压电振动控制系统通过Physik Instrumente和TMC推动纳米级成像和制造的限制

PI是用于光子,纳米技术,半导体和生命科学应用的纳米定位和精密运动控制设备的领先制造商。 PI一直在开发和制造标准&带压电和电磁驱动器的定制精密产品35多年。公司自1994年以来一直是ISO 9001认证,为OEM和研究提供创新,高质量的解决方案。

介绍

TMC.’S Stacis主动振动隔离技术是实现下一代22nm刻度光刻的已建立的解决方案。基于数字信号处理算法和响应性 PI Piezo技术 具有最新的超可靠性增强功能,专利(i)Stacis活跃隔离器已在十年内证明他们在关键任务工厂部署中的可靠性。 Stacis现在提供了小型因素,非常适合从先进的显微镜到纳米制造的新兴应用。

振动和吞吐量:产量杀伤者

半导体行业由两种无法冻结的法律统治。摩尔’S法,等式1描述了集成电路元件与时间的指数密度。

摩尔

等式1。 Moore'S法律观察每18个月的设备密度加倍。

同时,等式2定义了在基本经济限制面前描述纳米级处理的术语“time is money.”

经济势在必行“time is money”需要每cm2,更大的区域加工和更快的周期时间来实现更多的设备。

等式2。 经济势在必行“time is money”需要每cm2,更大的区域加工和更快的周期时间来实现更多的设备。

纳米级流程中具有易遗传性的挑战

这些人在一起描述了过程工程师和研究人员的挑战:纳米级流程的遗传性具有无情地减少的规模,但该过程必须是经济的。这将基板尺寸推动并循环时间向下推动,两者都以交叉目的为指数所需的分辨率。显然,昨天’S振动隔离技术明天不足’s (or even today’s)纳米级流程。环境地面运动可以消灭更精细的模式细节(Figure 1)而传统的软隔离器不会隔离低于2Hz的振动,并在通过快速处理驱动的旧振动进行响应的差(Figure 2)。相比之下,Stacis提供了在Sub-Hz级别开始的积极衰减,并且直接受益于沉降超过100倍。

45nm线宽度测试图案,在奥斯汀的Sematech,Tx.ii(左)中的高级浸入式光刻系统产生:图案被落地振动抛出。 (右):Stacis隔离使得可清晰,精确的光刻法。 (通过SEM获得的图像。)

图1. 45nm线宽度测试图案,在奥斯汀的Sematech,TX.II中的高级浸入光刻系统生产(Left):图案被楼层振动抹掉。(Right):STACIS隔离使得能够清晰,精确的光刻法。(通过SEM获得的图像。)

(右):通过Stacis的新“串行”设计来响应衬底载荷等底板扰动的抵抗稳定时间,有助于循环率满足指数产量需求。

图2. (Right):通过Stacis大大提高了诸如基材负荷等底板扰动的稳定时间’ novel “serial”设计,帮助周期率满足指数的吞吐量需求。

纳米级过程的推进需求在最近的低阈值通用振动曲线中反映出来(Figure 3) - 对现场工程师进行严峻挑战。

新的,更严格的通用振动曲线。礼貌iest rp-012,Inst。环境科学,滚动草甸,IL。

图3.. 新的,更严格的通用振动曲线。礼貌iest rp-012,Inst。环境科学,滚动草甸,IL。

用于纳米级光学和光刻应用的Stacis隔离器的优点

Stacis主动隔离器感测六个自由度的振动发作,并通过取消僵硬的致动,积极地无效, 压电执行器 垂直和水平行动。实时数字信号处理器快速执行必要的计算,提供高带宽消除(0.6-250Hz)几乎消除了延迟,以最大限度地减少稳定时间,大大减少或消除低频振动的影响。凭借其固有的刚度,高负荷能力和清洁,无气操作,这些隔离器对于OEM融入前沿工具以及用于敏感设备的隔离平台下方的敏感设备,如光学和电子束计量和光刻工具。除了在最新的FABS中填补必需需求外,Stacis隔离器还实现了旧的和嘈杂的晶圆厂,以适应最先进的工具,同时提供工具放置和地板布局的灵活性(Figure 4).

支持光刻扫描仪隔离平台的Stacis执行器。

图4.. 支持光刻扫描仪的Stacis执行器’S隔离平台。

用于先进显微镜应用的Stacis隔离器

由于其独特的硬安装属性使其与工具兼容,因此已经纳入了内部隔离某些排序中的内部隔离的工具’■现有的板载隔离技术。此外,现在可以使用较小的形状因子Stacis隔离器,用于较小的仪器,例如SEMS和半导体FAB外的高级显微镜(Figure 5).

STACIS活性隔离是新的,以较小的FormFactors用于诸如SEM等仪器。

图5.. STACIS活性隔离是新的,以较小的FormFactors用于诸如SEM等仪器。

压电执行器的操作原理

压电执行器是专门的分层结构 PZT陶瓷 用电极交错。施加的电压导致陶瓷的散装变化’S长度,允许致动器用于纳米尺度的快速,高力实时位置控制。 PZT材料的固态性质将它们与经典执行器分开。它们不需要维护或润滑剂,如果正确设计和操作,它们提供基本无限的寿命,因为没有佩戴部分。这和他们单独跑到电力的事实(位置保持所需的零功率)大大降低了运营和设施成本并解决了热漂移过程。他们基本上无限的解决方案和高响应能力和力量使它们对许多仪器和生产设备至关重要,最近的创新通过传统的旅行限制突破,提供毫米与子纳米分辨率的行进(Figure 9).

压电执行器的电气特性

原则上和电气特性,压电致动器类似于陶瓷电容器,以及它们可以可靠且长的陶瓷电容器。在创建STACIS时,TMC与PI合作,合并PI压电执行器,该执行器具有独特的技术,以显着扩展超出传统基准的执行器寿命。

养猪 ®致动器具有专利的全陶瓷封装,可显着增加挑战性的终身状态。

图6.. PICMA®致动器具有专利的全陶瓷封装,可显着增加挑战性的终身状态。

用陶瓷封装技术改进压电致动器效率

近年来,PI已经投资了自己的陶瓷厂,PI陶瓷,专门推动压电质量和可靠性技术,因为第三方陶瓷一直是产品故障的一个原因。现在是世界之一’最大的超自眼仪表级压电陶瓷制造设施,PI陶瓷介绍了许多重要和屡获殊荣的奖励(iii)可靠性创新。例如,压电陶瓷已经容易受到沿着环境湿度的层的水分子进入。这可以限制传统压电致动器的寿命。直到最近,使用聚合物涂料封装层状陶瓷的难以令人满意的尝试是最佳技术。用pi.’s patented PICMA® actuators (Figure 6)(iv),全陶瓷封装提供了显着的飞跃,通过大约三个数量级来改善潮湿条件下的MTBF(Figure 7)(v).

养猪 ®专利建设在潮湿条件下通过大约三个数量级改善了MTBF,而传统的聚合物包封的结构。

图7.. PICMA®’通过潮湿条件下,S专利施工通过大约三个数量级的结构,与常规聚合物封装的结构改善了MTBF。

确定压电执行器的性能生命周期

压电寿命也可以在循环中测量。图8显示了典型的性能 - 一致性导致开环驱动的结果 养猪 ® actuator 在超过10亿周期之前和之后。帕克马克®用于空间应用的执行器是在线观众的,并且已经积累3.22x1012 cycles (vi).

开环压电致动器运动特性在超过10亿周期后保持高度一致。

图8。 开环压电致动器运动特性在超过10亿周期后保持高度一致。

纳米压印光刻专利的陶瓷技术

除了提高可靠性和一致性与第三方压电产品相比,拥有自己的陶瓷开发和制造能力,还导致了其他益处。重要的是,PI极大地促进了与TMC相同的需求所需的公司合作的能力’在压电陶瓷中创新的能力。在压电陶瓷致动中开发完全新概念的能力也是重要的进口,具有PI的新颖发展’S获得专利的重生 nexact.® actuators (Figure 9),它提供20毫米的行程,具有高,10N推挽力,Poweroff位置保持能力和分辨率为0.03nm–适用于敏感的对准应用,例如纳米压印光刻。

nexact.®是压电陶瓷创新的一个例子,提供20毫米的行程,分辨率为0.03nm和10n力。

图9.. nexact.®是压电陶瓷创新的一个例子,提供20毫米的行程,分辨率为0.03nm和10n力。

结论

两位创新行业领导者不仅解决了当今存在挑战的问题,而且为下一代世界铺平了道路’最重要的工业流程。用摩尔斯的Stacis,工具和设施工程师涉及摩尔的振动隔离’s Law’不断的要求可以休息。和stacis.’新的,较小的形状因素将证明是一种不同于光学镊子到纳米材料研究的各种新领域的推动者。

此信息已被源,审查和调整PI提供的材料(Physik Instrumente)LP,压电纳米定位。

有关此来源的更多信息,请访问 PI (Physik Instrumente)LP,压电纳米定位.

引用

请使用以下格式之一在您的论文,纸张或报告中引用本文:

  • APA

    PI(Physik仪器)LP。(2019, July 03). 压电振动控制系统通过Physik Instrumente和TMC推动纳米级成像和制造的限制. AZoOptics. Retrieved on May 17, 2021 from //www.selec-iat.com/Article.aspx?ArticleID=217.

  • MLA.

    PI(Physik仪器)LP。"压电振动控制系统通过Physik Instrumente和TMC推动纳米级成像和制造的限制". zoooptics.. 17 May 2021. <//www.selec-iat.com/Article.aspx?ArticleID=217>.

  • 芝加哥

    PI(Physik仪器)LP。"压电振动控制系统通过Physik Instrumente和TMC推动纳米级成像和制造的限制". AZoOptics. //www.selec-iat.com/Article.aspx?ArticleID=217. (accessed May 17, 2021).

  • 哈佛

    PI(Physik仪器)LP。2019. 压电振动控制系统通过Physik Instrumente和TMC推动纳米级成像和制造的限制. AZoOptics, viewed 17 May 2021, //www.selec-iat.com/Article.aspx?ArticleID=217.

问一个问题

您是否有疑问您对本文提出问题?

留下您的反馈意见
提交