Active Positioning and Passive Fixation using Friction in Capacitive Displacement Measurement Applications

oktober, 2016

Fotolithografie is een kerntechnologie voor de ontwikkeling van elektronische chips, omdat deze processtap de kleinste afmeting van de onderdelen op een chip bepaalt en daarmee ook de prestaties van de chip. Om deze onderdelen steeds kleiner te kunnen maken (tegenwoordig zijn deze afmetingen ruim onder de 30 nanometer), moet de nauwkeurigheid van de lithografiemachines verbeteren en daarvoor zijn ook verbeteringen op het gebied van het meten van verplaatsingen nodig. Een manier om de nauwkeurigheid van een aantal typen verplaatsingssensoren te verbeteren, is door ervoor te zorgen dat ze op sub-micrometerschaal zijn uitgelijnd.
Het uitlijnen van een sensor op sub-micormeterschaal brengt echter tegenstrijdige eisen met zich mee: De sensor moet op commando kunnen verplaatsen, maar in andere gevallen moet positie stabiel zijn op sub-nanometerschaal. Hoewel wrijvingscontacten voor de vereiste stabiliteit kunnen zorgen, is positioneren met een nauwkeurigheid kleiner dan een micrometer dan niet meer triviaal.
Deze thesis laat drie verschillende methodes zien waarmee een op wrijving ingeklemd object op sub-micrometerschaal kan worden verplaatst. De eerste methode gebruikt een grote verzameling van statisch overbepaalde wrijvingscontacten, waarvan de dwarskracht op de contacten thermisch wordt gemanipuleerd. Bij de andere methodes wordt de dwarskracht direct op een enkel wrijvingscontact aangebracht. Dit kunnen kleine krachten zijn om continue te positioneren in het pre-sliding regime. Significant grotere krachten kunnen pulserend worden aangebracht om nauwkeurig stapsgewijs te positioneren.