光刻機高壓電源多諧振腔協同穩壓技術及應用

在先進半導體制造中，光刻機作為 “芯片印鈔機”，其曝光精度直接決定芯片制程極限，而高壓電源作為光刻光源（如極紫外光 EUV）的能量核心，需滿足納米級制程對電壓穩定性（紋波率≤0.1%）、動態響應速度（μs 級）的嚴苛要求。傳統單諧振腔高壓電源因諧振頻率單一，難以同時抑制寬頻段紋波與快速響應負載波動 —— 當光刻機晶圓臺進行納米級步進運動時，光源負載會出現瞬時脈沖變化，單諧振腔電源易產生電壓過沖或跌落，導致曝光能量不均，影響圖形轉移精度。
多諧振腔協同穩壓技術通過拓撲結構創新與控制策略優化，解決了這一矛盾。該技術采用 “串聯 - 并聯混合諧振腔拓撲”，將 3-5 個獨立諧振腔按頻率分段設計：低頻頻段（50-100kHz）諧振腔負責抑制電網引入的基波紋波，中頻頻段（500kHz-1MHz）諧振腔針對電源開關噪聲，高頻頻段（5-10MHz）諧振腔則應對負載瞬時波動。各諧振腔通過 FPGA（現場可編程門陣列）控制單元實現協同通信，實時采集輸出電壓波形與負載電流變化，采用 “加權自適應算法” 動態分配各腔的穩壓權重 —— 當負載出現 μs 級脈沖時，高頻諧振腔優先啟動電容放電補償，同時中低頻諧振腔同步調整儲能狀態，避免單一腔室過載。
在實際應用中，該技術已在 14nm 及以下先進制程光刻機中驗證：其輸出電壓紋波率可降至 0.05% 以下，動態響應時間縮短至 2μs，較傳統電源使光刻圖形線寬誤差減少 30%，良率提升 8%-12%。此外，協同機制還降低了單個諧振腔的功率損耗，電源整體效率從 85% 提升至 92%，契合半導體制造的低能耗需求。未來隨著 3nm、2nm 制程發展，多諧振腔技術將進一步融合 AI 預測控制，通過學習不同晶圓曝光場景的負載規律，實現 “預判式穩壓”，為極紫外光刻提供更穩定的能量支撐。