光刻机超精密工件台研究

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1、光刻机超精密工件台研究国黛1世:垫:0口官壁翼笛笛翼官光刻机超精密工件台研究朱煜，尹文生,段广洪(清华大学精密仪器与机械学系,100084)摘要:针对步进扫描投影型光刻机超精密工件台开展研究，所搭建的超精密气浮运动试验台采用气浮直线导轨支撑，直线电机驱动,直线光栅尺反馈组成大行程直线运动系统，其上叠加洛仑兹电机驱动的气浮微动台，提供对肓线电机运动的精度补偿，由双频激光干涉仪提供粗，精动运动系统的超精密位置检测和反馈，两套直线运动系统可研究同步扫描运动，并可灵活地组成多种戈一Y超精密运动系统.介绍了基于该试验台进

2、行的超精密运动控制试验研究，运动定位精度己经达到12呦.关键词:光刻机:超精密:工件台:气浮导轨:运动控制:纳米中图分类号:TN350.7文献标识码:A文章编号:1004-4507(2004)02—0025—03REs]E.ARCI1OINULRA_PRECIS10INSTAG_ES01FLlIIIoG_RAP】｝

3、ZHUYu,YINWen-sheng,DUANGuang-hong(DepartmentofPrecisionInstruments,TsinghuaUniversity)Abstract:Rese

4、archesaboutultra-precisionstagesofstepperandscannerlithographyareintroduced.Intheultra-precisionmotioncontrolstagebuiltforexperimentsJinearguideairbearingJinearmotorsandlinearencodesareadoptedtomakeupoftwoparallellinearcoarsemotionsystems.Lorentzmotorsdrivef

5、inestageswithairbearingfoldedonthecoarsemotionsystems.Thedual-frequencylaserinterferometercompletestheultra-precisionpositiondetectionandfeedback.Thetwolinearmotionsystemscanrealizetheresearchofthesynchronismscanmotionandcomposemanifold戈ultra-precisionmotion

6、systems.Theultra-precisionmotiontestsbasedonthetest—fstageareintroducedandthemotionpositioningpreci・sionhasrealized12nm.Keywords:Lithography,Ultra-precisionStage,AirBearing,MotionControl,Nanometer光刻机超精密工件台是光刻机的核心单元之，其运动精度直接影响光刻机的分辨力,速度和加速度直接影响光刻机的牛产效率•尤其对于0.

7、25nm以下分辨力的扫描型光刻机(Scanner)i(ij言，不仅要求超精密硅片台实现极高的步进运动定位精度，而且要求硅片台与掩模台实现超精密同步扫描运收稿日期:2004—02—01作者简介:朱煜(1965一)，男，工学博上，清华大学精密仪器与机械学系制造工程研究所副研究员，国家光刻设备工程技术研究中心清华大学精密机械与测控研究基地主任.研究方向为机械工况监测与故障诊断，并联机器人，精密机械与数控技术，微纳加工技术等.动.对于100nm的扫描型光刻机，硅片台步进运动定位精度必须高丁-10nm,与掩模台的同步扫描

8、的移动平均偏差(MA)必须小于5nm,移动标准偏差(MSD)必须小于12nm.随着光刻机分辨力的不断提高，超精密工件台的运动精度需要相应地提高.为了掌握光刻机超精密工件台的核心技术，清华大学与上海微电子装备有限公司合作开展研究，搭建了国内第一套以10mn运动精度为目标的气浮运动试验台，并进行超精密测量和运动控制的研究,已经取得了良好的研究进展•到2003年12月，运动定位精度已经达到12nm.本文将对该试验系统和相关研究工作进行初步介绍.I光刻机超精密工件台试验系统为了研究光刻机超精密工件台系统的关键结构和核心

9、的运动控制算法，我们搭建了独特的气浮超精密工件台试验系统.如图1所示，整个超精密工件台试验系统由质量达5吨的花岗石底座，基台,(主动)隔振元件，两套超精密直线运动系统组成•图中，基台上对称的两个导轨槽中即安装了两套平行的超精密直线运动系统.图1光刻机超精密工件台试验装置每套直线运动系统由叠层的粗动与精动系统组成，并由双频激光干涉仪提供位置检测和闭环运动反馈，检测精度可达到2nm,见图2