本文關鍵詞：深紫外光刻投影物鏡熱像差仿真與主動補償技術研究

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【摘要】：深紫外光刻機是現(xiàn)階段極大規(guī)模集成電路制造業(yè)的主流關鍵設備,國內(nèi)正開展工作波段193nm的90nm分辨率光刻機的自主研制。對于193nm波段的激光,所有材料都具有不可忽視的吸收率。作為光刻機核心部件的投影物鏡在曝光過程中吸收熱量,導致折射率變化、熱變形和熱應力,產(chǎn)生熱像差,降低系統(tǒng)分辨率,影響系統(tǒng)曝光成像質量。離軸照明等分辨率增強技術的使用,導致光刻投影物鏡受熱不均,局部溫度升高,系統(tǒng)熱像差非旋轉對稱且隨時間變化。快速預測、實時補償此類像差對于保證系統(tǒng)分辨率至關重要。熱像差的實時補償需要提供準確可靠的前饋信息,仿真模擬是熱像差預測的有效手段。針對NA0.75的折射式光刻投影物鏡,論文采用有限元仿真的方法,獲得了四種照明模式下系統(tǒng)的溫度分布,并構建了溫度分布的數(shù)學函數(shù)模型,結合CODE V獲得熱像差分,與商業(yè)軟件相比,仿真效率更高。根據(jù)熱像差特點,提出了在透鏡上采用主動光學的方法進行補償。分析了優(yōu)化的透鏡支撐方案下主動透鏡的像差補償能力,并通過實驗驗證了方案的可行性。具體如下:(1)構建光刻投影物鏡溫度分布數(shù)學模型并基于模型仿真了熱像差分布。根據(jù)偶極照明模式下的系統(tǒng)溫度分布特點,提出采用組合二維高斯函數(shù)擬合溫度場,并將模型推廣,得到常規(guī)照明、環(huán)形照明和四極照明模式下的溫度分布模型。結果表明溫度擬合平均誤差約10-3°C量級,誤差RMS達到10-4°C。結合CODE V仿真的熱像差與基于SigFit的仿真結果相比,熱像差分布一致,同時耗時減小了3個量級,熱像差仿真效率提高了3倍。相比于折射率變化對于系統(tǒng)像差的影響,熱變形和熱應力引起的熱像差可忽略不計。(2)針對偶極和四極照明模式下的熱像散和四葉像差,提出采用主動光學的辦法進行補償。分析了各透鏡的透射波前對系統(tǒng)像差的影響,確立了將L20作為主動補償透鏡的方案,同時分析了像差補償原理并給出了透射波前的求解方程。通過研究各因素對簡化的平板透鏡像差特性的影響,提出了優(yōu)化的透鏡支撐和促動方案,并將其移植到L20上。仿真結果表明,方案對于初階熱像散的補償可達1λ,同時高階像差有輕微增加。(3)采用干涉儀檢測促動力施加前后平板透鏡的波前變化,進行原理驗證實驗。探測到的波前成分中像散最顯著,量級上與模擬結果一致,像散隨促動力成近似的線性正比關系。結果表明本文方案對于熱像散的補償可行,基于有限元仿真的結果可靠。本文的成果對光刻投影物鏡的溫度分布特性、熱像差快速仿真及補償具有重要的借鑒意義和實用價值。
【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】：2016
【分類號】：TN305.7

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本文編號：1301791