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极紫外光刻机工件台精密机械及控制相关技术

朱涛  
【摘要】:极紫外光刻技术(EUVL)被称为最有发展潜力的下一代光刻技术,有望接替光学光刻,成为45nm以下光刻产业的主流技术。因而,该技术也是目前国际上先进光刻领域研究的热点。 工件台是光刻机最关键的子系统之一,也是实现光刻机功能和精度的基础。EUVL工件台继承了许多光学光刻工件台技术,它是精密机械、检测、控制、真空等技术的集成,在光刻机对准和扫描曝光过程中起着至关重要的作用。 本报告针对45nm产业化EUV光刻机设备的需求,提出适用于真空作业的高速度高精度真空工件台的设计方案,以及相关的控制技术方案。并通过仿真分析对设计结果进行验证。同时,为了实现物镜系统的自动装调,还设计了物镜系统的装调装置。 报告围绕工件台的机构、控制以及物镜装调系统三部分展开,具体工作主要包括: EUVL工件台结构设计及仿真分析。首先比较了两种非接触式工件台结构特点:气浮工件台和磁悬浮工件台。接着根据45nm 100wph产率模型下EUVL工件台设计要求,设计了磁浮型、气磁结合型两种工件台机构。综合考虑了摩擦力、导线干扰、振动冲击等因素对于工件台的影响,所设计的机构具有结构紧凑、精度高、刚度大、稳定性好的特点。针对步进和扫描两种不同工作状态,对工件台进行了静态分析、瞬态分析和模态分析。根据仿真结果改进了原设计的结构,通过局部挖空方法,改进后的设计,不仅静态变形减小,而且一阶固有频率比原来提高了300hz左右。 设计了工件台控制系统,针对工件台的精密定位和同步扫描提出了相应的控制策略。利用粗/微平台二级协调控制系统解决了大行程和超高精度的矛盾,重点考虑了二级控制中的阈值转换和干扰补偿问题。设计了同步补偿器,利用掩模台微动台运动实时补偿掩模台与硅片台间的位置同步误差。在所建立的控制模型基础上,通过MATLAB仿真对控制系统及控制策略进行模拟。仿真结果显示,同步补偿器可以有效地抑制扰动对于同步精度的影响,提高同步跟踪精度。同时,本报告还研究了环境影响因素的控制补偿方法。 针对EUVL投影光学物镜系统中6枚反射镜的不同结构形状,设计了自动装调系统。该机构包括了压电驱动器驱动的调节杆组件,可以实现物镜的5自由度计算机自动装调。仿真分析显示,装调机构结构合理,静态变形小,稳定性好。


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