浸没式光刻中浸没流场核心区域的优化研究

发布时间：2017-08-14 18:13

  本文关键词：浸没式光刻中浸没流场核心区域的优化研究

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【摘要】：集成电路(IC, Integrated Circuit)的不断发展要求单块芯片上集成越来越多的电子元器件,这就意味着刻蚀在芯片上的线宽不断缩小,浸没式光刻是当前线宽45纳米以下唯一获得大规模应用的光刻技术。在硅片曝光过程中,浸没流场的核心区域(曝光区域)的流速、压强决定着曝光的成品率,而置于投影物镜与硅片之间的浸没单元是维持浸没流场流速、压强稳定及均匀分布的关键部件。浸没式光刻机正常工作时中,通过浸没单元的注液口注液、回收口回收来实现浸没流场的快速更新以带走曝光产生的污染物、微小气泡以避免这些物质产生的曝光缺陷；但是,浸没液体流动产生的压力及压力波动将使投影物镜产生畸变,从而使曝光产生缺陷。因此优化浸没流场,尤其是浸没流场核心区域,显得十分重要。本课题现阶段对于浸没流场的关键指标要求为：浸没流场核心区域内流速为50-100mm/s,波动小于±5mm/s；压强小于1000Pa,波动小于±100Pa；有效面积内浸没流场无回流,而注液回收及浸没单元的形态及结构是影响浸没流场的关键因素,为了达到上述指标,本文完成了以下工作：(1)浸没流场的数值仿真研究。对浸没流场建立了数值仿真模型,对影响浸没流场核心区域的注液、回收、注液口及回收口的大小作了数值仿真研究,得出了注液、回收、注液口及回收口大小对浸没流场核心区域的流速、压强以及分布的影响,同时选择了最佳的核心区域；(2)系统地应用了工程可用的浸没流场可视化技术并且获取工况流场相关参数。采用流线法定性研究浸没流场的流动状况,采用PIV技术精确测量浸没流场的流速的分布,采用压力传感器采集浸没流场的压强。搭建了基于压力传感器的流场压强测试平台、基于微量注射泵的流线法测试平台、基于半导体激光器、高速相机、片光源的PIV系统并编写了基于Matlab的PIV图像处理程序。(3)浸没流场的实验研究。设计了浸没单元实验模型,对影响浸没流场核心区域的注液、回收、注液口大小、回收口大小做了实验研究,并且和数值仿真结果作了分析对比,得出了最佳的注液、回收、注液口大小、回收口大小参数；(4)优化了浸没单元结构,检测了浸没单元的性能,浸没流场达到课题的指标要求,浸没单元极限扫描速度达到550mm/s的同时浸没流场依然保持稳定。
【关键词】：浸没式光刻 流场核心区域 优化 流速 压强 扫描速度 PIV技术
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN305.7
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 研究背景及意义10-16
• 1.1.1 浸没式光刻技术概述10-14
• 1.1.2 浸没液体的引入带来的问题14-15
• 1.1.3 浸没流场的控制及浸没单元15-16
• 1.2 浸没流场的研究进展16-18
• 1.3 课题研究内容18-19
• 1.4 本章小结19-20
• 第2章 浸没流场核心区域的数值仿真研究20-66
• 2.1 浸没流场动力学模型的建立20-28
• 2.1.1 计算流体力学概述20-21
• 2.1.2 CFX软件简述21-23
• 2.1.3 浸没流场的动力学模型23-25
• 2.1.4 浸没流场的数值仿真模型25-28
• 2.2 浸没流场的数值仿真研究28-64
• 2.2.1 注液及回收对浸没流场核心区域流速及压强大小的影响28-44
• 2.2.2 注液及回收对浸没流场核心区域流速及压强分布影响44-48
• 2.2.3 注液口及回收口大小对浸没流场核心区域的影响48-64
• 2.3 本章小结64-66
• 第3章 浸没流场的检测及实验研究66-98
• 3.1 流场流动的显示技术66-69
• 3.1.1 传统的流动显示技术66-67
• 3.1.2 新一代的流动显示技术67-69
• 3.2 浸没流场核心区域的流速检测方案设计69-78
• 3.2.1 流线法方案的设计69
• 3.2.2 粒子图像测速技术(PIV)的方案设计69-78
• 3.3 浸没流场核心区域的压强测试方案78-80
• 3.4 浸没流场的检测装置搭建80-82
• 3.4.1 浸没液体供给系统及回收系统的搭建80-81
• 3.4.2 PIV实验台的搭建81
• 3.4.3 流场压强测试台的搭建81-82
• 3.5 浸没流场的实验研究及分析82-96
• 3.5.1 浸没单元的实验模型设计82-83
• 3.5.2 注液及回收对浸没流场核心区域影响的实验研究83-88
• 3.5.3 注液口及回收口大小对浸没流场核心区域影响的实验研究88-93
• 3.5.4 讨论与分析93-96
• 3.6 本章小结96-98
• 第4章 浸没单元的结构优化及性能检测98-108
• 4.1 浸没单元的结构设计98-99
• 4.2 浸没单元的流场流速测试99-100
• 4.3 浸没单元的压强测试100-101
• 4.4 浸没单元的密封性能测试101-106
• 4.4.1 密封性能测试平台101-104
• 4.4.2 密封性能测试结果及分析104-106
• 4.5 本章小结106-108
• 第5章 总结和展望108-110
• 5.1 总结108-109
• 5.2 展望109-110
• 参考文献110-116
• 作者简介116

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本文编号：674005