光刻机隔振试验平台运动控制与振动控制研究

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1、摘要超精密运动平台是步进扫描式光刻机的核心部件之一。生产上对半导体光刻设备高质量和高效率的不断追求，迫使其运动平台朝着高速、高加速度的方向进一步发展。因此，如何降低高速、高加速运动对整个光刻设备的振动冲击，保证半导体器件的光刻质量，成为半导体光刻设备研制过程中一个亟待解决的问题。本文研究的内容源自于国家自然科学基金项目：“精密机械减振隔振技术’’d针对项目的研究任务和国内外研究现状，本论文采用理论研究：计算机仿真分析，与试验研究相结合的研究手段。通过对步进扫描式光刻机的工作原理进行分析，构建了一个能再现光刻机运动特征的模拟隔振试验平台，为进行光刻机减振隔振研究提供可靠实用的

2、硬件平台。建立了步进扫描式光刻机隔振试验平台六自由度主动减振系统的动力学模型，并引入现代控制理论和相关领域的研究成果对其进行了仿真分析与试验研究。学位论文的主要研究内容为：(1)在建立步进扫描式光刻机隔振试验平台的基础上，对光刻机隔振试验平台的运动轨迹进行规划，从而准确模拟出步进扫描光刻机在工作过程的运动载荷和运动特征。(2)建立了步进扫描式光刻机路径优化的数学模型，并采用遗传算法对其进行了进一步优化，结果表明，优化后运动轨迹能有效提高光刻机的工作效率。(3)建立了步进扫描式光刻机隔振试验平台内部世界六自由度主动减振系统的动力学模型。并计算出系统的固有频率与振型。(4)对步

3、进扫描式光刻机隔振试验平台内部世界六自由度主动减振系统进行了不同控制策略的仿真分析。仿真结果表明，采用预见控制策略能有效降低外扰对光刻机内部世界的振动冲击，振动控制效果较好。‘(5)对步进扫描式光刻机隔振试验平台的运动控制系统，及减振系统进行了相关的试验研究。以上研究内容，方法与结论对步迸扫描式光刻机运动控制与振动控制的研究具有一定的指导意义。关键词：运动控制，轨迹规划，遗传算法，振动控制，预见控制ABSTRACTUltra-precisionmotionstageisoneofthekeycomponentsofthestep&scanlithography．Withth

4、econtinuouspursuingtohi曲qualityandhighefficiencyofthesemiconductorlithographyequipmentinproduction,themotionstageisdevelopingfurthertowardshighvelocityandhi．ghacceleration．Thereby,howtoreducethevibrationinfluencecausedbythemotionwhichhasthehighvelocityandhighaccelerationandguaranteethelith

5、ographyqualityoftherelatedproduction，isbecomingaurgentproblemtobesolvedintheprocessofdevelopingsemiconductorlithographyequipment．TheresearchcontentsinthispapercomefromtheprojectofNationalNaturalScienceFoundation"DampingandIsolatingVibrationTechnologyforPrecisionMachine”．Accordingtotheresea

6、rchtaskandresearchstatusondomesticandforeignoftheproject,theoreticalstudyandcomputersimulationanalysisandexperimentalstudyaretakenastheresearchmeansinthispaper．AvibrationisolationplatformisconstructedwhichCallsimulatethemotioncharacteristicsofthestep&scanlithographyonthebaseofanalyzingthew

7、orkingprincipleofit．Thevibrationisolationplatformisareliablehardwareplatformwhichcanbeusedfordampingandisolatingvibrationresearchforstep&scanlithography．Thesixdegreeoffreedomactivedampingsystem’Sdynamicmodelofthestep&scanlithographyvibrationisolationplatformis