硅片检测运动平台垂向精密运动机构的研究与设计
发布时间：2017-04-24 16:16
本文关键词：硅片检测运动平台垂向精密运动机构的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：硅片表面颗粒污染检测在当今极大规模集成电路制造中扮演着日益重要的角色。为了保证检测效率以满足产能需要，硅片检测运动平台需采用高速旋转、连续进给的螺旋运动对硅片进行扫描。旋转运动的轴向跳动导致硅片表面偏离光学检测的焦平面，，造成成像质量下降。对于未来45-22nm工艺节点而言，需保证旋转运动台的垂向定位精度达±0.5μm，这对硅片检测运动平台垂向精密运动机构的设计和控制提出了严峻的挑战。 本文主要开展硅片检测运动平台垂向精密运动机构的总体方案设计、零部件选型及结构设计分析、垂向定位控制系统设计以及相应的实验研究，主要工作和成果如下： 根据硅片检测运动平台的总体指标要求，分析了垂向精密运动机构的功能和性能需求，提出了滚动导轨导向、气缸平衡重力、音圈电机实现位置补偿控制的垂向精密运动机构总体方案，同时满足了换片工序的垂向大行程运动和检测工序的精密定位要求。 开展了气缸、音圈电机、光栅尺和滚动导轨等关键部件的分析、选型与校核研究，完成了垂向精密运动机构的结构设计和样机研制。开展了垂向精密运动机构的精密定位控制系统设计，仿真分析了电流、速度、位置三环PID反馈控制的位置补偿控制效果。 开展了垂向精密运动机构的精密定位控制实验，结果表明其垂向定位精度达到±0.1μm，满足设计要求。进一步研究并验证了垂向精密运动机构对于微米量级小幅度位置波动的跟踪能力，为后续利用该垂向精密运动机构补偿水平向导轨的微米量级直线度误差、气浮转台微米量级轴向跳动奠定了基础。
【关键词】：硅片检测运动平台 轴向跳动 音圈电机 结构设计 补偿控制
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH112
【目录】：
- 摘要4-5
- Abstract5-7
- 目录7-9
- 1 绪论9-18
- 1.1 课题来源9
- 1.2 课题的意义与目的9-10
- 1.3 硅片检测运动平台结构设计的发展与研究现状10-16
- 1.4 论文主要研究内容及章节安排16-18
- 2 运动平台垂向精密运动机构的功能分析与方案设计18-28
- 2.1 硅片检测系统的工作原理与流程18-21
- 2.2 硅片检测运动平台的设计要求与分析21-23
- 2.3 硅片检测运动平台的结构方案设计23-26
- 2.4 硅片检测运动平台垂向精密运动机构的电气结构26-27
- 2.5 本章小结27-28
- 3 运动平台垂向精密运动机构关键部件设计、选型与分析28-43
- 3.1 驱动装置的选择28-33
- 3.2 重力平衡装置33-37
- 3.3 导轨的选用、分析与校核37-42
- 3.4 本章小结42-43
- 4 运动平台垂向精密运动机构控制系统的设计43-60
- 4.1 音圈电机的数学模型43-45
- 4.2 垂向控制系统的设计与仿真45-59
- 4.3 本章小结59-60
- 5 实验结果及分析60-66
- 5.1 实验装置和方法60-61
- 5.2 实验结果及分析61-64
- 5.3 本章小结64-66
- 6 总结与展望66-68
- 6.1 全文总结66
- 6.2 研究展望66-68
- 致谢68-70
- 参考文献70-72
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本文编号：324557
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