浸没光刻液体传送及控制系统研究（可复制论文）.pdf

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摘要荒苈阄蠢射率使分辨率提高,从而可使光学光刻延伸至啪以下。浸没液体传送装置是信息技术的快速发展促使半导体制造技术逐渐提高,光刻分辨率按照摩尔定律的预言继续减小。通过移相掩膜、光学临近校正和其他分辨率增强技术,光学光刻实现了小于入射光波长特征线宽的制造。然而光学光刻的极限分辨率约节点要求。浸没式光刻在最后一片投影透镜和硅片间的缝隙内注入一种高折射率液体来替代原有的气体介质,增大的介质折浸没光刻设备中的一个关键组件,用来实现缝隙内液体的平稳注入和回收,同时保证无泄漏和气泡产生。本文的工作就是进行浸没液体传送单元的设计、仿真和实验研究,主要内容如下:第一章,介绍了集成电路的发展概况和光学光刻技术的原理;概括了具有竞争力的下一代光刻技术,并对比了浸没式光刻的优势;综述了国内外浸没光刻技术的主要研究进展;最后概括了本文研究的重要意义和主要研究内容。第二章,分析了液体注入过程的物理特性,阐述了计算流体力学自由液面模型的仿真方法,采用二维模型研究了接触角、硅片扫描方向、入口速度和角度对注入过程的影响,最后采用三维模型,研究了缝隙高度对液面形状的影响。第三章,创建了二自由度模拟曝光平台,采用控制器实现伺服电机控制,应用刂迫砑迪至嗽硕绦虻闹葱泻拖低晨刂撇问鹘冢后简述了气一液控制回路的软硬件组成。第四章,简介了各种液体密封方法,提出本文拟采用液密封和气一液混合密封方式;针对普通液密封的不足,提出多孔介质边缘防泄漏的方法,并研究了多孔介质孔径、孔隙率、宽度等与液体流速和硅片扫描速度间的关系,获得了优化的参数组合,并结合实验研究,证明了液密封的可行性。第五章,设计了气密封方式的浸液单元,通过实验发现初步样机密封边界压力不均,从而提出了具有气压均压结构的设计方法,使得密封边界压力达到均布的效果,最后结合气密封和液密封的思想,设计了气一液混合密封浸液单元。第六章,采用抡嫜芯苛斯杵仓购驮硕榭鱿拢妇档酌嫠苷力和剪应力情况,并对正应力变化进行了对比。第七章,对本论文的研究工作和成果进行了总结,展望了未来需开展的工作。关键词:浸没式光刻;液密封;多孔介质;气密封;气一液密封;;和仿真浙江大学硕士学位论文
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主要符号表龅篎4C玝鼠昂蜀,￡‰‰‰蛰国巨爵讥椎私一巩瓯Ⅳ知雄投影透镜直径数值孔径电机微分增益硅片扫描速度液体注入角度真空中波长动力粘度密度岣%硌笾砀豴船几盯毋鲤注液口撼迩回收口撼迩惯性阻力系数焦深孔隙直径动量源项透镜一硅片间隙的高度初始化变量比流量光刻工艺因子电机比例增益多孔介质渗透率比例阀选型参数液面沿透镜直径方向发展的长度指针变量透镜和硅片问介质的折射率大气压强注液口处驱动压强液体前波面压强用户变量缝隙内液体平均流量比例阀实际流量数源项电机积分增益缝隙内液体平均流速表观速度多孔介质总容积多孔介质孔隙容积分辨率晗第嗟奶寤致多孔介质孔隙率线孔隙率面孔隙率体孔隙率表征表面张力作用的无量纲数表征惯性力作用的无量纲数表征驱动压力的无量纲数半孔径角液体与透镜的接触角液体与硅片的接触角界面曲率气体相动力粘度液体相动力粘度气体相密度液体相密度表面张力流动势知也墨靠正浙江大学硕士学位论文吒工铆
论文插图索引厩榭鱿鹿杵璺较蚨砸禾逄畛涔痰挠跋硅片向左扫描图卜一耆ń皇揭禾宕偷ピJ疽馔迹图籰妇邓芗羟辛λ媸奔浔浠媛硅片向左扫描时缝隙内速度分布图注液过程二维几何模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯注液过程三维几何模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯透镜一液体接触角。,硅片一液体的接触角’妇狄灰禾搴凸杵灰体的接触角均为‘⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯榭鱿陆哟ソ嵌砸禾遄⑷牍逃跋斓姆抡透镜一液体和硅片一液体的接触角均为‘妇狄灰禾褰哟ソ杵灰禾宓慕哟ソ体的接触角均为‘⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。低速注入时液滴悬挂在透镜底面特征职和尼下液体注入过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯注入角度变化引起的注入速度变化情况图工艺中特征线宽发展趋势⋯集成电路的制造工艺流程⋯⋯⋯⋯光刻机图光学光刻工艺过程图分步重复式光刻机曝光场图步进扫描式光刻机曝光场图浸没式光刻技术原理示意图图传统方式与浸没方式焦深比较⋯.图猯植拷皇揭禾宕偷ピJ疽馔图浸液单元样机示意图旱ピQ夤郏旱ピQ夤图威斯康星大学浸液实验装置图图中浸液传送单元放大图⋯。图槭±砉ぱг核炕⒊安馐韵低惩图籰液体注入过程示意图⋯..硅片向右扫描时缝隙内速度分布基本程序结构情况下接触角对液体注入过程影响的仿真妇狄灰