集成电路光刻机精密运动台控制方法

news2024/11/26 21:46:18
集成电路的持续发展推动了信息技术的进步 步进扫描式光刻机是集成电路装备中
技术难度最高 价格最昂贵的关键设备 其中 精密运动台是光刻机最为核心的子系统之一
高速 高加速和高精度的要求对控制方法的研究和应用提出了挑战 文中对集成电路光刻机
中精密运动台的控制方法进行了综述 首先 介绍了面向光刻机工件台或掩模台单一运动台
的前馈反馈复合控制方法 其次 介绍了工件台和掩模台的同步控制方法 最后 介绍了运动台
的主动减振控制方法
引 言
   集成 IntegratedCircuit IC 领域 的不
断发展 为信息时代的技术进步提供了坚 实基
依据 IC 的摩尔定律 IC 集成 度大 约每 年 提高 这离不开众多 IC 备起到的关键支 撑作用 尤其是 IC 备中技术难 最 高、 价格最昂贵的核心设备 世界上最 端 的步进扫描式光 目 前 荷 兰 ASML 公 司、 日本 Nikon 公司和 Canon 公司 够量产 并 垄断了高 市场
内部结构如图 所示

 

主要由 源和照明 投影物镜 系 统和运动 统组成 其中
统是 最为核心的分 统之一 依据功 可 分为承载掩模的掩模台和承载硅片的工 件台两部
统是 光机电 一体化的产物
   件台模型如图 所示
件台由粗 微动 两部分组成 并且使用亚纳米级精度的激光干涉仪作为位移传感器,使
用精密 技术可 现亚 米级运 动精度
   的扫描曝 线通过照明系统照射到画 有电 路图形的掩模上 掩模台和
件台沿事先规划的运 轨迹加速运 到曝 位置, 速运 的同时把掩模的图形通过投影物
镜曝 在涂 有光 刻胶的硅片上 完成一个曝 场 的曝光 件台移 到下一个曝 重复
上述曝 光动 直到完成整个硅片上所 场的扫 描曝光 刻过 需要对运 统进行
精密 在所 现快速且 精 密的曝
是在 速运 中 完成的, 其扫描和定位 精度 直接影响曝 的成像
质量和套刻 精度 因而要求扫描和定位 精度 要达 到纳 米级 此外 轨迹的加速 和速 直接
影响着 产率 因此对运 台加速 和速 度等运 指标 要求 通常 加速和
精度 三者是相互矛盾的 同时追求运 指标和 精度指标 提升 的曝 质量和产率极 具挑战
也 对 精 密 方 法 提 出 了 更 的 要 求
前馈和反馈结合的复合控制
两自由度控制结构
统 是 多 输 入 多 输 出 (Multiple-InputMultiple
Output MIMO , 在进行高精度 首先需要对多个物理
轴和逻辑轴进行解耦 将其转换为若干个单输入 单输 出 ( Single-InputSingle-Output SISO 系 统, 后对每个运 动自 的控 制器 进行独立设 计。 每个运 动自 普遍采 用前 反馈结 合的两 度复合 方法 其控 结构如图 3 所示。

 

结构包含一个反馈控 制器 fb 和一个前 馈控 制器 ff 馈控 制器具有超前
可以利 参考轨迹的 知信息 现运 台对 运动 指令的快速跟踪 改善 态响 缩短稳定时 间。 反馈控 制器 基于 跟踪误差设计的 的 是稳定运动 并提供扰 制能 力及鲁棒 性。
迭代学习控制
在典型的 馈控 技术中 台被控对象的逆模型被用于 构建 馈控 制器

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