
(引子:现代高精度光刻系统主要采用基于光栅衍射的空间滤波与视场图像处理对准技术,包括波带片对准、激光干涉对准、莫尔条纹对准等方法,这类技术的对准精度普遍可达20 nm以上。光刻对准技术,从早期的明场、暗场对准,逐步发展为干涉对准、外差全息对准等先进技术。这一技术演进将对准精度从微米级提升至纳米级,极大推动了集成电路制造产业的发展。然而,随着芯片堆叠技术的发展与器件特征尺寸的持续缩小,复杂多层半导体制造对更高的对准精度与工艺稳定性提出了迫切需求,以此保障芯片的良率、性能与可靠性)
在半导体微电子工业中,传统光学成像类多重曝光对准技术受限于光学衍射极限,已成为亟待解决的重大挑战。
近日,西北工业大学张景程Jing Cheng Zhang,香港城市大学彭慧芝教授 (Prof. Stella W. Pang)) 和蔡定平教授 (Prof. Din Ping Tsai)在Nature Photonics上发文,提出了一种基于光学物理现象——连续体中的束缚态bound states in the continuum (BICs)新方法,在多重曝光系统中,将尺寸小于波长的纳米结构集成于传统十字对准标记旁,实现了超越衍射极限的对准精度。还探究了面外不对称性引发的连续域束缚态至准连续域束缚态的转变过程。
实验表明,随着面外不对称程度的增加,当位移从0纳米增加至110纳米时,系统谐振现象从无到有,品质因子从接近无穷大下降至66由大到小逐渐变化,为纳米级位置变化提供了灵敏的度量标准。连续域束缚态共振的有无及其品质因子数值,为实现芯片图案精密对准的关键工具。
该方法可与标准光刻标记及制造工艺相集成,提供了一种可扩展的解决方案,且与互补金属氧化物半导体技术兼容,适用于先进半导体制造中的高精度纳米对准。
图1:多曝光系统示意图。
图2:从连续体中的束缚态BIC态到准BIC态的模拟转变过程。
图3:具有不同位移的双层纳米柱显微图。
图4:通过面外对称性调控BIC状态转变的实验演示。
(延伸阅读:连续体中的束缚态BIC是即使与可以携带能量的连续辐射波谱共存,也保持局域的波。束缚态Bound State:通常指能量低于连续谱阈值(如势阱中的电子态),无法辐射或泄漏。 连续谱Continuum:指系统允许的扩展态(如自由空间的光子态或电子散射态)。 连续体中的束缚态BICs:能量位于连续谱范围内,但却不与之耦合,表现为局域化、无辐射的模式。最初是在量子力学中提出的,但BIC也是一种普遍的波现象,在电磁波、空气中的声波、水波和固体中的弹性波中都得到了证实。在微波和超材料领域的实现,主要依赖于电磁波在人工结构(如超表面、光子晶体、谐振器)中的特殊模式调控。BICs 提供了一种在辐射连续谱中实现极高品质因子(Q 因子)局域态的方法,适用于非线性增强、低损耗天线,高灵敏度传感器、手性超表面、激光器研制及光场调控等。连续体中的束缚态--波与物质的相互作用)

