用于扫描干涉场曝光的超精密微动台设计与控制 
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Design and Control of Ultra-Precision Fine Positioning Stage for Scanning Beam Interference Lithography
1 清华大学机械工程系摩擦学国家重点实验室, 北京 100084
2 清华大学精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室, 北京 100084
3 东风商用车技术中心基础技术研究室, 湖北 武汉 430056
图 & 表
图 1. SBIL系统
Fig. 1. SBIL system
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图 2. SBIL扫描步进曝光过程
Fig. 2. Scanning and step exposure process of SBIL
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图 3. 条纹锁定控制原理
Fig. 3. Fringe phase-locking control principle
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图 4. D1(x)傅里叶变换示意图
Fig. 4. Schematic diagram of the Fourier transform of D1(x)
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图 5. 曝光对比度随周期测量误差的变化曲线
Fig. 5. Exposure contrast versus period measurement error
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图 6. 粗微叠层工件台结构示意图
Fig. 6. Schematic diagram of coarse-fine dual stage structure
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图 7. 粗微叠层对接关系框图
Fig. 7. Block diagram of coarse-fine dual stage docking scheme
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图 8. 微动台内部结构示意图
Fig. 8. Internal structure diagram of fine positioning stage
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图 9. 微动台系统布局
Fig. 9. System overview of fine positioning stage
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图 10. 微动台三自由度解耦控制框图
Fig. 10. Three degree of freedom decoupling control block diagram of fine positioning stage
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图 11. x自由度模型的辨识和拟合结果
Fig. 11. Identified and fitted results of x degree of freedom model
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图 12. 开环传递函数Bode图
Fig. 12. Bode diagram of open loop transfer function
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图 13. 闭环控制下x,y,θz自由度的定位误差
Fig. 13. Positioning errors in degrees of freedom of x,y,θz with close-loop control
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表 1x,y,θz定位误差统计
Table1. Statistics of positioning error in x,y,θz
| Motion direction | Positioning error |
|---|
| RMS | Peak-peak |
|---|
| x /nm | 1.51 | 11.28 | | y /nm | 5.46 | 38.19 | | θz /μrad | 0.02 | 0.17 |
|
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鲁森, 杨开明, 朱煜, 王磊杰, 张鸣, 杨进. 用于扫描干涉场曝光的超精密微动台设计与控制[J]. 光学学报, 2017, 37(10): 1012006. Sen Lu, Kaiming Yang, Yu Zhu, Leijie Wang, Ming Zhang, Jin Yang. Design and Control of Ultra-Precision Fine Positioning Stage for Scanning Beam Interference Lithography[J]. Acta Optica Sinica, 2017, 37(10): 1012006.
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