光刻機雙驅動微動臺動態(tài)特性仿真研究.pdf

1、步進掃描光刻機是半導體制造的核心裝備，而工件臺系統(tǒng)是光刻機整機系統(tǒng)的核心系統(tǒng)。微動臺是工件臺系統(tǒng)的關鍵部件，分析微動臺及整個工件臺系統(tǒng)的動態(tài)特性有助于光刻機系統(tǒng)的結構設計和控制策略的選擇。步進掃描光刻機設計指標的實現(xiàn)需要設計的機械結構系統(tǒng)具備良好的動態(tài)特性。因此，在光刻機樣機研制階段對微動臺及整個工件臺系統(tǒng)進行動態(tài)特性分析就顯得非常有必要。
　　本文概述了國內(nèi)外光刻機工件臺的研究現(xiàn)狀，分析了有限元法在光刻機樣機研制過程中仿真分析的

2、應用。通過對光刻機微動臺及工件臺三維實體模型的合理簡化，建立了結構的有限元模型，同時應用彈簧-阻尼單元對氣浮導軌的氣浮特性進行了模擬。在有限元模型建立的基礎之上，應用有限元分析軟件ANSYS對光刻機微動臺及工件臺進行了動態(tài)特性分析，主要是模態(tài)分析、瞬態(tài)分析及諧響應分析。通過動態(tài)特性分析，可以在設計階段找出結構的薄弱環(huán)節(jié)，為結構的改進和控制策略的選擇提供合理化建議和依據(jù)。在動態(tài)特性分析之前，也根據(jù)實際工況的不同，對微動臺及工件臺結構進行了

3、必要的靜力學分析。
　　針對超精密工件臺常用的工程陶瓷類材料及一些最新開發(fā)的超低膨脹材料，進行了微動臺基板材料的熱分析和振動特性分析，為光刻機基板材料的選擇提供了直觀依據(jù)。熱分析主要是穩(wěn)態(tài)熱分析和熱-結構耦合分析，振動特性分析主要是模態(tài)分析。通過分析可知：微晶玻璃（Zerodur）是微動臺基板的最佳材料，石英陶瓷和ULE效果也不錯。
　　針對光刻機微動臺基板部分，進行了基于正交試驗和ANSYS拓撲分析的結構優(yōu)化設計。通過分析