本文關(guān)鍵詞：浸沒式光刻中浸沒流場(chǎng)核心區(qū)域的優(yōu)化研究

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【摘要】：集成電路(IC, Integrated Circuit)的不斷發(fā)展要求單塊芯片上集成越來越多的電子元器件,這就意味著刻蝕在芯片上的線寬不斷縮小,浸沒式光刻是當(dāng)前線寬45納米以下唯一獲得大規(guī)模應(yīng)用的光刻技術(shù)。在硅片曝光過程中,浸沒流場(chǎng)的核心區(qū)域(曝光區(qū)域)的流速、壓強(qiáng)決定著曝光的成品率,而置于投影物鏡與硅片之間的浸沒單元是維持浸沒流場(chǎng)流速、壓強(qiáng)穩(wěn)定及均勻分布的關(guān)鍵部件。浸沒式光刻機(jī)正常工作時(shí)中,通過浸沒單元的注液口注液、回收口回收來實(shí)現(xiàn)浸沒流場(chǎng)的快速更新以帶走曝光產(chǎn)生的污染物、微小氣泡以避免這些物質(zhì)產(chǎn)生的曝光缺陷；但是,浸沒液體流動(dòng)產(chǎn)生的壓力及壓力波動(dòng)將使投影物鏡產(chǎn)生畸變,從而使曝光產(chǎn)生缺陷。因此優(yōu)化浸沒流場(chǎng),尤其是浸沒流場(chǎng)核心區(qū)域,顯得十分重要。本課題現(xiàn)階段對(duì)于浸沒流場(chǎng)的關(guān)鍵指標(biāo)要求為：浸沒流場(chǎng)核心區(qū)域內(nèi)流速為50-100mm/s,波動(dòng)小于±5mm/s；壓強(qiáng)小于1000Pa,波動(dòng)小于±100Pa；有效面積內(nèi)浸沒流場(chǎng)無回流,而注液回收及浸沒單元的形態(tài)及結(jié)構(gòu)是影響浸沒流場(chǎng)的關(guān)鍵因素,為了達(dá)到上述指標(biāo),本文完成了以下工作：(1)浸沒流場(chǎng)的數(shù)值仿真研究。對(duì)浸沒流場(chǎng)建立了數(shù)值仿真模型,對(duì)影響浸沒流場(chǎng)核心區(qū)域的注液、回收、注液口及回收口的大小作了數(shù)值仿真研究,得出了注液、回收、注液口及回收口大小對(duì)浸沒流場(chǎng)核心區(qū)域的流速、壓強(qiáng)以及分布的影響,同時(shí)選擇了最佳的核心區(qū)域；(2)系統(tǒng)地應(yīng)用了工程可用的浸沒流場(chǎng)可視化技術(shù)并且獲取工況流場(chǎng)相關(guān)參數(shù)。采用流線法定性研究浸沒流場(chǎng)的流動(dòng)狀況,采用PIV技術(shù)精確測(cè)量浸沒流場(chǎng)的流速的分布,采用壓力傳感器采集浸沒流場(chǎng)的壓強(qiáng)。搭建了基于壓力傳感器的流場(chǎng)壓強(qiáng)測(cè)試平臺(tái)、基于微量注射泵的流線法測(cè)試平臺(tái)、基于半導(dǎo)體激光器、高速相機(jī)、片光源的PIV系統(tǒng)并編寫了基于Matlab的PIV圖像處理程序。(3)浸沒流場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)研究。設(shè)計(jì)了浸沒單元實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?對(duì)影響浸沒流場(chǎng)核心區(qū)域的注液、回收、注液口大小、回收口大小做了實(shí)驗(yàn)研究,并且和數(shù)值仿真結(jié)果作了分析對(duì)比,得出了最佳的注液、回收、注液口大小、回收口大小參數(shù)；(4)優(yōu)化了浸沒單元結(jié)構(gòu),檢測(cè)了浸沒單元的性能,浸沒流場(chǎng)達(dá)到課題的指標(biāo)要求,浸沒單元極限掃描速度達(dá)到550mm/s的同時(shí)浸沒流場(chǎng)依然保持穩(wěn)定。
【關(guān)鍵詞】：浸沒式光刻 流場(chǎng)核心區(qū)域 優(yōu)化 流速 壓強(qiáng) 掃描速度 PIV技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN305.7
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 研究背景及意義10-16
• 1.1.1 浸沒式光刻技術(shù)概述10-14
• 1.1.2 浸沒液體的引入帶來的問題14-15
• 1.1.3 浸沒流場(chǎng)的控制及浸沒單元15-16
• 1.2 浸沒流場(chǎng)的研究進(jìn)展16-18
• 1.3 課題研究內(nèi)容18-19
• 1.4 本章小結(jié)19-20
• 第2章 浸沒流場(chǎng)核心區(qū)域的數(shù)值仿真研究20-66
• 2.1 浸沒流場(chǎng)動(dòng)力學(xué)模型的建立20-28
• 2.1.1 計(jì)算流體力學(xué)概述20-21
• 2.1.2 CFX軟件簡述21-23
• 2.1.3 浸沒流場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)模型23-25
• 2.1.4 浸沒流場(chǎng)的數(shù)值仿真模型25-28
• 2.2 浸沒流場(chǎng)的數(shù)值仿真研究28-64
• 2.2.1 注液及回收對(duì)浸沒流場(chǎng)核心區(qū)域流速及壓強(qiáng)大小的影響28-44
• 2.2.2 注液及回收對(duì)浸沒流場(chǎng)核心區(qū)域流速及壓強(qiáng)分布影響44-48
• 2.2.3 注液口及回收口大小對(duì)浸沒流場(chǎng)核心區(qū)域的影響48-64
• 2.3 本章小結(jié)64-66
• 第3章 浸沒流場(chǎng)的檢測(cè)及實(shí)驗(yàn)研究66-98
• 3.1 流場(chǎng)流動(dòng)的顯示技術(shù)66-69
• 3.1.1 傳統(tǒng)的流動(dòng)顯示技術(shù)66-67
• 3.1.2 新一代的流動(dòng)顯示技術(shù)67-69
• 3.2 浸沒流場(chǎng)核心區(qū)域的流速檢測(cè)方案設(shè)計(jì)69-78
• 3.2.1 流線法方案的設(shè)計(jì)69
• 3.2.2 粒子圖像測(cè)速技術(shù)(PIV)的方案設(shè)計(jì)69-78
• 3.3 浸沒流場(chǎng)核心區(qū)域的壓強(qiáng)測(cè)試方案78-80
• 3.4 浸沒流場(chǎng)的檢測(cè)裝置搭建80-82
• 3.4.1 浸沒液體供給系統(tǒng)及回收系統(tǒng)的搭建80-81
• 3.4.2 PIV實(shí)驗(yàn)臺(tái)的搭建81
• 3.4.3 流場(chǎng)壓強(qiáng)測(cè)試臺(tái)的搭建81-82
• 3.5 浸沒流場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)研究及分析82-96
• 3.5.1 浸沒單元的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)82-83
• 3.5.2 注液及回收對(duì)浸沒流場(chǎng)核心區(qū)域影響的實(shí)驗(yàn)研究83-88
• 3.5.3 注液口及回收口大小對(duì)浸沒流場(chǎng)核心區(qū)域影響的實(shí)驗(yàn)研究88-93
• 3.5.4 討論與分析93-96
• 3.6 本章小結(jié)96-98
• 第4章 浸沒單元的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及性能檢測(cè)98-108
• 4.1 浸沒單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)98-99
• 4.2 浸沒單元的流場(chǎng)流速測(cè)試99-100
• 4.3 浸沒單元的壓強(qiáng)測(cè)試100-101
• 4.4 浸沒單元的密封性能測(cè)試101-106
• 4.4.1 密封性能測(cè)試平臺(tái)101-104
• 4.4.2 密封性能測(cè)試結(jié)果及分析104-106
• 4.5 本章小結(jié)106-108
• 第5章 總結(jié)和展望108-110
• 5.1 總結(jié)108-109
• 5.2 展望109-110
• 參考文獻(xiàn)110-116
• 作者簡介116

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本文編號(hào)：674005