【摘要】： 光刻機是IC制造中最重要和最復(fù)雜的關(guān)鍵設(shè)備之一,精密運動工件臺是光刻機中重要的子系統(tǒng),其性能直接影響著光刻機的精度和生產(chǎn)效率。本文重點研究光刻機精密氣浮工件臺的振動特性和運動控制技術(shù)。 精密氣浮工件臺是一個可實現(xiàn)6自由度高速高精運動的復(fù)雜結(jié)構(gòu),其中零件眾多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,其傳動和接觸方式多樣,并且包括簧片、柔性支撐塊等許多高精度、功能特殊的零件,所以精密工件臺的動態(tài)特性相當復(fù)雜。精密氣浮工件臺定位精度要求達到10nm,已接近物理極限,其精度要求對于控制系統(tǒng)也是一個極大的挑戰(zhàn)。本文利用有限元分析方法研究了精密工件臺的振動特性,利用分析結(jié)果建立了精密工件臺的控制模型,提出了精密工件臺的控制策略,并進行了控制仿真。 首先在分析精密工件臺的結(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,建立了精密工件臺的有限元模型并進行了振動特性仿真,通過仿真結(jié)果可知由振動對x、y和θz向的定位精度影響較大。由仿真結(jié)果還可以識別出前氣浮系統(tǒng)產(chǎn)生的振動頻率范圍為0~300Hz。利用振動分析的結(jié)果,對精密工件臺進行了結(jié)構(gòu)簡化并建立了控制模型;在分析了精密工件臺驅(qū)動電機的工作原理的基礎(chǔ)上,建立了驅(qū)動電機的模型,并根據(jù)控制的需要對驅(qū)動電機進行了位置坐標轉(zhuǎn)換和力坐標轉(zhuǎn)換;根據(jù)硅片曝光掃描的需要,進行了精密工件臺的軌跡規(guī)劃;為了實現(xiàn)精密工件臺快速、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精密工件臺進行了的控制仿真。 通過精密工件臺模態(tài)試驗的結(jié)果對有限元仿真進行了驗證,7階主要峰值的相對誤差都在10%以內(nèi),仿真與試驗的結(jié)果基本一致,證明了仿真建模中的處理方法是可行的,振動特性分析的計算結(jié)果準確。通過精密工件臺控制模型的仿真結(jié)果可以看出其在步進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到了納米級,滿足了控制要求。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：TG665;TH113.1

【引證文獻】

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 叢志浩;光刻機六自由度工件臺控制系統(tǒng)設(shè)計[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

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本文編號：2628726