光刻机高压电源多谐振腔协同稳压技术及应用

在先进半导体制造中，光刻机作为 “芯片印钞机”，其曝光精度直接决定芯片制程极限，而高压电源作为光刻光源（如极紫外光 EUV）的能量核心，需满足纳米级制程对电压稳定性（纹波率≤0.1%）、动态响应速度（μs 级）的严苛要求。传统单谐振腔高压电源因谐振频率单一，难以同时抑制宽频段纹波与快速响应负载波动 —— 当光刻机晶圆台进行纳米级步进运动时，光源负载会出现瞬时脉冲变化，单谐振腔电源易产生电压过冲或跌落，导致曝光能量不均，影响图形转移精度。
多谐振腔协同稳压技术通过拓扑结构创新与控制策略优化，解决了这一矛盾。该技术采用 “串联 - 并联混合谐振腔拓扑”，将 3-5 个独立谐振腔按频率分段设计：低频频段（50-100kHz）谐振腔负责抑制电网引入的基波纹波，中频频段（500kHz-1MHz）谐振腔针对电源开关噪声，高频频段（5-10MHz）谐振腔则应对负载瞬时波动。各谐振腔通过 FPGA（现场可编程门阵列）控制单元实现协同通信，实时采集输出电压波形与负载电流变化，采用 “加权自适应算法” 动态分配各腔的稳压权重 —— 当负载出现 μs 级脉冲时，高频谐振腔优先启动电容放电补偿，同时中低频谐振腔同步调整储能状态，避免单一腔室过载。
在实际应用中，该技术已在 14nm 及以下先进制程光刻机中验证：其输出电压纹波率可降至 0.05% 以下，动态响应时间缩短至 2μs，较传统电源使光刻图形线宽误差减少 30%，良率提升 8%-12%。此外，协同机制还降低了单个谐振腔的功率损耗，电源整体效率从 85% 提升至 92%，契合半导体制造的低能耗需求。未来随着 3nm、2nm 制程发展，多谐振腔技术将进一步融合 AI 预测控制，通过学习不同晶圆曝光场景的负载规律，实现 “预判式稳压”，为极紫外光刻提供更稳定的能量支撑。