负压回收结构在非接触式流场密封中的应用

发布时间：2017-08-18 07:39

  本文关键词：负压回收结构在非接触式流场密封中的应用

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【摘要】：浸没式光刻是目前在45纳米以下IC生产线上唯一获得大规模应用的光刻新技术,如何实现浸没液体的非接触密封、最大限度地提高光刻机的扫描速度,是浸没式光刻技术面临的核心问题。浸没式光刻机内部的曝光系统主要由动态密封装置、物镜系统、硅片、工件台等组成。动态密封装置是浸没式光刻机的核心部件,安放在投影物镜与硅片之间,并且与硅片保持0.1mm的间隙。在光刻过程中,动态密封装置与硅片之间形成厚度为O.1mm的缝隙流场。依靠其回收结构实现缝隙流体的非接触式密封,保证在工件台携带硅片及其光刻材料做高速扫描运动时缝隙流体不发生泄漏。缝隙流场的密封问题实质是非接触式流场的密封问题,合理设计动态密封装置的回收结构,提高其对缝隙流场的非接触式密封性能,是浸没式光刻技术的关键性难题。在研发浸没式光刻机核心部件-动态密封装置的背景下,本文以动态密封装置的回收结构为主要研究对象,完成了以下工作：1、建立了动态密封装置回收结构的内部流场仿真模型。通过数值模拟得到不同的回收小孔参数下,不同注入液体的流量、回收液体的压力对缝隙流场密封性能的影响规律,得出有利于回收结构实现非接触式流场密封的结构。2、设计了动态密封装置的等效试验模型,搭建了基于旋转实验台的测试系统。以高速摄像和图像识别技术为手段,对采用不同回收结构的试验模型进行密封性能测试。以实验为依托,结合仿真结果,分析得出回收小孔参数对密封效果的影响规律,获得描述回收结构参数的组态模型。3、基于描述回收小孔结构参数组态模型的研究结果,首次尝试使用负压回收实现浸没流场非接触式密封的理念,设计了浸没式光刻机动态密封装置。通过数值模拟和实验手段,得出不同工况下的临界扫描速度。结果表明,设计的动态密封装置将光刻过程中的扫描速度提高了50%,证明了回收小孔结构参数研究结果的正确性,为动态密封装置的优化设计提供基础和依据。
【关键词】：浸没式光刻 动态密封装置 回收结构 非接触式密封 优化设计
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN305.7;TB42
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 研究背景及意义11-17
• 1.1.1 浸没式光刻技术概述11-13
• 1.1.2 浸没液体的密封问题13-14
• 1.1.3 密封装置14-17
• 1.2 液体回收模块17-19
• 1.3 课题研究内容19-20
• 1.4 本章小结20-21
• 第2章 回收结构内部流场的数值仿真21-57
• 2.1 回收结构内部流场动力学模型的建立21-33
• 2.1.1 计算流体力学及其应用软件简介21-23
• 2.1.2 回收结构内部流场的基本控制方程23-26
• 2.1.3 简化与建立回收结构的模型26-33
• 2.2 回收结构对密封性能的影响33-56
• 2.2.1 孔形状参变量对应的密封性能33-41
• 2.2.2 孔直径参变量对应的密封性能41-45
• 2.2.3 孔间距参变量对应的密封性能45-49
• 2.2.4 孔排布方式参变量对应的密封性能49-53
• 2.2.5 数值模拟小结53-56
• 2.3 本章小结56-57
• 第3章 回收结构性能测试的试验研究57-93
• 3.1 试验模型与测试系统的设计57-64
• 3.1.1 试验模型的设计58-60
• 3.1.2 旋转实验台的调试60-61
• 3.1.3 调平装置的设计61
• 3.1.4 注液系统的搭建61-62
• 3.1.5 回收系统的搭建62
• 3.1.6 观测系统的搭建62-64
• 3.2 测试方法64-67
• 3.2.1 静态性能测试64-65
• 3.2.2 动态性能测试65-67
• 3.3 实验数据处理方法67-72
• 3.3.1 图像处理方法69-70
• 3.3.2 批量处理方法70-72
• 3.4 静态性能测试结果及其分析72-90
• 3.4.1 回收小孔形状对密封性能的影响72-79
• 3.4.2 回收小孔高度直径比对密封性能的影响79-83
• 3.4.3 回收小孔间距对密封性能的影响83-86
• 3.4.4 回收小孔排布方式对密封性能的影响86-89
• 3.4.5 静态性能测试小结89-90
• 3.5 动态性能测试结果及分析90-92
• 3.6 本章小结92-93
• 第4章 回收结构在密封装置设计中的应用93-107
• 4.1 密封装置内部流场的数值模拟93-99
• 4.1.1 回收负压为0.1bar的临界扫描速度96-97
• 4.1.2 回收负压为0.2bar的临界扫描速度97-98
• 4.1.3 回收负压为0.3bar的临界扫描速度98-99
• 4.2 密封装置的设计99-101
• 4.3 密封装置的密封性能测试101-105
• 4.4 本章小结105-107
• 第5章 总结和展望107-109
• 5.1 总结107-108
• 5.2 展望108-109
• 参考文献109-112

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本文编号：693403