双工件台系统的运动和测量系统解耦算法研究

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1、硕士学位论文双工件台系统的运动和测量系统解耦算法研究MOVEMENTANDMEASUREMENTSYSTEMSDECOUPLINGALGORITHMFORWAFERSTAGEANDRETICLESTAGE吕晨哈尔滨工业大学2012年7月中图分类号：TP334.7学校代码：10213UDC：620密级：公开工学硕士学位论文双工件台系统的运动和测量系统解耦算法研究硕士研究生:吕晨导师:强盛(副)教授申请学位:工学硕士学科、专业:控制科学与工程所在单位:控制科学与工程系答辩日期:2012年7月授予学位单位:哈尔滨工业大学ClassifiedI

2、ndex:TP334.7U.D.C:620DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringMOVEMENTANDMEASUREMENTSYSTEMSDECOUPLINGALGORITHMFORWAFERSTAGEANDRETICLESTAGECandidate:ChenLvSupervisor:Prof.ShengQiangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ControlScienceandEngineeringAffilia

3、tion:Dept.ofControlScienceandEngineeringDateofDefence:July,2012Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要光刻机作为大规模集成电路制造的重要生产工具，日益成为衡量一个国家高新技术发展的重要指标。而作为光刻机重要部件之一的工件台和掩模台系统，其发展与研发则成为光刻机生产的核心。可以说，工件台和掩模台的技术水平直接影响着光刻机设备产能。工件台与掩模台的高速度和高精度要求成为控

4、制的难点。对于工件台和掩模台的微动台来说，他们各由六个音圈电机控制。六个电机相互配合实现六个自由度运动。为了实现工件台和掩模台六个自由度的高精度控制，需要对六个电机进行精确解耦，并对安装误差进行分析。本文首先对工件台和掩模台工作原理进行了简单介绍。然后对工件台和掩模台的微动台进行建模。通过对微动台台体上六个电机施力和对台体产生力矩的分析，解算出微动台六个自由度对应的合力和合力矩与六个音圈电机的关系。为了实现对台体六个自由度精确控制，利用数学软件对转换矩阵进行求逆处理。编写了VC++可视化程序，方便求解在误差影响下，电机施力变化。电机安装

5、及台体加工时易产生误差，而误差会引起微动台台体产生运动误差。因此需要将转换矩阵引入误差变量。首先分析误差对微动台台体的影响，然后通过仿真研究对误差的求解。通过对比微动台台体的预期位移和实际位移，还可以求解出微动台台体的重心坐标。本文最后研究了工件台和掩模台的测量系统。对测量系统进行了规划，并且对激光干涉仪和电容传感器的测量数据进行解耦处理。处理后的数据能够作为工件台和掩模台台体的六个自由度的运动数据，实现整个系统的闭环。关键词：工件台；掩模台；运动解耦；安装误差；测量解耦I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractLithograp

6、hy,asimportantproductiontoolsoflargescaleintegratedcircuitsmanufacturing,isincreasinglybecominganimportantindicatorformeasuringacountry’shigh-techdevelopment.WaferStageandReticleStage,asoneoftheimportantpartsofthelithography,itsdevelopmentandresearchhasbecamethecoreofthe

7、lithographymachineproduction.ItcanbesaidthatthetechnologicalleveloftheWaferStageandReticleStagehasadirectimpactonlithographyequipmentcapacity.ThehighspeedandaccuracyrequirementsoftheWaferStageandReticle Stagebecomedifficulttocontrol.TheShortStageofWaferStageiscontrolled

8、bysixvoicecoilmotoraswellasReticleStage.Sixmotorcoordinateeachother toachievethemovementinsixdegreeoffr