_Глава-2 (1053481), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

при векторном сканировании электронным лучом

Обратим внимание ещё на одно обстоятельство, которое позволяет сузить количество вариантов построения привода. При анализе вариантов технологических движений рассматривались лишь варианты движения изделия – полупроводниковой пластины – и не рассматривались варианты движения инструмента – электронно-оптической системы. ЭОС - сложный, прецизионный узел, состоящий из нескольких электромагнитных линз, и имеющий значительные габариты. Перемещение такого узла может привести к уходу центральной оси от её первоначального положения, а также к потере точности взаимного расположения линз. В практике проектирования установок микролитографии – контактных, проекционных и других - источник излучения фиксируется на корпусе и в технологических движениях участия не принимает.

Итак, для выполнения технологических воздействий в УЭЛЭ, изделие должно совершать движения в двух взаимно перпендикулярных направлениях и иметь по каждой оси ход, превышающий размер обрабатываемой пластины. На рис.2.5 представлены варианты схем двухкоординатных приводов. По одной из схем, координатный стол имеет две степени подвижности и получает перемещение либо от привода с одним источником движения P (рис.2.5,а), либо от двух независимых приводов Х и Y. (рис.2.5,б). Другая схема - это двухуровневая система кареток (рис.2.6), каждая из которых обладает одной степенью подвижности. По этой схеме возможен вариант лишь с независимыми приводами для каждой координаты. Привод для координаты Y перемещает нижнюю каретку по неподвижным направляющим. На нижней каретке установлен привод Х, а также направляющие верхней каретки, на которой размещён держатель изделия. В связи с тем, что процесс электронно-лучевой обработки должен проводится в вакууме при давлении порядка 5*10^-5 Па, схема с одной кареткой нерациональна, так как требует значительно большего количества направляющих, размещаемых внутри вакуумной камеры. Кроме того, ход такой каретки меньше, чем у двухуровневой каретки тех же габаритов.

Рис.2.5. Схемы двухкоординатного перемещения с одной кареткой

Рис.2.6. Схема двухкоординатного перемещения с двумя каретками

Следующий этап проектирования привода установки электронно-лучевого экспонирования - анализ вариантов передачи поступательного движение узлу, несущему на себе изделие. Исходя из требований, приведённых в таблице 2.1, можно предположить, что в наибольшей степени им будут удовлетворять электромеханический и гидравлический приводы. На рис.2.7 приведены варианты схем электромеханических приводов. Источниками движения являются шаговые двигатели, размещаемые вне вакуумной камеры. Преобразование вращательного движения двигателя в линейное перемещение каретки производится передачами винт-гайка (рис.2.7,а) или фрикционной передачей поступательного движения (рис.2.7,б), состоящей из вала и контактирующего с ним роликом, ось вращения которого развёрнута на небольшой угол. Обе передачи размещаются в вакуумной камере. По этой причине вал, связывающий двигатель и передачу, снабжён вакуумным уплотнением.

Д
ругой вариант исполнения привода приведён на рис.2.8. Линейное перемещение каретке сообщает шток гидроцилиндра, который также размещается в вакуумной камере установки. Подача жидкости в гидроцилиндр осуществляется по трубопроводам, которые в местах входа в вакуумную камеру снабжаются герметизаторами.

На рис.2.9 представлен вариант кинематической схемы УЭЛЭ. Рассмотрим работу установки, пользуясь приведённой схемой.

Экспонирование полупроводниковой пластины проводится электронно-оптической системой 3. Закреплённая на координатном столе 2 пластина совершает по программе линейные перемещения с помощью приводов 1 и 5. Каждый привод состоит из шагового двигателя, понижающей зубчатой передачи, ввода движения в вакуум и фрикционной передачи, сообщающей поступательное перемещение соответствующей каретке. Движение по каждой координате отслеживается датчиками положения и управляется ЭВМ с помощью шаговых двигателей в две ступени. Первая ступень управления соответствует большой скорости перемещения координатного стола из позиции в позицию, а вторая ступень – малой скорости для доводки стола в зону останова. Погрешность перемещения привода должна быть около 1 мкм, в этом случае окончательное совмещение зоны обработки с рисунком на пластине осуществляется за счёт отклонения луча. В установке предусмотрена загрузка пластин через шлюз 4, снабжённый манипулятором и затвором. В приводе манипулятора использован шаговый двигатель, а также зубчатая передача и ходовой винт. Привод з
атвора состоит из двигателя, червячной передачи, ввода движения в вакуум и зубчатой рейки.

Рис.2.10. Установка электронно-лучевого экспонирования с гидроприводом

Другой вариант схемы УЭЛЭ изображён на рис.2.10. По этой схеме построена промышленная установка «Отелло-1» [1]. В ней для каждой координаты использованы гидроприводы, полностью размещённые внутри вакуумной камеры. Стол с пластиной и верхней кареткой приводится в движение гидроприводом 1, а нижняя каретка перемещается гидроприводом 3 в поперечном направлении. Система управления отслеживает перемещение пластины с помощью датчиков, закреплённых на верхней каретке. Загрузка пластин в камеру с помощью шлюзового устройства 2 позволяет сократить потери времени на создание требуемого вакуума.

Как видно, оба варианта привода соответствуют требованиям. Вместе с тем, для принятия решения о выборе окончательного варианта следует принимать во внимание ряд не рассмотренных параметров. Среди них экономические параметры занимают ведущее место. Они охватывают не только стоимость изготовления привода, но и затраты на его эксплуатацию, ремонт, замену. Кроме того, необходимо учитывать, что привод в УЭЛЭ работает в напряжённом динамическом режиме: резкий разгон, быстрое перемещение, торможение и точный останова. Согласно теории систем автоматического регулирования наилучшими динамическими характеристиками обладают гидравлические, пневматические и смешанные – пневмогидравлические приводы. По этой причине они должны иметь преимущества при принятии решения.

Электромеханические приводы, как правило, имеют достаточно длинные кинематические цепи, состоящие из множества звеньев: электродвигателя, муфт, редукторов, передаточных механизмов. чем длиннее кинематическая цепь, тем меньше жесткость привода, выше кинематическая погрешность и ниже динамическая устойчивость. Однако, электромеханический привод часто превосходит другие по ряду параметров. Связано это с тем, что они начали первыми использоваться в технологических машинах. Имеется богатая элементная база с отработанными типовыми конструкциями. Следующая глава посвящена рассмотрению электромеханического привода.

0 Технологические движения направлены на выполнение технологического процесса обработки изделия.

0 К технологическим относятся технические решения, связанные с процессом обработки изделия - способом обработки, последовательностью технологических операций (переходов), видом инструмента и т.п.

0Структурные технические решения объединяют в себя компоновку машины, её привод, средства загрузки, накопления и выгрузки изделий, систему управления.

0 Экспонирование - «засветка» или формирование с помощью энергии излучения скрытого изображения топологии в резистивной плёнке, нанесённой на полупроводниковую подложку и чувствительной к соответствующему виду излучения.

0 Помодульное экспонирование заключается в последовательном экспонировании модулей, как правило, равных по площади кристаллам ИС

0 Связано это со сложностью получения параллельного потока излучения больших размеров.

0 На стр. 73 энциклопедии [1] отмечается, что с помощью электронного луча возможно получение разрешения до 1,5 – 2,0 нм

0 Подробнее см. [1], стр. 79-87

0 Для обеспечения равномерности экспозиции необходимо вносить коррекцию в форму луча или изменять его мощность. Так, вблизи крайних (верхнем или нижнем) положений луча его форма должна быть более узкой, а мощность – наименьшей

Характеристики

Список файлов лекций