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光刻设备位置控制使现代芯片制造成为可能步进式光刻机和扫描式光刻机是用于制造集成电路的极其复杂的机器。
这些设备使用光学系统将一个石英碟盘（这叫做掩模件）上的图案投放到一个基片（这叫做晶片）的光敏层上形成成像。
晶圆，直径为200或者300mm，通常用硅来制造。
由于一个晶片能够包含许多的集成电路，通常是100个或更多，晶片需要在连续的曝光中被重新定位。
曝光发生在晶片和掩模件的扫描移动过程中。
芯片制造业不断努力将更多的功能封装到每个IC中。
这一进步对存储芯片的容量和微处理器的运行速度产生了重大影响。
摩尔定律指出，每片芯片的计算能力每隔一年半到两年就会翻倍，它已经稳定了40年[1]。
图1上显示了消费者在形成一GB NAND闪存存储上所花的价钱，在过去的十多年中相当于已经缩减至近千分之一。
最小特征尺寸，表明在一个IC中能够生产的最小部件的大小，受到成像光的波长、透镜材料的折射率以及基片材料中单个原子的大小的限制。
今天，这个最小的特征尺寸大约是20纳米[2]，1纳米是百万分之一毫米。
从定位控制的角度三个要素使光刻机受到挑战。
首先，光刻机需要精确地支持被曝光的集成电路图案的最小特征尺寸。
在曝光期间，晶片和掩模件以恒定的速度移动。
扫描期间允许的位置误差仅为几nm，是最小特征值的一小部分。
测量系统、环境条件以及控制策略是获得如此高精度的关键因素。
其次，这些机器需要在每小时处理大量的晶片。
每小时处理175个晶片的吞吐量并不罕见，每个晶片允许的处理时间仅为20秒或者每次曝光0.2s。
曝光期间晶片扫描速度为0.6至1m是标准速度。
高加速度(20-40m/s2)所需的力会引起振动，这与纳米级定位精度相冲突。
掩模的移动通常是四倍的速度，相应的加速度更高。
最终，因为这些机器是在工业环境中使用的，稳健性和可靠性至关重要。
需要相光刻扫描式光刻机的最新技术。
具有更小的特征的集成电路，为芯片制造商提供更高的利润，需要扫描式光刻机的最新技术。
第九章．ASML 步进扫描式光刻机荷兰ASML的光刻设备是全球最好的光刻设备制造商，光刻设备是芯片行业最主要，最关键也是最贵的设备，以下我们以AS ML PAS 5500 为研究对象进行讨论，ASML光刻机主要由光罩采集和存放系统，光罩扫描系统，硅片传输送系统，防振系统，硅片移动扫描系统，光照投影系统，光罩及硅片对准系统，温控系统，电器柜以及人机界面操作系统构。
本文主要对其核心组件加以介绍，内容包含曝光系统，光罩台（Reticle Stage），晶圆台(Wafer Stage )，防震系统(Air Mount)，对准系统（Alignme nt）。
9.1野史：17世纪1608年在伽利略发明望远镜之前，一个叫汉斯·利普塞尔荷兰眼镜商人发现用两块镜片可以看清远处的景物,受此启发,制造出了人类历史上第一架望远镜。
之后此事传入伽利略耳中,他制造了更精确的望远镜,这一发明开始为科学服务。
三百年过去了，荷兰人在半导体光刻领域依然保持了其不可动摇的地位。
9.2基础知识：两个重要公式R=K1*波长/NADOF=K2*波长/（NA）NA大代表成像系统能收集到更高阶的衍射级数，而高阶衍射光越多，图像细节越清晰，分辨率越好R代表分辨率，R越小越好，说明分辨率高，然而R变小会引起DOF聚焦深度的变小，所以后来就分别引入两个系数K1和K2，和材料等有关系。
另外采用不同的照明方式也可以提高聚焦深度。
利用傅里叶光学变化，我们可以将光分解为0阶，1阶，3阶，5阶，7阶，阶数越高图象越清晰。
如何定义0阶，1阶和2阶曾，我们把从圆心到顶弧处的光波弧度最大处定义为0阶，0阶光强最强，同理由可得1阶。
光罩间的间距越大，入射角越小，更容易捕捉成像。
从图9-5我们不难看出，光的衍射还取决于波长，采用短波长的光源可以减少衍射。
光刻机步进扫描运动轨迹重叠规划算法
穆海华;周云飞;周艳红
【期刊名称】《机械工程学报》
【年(卷),期】2010()7
【摘要】研究一种步进扫描投影光刻机的步进运动与扫描运动的轨迹重叠规划算法。
根据给定的系统动力学约束,以保证最大加速度与最大速度不超限为目标,建立步进运动与扫描运动轨迹重叠规划的约束基准。
依据该基准,分析步进运动与扫描运动轨迹重叠规划的各种可能情形,推导在最大程度上缩短运动执行时间的轨迹拐点调整计算公式。
以此为基础,提出步进运动与扫描运动的轨迹重叠规划算法。
通过仿真计算验证算法的正确性与有效性。
实际应用证明该算法能在保证运动精度基础上,极大地提高生产率。
该算法已被100 nm步进扫描投影光刻机工作台超精密运动控制系统所采用。
【总页数】6页(P122-127)
【关键词】步进扫描运动;约束基准;轨迹规划;重叠
【作者】穆海华;周云飞;周艳红
【作者单位】华中科技大学数字装备与技术国家重点实验室;华中科技大学计算机科学与技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.基于遗传算法的步进式扫描光刻机路径规划 [J], 杨辅强;吴运新
2.光刻机多项式扫描运动轨迹规划算法 [J], 张良;秦祖军;张志钢;张霖
3.100nm步进扫描光刻机硅片台掩模台运动结构设计 [J], 李鸿;周云飞
4.步进扫描光刻机扫描运动轨迹规划及误差控制 [J], 穆海华;周云飞;周艳红
5.步进扫描光刻机硅片台连续扫描时间优化算法 [J], 潘海鸿;李小清;严思杰;陈琳;周云飞
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光刻机掩模台djerk前馈控制算法研究石婷婷;谈恩民;张志钢;张霖【摘要】针对光刻机掩模台控制系统中存在影响控制精度的机械模态,提出了一种djerk前馈控制方法.该方法在加速度前馈基础上引入一种新的前馈.该算法利用四阶点对点运动轨迹作为参考位置进行仿真验证,与传统的加速度前馈控制方法相比,传统的加速度前馈的位置误差在2.3E～7m,引入djerk前馈后的位置误差在2E～8m.因此,djerk前馈有效地减小位置误差,提升了掩模台系统性能.【期刊名称】《仪器仪表用户》【年(卷),期】2019(026)005【总页数】5页(P1-4,32)【关键词】djerk前馈;机械模态;掩模台;运动控制【作者】石婷婷;谈恩民;张志钢;张霖【作者单位】桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西桂林 541004;上海微电子装备(集团)股份有限公司,上海 201203;桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,广西桂林 541004;上海微电子装备(集团)股份有限公司,上海 201203;上海微电子装备(集团)股份有限公司,上海 201203【正文语种】中文【中图分类】TP2730 引言光刻机是一种制造大规模集成电路的设备，其发展水平直接决定半导体产品的集成度。
近年来，随着半导体技术的迅猛发展，光刻技术及光刻设备的研制成为当今半导体制造行业的焦点[1]。
光刻机主要由工件台、掩模台分系统，掩模传输分系统、硅片传输分系统、照明分系统、曝光分系统等几大分系统组成[2]，掩模台的功能是承载掩模版实现高速高加速步进扫描运动。
因此，掩模台系统在控制精度、速度、稳定性方面面临着巨大的挑战。
开展高速高精度掩模台运动控制算法的研究具有重要意义和工程实践应用价值。
国内外许多专家在光刻机运动台控制算法方面做了大量的研究，现有的控制方法包括前馈控制、鲁棒控制等，均可以获得很好的动态性能[3]，2006年中南大学邓习树博士利用直线电机对掩模台宏动台提出一种不完全微分PID混合扰动观测器的控制方式，系统的跟踪误差在±0.015mm范围内变化[4]。
步进扫描投影光刻机同步机制研究杨亮亮1 周云飞1 潘海鸿2 罗福源11.华中科技大学,武汉,4300742.广西大学,南宁,530004摘要:分析了步进扫描投影光刻机的同步运动过程,将各个分系统分为同步主系统和同步从系统,采用串行同步总线实现了同步主系统的状态发布;分析了分系统与自身数据采集系统的同步通信,采用高速串行传输链路实现了分系统与远程数据采集系统的数据采集与通信;搭建了同步实验平台,对步进扫描投影光刻机的同步机制进行了验证。
实验证明该平台稳定可靠,满足系统同步性能要求和工程要求。
关键词:步进扫描投影光刻机;同步控制;状态同步;高速高精运动控制中图分类号:TN305.7 文章编号:1004—132X (2009)01—0020—04R esearch on Synchronous Mechanism of Step -scan Projection LithographyYang Liangliang 1 Zhou Yunfei 1 Pan Haihong 2 L uo Fuyuan 11.Huazhong University of Science and Technology ,Wuhan ,4300742.Guangxi University ,Nanning ,530004Abstract :The synchronized movement process of t he step and scan p rojection lit hograp hy was an 2alyzed.The subsystems of t he machine were divided into master synchronization subsystems and slave synchronization subsystems.The state broadcasting of master synchronizatio n subsystems was real 2ized by serial synchronization bus ;t he communication between subsystem and it s data -collection sys 2tem was analyzed and t he communication was realized by using high speed serial hotlink.A synchroni 2zation experimental platform was established to validate t he synchronization mechanism.The experi 2mental result s show t he system is stable ,reliable and satisfies wit h t he requirement s of synchroniza 2tion and engineering.K ey w ords :step and scan p rojection lit hograp hy ;synchronization cont rol ;state synchronization ;high speed high p recision motion control收稿日期:2007—12—27基金项目:国家重点基础研究发展计划资助项目(2003CB716206)0 引言与传统的步进光刻机不同,步进扫描投影光刻机的成像质量不仅取决于光学系统,还取决于硅片台和掩模台的动态定位和动态同步运动性能。
步进式光刻机和扫描式光刻机的工作原理步进式光刻机和扫描式光刻机是半导体芯片制造过程中常用的两种光刻机，它们的工作原理有所不同。
1. 步进式光刻机步进式光刻机（Stepper）是一种利用面板上的掩模，在感光材料上进行曝光、显影、蚀刻等多个步骤完成芯片制造的光刻机。
下面是它的工作原理。
（1）预处理首先，要对感光材料进行预处理。
先将硅片表面涂上一层正胶，这层正胶相当于感光材料。
然后在正胶表面上涂上一层约1微米厚的抗反射涂层，用来减少光刻过程中的反射，提高图形分辨率。
（2）对位在下一步骤中，芯片和掩模必须高度对位，精度在几微米范围内。
通过两个光学系统实现对位，一个用来监测硅片表面的位置，另一个用来定位掩模。
（3）曝光当掩模与硅片高度对位后，紫外线就射在掩模的透明部分上，然后通过正胶被投影在硅片表面。
这个过程中，光刻机会根据需要的图形，按照叠加几何方式对应每个区域进行曝光。
（4）显影曝光后，开发液浸泡在硅片上，响应到光的区域化学反应发生变化，从而得到芯片的图形。
而未曝光的区域则没有发生化学反应，被开发液冲洗干净。
（5）蚀刻和清洗将显影后的芯片放入酸中进行蚀刻。
这一工序非常接近于标准的化学蚀刻过程，通过蚀刻去除硅片上未曝光的区域，保留曝光后图形形成的特定层厚。
最后的步骤是把芯片放入溶剂中清洗干净。
扫描式光刻机（Scanner）是另一种光刻机，它适用于精度要求较高的芯片制造，下面是它的工作原理。
但是，在扫描式光刻机中，芯片和掩模的对位要求非常高，通常都在纳米级别的精度内。
曝光时，镜头扫描掩模表面，只有少部分光能穿透掩模的透明部分，在硅片表面形成曝光。
掩模向镜头移动，芯片则在由平移台与掩模之间建立的平行形状的缝隙中进行移动，使得掩模的每一个部分都被曝光到。
这样的过程需要数百次扫描和曝光。
显影、蚀刻和清洗过程与步进式光刻机也非常相似。
总而言之，步进式光刻机和扫描式光刻机在实现芯片制造的过程中有着各自的优点和缺点，通过合理地选择工艺流程，可以高效地实现芯片制造的质量和效率的平衡。
光刻机中扫描速度的控制与优化光刻技术作为微电子制造过程中至关重要的步骤之一，其在芯片制造中起到了决定性的作用。
而光刻机作为光刻技术的关键设备，对于芯片的性能和生产效率具有重要影响。
其中，光刻机中的扫描速度是决定光刻质量和生产效率的重要参数之一。
本文将重点探讨光刻机中扫描速度的控制与优化方法。
首先，扫描速度的控制对于保证光刻质量至关重要。
在光刻过程中，采用恰当的扫描速度可以保证光刻胶的均匀涂布和光刻图形的高精度。
当扫描速度过快时，可能造成光刻胶不均匀覆盖，导致芯片制作的质量下降。
而如果扫描速度过慢，则会导致制程时间的延长和生产效率的下降。
因此，光刻机中的扫描速度的控制应遵循一定的原则。
其次，针对光刻机中扫描速度的控制，可通过以下几种方法进行优化。
首先，可以通过提高光刻胶的粘度来改善扫描速度的控制。
光刻胶的粘度与扫描速度存在一定的关系，通过适当增加光刻胶的粘度，可以提高扫描速度的控制精度，从而减少光刻过程中的误差。
其次，通过优化光刻机的机械系统以提高扫描速度的控制精度。
光刻机的机械系统包括伺服电机、传动系统等，通过优化这些机械部件的性能，可以实现更精确的速度控制。
另外，采用先进的控制算法也是优化扫描速度控制的重要手段之一。
例如，采用模型预测控制算法可以对扫描速度进行精确控制，并实时调整以适应不同的光刻工艺要求。
在实际应用中，光刻机中扫描速度的控制和优化也需要根据具体的工艺和要求进行调整。
首先，根据芯片设计的要求，选择合适的扫描速度范围。
例如，对于要求较高的芯片制造，可以选择较低的扫描速度以保证精度和质量；而对于要求较高的生产效率，可以选择较高的扫描速度以提高生产效率。
其次，根据光刻机的性能和限制，确定最适合的扫描速度控制策略。
例如，对于机械性能较好的光刻机，可以采用更精确的控制策略；而对于性能较一般的光刻机，则可以根据实际情况进行调整。
此外，光刻机中扫描速度的控制与优化也需要与其他关键步骤进行协调和优化。
第一覃综述射处的抗蚀剂感光．用该方法制作的纳米图形分辨力很高，图形线宽由掩模图形参数决定．分辨力极限不受入射光波长限制，也可称之为“超分辨力”成像。
由于等离子体波波长可以短到软Ｘ光的波段，所以利用４３６ｎｍ的光刻光源可以实现Ｘ光刻的分辨力。
图Ｉ－２表砸等离子体光学光刻实验该工作突破了传统的通过缩短照明光波长来提高光刻分辨力的途径，开启了利用长波长的光高效率、低成本实现高分辨力纳米结构的一个新方向。
在传统光刻技术中，缩短波长是提高分辨力的基础。
表面等离子体光学利用长波长的曝光光源，激发掩模基底上微细金属结构的表面等离子体波，以等离子波的传播方式代替传统光刻系统中光的物理传播方式，改变了电磁波的传播分布规律。
用该法制作图形，无须采用分辨力增强、相移以及邻近效应校正等技术，制作技术相对简单。
其图形线宽不受入射光波长限制，所用的曝光系统简单，无需用昂贵的短波长光源和复杂的成像系统。
它不仅具有分辨力优势，而且能大幅度降低成本，对促进纳米科技发展具有实用价值，受到了国际上广泛的关注，ＬａｓｅｒＦｏｃｕｓＷｏｒｌｄ（２００４年８月）对此专门作了跟踪报道。
此后，日本ｃａｎｏｎ和ｎｉｋｏｎ公司，美国加州大学Ｂｅｒｋｅｌｅｙ分校、美国德州Ａｕｓｔｉｎ大学、Ｓｔａｎｆｏｒｄ大学和新西兰的Ｃａｎｔｅｒｂｕｒｙ大学也开始了相应的研究。
在目前已有的利用金属表面等离子波进行纳米光刻研究的方案中，除了干涉和利用孔直接曝光方案外，还包括在石英掩模上加上纳米颗粒状金属，利用颗粒状金属的聚光特性，使接触掩模放置的抗蚀剂感光。
用这种方法进行较大面积光刻时，存在光强不均匀、效率低以及纳米颗粒的放置保持等问题。
●原子光刻近年来随着现代物理学的发展，科学家们在原子光学理论和实验方面取得了可喜的成就，激光场和磁场用于冷却和捕获原子的技术日益完善，为原子光学在实际中的应用奠定了基础。
原子光刻正是将原子光学这一基础性研究成果移用于第一簟综述图１－４原子光刻结果虽然原子光刻技术问世不久，但已显现出勃勃生机，美国ＮＩＳＴ、哈佛大学、科罗拉多大学以及德国的Ｋｏｎｓｔａｎｚ大学、波恩大学等相继开展有关该技术的理论和试验研究。
