[发明专利]一种光刻机工件台运动控制方法

说明书

本发明提供了一种光刻机工件台运动控制方法，包括如下步骤：(S1)将光刻机工件台的运动伺服系统设置成三环PID控制结构；(S2)在所述三环PID控制结构中引入双前馈以实现对所述运动伺服系统的控制。本发明降低了控制运动伺服系统设计难度的同时也降低了运动伺服系统的建模难度，并且会对扰动带来的模型不确定性进行跟踪，减小了稳态跟踪误差，提高了定位精度与跟踪精度，不仅使运动伺服系统可以保证稳定性和相应的快速性，还使运动伺服系统的输出轨迹和速度在任何时刻都可以最大程度地复现规划轨迹和规划速度。本发明方法灵活，易于控制，具有很强的推广价值和实用价值。

技术领域

本发明涉及精密运动控制领域，具体地说，是涉及一种光刻机工件台运动 控制方法。

背景技术

光刻机是制造大规模集成电路的设备，工件台是光刻机的关键组成部分， 作为光刻机运动控制系统关键机构，在光刻机的硅片对准、调平调焦和曝光刻 片过程中起到了重要作用。在光刻机控制中，为了解决单一种类执行器控制方 式无法解决高精度与大行程之间的矛盾的问题，通常在光刻机系统采用宏微结 构，其中，宏动台完成高速、长行程运动，宏动部分的运动由直线电机来实现， 微动部分主要采用音圈电机实现超精密动态跟踪和定位，工件台超精密动态跟 踪和定位是光刻机研发的关键技术，其运动精度和速度对光刻机的分辨率和产 率具有直接的影响，其中，宏动台的精度通常要达到微米级。

针对宏动台的运动控制，现已提出了许多的控制策略，然而现有的宏动台 直线伺服电机控制策略通常无法解决运动过程中扰动产生的误差及直线电机运 动过程中摩擦力、推力波动所产生的误差。例如：现有技术中通常使用PID控 制策略以保证稳定性的同时提高系统相应速度，经典的PID伺服控制方法能够 简单方便地获得稳定、无超调的位置控制和良好的定位精度，它被广泛应用在 传统的伺服进给控制系统中，但是却存在如下的问题：1、传统的PID控制算 法无法消除或减小稳态跟踪误差而影响运动轨迹的精度；2、当电流环引入PID 控制器后会提高电流环闭环等效模型阶次，从而造成速度环与位置环控制器参 数设计困难的问题。

再如：在传统的PID控制结构上，加入一个基于高阶微分的前馈补偿值， 前馈控制器通常采用的是一种固定参数的逆模型结构，前馈控制器的参数需要 预先给定并且在控制过程中保持不变，但在工件台控制系统中，由于受到未建 模特性和模型不确定性等复杂因素的影响，逆模型参数会产生一定的波动，这 在一定程度上影响了传统固定参数逆模型前馈控制方法在工件台宏动电机控制 系统中的应用效果。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种光刻机工件台运动控制方 法，解决了传统的光刻机工件台伺服电机PID控制方法无法消除或减小稳态跟 踪误差，从而影响进给运动轨迹的加工精度，以及不能使系统的输出轨迹和速 度在任何时刻都可以最大程度地复现规划轨迹和规划速度的问题。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

本方案提供了一种光刻机工件台运动控制方法，包括如下步骤：

(S1)将光刻机工件台的运动伺服系统设置成三环PID控制结构；

(S2)在所述三环PID控制结构中引入双前馈以实现对所述运动伺服系统 的控制。

进一步地，所述(S1)中，三环PID控制结构由电流环PID、速度环PID和 位置环PID组成，其中，

所述电流环PID，用于调节运动伺服系统的速度和位置的偏差响应；

所述速度环PID，用于对所述电流环PID的速度偏差进行PID控制；

所述位置环PID，用于对所述电流环PID的位置偏差进行PID控制。

再进一步地，所述电流环PID调节运动伺服系统的速度和位置的偏差响应， 包括如下步骤：