[发明专利]一种基于H型结构双边驱动系统的定位控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体前道领域中的光刻设备，尤其涉及光刻机中的一种双边驱动系统的定位控制方法及其装置。

背景技术

硅片生产过程中包含了一系列的极为复杂、昂贵、耗时的光刻工艺过程，而光刻机的光刻精度和产率高低直接决定了光刻设备的设计和制造。随着市场对光刻产率需求的提高，且同时要求改善和提高系统的曝光质量和曝光精度。在此背景下要求执行机构在大惯量高速运动时仍具有很高的定位精度。

目前，对双边同步驱动的方式主要是并行控制和主从控制。并行控制方法是双边电机独立控制，彼此之间不产生相互影响，任何一边的扰动也不会影响另外一边，但是一旦其中一边发生扰动，由于缺少相互反馈，属于开环控制，这时系统的同步将难以保证。这时一般采用Rz轴来校正这种不同步，但是这样的方式不仅多了一个控制轴，而且它会导致两个同步轴位置偏差相位不一致，这也影响了控制精度。主从控制方法可以提高控制器的跟踪性能，任何主机的位置，负载的扰动都能准确的反映在从机上，从机可以准确的跟踪主机，但是从机上的扰动却不能反馈到主机上，并且后一台电机的转速比前一台稍有滞后，启动过程的跟随性能不理想，这些均制约了这种控制方式性能的提高。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，在H结构双边驱动系统中双边直线电机同步误差及轮廓误差；本发明提供一种技术方案，通过对三个直线电机的交叉耦合来实现减小相对位置误差的控制，，从而提高双边驱动同步控制的定位的精度和准度。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种H型双边驱动定位系统，包括X向运动模块的设定点发生器，用于设定运动台X向期望位置的指示信号，Y向运动的设定点发生器；其特征在于：还包括同步耦合控制器，用于调整Y1运动模块与Y2运动模块之间的位置误差；交叉耦合控制器，用于运动模块XY方向上的位置误差。

所述的Y向运动模块的位置误差是通过Y1运动模块的位置误差与Y2运动模块的位置误差变换得到。同步耦合控制器，包含依次连接的用于设定增益因子的相关增益器，2个增益分配器。调整XY方向位置信号的轮廓耦合控制器，包含4个交叉耦合增益器和一个耦合误差补偿器，其中分别由一个X方向、Y方向的增益补偿器连接到耦合误差补偿器，输出耦合误差补偿信息，分成两路输出至另外一组X方向、Y方向的增益补偿器。

所述的Y方向的运动模块为两个直线电机，分别位于两相互平行的导轨上，直线电机设置有固定定子，固定于基座；同时，每个直线电机分别设有动子，两动子之间通过横梁相互连接。所述的X方向运动模块为一直线电机，与Y方向的两运动模块成水平正交，该直线电机气浮于连接Y方向两动子的横梁之上，X方向直线电机与硅片承载台相连接；所述的X向直线电机驱动X轴运动，驱动硅片承载台作X向运动，两台Y方向直线电机通过横梁同步驱动硅片台沿Y向运动。所述的Y方向的两个直线电机由同一个驱动信号驱动。

同时本发明提供一种基于H型结构双边驱动系统的定位方法，包括以下定位步骤：

A、两个定位信号同时驱动H型驱动结构，在第一方向与第二方向自由运动，第一运动方向与第二运动方向在平面上正交；

B、第一方向信号驱动一个驱动轴，第二方向信号驱动两个相互平行的驱动轴；

C、同步耦合控制器耦合第二方向两个相互平行的动子之间的位置误差信号；

D、轮廓误差控制器耦合第一方向与第二方向的位置误差，进行轮廓误差的耦合控制。

所述的步骤C，还包括以下步骤：

(C1)、通过位置传感装置获得两个相互平行的直线电机动子的位置信号；

(C2)、计算两个动子之间在第二方向上的相对位置误差；

(C3)、对误差信号进行增益处理，分配增益信号反馈至输入信号；

(C4)、合并位置信号与(C3)的输入信号，设置对控制的调整变量；

(C5)、驱动两直线电机动子进行位移调整，达到两相互平行的直线电机动子在第二方向上的运动同步。

所述的步骤D，还包括以下步骤：

(D1)、将测量得到的第一方向位置误差，经过轮廓误差控制器的第一组第一方向耦合增益模块，将第二方向位置误差，经过轮廓误差控制器的第一组第二方向耦合增益模块，合并得到轮廓误差；

(D2)、将轮廓误差输入到轮廓误差控制器的轮廓耦合控制器得到轮廓误差补偿修正量；

(D3)、轮廓误差补偿修正量分别经过轮廓误差控制器的第二组第一方向耦合增益模块和第二组第二方向耦合增益模块后，反馈至第一、第二方向的驱动轴控制回路；