浸没式光刻流场之结构分析及参数优化
发布时间：2020-07-29 10:31
【摘要】：浸没式光刻是在干式光刻技术的基础上,将投影物镜与硅片之间填充上折射率较大的液体来代替原来的空气,使系统的分辨率得到提高的一种光刻技术。浸没液体的引入虽然提高了分辨率,但也带来了一些其他问题。浸没液体作为光学系统的一部分,要保持其光学性质的均一、稳定,这就对浸没流场的流动提出了要求。本文主要研究了浸没流场结构参数对曝光区流动状态的影响及单侧注液、单侧回收式浸没流场的应力分布。这将为今后浸没流场结构的设计优化与各项参数设置提供有价值的参考。主要研究内容如下:注液口、回收口环形张开角度与宽度非对称变化对曝光区流动状态的影响。在193 nm浸没式光刻流场结构参数的基础上,让注液口、回收口环形张开角度与宽度做非对称变化,通过模拟仿真得出各种注液口、回收口环形张开角度与宽度下曝光区中面的平均速度、速度方差、平均压强、压强方差四项数据,通过对比分析得出最优的注液口、回收口环形张开角度与宽度组合。流场高度与注液压力对曝光区流动状态的影响。在最优的注液口、回收口结构参数的基础上,继续研究了流场高度与注液压力对曝光区流动状态的影响。通过数值模拟得到在不同流场高度与注液压力下,曝光区中面液体流动的平均速度、速度方差、平均压强与压强方差四项数据的变化情况,通过综合分析得出流场高度与注液压力对曝光区流动状态影响的规律。单侧注液/单侧回收式浸没流场物镜下表面应力分布研究。通过模拟仿真研究单侧注液/单侧回收式浸没流场投影物镜下表面切应力与正应力随注液速度、扫描速度、流场高度、液体粘度的变化规律,可以对浸没流场各项参数控制提供参考。并推导了流场内物镜下表面切应力的理论公式与仿真结果做对比,变化趋势相同。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN405
【图文】：
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文进扫描式光刻机，其数值孔径和工艺因子已接近理论极限[1]。人们首先考虑波长更短的 157 nm（F2）光刻技术，但由于其材料昂贵以及光刻胶与掩膜材料的局限，图形对比度低等因素,使得 157 nm 光刻技术的发展受到很大的限制[2]。而下一代光刻技术：极紫外（EUV）光刻、纳米压印、无掩膜光刻虽然取得进展但技术还不成熟[3]。因此另一种改善分辨率的有效的方法浸没式光刻被采用。浸没式光刻就是将折射率较高的液体直接填充在物镜与硅片之间的空隙中，由于液体的折射率大于空气，从而能有效的提高分辨率。浸没式光刻原理如图 1-2 所示，
图 2-1 浸没流场仿真几何模型[41]表 2-1 流场仿真主要参数参数 数值浸没流场半径 R（mm） 30浸没流场高度 h（mm） 1注液、回收口内径 r（mm） 27注液口环形张开角度αin(°) 60、90、120、150回收口环形张开角度αout（°） 60、90、120、150注液口宽度 bin（mm） 0.5、1、1.5、2回收口宽度 bout（mm） 0.5、1、1.5、2注液、回收口高度 H（mm） 5液体密度ρ（kg·m-3） 998.2液体粘度μ（kg·m-1·s-1） 0.001003注液压力 pin（Pa） 200
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文以自动生成四面体网格，也可以生成质量更高的六面体网格[43]。我采用了 ICEM 对仿真模型进行了网格划分，图 2-2 为网格划分后仿真模型局部放大图，网格的疏密程度会直接影响网格的质量，根据仿真模拟中计算数据的分布特点，在计算数据变化梯度较大的部分与要研究问题主要研究部分，为了较好的反应数据变化规律，会采用比较密集的网格。由于注液口、回收口附近区域的速度梯度较大，所以对注液口、回收口网格进行了加密处理，也对要研究的浸没流场中心曝光区域网格进行了加密。网格的数量也直接影响网格的质量与仿真模拟的计算精度，网格数量越大网格质量越好，计算精度也就越高，但随着网格数量的增加，计算规模也会增加而使计算速度降低。根据仿真问题的特点，生成网格数量在 1.3×106左右。在研究没有扫描速度的浸没流场时，除了注液口与回收口外，其余壁面设置为固壁面。在研究有扫描速度的浸没流场时，除了注液口与回收口外，会将下壁面设置为滑移壁面，其余壁面任然设置为固壁面。
本文编号：2773842
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN405
【图文】：
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文进扫描式光刻机，其数值孔径和工艺因子已接近理论极限[1]。人们首先考虑波长更短的 157 nm（F2）光刻技术，但由于其材料昂贵以及光刻胶与掩膜材料的局限，图形对比度低等因素,使得 157 nm 光刻技术的发展受到很大的限制[2]。而下一代光刻技术：极紫外（EUV）光刻、纳米压印、无掩膜光刻虽然取得进展但技术还不成熟[3]。因此另一种改善分辨率的有效的方法浸没式光刻被采用。浸没式光刻就是将折射率较高的液体直接填充在物镜与硅片之间的空隙中，由于液体的折射率大于空气，从而能有效的提高分辨率。浸没式光刻原理如图 1-2 所示，
图 2-1 浸没流场仿真几何模型[41]表 2-1 流场仿真主要参数参数 数值浸没流场半径 R（mm） 30浸没流场高度 h（mm） 1注液、回收口内径 r（mm） 27注液口环形张开角度αin(°) 60、90、120、150回收口环形张开角度αout（°） 60、90、120、150注液口宽度 bin（mm） 0.5、1、1.5、2回收口宽度 bout（mm） 0.5、1、1.5、2注液、回收口高度 H（mm） 5液体密度ρ（kg·m-3） 998.2液体粘度μ（kg·m-1·s-1） 0.001003注液压力 pin（Pa） 200
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文以自动生成四面体网格，也可以生成质量更高的六面体网格[43]。我采用了 ICEM 对仿真模型进行了网格划分，图 2-2 为网格划分后仿真模型局部放大图，网格的疏密程度会直接影响网格的质量，根据仿真模拟中计算数据的分布特点，在计算数据变化梯度较大的部分与要研究问题主要研究部分，为了较好的反应数据变化规律，会采用比较密集的网格。由于注液口、回收口附近区域的速度梯度较大，所以对注液口、回收口网格进行了加密处理，也对要研究的浸没流场中心曝光区域网格进行了加密。网格的数量也直接影响网格的质量与仿真模拟的计算精度，网格数量越大网格质量越好，计算精度也就越高，但随着网格数量的增加，计算规模也会增加而使计算速度降低。根据仿真问题的特点，生成网格数量在 1.3×106左右。在研究没有扫描速度的浸没流场时，除了注液口与回收口外，其余壁面设置为固壁面。在研究有扫描速度的浸没流场时，除了注液口与回收口外，会将下壁面设置为滑移壁面，其余壁面任然设置为固壁面。
【参考文献】
相关期刊论文 前4条
1 傅新;赵金余;陈晖;陈文昱;;浸没式光刻机浸没流场的仿真与试验[J];机械工程学报;2011年02期
2 傅新;陈晖;陈文昱;陈颖;;光刻机浸没液体控制系统的研究现状及进展[J];机械工程学报;2010年16期
3 袁琼雁;王向朝;施伟杰;李小平;;浸没式光刻技术的研究进展[J];激光与光电子学进展;2006年08期
4 李勇,刘志友,安亦然;介绍计算流体力学通用软件——Fluent[J];水动力学研究与进展(A辑);2001年02期
相关博士学位论文 前2条
1 陈晖;浸没式光刻机浸液流动特性及其对物镜影响[D];浙江大学;2011年
2 陈文昱;浸没式光刻中浸液控制单元的液体供给及密封研究[D];浙江大学;2010年
相关硕士学位论文 前5条
1 虞谦;浸没流场压力仿真与检测研究[D];浙江大学;2017年
2 简勇华;浸没式光刻中浸没流场的稳定性及密封性研究[D];浙江大学;2017年
3 徐文苹;浸没式光刻中浸没流场核心区域的优化研究[D];浙江大学;2016年
4 童章进;负压回收结构在非接触式流场密封中的应用[D];浙江大学;2015年
5 陈煜;浸没式光刻中流场的分析与仿真[D];哈尔滨工业大学;2013年
本文编号：2773842
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