光刻機雙驅(qū)動微動臺動態(tài)特性仿真研究.pdf

1、步進(jìn)掃描光刻機是半導(dǎo)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(guān)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(jié)構(gòu)設(shè)計和控制策略的選擇。步進(jìn)掃描光刻機設(shè)計指標(biāo)的實現(xiàn)需要設(shè)計的機械結(jié)構(gòu)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(jìn)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(yīng)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(jié)構(gòu)的有限元模型，同時應(yīng)用彈簧-阻尼單元對氣浮導(dǎo)軌的氣浮特性進(jìn)行了模擬。在有限元模型建立的基礎(chǔ)之上，應(yīng)用有限元分析軟件ANSYS對光刻機微動臺及工件臺進(jìn)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(yīng)分析。通過動態(tài)特性分析，可以在設(shè)計階段找出結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，為結(jié)構(gòu)的改進(jìn)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(jié)構(gòu)進(jìn)行了

3、必要的靜力學(xué)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(jìn)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(jié)構(gòu)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(jìn)行了基于正交試驗和ANSYS拓?fù)浞治龅慕Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。通過分析