基於摩擦遲滯模型之順滑模態控制應用於多軸壓電奈米定位平台

在次世代的微影技術中，電子束微影(E-beam Lithography，EBL)目前被認為是最有潛力發展成為次世代半導體製程設備的技術，其中，高解析度的多自由度定位平台是不可或缺的。為滿足電子束微影系統的需求，本文的目標在設計一六自由度的精密定位平台，以控制平台的致動作為電子束微影時的曝光補償。我們改良掃描電子顯微鏡JEOL-7000F本身的位移平台，在上面加裝一使用壓電致動的多軸奈米定位平台。壓電致動器具有體積小、出力大、剛性佳等優點，然而其遲滯效應會造成10％-15％的位移誤差，為了降低遲滯效應對控制的影響，我們選擇順滑模態理論作為閉迴路控制器，將壓電遲滯現象視為系統的匹配式干擾來設計控制參數，並且由各種壓電遲滯模型中，選用函數法來找出本文中的壓電遲滯模型，以此模型為參考模擬出實際控制參數的有界極值，如此我們僅需設計一組參數，卻可以控制一段範圍的頻率，並且對於變頻率、變振幅的輸入訊號，也都能有良好的控制響應。

關鍵字

壓電致動器；奈米定位平台；多自由度；順滑模態控制；遲滯模型

並列摘要

E-beam lithography(EBL) is one of the lithographic technique, and it is considered the most potential technique to be the key of semiconductor process in the next generation. Thus, high performance stage is necessary. In this thesis we design a precision six degree-of-freedom positioning stage and control the motion of stage as lithographic compensation. We choose piezoelectric material as the actuator, but the hysteresis cause large displacement error. We use sliding mode controller as the closed loop control to reduce hysteresis effect, because it has robust character. Here hysteresis effect regards as matched system uncertainty, and we can estimate its upper bound by transfer function hysteresis model and Matlab simulation. Therefore, our multi-axes piezoelectric positioning stage could adapt to altering frequency or unsettled amplitude.

並列關鍵字

piezoelectric ； nano positioning stage ； multi-DOF ； sliding mode control ； hysteresis

參考文獻

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被引用紀錄

張毓倩（2009）。適合電子束微影系統之高精密度奈米定位平台〔碩士論文，國立臺灣大學〕。華藝線上圖書館。https://doi.org/10.6342/NTU.2009.01216

國際替代計量

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