光栅扫描电子束曝光机工件台控制扫描系统-控制理论与控制工程专业论文.docx

山东大学硕士学位论文摘 山东大学硕士学位论文 摘 要 电子束曝光技术是目前制造亚微米高分辨率微细图形掩模的主要手 段。本漂蠢主要研究EeBES-40AEe段。本惩蘸主要研究 型光栅扫描电子束曝光机工件台控制扫描型光栅扫描电子束曝光机工件台控制扫描 系统的q-作原理和控制方式，主要包括2Ii作台定位控制、激光测量及位置 补偿、与图形扫描的配合等控制接口和相应软件部分。 ， f本文首先综述了微细加工技术的基本知识、国内外电子束曝光技术的 、 发展和趋势以及电子束曝光机的设备与应用。然后较为完整地介绍了 Ee—BES一40A型光极扫描电子束曝光机的各项技术指标、机械结构和计算机 控制系统。接着讲述刻写系统的组成，具体探讨一维光栅扫描、束切换中 地址、位图(图形二进制形式)和地址单位的含义，以及由此推出的条带 分割和条带刻写顺序。 工件台控制扫描系统是曝光机的核心部分，这部分工作完成得好坏直 接关系到曝光机的性能指标和可实现性。工件台控制扫描系统主要包括对 工件台的控制，对电予束的控制，最终在基片上刻写出版图图形。伺服马 达接收控制数据带动工件台到刻写起点(期望位置)，电子束控制单元从 图形控制器中接收位图，控制束闸的通断刻写出要求的图形。工件台采用 复合校正控制，控制原理是：激光干涉仪不断测量工件台的实际位置，反 馈给驱动电机作为控制的反馈信号，测量精度可达0．0313 u m；控制主计 算机Eclipse发给系统前馈值，前馈值和速度板上的前馈逻辑一起实现前 馈控制。复合控制可以减少反馈系统必须修正的误差，提高了运行的整体 山东大学硕士学位论文 山东大学硕士学位论文 速度和准确度。这部分重点介绍了激光干涉仪系统和工件台控制接口。激 光干涉仪(ACLI)系统通过激光的干涉原理，将运动转换为电信号。控制 平台中工件台控制接口(SCI)利用这些信号得到工件台的实际位置，将 实际位置和期望位置的偏差反馈给伺服马达驱动系统控制工件台。进入写 窗口内时，位置误差反馈给电子束偏转系统，利用束的微小偏转来实现位 置补偿。本文详细介绍了工件台控制接口的各个组成部分的结构方块图、 内部电路联系、工作过程和各部分功能。 电子束控制系统主要介绍了电子束柱体的组成部分、电子束控制的三 种工作模式的两种：找标记模式和写模式的特点和过程以及电子柬控制的 控制软件。电子束光柱调整软件(BASE)主要由三个模块组成：服务操作 菜单、手动寻找菜单和对准菜单。 控制主计算机Eclipse硬盘小，速度相对慢，已不再生产且无备件， 其控制功能也远远不能满足进一步发展的需要，且性能和维护都会出现问 题。而PC系列计算机近年来性能价格比不断提高，其软件资源非常丰富， 因此选用Pentium系列机来替换Eclipse。整个软件控制平台改进为 WINDOWS，可以实现多任务，节省时间。由于国内从未研制过光栅扫描电 子束曝光机，没有经验可以借鉴，再加上工件台控制扫描系统非常复杂， 具体的设计过程尚未完成。，，一‘’ 关键词：电子束光刻、 光栅扫描、位图、基准标记、工件台控制、电子 -～一．～ 。 ● ，__一 束控制、激光干涉仪 一 山东大学硕士学位论文ABSTRACT 山东大学硕士学位论文 ABSTRACT Electronic beam lithography technology is the main means to fabricate sub—micron pattern with high resolution at present．The operating theory and control mode of stage control scanning system of Ee‘BES一40A raster-scanning exposure machine are studied mainly in the thesis，which includes interfaces such as stage positioning control，laser interferometer and position compensation and relevant software． At first this paper introduces general knowledge of microfabrication technology，the development and trend of e-beam lithography technology and usage of e—beam lithography machine，Various technical indexes，mechanical structures and computer