工作台各速度段激光直写二元图案

为了进一步提高直角坐标激光的直写效率,提出了一种扫描工作台各速度段进行激光直写二元图案的方法。该方法用扫描工作台的位置反馈脉冲同步触发激光束曝光光刻胶,实现像素点的理想位置曝光;而且依据扫描工作台的运动特性和匀速直写时各像素点获得的曝光量情况,对处于扫描工作台加、减速度段的像素点的曝光强度进行调制,保证需要曝光的像素点对应的每一个位移分辨力距离上所获的曝光量与扫描工作台匀速运动时相同,从而保证扫描工作台速度连续变化的情况下激光直写能获得预期的曝光效果。仿真实验表明:以5mm×5mm曝光图案为例,该方法所需的直写时间是传统只在匀速段直写的77.77%;同时配备的声光调制器由16位降为12位时,扫描工作台整个加速段直写产生的曝光量相对误差由0.4%上升为10%。     

步进扫描光刻机扫描运动轨迹规划及误差控制

研究一种步进扫描投影光刻机工作台扫描运动超精密轨迹规划算法及误差控制策略。在分析三阶扫描运动与步进运动轨迹规划异同点的基础上,提出三阶扫描运动轨迹规划算法。针对扫描运动精确性与严格同步性要求,分析扫描运动轨迹规划误差补偿的几个关键问题。根据扫描运动轨迹算法离散实现存在的误差,结合内部整数积分策略,提出扫描运动轨迹规划加减速段与扫描速度稳定段运动距离的离散积分策略误差控制方法。此外,为克服切换时间圆整引起的扫描曝光匀速段位置误差,提出一种基于常速扫描运动段位置修正因子的误差补偿方法。以上方法共同实现光刻机工作台扫描运动轨迹规划精度控制。实例证明提出算法是有效和精确的。该算法成功应用于100nm步进扫描投影光刻机工作台的超精密运动控制系统中。     

大行程纳米级定位工作台的结构设计

考虑采用静态三步拼接曝光法的扫描干涉场曝光系统的性能与工作台的定位精度及稳定性相关,设计了一种大行程、高精度二维工作台以提高其定位精度。采用摩擦驱动和压电陶瓷微位移机构组合的方式构成宏、微进给机构,由闭式气体静压导轨带动工作台实现沿X、Y两个方向的光栅分度与扫描运动。优化设计了摩擦驱动机构和气体静压导轨结构,并对工作台整体结构固有频率进行了有限元分析。使用自准直仪检测了导轨在X、Y方向的直线性,结果显示其两方向偏航和俯仰精度均在±0.04μm以内。使用激光干涉仪检测了导轨在X方向的定位精度和定位噪声,结果表明,对X向行程为220mm、Y向行程为300mm的工作台,其X方向的定位精度优于±5nm,定位稳定性可达±25nm。得到的结果满足扫描干涉场曝光系统工作台纳米级定位精度的要求。     

光刻机工作台超精密运动与同步控制

以同步扫描的运动性能为目标,研究针对步进扫描投影光刻机工作台的超精密运动与同步控制策略.结合工作台的结构特点,提出一种粗、微复合运动控制方法,即:微动台纳米级微动,粗动台微米级跟随运动;以硅片台、掩模台的三阶轨迹规划与轨迹重叠为基础,进行扫描过程中的同步状态规划;为实现纳米级的同步运动精度,进行硅片台与掩模台的动态特性比较,在此基础上提出工作台交叉反馈的同步控制策略,使掩模台实时跟踪硅片台的运动趋势,并设计同步误差模型进行运动性能评估.该方法已在100nm步进扫描投影光刻机中得到实际应用,并取得良好效果.     

基于连续扫描方式的激光共焦扫描显微镜的研制

研发了一套基于连续扫描的激光共焦扫描显微镜(laser confocal scanning microscopy,LCSM)系统。该系统采用工作台连续运动方式实现扫描,提出了利用单次采集的数据滤除随机噪声的方法,避免了多帧取平均对成像速度造成的影响。实现连续扫描的关键在于解决工作台运动与数据采集的同步问题,利用采集卡有限采集模式,合理匹配工作台参数和采集参数,成功解决了这一问题。详细介绍了影响分辨率的因素,通过合理选取探测器针孔直径,取样间隔,确保了实现高分辨率的要求。系统利用Visual C#开发的控制平台,成功地对生物细胞进行了扫描成像。实验结果表明:基于连续扫描的LCSM具有较高的分辨率,生成的显微图像没有任何畸变,并且成像速度有了大幅度提高。     

低成本快速成型机二维工作台运动特性研究

对低成本快速成型机中工作台的运动特性进行了研究.根据工作台的运动特点,对工作台的运动进行了合理的简化,推导了工作台运动的位移传递函数,以及在工件的边缘处,运动的不均匀产生的惯性冲击.通过仿真和实时跟踪的方法,针对厚壁工件成形中扫描速度及加速度对工作台运动的影响进行了研究.结果显示速度的变化对于工作台的振动并没有明显的影响,但是随着速度的提高,工作台的运动惯性将随着增大.运动加速度将影响到工作台的惯性力的大小,随着加速度的提高,输出速度的波动增大.     

光刻机工作台运动控制中的若干关键问题

100 nm步进扫描投影光刻机是我国攻关研究的主流机型,工作台是实现其超精密性能的核心子系统。光刻机工作台采用粗、微复合的运动结构,其同步最大运动平均误差(5 nm)和同步最大运动标准偏差(12 nm)等性能指标对运动控制系统提出严苛要求。分析硅片台与掩模台的结构特点,提出了运动控制系统中保证精度实现的组成单元,分别论述轨迹规划、测量系统、控制策略单元等的工作机理与实现特点;为进一步提高运动控制精度,分析工作台可能受到的扰动因素,提出相应的补偿控制策略,探讨运动控制中各环节的参数校准策略。综合论述步进扫描投影型光刻机工作台运动控制中的关键问题,并提出相应的实现与解决方法,可为实际光刻设备超高精度的实现提供指导。     

用于曲面光栅刻蚀的工作台轨迹拟合及测试误差分析

制作高闪耀角一致性的曲面闪耀光栅需要工作台能够进行曲线拟合运动,因此针对曲面闪耀光栅离子束刻蚀机三维工作台的控制算法开展研究。首先,介绍了曲面闪耀光栅离子束刻蚀机三维工作台的原理方案。接着,根据曲面刻蚀机的实际使用要求,给出了工作台运动轨迹的理论计算方法。然后,提出了一种适用于工作台的圆弧拟合算法,实现了工作台所需的曲线拟合运动。最后,在多组工作参数下开展了三维工作台运动轨迹的测量实验,并将理想轨迹与实测轨迹进行了对比。实验结果表明:工作台进行15个周期的直线拟合运动的累积定位误差小于0.218mm,角度误差小于0.02°;进行40个周期的曲线拟合运动的累积定位误差小于0.2mm,转角误差在-0.2°~0.1°。此方法实现了三维运动工作台扫描刻蚀与摆动刻蚀的功能,工作台的稳定性、精度、抗干扰能力满足设备使用要求。     

触针式三维粗糙度测量仪的工作台设计

介绍了一种新设计的触针式三维粗糙度测量仪的三维工作台,它可以能够实现y轴的精确扫描,准确、迅速定位零件至测量位置,使用调节方便。此三维工作台的设计在覆盖传统仪器所有功能的基础上还有许多延伸,对于传统二维粗糙度测量仪同样是重要改进。     

生长型制造中薄层分形扫描路径的生成与控制系统

提出生长型制造中分形扫描路径的新方法,对比了分形扫描与传统扫描路径对生成簿层性能的影响,在此基础上设计了无反向间隙的二维工作台,并开发了与之配套的ＣＮＣ控制系统。     

激光分形烧结快速成形装置的研制

根据激光分形烧结快速成形要求其扫描过程中无反向间隙和高分辨率的要求,设计并研制出了由钢丝绳牵引驱动的二维扫描工作台,铺粉装置,激光器,计算机控制系统组成的激光分形扫描快速成形系统。     

一种新型滚动轴承表面形貌测量仪

介绍了一种新型的滚动轴承表面形貌测量仪,它采用一种全新的能越过陡峭表面的二维位移传感器和垂直扫描三维工作台组成一个闭环控制系统,将传统的触针移动扫描方式改变为工作台移动扫描方式。在测量工件时,二维位移传感器的测量杠杆总是不断地回到平衡位置,因此即使增大量程,由杠杆转动所引起的测量非线性误差也非常小。该仪器不仅可进行二维轮廓测量,还可进行三维形貌测量,具有大量程、高精度、小测量力和更多测量参数等特点。     

共聚焦激光扫描荧光显微镜扫描系统研制

为适应三维光学微细加工及三维光学信息存储研究的需要,研制了共聚焦激光扫描荧光显微镜的工作台式扫描系统,扫描范围138μm×138μm.工作台采用压电陶瓷驱动器( PZT actuator)驱动的方式来获得高分辨率的位移,采用带柔性铰链的杠杆放大装置来获得较大的位移范围.描述了工作台的工作原理,并对其静态和动态性能进行了测试,实验表明这一扫描系统能很好的应用于共聚焦激光扫描荧光显微镜系统.     

扫描隧道显微镜微位移工作台的神经网络PID控制方法研究

提出了一种基于神经网络理论的微位移工作台控制方案。该工作台以压电陶瓷作为微位移驱动元件,对伺服电机大位移进行位移补偿。分析了压电陶瓷微位移驱动器的原理,建立了工作台的数学模型。神经网络PID控制器对工作台进行闭环控制,利用BP网络的自学习和自适应能力,实时调整网络加权值,改变PID控制器的控制系数,减小工作台的位移误差。采用专用的压电陶瓷驱动电源对工作台的位移进行了实验,相对于常规PID控制器,微位移为11.41 μm时的响应时间从1.5 s缩短到1 s,稳态位移误差从3.13％减小到1.05％,工作台的稳定性和定位精度得以提高,改善了扫描隧道显微镜的工作性能。     

精密二维扫描工作台的研制

简要介绍柔性铰链的概念及其在精密机械中的应用,对最近研制的高精度、宽范围、单层精密二维扫描工作台作了较完整的介绍。     

光机二维扫描技术在激光共聚焦生物芯片扫描仪中的应用

介绍了应用于激光共聚焦生物芯片扫描仪中的光机二维扫描技术 ,即用振镜和f- θ扫描物镜构成其中一维的光扫描系统 ,用步进电机驱动扫描工作台移动构成另一维机械扫描系统 ,并在此基础上分析研究了光机二维扫描控制系统的设计。为快速、高精度激光共聚焦生物芯片扫描仪的研制作了新的有益尝试 ,并取得了初步的实验结果     

扫描电化学显微镜压电工作台的建模与控制

为提高扫描电化学显微镜(SECM)微定位系统的运动定位精度,对其压电工作台的数学模型和控制器设计进行了研究.介绍了压电工作台的动态迟滞模型方程和采用Prandtl-Ishlinskii(PI)迟滞算子的动态迟滞模型,并在此基础上设计了压电工作台的复合控制方案.以CHI900B型扫描电化学显微镜的三维压电工作台为实验对象,对动态迟滞模型的具体建模过程进行了阐述,并验证了控制器的性能.在100 V/s和900 V/s两种不同输入电压速率下进行运动定位实验,动态迟滞模型平均误差分别为0.08μm和0.11μm,精度明中显优于压电工作台的线性动态模型和PI迟滞模型.复合控制方案下,系统跟踪±400μm/s任意三角波的平均误差为0.085μm,最大误差为0.105μm;跟踪复频波的平均误差为0.105μm,最大误差为0.115μm.控制效果较好.     

国内外机床技术动态

三种导轨耐磨性的比较 日本东京芝浦电气有限公司在研制电子束扫描曝光装置过程中,在精密工作台上分别采用滚珠导轨、滚柱导轨和气垫导轨进行了试验。气垫导轨工作台的摆动、起伏和倾斜误差均在1秒之内,重复性在0.2秒之内,制造后运行两年半,精度如初。而滚珠导轨运行160Km后,滚     

高精密运动平台的重复控制

为给步进扫描光刻机的设计研究提供理论指导,解决光刻机工作台宏动平台的控制问题,建立了步进扫描光刻机模拟减振试验平台宏动定位系统工作台伺服系统的数学模型,并根据该系统重复运动的特点,提出一种基于重复控制补偿的PID控制方式.运用MATLAB软件进行仿真试验,仿真结果表明与普通PID控制相比,基于重复控制补偿的PID控制器可以有效地减小跟踪误差,因而可以使系统有更好的控制效果.     

一种精密X-Y扫描台的研究

探讨了一种精密的X-Y扫描工作台,论证其主要技术指标,介绍其结构特点,同时也进行理论分析,最后讨论其应用。