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【產(chǎn)通社，5月17日訊】中國科學院上海光學精密機械研究所（Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics）官網(wǎng)消息，光刻機是集成電路制造的核心裝備，其作用是將承載集成電路版圖信息的掩模圖形轉(zhuǎn)移至硅片面的光刻膠內(nèi)。
光刻機工作過程中，照明系統(tǒng)輸出的光照射到掩模上，未被阻擋的光攜帶掩模圖形信息，經(jīng)投影物鏡匯聚后形成掩模圖形的光學像。被光學像照射的光刻膠發(fā)生光化學反應，從而實現(xiàn)掩模圖形的轉(zhuǎn)移。
投影物鏡材料吸收光的能量并引起物鏡內(nèi)部溫度變化的現(xiàn)象稱為投影物鏡熱效應。光刻機工作時激光持續(xù)照射投影物鏡，熱量在投影物鏡內(nèi)部大量累積，鏡片局部溫度明顯變化，導致鏡片材料折射率和面形隨之發(fā)生變化，進而增大投影物鏡的像差。由投影物鏡熱效應導致的像差稱為熱像差，是影響光刻機成像質(zhì)量的主要因素之一。
隨著技術(shù)節(jié)點的不斷發(fā)展，光刻機允許的像差范圍越來越小。光刻機光源功率的增大、透光率更高的亮場掩模的應用等因素使得照射到投影物鏡的光能量更大；光源掩模聯(lián)合優(yōu)化等先進計算光刻技術(shù)的應用使得照射到投影物鏡的光強分布更加不均勻；導致先進節(jié)點中光刻機投影物鏡的熱像差更大。熱像差對光刻機成像質(zhì)量的影響更加嚴重。另外，熱像差還會隨著曝光時間的推移動態(tài)變化，對成像質(zhì)量的影響更加復雜。如果不加以控制，熱像差大小可以遠超過光刻機正常工作允許的像差大小范圍，導致光刻機無法正常工作。
在投影物鏡設(shè)計階段可以通過優(yōu)化物鏡設(shè)計減小熱像差。在光刻機工作過程中可以采用熱像差補償技術(shù)減小熱像差對成像質(zhì)量的影響。
投影物鏡熱效應模型主要用于熱像差仿真預測，是進行投影物鏡優(yōu)化設(shè)計和熱像差補償?shù)闹匾A(chǔ)。國際上兩大光刻機生產(chǎn)商Nikon公司的ThAO(Thermal Aberration Optimizer)熱像差補償技術(shù)以及ASML公司的cASCAL(computational application specific calibration)熱像差補償技術(shù)均采用投影物鏡熱效應模型進行熱像差仿真預測。
中國科學院上海光學精密機械研究所研究員王向朝課題組對光刻機投影物鏡熱效應模型及熱像差預測技術(shù)進行了研究，在熱效應快速仿真模型、熱效應嚴格模型，以及基于熱效應經(jīng)驗模型的熱像差在線預測技術(shù)方面取得進展：
建立了一種投影物鏡熱效應快速仿真模型。上海光機所與上海微電子裝備（集團）有限公司合作在國產(chǎn)商用前道掃描光刻機上進行了實驗驗證。本模型的熱像差仿真精度(Rs2)優(yōu)于0.99。結(jié)果表明本模型適用于光刻機投影物鏡熱像差的快速精確仿真。相關(guān)成果發(fā)表在[Optics Express, 2019, 27(23), 34038]。
建立了一種既能夠仿真物鏡綜合熱像差又能夠仿真單個鏡片熱像差的投影物鏡熱效應嚴格仿真模型。利用該模型對典型光刻投影物鏡的熱像差進行了仿真分析，發(fā)現(xiàn)熱效應引起的光路變化是除了鏡片折射率變化、鏡片表面形變兩個熱像差來源之外的另一個主要熱像差來源，需要在物鏡優(yōu)化設(shè)計階段著重考慮。利用該模型對典型干式光刻投影物鏡設(shè)計進行了優(yōu)化。優(yōu)化后主要熱像差明顯降低。相關(guān)成果發(fā)表在[J. Micro/Nanolith. MEMS MOEMS, 2018, 17(2), 023501]，并在國際先進光刻年會SPIE Advanced Lithography上報道。
提出了一種基于粒子濾波算法的投影物鏡熱效應經(jīng)驗模型，并基于該模型提出了光刻機投影物鏡熱像差在線預測技術(shù)。在自由照明條件下對浸沒式光刻投影物鏡進行了全視場熱像差預測。與該領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)相比，該技術(shù)的誤差均方根均值明顯降低，精度不受測量數(shù)據(jù)誤差分布形式的影響。仿真結(jié)果表明該技術(shù)具有精度高、適應性強的優(yōu)點。相關(guān)成果發(fā)表在[J. Micro/Nanolith. MEMS MOEMS, 2019, 18(1), 013502]，并在國際先進光刻年會SPIE Advanced Lithography上報道。
查詢進一步信息，請訪問官方網(wǎng)站 http://www.siom.cas.cn。（robin, 張底剪報） （完）
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