光刻机工件台控制系统设计
光刻机工件台定位平台结构设计
摘要：针对工件台易受到微小震动而引起图像偏差的问题，对工件台定位平台的结构进行了优化设计，同时改进了工作台的调节方式，对今后光刻机工件台的研究与改进具有良好的借鉴意义。
关键词：光刻机；定位台；三轴联动0 引言本文针对光刻机自动修改定位存在误差的问题，以光刻机工件台定位平台为研究对象，以接触式光刻理论、1:1全反射投影光刻技术、反射投影技术、电子光刻技术等作为理论与技术支撑，在此基础上完成了光刻机工件台定位平台的结构设计。
结合测量反馈系统，本设计主要完成了对光刻机普通定位平台的优化，优化部件及定位部件的设计、组装；文件格式的转换和零件与定位部件实体逻辑位置的装配。
同时从精度、运动方式等方面，将本文设计的光刻机工件台定位平台与市面上成熟的产品进行比较，完成了定位平台的结构三维图设计。
1 基本理论根据对各定位理论的归纳与了解可知，光刻机定位精度取决于光刻机中的像差和层之间的配准精度，基于此，本设计根据要求改善了定位部件的设计、组装以及零件与定位部件的装配，完成了定位平台的三维结构设计以及六自由度平台结构设计，再通过计算机图形技术和3D仿真设计、3D仿真平台，得到定位部件的最优设计方案。
2 定位平台的三维结构设计2.1 定位平台的“331”原则2.1.1 “331”原则“33l”原则内容如下：（1）设置三维测量系统的X、Y、Z轴标准尺寸线或其延长线相互垂直并相交于一交点上，以这三轴测量线为基准建立三维坐标系。
（2）设置测量系统中测量平台的X轴导轨导向面、Y轴导轨导向面与X、Y轴标准尺寸线所构成的测量面重合，从而建立两个运动面与一个测量面这三面共面的测量平台。
（3）设置测头中心点与三条标准尺寸线或其延长线的交点重合。
完成上述工作后，锁定三轴标尺与测头的相对位置，建立三维测量系统。
2.1.2 总体结构设计方案定位平台整体结构布局示意图如图1所示，设置X轴驱动系统和X 向测量系统与X向工作台固定，Y轴驱动系统和Y向测量系统与Y向工作台固定，并通过Y向导轨与X向工作台连接，Z向工作台通过Z向导轨与Y向工作台连接，且Z向工作台与水平面相互垂直。
光刻机工作台永磁同步电机伺服控制系统设计
■伺服控制与应用SERVO CONTROL AND APPLICATION光刻机l:作台永磁同步电机伺服控制系统设计苏州晋宇达实业股份有限公司丁桃宝万斌斌戴磊田会峰摘要工作台是光刻机的重要部件之一，为了更好地实现直线大行程运动以及准确度的粗定位，本文提出了一种基于DSP的永磁同步电机伺服控制系统。
本文结合永磁同步电机各方面良好的性能，详细介绍了控制系统的控制板和驱动板，控制板主要采用了TI公司的电机控制芯片TMS320F2808为控制核心，功率驱动板主要由三相桥式逆变主电路、光耦隔离电路、信号采集电路和保护电路组成。
通过实验验证，系统在稳定性、快速性以及准确性上都达到了要求。
关键词光刻机工作台；永磁同步电机；伺服控制系统1引言在半导体器件的研制过程中，光刻技术是一项关键技术，而光刻机是光刻技术流程中非常重要的设备。
光刻机的制造结合了光学、精密控制、测量、材料等许多领域的高精尖科技成果。
在一套半导体器件的制造过程中，单单的一次光刻肯定是不够的，需要光刻很多次，每一次光刻的精度都直接影响到半导体器件的性能。
工作台是光刻机中核心的两大部件之一，不管光学系统怎么变，都需要工作台为基础。
尤其是随着近年来光刻机技术的迅速发展，对工作台的控制系统提出了更高的要求“。
工作台在光刻机系统中占据着重要的地位，工作台的性能优劣影响着光刻机的精度和效率，它应具有高定位精度、高响应速度、良好的动态性能等特点⑴。
为了更好的实现高速直线大行程运动以及准确度的粗定位，本文提岀了一种基于DSP的永磁同步电机伺服控制系统，因为永磁同步电机(PMSM)的结构简单、无电刷和换向器、体积小、不会产生火花、使用寿命长、功率因数高，可以安装在复杂的环境中，最重要的是可以在高速运转的同时提供较大的扭矩。
2控制系统总体设计本文设计的基于DSP的永磁同步电机伺服控制系统框图如图1所示，主要包括控制板、功率驱动板两大部分。
控制板是以TI公司的电机控制芯片TMS320F2808为控制核心，并设计了A/D调理电路、光电编码信号差分接收电路、电平转换电路等电路。
光刻机工件台直线电机的完全跟踪控制
光刻机工件台直线电机的完全跟踪控制陈兴林;刘川;耿长青;徐加彦【摘要】提出一种将完全跟踪控制(PTC)和扩张状态观测器(ESO)相结合的复合控制方法以提高宏动直线电机的跟踪性能.利用多速率采样系统的特性构建宏动系统状态传递函数矩阵的精确逆矩阵,以避免传统的近似逆模型和插值带来的限制,从而实现完全跟踪控制;利用扩张状态观测器观测系统内部的动态变化,补偿系统中的各种扰动,从而减小扰动可能带来的稳态跟踪误差.研究结果表明:该方法保证了系统的动态跟踪精度和良好的鲁棒性,提高了系统的动态性能.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(046)009【总页数】7页(P3238-3244)【关键词】完全跟踪控制;扩张状态观测器;精密伺服;光刻机;工件台【作者】陈兴林;刘川;耿长青;徐加彦【作者单位】哈尔滨工业大学航天学院,黑龙江哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学航天学院,黑龙江哈尔滨,150001;青岛市工程咨询院,山东青岛,266071;哈尔滨工业大学航天学院,黑龙江哈尔滨,150001【正文语种】中文【中图分类】TP273+.3光刻机的工件台是高动态精密伺服运动平台，它要求在高速运动的情况下，采用长行程直线电机宏动跟随平面洛伦兹电机高精密微动的驱动方式，在较短行程内实现平台纳米级的精确定位与跟踪。
以阿斯麦(ASML)商用的最先进光刻机Twinscan XT 1950i机型为例，工作时最高速度大于0.5 m/s，加速度大于 15 m/s2，定位精度在几nm左右，稳定时间小于20 ms。
因此，选择一种能够抗击干扰，准确控制平台运动的控制算法显得尤为重要。
对于光刻机的控制，迭代算法取得了许多的成果，涉及到很多方面[1−3]。
Heertjes等[1]将迭代学习控制应用在ASML光刻机工件台洛伦兹电机的控制中，取得了比较好的效果；石阳春等[2]将迭代学习控制应用在光刻机的直线电机控制中；武志鹏等[3]将迭代学习控制应用在光刻机工件台和掩膜台的同步控制中。
激光焊接(切割)数控工作台及控制系统毕业设计
激光焊接（切割）数控工作台及控制系统的设计摘要当代世界电子技术的快速发展，使得微处理器、微型计算机在各技术领域得到了最为广泛的应用，这对各种相关技术领域的发展起到极大的促进作用。
同时，数控激光焊接、切割技术和数控机床在我国制造业中发挥的作用愈来愈大，它具有普通机床难以比拟的精度和可靠性。
本文设计了一台以8031单片机作为控制系统硬件的激光切割（焊接）数控工作台，主要完成了以下几个部分的设计：机床工作台整体的结构设计、X方向和Y方向的结构尺寸设计、滚珠丝杠和直线滚动导轨的选型和强度验算；驱动系统和传动机构的分析设计；以8031单片机为控制芯片的控制系统硬件电路的设计。
关键词：电子技术；单片机；数控工作台；控制系统湖南工业大学本科毕业设计（论文）ABSTRACTNowadays, with the rapid development of electronic technology, the microprocessor and the microcomputer are widely used in the word. And the related areas get promoted greatly. At the same time, the technology of laser welding and the machine of numerical control have played an important role in the manufacturing business of our country. They have the advantage of high accuracy and high reliabilityThis paper describes the design of a SCM-controlled CNC laser cutting (welding) machine tools with the 8031 single-chip microcomputer. More attention were paid on overall machine design , the design of structural size of X direction and Y direction, the selection and strength calculation of ball screw and linear rolling guide model; The design of driving system and transmission mechanism; the 8031 single-chip microcomputer was used in the control system of hardware circuit.Keywords:electronic technology; single-chip microcomputer; NC workbench; the control system目录第1章绪论 (1)1.1数控装备技术的现状及发展趋势 (1)1.1.1 数控技术的发展趋势 (1)1.1.2 对我国数控技术及其产业发展的基本估计 (1)1.1.3 对我国数控技术和产业化发展的战略思考 (2)1.2激光焊接（切割）的发展及其应用现状 (4)1.3数控工作台的发展及应用前景 (6)1.4本设计的意义及目的 (7)第2章系统总体方案设计 (8)2.1系统的运动方式与伺服系统 (8)2.2计算机控制系统 (9)2.3系统工作台的传动方式 (9)2.4系统其他零部件的选择 (10)第3章机械系统设计 (11)3.1工作台的设计 (11)3.1.1 X方向工作台尺寸确定 (11)3.1.2 Y方向工作台尺寸确定 (11)3.1.3工作台重量估算 (12)3.2滚动导轨的选用 (12)3.2.1导轨形式及尺寸确定 (12)3.2.2导轨许用负荷校核 (13)3.2.3导轨额定寿命计算 (13)3.3滚珠丝杠副的选用 (14)3.3.1最大工作载荷的计算 (14)3.3.2最大动载荷的计算 (15)3.3.3 滚珠丝杆副的预紧方式 (16)3.3.3传动效率计算 (17)3.3.4丝杠变形量及刚度验算 (17)3.4齿轮设计 (18)3.4.1 丝杠传动比的确定 (18)3.4.2 传动齿轮参数确定 (18)3.4.3 齿轮传动消隙 (19)3.5步进电机的选用 (19)3.5.1步进电机转动轴上的总转动惯量的计算 (19)3.5.2步进电机转动轴上的等效负载转矩的计算 (20)3.5.3步进电机的初选和参数校核 (21)第4章控制系统的设计 (23)4.1控制系统总体方案的拟订 (23)4.2总控制系统硬件电路设计 (23)4.2.1 MCS-51系列单片机的设计 (23)4.2.2 MCS-51单片机的时钟电路 (26)4.2.3 MCS-51单片机的复位电路 (26)4.3系统的扩展 (27)4.3.1 程序存贮器的扩展 (27)4.3.2 数据存贮器的扩展 (29)4.3.3 I/O的扩展 (31)4.3.4状态查询 (34)4.4键盘、显示器接口设计 (35)4.4.1 矩阵式键盘接口设计 (35)4.4.2显示器接口设计 (36)4.5步进电机控制电路设计 (38)4.5.1步进电机开环驱动原理 (38)4.5.2 步进电机脉冲分配 (39)4.5.3 步进电机驱动电路 (39)4.6光电隔离电路设计 (41)4.7其他接口电路设计 (42)结论 (1)参考文献 (1)致谢 (2)第1章绪论1.1 数控装备技术的现状及发展趋势数控技术，简称数控（Numerical Control ）即采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。
光刻机工件台宏微系统的滑模变结构控制
光刻机工件台宏微系统的滑模变结构控制武志鹏;陈兴林;刘川【摘要】为提高光刻机工件台的跟踪精度和响应速度,采用了以直线电机和音圈电机为执行器的宏微控制结构.微动台完成高精度小行程运动,宏动台实现大行程运动同时保证音圈电机不出现位移饱和.通过滑模变结构方法设计控制器以提高控制系统的鲁棒性.根据频率整型法设计了时变滑模面,可以起到低通滤波的效果.变增益切换控制律可以有效地减小抖振现象.仿真结果表明,曝光扫描过程中的最大位置偏差为8.7 nm,标准差为2.2 nm.扫描速度保持平稳,同时位置偏差信号的高频分量被有效抑制.%To improve the tracking precision and respond speed, a macro-micro control structure is chosen and the actuators are the linear motor and voice motor. The micro stage accomplishes the short-stroke movement and ensures the high tracking precision, and the macro stage makes large-stroke movement to keep that the voice motor is not closed to saturation. The control system is designed based on sliding mode control theory to ensure the robust of the control system. In order to achieve low-pass effect, an optimal integral sliding surface is designed based on frequency-shaped method. A variable gain switch control law is introduced to reduce chattering. Simulation results show that the maximum position tracking error and standard deviation is 8.7 nm and 2.2 nm during the scanning exposure process. Scanning speed is smooth and high frequency components of position error signal have been reduced effectively.【期刊名称】《光电工程》【年(卷),期】2011(038)009【总页数】5页(P50-54)【关键词】宏微控制;最优积分滑模面;滑模控制:工件台【作者】武志鹏;陈兴林;刘川【作者单位】哈尔滨工业大学控制科学与工程系,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学控制科学与工程系,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学控制科学与工程系,哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TP273+.20 引言工件台是光刻机设备的主要组成部分。
光刻机掩膜台微动台调平控制系统设计
光刻机掩膜台微动台调平控制系统设计何良辰;宋跃;刘洋;刘杨【摘要】考虑到光刻机微动台相对于硅片调平运动的快速性、准确性和稳定性的要求,提出了一种基于DSP与FPGA的三自由度调平控制系统设计和实现方法.以TI公司的DSPTMS320C6414芯片为主控制器,Altem公司的EP2S60F102014N为协控制器,设计了以EP2C5Q208C8N为可编程器件的信号采集模块、传感器模块和驱动电路等方面,并通过实验证明整个控制系统的稳定性、快速性和准确性.【期刊名称】《自动化与仪表》【年(卷),期】2015(030)011【总页数】5页(P36-40)【关键词】三自由度调平控制;DSP TMS320C6414;掩膜台;光刻机【作者】何良辰;宋跃;刘洋;刘杨【作者单位】哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨 150001【正文语种】中文【中图分类】TP277随着科学技术的迅速发展，集成电路的需求越来越大，其集成度的要求也越来越高。
集成电路的发展对人类的生产生活产生了日新月异的深远影响。
在集成电路飞速发展的过程中，大规模集成电路的制造与生产技术起了至关重要的作用。
光刻机作为大规模集成电路的制造设备，通过曝光和显影工序把集成电路光刻掩模版的版图图形转移到光刻胶上，然后通过刻蚀工艺再转移到基片（如硅片）上，在基片表面生成微、纳米尺度的集成电路图形层[1]，从而完成集成电路的制造。
光刻机掩膜台作为光刻机重要组成部分，其调平控制对集成电路的生产品质至关重要。
本文设计的三自由度掩膜台控制系统利用电感传感器和数据采集卡采集的数据，通过DSP 处理器实现控制算法对数据的处理，经由驱动模块完成对掩膜台的调平控制。
该三自由度掩膜台控制系统应用于国家重大专项02专项子项目“双工件台系统样机的研发”的研制实验中，并达到了其准确性、稳定性和快速性的性能要求。
光刻机运动台控制方法研究进展
光刻机运动台控制方法研究进展（原创实用版4篇）篇1 目录一、引言二、光刻机运动台控制方法的研究背景和意义三、光刻机运动台控制方法的发展历程四、光刻机运动台控制方法的分类五、光刻机运动台控制方法的研究趋势六、总结篇1正文一、引言光刻机是半导体制造过程中最为关键的设备之一，其作用是将芯片设计中的图形转移到半导体材料上。
而光刻机的运动台控制方法，直接影响着光刻效果和生产效率。
因此，对光刻机运动台控制方法的研究具有重要的理论和实践意义。
二、光刻机运动台控制方法的研究背景和意义随着半导体制程的不断发展，光刻机运动台的速度和加速度越来越高，这给光刻机的振动控制带来了更大的挑战。
如何减小甚至消除高速、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，已成为半导体光刻设备研制过程中的一个重要课题。
三、光刻机运动台控制方法的发展历程光刻机运动台控制方法的发展经历了几个阶段。
最早的是开环控制，主要通过调节驱动器的电流、电压等参数来控制运动台的运动。
随后，闭环控制技术出现，通过对运动台的位置、速度等参数进行实时监测和调整，实现了更高精度的运动控制。
近年来，随着智能控制技术的发展，光刻机运动台控制方法进入了一个新的阶段。
四、光刻机运动台控制方法的分类根据控制原理的不同，光刻机运动台控制方法可分为以下几类：开环控制、闭环控制、自适应控制、智能控制等。
其中，闭环控制是目前应用最广泛的一种控制方法，其通过对运动台的实时监测和调整，实现了更高精度的运动控制。
五、光刻机运动台控制方法的研究趋势随着半导体制程的不断发展，光刻机运动台控制方法的研究将朝着以下几个方向发展：一是提高控制精度，实现更高质量的光刻效果；二是提高控制速度，满足生产效率的要求；三是实现多轴协同控制，提高运动台的运动性能；四是引入智能控制技术，实现更智能化的运动控制。
六、总结光刻机运动台控制方法是半导体制造过程中至关重要的一环，其研究对于提高光刻质量、生产效率具有重要意义。
光刻机E-Pin升降机构的控制系统设计
光刻机E-Pin升降机构的控制系统设计徐加彦;陈兴林;范文超;张广莹【摘要】考虑到光刻机E-PIN升降机构吸附硅片做上下往复运动,准确定位、快速性、稳定性的要求,提出了一种基于DSP和FPGA的升降机构控制系统设计和实现方法.以TI公司的DSP2812为控制器,Altera公司的EP3C25E144C3N作为可编程逻辑器件,设计了信号采集模块,规划了控制系统的整体框架,定义了通信传输协议.详细介绍了控制系统的运动控制模块、传感器模块、驱动电路、音圈电机执行机构等方面的设计.通过实验证明,该控制系统运行可靠,准确性、稳定性达到要求.【期刊名称】《自动化与仪表》【年(卷),期】2014(029)007【总页数】4页(P57-60)【关键词】DSP2812;E-PIN升降机构;光刻机;音圈电机【作者】徐加彦;陈兴林;范文超;张广莹【作者单位】哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨 150001;哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨 150001【正文语种】中文【中图分类】TP277集成电路的不断发展对科技和生活产生了日新月异的影响。
根据摩尔定律，每18个月，集成电路的晶体管数量增加1倍，性能也提高1倍，但是价格保持不变。
在集成电路集成度不断提高的过程中，集成电路的制造技术起到了不可替代的作用。
光刻机是集成电路的制造装备，它将设计好的电路版图转移到硅片上形成集成电路，是集成电路发展的关键所在[1]。
光刻机E-Pin升降机构作为光刻机的一部分，其作用是吸附硅片做上下往复运动，是光刻技术硅片定位的重要部分。
本文设计的光刻机E-Pin升降机构的控制系统是利用IR2130芯片设计功率放大电路来控制H 桥，从而驱动音圈电机执行机构。
LVDT位移传感器获取模拟信号，通过AD将模拟信号转变成数字信号，利用FPGA具有可编程灵活性的特点，在FPGA里编程设计电路定义通信传输协议，并采用RS485串口将数字信号传输到DSP，提高了信号采集的准确性、稳定性，保证了整个控制系统的精度。
激光焊接(切割)数控工作台及控制系统
激光焊接（切割）数控工作台及控制系统的设计摘要当代世界电子技术的快速发展，使得微处理器、微型计算机在各技术领域得到了最为广泛的应用，这对各种相关技术领域的发展起到极大的促进作用。
同时，数控激光焊接、切割技术和数控机床在我国制造业中发挥的作用愈来愈大，它具有普通机床难以比拟的精度和可靠性。
本文设计了一台以8031单片机作为控制系统硬件的激光切割（焊接）数控工作台，主要完成了以下几个部分的设计：机床工作台整体的结构设计、X方向和Y方向的结构尺寸设计、滚珠丝杠和直线滚动导轨的选型和强度验算；驱动系统和传动机构的分析设计；以8031单片机为控制芯片的控制系统硬件电路的设计。
关键词：电子技术；单片机；数控工作台；控制系统ABSTRACTNowadays, with the rapid development of electronic technology, the microprocessor and the microcomputer are widely used in the word. And the related areas get promoted greatly. At the same time, the technology of laser welding and the machine of numerical control have played an important role in the manufacturing business of our country. They have the advantage of high accuracy and high reliabilityThis paper describes the design of a SCM-controlled CNC laser cutting (welding) machine tools with the 8031 single-chip microcomputer. More attention were paid on overall machine design , the design of structural size of X direction and Y direction, the selection and strength calculation of ball screw and linear rolling guide model; The design of driving system and transmission mechanism; the 8031 single-chip microcomputer was used in the control system of hardware circuit.Keywords:electronic technology; single-chip microcomputer; NC workbench; the control system目录第1章绪论 (1)1.1数控装备技术的现状及发展趋势 (1)1.1.1 数控技术的发展趋势 (1)1.1.2 对我国数控技术及其产业发展的基本估计 (1)1.1.3 对我国数控技术和产业化发展的战略思考 (2)1.2激光焊接（切割）的发展及其应用现状 (4)1.3数控工作台的发展及应用前景 (6)1.4本设计的意义及目的 (7)第2章系统总体方案设计 (8)2.1系统的运动方式与伺服系统 (8)2.2计算机控制系统 (9)2.3系统工作台的传动方式 (9)2.4系统其他零部件的选择 (10)第3章机械系统设计 (11)3.1工作台的设计 (11)3.1.1 X方向工作台尺寸确定 (11)3.1.2 Y方向工作台尺寸确定 (11)3.1.3工作台重量估算 (12)3.2滚动导轨的选用 (12)3.2.1导轨形式及尺寸确定 (12)3.2.2导轨许用负荷校核 (13)3.2.3导轨额定寿命计算 (13)3.3滚珠丝杠副的选用 (14)3.3.1最大工作载荷的计算 (14)3.3.2最大动载荷的计算 (15)3.3.3 滚珠丝杆副的预紧方式 (16)3.3.3传动效率计算 (16)3.3.4丝杠变形量及刚度验算 (17)3.4齿轮设计 (18)3.4.1 丝杠传动比的确定 (18)3.4.2 传动齿轮参数确定 (18)3.4.3 齿轮传动消隙 (19)3.5步进电机的选用 (19)3.5.1步进电机转动轴上的总转动惯量的计算 (19)3.5.2步进电机转动轴上的等效负载转矩的计算 (20)3.5.3步进电机的初选和参数校核 (21)第4章控制系统的设计 (22)4.1控制系统总体方案的拟订 (22)4.2总控制系统硬件电路设计 (23)4.2.1 MCS-51系列单片机的设计 (23)4.2.2 MCS-51单片机的时钟电路 (26)4.2.3 MCS-51单片机的复位电路 (26)4.3系统的扩展 (27)4.3.1 程序存贮器的扩展 (27)4.3.2 数据存贮器的扩展 (29)4.3.3 I/O的扩展 (31)4.3.4状态查询 (34)4.4键盘、显示器接口设计 (35)4.4.1 矩阵式键盘接口设计 (35)4.4.2显示器接口设计 (36)4.5步进电机控制电路设计 (38)4.5.1步进电机开环驱动原理 (38)4.5.2 步进电机脉冲分配 (39)4.5.3 步进电机驱动电路 (39)4.6光电隔离电路设计 (40)4.7其他接口电路设计 (41)结论 (1)参考文献 (1)致谢 (2)第1章绪论1.1 数控装备技术的现状及发展趋势数控技术，简称数控（Numerical Control ）即采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。