光刻機精密氣浮工件臺的振動特性分析及運動控制.pdf

1、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

2、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 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

3、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。