步进扫描光刻机加速时间段的S曲线规化.pdf

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1、第9期组合机床与自动化加工技术No．92012年9月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueSep．2012文章编号：tO01—2265(2012)O9—0049—03步进扫描光刻机加速时间段的S曲线规化术武志鹏，陈兴林，郝中洋(哈尔滨工业大学控制科学与工程系，哈尔滨150001)摘要：为提高步进扫描式光刻机的生产效率，提出了一种具有时间最优和冲击最小的5阶s曲线。在最大扫描速度恒定的前提下，以最小时间和冲击为优化指标，设计了加速时间段内的5阶S曲线。在优化指标冲击力项中引入了可

2、变参数，可以根据加速时间和执行电机进行调整，在光刻机设备允许的范围内缩短加速时间。仿真结果表明，相对于数值方法设计的S曲线，优化s曲线加速时间明显缩短并且加速度曲线平滑。冲击力项系数对加速时间和S曲线的平滑性有很大影响。关键词：S曲线；时间最优；扫描运动；步进扫描光刻机中图分类号：TH162；TP273+．2文献标识码：AS·-curvePlanningforAccelerationProcessofStep·—and·-scanLithographyWUZhi—peng，CHENXing—lin，HAOZhong—yang(Depart

3、mentofControlScienceandEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Hfirbin150001，China)Abstract：Toimprovetheproductivityofstep—and—scanlithography，afifth—orderS-curvewithminimumtimeandjerkcharacteristicsisproposed．Onconditionthatthescanningspeedisaconstant，afifth·orderS—curve

4、oftheaccelerationprocessiSdesignedbasedontheminimumtimeandjerkoptimizationindex．AvariableparameterisaddedtOthejerkitemoftheoptimizationindexandcanbeadjustedbasedonac—celerationtimeandactuatormotors，andtheaccelerationtimecanbeinducedwithinthelimitsoftheli-thographyequipmen

5、t．SimulationresultsshowthattheoptimalS—curecansignificantlyreducetheaccel—erationtimecomparedwiththenormalS-curve，andtheaccelerationcurveissmooth．ThejerkparameterhasagreateffectontheaccelerationtimeandsmoothnessoftheS-curve．Keywords：S-curve；timeoptimal；scanningoperation；s

6、tep—and—scanlithography接计算方法可以预判轨迹轮廓并进行归纳，从而推导0引言出轨迹公式。插补算法可以提高轨迹精度，同时对浸没式双工件台光刻机是当代主流的高端光刻轨迹的速度和加速度进行控制[6-7~。采用最优设计准机设备，采用步进运动和扫描运动的方法对硅晶圆则方法对S曲线规划，可以使轨迹具有时间最优、能量进行曝光处理，可以有效避免孔径变大所引起的曝最小或者冲击最小等各种特性。。光视场缩小问题。。分辨率、套刻精度和产率是光本文对步进扫描光刻机扫描过程的加速时间段的刻机的三大技术指标，从提高产率的角度，要求扫描轨迹规划问题

7、进行了研究，分析了常规数值积分方法速度和步进速度要大，同时加减速时间和稳定时间设计的5阶S曲线。以时间最优和冲击最小为优化指要短。荷兰ASMS公司的TWINSCAN系列光刻机，标，根据最优控制和变分法的理论设计了加速时间段以193nm的准分子激光为曝光光源，同时结合浸没的优化5阶S曲线，并分析了这种s曲线的优点。式曝光和双工件台技术，已经使最新产品的产率达1问题描述到175晶圆／／J,时，是当代制造装备的最高水平。一片硅晶圆的完整曝光过程中，步进和扫描过程光刻机扫描运动过程如图1所示，扫描运动主要耗时最长，运动轨迹的品质和扫描路径的规划直

8、接影包括加速时间段、调整时问段、曝光扫描时间段、过扫响到光刻机的生产效率。扫描运动轨迹采用离线描时间段和减速时间段。曝光扫描时间段在整个扫描方法设计，一般为高阶的s曲线，可以保证加减速过程运动