运动台控制系统、运动台系统与曝光装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种运动台控制系统、运动台系统与曝光装置，其中的控制系统，包括运动台、测量系统、PID控制器，所述PID控制器包括积分模块、比例增益模块以及微分模块，所述输入误差经所述比例增益模块处理后分别输入至微分模块以及积分模块，所述PID控制器综合所述比例增益模块、微分模块以及积分模块的输出量得到控制量；其中，所述积分模块包括重置积分器和常规积分器，所述重置积分器用以针对输入的经所述比例增益模块处理后的输入误差，进行相应的积分处理后输出，所述积分模块基于重置被引入的比例与未被引入的比例，并结合所述重置积分器与所述常规积分器的输出量后输出信号。

Motion table control system, motion table system and exposure device

The invention provides a motion table control system, a motion table system and an exposure device, in which the control system includes a motion table, a measurement system and a PID controller. The PID controller comprises an integral module, a proportional gain module and a differential module. The input errors are input into the differential module and an integral module respectively after being processed by the proportional gain module, and the PID control is described. The controller synthesizes the output of the proportional gain module, the differential module and the integral module to obtain the control quantity, in which the integral module includes a reset integrator and a conventional integrator, which is used to integrate the input errors processed by the proportional gain module and output them after the corresponding integration processing. The integral module is based on the proportion introduced by the reset. The output signal of the reset integrator and the conventional integrator is output in combination with the ratio not introduced.

【技术实现步骤摘要】
运动台控制系统、运动台系统与曝光装置
本专利技术涉及光刻领域，尤其涉及一种运动台控制系统、运动台系统与曝光装置。
技术介绍
由于PID(Proportional-Integral-Derivative)控制器结构简单易于调试，被广泛运用于光刻机运动台反馈控制系统中。但对于一个闭环控制系统，有些性能限制是无法避免的。对于PID控制器，积分器的作用是为了消除闭环控制系统的稳态误差，但会导致系统响应具有较大的超调和较长的稳态时间。控制器中微分作用可以改善积分作用导致的不良影响，但微分作用过大会使系统无法抑制高频噪声。为了消除积分导致的较大超调和较长稳定时间影响，重置控制(resetcontrol)方法被应用于运动台控制系统中。重置控制是在PID控制器的基础上，对积分器进行优化。重置控制的原理是在控制器输入值过零时，对积分器当前状态置零。对于运动台控制系统，重置控制就是在控制偏差e(t)＝0时，将积分动作置0。重置控制在运动台系统闭环结构框图如图1中所示。专利CN201510058161采用了图2中所示的控制结构，为一种结合比例积分与状态重置的控制系统。其优势在于保留控制器积分作用，保证无积分器的系统稳态误差为0。缺点在于其采用一阶重置环节，改变现有PID控制器结构，增加调节参数和调试复杂性。同时未考虑重置机制对系统频域的影响，对于稳定裕度较为临界的实际工件台系统来说，若重置机制改变了系统频域性能而导致系统无法收敛，带来的后果是严重的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是如何保证系统的调试自由度，精调运动台性能。为了解决以上技术问题，本专利技术的第一方面提供了一种运动台控制系统、运动台系统与曝光装置，包括运动台、测量系统、PID控制器，所述PID控制器以所述运动台检测到的位置观测值与位置设定值之间的误差作为输入误差，控制所述运动台的运动位置，所述PID控制器包括积分模块、比例增益模块以及微分模块，所述输入误差经所述比例增益模块处理后分别输入至微分模块以及积分模块，所述PID控制器综合所述比例增益模块、微分模块以及积分模块的输出量得到控制量；其中，所述积分模块包括重置积分器和常规积分器，所述常规积分器用以针对输入的经所述比例增益模块处理后的输入误差，进行相应的积分处理后输出，所述重置积分器用以针对输入的经所述比例增益模块处理后的输入误差，进行相应的积分处理后输出，所述积分模块基于重置被引入的比例与未被引入的比例，并结合所述重置积分器与所述常规积分器的输出量后输出信号。可选的，所述运动台的运动加速度观测值与加速度设定值之间的加速度误差值被输入至所述重置积分器，进而使得：在当前加速度误差值与上一伺服周期的加速度误差值之间的符号相反时，所述重置积分器的当前状态被重置。可选的，所述重置积分器还输入有重置积分比例系数单元，所述重置积分比例系数单元用以被调整改变重置的初始状态值。可选的，所述积分模块还包括重置比例单元与非重置比例单元；所述重置比例单元用于：以所调整的重置被引入的比例对经所述比例增益模块处理后的输入误差进行处理后输出至所述重置积分器；所述未重置比例单元用于：以所调整的重置未被引入的比例对经所述比例增益模块处理后的输入误差进行处理后输出至所述常规积分器。可选的，所述重置积分器的处理结果输出至一积分补偿单元。可选的，所述积分补偿单元用以以如下积分补偿系数对所述重置积分器输出的结果进行补偿：其中，P为用以表示重置被引入比例的重置比例系数，R为用以表示重置的初始状态值的重置积分比例系数。可选的，所述重置积分器控制方程为：xr(t+)＝R·xr(t),e(t)·e(t-)<0。可选的，所述PID控制器的动作机理由以下方程表述：其中，u(t)为PID控制器的输出，e(t)为当前输入误差；e(t-)为上一伺服周期的输入误差，kp表示PID控制器中的比例增益，fi表示PID控制器中的积分频率，fd则表示PID控制器中的微分频率，xr(t)表示当前积分的状态量，xr(t+)表示重置后积分的状态输出量。可选的，所述运动台的数学模型表述为：其中，m为运动台的运动质量，c为线缆阻尼，k为线缆刚度。可选的，所述运动台的数学模型表述为：其中，m为运动台的运动质量。本专利技术的第二方面提供了一种运动台系统，所述运动台系统使用所述运动台的控制系统控制所述运动台的运动。本专利技术的第三方面提供了一种曝光装置，至少包括照明系统、对准系统、运动台系统，所述运动台系统包括运动台和所述的运动台控制系统。可选的，所述运动台是掩模台和/或工件台。为了保证系统的调试自由度，精调台子性能，本专利技术在重置积分器的基础上，进一步引入了常规积分器，同时，基于重置被引入的比例与未被引入的比例对重置积分器与常规积分器进行分别处理，将两个积分器按一定比列分配接入环路，可有效保证稳态误差为0，进一步的，由于重置被引入的比例这一量的引入，通过改变这一比例，保证了调试自由度，可见，其最终实现运动台精调性能的提升。附图说明图1是现有相关技术中一运动台控制系统的示意图；图2是现有相关技术中一运动台控制系统中PID控制器的示意图；图3是本专利技术实施例1中运动台控制系统的示意图；图4是本专利技术实施例2中运动台控制系统的示意图；图5是本专利技术实施例2中系统相位提升与参数P、R关系图；图6是本专利技术实施例2中调试流程示意图；图7是本专利技术实施例3中运动台控制系统的示意图；图8是本专利技术实施例3中调试流程示意图。具体实施方式以下将结合图3至图8对本专利技术提供的运动台控制系统进行详细的描述，其为本专利技术可选的实施例，可以认为，本领域技术人员在不改变本专利技术精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。请综合参考图3、图4以及图7三个实施例中运动台控制系统，本专利技术提供了一种运动台控制系统，包括运动台、测量系统、PID控制器，所述PID控制器以所述运动台检测到的位置观测值与位置设定值之间的误差作为输入误差，控制所述运动台的运动位置，所述PID控制器包括积分模块、比例增益模块以及微分模块，所述输入误差经所述比例增益模块处理后分别输入至微分模块以及积分模块，所述PID控制器综合所述比例增益模块、微分模块以及积分模块的输出量得到控制量；其中，所述积分模块包括重置积分器和常规积分器，所述常规积分器用以针对输入的经所述比例增益模块处理后的输入误差，进行相应的积分处理后输出，所述重置积分器用以针对输入的经所述比例增益模块处理后的输入误差，进行相应的积分处理后输出，所述积分模块基于重置被引入的比例与未被引入的比例，并结合所述重置积分器与所述常规积分器的输出量后输出信号。有关其中的重置积分器的使用：在实施例1中，请参考图3，其与现有的相关技术相类似，重置控制的原理是在控制器输入值过零时，对积分器当前状态置零。请比对参考图4与图3，实施例2与实施例1最大的不同在于，所述运动台的运动加速度观测值与加速度设定值之间的加速度误差值被输入至所述重置积分器，进而使得：在当前加速度误差值与上一伺服周期的加速度误差值之间的符号相反时，所述重置积分器的当前状态被重置。之所以有此设计，原因在于：光刻机运动台的测量系统受环境干扰强，例如采用干涉仪系统为测量系统时，测量值存在误差，且应用于光刻机的运动台系统位置精度要求通常达到纳米级别，实际测量系统难以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种运动台控制系统，其特征在于：包括运动台、测量系统、PID控制器，所述PID控制器以所述运动台检测到的位置观测值与位置设定值之间的误差作为输入误差，控制所述运动台的运动位置，所述PID控制器包括积分模块、比例增益模块以及微分模块，所述输入误差经所述比例增益模块处理后分别输入至微分模块以及积分模块，所述PID控制器综合所述比例增益模块、微分模块以及积分模块的输出量得到控制量；其中，所述积分模块包括重置积分器和常规积分器，所述常规积分器用以针对输入的经所述比例增益模块处理后的输入误差，进行相应的积分处理后输出，所述重置积分器用以针对输入的经所述比例增益模块处理后的输入误差，进行相应的积分处理后输出，所述积分模块基于重置被引入的比例与未被引入的比例，并结合所述重置积分器与所述常规积分器的输出量后输出信号。

【技术特征摘要】
1.一种运动台控制系统，其特征在于：包括运动台、测量系统、PID控制器，所述PID控制器以所述运动台检测到的位置观测值与位置设定值之间的误差作为输入误差，控制所述运动台的运动位置，所述PID控制器包括积分模块、比例增益模块以及微分模块，所述输入误差经所述比例增益模块处理后分别输入至微分模块以及积分模块，所述PID控制器综合所述比例增益模块、微分模块以及积分模块的输出量得到控制量；其中，所述积分模块包括重置积分器和常规积分器，所述常规积分器用以针对输入的经所述比例增益模块处理后的输入误差，进行相应的积分处理后输出，所述重置积分器用以针对输入的经所述比例增益模块处理后的输入误差，进行相应的积分处理后输出，所述积分模块基于重置被引入的比例与未被引入的比例，并结合所述重置积分器与所述常规积分器的输出量后输出信号。2.如权利要求1所述的光刻机运动台的控制系统，其特征在于：所述运动台的运动加速度观测值与加速度设定值之间的加速度误差值被输入至所述重置积分器，进而使得：在当前加速度误差值与上一伺服周期的加速度误差值之间的符号相反时，所述重置积分器的当前状态被重置。3.如权利要求1所述的光刻机运动台的控制系统，其特征在于：所述重置积分器还输入有重置积分比例系数单元，所述重置积分比例系数单元用以被调整改变重置的初始状态值。4.如权利要求1所述的光刻机运动台的控制系统，其特征在于：所述积分模块还包括重置比例单元与非重置比例单元；所述重置比例单元用于：以所调整的重置被引入的比例对经所述比例增益模块处理后的输入误差进行处理后输出至所述重置积分器；所述未重置比例单元用于：以所调整的重置未被引入的比例对经所述比例增益模块处理后的输入误差进行处理后输出至所述常规积分器。5.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁智行，吴立伟，
申请(专利权)人：上海微电子装备集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31