[發明專利]柔性雙邊驅動設備的位置控制裝置、及相關參數的整定方法

有效

• 申請號: 201010198488.5
• 申請日: 2010-06-11
• 公開（公告）號: CN102279529A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 吳立偉;陳銳;李志龍
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G05D3/12
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及一種柔性雙邊驅動設備的位置控制技術，特別是一種柔性雙邊驅動設備的位置控制裝置、應用該位置控制裝置的柔性雙邊驅動設備、及相關參數的整定方法。

背景技術

光刻設備是一種將掩模圖形應用到目標硅片上的機器。現有技術中的光刻裝置，主要用于集成電路IC或其它微型器件的制造。通過光刻裝置，具有不同掩模圖案的多層掩模在精確對準下依次成像在涂覆有光刻膠的硅片上，例如半導體硅片或LCD板。光刻裝置大體上分為兩類，一類是步進光刻裝置，通過將全部掩模圖案一次曝光成像在硅片的一個曝光區域；另一類是掃描光刻裝置，通過在掃描方向投影光場的正向或者反向掃描移動將所述的掩模成像于硅片上。

在光刻裝置中，工件臺和掩模臺在以納米級精度進行步進和掃描運動。隨著產率要求的提高，需要更高的速度和加速度水平，在加速和減速階段，伺服運動激發了所述臺的動態特性，高加速度與高位置精度是兩個相反的過程。一方面，所述的運動臺子(工件臺和掩模臺)需要被設計構造以獲得高剛度，以避免運動臺的共振模態出現或被激發，或者采用柔性技術進行結構設計，利用柔性減震獲得更低的振動水平。另一方面，激發的振動必須在成像工作之前的一段穩定時間內抑制到需求范圍內。

美國專利US6635887公開了一種柔性雙邊驅動工件臺裝置。該裝置中橫梁導軌通過兩個柔性塊分別連接兩側的直線電機動子。直線電機的不同步運動，依靠柔性塊的變形和低模態來實現垂直轉動(Rz)方向的精密補償。但該文獻沒有考慮非線性控制的問題。

中國專利CN1973250A公開了一種定位控制裝置。該裝置應用于基于重心解耦雙邊驅動工件臺三自由度同步運動控制。這種定位裝置使用線性控制器去調節精密工件臺的平面三自由度運動。各個軸通過位置閉環來進行精密定位。這種技術缺點在于沒有考慮非線性結構動態特性，不能對非線性干擾產生同步誤差進行精確地補償。

蔣麗忠于2007年5月發表的《作大范圍運動柔性結構的耦合動力學》，研究了對于大范圍運動柔性結構耦合動力學特性，明確指出所述的柔性體運動系統是一個時變、高度非線性的復雜系統，并提出了柔性運動系統的根據參數攝動方法求解系統模態特性的攝動理論。但是，該文獻仍然沒有解決柔性體結構運動中非線性結構阻尼特性的問題。

賈銀剛于2004年12月發表的《分數階控制系統與控制器設計》，研究了分數階控制系統與控制器設計基本數學方法，并介紹了控制器從連續系統到離散系統設計的方法原理，對分數階系統的解析包括：解析法、數值法、濾波器算法等。但研究仍以低階系統為主。

有鑒于此，如何提供一種柔性雙邊驅動設備的位置控制裝置，來綜合解決上述技術問題已成為業界亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種柔性雙邊驅動設備的位置控制裝置，能夠有效的提高系統的同步能力，提高抗干擾性。

本發明的目的是將提供一種針對多柔體結構應用非線性補償的控制器裝置，能減小或者消除干擾帶來的伺服誤差。

本發明的目的是將提供一種針對多柔體結構應用非線性補償的控制器裝置，實現多自由度系統的精密定位，能夠在一個周期內的加速減速時減少穩定時間從而增加生產能力。

本發明的目的是將提供一種針對多柔體結構應用非線性補償的控制器裝置，能夠極大的改善非線性阻尼調節，減小柔性體在運動過程中的熱耗散，提高柔性體的抗疲勞能力，進而提高壽命。

本發明的目的是將提供一種應用這樣的位置控制裝置的柔性雙邊驅動設備，實現工件臺的減振和精確的位置補償。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種柔性雙邊驅動設備的位置控制裝置，所述柔性雙邊驅動設備具有工件臺、縱向第一電機、縱向第二電機、及橫向電機，所述縱向第一電機和縱向第二電機能夠控制工件臺在縱向上的運動，而橫向電機能夠控制工件臺在橫向上的運動，其中，所述橫向和縱向在平面上正交，所述位置控制裝置包括：測量傳感器、位置控制單元、及執行單元，其中，所述測量傳感器與所述柔性雙邊驅動設備各電機的驅動軸連接，并測量得到各物理軸位置信號；所述位置控制單元將測量的各物理軸位置信號進行處理，形成基于質心的誤差信號，再將各基于質心的誤差信號轉化為物理軸執行信號；所述執行單元連接于所述位置控制單元，接收各物理軸控制信號并以此控制各驅動軸運動。