浸没式光刻两级气液分离回收系统的研制

摘要

随着半导体产业与集成电路的不断飞速发展，对于单块芯片的集成度有了越来越高的要求。这意味着在硅片晶圆表面上刻蚀的线条也要求越来越细，而传统的干式光刻技术已经越来越不适用。在下一代光刻技术中脱颖而出的是浸没式光刻技术，即在传统的干式光刻系统最后一片投影物镜的下表面与硅片之间填充高折射率的液体。经过对比，局部浸没法最优，但是需要保持浸没液体的持续更新，同时保证液体不能泄漏。这就需要在持续的注液，以及注气维持密封的条件下，设计合适的气液回收系统来与其他功能单元之间协调运行，起到气体和液体回收的作用，并保证浸没单元内部核心流场不受此影响。因此，设计一套适用于浸没式光刻机的气液回收系统就显得尤为重要。
　　本课题针对浸没式光刻系统对于气液回收设计所提出的功能需求和性能需求展开，设计了一套完善的浸没式光刻两级气液回收系统，具体完成的工作包括以下的内容。
　　分析不同气液回收系统的设计方案，对比各自性能的优缺点，将该系统的方案确定为气液分离后再连续回收的设计。之后和02专项的气液回收系统进行对比，完善其存在的缺点与不足，最终确定该系统为两级气液分离回收的系统。
　　在系统工艺流程方案设计的基础之上确定了系统的工作流程，然后对元器件进行选型，对所有的用电设备进行电气结构设计，最后确定系统为PLC+工控机的控制方式，根据工作流程编写了PLC控制程序。
　　根据选用元器件的外形尺寸，以及机柜设计的尺寸要求，将所有元器件及机柜进行结构设计，同时考虑到设计安装的需求，设计了一些安装联接件进行虚拟组装，最终将所有元器件封装在初级机柜和二级机柜中并搭建了实体样机。
　　根据系统的物理结构分析控制模型，由于系统的不确定因素较多而引入模糊PID控制的方式，并将系统在MATLAB/Simulink下进行仿真，证明所设计的控制方式的有效性与可行性，可以实现压力的较好控制。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景与意义

1．1．1 半导体产业与集成电路

1．1．2 浸没式光刻技术

1．1．3 浸没方式的选择与气液回收

1．1．4 气液回收系统的作用

1．2 相关技术领域研究现状

1．2．1 气液两相流

1．2．2 气液分离器

1．3 课题的研究内容

1．4 本章小结

2 气液回收系统的方案确定

2．1 回收方案的分类

2．2 前一代回收系统的对比分析

2．2．1 回收系统的工艺方案

2．2．2 回收方案的性能分析

2．2．3 回收系统的缺点分析

2．3 确定系统的工艺流程方案

2．3．1 工艺流程方案的设计演进过程

2．4 两级气液分离回收系统的分析

2．5 本章小结

3 两级气液分离回收系统的详细设计

3．1 系统的工作流程

3．1．1 系统的开机动作时序设计

3．1．2 系统的关机动作时序设计

3．1．3 系统的运行流程设计

3．2 元器件的设计与选型

3．2．1 气液分离器

3．2．2 气液分离罐

3．2．3 流量控制器

3．2．4 隔膜真空泵

3．2．5 水泵

3．2．6 其他元器件

3．3 系统的电气设计

3．3．1 对电源与功率的统计

3．3．2 信号类型统计

3．3．3 接线形式统计

3．3．4 系统的电气设计

3．4 系统的软件控制设计

3．4．1 系统的控制方式

3．4．2 PLC的选型

3．4．3 PLC程序设计

3．5 本章小结

4 系统的整机建模与组装搭建

4．1 机柜的设计需求分析

4．2 对元器件的建模

4．3 对联接件的设计

4．4 机柜的组装搭建

4．4．1 对二级机柜的虚拟组装

4．4．2 初级机柜的虚拟组装

4．4．3 机柜实体的组装搭建

4．5 本章小结

5 气液回收系统的模型构建与控制算法设计

5．1 系统的分析与建模

5．1．1 系统的分析

5．1．2 模型的建立

5．2 模糊PID控制的引入与建模

5．3 模糊PID控制器的设计

5．4 系统的仿真与结果分析

5．4．1 仿真系统的建立

5．4．2 仿真的结果分析

5．5 本章小结

6 总结与展望

6．1 研究总结

6．2 未来展望

参考文献