微電子制芯領(lǐng)域中磁懸浮精密定位平臺的研究.pdf

1、論文系統(tǒng)地綜述了國內(nèi)外微電子技術(shù)的發(fā)展概況、發(fā)展趨勢以及微電子產(chǎn)業(yè)在世界經(jīng)濟(jì)增長中具有的重大影響,概述了光刻技術(shù)和光刻設(shè)備的研究與發(fā)展?fàn)顩r,敘述了當(dāng)前磁懸浮技術(shù)的研究及應(yīng)用水平,闡明了研制新型磁懸浮精密定位平臺的現(xiàn)實意義、重要性和可行性.介紹了磁懸浮技術(shù)和直線電機(jī)技術(shù)的一般理論基礎(chǔ),具體描述了磁懸浮軸承和列車的結(jié)構(gòu)原理.在參考國內(nèi)外光刻機(jī)現(xiàn)有定位平臺結(jié)構(gòu)形式的基礎(chǔ)上,根據(jù)磁懸浮軸承和列車的結(jié)構(gòu)原理,以磁懸浮技術(shù)為基礎(chǔ)、以直線電機(jī)無接觸驅(qū)

2、動為動力,研究并設(shè)計了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的兩種結(jié)構(gòu)模式磁懸浮精密定位平臺,以適應(yīng)我國自主研制開發(fā)新一代光刻機(jī)的需要.通過性價分析對比,最終確定磁懸浮精密定位平臺采用V型對稱導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)形式.在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了磁懸浮系統(tǒng)的剛度、阻尼、磁路等分析與設(shè)計計算,并給出了相應(yīng)的取值范圍以及指出了在設(shè)計計算時應(yīng)注意的方面.對影響定位平臺垂直方向穩(wěn)定精度的誤差進(jìn)行了理論分析,結(jié)果表明將工作點(diǎn)的位置選取在懸浮連接點(diǎn)決定的臺面中心時,有利于減小磁懸浮誤差對平臺工

3、作點(diǎn)的穩(wěn)定精度帶來的負(fù)面影響.分析并計算了導(dǎo)軌式定位平臺磁懸浮系統(tǒng)中存在的磁力耦合現(xiàn)象.在建立了磁懸浮系統(tǒng)的動力學(xué)模型基礎(chǔ)上,對磁懸浮系統(tǒng)進(jìn)行了解耦控制設(shè)計,并對解耦后的磁懸浮定位平臺進(jìn)行了階躍響應(yīng)和抗干擾能力的仿真試驗.結(jié)果表明磁懸浮系統(tǒng)實現(xiàn)了完全解耦,一個輸入量僅控制一個輸出量,且解耦控制系統(tǒng)具有較好的抗干擾能力.利用羅斯—霍維茨判據(jù),理論分析了定位平臺磁懸浮控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性.建立了磁懸浮定位平臺直線定位運(yùn)動的數(shù)學(xué)模型,根據(jù)傳遞函數(shù)

4、,運(yùn)用MATLAB軟件中的SIMULINK仿真模塊,構(gòu)造了平臺定位運(yùn)動的PID位置反饋控制仿真模型.構(gòu)思設(shè)計了一種可變阻尼系統(tǒng).該可變阻尼系統(tǒng)在平臺啟動時阻尼很小或為零,而當(dāng)平臺接近定位位置的瞬時阻尼很大.它將使定位平臺既有高的響應(yīng)頻率,動作靈敏,又具有較高的定位精度.制作了磁懸浮精密定位平臺的原理樣機(jī),在不同狀態(tài)下進(jìn)行了原理樣機(jī)直線定位運(yùn)動的對比試驗.理論分析、計算和試驗結(jié)果說明:磁懸浮精密定位平臺的研制是成功可行的,它可以替代傳統(tǒng)的