本文關鍵詞：深紫外光刻投影物鏡熱像差仿真研究　出處：《中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所)》2015年博士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 投影物鏡 熱像差 有限元分析 紅外像差補償 Zernike多項式

【摘要】：隨著集成電路芯片線寬的持續(xù)減小,光刻工藝對投影物鏡分辨率的要求不斷提高,而分辨率的提高則意味著投影物鏡像差的減小。對于一臺工作中的深紫外光刻投影物鏡,它的像差由兩部分構(gòu)成:物鏡裝調(diào)完成后的殘余像差和物鏡工作時產(chǎn)生的熱像差,其中熱像差對光刻效果的影響更為顯著。而且由于熱像差出現(xiàn)于工作過程中,且隨著曝光時間的延長逐漸變化,導致被動補償?shù)姆绞綗o法消除熱像差,只能在投影物鏡工作時對其進行實時補償。為了研究投影物鏡的熱像差特性,本論文建立了深紫外光刻投影物鏡的熱分析模型,并完成了對系統(tǒng)熱像差的求解,根據(jù)求解結(jié)果設計了一種像差補償方案。論文的主要工作內(nèi)容及創(chuàng)新點如下:1.建立了深紫外光刻投影物鏡熱分析模型;根據(jù)現(xiàn)有投影物鏡的光學/機械設計方案,建立了深紫外光刻投影物鏡熱像差求解模型,模型包括了光強度計算模塊、熱/結(jié)構(gòu)有限元計算模塊以及光學系統(tǒng)像差求解模塊,且在模型中考慮了照明形式與工作時序等因素對熱像差求解的影響。2.分析了光刻投影物鏡在不同照明條件下的熱像差特性;光刻投影物鏡的傳統(tǒng)照明方式為Top-Hat型,但是為了實現(xiàn)更高的分辨率和更大的焦深,投影物鏡工作時經(jīng)常采用偶極照明、四極照明和環(huán)形照明等離軸照明方式,本文利用建立的熱像差分析模型計算了四種照明方式下投影物鏡的熱像差特性。3.建立了投影物鏡熱像差快速計算模型;對單個透鏡的熱傳遞過程進行了理論推導,證明溫度變化、面形變化與透鏡中的光強分布之間存在線性變換關系,根據(jù)這一關系建立了基于光強分解的透鏡溫度/應變快速計算方法;然后利用靈敏度矩陣在透鏡L20中心面溫度分布與投影物鏡熱像差之間建立了線性變換關系;最后將上述兩個線性變換關系結(jié)合,實現(xiàn)了投影物鏡熱像差的快速計算。4.設計了投影物鏡熱像差補償方案,并進行了仿真驗證;以分析得到的熱像差特性為依據(jù)設計了投影物鏡的熱像差補償方案。此方案利用了透鏡材料(Si O2)對CO2激光的高吸收特性,采用CO2激光器、振鏡和反射鏡組實現(xiàn)了在孔徑光闌處對系統(tǒng)像差進行補償?shù)脑O計要求。經(jīng)仿真驗證,所設計方案可以實現(xiàn)對各類像差的補償,其補償范圍可以達到補償熱像差所要求的1.5λ,但是補償精度與掃描算法尚需改進。
[Abstract]:With the continuous decrease of the linewidth of integrated circuit chip, the resolution of projection objective is required by lithography technology. The improvement of resolution means that the projection image difference is reduced. For a working deep ultraviolet lithography projection objective lens. Its aberration is composed of two parts: the residual aberration after the objective lens is set up and the thermal aberration produced when the objective lens is in operation, in which the thermal aberration has a more significant effect on the lithography effect. Moreover, the thermal aberration appears in the working process. With the extension of exposure time, the passive compensation method can not eliminate the thermal aberration, so it can only be compensated in real time when the projective objective lens works. In order to study the thermal aberration characteristics of the projection objective lens. In this paper, the thermal analysis model of deep ultraviolet lithography projection objective lens is established, and the thermal aberration of the system is solved. According to the solution result, a scheme of aberration compensation is designed. The main work and innovation of this paper are as follows: 1. The thermal analysis model of deep ultraviolet lithography projection objective is established. According to the existing optical / mechanical design of projection objective, the thermal aberration solution model of deep ultraviolet lithography projection objective is established. The model includes light intensity calculation module. Thermal / structural finite element calculation module and optical system aberration solution module. In the model, the influence of illumination form and working time sequence on the thermal aberration solution is considered. 2. The thermal aberration characteristics of the lithographic projection objective lens under different illumination conditions are analyzed. The traditional illumination mode of lithographic projection objective is Top-Hat type, but in order to achieve higher resolution and greater focal depth, dipole illumination is often used when projecting objective lens works. Four pole lighting and ring lighting off-axis lighting mode. In this paper, the thermal aberration characteristics of projection objective lens under four illumination modes are calculated by using the established thermal aberration analysis model. The fast calculation model of thermal aberration of projection objective lens is established. The heat transfer process of a single lens is theoretically deduced, and it is proved that there is a linear transformation relationship between the temperature change, the surface shape change and the light intensity distribution in the lens. According to this relation, a fast calculation method of lens temperature / strain based on light intensity decomposition is established. Then the linear transformation relationship between the temperature distribution of the L20 central plane and the thermal aberration of the projection objective is established by using the sensitivity matrix. Finally, combining the above two linear transformation relations, the fast calculation of thermal aberration of projection objective lens is realized. Finally, the compensation scheme of thermal aberration of projection objective lens is designed and verified by simulation. Based on the analysis of the thermal aberration characteristics, the thermal aberration compensation scheme of the projection objective lens is designed. The scheme utilizes the high absorption characteristic of the lens material (SiO2) to the CO2 laser, and adopts the CO2 laser. The system aberration compensation is realized in the aperture apertures. The simulation results show that the designed scheme can compensate all kinds of aberrations. The compensation range can reach 1.5 位 of thermal aberration compensation, but the compensation accuracy and scanning algorithm need to be improved.
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN305.7

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 田偉;王平;王汝冬;王立朋;隋永新;;193nm光刻投影物鏡單鏡支撐仿真分析及實驗研究[J];中國激光;2012年08期

2 涂遠瑩;王向朝;;一種基于線性模型的光刻投影物鏡偏振像差補償方法[J];光學學報;2013年06期

3 秦碩;鞏巖;袁文全;楊懷江;;大時間熱響應常數(shù)投影物鏡的超高精度溫度控制[J];光學精密工程;2013年01期

4 曹振;李艷秋;劉菲;;16～22nm極紫外光刻物鏡工程化設計[J];光學學報;2013年09期

5 趙陽;鞏巖;;投影物鏡小比率模型系統(tǒng)補償量的選擇[J];光學精密工程;2013年12期

6 秦碩;鞏巖;于新峰;袁文全;彭海峰;楊懷江;;熱擾動條件下投影物鏡溫度響應的高精度建模[J];光學精密工程;2013年11期

7 耿康;;193nm光刻投影物鏡的研究[J];光學儀器;2010年03期

8 劉菲;李艷秋;;大數(shù)值孔徑產(chǎn)業(yè)化極紫外投影光刻物鏡設計[J];光學學報;2011年02期

9 齊克奇;;光刻機投影物鏡安裝方式研究[J];光機電信息;2011年08期

10 映青;;投影物鏡及掩模調(diào)整顯微鏡[J];半導體情報;1971年03期

相關會議論文 前10條

1 彭勃;王向朝;;用于光刻投影物鏡波像差檢測的照明設置優(yōu)化[A];第十三屆全國光學測試學術討論會論文（摘要集）[C];2010年

2 楊濟碩;王向朝;閆觀勇;徐東波;李思坤;;基于空間像自適應降噪的投影物鏡波像差檢測方法[A];第十四屆全國光學測試學術討論會論文（摘要集）[C];2012年

3 涂遠瑩;王向朝;;基于雙縫圖形空間像峰值光強差的光刻投影物鏡奇像差檢測技術[A];第十四屆全國光學測試學術討論會論文（摘要集）[C];2012年

4 段立峰;彭勃;王向朝;;基于空間像主成分分析的光刻投影物鏡波像差檢測技術[A];第十三屆全國光學測試學術討論會論文（摘要集）[C];2010年

5 袁瓊雁;王向朝;邱自成;;基于移相掩模優(yōu)化的光刻機投影物鏡偶像差檢測技術[A];第十二屆全國光學測試學術討論會論文（摘要集）[C];2008年

6 張禹;陳琛;劉宵禪;李維善;;高亮度數(shù)字投影機短焦投影物鏡設計[A];2010年西部光子學學術會議摘要集[C];2010年

7 張禹;陳琛;劉宵禪;李維善;;工程投影機廣角投影物鏡設計[A];第九屆全國光電技術學術交流會論文集（下冊）[C];2010年

8 徐東波;王向朝;步揚;閆觀勇;楊濟碩;;空間像噪聲擬合及濾波分析方法[A];第十四屆全國光學測試學術討論會論文（摘要集）[C];2012年

9 邱自成;王向朝;袁瓊雁;彭勃;;基于平移對稱移相光柵的光刻機投影物鏡波像差檢測方法[A];第十二屆全國光學測試學術討論會論文（摘要集）[C];2008年

10 湯飛龍;李中梁;王向朝;步揚;曾紹謙;;一種提高光束斯托克斯參數(shù)與偏振度測量精度的方法[A];第十四屆全國光學測試學術討論會論文（摘要集）[C];2012年

相關博士學位論文 前5條

1 楊旺;光刻投影物鏡像質(zhì)分析及補償研究[D];中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所);2015年

2 金春水;極紫外投影光刻中若干關鍵技術研究[D];中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所）;2003年

3 劉菲;共軸極紫外投影光刻物鏡設計研究[D];北京理工大學;2014年

4 駱聰;深紫外光刻投影物鏡熱像差仿真研究[D];中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所);2015年

5 董立松;矢量光刻成像理論與分辨率增強技術研究[D];北京理工大學;2014年

相關碩士學位論文 前7條

1 杜偉峰;深紫外浸沒式光刻投影物鏡設計[D];哈爾濱工業(yè)大學;2012年

2 楊寶喜;平原光電公司光學技術發(fā)展現(xiàn)狀研究與投影物鏡設計[D];長春理工大學;2006年

3 鄧亞飛;大面積高精度PCB光刻技術的研究[D];廣東工業(yè)大學;2013年

4 王新星;基于準分子激光投影掃描系統(tǒng)的大面積ITO及TFT光刻的研究[D];廣東工業(yè)大學;2012年

5 陸國華;LCOS大屏幕薄型背投電視廣角投影物鏡的設計[D];蘇州大學;2008年

6 代會娜;基于ZEMAX的LCOS微型投影鏡頭設計研究[D];長春理工大學;2010年

7 戰(zhàn)崇華;基于移相掩模標記的光刻機投影物鏡波像差檢測方法研究[D];華中科技大學;2009年

，

本文編號：1373722