TWI522754B - 用於對載台決定轉換偏移及用於決定補償圖之方法 - Google Patents

用於對載台決定轉換偏移及用於決定補償圖之方法 Download PDF

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Description

用於對載台決定轉換偏移及用於決定補償圖之方法
【相關申請案】
本案主張基於2010年5月18日申請之標題為「決定轉換偏移的方法」的美國專利臨時申請案第61/345,988號以及2010年7月13日申請之標題為「決定轉換偏移的方法」的美國專利臨時申請案第61/363,806號的優先權。就所能允許的,美國專利臨時申請案第61/363,806和61/345,988號的內容併於此以為參考。
本發明為一種用於對載台決定轉換偏移及用於決定補償圖之方法。
曝光設備通常用來在半導體處理期間從光罩轉移影像到半導體晶圓上。典型的曝光設備包括照明來源、定位光罩的光罩載台組件、具有光學軸的光學組件、定位半導體晶圓的晶圓載台組件、測量系統、控制系統。每個載台組件包括一或更多個移動器,而每個移動器包括與磁鐵組件交互作用的線圈陣列。測量系統持續不斷地監視光罩和晶圓的位置,而控制系統控制每個載台組件以持續不斷地調整光罩和晶圓的位置。從光罩轉移到晶圓上的影像特色乃極度微小。據此,精確定位晶圓和光罩對於製造高品質晶圓而言是很關鍵的。
於特定的設計,測量系統所測量的個別載台位置並非絕對位置,而是相對於當測量系統做初始化時之載台組件恰巧所在的位置。因此,必須決定偏移值,其將測量的干涉儀位置校準於磁鐵組件的真實極,以適當轉換移動器。此偏移值常常稱為「轉換偏移」(commutation offset)。
每個移動器所產生的力量是多麼正確決定轉換偏移值的正弦函數。舉例而言,如果計算的和真實的轉換偏移之間的誤差是百分之三,則移動器所產生的力是最大可能的(和預期的)力的差不多百分之九十八。然而,對於百分之七的轉換誤差,力則落於差不多百分之九十。因此,正確決定每個移動器的轉換偏移是很重要的,如此則每個移動器才有效率地且正確地操作。
本發明針對用於決定移動器組件的移動器之轉換偏移的方法,該移動器組件相對於載台基底而移動和定位載台。於一具體態樣,移動器產生沿著第一軸而移動和定位載台的第一軸力,以及產生沿著正交於第一軸之垂直指向的第二軸而移動和定位載台的第二軸力。再者,移動器包括線圈陣列。該方法包括以閉路方式來控制移動器組件,以沿著第一軸和沿著第二軸來維持載台的位置而使載台升高於載台基底上。另外,該方法包括決定移動器的第一轉換偏移。此步驟可以包括:(i)指使電流到線圈陣列,如此則移動器賦予擾動於載台上;以及(ii)評估由於移動器產生之載台擾動的結果而由移動器組件所產生的一或更多個力。
藉由在此提供的某些方法,載台於轉換程序期間升高。結果,本方法可以使用於平面的或線性的馬達安排,例如磁浮(maglev)型載台,其沒有過剩的移動器會沿著第二軸產生力。
本發明也針對用於決定移動器組件的移動器之轉換偏移的控制系統。本發明還針對移動工件的載台組件,該載台組件包括維持工件的載台以及移動器,其中移動器的轉換偏移乃利用在此提供的一種方法而決定。於又另一具體態樣,本發明針對曝光設備,其包括照明系統和載台組件,該載台組件相對於照明系統而移動載台。於又另一具體態樣,本發明針對製造裝置的方法,其包括以下步驟:提供基板,以及以該曝光設備把影像形成於基板。
於再另一具體態樣,本發明針對用於控制移動器組件的方法,其包括以下步驟:以控制系統來控制移動器組件而把載台定位在第一測試位置;以控制系統來施加第一激發訊號到移動器組件,而載台在第一測試位置;以及對於第一激發訊號,決定第一組控制命令。於此具體態樣,第二激發訊號可以施加於移動器組件,而載台在第一測試位置;並且對於第二激發訊號,可以決定第二組控制命令。再者,於此具體態樣,控制系統可以利用來自諸組控制命令的資訊而控制移動器組件。
另外,該方法可以包括以下步驟:從第一組控制命令和第二組控制命令產生補償圖;以及控制系統利用來自補償圖的資訊而控制移動器組件。
此外,本發明針對移動器組件,其相對於載台基底而移動和定位載台,該移動器組件包括:移動器,其相對於載台基底而移動和定位載台;以及控制系統,其控制移動器。該控制系統:(i)指使電流到移動器而把載台定位在第一測試位置;(ii)施加第一激發訊號到移動器,而載台在第一測試位置;以及(iii)對於第一激發訊號,決定第一組控制命令。
圖1是具有本發明特色之精密組件(亦即曝光設備10)的示意示範圖。曝光設備10包括設備框架12、照明系統14(照射設備)、光學組件16、光罩載台組件18、晶圓載台組件20、測量系統22、控制系統24。曝光設備10的構件設計可加以變化以符合曝光設備10的設計要求。曝光設備10特別可使用做為微影裝置,其將積體電路的圖案(未顯示)從光罩26轉移到半導體晶圓28上。曝光設備10安裝於安裝基底30(譬如地面、基座或樓板)或其他某種支持結構。
概括來看,於特定的具體態樣,在此揭示的控制系統24利用一或更多種獨特的方法而以改善的正確度來決定載台組件18、20當中一或二者之移動器的轉換偏移。再者,於特定的具體態樣,在此揭示的控制系統24利用一或更多種其他的補償方法來改善個別載台組件18、20的定位。結果,晶圓28和/或光罩26可以用改善的正確度來定位,並且載台組件18、20可以操作得更有效率。此可以導致以曝光設備10製造出更高密度的晶圓28。
許多圖包括指向系統,其示範出X軸、正交於X軸的Y軸、正交於X和Y軸的Z軸。應該注意這些軸當中的任一者也可以稱為第一、第二和/或第三軸。
有許多不同類型的微影裝置。舉例而言,曝光設備10可以使用做為掃描式光微影系統。另外可以選擇的是曝光設備10是步進重複式光微影系統。然而,在此提供之曝光設備10的用途並不限於製造半導體的光微影系統。曝光設備10舉例而言可以使用做為把液晶顯示裝置圖案曝光於矩形玻璃板上的LCD光微影系統,或者使用做為製造薄膜磁頭的光微影系統。
設備框架12是堅固的並且支持著曝光設備10的構件。圖1所示範的設備框架12在安裝基底30上面支持著光罩載台組件18、光學組件16、照明系統14。
照明系統14包括照明來源32和照明光學組件34。照明來源32發出光能射束(照射)。照明光學組件34把光能射束從照明來源32導引到光學組件16。照明來源32可以是g線來源(436奈米)、i線來源(365奈米)、KrF準分子雷射(248奈米)、ArF準分子雷射(193奈米)、F2雷射(157奈米)或EUV來源(13.5奈米)。另外可以選擇的是照明來源32產生帶電粒子束,例如X光或電子束。
光學組件16把離開光罩26的光投射和/或聚焦至晶圓28。視曝光設備10的設計而定,光學組件16可以放大或縮小照射在光罩26上的影像。
光罩載台組件18握持著光罩26並且相對於光學組件16和晶圓28來定位光罩26。於圖1,光罩載台組件18包括維持光罩26的光罩載台18A、光罩載台基底18B、定位光罩載台18A和光罩26的光罩載台移動器組件18C。光罩載台移動器組件18C可以設計成相對於光罩載台基底18B而以六個自由度(X、Y、Z軸和繞著X、Y、Z軸)來移動光罩26。於另外可選擇的具體態樣,光罩載台移動器組件18C可以設計成以一個(Y軸)或三個(X和Y軸和繞著Z軸)自由度來移動光罩26。
有些類似而言,晶圓載台組件20握持著晶圓28並且相對於光罩26之照射部分的投射影像而定位晶圓28。於圖1,晶圓載台組件20包括維持晶圓28的晶圓載台20A、晶圓載台基底20B、定位晶圓載台20A和晶圓28的晶圓載台移動器組件20C。晶圓載台移動器組件20C可以設計成相對於晶圓載台基底20B而以高達六個自由度(沿著X、Y、Z軸和繞著X、Y、Z軸)來移動晶圓28。
測量系統22監視著光罩26和晶圓28相對於光學組件16或某種其他參考物的移動。以此資訊,設備控制系統24可以控制光罩載台組件18而精確定位光罩26以及控制晶圓載台組件20而精確定位晶圓28。舉例而言,測量系統22可以利用多個雷射干涉儀、編碼器、自動聚焦系統和/或其他的測量裝置。於圖1,測量系統22包括:(i)光罩測量系統22A(其示範成箱盒),其監視光罩載台18A和光罩26的位置;以及(ii)晶圓測量系統22B(其示範成箱盒),其監視晶圓載台20A的位置。
控制系統24連接於光罩載台組件18、晶圓載台組件20、測量系統22。組件控制系統24從測量系統22接收資訊來控制載台組件18、20以精確定位光罩26和晶圓28。組件控制系統24可以包括一或更多個處理器和電路。
圖2A是控制系統224以及以改善的正確度和效率來定位工件200(其示範於載台組件220上方)之載台組件220的簡化示意示範圖。於一具體態樣,工件200可以是晶圓28(其示範於圖1),並且載台組件220可以使用做為晶圓載台組件20。另外可以選擇的是載台組件220於製造和/或檢視期間乃用於移動和定位其他種類的工件200(譬如圖1所示範的光罩26)。
於圖2A,載台組件220包括載台220A、載台基底220B、載台移動器組件220C。這些構件的設計可加以變化以符合載台組件220的需求。載台220A選擇性地維持著工件200。舉例而言,載台220A可以包括夾具以選擇性地維持著工件200。載台基底220B支持部分的載台移動器組件220C。於圖2A,載台220A是堅固的、大致矩形的板,而載台基底220B也是堅固的、大致矩形的板。
載台移動器組件220C相對於載台基底220B而移動載台220A和工件200。於圖2A,載台移動器組件220C設計成以六個自由度(亦即沿著X軸、沿著Y軸、沿著Z軸、繞著X軸(θX(Tx))、繞著Y軸(θY(Ty))、繞著Z軸(θZ(Tz)))來移動載台220A。另外可以選擇的是載台移動器組件220C設計成以少於六個自由度來移動載台220A。
於圖2A,載台移動器組件220C包括線圈組件236(其固定於載台220A而與之一起移動)以及磁鐵組件238(其固定於載台基底220B而合作界定出平面馬達)。於此具體態樣,線圈組件236包括第一YZ線圈陣列240、第二YZ線圈陣列242、第一XZ線圈陣列244、第二XZ線圈陣列246。於此具體態樣,載台220A可以分成四個象限,並且線圈陣列240、242、244、246當中一者則固定於各個象限。更特定而言,於此具體態樣,(i)第一XZ線圈陣列244固定於載台220A的右前象限;(ii)第一YZ線圈陣列240固定於載台220A的右後象限;(iii)第二YZ線圈陣列242固定於載台220A的左前象限;以及(iv)第二XZ線圈陣列246固定於載台220A的左後象限。此外,於此具體態樣,YZ線圈陣列240、242的指向乃使它們的線圈電線校準成垂直於Y軸;XZ線圈陣列244、246的指向乃使它們的線圈電線校準成垂直於X軸。另外可以選擇的是線圈陣列240、242、244、246的安排不同於圖2A所示範的。
如在此所提供的,每個線圈陣列240、242、244、246包括一或更多個線圈248。於圖2A,載台移動器組件220C包括四個三相馬達。因此,每個線圈陣列240、242、244、246包括多個三線圈248。於圖2A所示範的簡化範例,每個線圈陣列240、242、244、246包括三個部分重疊的線圈248。對於每個線圈陣列240、242、244、246,(i)線圈248當中一者可以稱為U相線圈;(ii)線圈248當中一者可以稱為V相線圈;以及(iii)線圈248當中一者可以稱為W相線圈。適合的線圈陣列乃詳細描述於美國專利第6,208,045號和美國專利第7,205,741 B1號,其內容併於此以為參考。舉例而言,另外可以選擇的是每個線圈陣列240、242、244、246是包括多個二線圈248的二相系統。
再者,於圖2A,線圈陣列240、242、244、246經設計和定位,如此則(i)可以指使電流到第一YZ線圈陣列240和第二YZ線圈陣列242,以沿著Y軸和沿著Z軸而在載台上產生力;以及(ii)可以指使電流到第一XZ線圈陣列244和第二XZ線圈陣列246,以沿著X軸和沿著Z軸而在載台220A上產生力。以此設計,(i)第一YZ線圈陣列240與磁鐵陣列238合作以界定出第一YZ移動器250A,其產生第一Y軸力(沿著Y軸指向)而沿著Y軸來移動載台220A,以及產生第一Z軸力(沿著Z軸指向)而沿著Z軸來移動載台220A;(ii)第二YZ線圈陣列242與磁鐵陣列238合作以界定出第二YZ移動器250B,其產生第二Y軸力(沿著Y軸指向)而沿著Y軸來移動載台220A,以及產生第二Z軸力(沿著Z軸指向)而沿著Z軸來移動載台220A;(iii)第一XZ線圈陣列244與磁鐵陣列238合作以界定出第一XZ移動器250C,其產生第一X軸力(沿著X軸指向)而沿著X軸來移動載台220A,以及產生第三Z軸力(沿著Z軸指向)而沿著Z軸來移動載台220A;以及(iv)第二XZ線圈陣列246與磁鐵陣列238合作以界定出第二XZ移動器250D,其產生第二X軸力(沿著X軸指向)而沿著X軸來移動載台220A,以及產生第四Z軸力(沿著Z軸指向)而沿著Z軸來移動載台220A。
應該注意X、Y或Z軸力當中任一者可以另外選擇稱為第一軸力、第二軸力或第三軸力。
此外,於圖2A,磁鐵組件238包括磁鐵251的二維陣列(其沿著X和Y軸指向)而固定於載台基底220B。於某個不是唯一的具體態樣,磁鐵251乃建構成棋盤圖案,其在X方向有多個列、在Y方向有多個欄。於此具體態樣,陣列238中之所有磁鐵251的極軸乃校準成平行於Z方向(垂直於X-Y座標平面)。舉例而言,另外可以選擇的是磁鐵251安排成讓列相對於X方向係呈一角度(譬如四十五度),而欄相對於Y方向係呈一角度(譬如四十五度)。
再者,於圖2A,任何列或欄裡的磁鐵251具有相同的極性。舉例而言,最右欄中的所有磁鐵251具有朝上的S極(標以「S」),而最右欄旁邊一欄中的所有磁鐵251具有朝上的N極(標以「N」)。於圖2A,有十二列磁鐵251和十五欄磁鐵251。於某些具體態樣,特別是涉及移動線圈馬達者,磁性組件238中的列和欄數目乃實質更大,以提供想要的更大行進範圍。於此具體態樣,磁鐵251的尺寸都相等、截面皆呈方形,雖然其他形狀的磁鐵251也是可能的。
於另外可選擇的具體態樣,載台移動器組件可以設計成使線圈組件236固定於載台基底220B,並且磁鐵組件238固定於載台220A而與之一起移動。另外可選擇的或附帶地,載台移動器組件可以包括一或更多個線性馬達或另一種移動器。
於此具體態樣,控制系統224獨立且同時地指使不同電流到每個線圈陣列240、242、244、246的每個三相(U、V、W)線圈248以精確定位工件200和載台220A。換一種方式來說,於此具體態樣,控制系統224指使三相轉換電流到每個線圈陣列240、242、244、246。以此設計,線圈陣列240、242、244、246被供以電力以相對於靜止的磁鐵組件238而移動。另外可以選擇的是載台移動器組件220C可以設計成使磁鐵組件238相對於靜止不動的線圈陣列240、242、244、246而移動。控制系統224可以包括一或更多個處理器,其經程式化以進行在此提供的步驟。
於一具體態樣,為了控制第一YZ移動器250A,控制系統224利用以下的馬達轉換來決定要指使到第一YZ線圈陣列240之不同相的電流:
對於第一YZ線圈陣列240,方程式(1)是馬達轉換公式,其用於決定分別指使到U、V、W相線圈的電流命令Iu,YZ1、Iv,YZ1、Iw,YZ1。再者,於方程式(1),(i)y是沿著線圈組件236之Y軸的目前測量位置(譬如是以圖1示範的測量系統22所測量);(ii) yo,YZ1是第一YZ線圈陣列240的轉換偏移;(iii) ky,YZ1和kz,YZ1是沿著第一YZ移動器250A之Y和Z軸的馬達力常數;(iv) FY1和FZ1是沿著第一YZ移動器250A之Y和Z軸的馬達力命令,其由控制系統224所決定;(v) Ay,YZ1和Az,YZ1是第一YZ移動器250A分別沿著Y和Z軸生成想要的力所需之電流振幅;(vi) L是關聯的馬達轉換間距。
有些類似而言,為了控制第二YZ移動器250B,控制系統224利用以下的馬達轉換來決定要指使到第二YZ線圈陣列242之U、V、W相的電流大小:
對於第二YZ線圈陣列242,方程式(2)是馬達轉換公式,其用於決定分別指使到U、V、W相線圈的電流命令Iu,YZ2、Iv,YZ2、Iw,YZ2。再者,於方程式(2),(i)y是沿著線圈組件236之Y軸的目前測量位置(譬如是以圖1示範的測量系統22所測量);(ii) yo,YZ2是第二YZ線圈陣列242的轉換偏移;(iii) ky,YZ2和kz,YZ2是沿著第二YZ移動器250B之Y和Z軸的馬達力常數;(iv) FY2和FZ2是沿著第二YZ移動器250B之Y和Z軸的馬達力命令,其由控制系統224所決定;(v) Ay,YZ2和Az,YZ2是第二YZ移動器250B分別沿著Y和Z軸生成想要的力所需之電流振幅;以及(vi) L是關聯的馬達轉換間距。
再者,為了控制第一XZ移動器250C,控制系統224利用以下的馬達轉換來決定要指使到第一XZ線圈陣列244之不同相的電流大小:
對於第一XZ線圈陣列244,方程式(3)是馬達轉換公式,其用於決定分別指使到U、V、W相線圈的電流命令Iu,XZ1、Iv,XZ1、Iw,XZ1。再者,於方程式(3),(i) x是沿著線圈組件236之X軸的目前測量位置(譬如是以圖1示範的測量系統22所測量);(ii) xo,XZ1是第一XZ線圈陣列244的轉換偏移;(iii) kx,XZ1和kz,XZ1是沿著第一XZ移動器250C之X和Z軸的馬達力常數;(iv) FX1和FZ3是沿著第一XZ移動器250C之X和Z軸的馬達力命令,其由控制系統224所決定;(v) Ax,XZ1和Az,XZ1是第一XZ移動器250C分別沿著X和Z軸生成想要的力所需之電流振幅;以及(vi) L是關聯的馬達轉換間距。
此外,為了控制第二XZ移動器250D,控制系統224利用以下的馬達轉換來決定要指使到第二XZ線圈陣列246之不同相的的電流大小:
對於第二XZ線圈陣列246,方程式(4)是馬達轉換公式,其用於決定分別指使到U、V、W相線圈的電流命令Iu,XZ2、Iv,XZ2、Iw,XZ2。再者,於方程式(4),(i) x沿著線圈組件236之X軸的目前測量位置(譬如是以圖1示範的測量系統22所測量);(ii) xo,XZ2是第二XZ線圈陣列246的轉換偏移;(iii)kx,XZ2和kz,XZ2是沿著第二XZ移動器250D之X和Z軸的馬達力常數;(iv) FX2和FZ4是沿著第二XZ移動器250D之X和Z軸的馬達力命令,其由控制系統224所決定;(v) Ax,XZ2和Az,XZ2是第二XZ移動器250D分別沿著X和Z軸生成想要的力所需之電流振幅;以及(vi) L是關聯的馬達轉換間距。
應該注意用於每個移動器250A~250D的轉換偏移yo,YZ1、yo,YZ2、xo,XZ1、xo,XZ2是未知的。本發明教導各式各樣的方法來估計每個移動器250A~250D的轉換偏移yo,YZ1、yo,YZ2、xo,XZ1、xo,XZ2。於圖2所示範的具體態樣,在決定每個移動器250A~250D之轉換偏移的過程期間,移動器250A~250D必須作用以升高載台220A(沿著Z軸)。此外,於在此提供的特定方法,於估計所選之轉換偏移的期間,指使電流到對應的線圈陣列以賦予擾動於載台上。接下來,評估由於載台擾動的結果而由移動器組件所產生的力以估計轉換偏移。
圖2B是載台220A和線圈陣列240、242、244、246的簡化仰視圖。如上面所提供的,(i)指使到第一YZ線圈陣列240的電流產生了第一Y軸力263Y1和第一Z軸力263Z1(其示範成圓圈);(ii)指使到第二YZ線圈陣列242的電流產生了第二Y軸力263Y2和第二Z軸力263Z2(其示範成圓圈);(iii)指使到第一XZ線圈陣列244的電流產生第一X軸力263X1和第三Z軸力263Z3(其示範成圓圈);以及(iv)指使到第二XZ線圈陣列246的電流產生了沿著X軸而移動載台220A的第二X軸力263X2和第四Z軸力263Z4(其示範成圓圈)。
圖3是控制系統224的簡化控制方塊圖,其可以用於控制載台移動器組件220C(其示範於圖2)以精確定位工件200(其示範於圖2)。於圖3,(i)「r」代表想要的參考位置,譬如工件200在特定時刻所想要的軌跡(沿著X、Y、Z軸和繞著X、Y、Z軸);(ii)「m」代表工件200以測量系統22(其示範於圖1)在特定時刻所測得的真正瞬時位置(沿著X、Y、Z軸和繞著X、Y、Z軸);以及(iii)「e」代表伴隨誤差(沿著X、Y、Z軸和繞著X、Y、Z軸),譬如工件200在特定時刻之想要的位置「r」和測量輸出位置「m」之間的誤差。
於圖3,開始於控制方塊圖的左側,想要的軌跡「r」乃隨著測量位置「m」進給到控制系統224裡。其次,控制系統224決定伴隨誤差「e」。接下來,伴隨誤差「e」進給到控制系統224的回饋控制352裡。回饋控制352決定沿著X、Y和/或Z軸修正伴隨誤差所必需的力(譬如移動載台220A之重心(center of gravity,CG)到想要的軌跡「r」所必需的力)。於特定的具體態樣,載台移動器組件220C的一或更多個移動器250A~250D可能不會推動經過載台220A的重心。於這些具體態樣,控制系統224可以包括補償此點的重心力補償圖354。
其次,基於伴隨誤差「e」,力分布356決定每個移動器250A~250D修正伴隨誤差所必需的力命令。更特定而言,控制系統決定以下所需的大小:(i)第一YZ移動器250A的第一Y軸力命令(FY1)和第一Z軸力命令(FZ1);(ii)第二YZ移動器250B的第二Y軸力命令(FY2)和第二Z軸力命令(FZ2);(iii)第一XZ移動器250C的第一X軸力命令(FX1)和第三Z軸力命令(FZ3);以及(iv)第二XZ移動器250D的第二X軸力命令(FX2)和第四Z軸力命令(FZ4)。其次,從這些力命令,可以決定電流的振幅。
接下來,利用馬達轉換358以決定指使到線圈陣列240、242、244、246之U、V、W相的電流。可以使用方程式1~4來計算電流Iu,YZ1、Iv,YZ1、Iw,YZ1、Iu,YZ2、Iv,YZ2、Iw,YZ2、Iu,XZ1、Iv,XZ1、Iw,XZ1、Iu,XZ2、Iv,XZ2、Iw,XZ2。其次,在方塊360,指使電流到移動器250A~250D而此造成載台移動。
應該注意除非正確估計每個移動器250A~250D的轉換偏移yo,YZ1、yo,YZ2、xo,XZ1、Xo,XZ2,否則移動器250A~250D將不會有效率地發揮功能,並且工件200的定位可能會被不利地影響。舉例而言,如果並未修正轉換偏移yo,YZ1、yo,YZ2、Xo,XZ1、Xo,XZ2,則所需的力將會比較大,並且電流的振幅將必須較大以移動載台到想要的位置。
本發明提供許多不同的方式來正確估計轉換偏移yo,YZ1、yo,YZ2、Xo,XZ1、Xo,XZ2。於特定的具體態樣,控制系統224包括可能的轉換偏移方塊361。以此設計,於估計特定移動器之轉換偏移的過程期間,各式各樣可能的轉換偏移可以用於個別的轉換公式來決定正在評估之移動器所要用的電流。這些過程底下會更詳細描述。
應該注意在此提供的方法可以利用於移動器的線圈相對於靜止不動的磁鐵而移動,或者用於磁鐵相對於靜止不動的線圈而移動的設計。
也應該注意每次系統開始時或者在任何其他適合的時間,控制系統224可以自動計算每個移動器的轉換偏移。
圖4A是示範可以由控制系統224用來估計每個移動器250A~250D的轉換偏移yo,YZ1、yo,YZ2、Xo,XZ1、Xo,XZ2之第一過程的流程圖。於此具體態樣,在步驟470,使用所有的移動器250A~250D來升高載台。舉例而言,於步驟470期間,差不多正確的轉換偏移可以用於每個移動器250A~250D。一種決定每個移動器250A~250D之大略轉換偏移的方式是使用感測器262(其於圖2示範成箱盒而遠離載台組件220)以感測個別線圈陣列240、242、244、246和磁鐵組件238之間大略的相對位置。舉例而言,感測器262可以是霍耳(Hall)感測器或是另一種感測器。只要大略的轉換偏移yo,YZ1、yo,YZ2、xo,xZ1、xo,xZ2比較接近於正確值,則移動器250A~250D應該就能夠升高載台。另外可以選擇的是假設當載台組件裝在一起時,每件東西是機械完美的。此點有時可以是夠好的而允許移動器250A~250D升高載台。
其次,每個移動器250A~250D的轉換偏移yo,YZ1、yo,YZ2、xo,XZ1、xo,XZ2是個別且依序決定的。更特定而言,在步驟472,選擇移動器250A~250D當中一者來決定其轉換偏移。舉例而言,起初可以選擇第一YZ移動器250A來決定第一YZ轉換偏移(yo,YZ1)。其次,在載台經由移動器250A~250D的閉路控制而維持於實質固定不變的位置(沿著X、Y、Z軸和繞著X、Y、Z軸)時,控制系統224人工調整第一YZ線圈陣列240之方程式1的第一YZ轉換偏移。換一種方式來說,於此步驟期間,控制系統224依序利用多個另外可選擇之可能的轉換偏移來使用做為方程式1中的第一YZ轉換偏移。
對於每個另外可選擇之可能的轉換偏移,在步驟476,控制系統224決定維持載台於正確升高位置所必需之:(i)第一YZ移動器250A的對應Y力命令(FY1);以及(ii)第一YZ移動器250A的對應Z力命令(FZ1)。接下來,在步驟477,控制系統接下來決定生成Y力命令(FY1)所需的電流振幅(Ay,YZ1)以及生成Z力命令(FZ1)所需的電流振幅(AZ,YZ1)。
隨著可能的轉換偏移改變,控制系統224所產生的力命令和對應的電流命令也將改變。此將在載台上產生擾動。如在此提供的,隨著可能的轉換偏移趨近於正確值,第一YZ移動器250A的Z力命令FZ1和對應的Z軸電流振幅(Az,YZ1)將減少;以及隨著可能的轉換偏移移動遠離正確值,第一YZ移動器250A的Z力命令FZ1和對應的Z軸電流振幅(Az,YZ1)將增加。換一種方式來說,在無外部擾動下,可能的正確轉換偏移發生在最低的Z力命令FZ1和最低的Z軸電流振幅(Az,YZ1)。這是因為:隨著可能的轉換偏移趨近於正確值,第一YZ移動器250A變得更有效率,而需要較小的電流來維持載台的位置。因此,在步驟478,於一具體態樣,控制系統224藉由決定維持載台位置所必需的最低Z力命令FZ1和/或最低的對應Z軸電流振幅(Az,YZ1),而決定第一YZ轉換偏移yo,YZ1的正確值。
圖4B是示範Z力命令如何對應於各種可能之轉換偏移yo,YZ1的簡化圖形。於此具體態樣,控制系統224識別曲線上之最低值的Z力命令FZ1,並且後續識別其對應之可能的轉換偏移以做為第一YZ轉換偏移yo,YZ1。另外可以選擇的是控制系統224識別最低值的Z軸電流振幅Az,YZ1,並且後續識別其對應之可能的轉換偏移以做為第一YZ轉換偏移yo,YZ1。於圖4B,正確的轉換偏移是以方形圈住。
回去參見圖4A,決定了第一YZ轉換偏移yo,YZ1之後,在步驟480,控制系統224決定是否已經選擇了所有的移動器250A~250D。如果不是,則選擇下一個移動器250A~250D(譬如第二YZ移動器250B),並且重複該過程以決定第二YZ轉換偏移(yo,YZ2)。再次地,在載台經由移動器250A~250D的閉路控制而維持於實質固定不變的位置時,控制系統224利用方程式2中之多個可能的轉換偏移以指使電流到第二YZ線圈陣列242。對於每個另外可選擇之可能的轉換偏移,控制系統224決定維持載台於正確升高位置所必需之:(i)對應的Y力命令(FY2)和Y軸電流振幅(Ay,YZ2);以及(ii)對應的Z力命令(FZ2)和Z軸電流振幅(Az,YZ2)。控制系統224藉由決定維持載台位置所必需的最低Z力命令FZ2或最低的Z軸電流振幅(Az,YZ2),而決定第二YZ轉換偏移yo,YZ2的正確值。
對第一XZ移動器250C再次重複此過程以決定第一XZ轉換偏移(xo,XZ1)。再次地,在載台經由移動器250A~250D的閉路控制而維持於實質固定不變的位置時,控制系統224利用方程式3中之多個可能的轉換偏移以指使電流到第一XZ線圈陣列244。對於每個另外可選擇之可能的轉換偏移,控制系統224決定維持載台於正確升高位置所必需之:(i)對應的X力命令(FX1)和X軸電流振幅(Ax,XZ1);以及(ii)對應的Z力命令(FZ3)和Z軸電流振幅(Az,XZ1)。控制系統224藉由決定維持載台位置所必需的最低Z力命令FZ3或最低的Z軸電流振幅(Az,XZ1),而決定第一XZ轉換偏移Xo,XZ1的正確值。
最後,對第二XZ移動器250D重複此過程以決定第二XZ轉換偏移(Xo,XZ2)。再次地,在載台經由移動器250A~250D的閉路控制而維持於實質固定不變的位置時,控制系統224利用方程式4中之多個可能的轉換偏移以指使電流到第二XZ線圈陣列246。對於每個另外可選擇的第二XZ轉換偏移,控制系統224決定維持載台於正確升高位置所必需之:(i)對應的X力命令(FX2)和X軸電流振幅(AX,XZ2);以及(ii)對應的Z力命令(FZ4)和Z軸電流振幅(AZ,XZ2)。控制系統224藉由決定維持載台位置所必需的最低Z力命令FZ4或最低的Z軸電流振幅(AZ,XZ2),而決定第二XZ轉換偏移xo,XZ2的正確值。
已經選擇了所有的移動器250A~250D之後,此轉換過程便在步驟482完成。應該注意此方法的一個優點在於它依賴於僅調整Z力。結果,任何沿著X和Y軸的擾動力應該不會不利地影響轉換偏移的計算。也應該注意決定移動器250A~250D之轉換偏移的順序可以不同於在此所描述的。
總而言之,以此具體態樣,每個移動器250A~250D需要固定不變的Z力以支持載台的重量。其次,一次可以平順地調整某一移動器250A~250D的轉換偏移。隨著可能的偏移改變,提供必需Z力所需的轉換振幅也將改變。隨著可能的偏移趨近於正確值,Z轉換振幅將減少,雖然真正的Z力仍保持固定不變。以此方式,控制系統224的軟體可以搜尋到以最小轉換振幅來生成固定不變Z力時的轉換偏移。此值應該是正確的轉換偏移以用於該移動器。
圖5A是示範可以由控制系統224用於估計每個移動器250A~250D的轉換偏移yo,YZ1、yo,YZ2、xo,XZ1、xo,XZ2之不同過程的流程圖。於此具體態樣,在步驟570,使用所有的移動器250A~250D來升高載台。舉例而言,於步驟570期間,差不多正確的轉換偏移可以用於每個移動器250A~250D。
其次,每個移動器250A~250D的轉換偏移yo,YZ1、yo,YZ2、xo,XZ1、xo,XZ2是個別且依序決定的。更特定而言,在步驟572,選擇移動器250A~250D當中一者來決定其轉換偏移。舉例而言,起初可以選擇第一YZ移動器250A來決定第一YZ轉換偏移(yo,YZ1)。其次,在步驟574,在載台經由移動器250A~250D的閉路控制而維持於實質固定不變的位置時,控制系統224依序選擇多個另外可選擇之可能的轉換偏移以用於方程式1。
對於每個另外可選擇之可能的轉換偏移,在步驟576,控制系統224決定維持載台於沿著Y軸之正確位置所必需的:(i)第一YZ移動器250A的對應Y力命令(FY1);以及(ii)第一YZ移動器250A的對應Z力命令(FZ1)。接下來,在步驟577,控制系統接著決定生成Y力命令(FY1)所需的Y軸電流振幅(Ay,YZ1)以及生成Z力命令(FZ1)所需的Z軸電流振幅(Az,YZ1)。
隨著可能的轉換偏移改變,控制系統224所產生的力命令和對應的電流命令也將改變。更特定而言,在無擾動下,隨著可能的轉換偏移趨近於正確值,第一YZ移動器250A的Y力命令FY1和對應的Y軸電流振幅(Ay,YZ1)將趨近於零;以及隨著可能的轉換偏移移動遠離正確值,第一YZ移動器250A的Y力命令FY1和對應的Y軸電流振幅(Ay,YZ1)將移動離開零。換一種方式來說,在無擾動下,可能的正確轉換偏移發生在零Y力命令FY1和零Y軸電流振幅(Ay,YZ1)。此乃因為在沒有擾動下,需要零力來維持載台沿著Y軸的位置。因此,在步驟578,於一具體態樣,控制系統224藉由決定Y力命令FY1和/或對應的Y軸電流振幅(Ay,YZ1)何時為零,而決定第一YZ轉換偏移yo,YZ1的正確值。
圖5B是示範Y力命令如何對應於各種第一YZ轉換偏移yo,YZ1的圖形。於此具體態樣,控制系統224識別何時Y力命令FY1等於零,並且後續識別其對應的可能轉換偏移以做為第一YZ轉換偏移yo,YZ1。於圖5B,正確的轉換偏移是以方形圈住。此方法的一個優點在於Y力命令FY1對YZ轉換偏移yo,YZ1的曲線穿越零而在零處(正確的YZ轉換偏移yo,YZ1)具有最大的斜率。此讓決定適當的YZ轉換偏移yo,YZ1變得較容易。
回去參見圖5A,決定了第一YZ轉換偏移yo,YZ1之後,在步驟578,控制系統224決定是否已經選擇了所有的移動器250A~250D。如果不是,則選擇下一個移動器250A~250D(譬如第二YZ移動器250B),並且重複該過程以決定第二YZ轉換偏移(yo,YZ2)。再次地,在載台經由移動器250A~250D的閉路控制而維持於實質固定不變的位置時,控制系統224利用方程式2中之多個可能的轉換偏移以指使電流到第二YZ線圈陣列242。對於每個另外可選擇之可能的轉換偏移,控制系統224決定維持載台於正確位置所必需的:(i)對應的Y力命令(FY2)和Y軸電流振幅(Ay,YZ2);以及(ii)對應的Z力命令(FZ2)和Z軸電流振幅(Az,YZ2)。控制系統224藉由決定Y力命令FY2和/或對應的Y軸電流振幅(Ay,YZ2)何時為零或差不多為零,而決定第二YZ轉換偏移yo,YZ2的正確值。
對第一XZ移動器250C再次重複此過程以決定第一XZ轉換偏移(xo,XZ1)。再次地,在載台經由移動器250A~250D的閉路控制而維持於實質固定不變的位置時,控制系統224利用方程式3中之多個可能的轉換偏移以指使電流到第一XZ線圈陣列244。對於每個另外可選擇之可能的轉換偏移,控制系統224決定維持載台於正確位置所必需的:(i)對應的X力命令(FX1)和X軸電流振幅(Ax,XZ1);以及(ii)對應的Z力命令(FZ3)和Z軸電流振幅(Az,XZ1)。控制系統224藉由決定X力命令FX1和/或對應的X軸電流振幅(Ax,XZ1)何時零,而決定第一XZ轉換偏移xo,XZ1的正確值。
最後,對第二XZ移動器250D重複此過程以決定第二XZ轉換偏移(Xo,XZ2)。再次地,在載台經由移動器250A~250D的閉路控制而維持於實質固定不變的位置時,控制系統224利用方程式4中之多個可能的轉換偏移以指使電流到第二XZ線圈陣列246。對於每個另外可選擇之可能的轉換偏移,控制系統224決定維持載台於正確位置所必需的:(i)對應的X力命令(FX2)和X軸電流振幅(Ax,XZ2);以及(ii)對應的Z力命令(FZ4)和Z軸電流振幅(Az,XZ2)。控制系統224藉由決定X力命令FX2和/或對應的X軸電流振幅(Ax,XZ2)何時為零或差不多為零,而決定第二XZ轉換偏移xo,XZ2的正確值。
已經選擇所有的移動器250A~250D之後,此轉換過程便在步驟582完成。
圖6是控制系統624之另一具體態樣的簡化控制方塊圖,其可以用於決定每個移動器250A~250D(其示範於圖2)的轉換偏移。於此具體態樣,控制方塊圖624有些類似於圖3所示範的控制方塊圖。然而,於圖6,控制系統624包括三個測試相關的方塊,亦即測試力命令方塊670、測試轉換方塊672、真正力輸出方塊674。
應該注意使用測試相關方塊670、672、674以一次僅評估一個移動器250A~250D,並且僅於決定其轉換偏移期間為之。換一種方式來說,於校正每個移動器的期間,測試相關方塊670、672、674乃用於正在評估之移動器250A~250D的閉路控制,並且測試相關方塊670、672、674並未用於目前並未評估的控制移動器250A~250D。接下來,已經評估了所有的移動器250A~250D之後,沒有測試相關方塊670、672、674的控制方塊圖624可以於載台組件使用期間用於控制移動器250A~250D。
於圖6(類似於圖3),(i)「r」代表想要的參考位置;(ii)「m」代表測得的真正瞬時位置;以及(iii)「e」代表想要的位置「r」和測量輸出位置「m」之間的伴隨誤差。再者,開始於控制方塊圖624的左側,想要的軌跡「r」隨著測量位置「m」一起進給到控制系統624裡。其次,控制系統624決定伴隨誤差「e」。接下來,伴隨誤差「e」則進給到控制系統624的回饋控制652裡。回饋控制652決定修正伴隨誤差所必需之沿著X、Y和/或Z軸的力(譬如移動載台220A的重心(CG)到想要之軌跡「r」所必需的力)。載台移動器組件220C的一或更多個移動器250A~250D可能不會推動經過載台220A的重心。於這些具體態樣,控制系統624可以包括補償此點的重心力補償圖654。
其次,力分布656決定每個移動器250A~250D修正伴隨誤差所必需的力命令。基於伴隨誤差「e」,控制系統624決定移動器250A~250D修正伴隨誤差所須產生的力大小。更特定而言,控制系統決定以下所需的大小:(i)第一YZ移動器250A的第一Y力命令(FY1)和第一Z力命令(FZ1);(ii)第二YZ移動器250B的第二Y力命令(FY2)和第二Z力命令(FZ2);(iii)第一XZ移動器250C的第一X力命令(FX1)和第三Z力命令(FZ3);以及(iv)第二XZ移動器250D的第二X力命令(FX2)和第四Z力命令(FZ4)。接下來,從這些力命令可以決定電流的振幅。更特定而言,(i)從第一Y力命令FY1可以決定Ay,YZ1;(ii)從第一Z力命令FZ1可以決定AZ,YZ1;(iii)從第二Y力命令FY2可以決定Ay,YZ2;(iv)從第二Z力命令FZ2可以決定AZ,YZ2;(v)從第一X力命令FX1可以決定Ax,XZ1;(vi)從第三Z力命令FZ3可以決定Az,XZ1;(vii)從第二X力命令FX2可以決定Ax,XZ2;以及(viii)從第四Z力命令FZ4可以決定Az,XZ2
以本發明,控制系統624在方塊670賦予測試力命令670於選擇的移動器250A~250D上。測試力的大小可加以變化來符合在此提供的教導。測試力命令應該夠大以具有良好的訊噪比,但又要夠小而不會使載台位置的閉路控制不穩定。於某個不是唯一的具體態樣,測試力命令可以是六十牛頓。另外可以選擇的是測試力命令乃大於或小於六十牛頓
為了於校正期間維持相同的閉路系統行為,可以進行額外的馬達轉換功能,以將正在校正之移動器250A~250D的測試力命令轉變成測試電流命令。那些測試電流命令然後在送出至放大器之前先加到閉路中的命令。更特定而言,利用測試轉換672和移動器轉換658以決定指使到正在校正的特定線圈陣列240、242、244、246之U、V、W相的電流。再者,利用移動器轉換658(而無測試轉換672)來決定指使到其他目前並未測試的線圈陣列240、242、244、246之U、V、W相的電流。因此,於校正期間,對於目前並未測試的三個移動器250A~250D,可以使用方程式1~4來計算U、V、W電流。
如果正在測試的移動器250A~250D是YZ移動器250A、250B,則以下的轉換方程式可以用於決定要指使到YZ移動器250A、250B之不同相的電流大小:
於此方程式,(i) Iu,YZ是指使到(多個)U相線圈的電流;(ii)Iv,YZ是指使到(多個)V相線圈的電流;(iii)Iw,YZ是指使到(多個)W相線圈的電流;(iv)y是目前沿著Y軸的測量位置;(v) Ay,YZ是所選YZ移動器250A/B沿著Y軸生成想要的力所需的電流振幅(Y軸電流振幅),其由控制系統624所決定;(vi) Az,YZ是所選YZ移動器250A/B沿著Z軸生成想要的力所需的電流振幅(Z軸電流振幅),其由控制系統624所決定;(vii) AT是所選YZ移動器250A/B沿著Y軸生成想要的測試力所需的電流振幅(測試電流振幅),其由控制系統624所決定;(viii) yo,YZ是內定的偏移,其係事先粗略地決定;以及(ix) yo,TE是可能的測試偏移。
應該注意這些方程式把測試轉換672和移動器轉換658組合於同一個方程式。再者,於估計特定YZ移動器250A、250B之轉換偏移的過程期間,各種可能的測試偏移乃依序用於方程式(5)以決定用於正在評估之移動器的電流。
有些類似而言,如果正在測試的移動器是XZ移動器250C、250D,則以下的轉換方程式可以用於決定要指使到XZ移動器之不同相的電流大小:
於方程式6,(i) Iu,XZ是指使到(多個)U相線圈的電流;(ii) Iv,XZ是指使到(多個)V相線圈的電流;(iii) Iw,XZ是指使到(多個)W相線圈的電流;(iv) x是目前沿著X軸的測量位置;(v) Ax,XZ是所選XZ移動器250C/D沿著X軸生成想要的力所需的電流振幅(X軸電流振幅),其由控制系統624所決定;(vi) Az,XZ是所選XZ移動器250C/D沿著Z軸生成想要的力所需的電流振幅(Z軸電流振幅),其由控制系統624所決定;(vii) AT是所選XZ移動器250C/D沿著X軸生成想要的測試力所需的電流振幅(測試電流振幅),其由控制系統624所決定;(viii) xo,XZ是內定的偏移,其係事先粗略地決定;以及(ix) xo,TE是可能的測試偏移。
其次,在方塊660,指使電流到移動器250A~250D而此引起載台移動。應該注意使用力輸出方塊674來決定起因於正在測試的移動器所賦予的測試力而沿著X、Y和Z軸的真正力。換一種方式來說,當測試力是由正在評估的移動器所賦予時,以閉路方式操作的控制系統624必須決定維持載台位置所必需的其他力。因此,使用力輸出方塊674以提供測試力命令所賦予於載台上的真正力。
如在此提供的,如果YZ移動器當中一者正在測試,並且如果測試偏移接近最佳值,則沿著Y軸之六十牛頓的測試力命令將賦予以下大小的真正力於載台上:(i)沿著Y軸差不多六十牛頓並且達到其最大值;(ii)沿著Z軸差不多零牛頓;以及(iii)沿著X軸差不多零牛頓。然而,當測試偏移不正確時,沿著Y軸之六十牛頓的測試力命令將導致以下大小的真正力於載台上:(i)沿著Y軸小於六十牛頓;(ii)沿著Z軸的非零牛頓;以及(iii)沿著X軸的非零牛頓。類似而言,如果XZ移動器當中一者正在測試,並且如果測試偏移接近最佳值,則沿著X軸之六十牛頓的測試力命令將賦予以下大小的真正力於載台上:(i)沿著X軸差不多六十牛頓並且達到其最大值;(ii)沿著Z軸差不多零牛頓;以及(iii)沿著Y軸差不多零牛頓。然而,當測試偏移不正確時,沿著X軸之六十牛頓的測試力命令將導致以下大小的真正力於載台上:(i)沿著X軸小於六十牛頓;(ii)沿著Z軸的非零牛頓;以及(iii)沿著Y軸的非零牛頓。
應該注意為了測量測試力命令670所產生的力,校正之前具有零測試力命令675的原始載台重心力命令值必須於校正期間在力輸出方塊674之前從中扣除。
圖7是示範控制系統624可以用於依序估計每個移動器250A~250D之轉換偏移yo,YZ1、yo,YZ2、xo,XZ1、xo,XZ2的流程圖。於此具體態樣,在步驟770,使用所有的移動器250A~250D來升高載台。舉例而言,於步驟770期間,差不多正確的轉換偏移可以用於每個移動器250A~250D。
其次,在載台使用閉路控制而維持於升高位置的同時,每個移動器250A~250D的轉換偏移yo,YZ1、yo,YZ2、xo,XZ1、xo,XZ2是個別且依序決定的。更特定而言,在步驟772,選擇移動器250A~250D當中一者來決定其轉換偏移。舉例而言,起初可以選擇第一XZ移動器250C來決定第一XZ轉換偏移(xo,XZ1)。其次,在載台經由移動器250A~250D的閉路控制而維持於實質固定不變的位置時,控制系統624施加沿著X軸的測試力(譬如六十牛頓)到第一XZ移動器250C的命令。圖8A是示範測試力(其進入圖6的測試力命令670)對時間的圖形。於此範例,沿著X軸之六十牛頓的測試力命令是由第一XZ移動器250C從時間零施加到時間七十二秒。
此時,決定通往第一XZ移動器250C之U、V、W相的電流。在步驟776,可能的測試偏移乃依序變化。圖8B是示範可能的測試偏移對時間的圖形。於此範例,可能的測試偏移從時間零到時間七十二秒乃從零變化到七十二毫米。於此範例,用於測試力命令的測試偏移乃從內定值逐漸改變而涵蓋整個轉換間距(72毫米)。測試偏移然後將產生額外三相電流命令以用於正在校正的移動器。這些額外三相電流命令對時間則示範於圖8C。
在步驟778,控制系統計算用於所選移動器之每個測試偏移的力命令和對應的電流振幅。換一種方式來說,於本範例,對於每個可能的測試偏移,決定通往第一XZ移動器250C之U、V、W相的電流,並且力施加於載台。圖8C是示範指使到第一XZ移動器250C之U相(以實線示範)、V相(以長虛線示範)、W相(以短虛線示範)的所得開放電流命令對時間的圖形。基本上,圖8C示範通往第一XZ移動器250C之U、V、W相的電流如何隨著固定不變的測試力和改變的測試偏移而變化。
其次,在步驟780,力輸出674(其示範於圖6)決定出每個測試偏移之測試力命令所產生的真正力輸出。圖8D是示範每個測試偏移由於測試力的結果而賦予於載台上之X軸力的圖形;圖8E是示範每個測試偏移由於測試力的結果而賦予於載台上之Z軸力的圖形;以及圖8F是示範每個測試偏移由於測試力的結果而賦予於載台上之Y軸力的圖形。應該注意對於XZ移動器而言,X力和Z力隨著測試偏移變化而大大地變化,同時Y力隨著測試偏移變化而僅稍微變化。
回去參見圖7,在步驟782,使用關於真正力輸出的資料,控制系統則決定用於第一XZ移動器250C的第一XZ轉換偏移。
從此資料來決定第一XZ轉換偏移的真正程序可加以變化。以某個不是唯一的範例而言,控制系統624可以利用X軸力資料(其示範於圖8D)來決定第一XZ轉換偏移。於此範例,第一XZ移動器250C經設計和組裝,如此則第一XZ線圈陣列244乃適當校準在三十六毫米的X位置。然而,參見圖8D,X力資料在差不多35.35毫米的測試偏移處具有最大負值。於此範例,第一XZ轉換偏移可以由X設計位置減掉測試偏移後的絕對值所決定。於此簡化的範例,第一XZ轉換偏移是0.65(|36-35.35|=0.65)。
於另外可選擇的具體態樣,控制系統624可以利用Z軸力資料(其示範於圖8E)來決定第一XZ轉換偏移。於此範例,第一XZ移動器250C經設計和組裝,如此則第一XZ線圈陣列244乃適當校準在十八毫米的Z位置。然而,參見圖8E,Z軸力資料在差不多17.42毫米的測試偏移處具有最大負值。於此範例,第一XZ轉換偏移可以由Z設計位置減掉測試偏移後的絕對值所決定。於此簡化範例,第一XZ轉換偏移是0.58(|18-17.42|=0.58)。
於又另一具體態樣,第一XZ轉換偏移可以是利用X軸力資料和Z軸力資料所決定的平均值。於在此提供的範例,第一XZ轉換偏移則會等於0.615((0.65+0.58)/2=0.615)。
回去參見圖7,於再另一具體態樣,對於每個所選的移動器,在可選用的步驟781(其示範於虛線方塊),對於許多另外可選擇之載台相對於載台基底的位置,可以重複先前描述的步驟774~780。另外可選擇的位置數目可以變化。舉例而言,以載台的固定不變Z位置,步驟774~780可以重複用於第一X-Y載台位置、第二X-Y載台位置、第三X-Y載台位置、第四X-Y載台位置。於此範例,載台乃沿著不同X-Y載台位置之間的X軸和/或Y軸而移動。
圖8G是示範對於部分的測試偏移和每個X-Y載台位置、由於測試力的結果而賦予於載台上之X軸力的圖形;以及圖8H是示範對於部分的測試偏移和每個X-Y載台位置、由於測試力的結果而賦予於載台上之Z軸力的圖形。應該注意於圖8G和8H:(i)線801(短虛線)代表第一X-Y載台位置的結果;(ii)線803(實線)代表第二X-Y載台位置的結果;(iii)線805(長虛線)代表第三X-Y載台位置的結果;以及(iv)線807(點線)代表第四X-Y載台位置的結果。再者,為了清楚起見:(i)於圖8G,測試偏移僅示範於接近36毫米的設計位置;以及(ii)於圖8H,測試偏移僅示範於接近18毫米的設計位置。
於此範例,第一XZ轉換偏移可以使用X軸力而從X設計位置減掉每個X-Y載台位置之測試偏移的平均值後的絕對值來決定。參見圖8G,於此簡化範例:(i)第一X-Y載台位置的測試偏移為35.9;(ii)第二X-Y載台位置的測試偏移為35.8;(iii)第三X-Y載台位置的測試偏移為35.7;以及(iv)第四X-Y載台位置的測試偏移為36.2。於此具體態樣,第一XZ轉換偏移則為0.1(|36-((35.9+35.8+35.7+36.2)/4)|=0.1)。
另外可以選擇的是於此範例,第一XZ轉換偏移可以使用Z軸力而從Z設計位置減掉每個X-Y載台位置之測試偏移的平均值後的絕對值來決定。參見圖8H,於此簡化的範例:(i)第一X-Y載台位置的測試偏移為17.7;(ii)第二X-Y載台位置的測試偏移為17.8;(iii)第三X-Y載台位置的測試偏移為17.9;以及(iv)第四X-Y載台位置的測試偏移為17.6。於此具體態樣,第一XZ轉換偏移則為0.25(|18-((17.7+17.8+17.9+17.6)/4)|=0.25)。於又另一具體態樣,第一XZ轉換偏移可以是利用多個X-Y位置之X軸力資料和Z軸力資料所決定的平均值。於此範例,第一XZ轉換偏移為0.175((0.1+0.25)/2=0.175)。
於另一仍可選擇的具體態樣,載台可以維持在實質固定不變的X-Y位置,而載台的Z軸位置可以改變。舉例而言,以載台固定不變的X-Y位置而言,步驟774~780可以重複用於第一Z載台位置、第二Z載台位置、第三Z載台位置、第四Z載台位置。圖8I是示範對於部分的測試偏移和每個Z載台位置、由於測試力的結果而賦予於載台上之X軸力的圖形;以及圖8J是示範對於部分的測試偏移和每個Z載台位置、由於測試力的結果而賦予於載台上之Z軸力的圖形。應該注意於圖8I和8J:(i)線809(短虛線)代表第一Z載台位置的結果;(ii)線811(實線)代表第二Z載台位置的結果;(iii)線813(長虛線)代表第三Z載台位置的結果;以及(iv)線815(點線)代表第四Z載台位置的結果。再者,為了清楚起見:(i)於圖8I,測試偏移僅示範於接近36毫米的設計X軸位置;以及(ii)於圖8J,測試偏移僅示範於接近18毫米的設計Z軸位置。於此範例,第一XZ轉換偏移可以使用X軸力而從X設計位置減掉每個Z載台位置之測試偏移的平均值後的絕對值來決定。參見圖8I,於此簡化範例:(i)第一Z載台位置的測試偏移為36.5;(ii)第二Z載台位置的測試偏移為35.5;(iii)第三Z載台位置的測試偏移為35.0;以及(iv)第四Z載台位置的測試偏移為35.7。於此具體態樣,第一XZ轉換偏移則為 0.325(|36-((36.5+35.5+35.0+35.7)/4)|=0.325)。
另外可以選擇的是於此範例,第一XZ轉換偏移可以使用Z軸力而從Z設計位置減掉每個Z載台位置之測試偏移的平均值後的絕對值來決定。參見圖8J,於此簡化的範例:(i)第一Z載台位置的測試偏移為17.0;(ii)第二Z載台位置的測試偏移為17.5;(iii)第三Z載台位置的測試偏移為17.7;以及(iv)第四Z載台位置的測試偏移為18.5。於此具體態樣,第一XZ轉換偏移則為0.675(|18-((17.0+17.5+17.7+18.5)/4)|=0.675)。於又另一具體態樣,第一XZ轉換偏移可以是利用多個Z位置之X軸力資料和Z軸力資料所決定的平均值。於此範例,第一XZ轉換偏移為0.5((0.325+0.675)/2=0.5)。
回去參見圖7,決定了第一XZ轉換偏移xo,XZ1之後,在步驟784,控制系統624決定是否已經選擇了所有的移動器250A~250D。如果不是,則在步驟772,可以選擇下一個移動器250A~250D(譬如第二XZ移動器250D),並且重複該過程以決定第二XZ轉換偏移(xo,XZ2)。再次地,在載台經由移動器250A~250D的閉路控制而維持於實質固定不變的位置時,控制系統624施加測試力,並且在步驟776,可能的測試偏移則依序變化。在步驟778,控制系統計算所選移動器之每個測試偏移的力命令和對應的電流振幅。換一種方式來說,於本範例,對於每個可能的測試偏移,決定通往第二XZ移動器250D之U、V、W相的電流,並且力施加於載台。其次,在步驟780,力輸出674(其示範於圖6)決定了每個測試偏移之測試力所造成的真正力輸出。在步驟782,使用關於力輸出的資料,控制系統則決定用於第二XZ移動器250D的第二XZ轉換偏移。上述程序可以用於從此資料來決定第二XZ轉換偏移。以某個不是唯一的範例來說,控制系統624可以利用X力資料、Z力資料或其組合來計算第二XZ轉換偏移。
決定了第二XZ轉換偏移xo,XZ2之後,在步驟784,控制系統624決定是否已經選擇了所有的移動器250A~250D。如果不是,則在步驟772,可以選擇下一個移動器250A~250D(譬如第一YZ移動器250A),並且重複該過程以決定第一YZ轉換偏移(yo,YZ1)。再次地,在載台經由移動器250A~250D的閉路控制而維持於實質固定不變的位置時,控制系統624施加Y測試力,並且在步驟776,可能的測試偏移則依序變化。在步驟778,控制系統計算所選移動器之每個測試偏移的力命令和對應的電流振幅。換一種方式來說,於本範例,對於每個可能的測試偏移,決定通往第一YZ移動器250A之U、V、W相的電流,並且力施加於載台。其次,在步驟780,力輸出674(其示範於圖6)決定了每個測試偏移之測試力所造成的真正力輸出。應該注意對於YZ移動器而言,Y力和Z力隨著測試偏移變化而大大地變化,並且X力隨著測試偏移變化而僅稍微變化。在步驟782,使用關於力輸出的資料,控制系統決定用於第一YZ移動器250A的第一YZ轉換偏移。有些類似上述的程序可以用於從此資料來決定第一YZ轉換偏移。以不是唯一的範例來說,控制系統624可以利用Y軸力資料、Z軸力資料或其組合(有或沒有各式各樣的X-Y-Z位置)來計算第一YZ轉換偏移。
決定了第一YZ轉換偏移yo,YZ1之後,在步驟784,控制系統624決定是否已經選擇了所有的移動器250A~250D。如果不是,則在步驟772,可以選擇下一個移動器250A~250D(譬如第二YZ移動器250B),並且重複該過程以決定第二YZ轉換偏移(yo,YZ2)。再次地,在載台經由移動器250A~250D的閉路控制而維持於實質固定不變的位置時,控制系統624施加Y測試力,並且在步驟776,可能的測試偏移則依序變化。在步驟778,控制系統計算所選移動器之每個測試偏移的力命令和對應的電流振幅。換一種方式來說,於本範例,對於每個可能的測試偏移,決定通往第二YZ移動器250B之U、V、W相的電流,並且力施加於載台。其次,在步驟780,力輸出674(其示範於圖6)決定了每個測試偏移之測試力所造成的真正力輸出。在步驟782,使用關於力輸出的資料,控制系統決定了用於第二YZ移動器250B的第二YZ轉換偏移。有些類似上述的程序可以用於從此資料來決定第二YZ轉換偏移。以不是唯一的範例來說,控制系統624可以利用Y軸力資料、Z軸力資料或其組合(有或沒有各式各樣的X-Y-Z位置)來計算第二YZ轉換偏移。已經選擇了所有的移動器250A~250D之後,此轉換過程在步驟786便完成。應該注意以此程序,因為所有的閉路參數(包括回饋過濾參數、力分布矩陣、馬達轉換)都於整個校正過程保留相同,所以系統穩定度和閉路表現維持良好而不必擔心。再說,因為力輸出乃關聯於測試力命令,所以任何電纜力效應可以從校正中完全移除。
本發明也針對一或更多種補償方法,其顯著減少載台組件18、20(其示範於圖1)的伴隨誤差。舉例而言,在此揭示的補償方法可以用於減少平面馬達型載台組件220(像是示範於圖2A者)的伴隨誤差。另外可以選擇的是在此揭示的補償方法乃用於減少所有不同類型的移動器(例如單軸線性移動器、二軸移動器或三軸移動器)的伴隨誤差。此外,在此揭示的補償方法可以使用於線圈相對於磁鐵而移動的移動器設計,或者使用於磁鐵相對於線圈而移動的移動器設計。如在此提供的,於一具體態樣,控制系統24(其示範於圖1)使用補償方法以產生用於每個載台移動器組件18C、20C的個別補償圖,其詳列每個載台移動器組件18C、20C於它們的整個行進範圍或部分行進範圍裡的特徵。接下來,控制系統24使用補償圖以控制個別的載台移動器組件18C、20C,並且以改善的正確度來定位每個載台18A、20A(其示範於圖1)。回去參見圖2A,於一具體態樣,載台移動器組件220C包括四組三相、二自由度的移動器250A、250B、250C、250D。再者,每個移動器250A、250B、250C、250D產生X或Y力以及Z力。於此具體態樣,控制系統224利用八個移動器力命令(每個移動器有二個)來控制四個移動器250A、250B、250C、250D而以六個自由度(沿著X、Y、Z軸和繞著X、Y、Z軸)來定位載台220A。以此設計,移動器250A、250B、250C、250D則產生二個過剩的Z力,其可以用於使扭力降到最小以及用於平衡來自X和Y力的θZ力矩分布。再者,由於X和Y力所造成的間距力矩可以藉由移動器Z力命令而消去。
圖9是示範可以由控制系統的處理器來進行以產生補償圖的步驟簡化圖。概括來看,於一具體態樣,控制系統在多個另外可選擇的載台測試位置使用一或更多個單一頻率激發訊號,以檢查移動器組件在每個測試位置之關於重心力/力矩命令的力起伏和側力效應。接下來,控制系統可以從力/力矩命令的資訊產生補償圖。如在此提供的,在步驟900,決定多個另外可選擇的測試位置。另外可選擇的測試位置之數目可加以變化。一般而言,載台定位的正確度隨著另外可選擇的測試位置數目增加而增加。舉例而言,圖10A是多個另外可選擇的測試位置1010之某個不是唯一範例的簡化示範圖,其中每個測試位置1010是以小圓圈來代表。於此範例,有二百二十五個另外可選擇的測試位置1010沿著二維之十五乘十五的網格(標示為1~15以方便討論,而沿著X軸和Y軸所指向)而定位。典型而言,不同測試位置1010的數目乃大於二百二十五。舉例而言,於另外可選擇之不是唯一的範例,有至少差不多二千五百個、五千個、一萬個或二萬個測試位置1010。另外可以選擇的是不同測試位置的數目乃小於二百二十五。
應該注意任何測試位置1010都可以稱為第一、第二、第三、第四...測試位置1010。以不是唯一的範例來說,(i)在X=1、Y=1的測試位置1010可以稱為第一測試位置;(ii)在X=1、Y=2的測試位置1010可以稱為第二測試位置;以及(iii)在X=1、Y=3的測試位置1010可以稱為第三測試位置。此外,於圖10A所示範的範例,對於每個另外可選擇的測試位置1010而言,載台重心是在沿著Z軸和繞著X、Y、Z軸之差不多相同的位置。另外可選擇的或附帶地,載台沿著Z軸和/或繞著X、Y和/或Z軸的位置也可以在某些或所有的測試位置1010之間加以變化。圖10B和10C是激發訊號的簡化示範圖。更特定而言,圖10B示範激發訊號的位置對時間,而圖10C示範激發訊號的加速對時間。如圖10B、10C所示範,激發訊號包括安定時間(於此期間正在安定載台組件的控制)以及測量時間(於此期間可以獲得有用的資料)。舉例而言,以一範例來說,於測量期間的力命令可以用來產生補償圖。如在此提供的,測量時間可以預先決定。回去參見圖9,在步驟902,載台重心由載台移動器組件移動到先前未被選擇的測試位置,譬如第一測試位置(X1,Y1)。以載台在第一測試位置來看,在步驟904,控制系統施加X軸激發訊號至載台移動器組件的控制。X軸激發訊號乃設計成讓載台移動器組件在X軸激發訊號之選擇的振幅和選擇的頻率而沿著X軸來回移動載台。
圖11A是示範第一組激發訊號的圖形,其包括六個別的激發訊號1102、1104、1106、1108、1110、1112對時間,而於載台定位在第一測試位置時依序施加於移動器組件的控制。接下來,對於每個後續的載台測試位置,該組六個個別的激發訊號1102、1104、1106、1108、1110、1112依序施加於移動器組件的控制。應該注意任何激發訊號1102、1104、1106、1108、1110、1112都可以稱為第一、第二、第三、第四、第五或第六激發訊號。圖11B是示範起因於六個激發訊號1102、1104、1106、1108、1110、1112而載台在第一載台位置之X軸伴隨誤差對時間的圖形;圖11C是示範起因於六個激發訊號1102、1104、1106、1108、1110、1112而載台在第一載台位置之Y軸伴隨誤差對時間的圖形;圖11D是示範起因於六個激發訊號1102、1104、1106、1108、1110、1112而載台在第一載台位置之Z軸伴隨誤差對時間的圖形;圖11E是示範起因於六個激發訊號1102、1104、1106、1108、1110、1112而載台在第一載台位置之θX伴隨誤差對時間的圖形;圖11F是示範起因於六個激發訊號1102、1104、1106、1108、1110、1112而載台在第一載台位置之θY伴隨誤差對時間的圖形;以及圖11G是示範起因於六個激發訊號1102、1104、1106、1108、1110、1112而載台在第一載台位置之θZ伴隨誤差對時間的圖形。
此外,圖11H是示範起因於六個激發訊號1102、1104、1106、1108、1110、1112而載台在第一載台位置之X軸力命令對時間的圖形;圖111是示範起因於六個激發訊號1102、1104、1106、1108、1110、1112而載台在第一載台位置之Y軸力命令對時間的圖形;圖11J是示範起因於六個激發訊號1102、1104、1106、1108、1110、1112而載台在第一載台位置之Z軸力命令對時間的圖形;圖11K是示範起因於六個激發訊號1102、1104、1106、1108、1110、1112而載台在第一載台位置之θX力矩命令對時間的圖形;圖11L是示範起因於六個激發訊號1102、1104、1106、1108、1110、1112而載台在第一載台位置之θY力矩命令對時間的圖形;以及圖11M是示範起因於六個激發訊號1102、1104、1106、1108、1110、1112而載台在第一載台位置之θZ力矩命令對時間的圖形。應該注意力/力矩命令可以合起來稱為控制命令。回去參見圖11A,開始於差不多時間=0秒並且持續直到差不多時間=0.35秒,施加X軸激發訊號1102。也參見圖11B~11G,起始(在差不多時間=0)施加X軸激發訊號1102(其示範於圖11A)之後:(i)有比較大的X軸誤差(如圖11B所示範);(ii)有小的Y軸誤差(如圖11C所示範);(iii)有中等的Z軸誤差(如圖11D所示範);(iv)有小的θX誤差(如圖11E所示範);(v)有小的θY誤差(如圖11F所示範);以及(vi)有小的θZ誤差(如圖11G所示範)。因此,在起始施加X軸激發訊號之後,載台除了沿著X軸來回移動,載台也沿著Y和Z軸和繞著X、Y、Z軸移動。每個激發訊號起始施加的期間在此稱為「安定時間」(settling time)。
再者,圖11B~11G示範因為控制系統的閉路控制,所以這些伴隨誤差於X軸激發訊號1102的施加期間有所減少。更特定而言,於此範例,在差不多時間=0.2之後,每個自由度之起因於X軸激發訊號的伴隨誤差是比較小。換一種方式來說,每個自由度之起因於X軸激發訊號的伴隨誤差在接近X激發循環週期結尾時是比較小。接近每個激發訊號結尾的時間在此稱為「測量時間」(measurement time)。於施加X軸激發訊號的期間,控制系統決定起因於X軸激發訊號的重心力/力矩命令。參見圖11A和11H~11M,起始(在差不多時間=0)施加X軸激發頻率之後:(i)有比較大的X軸力命令(如圖11H所示範);(ii)有小的Y軸力命令(如圖11I所示範);(iii)有小的Z軸力命令(如圖11J所示範);(iv)有比較中等大小的θX力矩命令(如圖11K所示範);(v)有比較大的θY力矩命令(如圖11L所示範);以及(vi)有中等大小的θZ軸力矩命令(如圖11M所示範)。再者,於此範例,因為伴隨誤差(如圖11B~11G所示範)在差不多時間=0.2之後就比較小,所以對於在此測試位置的X軸激發訊號而言,力/力矩命令於差不多時間=0.2到時間=0.35的測量時間內(接近X激發循環週期結尾)是非常正確。結果,於此測量期間,X軸激發訊號引起載台沿著X軸以想要的振幅和頻率而來回移動,並且載台沿著Y和Z軸和繞著X、Y、Z軸幾乎沒有移動。接下來,於一具體態樣,在圖9的步驟906,控制系統可以計算六個重心(CG)力/力矩命令各者於X軸激發訊號之測量時間裡的激發頻率離散傅立葉轉換(discrete Fourier transform,DFT)值。此資料可以用於產生補償圖,如底下所述。
其次,以載台仍在第一測試位置,在步驟908,控制系統施加Y軸激發訊號至載台移動器組件的控制。Y軸激發訊號乃設計成讓載台移動器組件在Y軸激發訊號的振幅和頻率而沿著Y軸來回移動載台。如圖11A所示範,開始於差不多0.45秒並且持續直到差不多0.85秒,施加Y軸激發訊號1104。圖11B~11G示範起始(在差不多時間=0.4)施加Y軸激發訊號之後:(i)有比較大的X軸誤差(如圖11B所示範);(ii)有比較大的Y軸誤差(如圖11C所示範);(iii)有小的Z軸誤差(如圖11D所示範);(iv)有比較小的θX誤差(如圖11E所示範);(v)有比較大的θY誤差(如圖11F所示範);以及(vi)有比較小的θZ軸誤差(如圖11G所示範)。再者,圖11B~11G示範因為控制系統的閉路控制,所以這些誤差於Y軸激發訊號的施加期間一般有所減少。更特定而言,在差不多時間=0.6之後,每個自由度的伴隨誤差是比較小。
於施加Y軸激發訊號期間,控制系統決定起因於Y軸激發訊號的重心力/力矩命令。圖11H~11M示範起始(在差不多時間=0.45)施加Y軸激發訊號之後:(i)有比較小的X軸力命令(如圖11H所示範);(ii)有比較大的Y軸力命令(如圖11I所示範);(iii)有小的Z軸力命令(如圖11J所示範);(iv)有比較大的θX力矩命令(如圖11K所示範);(v)有中等大小的θY力矩命令(如圖11L所示範);以及(vi)有小的θZ軸力矩命令(如圖11M所示範)。再者,於此範例,因為伴隨誤差(如圖11B~11G所示範)在差不多時間=0.6之後就比較小,所以對於在此測試位置的Y軸激發訊號而言,力和力矩命令於差不多時間=0.6到時間=0.75的測量時間裡(接近Y激發循環週期結尾)是非常正確。結果,於此測量期間,Y軸激發訊號引起載台以想要的振幅和頻率而沿著Y軸來回移動,以及載台幾乎沒有沿著X和Z軸和繞著X、Y、Z軸而移動。
接下來,於一具體態樣,在圖9的步驟910,控制系統可以計算六個重心(CG)力/力矩命令各者於Y軸激發訊號之測量時間裡的激發頻率離散傅立葉轉換(DFT)值。
其次,以載台仍在第一測試位置,在步驟912,控制系統施加Z軸激發訊號至載台移動器組件的控制。Z軸激發訊號乃設計成讓載台移動器組件在Z軸激發訊號的振幅和頻率而沿著Z軸來回移動載台。如圖11A所示範,開始於差不多時間=0.8秒,施加Z軸激發訊號1106。圖11B~11G示範起因於施加Z軸激發訊號的個別伴隨誤差。再者,圖11B~11G示範因為控制系統的閉路控制,所以這些誤差於Z軸激發訊號的施加期間一般有所減少。更特定而言,每個自由度的伴隨誤差於接近Z軸激發訊號的施加結尾是比較小。
於施加Z軸激發訊號期間,控制系統決定起因於Z軸激發訊號的重心力/力矩命令。圖11H~11M示範起因於Z軸激發訊號的力和力矩命令。再者,因為,伴隨誤差(如圖11B~11G所示範)於接近Z軸激發循環週期結尾就比較小,所以對於在此測試位置的Z軸激發訊號而言,力和力矩命令於此測量期間是非常正確。
接下來,於一具體態樣,在圖9的步驟914,控制系統可以計算六個重心(CG)力/力矩命令各者於Z軸激發訊號之測量時間裡的激發頻率離散傅立葉轉換(DFT)值。
其次,以載台仍在第一測試位置,在步驟916,控制系統施加θX激發訊號至載台移動器組件的控制。θX激發訊號乃設計成讓載台移動器組件在θX激發訊號的振幅和頻率而繞著X軸來回移動載台。圖11B~11G示範起因於施加θX激發訊號的個別伴隨誤差。再者,圖11B~11G示範因為控制系統的閉路控制,所以這些誤差於θX激發訊號的施加期間一般有所減少。更特定而言,每個自由度的伴隨誤差於接近θX激發訊號的施加結尾是比較小。
於施加θX激發訊號期間,控制系統決定起因於θX激發訊號的重心力/力矩命令。圖11H~11M示範起因於θX激發訊號的力和力矩命令。再者,於此範例,因為伴隨誤差(如圖11B~11G所示範)於接近θX激發循環週期結尾就比較小,所以對於在此測試位置的θX激發訊號而言,力和力矩命令於此測量期間是非常正確。
接下來,於一具體態樣,在圖9的步驟918,控制系統可以計算六個重心(CG)力/力矩命令各者於θX激發訊號之測量時間裡的激發頻率離散傅立葉轉換(DFT)值。
其次,以載台仍在第一測試位置,在步驟920,控制系統施加θY激發訊號至載台移動器組件的控制。θY激發訊號乃設計成讓載台移動器組件在θY激發訊號的振幅和頻率而繞著Y軸來回移動載台。圖11B~11G示範起因於施加θY激發訊號的個別伴隨誤差。再者,圖11B~11G示範因為控制系統的閉路控制,所以這些誤差於θY激發訊號的施加期間一般有所減少。更特定而言,每個自由度的伴隨誤差於接近θY激發訊號的施加結尾是比較小。
於施加θY激發訊號期間,控制系統決定起因於θY激發訊號的重心力/力矩命令。圖11H~11M示範起因於θY激發訊號的力和力矩命令。再者,於此範例,因為伴隨誤差(如圖11B~11G所示範)於接近θY激發循環週期結尾就比較小,所以對於在此測試位置的θY激發訊號而言,力和力矩命令於此測量期間是非常正確。
接下來,於一具體態樣,在圖9的步驟922,控制系統可以計算六個重心(CG)力/力矩命令各者於θY激發訊號之測量時間裡的激發頻率離散傅立葉轉換(DFT)值。
其次,以載台仍在第一測試位置,在步驟924,控制系統施加θZ激發訊號至載台移動器組件的控制。θZ激發訊號乃設計成讓載台移動器組件在θZ激發訊號的振幅和頻率而繞著Z軸來回移動載台。圖11B~11G示範起因於施加θZ激發訊號的個別伴隨誤差。再者,圖11B~11G示範因為控制系統的閉路控制,所以這些誤差於θZ激發訊號的施加期間一般有所減少。更特定而言,每個自由度的伴隨誤差於接近θZ激發訊號的施加結尾是比較小。
於施加θZ激發訊號期間,在步驟926,控制系統決定起因於θZ激發訊號的重心力/力矩命令。圖11H~11M示範起因於θZ激發訊號的力和力矩命令。再者,於此範例,因為伴隨誤差(如圖11B~11G所示範)在接近θZ激發循環週期結尾就比較小,所以對於在此測試位置的θZ激發訊號而言,力和力矩命令於此測量期間是非常正確。
接下來,於一具體態樣,在圖9的步驟926,控制系統可以計算六個重心(CG)力/力矩命令各者於θZ激發訊號之測量時間裡的激發頻率離散傅立葉轉換(DFT)值。
其次,在步驟928,控制系統評估是否已經選擇了所有的測試位置。如果不是,則載台重心移動到下一個測試位置(譬如第二測試位置),並且依序施加X、Y、Z、θX、θY、θZ激發訊號,並且決定六個激發訊號各者的六個力/力矩命令。接下來,載台重心移動到下一個測試位置(譬如第三測試位置),並且依序施加X、Y、Z、θX、θY、θZ激發訊號,並且決定六個激發訊號各者的六個力/力矩命令。
重複此過程,直到每個測試位置都依序施加X、Y、Z、θX、θY、θZ激發訊號並且決定六個激發訊號各者造成的六個力/力矩命令為止。這樣做完之後,便可以在步驟930產生補償圖。
每個激發訊號1102、1104、1106、1108、1110、1112的所選大小和所選頻率可加以變化以符合載台組件的設計要求。舉例而言,每個激發訊號的大小可以引起沿著X、Y或Z軸差不多一百微米的位置激發,或者引起繞著X、Y或Z軸差不多一百微弧度(microrad)的旋轉。另外可以選擇的是一或更多個激發訊號引起大於或小於這些量的位置激發。於特定的具體態樣,激發訊號的頻率乃低於控制系統的閉路頻寬。舉例而言,如果系統具有差不多一百赫茲的閉路頻寬,則激發頻率可以選擇為差不多五十赫茲。以另外可選擇的而非唯一的範例來說,激發頻率可以是差不多20、40、60、80、100、200、300、400或500赫茲的正弦波。
再者,激發訊號1102、1104、1106、1108、1110、1112的持續時間應該夠長以達成良好的力/力矩命令。以不是唯一的範例來說,每個激發循環週期可以具有差不多0.25、0.3、0.4、0.5或0.6秒的持續時間。然而,持續時間可以大於或小於這些量。
此外,應該注意本補償方法可以在每個測試位置利用小於六個激發訊號。舉例而言,本方法在每個測試位置可以利用(i)恰好三個(譬如X、Y、Z軸)激發訊號;(ii)恰好二個(譬如X和Y軸)激發訊號;或(iii)恰好一個(譬如X軸)激發訊號。
另外,參見圖10A,應該注意評估測試位置1010的次序可加以變化。於圖10A,箭號1012示範可以評估測試位置1010之次序的一個但不是唯一的範例。於此範例,X值為1的測試位置1010乃從Y=1移動到Y=15而依序測試。其次,第二欄(X=2)從Y=15移動到Y=1而依序測試。此模式重複用於整個網格。另外可以選擇的是利用另一種次序。
圖12是控制系統1224的簡化控制方塊圖,其可以用於施加序列激發訊號、決定每個測試位置的力/力矩命令、產生用於圖2A移動器組件之補償圖的資訊。以此設計,控制系統1224能夠使系統的回饋在激發訊號的所選頻率下差不多是完美的。於圖12,控制方塊圖1224有些類似於圖3所示範的控制方塊圖。然而,於圖12,控制系統1224包括加速前饋方塊1270、激發訊號方塊1272、消去器方塊1274。
於圖12(類似於圖3),(i)「m」代表測得的真正瞬時位置;以及(ii)「e」代表伴隨誤差。再者,開始於控制方塊圖1224的左側,激發訊號1272乃隨著測量位置「m」一起進給到控制系統1224裡。其次,控制系統1224決定伴隨誤差「e」。接下來,伴隨誤差「e」進給到控制系統1224的回饋控制1252裡。再者,如果一或更多個移動器並未推動經過載台重心,則控制系統1224可以包括補償此點的重心力補償圖1254。其次,力分布1256決定每個移動器修正伴隨誤差所必需的力命令。接下來,利用移動器轉換1258來決定通往移動器的電流。其次,在方塊1260,移動器移動載台。
於圖12所示範的設計,使用加速前饋方塊1270以減少載台移動的瞬時延遲。於載台移動期間,載台想要的軌跡和載台質量是已知的。使用前饋方塊1270以注入正比於移動載台朝向想要目標之所欲加速的力。此減少系統的瞬時延遲。
對於每個測試位置,使用激發訊號方塊1272以依序施加激發訊號(譬如X、Y、Z、θX、θY、θZ激發訊號)至移動器組件的控制。於一具體態樣,激發訊號可以由以下方程式所代表:
xd+A(t)sin(wt)用於X激發訊號 方程式(7)
yd+A(t)sin(wt)用於Y激發訊號 方程式(8)
zd+A(t)sin(wt)用於Z激發訊號 方程式(9)
Txd+A(t)sin(wt)用於θX激發訊號 方程式(10)
Tyd+A(t)sin(wt)用於θY激發訊號 方程式(11)
Tzd+A(t)sin(wt)用於θZ激發訊號 方程式(12)
於這些方程式,(i) xd是激發之前的載台X軸參考位置;(ii) yd是激發之前的載台Y軸參考位置;(iii) zd是激發之前的載台Z軸參考位置;(iv) Txd是激發之前的載台θX軸參考位置;(v) Tyd是激發之前的載台θY軸參考位置;(vi) Tzd是激發之前的載台θZ軸參考位置;(vii) A是該位置激發大小;以及(viii) w是該位置激發頻率。
再者,對於每個測試位置,使用消去器1274來決定六個激發訊號各者的六個力/力矩命令。如在此提供的,消去器1274對於每個自由度皆應用於回饋控制1252以在激發頻率達到幾乎完美的控制力。消去器1274的設計可加以變化以符合在此提供的教導。於某個不是唯一的具體態樣,消去器1274是差不多相反於凹槽過濾器的過濾器。於一具體態樣,消去器1274是固定的參數轉移函數,其由以下方程式所描述:
θC=∠T閉路(wc) 方程式(15)
gC=2dcwc 方程式(16)
於這些方程式,(i)CC是消去器的轉移函數;(ii) s是拉普拉斯轉換的複合自變數;(iii) gC是消去器增益;(iv)θC是消去器相;(v) wc是消去器頻率,其係選擇為與激發頻率相同,即wc=w;(vi)∠T閉路(wc)是閉路系統在消去器頻率的相;以及(vii) dc是消去器轉移函數的分子阻尼比例。
如上面所提供的,對於每個測試位置,關於每個激發訊號的力/力矩命令而於接近每個激發循環週期結尾(於測量期間)所獲得的資訊,可以後續用於以改善的正確度來控制載台。對於每個測試位置,(i)接近X激發循環週期結尾(於測量期間)的X、Y、Z、Tx、Ty、Tz力/力矩命令可以稱為X組控制命令,(ii)接近Y激發循環週期結尾(於測量期間)的X、Y、Z、Tx、Ty、Tz力/力矩命令可以稱為Y組控制命令,(iii)接近Z激發循環週期結尾(於測量期間)的X、Y、Z、Tx、Ty、Tz力/力矩命令可以稱為Z組控制命令,(iv)接近θX激發循環週期結尾(於測量期間)的X、Y、Z、Tx、Ty、Tz力/力矩命令可以稱為θX組控制命令,(v)接近θY激發循環週期結尾(於測量期間)的X、Y、Z、Tx、Ty、Tz力/力矩命令可以稱為θY組控制命令,以及(vi)接近θZ激發循環週期結尾(於測量期間)的X、Y、Z、Tx、Ty、Tz力/力矩命令可以稱為θZ組控制命令。再者,這些組別當中任一組可以稱為第一、第二、第三、第四、第五或第六組控制命令。
另外,來自諸組控制命令的資訊可以採取許多不同的方式來使用。舉例而言,每個測試位置的諸組控制命令可以用於產生補償圖,其後續用於以改善的正確度來控制載台。另外可以選擇的是循環週期結尾的力/力矩命令用於產生馬達起伏和側力資訊,其後續可以用於控制載台。
於在此詳細描述的特定範例,對於每個測試位置,有六個個別的激發訊號(亦即X、Y、Z、Tx、Ty、Tz激發訊號),並且每個激發訊號具有六個對應的力/力矩命令(X、Y、Z力命令和Tx、Ty、Tz力矩命令)。此導致每個測試位置有三十六組控制命令。再者,此資訊可以編譯成六乘六的矩陣以用於每個測試位置。
如上面所提供的,於某個不是唯一的具體態樣,關於每個測試位置之力/力矩命令的資訊可以用於產生移動器組件的補償圖。用於產生補償圖的真正程序可加以變化。於一具體態樣,使用離散傅立葉轉換(DFT)來把每個測試位置之六乘六矩陣的控制命令轉變成用於移動器組件的補償圖。因此,使用離散傅立葉轉換來把力/力矩命令轉變為力常數。換一種方式來說,單一頻率的離散傅立葉轉換乃進行於所有六個軸力命令,以便在測試激發頻率有良好的訊號品質。於一具體態樣,離散傅立葉轉換的頻率相同於激發訊號的頻率。以此設計,良好品質的力/力矩命令資訊可以用於產生非常正確且乾淨的起伏/側力補償圖。下面的方程式示範在每一測試位置(xi,yj)從X軸到所有6軸來計算CG力補償比例。可以導出類似的方程式以用於從其他五軸到所有6軸的CG力命令補償比例。
於此方程式(i) KXX(xi,yj)代表從X軸到X軸的力命令補償比例;(ii) KYX(xi,yj)代表從X軸到Y軸的力命令補償比例;(iii) KZX(xi,yj)代表從X軸到Z軸的力命令補償比例;(iv) KTxX(xi,yj)代表從X軸到θX軸的力命令補償比例;(v) KTyX(xi,yj)代表從X軸到θY軸的力命令補償比例;(vi) KTzX(xi,yj)代表從X軸到θZ軸的力命令補償比例;(vii) UX(xi,yj)是在位置(xi,yj)的X力命令DFT;(viii) UY(xi,yj)是在位置(xi,yj)的Y力命令DFT;(ix) UZ(xi,yj)是在位置(xi,yj)的Z力命令DFT;(x) UTx(xi,yj)是在位置(xi,yj)的θX力命令DFT;(xi) UTy(xi,yj)是在位置(xi,yj)的θY力命令DFT;(xii) UTz(xi,yj)是在位置(xi,yj)的θZ力命令DFT;(xiii) N是沿著載台X軸的校正位置數目;以及(xiv) M是沿著載台Y軸的校正位置數目。
以此設計,計算所有軸力命令DFT的比例,並且把在所有測試位置的激發軸力命令DFT加以平均和正規化。
再者,於特定的具體態樣,二維快速傅立葉轉換(或其他方法)可以使用於補償圖上,以移除載台電纜和冷卻管的遲滯所造成的二測量欄之間的潛在、非平滑的偏移。
圖13A是示範多個測試位置於X軸的X軸激發訊號所得補償比例之某個不是唯一範例的圖形;圖13B是示範多個測試位置於Y軸的X軸激發訊號所得補償比例之某個不是唯一範例的圖形;圖13C是示範多個測試位置於Z軸的X軸激發訊號所得補償比例之某個不是唯一範例的圖形;圖13D是示範多個測試位置於θX的X軸激發訊號所得補償比例之某個不是唯一範例的圖形;圖13E是示範多個測試位置於θY的X軸激發訊號所得補償比例之某個不是唯一範例的圖形;以及圖13F是示範多個測試位置於θZ的X軸激發訊號所得補償比例之某個不是唯一範例的圖形。於每張圖,X和Y軸代表載台的X和Y測試位置,而Z軸代表每個測試位置之對應計算的補償值。
圖13A可以對於多個測試位置而在接近X激發循環週期結尾時利用DFT於X力命令上而產生;圖13B可以對於多個測試位置而在接近X激發循環週期結尾時利用DFT於Y力命令上而產生;圖13C可以對於多個測試位置而在接近X激發循環週期結尾時利用DFT於Z力命令上而產生;圖13D可以對於多個測試位置而在接近X激發循環週期結尾時利用DFT於θX力矩命令上而產生;圖13E可以對於多個測試位置而在接近X激發循環週期結尾時利用DFT於θY力矩命令上而產生;以及圖13F可以對於多個測試位置而在接近X激發循環週期結尾時利用DFT於θZ力矩命令上而產生。
於此具體態樣,使用每個測試位置的X組控制命令(其起因於X激發循環週期)以產生六個個別的X圖(其示範於圖13A~13F),其形成部分的補償圖。再者,應該注意其他五個(Y、Z、Tx、Ty、Tz)激發訊號各者皆可以產生六個個別的圖。更特定而言,(i)每個測試位置的Y組控制命令可以用於產生六個個別的Y圖;(ii)每個測試位置的Z組控制命令可以用於產生六個個別的Z圖;(iii)每個測試位置的θX組控制命令可以用於產生六個個別的θX圖;(iv)每個測試位置的θY組控制命令可以用於產生六個個別的θY圖;以及(v)每個測試位置的θZ組控制命令可以用於產生六個個別的θZ圖。
圖14A是示範所有測試位置和所有激發訊號所產生的力補償圖1402之某個不是唯一範例的圖形。於此範例,補償圖是六乘六的力補償圖1402,其包括三十六張圖,亦即:(i)起因於施加X激發訊號的六張X圖(補償圖1402的最左欄1404);(ii)起因於施加Y激發訊號的六張Y圖(補償圖1402的左邊第二欄1406);(iii)起因於施加Z激發訊號的六張Z圖(補償圖1402的左邊第三欄1408);(iv)起因於施加θX激發訊號的六張Tx圖(補償圖1402的左邊第四欄1410);(v)起因於施加θY激發訊號的六張Ty圖(補償圖1402的左邊第五欄1412);以及(vi)起因於施加θZ激發訊號的六張Tz圖(補償圖1402的最右欄1414)。
圖14B是圖14A之補償圖的部分放大示範圖。更特定而言,圖14B示範從Tz到Ty圖。此圖代表起因於施加θZ激發訊號的θY力補償圖。於圖14B,每個測試位置具有Y位置值和X位置值。再者,每個測試位置的力補償值是以圖14B的灰階所代表。於此圖,每個灰階的比例尺乃示範成沿著圖的右側。
再者,應該注意類似於圖14B所示範的,對於圖14A中所示範的每張圖來看,X軸代表沿著測試位置之X軸的位置,Y軸代表沿著測試位置之Y軸的位置,而灰階代表關聯的補償值。
圖15A是控制系統1524的簡化控制方塊圖,其可以使用補償圖1402(其示範於圖14A)來控制移動器組件而以改善的正確度來定位載台。於圖15A,控制方塊圖1524有些類似於圖3所示範的控制方塊圖。然而,於圖15A,控制系統1524包括前饋控制方塊1570(其類似於上述示範於圖12的對應方塊,但較之更一般)、第一提早位置軌跡方塊1580、第二提早位置軌跡方塊1582。
於圖15A(類似於圖3),(i)「r」代表想要的位置;(ii)「m」代表測得的真正瞬時位置;以及(iii)「e」代表伴隨誤差。再者,開始於控制方塊圖1524的左側,想要的位置隨著測量位置「m」一起進給到控制系統1524裡。其次,控制系統1224決定伴隨誤差「e」。接下來,伴隨誤差「e」乃進給到回饋控制1552裡。於一具體態樣,識別的補償圖1402(其示範於圖14)可以用於CG力補償1554以補償也已經由校正程序所拾取的馬達力起伏、側力和其他交軸耦合。其次,力分布1556決定每個移動器修正伴隨誤差所必需的力命令。接下來,利用移動器轉換1558以決定通往移動器的電流。其次,在方塊1560,移動器移動載台。
於圖15A所示範的設計,使用前饋方塊1570以提供差不多正確的力命令來移動載台。於特定的設計,前饋方塊1570可以是加速前饋。另外可以選擇的是前饋為更一般者。
再者,為了適應一般內含於控制系統的系統時間延遲,提早位置軌跡可以用於CG力補償圖1554和馬達轉換1558,使得它們的輸出將發生於正確的時間。第一提早位置軌跡1580乃進給到重心力補償1554裡。另外,來自補償圖的資訊則用於重心力補償1554。使用第一提早位置軌跡1580以查看當指使電流到移動器組件時的載台位置將會到哪裡。因此,以提早位置軌跡1580,來自補償圖的正確補償比例會用於當電流真正指使到移動器組件時。
此外,第二提早位置軌跡1582乃進給到馬達轉換1558裡。第二提早位置軌跡1582則使馬達電流具有正確的相。
圖15B示範六乘六的力補償矩陣。如在此提供的,於特定的具體態樣,產生的補償圖1402(一範例示範於圖14A)乃用於CG力補償方塊1554(其示範於圖15A)而做為六乘六的二維查詢表。利用內插方法,查詢表則提供每一載台位置的圖15B之六乘六補償矩陣。
於圖15B,(i) ux代表沿著X軸的CG力命令;(ii) uy代表沿著Y軸的CG力命令;(iii) uz代表沿著Z軸的CG力命令;(iv) uTx代表沿著θX軸的CG力命令;(v) uTy代表沿著Y軸的CG力命令;(vi) uTz代表沿著θZ軸的CG力命令;(vii) kXX代表從X軸到X軸的力命令補償比例;(viii) kYX代表從X軸到Y軸的力命令補償比例;(xi) kZX代表從X軸到Z軸的力命令補償比例;(x) kTxX代表從X軸到θX軸的力命令補償比例;(xi) kTyX代表從X軸到θY軸的力命令補償比例;(xii) kTzX代表從X軸到θZ軸的力命令補償比例;(xiii) xr代表X軸參考位置;(xiv) yr代表Y軸參考位置;(xv) t代表時間;(xvi) td代表系統延遲;以及(xvii) xr(t+td)代表提早X軸參考位置以適應系統時間延遲。
用於XZ和YZ移動器的馬達轉換1558而把移動器水平和垂直力命令轉變為三相電流命令的公式乃描述於方程式(1)、(2)、(3)、(4)。
圖16的圖形包括:(i)虛線1602,其代表載台X位置對時間;以及(ii)實線1604,其代表載台移動期間的載台Y位置對時間。圖17A的圖形包括:(i)虛線1702,其代表X伴隨誤差對時間而無在此提供的補償;以及(ii)實線1704,其代表X伴隨誤差對時間而有提供圖16所示範的移動補償。圖17B的圖形包括:(i)虛線1706,其代表Y伴隨誤差對時間而無在此提供的補償;以及(ii)實線1708,其代表Y伴隨誤差對時間而有提供圖16所示範的移動補償。圖17C的圖形包括:(i)虛線1710,其代表Z伴隨誤差對時間而無在此提供的補償;以及(ii)實線1712,其代表Z伴隨誤差對時間而有提供圖16所示範的移動補償。圖17D的圖形包括:(i)虛線1714,其代表Tx伴隨誤差對時間而無在此提供的補償;以及(ii)實線1716,其代表Tx伴隨誤差對時間而有提供圖16所示範的移動補償。圖17E的圖形包括:(i)虛線1718,其代表Ty伴隨誤差對時間而無在此提供的補償;以及(ii)實線1720,其代表Ty伴隨誤差對時間而有提供圖16所示範的移動補償。圖17F的圖形包括:(i)虛線1722,其代表Tz伴隨誤差對時間而無在此提供的補償;以及(ii)實線1724,其代表Tz伴隨誤差對時間而有提供圖16所示範的移動補償。這些圖示範載台於所有六個自由度的伴隨誤差乃藉由使用在此揭示的補償方法而大大減少。
也應該注意即使有在此提供的CG力補償,由於其他擾動(例如電纜、冷卻管...等)的緣故,所以於步進和掃描運動期間仍然可能會有一些較小的殘餘載台伴隨誤差。
圖18A是示範施加了重心力補償之殘餘力補償比例的圖形1802。更特定而言,施加了CG力補償,相同的校正程序(其在多個測量位置使用多個激發訊號)可以用於再次測量殘餘力補償比例以確認施加補償的效果。比較提供於圖18A的圖1802與圖14A(沒有補償),其示範了補償之後的各軸之間的力耦合小很多。比例尺於圖18A和14A皆相同。因此,圖18A示範了馬達力起伏和側力的補償效果。
圖18B是圖18A的部分放大示範圖。更特定而言,圖18B示範從Tz到Ty的圖形。此圖代表起因於施加θZ激發訊號之θY的圖形。於圖18B,每個測試位置具有Y位置值和X位置值。再者,每個測試位置的力補償值是由圖18B的灰階所代表。於此圖,每個灰階的比例尺乃示範成沿著圖的右側。應該注意對於此圖中的數值而言,灰階差不多是相同的並且差不多等於零。
再者,應該注意類似於圖18B所示範的,圖18A所示範的每張圖中,X軸代表沿著測試位置之X軸的位置,Y軸代表沿著測試位置之Y軸的位置,以及灰階代表關聯的補償值。
半導體裝置可以使用上述的系統而以圖19A大致所示的過程來製造。於步驟1901,設計出裝置的功能和表現特徵。其次,於步驟1902,根據前面的設計步驟來設計具有圖案的遮罩(光罩);而於平行的步驟1903,從矽材料做出晶圓。於步驟1904,步驟1902所設計的遮罩圖案藉由前文描述之根據本發明的光微影系統而曝光於來自步驟1903的晶圓上。於步驟1905,將半導體裝置加以組裝(包括切割過程、結合過程、封裝過程),最後裝置再於步驟1906加以檢視。
圖19B示範上述步驟1904在製造半導體裝置的情況之詳細流程圖範例。於圖19B,於步驟1911(氧化步驟),把晶圓表面加以氧化。於步驟1912(CVD步驟),絕緣膜形成於晶圓表面上。於步驟1913(電極形成步驟),電極藉由氣相沉積而形成於晶圓上。於步驟1914(離子佈植步驟),離子佈植於晶圓裡。上述步驟1911~1914形成了晶圓處理期間的晶圓前處理步驟,並且在每個步驟根據處理要求來做選擇。
在每個晶圓處理的載台,當已經完成了上述前處理步驟時,實施以下的後處理步驟。於後處理期間,首先於步驟1915(光阻形成步驟),光阻加於晶圓。其次,於步驟1916(曝光步驟),使用上述的曝光裝置來把遮罩(光罩)的線路圖案轉移至晶圓。然後於步驟1917(顯影步驟),把曝光的晶圓加以顯影;而於步驟1918(蝕刻步驟),藉由蝕刻而移除非殘餘光阻的部分(暴露的材料表面)。於步驟1919(光阻移除步驟),移除蝕刻之後所保留之不需要的光阻。多個線路圖案便是由重複這些前處理和後處理步驟而形成。
要了解在此揭示的移動器僅在示範本發明目前較佳的具體態樣,而除了所附申請專利範圍所描述的以外,並不打算受限於在此所示之架構或設計的細節。
10...曝光設備
12...設備框架
14...照明系統
16...光學組件
18...光罩載台組件
18A...光罩載台
18B...光罩載台基底
18C...光罩載台移動器組件
20...晶圓載台組件
20A...晶圓載台
20B...晶圓載台基底
20C...晶圓載台移動器組件
22...測量系統
22A...光罩測量系統
22B...晶圓測量系統
24...控制系統
26...光罩
28...晶圓
30...安裝基底
32...照明來源
34...照明光學組件
200...工件
220...載台組件
220A...載台
220B...載台基底
220C...載台移動器組件
224...控制系統
236...線圈組件
238...磁鐵組件
240...第一YZ線圈陣列
242...第二YZ線圈陣列
244...第一XZ線圈陣列
246...第二XZ線圈陣列
248...線圈
250A...第一YZ移動器
250B...第二YZ移動器
250C...第一XZ移動器
250D...第二XZ移動器
251...磁鐵
262...感測器
263X1...第一X力
263X2...第二X力
263Y1...第一Y力
263Y2...第二Y力
263Z1...第一Z力
263Z2...第二Z力
263Z3...第三Z力
263Z4...第四Z力
352...回饋控制
354...CG力補償圖
356...力分布
358...馬達轉換
360...載台
361...可能的轉換偏移
470~482...估計移動器組件之轉換偏移的第一過程步驟
570~582...估計移動器組件之轉換偏移的另一過程步驟
624...控制系統
652...回饋控制
654...CG力補償圖
656...力分布
658...馬達轉換
660...載台
670...測試力命令
672...測試轉換
674...真正的力輸出
675...具有零測試力命令的力輸出
770~786...估計每個移動器之轉換偏移的流程步驟
801...第一X-Y載台位置的結果
803...第二X-Y載台位置的結果
805...第三X-Y載台位置的結果
807...第四X-Y載台位置的結果
809...第一Z載台位置的結果
811...第二Z載台位置的結果
813...第三Z載台位置的結果
815...第四Z載台位置的結果
900~930...產生補償圖的方法步驟
1010...測試位置
1012...評估測試位置的次序
1102...X激發訊號
1104...Y激發訊號
1106...Z激發訊號
1108...Tx激發訊號
1110...Ty激發訊號
1112...Tz激發訊號
1224...控制系統
1252...回饋控制
1254...CG力補償圖
1256...力分布
1258...馬達轉換
1260...載台
1270...加速前饋
1272...激發方塊
1274...消去器
1402...補償圖
1404~1414...欄
1524...控制系統
1552...回饋控制
1554...CG力補償圖
1556...力分布
1558...馬達轉換
1560...載台
1570...加速前饋
1580...提早
1582...提早
1602...載台X位置對時間
1604...載台Y位置對時間
1702...X伴隨誤差對時間(無移動補償)
1704...X伴隨誤差對時間(有移動補償)
1706...Y伴隨誤差對時間(無移動補償)
1708...Y伴隨誤差對時間(有移動補償)
1710...Z伴隨誤差對時間(無移動補償)
1712...Z伴隨誤差對時間(有移動補償)
1714...Tx伴隨誤差對時間(無移動補償)
1716...Tx伴隨誤差對時間(有移動補償)
1718...Ty伴隨誤差對時間(無移動補償)
1720...Ty伴隨誤差對時間(有移動補償)
1722...Tz伴隨誤差對時間(無移動補償)
1724...Tz伴隨誤差對時間(有移動補償)
1802...補償圖
1901~1906...製造裝置的流程步驟
1911~1919...製造半導體裝置的詳細流程步驟
e...伴隨誤差
m...測得的真正瞬時位置
r...想要的參考位置
U...U相電流命令
V...V相電流命令
W...W相電流命令
從配合所附敘述的圖式,已經最能了解本發明有關於其結構和操作的新穎特色以及發明本身,其中圖式的相同參考代號是指相同的部件,其中:
圖1是具有本發明特色之曝光設備的示意示範圖;
圖2A是具有本發明特色之移動器組件的簡化俯視立體示範圖;
圖2B是圖2A之移動器組件的部分簡化圖;
圖3是可以用於控制圖2A的移動器組件之控制系統的簡化示意圖;
圖4A是示範可以用於估計圖2A之移動器組件的轉換偏移之第一過程的流程圖;
圖4B是力命令如何相對於可能的轉換偏移而變化的簡化示範圖;
圖5A是示範可以用於估計圖2A之移動器組件的轉換偏移之另一過程的流程圖;
圖5B是力命令如何相對於可能的轉換偏移而變化的簡化示範圖
圖6是可以用於控制圖2A之移動器組件的控制系統之另一具體態樣的簡化示意圖;
圖7是示範可以用於估計圖2A之移動器組件的轉換偏移之又一過程的流程圖;
圖8A是示範測試力對時間的圖形;
圖8B是示範測試偏移對時間的圖形;
圖8C是示範電流命令對時間的圖形;
圖8D是示範X軸力對測試偏移的圖形;
圖8E是示範Z軸力對測試偏移的圖形;
圖8F是示範Y軸力對測試偏移的圖形;
圖8G是示範多個另外可選擇的位置之X軸力對測試偏移的圖形;
圖8H是示範多個另外可選擇的位置之Z軸力對測試偏移的圖形;
圖8I是示範多個另外可選擇的位置之X軸力對測試偏移的圖形;
圖8J是示範多個另外可選擇的位置之Z軸力對測試偏移的圖形;
圖9是示範一種具有本發明特色之產生補償圖的方法流程圖;
圖10A是具有本發明特色之多個測試位置的簡化圖;
圖10B示範激發訊號的位置對時間;
圖10C示範激發訊號的加速對時間;
圖11A是示範多個激發訊號對時間的圖形;
圖11B~11G示範起因於激發訊號的伴隨誤差對時間;
圖11H~11M示範控制命令對時間;
圖12是可以用於產生補償圖的控制系統之另一具體態樣的簡化示意圖;
圖13A~13F示範補償比例對多個測試位置;
圖14A是補償圖的簡化示範圖;
圖14B是圖14A之補償圖的部分放大示範圖;
圖15A是可以用於控制移動器組件的控制系統之另一具體態樣的簡化示意圖;
圖15B是六乘六之力補償矩陣的簡化示範圖;
圖16是示範位置對時間的簡化圖形;
圖17A~17F是示範伴隨誤差對時間的簡化圖形;
圖18A是示範應用重心力補償的殘餘力補償比例圖;
圖18B是圖18A的部分放大示範圖;
圖19A是概括出根據本發明之製造裝置的方法流程圖;以及
圖19B是更詳細概括出裝置處理的流程圖。
470~482...估計移動器組件之轉換偏移的第一過程步驟

Claims (19)

  1. 一種移動器組件,其相對於載台基底而移動和定位載台,該移動器組件包括:第一移動器,其相對於載台基底而移動和定位載台,該第一移動器產生沿著第一軸而移動和定位載台的第一軸力,以及產生沿著正交於第一軸且垂直指向的第二軸而移動和定位載台的第二軸力,第一移動器包括線圈陣列和磁鐵陣列;以及控制系統,其在以閉路方式來控制移動器組件以沿著第一軸和沿著第二軸而維持載台位置的同時,決定了第一移動器的轉換偏移,該控制系統:(i)指使電流到線圈陣列,如此則第一移動器賦予擾動於載台上,並且使用移動器組件而使載台升高於載台基底上;以及(ii)評估由於第一移動器產生之載台擾動的結果而由移動器組件所產生的一或更多個力。
  2. 如申請專利範圍第1項的移動器組件,其中控制系統利用多個另外可選擇之可能的轉換偏移來決定指使到線圈陣列的電流。
  3. 如申請專利範圍第1項的移動器組件,其中對於每個可能的轉換偏移,控制系統決定沿著第二軸來維持載台位置所必需的第二軸力命令。
  4. 如申請專利範圍第1項的移動器組件,其中對於每個可能的轉換偏移,控制系統決定沿著第二軸來維持載台位置所必需的第二軸電流振幅。
  5. 如申請專利範圍第1項的移動器組件,其中對於每個可能的轉換偏移,控制系統決定沿著第一軸來維持載台位置所必需的第一軸力命令。
  6. 如申請專利範圍第1項的移動器組件,其中對於每個可能的轉換偏移,控制系統決定沿著第一軸來維持載台位置所必需的第一軸電流振幅。
  7. 如申請專利範圍第1項的移動器組件,其中控制系統:(i)輸入測試力命令至第一移動器的控制;以及(ii)利用多個另外可選擇的測試偏移來決定要指使到線圈陣列的電流。
  8. 如申請專利範圍第7項的移動器組件,其中控制系統:(i)對於每個測試偏移,決定第一移動器在載台上所產生之真正的第一軸力;以及(iii)對於每個測試偏移,利用真正的第一軸力來決定轉換偏移。
  9. 如申請專利範圍第7項的移動器組件,其中控制系統:(i)對於每個測試偏移,決定第一移動器在載台上所產生之真正的第二軸力;以及(iii)對於每個測試偏移,利用真正的第二軸力來決定轉換偏移。
  10. 如申請專利範圍第1項的移動器組件,其進一步包括第二移動器,其與第一移動器合作以形成至少部分的平面馬達。
  11. 一種曝光設備,其包括照明系統和申請專利範圍第1項的移動器組件,該移動器組件相對於照明系統而移動載台。
  12. 一種製造半導體裝置的方法,其包括以下步驟:提供基板;以及以申請專利範圍第11項的曝光設備而把影像形成於基板。
  13. 一種移動器組件,其相對於載台基底而移動和定位載台,該移動器組件包括:移動器,其相對於載台基底而移動和定位載台;以及控制系統,其控制移動器,該控制系統:(i)指使電流到移動器而把載台定位在第一測試位置;(ii)施加第一激發訊號到移動器,而載台在第一測試位置;以及(iii)對於第一激發訊號,決定第一組控制命令。
  14. 如申請專利範圍第13項的移動器組件,其中控制系統施加第二激發訊號到移動器,而載台在第一測試位置;以及對於第二激發訊號,控制系統決定第二組控制命令。
  15. 如申請專利範圍第14項的移動器組件,其中控制系統利用來自諸組控制命令的資訊而控制移動器組件。
  16. 如申請專利範圍第14項的移動器組件,其中控制系統從第一組控制命令和第二組控制命令而產生補償圖;以及控制系統利用來自補償圖的資訊而控制移動器。
  17. 如申請專利範圍第14項的移動器組件,其中控制系統:(i)指使電流到移動器以移動載台到不同於第一測試位置的第二測試位置;(ii)施加第三激發訊號到移動器組件,而載台在第二測試位置;以及(iii)對於第三激發訊號,決定第三組控制命令。
  18. 如申請專利範圍第17項的移動器組件,其中控制系統利用來自諸組控制命令的資訊而控制移動器。
  19. 如申請專利範圍第13項的移動器組件,其中控制系統:(i)指使電流到移動器以移動載台到不同於第一測試位置的第二測試位置;(ii)施加第二激發訊號到移動器,而載台在第二測試位置;以及(iii)對於第二激發訊號,決定第二組控制命令。
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