浸没流场微振动力测试及动态补偿研究

发布时间：2017-05-20 15:21

  本文关键词：浸没流场微振动力测试及动态补偿研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：浸没式光刻是目前在45纳米以下集成电路生产线上唯一获得大规模应用的投影光刻新技术,区别于传统的干式光刻法,浸没式光刻通过在最后一片投影物镜和硅片之间填充浸没液体提高曝光分辨率,为了保证良品率,浸没系统采用了持续更新技术来确保浸没液体的纯净度、温度等环境指标满足要求,但注液与回收系统会带来流场的不稳定,产生振动,可能会引起曝光线条的堆叠和交错等缺陷,所以对浸没流场振动力的监测非常有必要,但浸没流场振动力只有±0.2N,频率高达300Hz左右,实现这样小量程高频响的测试系统设计是一个很大的难题(具体见第二章)。本课题主要研究了低频响测试系统的动态补偿,以实现高精度高响应的动态测试要求,在此过程中主要研究了以下问题：1)分析本课题中测试系统出现动态失真的具体原因除了传感器性能限制,也在于间接测量带来的中间传输环节的低通滤波效应,并通过设计频谱测试实验进行了验证；2)动态建模实验中,突破了传统上负阶跃力加载方式的选择,采用电磁阶跃力,使得实验平台搭建更加简单,负阶跃力调节更加精准方便,调节范围更大；3)分析发现,负阶跃响应振荡信号的频带,与剩磁效应引起干扰信号的频带不重合,从而采用高通滤波器消除了电磁负阶跃力的剩磁抬升干扰,提高系统建模的精度；4)针对负阶跃响应出现的波形局部失真和响应特点,提出了全波模型辨识与截波参数优化相结合的方法,实现了测试系统的建模,并采用基于最小二乘法的遗传算法实现了满意的参数优化效果；5)结合静态重标定与动态补偿对测试系统进行性能改善,实现了小测量范围内的高精度与高频响的测试系统设计与测试性能评价,动态频响≥300Hz,拓宽≥47%,测试精度≥±0.024N,达到系统设计要求。
【关键词】：振动力 动态补偿 系统建模 静态标定 参数优化 最小二乘法 遗传算法 频谱分析
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN305.7
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 1 绪论12-26
• 1.1 课题的研究背景及意义12-14
• 1.1.1 浸没式光刻技术简介12-13
• 1.1.2 本课题的研究意义13-14
• 1.2 动态系统建模理论调研14-15
• 1.3 动态系统补偿调研15-21
• 1.3.1 测试系统动态误差及其补偿的概念15-17
• 1.3.2 测试系统动态误差补偿过程17-18
• 1.3.3 动态补偿研究现状18-21
• 1.4 研究内容及方案21-26
• 1.4.1 课题来源21-23
• 1.4.2 研究内容23
• 1.4.3 研究目标23-26
• 2 浸没流场振动力测试方案设计26-43
• 2.1 浸没流场介绍及振动受力分析26-29
• 2.1.1 浸没流场及振动力介绍26-27
• 2.1.2 浸没流场各受力体受力分析27-28
• 2.1.3 硅片振动加速度测试28-29
• 2.1.4 浸没流场受力分析总结29
• 2.2 传感器及设备调研29-30
• 2.3 振动信号频谱测试30-39
• 2.3.1 频谱测试的目的30-31
• 2.3.2 振动频谱测试方案31-33
• 2.3.3 振动频谱测试系统搭建33-34
• 2.3.4 频谱测试数据采集及分析34-39
• 2.4 浸没流场振动力测试方案39-41
• 2.4.1 影响测试方案设计的因素39-41
• 2.4.2 总体测试方案41
• 2.5 振动力测试方案实施流程41-42
• 2.6 本章小结42-43
• 3 浸没流场振动力测试系统静态标定43-50
• 3.1 静态标定实验方案43-45
• 3.1.1 方案说明及介绍43-44
• 3.1.2 实验器材说明及介绍44
• 3.1.3 静态标定实验过程说明44-45
• 3.2 静态标定实验分析45-49
• 3.2.1 实验数据初步分析45-46
• 3.2.2 测试系统静态模型分析46
• 3.2.3 力传感器静态技术指标定义46-47
• 3.2.4 测试系统精度指标计算47-49
• 3.3 浸没流场振动力静态标定结果评定49
• 3.4 本章小结49-50
• 4 浸没流场振动力测试系统动态建模50-91
• 4.1 测试系统动态建模实验方案50
• 4.2 测试系统平台设计与搭建50-53
• 4.2.1 浸没流场振动力测试平台50-52
• 4.2.2 动态建模实验平台52-53
• 4.3 负阶跃实验方案可行性分析53-57
• 4.3.1 负阶跃力实现方式53-54
• 4.3.2 电磁负阶跃力方案验证54-57
• 4.3.3 电磁加载的剩磁和磁滞问题57
• 4.4 系统建模实验数据处理方案及初步分析57-60
• 4.5 测试系统模型参数初始值估计60-74
• 4.5.1 负阶跃响应曲线处理及分析60-65
• 4.5.2 测试系统模型类型初步辨识65-68
• 4.5.3 二阶系统负阶跃响应理论分析68-71
• 4.5.4 基于响应曲线的参数理论估计71-73
• 4.5.5 基于参数估计的动态性能评价73-74
• 4.6 模型参数优化方案及数据预处理74-81
• 4.6.1 优化方案及可行性分析74-76
• 4.6.2 参数优化数据的滤波76-80
• 4.6.3 参数优化数据的选择80-81
• 4.7 基于遗传算法的模型参数优化分析81-86
• 4.7.1 遗传算法简介81-82
• 4.7.2 适应度函数设计82
• 4.7.3 初始值及参数设置82-84
• 4.7.4 遗传算法流程84
• 4.7.5 遗传算法分析结果84-86
• 4.8 测试系统动态建模及误差评定86-89
• 4.8.1 测试系统动态建模86
• 4.8.2 负阶跃重复实验设计及分析86-89
• 4.9 本章小结89-91
• 5 浸没流场振动力测试系统补偿设计91-97
• 5.1 动态测试系统补偿器设计91-93
• 5.2 测试系统动态补偿效果分析93-94
• 5.3 基于测试补偿的浸没流场振动力测试94-96
• 5.3.1 测试补偿效果评定94
• 5.3.2 基于测试补偿的测试实验94-95
• 5.3.3 基于测试补偿的测试结果分析95-96
• 5.4 本章小结96-97
• 6 总结与展望97-99
• 6.1 总结97-98
• 6.2 展望98-99
• 附录一 频谱测试原始数据99-101
• 附录二 负阶跃实验原始数据101-103
• 附录三 参数优化遗传算法适应度函数103-104
• 参考文献104-107

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