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Theses Year : 2013

Modelling of defect correction on aspherical lithography optics : a discrete element approach

Modélisation du lissage de défauts sur les optiques asphériques de photolithographie : approche par éléments discrets

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Abstract

In aspherical photolithography optics manufacturing, the smoothing step iscritical. So far, it is the only process that can correct high spatial frequency defects, responsiblefor flare and transmission, contrast decrease. This operation must preserve the low frequencyaspherical shape while smoothing high frequency defects. That behavior can be obtained withtools that combine a continuous flexible layer for low frequency compliance and a fractionatepitch layer for high frequency defect polishing. The main goals of this study are predicting thesmoothing efficiency and form control of different tools, and then determining the best tool toachieve a good balance between them. To do this, a multi-scale model is developed. First, atthe whole tool scale, a finite-element parametric study yields the best characteristics for theflexible layer as well as the optimal applied force to achieve pressure homogeneity at the globalaspherical shape level. Second, at the pitch layer level, the Discrete Element Method is used toinvestigate the tool-workpiece interface. A model based on the viscoelastic cohesive beamconcept is developed, taking into account the pitch layer’s frequency response. Comparisonwith Dynamic Mechanical Analysis shows the ability of DEM to model viscoelastic behavior. Thesmoothing operation is then modeled both by DEM and analytically. Experimental data obtainedby the Power Spectral Density Method highlight the impact of pitch properties on the smoothingefficiency. Comparison between numerical and experimental data shows that the DEM modelyields promising results in defect smoothing modeling
Dans la fabrication de lentilles asphériques pour la photolithographie, l’étape delissage est critique. C’est aujourd’hui le seul procédé qui peut corriger les défauts de hautesfréquences spatiales responsables de diffusions parasites, de diminutions de transmittance etde contraste. Cette opération doit préserver la forme asphérique basse fréquence tout enlissant les défauts de hautes fréquences. Un tel comportement peut être obtenu pour des outilscombinant une couche continue flexible pour le suivi basse fréquence et une couche de poixfractionnée pour le lissage de défauts hautes fréquences. Les buts principaux de cette étudesont de prédire l’efficacité de lissage et le suivi de forme de différents outils et ensuite dedéterminer l’outil permettant le meilleur compromis. A cette fin, un modèle multi-échelles estdéveloppé. A l’échelle de l’outil entier, une étude paramétrique par éléments finis permet dedéterminer les caractéristiques de la couche flexible ainsi que la force appliquée optimale afind’obtenir l’homogénéité de la pression à l’échelle de la forme asphérique globale. A l’échelle dela couche de poix, la Méthode par Eléments Discrets est utilisée pour investiguer l’interfaceoutil-pièce. Un modèle basé sur le concept de la poutre cohésive viscoélastique est développé,prenant en compte la réponse fréquentielle de la couche de poix. La comparaison avecl’Analyse Mécanique Dynamique montre la capacité de la DEM à modéliser le comportementviscoélastique. L’opération de lissage est ensuite modélisée par DEM et analytiquement. Lesdonnées expérimentales obtenues par la méthode de la Densité Spectrale de Puissancemettent en évidence l’impact des propriétés de la poix sur l’efficacité de lissage. Lacomparaison entre les résultats numériques et expérimentaux montre que le modèle DEMdonne des résultats prometteurs pour la modélisation du lissage de défauts.
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pastel-00871688 , version 1 (10-10-2013)

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Cite

Antoine Goupil. Modélisation du lissage de défauts sur les optiques asphériques de photolithographie : approche par éléments discrets. Autre. Ecole nationale supérieure d'arts et métiers - ENSAM, 2013. Français. ⟨NNT : 2013ENAM0023⟩. ⟨pastel-00871688⟩
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