極紫外光源收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與加工方法研究.pdf

1、極紫外(13.5nm)光刻技術(shù)是目前光學(xué)光刻領(lǐng)域中的頂級(jí)光刻技術(shù),是業(yè)界公認(rèn)最有希望實(shí)現(xiàn)最小線寬22nm及更小尺寸的下一代光刻技術(shù),受到國(guó)內(nèi)外高度重視。在極紫外光刻機(jī)中,極紫外光源收集系統(tǒng)起到提高光刻照明系統(tǒng)光能利用率,以滿足曝光能量需求的作用,是光刻機(jī)中不可缺少的組成部分,近年來(lái)一直是極紫外光刻行業(yè)的研究重點(diǎn)之一,也是我國(guó)發(fā)展自主高端光刻機(jī)的必要研究?jī)?nèi)容之一。由于收集系統(tǒng)工作波段極短,導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)十分特殊,其設(shè)計(jì)、加工等都是光學(xué)領(lǐng)域中的

2、難題,也是收集系統(tǒng)研究中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
　　WolterI型收集系統(tǒng)是針對(duì)DPP極紫外光源的收集系統(tǒng)形式,具有高收集效率、良好的遠(yuǎn)場(chǎng)均勻性等優(yōu)點(diǎn),也非常適合用在LPP極紫外光源上。本文就以WolterI型收集系統(tǒng)為研究對(duì)象,對(duì)該形式收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真、加工、檢測(cè)以及集成裝配進(jìn)行了較為全面的研究。
　　首先,分析了該收集系統(tǒng)有別于常規(guī)光學(xué)系統(tǒng)的掠入射工作方式,以及多層反射鏡內(nèi)嵌結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及工作原理;推導(dǎo)了國(guó)外沒(méi)有明確給出的

3、有關(guān)收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)及性能評(píng)價(jià)的兩項(xiàng)重要指標(biāo)——收集效率和集光度的公式,為收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。
　　其次,對(duì)課題中收集系統(tǒng)需匹配的毛細(xì)管Xe氣放電極紫外光源的輻射特性進(jìn)行了計(jì)算,并結(jié)合光刻機(jī)總體要求,進(jìn)行了收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)的論證;由于Zemax、CodeV等設(shè)計(jì)軟件不支持掠入射結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),論文提出了根據(jù)各層收集鏡的幾何對(duì)應(yīng)關(guān)系,進(jìn)行“逐層迭代求解+多次優(yōu)化”的設(shè)計(jì)方法,快速地完成了收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì);并針對(duì)收集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)編寫了三維

4、仿真程序,較Tracepro等第三方仿真軟件相比,該程序大幅降低了設(shè)計(jì)及仿真工作量,并且仿真結(jié)果與Tracepro的仿真結(jié)果吻合得很好。仿真結(jié)果表明,設(shè)計(jì)的收集系統(tǒng)完全符合設(shè)計(jì)要求。
　　然后,介紹了國(guó)外收集鏡加工采用的心軸復(fù)制加工方法,并提出了一套適合于國(guó)內(nèi)收集鏡試制階段的精車加工方法;在面形檢測(cè)方面,提出了以收集鏡成像原理檢測(cè)為主的快速檢測(cè)方案,對(duì)加工出的一層收集鏡進(jìn)行了檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求,證明了收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)及加工正確