光刻机换台过程控制算法研究-控制科学与工程专业论文.docxVIP

哈尔滨工业大学工学硕士论文 哈尔滨工业大学工学硕士论文 I I 摘 要 光刻机系统集合了多种学科，涉及控制、测量、检测、光学、电气等各个专 业领域，代表一个国家集成制造领域的最高水平。光刻机运行性能的提高需要光 学测量的准确性，光刻机运行的稳定受制于电气装置的稳定性，光刻机运行的精 度依赖于控制算法的选取。选取适合光刻机运行状态的控制算法是保证光刻机在 高频响、高精度运行环境下的关键。 精密运动平台作为光刻机的基础部分，上面驮载着掩膜台和硅片台。精密运 动平台采用了 H 型结构，换台过程就是在此运动平台上完成的。换台过程是整个 光刻机运行的关键步骤。换台步骤的失败将直接导致光刻机系统的失败，并且将 会对换台所需机械部分造成损伤，因此必须细致的分析光刻机系统的换台过程才 能够获得精密控制方法。 整个换台的步骤需要公转电机、自转电机以及 X、Y 向电机的精密配合。X、 Y 向的电机为旋转电机进行换台动作提供空间，因此需要精确的定位。因此首先 分析了直线电机，从线性模型和非线性模型建立了直线电机的数学模型，然后根 据项目的发展要求，采用了复合控制策略对其进行控制，分别为前馈控制、反馈 控制、径向基函数。 公转电机是整个换台过程的核心，连接着左右两侧的自转电机，一方面完成 旋转动作，另一方面控制着自转电机的位置精度，使其能够正常的对 X 向电机完 成空间上的位置匹配。公转电机在实际运行中控制结构不断发生变化，建立公转 电机的数学模型以后，采用了变结构的控制策略，并通过仿真进行验证。 在光刻机换台过程中，机械部分的误差积累一直是一个难题，将直接使得机 械器件之间不能够精确的匹配，会造成机械部分的相互触碰，损伤机械部分装置， 换台过程是一个多体过程，通过引入多体系统，利用齐次坐标的方式建立了换台 过程中所需器件的位置表达式，进而来确定光刻机系统中器件之间的相对位置， 从而进行误差补偿。 在换台过程中的调试中，精密运动平台运行十分良好，方便光刻机换台过程 中的控制系统的调试，有利于换台步骤控制算法的验证。 关键词：电机模型；复合控制；变结构控制；误差模型 II II Abstract Lithography machine is a multi-subject equipment which involves with measurement,testing,optical,electrical and other professional fields.Because of this,it represents the highest level in integrated manufacturing area for one country.Optical measurement accurary will be a add for lithography system.In addition,the stability of electrical devices make a contribution to this device.Last but not least,Lithography machine depend on control algorithm.It is the control algorithm that makes lithography system running accurately. As a part of lithography system,precision motion platform services as a basic component for coarse and fine motion stage .It is adopted by H structure so as to make the motion stablily.Channel-exchanged process is finished on this campaign platform.the channel-exchanged process is the key for lithography system,which maybe lead to the failure to control system.The failure can be a damage for mechanical device.So,the analysis about channel-exchanged is priority to any other subjects. It is our duty to take actions to analyse the precision motion platform. Revolutio