Введение к работе
Актуальность темы. В центре внимания современной микроэлектроники находится создание полупроводниковых приборов и, эсобенно, сверхбольших интегральных микросхем.
Каждое исследование в микроэлектронике, каждый шаг ее зазвития требуют соответствующего специального оборудования. ( началу переоснащения отрасли очередной моделью она должна соответствовать уровню развития микроэлектроники на будущий шриод. Поэтому требования к технологическому Iоборудованию (сшшы формироваться на основе анализа соответствующего направления машиностроения и развития микроэлектроники на относительно продолжительный срок.
Корпускулярно-лучевые методы воздействия на образец іучками- заряженных частиц широко используются в физико-ана-штических исследованиях структур и при создании элементов в шсоком и сверхвысоком вакууме. В процессе воздействия требуется обеспечить точное позиционирование образца (пластины) зтносительно системы формирования пучка.
В существующих отечественных системах, применяемых в )акуумных корпускулярно-лучевых установках (КЛУ), погреш-юсть позиционирования при коррекции положения рабочего пуч-са составляет ± 0,1 мкм. При этом перемещение образца в їлоскостй осуществляется на расстояние до 150 мм по двум зртогональным координатам ' с механической точностью около ; 1,5 мкм. Системы с-указанными параметрами сдерживают пере-[од литографии в субмикронную область.
Анализ и синтез систем прецизионного перемещения (СШІ) эбразцов в вакууме предполагает использование машинных мето-ЮВ расчета и проектирование подобных систем на базе разработанных моделей. Известные из литературы, такие модели либо їлохо приспособлены для этих целей из-за слабой математической формализации, либо имеют излишне упрощенное описание ме-:анической части, измерительной подсистемы и действующих юзмущений, что не позволяет учитывать клк особенности реа-іизации, так и физику работы подсистем и действия возчу:ае-іий. В то же время, как показывает опыт разработки нрэцаги-
онных систем, указанные факторы во многом определяют достижимую точность перемещения.
Таким образом, работа, направленная на исследование у разработку системы высокоточного перемещения образцов в вакуумных камерах, является весьма актуальной. Такая система, нечувствительная к возмущениям, позволит уменьшить размерь формируемых методами литографии, элементов и улучшить их качество.
Целью работы является исследование и разработка принципов построения и вопросов практической реализации СЛІП в КЛУ, обеспечивающих высокую точность позиционирования образцої относительно системы формирования пучка заряженных частиц..
В плане сформулированной темы выдвигаются следующие задачи исследований:
анализ состояния проблемы,
построение математических моделей возмущении, действующих в системе перемещения,
исследование влияний Возмущений на точность работы СПП,
разработка принципов компенсации возмущений в СПП,
разработка прецизионного привода, включающего измеритель, перемещений, функциональной структуры системы и создание ее лабораторного макета,
экспериментальные исследования макета системы.
Методы исследования. В диссертации использовались аппарат операторного представления математического описания системы, частотные критерии устойчивости, методы теории чувствительности, гармонического анализа, численного решения на- ЭВМ. Для анализа статических и динамических характеристш* использовались цифровое моделирование и экспериментальные исследования.
Основные теоретические положения и выводы подтверждень результатами экспериментальных исследований.
Научная новизна работы.
1. Разработана математическая модель СПП, учитывающая
возмущения в основной части канала перемещения, в канале из
мерения И На ЄЄ ВЫХОДе, И ВЛИЯНИе СИСТеМЫ Перемещения Не
систему формирования и отклонения пучка.
2. Исследовано влияние возмущений на точность перемеще-
ния образца относительно системы формирования рабочего пучка;
3.Разработаны принципы компенсации основных возмущений.
Практическая ценность.
-
Выявленные при анализе состояния проблемы требования к построению современных двухкоординатных СПП в КЛУ.
-
Математическая модель системы перемещения по двум координатам с учетом возмущений, позволяющая исследовать качество конкретной реализации системы.
-
Структурные и схемные реализации основных узлов СПП: сверхвысоковакуумныи прецизионный двухкоординатный стол с компенсатором разворотов, лазерный интерферометр, быстродействующий прецизионный привод, работающий в большом диапазоне перемещения.
-
Полученная СПП и ее элементы, которые могут быть использованы: в составе КЛУ, таких как электронные и ионные литографы, установки ионной имплантации, электронного и ионного травления; в составе литографических комплексов для производства электронных изделий с высокой плотностью упаковки; в электронных и туннельных микроскопах; в установках для контроля линейных размеров полупроводниковых структур; а также в приборах для анализа свойств и структуры веществ.
Внедрение результатов работы. Результаты диссертацион
ной работы использованы при проведении работ фирмой "Анали
тические приборы"(темы N 1538 и N 1553); выполнении договора
N 12 от 05.01.90 по теме "Стенд для исследования технологий
электрокаплеструйного формирования деталей из металло-поли
мерных композиций"; в разработке " Прецизионный предметный
столик для оптических микроскопов" (фирма "Поверхность", до
говор N 8 от 10.02.92); в разработке "Автоматизированная
система контроля светотехнических характеристик волокон
но-оптических изделий"(фирма "Оптан", договор N 323.04.91 от
16.07.91).
Апробация работы. Основные положения" и разделы диссертационной работы докладывались и обсуждались на четвертой и пятой научно-технических конференциях молодых ученых и специалистов НТО АН СССР по аналитическому приборостроению (г. Ленинград, 1985, 1988 гг.); на совещаниях по Комплексной
- 4 -программе СЭВ (НРБ,- София, БАН, 1986'г.; ЧССР, г. БрНО, ИП ЧСАН, ТЕСЛА, 1985, 1989 гг.); на первой международной конференции молодых ученых (г. Ленинград, НТО АН СССР, 1990 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 5 журнальных статей и авторское свидетельство на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 147 наименований, и приложения. Основная часть работы изложена на 135 страницах машинописного текста. Работа содержит 63 рисунка и 8 таблиц.
