專利名稱：一種基于h型結(jié)構(gòu)雙邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的定位控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體前道領(lǐng)域中的光刻設(shè)備，尤其涉及光刻機(jī)中 的 一種雙邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的定位控制方法及其裝置。
背景技術(shù)：
硅片生產(chǎn)過程中包含了一系列的極為復(fù)雜、昂貴、耗時(shí)的光刻 工藝過程，而光刻機(jī)的光刻精度和產(chǎn)率高低直接決定了光刻設(shè)備的 設(shè)計(jì)和制造。隨著市場對光刻產(chǎn)率需求的提高，且同時(shí)要求改善和 提高系統(tǒng)的曝光質(zhì)量和曝光精度。在此背景下要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)在大慣 量高速運(yùn)動(dòng)時(shí)仍具有很高的定位精度。
目前，對雙邊同步驅(qū)動(dòng)的方式主要是并行控制和主從控制。并 行控制方法是雙邊電機(jī)獨(dú)立控制，彼此之間不產(chǎn)生相互影響，任何 一邊的擾動(dòng)也不會(huì)影響另外一邊，但是一旦其中一邊發(fā)生擾動(dòng)，由 于缺少相互反饋，屬于開環(huán)控制，這時(shí)系統(tǒng)的同步將難以保證。這
時(shí)一般采用Rz軸來校正這種不同步，但是這樣的方式不僅多了一個(gè) 控制軸，而且它會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)同步軸位置偏差相位不一致，這也影響 了控制精度。主從控制方法可以提高控制器的跟蹤性能，任何主機(jī)
的位置，負(fù)載的擾動(dòng)都能準(zhǔn)確的反映在從機(jī)上，從機(jī)可以準(zhǔn)確的跟 蹤主機(jī)，但是從機(jī)上的擾動(dòng)卻不能反饋到主機(jī)上，并且后一臺(tái)電機(jī) 的轉(zhuǎn)速比前一臺(tái)稍有滯后，啟動(dòng)過程的跟隨性能不理想，這些均制 約了這種控制方式性能的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是，在H結(jié)構(gòu)雙邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中雙邊 直線電機(jī)同步誤差及輪廓誤差；本發(fā)明提供一種技術(shù)方案，通過對 三個(gè)直線電機(jī)的交叉耦合來實(shí)現(xiàn)減小相對位置誤差的控制，，從而提 高雙邊驅(qū)動(dòng)同步控制的定位的精度和準(zhǔn)度。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種H型雙邊驅(qū)動(dòng)定位系統(tǒng)，包括X向運(yùn)動(dòng)模塊的設(shè)定點(diǎn)發(fā) 生器，用于設(shè)定運(yùn)動(dòng)臺(tái)X向期望位置的指示信號(hào)，Y向運(yùn)動(dòng)的設(shè)定 點(diǎn)發(fā)生器；其特征在于還包括同步耦合控制器，用于調(diào)整Y1運(yùn)動(dòng) 模塊與Y2運(yùn)動(dòng)模塊的之間的位置誤差；交叉耦合控制器，用于運(yùn)動(dòng) 模塊XY方向上的位置誤差。
所述的Y向運(yùn)動(dòng)模塊的位置誤差是通過Yl運(yùn)動(dòng)模塊的位置誤 差與Y2運(yùn)動(dòng)模塊的位置誤差變換得到。同步耦合控制器，包含依次 連接的用于設(shè)定增益因子的相關(guān)增益器，2個(gè)增益分配器。調(diào)整XY 方向位置信號(hào)的輪廓耦合控制器，包含4個(gè)交叉耦合增益器和一個(gè) 耦合誤差補(bǔ)償器，其中分別由一個(gè)X方向、Y方向的增益補(bǔ)償器連 接到耦合誤差補(bǔ)償器，輸出耦合誤差補(bǔ)償信息，分成兩路輸出至另
外一組X方向、丫方向的增益補(bǔ)償器。
所述的Y方向的運(yùn)動(dòng)模塊為兩個(gè)直線電機(jī)，分別位于兩相互平 行的導(dǎo)軌上，直線電機(jī)設(shè)置有固定定子，固定于基座；同時(shí)，每個(gè) 直線電機(jī)分別設(shè)有動(dòng)子，兩動(dòng)子之間通過橫梁相互連接。所述的X 方向運(yùn)動(dòng)模塊為一直線電機(jī)，與Y方向的兩運(yùn)動(dòng)模塊成水平正交， 該直線電機(jī)氣浮于連接Y方向兩動(dòng)子的橫梁之上，X方向直線電機(jī) 與硅片承載臺(tái)相連接；所述的X向直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)X軸運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)硅 片承載臺(tái)作X向運(yùn)動(dòng)，兩臺(tái)Y方向直線電機(jī)通過橫梁同步驅(qū)動(dòng)硅片 臺(tái)沿Y向運(yùn)動(dòng)。所述的Y方向的兩個(gè)直線電機(jī)由同一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū) 動(dòng)。
同時(shí)本發(fā)明提供一種基于H型結(jié)構(gòu)雙邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的定位方法， 包括以下定位步驟
A、 兩個(gè)定位信號(hào)同時(shí)驅(qū)動(dòng)H型驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，在第一方向與第二 方向自由運(yùn)動(dòng)，第一運(yùn)動(dòng)方向與第二運(yùn)動(dòng)方向在平面上正交；
B、 第一方向信號(hào)驅(qū)動(dòng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸，第二方向信號(hào)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)相互 平行的驅(qū)動(dòng)軸；
C、 同步耦合控制器耦合第二方向兩個(gè)相互平行的動(dòng)子之間的Y 方向的位置誤差信號(hào)；
D、 輪廓誤差控制器耦合第一方向與第二方向X方向與Y方向 的位置誤差，進(jìn)行輪廓誤差的耦合控制。
所述的步驟C,還包括以下步驟
(C1 )、通過位置傳感裝置獲得目前兩個(gè)直線電機(jī)動(dòng)子的位置信號(hào)；
(C2 )、計(jì)算兩個(gè)軸上動(dòng)子之間的Y方向上的相對位置誤差；
(C3)、對誤差信號(hào)進(jìn)行增益處理，分配增益信號(hào)反饋至輸入
信號(hào)；
(C4)、合并測量信號(hào)與誤差信號(hào)，設(shè)置對控制調(diào)整變量；
(C5)、驅(qū)動(dòng)兩直線電4幾動(dòng)子進(jìn)行位移調(diào)整，達(dá)到兩動(dòng)子之間Y 項(xiàng)運(yùn)動(dòng)同步。
所述的步驟D，還包括以下步驟
(D1)、分別測量第一方向位置誤差，第二方向位置誤差，合 并得到輪廓誤差；
(D2 )、將輪廓誤差輸入到交叉耦合補(bǔ)償器得到輪廓誤差補(bǔ)償 修正量；
(D3 )、輪廓誤差補(bǔ)償修正量經(jīng)過輪廓控制交叉耦合算法增益 后，反饋至第一、第二方向的驅(qū)動(dòng)軸控制回路；
(D4)、將修正信號(hào)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)合并，調(diào)整兩方向上各直線電 才幾動(dòng)子的4立置。
本發(fā)明帶來了如下的有益效果
定位控制中采用了交叉耦合方式，在各個(gè)驅(qū)動(dòng)軸之間進(jìn)行交叉 耦合，反饋耦合信息給各驅(qū)動(dòng)軸，來額外補(bǔ)償各驅(qū)動(dòng)軸之間的位置 誤差，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和參數(shù)不匹配的問題。從而達(dá)到對三臺(tái) 電機(jī)的交叉耦合控制實(shí)現(xiàn)雙邊驅(qū)動(dòng)同步控制精密定位與精確控制， 實(shí)現(xiàn)H型驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的精密定位。
同時(shí)，本發(fā)明提供的控制策略，解決了以下的問題(1)有效 減小了 Y向驅(qū)動(dòng)的兩臺(tái)電機(jī)負(fù)載處于動(dòng)態(tài)的變化時(shí)，便引起的電機(jī) 位移發(fā)生變化從而導(dǎo)致的位置誤差(2)有效減小了系統(tǒng)運(yùn)行中XY 軸受到負(fù)載擾動(dòng)，機(jī)械系統(tǒng)的時(shí)間延遲以及XY軸反應(yīng)速度不匹配 等因素導(dǎo)致的輪廓誤差。


圖1一種基于H型雙邊驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)外部結(jié)構(gòu)示意圖2 —種基于H型雙邊驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的控制策略示意圖3 —種基于H型雙邊驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的輪廓耦合控制器結(jié)構(gòu)示意圖4 一種基于H型雙邊驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的同步耦合控制器結(jié)構(gòu)示意圖5A相位未校正的雙軸同步誤差功率譜圖5B相位同步4交正的雙軸同步誤差功率譜圖6有無輪廓控制的輪廓誤差對比數(shù)據(jù)圖7交叉耦合控制與主從控制的同步誤差對比數(shù)據(jù)圖。
標(biāo)號(hào)說明
101基礎(chǔ)框架； 102a、 102b Y向直線電機(jī)的導(dǎo)軌； 103a、 103b Y向直線電機(jī)的定子； 104-硅片臺(tái)； 105a、 105b Y向直線電機(jī)的動(dòng)子； 106a主柔性塊； 106b 副柔性塊；107橫梁； 108 X向直線電才幾的動(dòng)子；201 X運(yùn)動(dòng)模塊設(shè)定值發(fā)生器；202 Y運(yùn)動(dòng)模塊設(shè)定值發(fā)生器;
203 X運(yùn)動(dòng)模塊的伺服補(bǔ)償器；204 X運(yùn)動(dòng)模塊執(zhí)行器；
205 X運(yùn)動(dòng)模塊； 206 Y1運(yùn)動(dòng)模塊的伺服補(bǔ)償器;
207 Y1運(yùn)動(dòng)模塊執(zhí)行器； 208 Y1運(yùn)動(dòng)模塊；
209 Y2運(yùn)動(dòng)模塊的伺服補(bǔ)償器；210 Y2運(yùn)動(dòng)模塊執(zhí)行器；
211 Y2運(yùn)動(dòng)模塊； 212 同步耦合控制器；
213 Y向位置誤差變換模塊； 214 同步驅(qū)動(dòng)的相對位置誤差;
215位置傳感器檢測X運(yùn)動(dòng)模塊位置信號(hào)；
216位置傳感器檢測Y1運(yùn)動(dòng)模塊位置信號(hào)；
217位置傳感器檢測Y2運(yùn)動(dòng)模塊位置信號(hào)；
218 X運(yùn)動(dòng)模塊的負(fù)載擾動(dòng)； 219 Y向運(yùn)動(dòng)的位置誤差；
220輪廓誤差控制器； 221 Y1運(yùn)動(dòng)模塊的輸出位置；
222 X運(yùn)動(dòng)模塊的位置誤差；
223 X運(yùn)動(dòng)模塊的伺服控制的輸出力；
224 X運(yùn)動(dòng)模塊的輸出位置； 225 Y2運(yùn)動(dòng)模塊的輸出位置；
226 XY向運(yùn)動(dòng)的輪廓誤差；
227 XY向的耦合控制器輸出的補(bǔ)償力；
228 Y1運(yùn)動(dòng)模塊的位置誤差；229 Y2運(yùn)動(dòng)模塊的位置誤差；
230 Y1運(yùn)動(dòng)模塊的伺服控制的輸出力；
231 Y2運(yùn)動(dòng)模塊的伺服控制的輸出力；
232 Y2運(yùn)動(dòng)模塊的負(fù)載擾動(dòng)；233 Y1運(yùn)動(dòng)模塊的負(fù)載擾動(dòng)； 234 X向補(bǔ)償力； 235 Y向補(bǔ)償力；301a X向耦合增益； 301b X向耦合增益；
302a Y向耦合增益； 302b Y向耦合增益；
303輪廓耦合控制器； 304 XY向運(yùn)動(dòng)的輪廓誤差；
305 XY向的耦合控制器輸出的補(bǔ)償力；
403相對增益；401分配補(bǔ)償增益；402分配補(bǔ)償增益。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明中涉及到Y(jié)向兩臺(tái)直線電才幾雙邊同步控制。在雙邊驅(qū) 動(dòng)控制中，兩套伺服系統(tǒng)的輸出通過橫梁以及X電機(jī)耦合在一起， 按同 一給定信號(hào)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，沒有電氣參數(shù)上的直接耦合關(guān) 系。理想的狀態(tài)下，假設(shè)兩臺(tái)直線電機(jī)的各種性能完全一致，并且 作用于其上的負(fù)載是完全對稱的，那么輸入相同指令時(shí)，兩臺(tái)電機(jī) 應(yīng)當(dāng)以相同的加速度，速度，位移進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。然而，在實(shí)際情況中， 任何兩電機(jī)的性能不會(huì)完全的一致，而且由于橫梁上的X向直線電 機(jī)的運(yùn)動(dòng)帶來的兩者負(fù)載的動(dòng)態(tài)變化，引起了電機(jī)的速度發(fā)生變化， 從而引起了位置不同步，為了使伺服系統(tǒng)回到同步狀態(tài)，需要把機(jī) 械位置的不同步轉(zhuǎn)化為電氣的控制變量，通過對控制變量的調(diào)整使 其恢復(fù)到同步狀態(tài)。即在兩系統(tǒng)中加入相對誤差信號(hào)作為反饋，經(jīng) 過相關(guān)增益后作為跟蹤信號(hào)分別的反饋給各個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，與各驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)的反饋信號(hào)以及期望的輸入信號(hào)合并作為驅(qū)動(dòng)輸入信號(hào)，此結(jié) 構(gòu)可以反映兩系統(tǒng)中各自的負(fù)載變化，從而得到很好的同步效果。
在本發(fā)明中涉及到輪廓誤差控制是將各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸看作 一個(gè)系
統(tǒng)，在各軸位置獨(dú)立控制的基礎(chǔ)上考慮其運(yùn)動(dòng)的相互影響，并對各 軸進(jìn)行交叉耦合協(xié)調(diào)調(diào)整，以補(bǔ)償輪廓誤差。在綜合各坐標(biāo)軸的反 饋信息的基礎(chǔ)上建立 一個(gè)實(shí)時(shí)的輪廓誤差補(bǔ)償系統(tǒng)，得到最優(yōu)的輪 廓誤差補(bǔ)償控制量，將輪廓誤差補(bǔ)償修正量發(fā)送給各坐標(biāo)軸，達(dá)到 減小和消除輪廓誤差的目的。交叉耦合控制中，將整個(gè)多軸系統(tǒng)看 作一個(gè)單一的系統(tǒng)。通過考慮軸間的相互影響來計(jì)算補(bǔ)償，提高軸
間的匹配度，從而減小跟蹤誤差。
本發(fā)明中采用了交叉耦合方式，在各個(gè)軸產(chǎn)生交叉耦合的效果， 反饋耦合信息給各軸，來額外補(bǔ)償各軸之間的增減量，改善系統(tǒng)的 動(dòng)態(tài)性能和參數(shù)不匹配的問題。從而達(dá)到同步控制以及輪廓控制的 目的，實(shí)現(xiàn)H型驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的精密定位。
本發(fā)明針對上述的結(jié)構(gòu)以及方法，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制策略，解
決了以下的問題(1 ) Y向驅(qū)動(dòng)的兩臺(tái)電機(jī)的不同步。這種現(xiàn)象是 由于作用在兩臺(tái)電機(jī)的負(fù)載不可能嚴(yán)格相同，當(dāng)兩臺(tái)電機(jī)的負(fù)載處 于動(dòng)態(tài)的變化時(shí)，便引起了電機(jī)位移發(fā)生變化，導(dǎo)致位置不同步；(2 ) 減小X向與Y向合成運(yùn)動(dòng)的輪廓誤差。輪廓誤差是由于系統(tǒng)運(yùn)行中 XY軸受到負(fù)載擾動(dòng)，機(jī)械系統(tǒng)的時(shí)間延遲以及XY軸反應(yīng)速度不匹 配等因素導(dǎo)致的。
下面結(jié)合附圖1至圖7，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。 如圖1所示，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例即雙邊驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)定位控制方 案的H型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的外部結(jié)構(gòu)圖，它主要包括基礎(chǔ)框架101、 X向 直線電機(jī)以及2個(gè)Y向直線電機(jī)構(gòu)成的H型長行程驅(qū)動(dòng)才莫塊、以及 氣浮系統(tǒng)。
Y向直線電機(jī)的定子103a與103b和Y向?qū)к?02a與102b
固定在勤出框架101上。橫梁107的兩端與Y向直線電機(jī)的動(dòng)子 105a和105b聯(lián)接。X向直線電機(jī)動(dòng)子108氣浮在橫梁107上，驅(qū) 動(dòng)硅片承載臺(tái)104作X向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)硅片臺(tái)承載臺(tái)104運(yùn)動(dòng)時(shí)，Y向 直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫梁作Y方向運(yùn)動(dòng)，同樣，X向直線電機(jī)推動(dòng)硅片臺(tái) 作X向的運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)硅片承載臺(tái)偏離中心位置的時(shí)候，驅(qū)動(dòng)質(zhì)心位置發(fā)生變化，2 個(gè)Y向電機(jī)的有效負(fù)載發(fā)生變化，兩個(gè)電機(jī)產(chǎn)生不同步的狀態(tài)。因 此，要通過調(diào)整H型剛性結(jié)構(gòu)的兩個(gè)Y向電機(jī)來補(bǔ)償，使得兩電機(jī) 保持同步狀態(tài)。硅片臺(tái)的運(yùn)動(dòng)是X向與Y向運(yùn)動(dòng)合成的結(jié)果，由于 他們之間相互影響產(chǎn)生誤差，對輪廓誤差進(jìn)行閉環(huán)控制來消除或者 減小該誤差。
如圖2所示，基于H型雙邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)裝置，設(shè)計(jì)了 H型驅(qū)動(dòng)裝 置的定位控制系統(tǒng)的控制策略。本發(fā)明包含了兩種交叉耦合方式 基于輪廓控制的XY方向的交叉耦合和基于同步控制的同步交叉耦 合。圖中模塊201是X向運(yùn)動(dòng)模塊的設(shè)定點(diǎn)發(fā)生器，即運(yùn)動(dòng)臺(tái)期望 位置的指示信號(hào)，通過控制器203，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器204實(shí)現(xiàn)對X向運(yùn) 動(dòng)模塊205的運(yùn)動(dòng)控制。模塊202是Y向運(yùn)動(dòng)的設(shè)定點(diǎn)發(fā)生器分成 兩路， 一路送給Y1控制器206驅(qū)動(dòng)Y1執(zhí)行器207實(shí)現(xiàn)對Y1運(yùn)動(dòng) 模塊208的運(yùn)動(dòng)控制， 一路送給Y2控制器209驅(qū)動(dòng)Y2執(zhí)行器210 實(shí)現(xiàn)Y2運(yùn)動(dòng)模塊211的運(yùn)動(dòng)控制?；谳喞刂频腦Y方向的交叉
耦合，能夠有效的減少由于X向運(yùn)動(dòng)模塊與Y向運(yùn)動(dòng)模塊動(dòng)態(tài)性能 不一致或者外界負(fù)載干擾引起的輪廓誤差。222與219經(jīng)過輪廓誤 差控制器220，得到補(bǔ)償控制力234與235，其中Y相運(yùn)動(dòng)的位置 誤差219是通過Y1的位置誤差228與Y2的位置誤差229經(jīng)過轉(zhuǎn) 換算法模塊213變換得到?；赮1Y2的同步交叉耦合是通過位置 傳感器216， 217得到Y(jié)1Y2運(yùn)動(dòng)模塊的位置，相減以后得到相對 位置誤差214，經(jīng)過同步耦合控制212放大后，分兩路， 一路與輸 入信號(hào)和位置反饋信號(hào)合并，得到位置誤差信號(hào)228，另一路與輸 入信號(hào)和位置反饋信號(hào)合并，得到位置誤差信號(hào)229，從而實(shí)現(xiàn) Y1Y2運(yùn)動(dòng)模塊之間的交叉耦合信號(hào)，實(shí)現(xiàn)位置同步控制。
如圖3所示，為XY兩軸聯(lián)動(dòng)輪廓控制交叉耦合系統(tǒng)，用來計(jì) 算輪廓誤差補(bǔ)償?shù)男拚?。X向位置誤差222經(jīng)過X向耦合增益模 塊301a， Y向運(yùn)動(dòng)位置誤差219經(jīng)過Y向耦合增益模塊302a，合 并得到輪廓誤差304，在經(jīng)過輪廓耦合控制器303得到修正量的補(bǔ) 償力分別通過X向耦合增益模塊30化和Y向耦合增益模塊302b， 與給X控制器及Y1Y2控制器的輸出合并，分別得到X運(yùn)動(dòng)模塊的 伺服控制輸出力223, Y1運(yùn)動(dòng)模塊的伺服控制輸出力230和Y2運(yùn) 動(dòng)模塊的伺服控制輸出力231。用來補(bǔ)償XY兩坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)帶來的誤 差影響，實(shí)現(xiàn)減小或者消除4侖廓誤差的目的。即通過耦合的方式改 善系統(tǒng)的輪廓精度，實(shí)質(zhì)就是將系統(tǒng)的開環(huán)輪廓控制變?yōu)殚]環(huán)輪廓 控制。
如圖4所示，基于Y1Y2的同步交叉耦合是通過位置傳感器516, 517得到Y(jié)1Y2運(yùn)動(dòng)模塊的位置，相減以后得到相對位置誤差 214，經(jīng)過相對增益模塊405放大后， 一路經(jīng)過分配增益401與輸 入信號(hào)和位置反饋信號(hào)合并，得到位置補(bǔ)償器輸入信號(hào)228，另一 路經(jīng)過分配增益402與輸入信號(hào)和位置反饋信號(hào)合并，得到位置補(bǔ) 償器輸入信號(hào)229，從而實(shí)現(xiàn)Y1Y2運(yùn)動(dòng)模塊之間的交叉耦合信號(hào)， 實(shí)現(xiàn)位置同步控制。其中相對增益模塊403足夠的大，才能夠?qū)崿F(xiàn) 精度高的同步，但是增益403也同時(shí)會(huì)放大噪聲，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)。
如圖5A， B所示，在同步控制中，對于采用Rz邏輯軸控制雙 邊驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器和雙路測量傳感器的控制方法，兩路物理軸測量的位 置偏差信號(hào)相位不一致，相位的不一致導(dǎo)致了控制精度難以提高， 通過對使用這種方式的H型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的測量得出，相位不同步的對 系統(tǒng)性能有影響，他們測量數(shù)據(jù)功率譜分析表明，圖5B的能量的強(qiáng) 度與密度都優(yōu)于圖5A,其中圖5A是相位未校正的功率譜，圖5B 是相位同步校正的功率譜。
如圖6所示，在H型驅(qū)動(dòng)中增加的實(shí)時(shí)輪廓誤差控制器，將輪 廓誤差補(bǔ)償修正量送給各軸，達(dá)到減小輪廓誤差的目的。通過考慮 軸間的相互影響來計(jì)算補(bǔ)償，以便提高軸間的匹配度，從而達(dá)到減 小輪廓誤差的目的。圖6中黑色線條表示沒有加輪廓控制的輪廓誤 差，藍(lán)色線條表示有輪廓控制的輪廓誤差。由圖可知輪廓誤差控制 器有效的減少了兩自由度控制的輪廓誤差。
如圖7所示，對于H型驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的同步控制，其中藍(lán)色的是一 般的主從控制的同步運(yùn)動(dòng)，黑色的交叉耦合的同步控制，由圖可知，
交叉耦合控制有效地減少了同步誤差。
輪廓交叉耦合控制既沒有相位不同步的問題又能夠提高H型驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)的控制精度，包括減小輪廓誤差以及同步誤差。
以上所述僅為本發(fā)明的4^佳實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn) 等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種H型雙邊驅(qū)動(dòng)定位系統(tǒng)，包括X向運(yùn)動(dòng)模塊的設(shè)定點(diǎn)發(fā)生器(201)，用于設(shè)定運(yùn)動(dòng)臺(tái)X向期望位置的指示信號(hào)，Y向運(yùn)動(dòng)的設(shè)定點(diǎn)發(fā)生器(202)，用于設(shè)定運(yùn)動(dòng)臺(tái)Y向期望位置的指示信號(hào)；其特征在于還包括同步耦合控制器(212)，用于調(diào)整Y1運(yùn)動(dòng)模塊(208)與Y2運(yùn)動(dòng)模塊(211)的之間的位置誤差；輪廓誤差控制器(220)，用于調(diào)整運(yùn)動(dòng)模塊在XY向的輪廓誤差。
2、 如;K利要求1所述的一種H型雙邊驅(qū)動(dòng)定位系統(tǒng)，其特征 在于所述的Y向運(yùn)動(dòng)模塊的位置誤差(219)包括，Y1運(yùn)動(dòng)模 塊(208 )的位置誤差(228 )與Y2運(yùn)動(dòng)模塊(211 )的位置誤差(229 )。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種H型雙邊驅(qū)動(dòng)定位系統(tǒng)，其特征 在于所述的同步耦合控制器，包含依次連接的用于設(shè)定增益因子 的相關(guān)增益器，2個(gè)增益分配器。
4、 如權(quán)利要求1所述的基于H型驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的定位方法，其特 征在于所述的用于調(diào)整XY方向位置信號(hào)的交叉耦合控制器，包 含4個(gè)交叉耦合增益器和一個(gè)耦合誤差補(bǔ)償器，其中分別由一個(gè)X 方向、Y方向的增益補(bǔ)償器連接到耦合誤差補(bǔ)償器，輸出耦合誤差 補(bǔ)償信息，分成兩路輸出至另外一組X方向、Y方向的增益補(bǔ)償器。
5、 如;f又利要求1所述的一種H型雙邊驅(qū)動(dòng)定位系統(tǒng)，其特征在于所述的Y方向的運(yùn)動(dòng)模塊為兩個(gè)直線電機(jī)，分別位于兩相互 平行的導(dǎo)軌(102a、 102b)上，直線電機(jī)設(shè)置有固定定子(103a、 103b),固定于基座；同時(shí)，每個(gè)直線電機(jī)分別設(shè)有動(dòng)子(105a、 105b)，兩動(dòng)子(105a、 105b)之間通過橫梁(107)相互連接。
6、 如權(quán)利要求1所述的一種H型雙邊驅(qū)動(dòng)定位系統(tǒng)，其特征 在于所述的X方向運(yùn)動(dòng)模塊(205)為一直線電機(jī)，與Y方向的 兩運(yùn)動(dòng)模塊成水平正交，該直線電機(jī)位于連接Y方向兩動(dòng)子的橫梁(107)之上，X方向直線電機(jī)與硅片承載臺(tái)(104)相連接；
7、 如權(quán)利要求1 、 4或5所述的一種H型雙邊驅(qū)動(dòng)定位系統(tǒng)， 其特征在于所述的X向直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)X軸運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)硅片承載臺(tái) 作X向運(yùn)動(dòng)，兩臺(tái)Y方向直線電機(jī)通過橫梁垂直連接，同步驅(qū)動(dòng)硅 片臺(tái)沿Y向運(yùn)動(dòng)。
8、 如權(quán)利要求6所述的一種H型結(jié)構(gòu)雙邊驅(qū)動(dòng)定位系統(tǒng)，其 特征在于所述的X方向直線電機(jī)氣浮于橫梁之上。
9、 如權(quán)利要求5所述的一種H型結(jié)構(gòu)雙邊驅(qū)動(dòng)定位系統(tǒng)，其 特征在于所述的Y方向的兩個(gè)直線電機(jī)由同一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)。
10、 一種基于H型結(jié)構(gòu)雙邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的定位方法，其特征在于 包括以下定位步驟A、 兩個(gè)定位信號(hào)同時(shí)驅(qū)動(dòng)H型驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，在第一方向與第二 方向自由運(yùn)動(dòng)，第一運(yùn)動(dòng)方向與第二運(yùn)動(dòng)方向在平面上正交；B、 第一方向信號(hào)驅(qū)動(dòng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸，第二方向信號(hào)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)相互 平行的驅(qū)動(dòng)軸； C、 同步耦合控制器耦合第二方向兩個(gè)相互平行的動(dòng)子之間的Y 方向的位置誤差信號(hào)D、 輪廓誤差控制器耦合第一方向與第二方向X方向與Y方向 的位置誤差，進(jìn)行輪廓誤差的耦合控制。
11、 如權(quán)利要求10所述的一種基于H型結(jié)構(gòu)雙邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的 定位方法，其特征在于所述的步驟C,還包括以下步驟(C1)、通過位置傳感裝置獲得目前兩個(gè)直線電機(jī)動(dòng)子的位置信號(hào)；(C2 )、計(jì)算兩個(gè)軸上動(dòng)子之間的Y方向上的相對位置誤差； (C3)、對誤差信號(hào)進(jìn)行增益處理，分配增益信號(hào)反饋至輸入信號(hào)；(C4)、合并測量信號(hào)與誤差信號(hào)，設(shè)置對控制調(diào)整變量； (C5)、驅(qū)動(dòng)兩直線電機(jī)動(dòng)子進(jìn)行位移調(diào)整，達(dá)到兩動(dòng)子之間Y 項(xiàng)運(yùn)動(dòng)同步。
12、 如權(quán)利要求10所述的一種基于H型結(jié)構(gòu)雙邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的 定位方法，其特征在于所述的步驟D,還包括以下步驟(D1)、分別測量第一方向位置誤差，第二方向位置誤差，合 并得到輪廓誤差；(D2 )、將輪廓誤差輸入到交叉耦合補(bǔ)償器得到輪廓誤差補(bǔ)償 修正量；(D3 )、輪廓誤差補(bǔ)償修正量經(jīng)過輪廓控制交叉耦合算法增益 后，反饋至第一、第二方向的驅(qū)動(dòng)軸控制回路；(D4)、將修正信號(hào)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)合并，調(diào)整兩方向上各直線電 機(jī)動(dòng)子的位置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種應(yīng)用于H型驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中的定位控制方法及其裝置，采用X向直線電機(jī)實(shí)現(xiàn)X軸的運(yùn)動(dòng)，采用Y1Y2雙直線電機(jī)來實(shí)現(xiàn)Y軸的運(yùn)動(dòng)，通過Y1，Y2兩個(gè)電機(jī)的交叉耦合來實(shí)現(xiàn)減小相對位置誤差的控制，X軸與Y軸的交叉耦合來實(shí)現(xiàn)減小輪廓誤差的控制對三個(gè)直線電機(jī)的交叉耦合控制來減小同步位置誤差以及輪廓誤差，從而實(shí)現(xiàn)雙邊驅(qū)動(dòng)同步控制精密定位的要求。
文檔編號(hào)G03F7/20GK101344730SQ20081004173
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月15日
發(fā)明者吳立偉, 娟 趙, 銳 陳 申請人:上海微電子裝備有限公司