 248 nm 波长设备进行的光学光刻，且过程中不包含任何刻蚀步骤。

在光学光刻步骤中，虽然使用了两个标记进行对准，但未进行任何其他的矫正。该层被视为每一次测量的参考层。

套刻精度是通过遍布整片晶圆的“套刻标记结构”，如图 2 所示进行测量的。在本研究中，每颗芯片进行一次套刻精度测量。每次测量的误差小于 10 nm，该数值对应于晶圆分别旋转 0° 和 180° 时测量的重复性。随后，系统计算并去除每组数据中剩余的平均平移量和旋转量，以确保最终保留的数据仅反映畸变部分。

图 2：“套刻标记结构”（Bar-in-bar），用于测量套刻精度（OVL）。该结构具有三维设计，可容许高达 20 μm 的畸变。其中，80 层由纳米压印（NIL）制作，70 层由深紫外（DUV）光刻制作。

2.2 获得的图表

借助上述测量，我们能够针对每一片晶圆绘制出畸变分布图，如图 3 所示。通过畸变分布图进行初步的粗略分析，可以检测出是否存在特定的畸变特征，或某种全局性的趋势。此类图表也可应用于整批晶圆的平均数据，以观察该特征是否稳定，并有望据此获得一个理论模型。

图 3：单片晶圆获得的畸变分布图。对于每一次测量，均绘制了一个箭头，其尺寸和颜色取决于畸变强度，标尺单位为 μm。

为了完善分析，我们还分别绘制了 X 和 Y 方向的贡献图，即片间对比图。例如，在图 4 中，绘制了整个测试批次在 Y 轴方向（即压印方向）的畸变。在片间对比图中，每一个数据点对应于畸变分布图（如图 3 所示）中箭头在 X 轴或 Y 轴上的投影分量。对于畸变分布图中的所有箭头，每一个都对应一个数据点。因此，图中的每一条曲线代表了某一特定位置在不同晶圆之间的变化趋势。不同批次的数据均可绘制在此类图表上，以便观察批次间的重复性。对于上述两种图表（畸变分布图和片间对比图），其畸变情况均可通过晶圆或批次上获得的最大绝对值来进行汇总总结。

图 4：整批晶圆在 Y 轴方向的畸变演变图。