光刻机隔振试验平台运动控制系统设计与研究（可复制论文）.pdf

中南大学
硕士学位论文
光刻机隔振试验平台运动控制系统设计与研究
姓名:王永华
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:吴运新
20070101
摘要超精密运动平台是步进扫描式光刻机的核心部件之一。生产上对半高加速度进一步发展。因此,如何减小甚至消除高速、高加速运动对整论文首先在分析步进式扫描光刻机工作机理的基础上,设计了试验前馈控制器的设计方法,并采用单纯形法对速度环、位置环的控制器进行寻优。为了从理论上验证整个控制方案及控制算法的可行性,论文对此外,论文对所购硬件模块的安装和调试中的关键环节进行了探索指标,并且能通过简单编程使其模拟光刻机的运动特征,为下一步进行关键词:运动平台,运动控制器,仿真导体光刻设备高质量和高效率的不断追求,迫使其运动平台朝着高速、个光刻设备的振动冲击,保证半导体器件的光刻质量,就成为半导体光刻设备研制过程中一个亟待解决的问题。本文研究的内容源自于国家自然科学基金项目:“精密机械减振隔振术”。论文的主要目标是设计出能模拟光刻机动力学特征和运动特征的隔振试验平台,为后续的隔振、减振研究提供实体模型和硬件基础。而论文的主要内容则是设计试验平台的运动控制系统,使其按照原型光刻机的运动特性来运动。平台的整体构架。同时,根据其关键部件的运动特征及具体的控制要求,确立了试验平台运动控制系统的整体设计方案:采用机与多轴运动控制器构成的主从式控制结构。并以该方案为依据,针对控制系统的应用要求对系统中的关键部件进行技术参数的计算和选型。然后,论文阐述了刂坪透春峡刂频幕驹砑癙控制器和整个控制系统进行了数学建模和仿真。通过仿真,不仅预测了实际系统的控制性能,还体现了前馈控制对提高系统跟踪性能的重要作用。仿真表明,只要控制器参数选取得当,运动控制系统能满足预定的控制目标。和说明,通过对一系列参数的设置和调整,使控制系统的系能最终达到最佳。最后,论文进行了系统相关控制指标缍ㄎ痪ǘ的检测实验;并通过在线对比实验,证实了理论上实现同步控制的最优方法。实验结果表明,论文所设计的运动控制系统达到了预定的控制性能隔振和减振研究提供了可靠的硬件平台。同步控制,定位精度中南大学硕士学位论文
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第一章绪论半导体光刻技术发展现状及趋势世纪年代以来,半导体技术取得了飞速的发展,到现在仍遵循着“摩尔定律”保持强劲的发展态势。“摩尔定律”是敬词既酥坏腉年提出的,即每隔约鲈拢ジ鲂酒暇骞苁拷鰆倍“。。目前,集成电路已经从年代的每个芯片上仅几十个器件发展到现在的每个芯片上可包含约上亿个器件。例如,居晖瞥龅谋继谛酒闪万个晶体管,年推出的奔芯片则集成了万个晶体管,预计在年推出的芯片将集成亿个以上的晶体管。单个芯片上晶体管数目的增长是以光刻技术所能获得的特征线宽不断减小来实现的,因此,每一代集成电路的出现,总是以光刻所获得的最小线宽为主要技术标志,半导体技术之所以能飞速发展,光刻技术的支持起到了极为关键的作用;同时,光刻技术作为微电子微细加工的关键技术,⒄瓜肿醇扒魇⒐庋Ч饪倘匀皇枪饪碳际醯闹髁鳌从上世纪年代初期开始,传统的光学曝光技术经历了从接触式曝光、接近式曝光、分步重复投影式曝光到目前的扫描投影式曝光。其基本原理为:光经光学系统照射到设计好的掩模板上,将掩模图形投影到涂在硅片上的抗蚀剂层,使得抗蚀剂曝光,通过显影稍诳故醇辽获得与掩模相同或互补的图形,最后经过刻蚀山夹未ǖ莸焦杵希从而实现掩模图形向硅片图形的转换”。。光学光刻的原理决定了缩短曝光波长是提高光刻分辨率的最有效途径。因此,开发新型短波长光源光刻机一直是国际上的研究热点。从上世纪年代以来,投影光刻所采用的波长已经从汞灯光源的近紫外波段、发展到深紫外驼婵占贤几ǘ巍不过,随着波长的缩短,光学光刻面临的技难题越来越多。目前的准分子激光和的す夤庠吹挠τ没勾嬖诤芏辔侍猓热绻庋Р牧隙远滩长光的吸收增强,获得用于光刻系统的新型光学及掩模衬底材料是该波面临的主要困难。同时,波长越短,数值孔径越大,投影光刻系统的焦深驮叫=深的减小意味着对硅片表面平整度的要求更加苛刻。当焦深接近或小于硅片表面平中南大学硕士学位论文
、电子束直写光刻、限角散射电子束投影光刻⑹=焦饪獭⒗胱整度时,将使得曝光的均匀性降低,难以在硅片上刻出清晰的图形,从而降低光刻质量。这给大面积超薄晶圆的加工增加了额外难度,而采用大面积晶圆是增加产能、降低成本的主要途径之一。因此,焦深实际上已成为限制对越来越细的器件图形在大面积范围内进行光学光刻的主要因素。尽管如此,由于光学曝光技术的不断创新,它仍以顽强的生命力,一再突破