极紫外光学薄膜元件表面抗污染保护层及相关技术研究

发布时间：2017-05-15 13:13

  本文关键词：极紫外光学薄膜元件表面抗污染保护层及相关技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着电子信息产业的快速发展,集成电路技术在计算机系统、自动化控制、精密机械、通信设备以及日常生活等诸多领域中扮演了极其重要的角色。光刻蚀技术正是高集成度电路制造的核心和关键。近几年,日益完善的193nm光刻系统及其物镜油浸技术,已经接近其理论极限。要突破22nm及以下技术节点,极紫外光刻技术已经显示出卓越的应用前景,商业化进程也趋于稳定、成熟。然而极紫外光学元件的表面污染,逐渐成为制约其商业应用的关键因素之一。为了保持光学元件的长使用周期和稳定的反射率,需要深入研究表面污染的机制并提出相应的解决方案。本论文根据有机分子在极紫外光学薄膜元件表面的运动与反应机制,建立表面碳污染的理论模型,针对造成表面碳污染的主要影响因素(分子反应横截面积σ、结合能E、碳原子比重η、二次电子产额Y)进行了定量评估,并提出了适用于不同辐照环境下的光学表面碳污染抑制方法。根据理论模型模拟结果,选择Ti O2作为极紫外投影物镜保护层材料。提出一种利用溅射反应“迟滞回线”高精度确定充氧量的工艺优化方法,制备出满足极紫外光刻反射镜的基本要求的抗污染多层膜样品。并考虑到表面污染的实际效果,提出一种对表面改性及厚度变化不敏感的非周期多层膜结构设计。模拟结果表明,当表面存在不可逆转的严重污染时,该结构较传统周期膜系具有更稳定的极紫外反射效率。适合于曝光环境恶劣、面型曲率较大的极紫外光刻聚光镜的制备。论文最后拓展极紫外反射镜保护层的相关功能。完成一种提高极紫外光谱纯度与抗表面污染能力的复合功能多层膜结构设计。模拟结果与相关实验表明,本方案可在不造成极紫外反射率过分损失的前提下,大幅度减少非工作波段光谱的反射。可降低极紫外光源系统的运行成本。本文研究内容为极紫外薄膜保护层及相关光学元件的制备提供了理论与实验依据,对商业光刻机商业使用中出现的镜面污染状况进行合理预测和评估,并为其大规模市场化推广打下坚实的基础。
【关键词】：极紫外光刻 极紫外反射镜 表面碳沉积 表面保护层 非周期多层膜
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O434.2
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目录9-11
• 第1章 绪论11-31
• 1.1 极紫外光刻技术11-20
• 1.2 极紫外光学元件的表面氧化与碳沉积20-27
• 1.3 光学表面氧化和碳污染沉积的解决方案27-29
• 1.4 研究背景及意义29
• 1.5 论文的结构安排29-31
• 第2章 极紫外碳沉积模型与反射镜保护层材料选择31-57
• 2.1 表面有机物吸附与碳沉积31-35
• 2.2 光学表面碳沉积模型的建立35-40
• 2.3 碳沉积主要影响因素的分析40-46
• 2.4 多层膜保护层材料选择46-53
• 2.5 极紫外光刻机分系统保护层选择53-56
• 2.6 本章小结56-57
• 第3章 极紫外微缩投影物镜保护层的制备与表征57-77
• 3.1 磁控溅射沉积技术介绍58-59
• 3.2 表征手段59-63
• 3.3 RuO_2和TiO_2保护层的工艺研究63-67
• 3.4 充氧量对RuO_2和TiO_2薄膜的影响67-75
• 3.5 本章小结75-77
• 第4章TiO_2保护层制备工艺优化方法77-92
• 4.1 工艺优化方案78-79
• 4.2 “迟滞回线”现象分析79-82
• 4.3 TiO_2薄膜的表征与分析82-91
• 4.4 本章小结91-92
• 第5章 极紫外大曲率反射镜抗污染多层膜结构设计与功能拓展92-115
• 5.1 极紫外多层膜反射率计算基础92-96
• 5.2 表面改性不敏感的非周期膜系设计96-105
• 5.3 提高光谱纯度及抗表面污染能力的复合功能膜系设计105-113
• 5.4 本章小结113-115
• 第6章 总结与展望115-117
• 6.1 论文研究总结115-116
• 6.2 研究展望116-117
• 参考文献117-126
• 在学期间学术成果情况126-127
• 指导教师及作者简介127-128
• 致谢128

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 邱孟通;P.Choi;;极紫外光刻光源[J];半导体技术;2006年06期

2 赵环昱;赵红卫;;用于光刻的EUV光源[J];半导体技术;2007年01期

3 李艳秋;下一代曝光(NGL)技术的现状和发展趋势[J];微纳电子技术;2003年Z1期

4 周洪军;钟鹏飞;霍同林;蒋新亭;郑津津;;同步辐射活化氧清洗碳污染的研究[J];光学学报;2010年03期

5 祝文秀;金春水;匡尚奇;喻波;;提高极紫外光谱纯度的多层膜设计及制备[J];光学学报;2012年10期

6 朱蕾;崔晓莉;沈杰;杨锡良;章壮健;;直流反应磁控溅射方法制备碳掺杂TiO_2薄膜及其可见光活性[J];物理化学学报;2007年11期

7 周继承;荣林艳;赵保星;李莉;;氧气流量对TiO_x薄膜结构和光学特性的影响[J];中南大学学报(自然科学版);2010年01期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 赵青南;溅射法玻璃基TiO_2膜、TiO_2/TiN/TiO_2复合膜制备及其结构和性能表征[D];武汉理工大学;2004年

2 张淑敏;清洗技术和平滑层对极紫外多层膜基底粗糙度的影响及表面表征技术研究[D];同济大学;2007年

  本文关键词：极紫外光学薄膜元件表面抗污染保护层及相关技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：367883