【摘要】： 光刻機(jī)是IC制造中最重要和最復(fù)雜的關(guān)鍵設(shè)備之一,精密運(yùn)動(dòng)工件臺(tái)是光刻機(jī)中重要的子系統(tǒng),其性能直接影響著光刻機(jī)的精度和生產(chǎn)效率。本文重點(diǎn)研究光刻機(jī)精密氣浮工件臺(tái)的振動(dòng)特性和運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)。 精密氣浮工件臺(tái)是一個(gè)可實(shí)現(xiàn)6自由度高速高精運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu),其中零件眾多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其傳動(dòng)和接觸方式多樣,并且包括簧片、柔性支撐塊等許多高精度、功能特殊的零件,所以精密工件臺(tái)的動(dòng)態(tài)特性相當(dāng)復(fù)雜。精密氣浮工件臺(tái)定位精度要求達(dá)到10nm,已接近物理極限,其精度要求對(duì)于控制系統(tǒng)也是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。本文利用有限元分析方法研究了精密工件臺(tái)的振動(dòng)特性,利用分析結(jié)果建立了精密工件臺(tái)的控制模型,提出了精密工件臺(tái)的控制策略,并進(jìn)行了控制仿真。 首先在分析精密工件臺(tái)的結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上,討論了各種連接方式和特殊零件的建模處理,建立了精密工件臺(tái)的有限元模型并進(jìn)行了振動(dòng)特性仿真,通過仿真結(jié)果可知由振動(dòng)對(duì)x、y和θz向的定位精度影響較大。由仿真結(jié)果還可以識(shí)別出前氣浮系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)頻率范圍為0~300Hz。利用振動(dòng)分析的結(jié)果,對(duì)精密工件臺(tái)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)簡化并建立了控制模型;在分析了精密工件臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作原理的基礎(chǔ)上,建立了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的模型,并根據(jù)控制的需要對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行了位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和力坐標(biāo)轉(zhuǎn)換;根據(jù)硅片曝光掃描的需要,進(jìn)行了精密工件臺(tái)的軌跡規(guī)劃;為了實(shí)現(xiàn)精密工件臺(tái)快速、平穩(wěn)和精密的定位性能,提出了位置/速度雙環(huán)PID控制策略;最后結(jié)合規(guī)劃的軌跡和建立的控制模型,采用提出的控制策略對(duì)精密工件臺(tái)進(jìn)行了的控制仿真。 通過精密工件臺(tái)模態(tài)試驗(yàn)的結(jié)果對(duì)有限元仿真進(jìn)行了驗(yàn)證,7階主要峰值的相對(duì)誤差都在10%以內(nèi),仿真與試驗(yàn)的結(jié)果基本一致,證明了仿真建模中的處理方法是可行的,振動(dòng)特性分析的計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確。通過精密工件臺(tái)控制模型的仿真結(jié)果可以看出其在步進(jìn)掃描方向精確地跟蹤了設(shè)定軌跡,在掃描階段定位精度達(dá)到了納米級(jí),滿足了控制要求。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TG665;TH113.1

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 叢志浩;光刻機(jī)六自由度工件臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

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本文編號(hào)：2628726