大行程兩自由度精密工作臺測控系統(tǒng)的研制.pdf

1、光刻機是集成電路加工領域的核心設備,也是技術難度最大的設備,目前我國的光刻機整機及分系統(tǒng)技術與國外先進水平有著很大的差距。工件臺是光刻機的關鍵子系統(tǒng),其核心一個大行程兩自由度的精密定位工作臺,大行程精密定位技術也是光刻機的主要技術難題之一。而測量、控制技術研究是大行程精密定位技術研究的一個重要方面,本文針對目前國內(nèi)光刻機的研究現(xiàn)狀,研制了可應用于0.5um分布重復式光刻機的的大行程兩自由度精密工作臺的測控系統(tǒng)。
　　本文首先根據(jù)所

2、研究工作臺的應用背景確定了工作臺測控系統(tǒng)的設計要求,依據(jù)這些設計要求,對工作臺測控系統(tǒng)各個分系統(tǒng)進行了方案設計并對所用器件進行了選型,其中在測量系統(tǒng)的方案設計上,對激光干涉儀和光柵進行了詳細的對比分析,突破常規(guī),選用了精密光柵作為工作臺測控系統(tǒng)的位置檢測傳感器,在滿足測量性能的前提下,提高了測量穩(wěn)定性并且顯著降低了成本。在此基礎上給出了采用上—下位機兩級控制策略的測控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和工作原理。
　　其次,完成了下位機控制系統(tǒng)的硬件

3、電路設計。選擇了 TI公司專用于電機伺服控制的TMS320LF2407A DSP作為下位機控制系統(tǒng)的微控制器,并分析了這一方案的諸多優(yōu)點,在此基礎上分別設計了宏動平臺驅(qū)動系統(tǒng)和光柵與DSP的接口電路以及宏動平臺的安全限位電路。為了保證工作臺測控系統(tǒng)的電磁兼容性,在整個測控系統(tǒng)的硬件設計過程中,全程考慮了電磁兼容性的要求,并得到了很好的效果。
　　然后,對宏動平臺進給系統(tǒng)的機理建模和辨識建模的過程分別做了詳細的敘述,并依據(jù)宏動平臺進

4、給系統(tǒng)的數(shù)學模型和摩擦模型,設計了摩擦前饋補償和微分先行相結(jié)合的宏動平臺位置控制器。
　　最后,對工作臺的實際定位性能進行了實驗研究和必要的理論分析。結(jié)果表明,所研制的測控系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠,對工作臺的控制效果非常理想,當機身溫度變化不超過±0.03℃時,在全行程范圍(100mm×100mm)內(nèi)工作臺X軸重復定位精度為46nm,Y軸重復定位精度56nm,優(yōu)于系統(tǒng)的設計指標,不僅可以應用于0.5um分布重復式光刻機,而且其重復定位精度