光刻機六自由度工件臺控制系統(tǒng)設計.pdf

1、光刻機是 IC制造業(yè)的核心裝備，而工件臺掩膜臺系統(tǒng)又是工件臺系統(tǒng)中運動控制的核心組成部分，具有掃描、上下片、定位、調(diào)平調(diào)焦等一些功能。其運動控制的性能對光刻機的工作效率及精度都有著非常大的影響。近年來光刻機技術(shù)發(fā)展迅速，對工件臺掩膜臺系統(tǒng)的性能也越來越高，這就對工件臺控制系統(tǒng)的設計提出了很高的要求。
　　而工件臺系統(tǒng)因為具有6自由度，以及其高精度快響應的要求，六自由度之間的耦合作用就對工件臺系統(tǒng)的性能帶來了很大的影響，因此，需要進

2、行首先解耦設計，才能對其進行進一步的控制。
　　首先，本文針對工件臺系統(tǒng)的耦合情況，著手研究耦合的概念，判斷耦合程度來確定是否需要對系統(tǒng)進行解耦設計，若需要設計應該對系統(tǒng)進行怎樣的設計來消除耦合。在判斷完耦合程度之后，研究了一些基于古典控制理論、現(xiàn)代控制理論、智能控制理論的解耦方法，比較了其優(yōu)缺點、適用范圍，選擇合適于工件臺系統(tǒng)解耦設計的狀態(tài)反饋解耦方法。
　　其次，對工件臺系統(tǒng)進行了建模，先通過研究工件臺所需要完成的功能，

3、和運動特點，建立一個適當?shù)臋C械模型，并選擇了合適的電機來作為工件臺運動部分的驅(qū)動元件。之后研究了電機的位移和工件臺質(zhì)心的位移之間的關(guān)系，來建立方程組，通過分析音圈電機的模型，將整個系統(tǒng)的位移關(guān)系、力學關(guān)系、電磁力等關(guān)系聯(lián)立起來，建立了控制系統(tǒng)模型。
　　然后，對系統(tǒng)進行了解耦設計，將六自由度相互耦合的MIMO系統(tǒng)，轉(zhuǎn)化為輸入和輸出一一對應的SISO系統(tǒng)，然后依據(jù)工程上應用最為廣泛的三閉環(huán)系統(tǒng)的設計方法，對 SISO系統(tǒng)進行了控制，