【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光刻机零件制造技术，尤其涉及一种光机对准支架拓扑变密度晶格设计方法。
技术介绍
1、光刻机是半导体工业中非常关键的设备，对准光机作为其核心零部件，它负责精确地对准光刻过程中的图案，以确保芯片制造的精度。这个组件需要在高精度和高速度下工作，对振动非常敏感，因为任何微小的振动都可能影响最终的制造结果。
2、所述对准光机基于一个光机对准支架，光机对准支架是用于支撑和固定对准光机的机械结构。它的设计和性能直接影响到对准光机的稳定性和精度。光机对准支架需要具有足够的刚度和适当的固有频率，以减少振动对制造过程的影响。
3、总而言之，对准光机是执行精确对准任务的设备，而光机对准支架则是确保这一设备能够稳定、精确工作的支撑结构。
4、为了提升光刻机的性能，高模态和轻量化的结构设计是关键。拓扑优化技术通过在有限元分析基础上寻找最佳材料布局，以满足设计约束的同时，最大化或最小化设计目标，从而实现高性能轻质结构的设计。此外，晶格填充结构因其高比刚度、高热阻和高阻尼等特性，在设计中也显示出其优势。
5、目前的主要问题在于：
6、问题1：现有光机对准支架的固有频率较低，对外部振动非常敏感，影响光刻过程的稳定性和质量。振动会导致图案传递不准确，从而影响芯片性能。
7、问题2：由于光机对准支架质量较大，惯性影响显著，使得精确控制变得困难，特别是在需要极高精度的光刻过程中。这种不精确的对准会影响晶圆上微小特征的正确复制，进而影响产品质量。
技术
1、本专利技术的目的在于提供一种光机对准支架拓扑变密度晶格设计方法，该设计方法中，通过拓扑优化和晶格点阵填充设计，显著提升了光机对准支架的固有频率，从而提高光刻机制造芯片的精度。
2、为了实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种光机对准支架拓扑变密度晶格设计方法，所述设计方法包括：
4、构建光机对准支架的初始三维模型，并对模型进行最大化频率的拓扑优化，得到光机对准支架的拓扑优化后三维模型；
5、针对光机对准支架的拓扑优化后三维模型，进行最大化频率晶格点阵结构设计，得出最大化频率晶格点阵结构；
6、根据光机对准支架的应变能密度，为光机对准支架的拓扑优化后三维模型填充最大化频率晶格点阵结构。
7、进一步地，所述设计方法还包括：
8、在构建光机对准支架的初始三维模型时，利用三维建模软件建立待优化的光机对准支架设计区域与非设计区域；
9、在进行最大化频率的拓扑优化时，将所构建的光机对准支架的初始三维模型导入拓扑优化软件中，然后，设置光机对准支架模型的材料属性，对光机对准支架模型施加约束和载荷，对光机对准支架模型进行以最大化频率为约束的拓扑优化，从而得到初步优化后的光机对准支架模型，对初步优化后的光机对准支架模型进行平滑、连续处理，消除不规则结构。
10、进一步地，在进行最大化频率的拓扑优化时，将光机对准支架模型的材料属性设置为316l不锈钢材料，将光机对准支架模型的主体优化区域设置为设计区域，在非设计区域上施加约束和载荷。
11、进一步地，在进行最大化频率的拓扑优化时，选择simp法拓扑优化，优化目标设定为保持最大化刚度，并且，质量减重30％，频率约束设定为最大化频率，厚度约束设定为10mm。
12、进一步地，所述针对光机对准支架的拓扑优化后三维模型，进行最大化频率晶格点阵结构设计，其具体实现的方法包括：
13、针对光机对准支架模型，设计晶格点阵结构，对单个立方体单元进行约束、载荷处理，运用拓扑优化软件对立方体单元进行拓扑仿真优化，得到优化后的晶格点阵结构模型；
14、采用三维建模软件，对优化后的晶格点阵结构模型进行重新建模，从而得出最大化频率晶格点阵结构模型；
15、对重新建模后得出的晶格点阵结构模型进行预处理，将重新建模后得出的晶格点阵结构模型添加至模型处理软件中，制成填充结构。
16、进一步地，所述针对光机对准支架模型，设计晶格点阵结构，对单个立方体单元进行约束、载荷处理，运用拓扑优化软件对立方体单元进行拓扑仿真优化，其具体实现的方法包括：
17、绘制单个立方体cad模型；
18、将绘制的单个立方体cad模型导入拓扑优化软件中，对单个立方体cad模型添加约束和载荷，添加方式为固定单个立方体cad模型底面的4个底角，在单个立方体cad模型顶面的4个顶角处与4个侧面的几何中心，分别加以指向体心的大小相同的三个分力，并施加以过体心的x-y，y-z，x-z平面的对称约束；
19、对添加约束、受力处理后的单个立方体cad模型进行最大化频率的拓扑优化，设置其优化质量目标为设计空间总体积的50％，添加厚度约束最小为2.5mm，进行拓扑优化处理。
20、进一步地，所述根据光机对准支架的应变能密度，为光机对准支架的拓扑优化后三维模型填充最大化频率晶格点阵结构，其具体实现的方法包括：
21、将光机对准支架的拓扑优化后三维模型进行预处理，将光机对准支架的拓扑优化后三维模型导入有限元分析软件ansys中，进行条件设置之后，对光机对准支架的拓扑优化后三维模型进行有限元仿真求解分析，分析得到光机对准支架的应变能密度数据；
22、基于光机对准支架的应变能密度数据，在有限元分析软件ansys的ansysworkbench中选择晶格优化，得到以应变能密度为基础的填充密度，填充密度范围设定为0.2～1；
23、使用模型处理软件，将光机对准支架模型根据应变能密度填充最大化频率晶格点阵结构；
24、针对填充完晶格点阵结构的光机对准支架模型进行预处理，将预处理之后的光机对准支架模型导入有限元分析软件，验证光机对准支架模型的固有频率。
25、本专利技术的设计方法相对现有技术，其有益效果在于：
26、1)通过拓扑优化和晶格点阵填充设计，显著提升了光机对准支架的固有频率，高固有频率的光机对准支架有助于减少振动对光刻机精度的影响，从而提高芯片制造的精度；
27、2)利用拓扑优化技术，根据光机对准支架的应变能密度的分布，决定在哪些区域填充晶格点阵结构，在保证结构强度和性能的前提下，实现了光机对准支架的轻量化。
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1.一种光机对准支架拓扑变密度晶格设计方法，其特征在于：所述设计方法包括：
2.根据权利要求1所述光机对准支架拓扑变密度晶格设计方法，其特征在于：所述设计方法还包括：
3.根据权利要求2所述光机对准支架拓扑变密度晶格设计方法，其特征在于：在进行最大化频率的拓扑优化时，将光机对准支架模型的材料属性设置为316L不锈钢材料，将光机对准支架模型的主体优化区域设置为设计区域，在非设计区域上施加约束和载荷。
4.根据权利要求1所述光机对准支架拓扑变密度晶格设计方法，其特征在于：在进行最大化频率的拓扑优化时，选择SIMP法拓扑优化，优化目标设定为保持最大化刚度，并且，质量减重30％，频率约束设定为最大化频率，厚度约束设定为10mm。
5.根据权利要求1所述光机对准支架拓扑变密度晶格设计方法，其特征在于：所述针对光机对准支架的拓扑优化后三维模型，进行最大化频率晶格点阵结构设计，其具体实现的方法包括：
6.根据权利要求1所述光机对准支架拓扑变密度晶格设计方法，其特征在于：所述针对光机对准支架模型，设计晶格点阵结构，对单个立方体单元进行约
7.根据权利要求1所述光机对准支架拓扑变密度晶格设计方法，其特征在于：所述根据光机对准支架的应变能密度，为光机对准支架的拓扑优化后三维模型填充最大化频率晶格点阵结构，其具体实现的方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种光机对准支架拓扑变密度晶格设计方法，其特征在于：所述设计方法包括：
2.根据权利要求1所述光机对准支架拓扑变密度晶格设计方法，其特征在于：所述设计方法还包括：
3.根据权利要求2所述光机对准支架拓扑变密度晶格设计方法，其特征在于：在进行最大化频率的拓扑优化时，将光机对准支架模型的材料属性设置为316l不锈钢材料，将光机对准支架模型的主体优化区域设置为设计区域，在非设计区域上施加约束和载荷。
4.根据权利要求1所述光机对准支架拓扑变密度晶格设计方法，其特征在于：在进行最大化频率的拓扑优化时，选择simp法拓扑优化，优化目标设定为保持最大化刚度，并且，质量减重30％，频率约束设定为最大化频率，...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯凯，李铸国，魏旭东，赵仁洁，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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