微动台六自由度霍尔微位移测量系统

发布时间：2020-09-01 13:48

　　微动台是光刻机工件台系统的核心部件,进行光刻前,需要将微动台方镜调整至光刻机系统激光干涉仪测量范围内寻找系统零位。调整过程中,方镜与微动台的相对运动位置由六自由度霍尔传感系统进行测量。工件台宏微联合工作过程中,霍尔传感系统也需要保持测量和通讯状态,一旦微动台运动超出干涉仪测量范围,系统立刻切换到霍尔传感器闭环控制,保证宏微系统运动在可控状态。本文以工件台微动台为研究对象,在已有微动台结构的基础上,设计六自由度霍尔测量系统对微动质心位置进行测量,完成的工作内容如下:首先,建立了六自由度霍尔测量模型,获得霍尔传感器测量方向位移与方镜质心的位置变换矩阵,然后以激光传感器测量信号为基准,结合霍尔传感器电压信号,利用最小二乘拟合方法解算霍尔传感器测量方向位移与霍尔电压的关系矩阵,实现了霍尔输出电压与方镜质心的六自由度位置解耦。其次设计了六路霍尔传感器信号采集卡,采用6通道16位A/D转换芯片实现6路霍尔电压同步采集。接收控制系统5k时钟信号,实现了与控制系统6.25Mbps波特率的通讯功能。最后搭建单自由度实验平台和六自由度测量系统,分别对单个霍尔传感器及信号采集卡功能和六自由度测量系统解耦方法进行实验验证。单路霍尔传感器的实验数据表明,单自由度霍尔传感器测量系统在4mm的量程内分辨力达到1μm,非线性度为1.23%,测量系统稳定时间为3分钟。六自由度测量系统实验表明,可以通过六路霍尔测量系统对微动台方镜质心位置进行解耦,以激光传感器测量系统为基准评定霍尔测量系统的解耦结果,得到线位移误差120μm,角位移误差为0.034°。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN305.7

【参考文献】