光学学报, 2019, 39 (1): 0122001, 网络出版: 2019-05-10   

16 nm极紫外光刻物镜热变形对成像性能影响的研究 下载: 1348次

Effect of Thermal Deformation on Imaging Performance for 16 nm Extreme Ultraviolet Lithography Objective
作者单位
1 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室, 北京 100081
2 北京航天计量测试技术研究所, 北京 100076
图 & 表

图 1. (a) EUVL物镜光路图;(b) MTF

Fig. 1. (a) Layout of EUVL objective; (b) modulation transfer function

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图 2. M1反射镜的有限元模型

Fig. 2. Finite element model of M1 mirror

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图 3. 反射镜热加载-时间图

Fig. 3. Heat loading steps-time plot of mirror

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图 4. (a)环形照明光瞳的光强分布;(b)掩模面上的照度分布

Fig. 4. (a) Annular distribution of luminous intensity; (b) distribution of illuminance on mask

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图 5. Mo/Si多层膜反射率相对入射角的变化曲线

Fig. 5. Curve of reflectivity of Mo/Si multilayer relative to incidence angle

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图 6. M1反射镜最后仿真时刻的(a)温度分布图和(b)热变形分布图

Fig. 6. (a) Temperature and (b) thermal deformation maps of M1 mirror at the end of last-heat-loading step

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图 7. 各反射镜的(a)温度和(b)热变形RMS随时间的变化曲线

Fig. 7. Curves of (a) temperature and (b) thermal deformation RMS value of each mirror relative to time

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图 8. 像方环形视场

Fig. 8. Image annular field of view

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图 9. 高低温态时刻物镜系统的(a)波像差RMS和(b)畸变

Fig. 9. (a) WFE RMS and (b) distortion of objective system on the moments of maximum temperature and minimal temperature

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图 10. 各高温态反射镜热变形引起的边缘视场的(a)波像差RMS和(b)畸变

Fig. 10. (a) WFE RMS and (b) distortion of edge image field of view caused by thermal deformation of each mirror on maximum temperature moment

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图 11. 各反射镜曲率、主光线投射高度和入射角

Fig. 11. Curvature of each mirror, height of chief ray and incidence angle of chief ray

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表 1反射镜及支撑结构材料的特性参数

Table1. Characteristic parameters of mirrors and supporting mount materials

ParameterULESiMoInvar
Density /(g·cm-3)2.2052.3310.38.12
Thermal conductivity /(mW·mm-1·K-1)1.311481381.09
Specific heat /(J·kg-1·K-1)0.7660.7120.255-
Emissivity0.7350.1220.1220.28
Young's ratio /GPa67.6107272134
Poisson's ratio0.170.250.250.3
Thermal expansion coefficient /(10-6 K-1)0.022.505.351.06

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表 216 nm产业化EUVL样机产率模型

Table2. Model of 16 nm EUVL prototype productivity

ItemValue
Throughout /(wafer·h-1)125
EUV power of intensity focus /W250
Total time for one wafer /s28.8
Exposure time /s7.2
Wafer exchange time /s721.6
Wafer diameter /mm300
Resist sensitivity /(mJ·cm-2)15
Power at wafer /mW689

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表 3各反射镜吸收极紫外光能量密度相关计算数据

Table3. Relevant calculating data of the absorbed EUV power density for each mirror

MirrorM1M2M3M4M5M6
Mean incidence angle /(°)6.36.622.411.512.44.7
Mean reflectivity /%67.567.767.367.667.767.5
Absorbed EUV power /mW2402.191609.031102.80735.38495.58337.59
Reflective area /mm217439333384782125085077.455102
Absorbed power density /(mW·mm-2)0.1380.0480.2310.0590.0980.006

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表 4物镜成像性能要求

Table4. Imaging performance demands for objective

ItemValue
WFE RMS<0.03λ
Distortion<1.1 nm

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表 516 nm与22 nm EUVL物镜的热变形分析结果

Table5. Analysis of thermal deformation for 16 nm and 22 nm EUVL objectives

ItemPO1PO2
3D thermal deformation (M1-M6) /nm8.3,3.8,6.2,1.1,4.2,0.51.6,4.1,4.8,0.4,2.5,0.2
WFE RMS /λ0.10.006
Maximum distortion /nm567

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李艳秋, 刘岩, 刘丽辉. 16 nm极紫外光刻物镜热变形对成像性能影响的研究[J]. 光学学报, 2019, 39(1): 0122001. Yanqiu Li, Yan Liu, Lihui Liu. Effect of Thermal Deformation on Imaging Performance for 16 nm Extreme Ultraviolet Lithography Objective[J]. Acta Optica Sinica, 2019, 39(1): 0122001.

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