光刻機是集光、機、電一體化的高端產(chǎn)品,投影物鏡是光刻機的重要部件。為滿足光刻系統(tǒng)要求的像質,減少零件的加工裝配以及環(huán)境溫度等因素對光刻系統(tǒng)造成的影響,光刻機投影物鏡為多層鏡片結構。其安裝與定位需要達到納米級的精度,故投影物鏡鏡組的位姿調節(jié)需采用微位移機構完成,該調節(jié)機構測量系統(tǒng)的精度尤為重要。本文研究的物鏡可調機構的測量系統(tǒng),以電容傳感器作為測量元件,并利用雙頻激光干涉儀對其測量元件進行標定。由于該系統(tǒng)的各個傳感器測量方向,與物鏡的運動方向不是相對應的,故需對電容傳感器、激光干涉儀的測量系統(tǒng)進行解耦。本文提出標定所需算法,一種自適應混合飛蛾-火焰優(yōu)化算法。并通過仿真軟件,對提出的算法與各經(jīng)典優(yōu)化算法基于CEC2015函數(shù)集進行對比測試,測試結果表明,提出的自適應混合飛蛾-火焰優(yōu)化算法更適用于標定。本文分析電容傳感器測量系統(tǒng)的誤差來源,借助自適應混合飛蛾-火焰優(yōu)化算法,利用雙頻激光干涉儀測量數(shù)據(jù),進行對電容傳感器的標定仿真。即利用標定算法辨識出各電容傳感器的機械安裝參數(shù),以避免傳感器存在的安裝誤差,影響解耦模型的精度。標定后,測量系統(tǒng)輸出的物鏡各自由度位移與標準數(shù)據(jù)之間的誤差,滿足10p... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

TWINSCANNXT:2000i光刻機整體結構圖[2]

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-2-值孔徑，從而提高物鏡像質。隨著投影物鏡系統(tǒng)的分辨率提高，物鏡像質的要求急劇提升，為滿足光刻系統(tǒng)要求的像質，光刻機投影物鏡的像質需采用微位移結構完成，通常微位移機構的調節(jié)精度需達到納米級。在光學系統(tǒng)中，調節(jié)機構的主要目標為：令各個光學元件處于理論的、精準的空間位置上。故光刻機投影物鏡調節(jié)機構在具有準確空間定位功能的同時，要具備對光學元件軸向、徑向與偏轉進行調整的功能，從而降低由于裝配和機械零件加工給光學元件造成的傾斜、偏心、位移等誤差。光刻機投影物鏡為多層鏡片結構[6]2。光刻機投影物鏡示意圖如圖1-2所示：圖1-2光刻機投影物鏡[7]為滿足精度要求，光刻機投影物鏡是一個多層的鏡片結構，它一般的構成為近三十片口徑為200mm~300mm的光學元件緊密的排成一串，但由于安裝空間有限，導致用來支撐投影物鏡的結構空間較為緊張，所以，光刻機投影物鏡可調機構應具有結構緊湊、調節(jié)行程大、精度高等特點[6]2。1.2國內外相關領域研究現(xiàn)狀1.2.1光刻機物鏡可調機構研究光刻機投影物鏡可調機構需滿足結構緊湊、調節(jié)行程大、精度高等性能。一些傳統(tǒng)調節(jié)機構如：螺紋傳動、凸輪機構、絲杠螺母、蝸輪蝸桿等，它們的調節(jié)行程一般可以達到毫米量級或以上，雖然調節(jié)行程滿足要求，但還是存在體積大、摩擦損耗、需要潤滑、工作條件受限制、間隙等一系列缺點[6]3。為滿足光刻機物

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-3-鏡可調機構的性能，克服傳統(tǒng)可調機構的種種缺點，國內外的專家學者對可調機構作出了研究并改進。本文該部分對一些國內外上述領域的研究成就進行列舉：韓國學者RyuJaeW等，設計了一種基于由壓電陶瓷驅動地柔性機構的微動平臺，并給出平臺優(yōu)化的數(shù)學公式，該平臺可實現(xiàn)X、Y軸向微動和繞Z軸向轉動，而且上述運動可達到較高的分辨率[8]。美國學者HaleL等，為滿足極紫外光刻機（EUVL）投影物鏡固定與裝調的要求，設計一種采用了高分辨率的兩腳架型的柔性機構，該柔性機構為壓電螺桿驅動，它包含固定于外鏡框的傳動柔性鉸鏈部分，與和內鏡筒相連的約束柔性鉸鏈部分，壓電螺桿可直接驅動傳動柔性鉸鏈并且使其繞著鉸鏈軸旋轉，由約束柔性鉸鏈來約束內鏡筒的兩個方向自由度，上述調節(jié)機構可實現(xiàn)繞X軸、繞Y軸和Z軸三自由度的調節(jié)[9]。學者DanielVukobratovich等，為滿足光學元件的超精密軸向、偏轉調節(jié)所需要可調機構的高分辨率、高精度、緊湊性等性能，提出兩種結構形式不同的狹縫柔性機構，提出的兩種鉸鏈，都可以采用線切割的方式加工得到，工藝簡單，其中一種為線性移動的狹縫柔性機構，此機構可提供某一軸向的位移，并理論上不在其正交方向發(fā)生耦合位移，而另外一種是二軸萬向節(jié)的狹縫柔性機構，此機構可產(chǎn)生繞兩個軸角位移[10]。中科院長春光機所的陳華男等，以柔性鉸鏈為基礎設計了一種柔性二級減速機構，并且將其應用于，作用為光刻機投影物鏡光學元件X-Y向的偏心位置補償?shù)模滦鸵惑w式X-Y方向的柔性調節(jié)機構，同時對機構原理分析的基礎上，將柔性調節(jié)機構的結構參數(shù)優(yōu)化[11]51。圖1-3X-Y向柔性調節(jié)機構三維模型[11]53中科院長春光機所的郭抗等，采用6-PSS并聯(lián)機構，設計一種精密的光學元

【參考文獻】：
期刊論文
[1]融合折射原理反向學習的飛蛾撲火算法[J]. 王光,金嘉毅.  計算機工程與應用. 2019(11)
[2]電容傳感器線性度標定平臺[J]. 張德福,葛川,李顯凌,倪明陽,郭抗.  光學精密工程. 2016(01)
[3]電容式位移傳感器的線性度標定與不確定度評定[J]. 葛川,張德福,李朋志,郭抗,李佩玥,楊懷江.  光學精密工程. 2015(09)
[4]光刻投影物鏡中X-Y向柔性調節(jié)機構設計[J]. 陳華男,郭抗,張玲花,劉健,尚紅波.  光電工程. 2015(06)
[5]簡述光刻機投影物鏡的幾種減振方案[J]. 黃靜莉.  精密制造與自動化. 2014(03)
[6]基于最小二乘法的差動變面積式電容傳感器非線性擬合[J]. 海靜,盧文科.  儀表技術. 2014(02)
[7]光刻物鏡中光學元件精密軸向調整機構的設計與分析[J]. 彭海峰,孫振.  光子學報. 2014(04)
[8]6-PSS型光學元件精密軸向調節(jié)機構[J]. 郭抗,鞏巖.  光學精密工程. 2013(10)
[9]灰色理論的位移傳感器標定不確定度評定[J]. 宋小奇,何偉銘.  傳感技術學報. 2012(11)
[10]評定直線度誤差的最小二乘法與最小包容區(qū)域法精度之比較[J]. 黃富貴,崔長彩.  光學精密工程. 2007(06)

碩士論文
[1]狹縫柔性結構的光學元件超精密調節(jié)機構研究[D]. 董世則.中國科學院長春光學精密機械與物理研究所 2016
[2]多自由度精密運動平臺機械參數(shù)軟測量方法[D]. 陳震宇.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[3]帶保護環(huán)的差分式電容位移傳感器標定平臺研究[D]. 王浩.華中科技大學 2014
[4]基于位移測量的差動電容傳感器研究[D]. 海靜.東華大學 2014
[5]無線單片式微位移電容傳感器的研究[D]. 黃林.西南交通大學 2013
[6]直線電機驅動H-drive精密平臺運動控制研究[D]. 趙冶.清華大學 2010



本文編號：3336416