工件台激光干涉仪测量误差模型研究

论文摘要

多自由度精密运动台是集成电路设备、精密加工机床等的关键部件,具有速度大、精度高的特性,其运动精度直接影响整机的性能,因此多自由度精密运动台的高速高精运动控制十分关键。实现多自由度精密运动台的高精度运动控制,需要建立准确的测量模型。在这些模型和算法中存在大量的参数需要辨识与校准,参数辨识与校准直接影响光刻机工件台的运动精度。本文以工件台测量系统中的6轴双频激光干涉仪为对象,定量分析各种测量误差,对阿贝误差和余弦误差进行了数学建模。阿贝误差和余弦误差模型通过分区的方式计算工件台与双频激光干涉仪之间每个光轴的四条光束在各区间的光程,再结合权重因子得到X、Y向6个光轴的光程。以在工件台倾斜和工件台旋转下的X、Y向6个光轴光程为基础,计算出干涉仪光束倾斜时工件台同时倾斜和干涉仪光束旋转时工件台同时旋转的X、Y向6个光轴光程,通过叠加换算得到含有机器常数的误差模型。根据实验数据拟合出误差模型中的各个机器常数,对该误差模型的正确性和有效性进行验证,在光刻机的样机上被证实取得良好效果:由模型前Y向的位置误差100nm降低到运用该模型后的10nm,显著提高了工件台的定位精度。该模型可用于其它多自由度运动台的运动控制中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题目的和意义
• 1.2 步进扫描工件台技术及其测量技术的国内外现状
• 1.3 课题来源
• 1.4 论文主要内容
• 2 工件台及其测量系统介绍
• 2.1 光刻机工件台水平运动控制方式及性能简介
• 2.2 双频激光干涉仪测距与测角原理
• 2.3 测量系统的组成布局以及系统特有的光路特点
• 2.4 本章小结
• 3 工件台测量系统误差分析
• 3.1 测试工件台定位误差简介
• 3.2 双频激光干涉仪的测量过程
• 3.3 误差分析
• 3.4 本章小节
• 4 工件台激光干涉仪测量误差模型
• 4.1 干涉仪模型中的基本概念定义与性质
• 4.2 四种情形的模型
• 4.3 干涉仪光束旋转和倾斜时的模型
• 4.4 工件台干涉仪激光总模型
• 4.5 本章小结
• 5 试验与测试校准
• 5.1 工件台干涉仪旋转度校准测试
• 5.2 工件台旋转倾斜所致套刻误差测试实验
• 5.3 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献