微動臺是光刻機工件臺系統(tǒng)的核心部件,進行光刻前,需要將微動臺方鏡調(diào)整至光刻機系統(tǒng)激光干涉儀測量范圍內(nèi)尋找系統(tǒng)零位。調(diào)整過程中,方鏡與微動臺的相對運動位置由六自由度霍爾傳感系統(tǒng)進行測量。工件臺宏微聯(lián)合工作過程中,霍爾傳感系統(tǒng)也需要保持測量和通訊狀態(tài),一旦微動臺運動超出干涉儀測量范圍,系統(tǒng)立刻切換到霍爾傳感器閉環(huán)控制,保證宏微系統(tǒng)運動在可控狀態(tài)。本文以工件臺微動臺為研究對象,在已有微動臺結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,設(shè)計六自由度霍爾測量系統(tǒng)對微動質(zhì)心位置進行測量,完成的工作內(nèi)容如下:首先,建立了六自由度霍爾測量模型,獲得霍爾傳感器測量方向位移與方鏡質(zhì)心的位置變換矩陣,然后以激光傳感器測量信號為基準,結(jié)合霍爾傳感器電壓信號,利用最小二乘擬合方法解算霍爾傳感器測量方向位移與霍爾電壓的關(guān)系矩陣,實現(xiàn)了霍爾輸出電壓與方鏡質(zhì)心的六自由度位置解耦。其次設(shè)計了六路霍爾傳感器信號采集卡,采用6通道16位A/D轉(zhuǎn)換芯片實現(xiàn)6路霍爾電壓同步采集。接收控制系統(tǒng)5k時鐘信號,實現(xiàn)了與控制系統(tǒng)6.25Mbps波特率的通訊功能。最后搭建單自由度實驗平臺和六自由度測量系統(tǒng),分別對單個霍爾傳感器及信號采集卡功能和六自由度測量系統(tǒng)解耦方法進行實驗驗證。單路霍爾傳感器的實驗數(shù)據(jù)表明,單自由度霍爾傳感器測量系統(tǒng)在4mm的量程內(nèi)分辨力達到1μm,非線性度為1.23%,測量系統(tǒng)穩(wěn)定時間為3分鐘。六自由度測量系統(tǒng)實驗表明,可以通過六路霍爾測量系統(tǒng)對微動臺方鏡質(zhì)心位置進行解耦,以激光傳感器測量系統(tǒng)為基準評定霍爾測量系統(tǒng)的解耦結(jié)果,得到線位移誤差120μm,角位移誤差為0.034°。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN305.7

【參考文獻】

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1 葛川;張德福;李朋志;郭抗;李佩s

本文編號：2809813