基于齊次坐標(biāo)方法的微動臺動態(tài)可靠性分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光刻機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于齊次坐標(biāo)誤差分析的光刻機(jī)微動 臺動態(tài)可靠性分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著大規(guī)模集成電路的高速發(fā)展，半導(dǎo)體工業(yè)對光刻生產(chǎn)工藝的要求越來越來 高。光刻機(jī)作為集成電路生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，其工件臺的動態(tài)精度可靠性將直接影響到光 刻機(jī)的光刻加工性能。同時(shí)，光刻機(jī)作為一種大型的復(fù)雜機(jī)電產(chǎn)品，其使用環(huán)境、材料性能、 幾何尺寸及載荷等因素中普遍存在不確定性，為保證在隨機(jī)因素作用下光刻機(jī)的動態(tài)性能 和工作可靠度滿足要求，研究其動態(tài)精度可靠性具有十分重要的意義。
[0003] 當(dāng)前機(jī)構(gòu)精度可靠性分析方法主要有兩種；1)采用結(jié)構(gòu)動力學(xué)可靠性分析中的 跨越理論進(jìn)行求解，但由于跨越過程理論在計(jì)算期望穿闊率的化ce公式中需要反應(yīng)量及 其速度的聯(lián)合概率密度函數(shù)，本質(zhì)上僅采用了二維聯(lián)合信息，即基于跨越理論的可靠度理 論本質(zhì)上是某種二階理論，因而該種方法得到的動態(tài)可靠度值是不精確的。基于該種方法， 近年來還發(fā)展了一種概率密度函數(shù)演化方法，它通過建立"隨機(jī)源"與"目標(biāo)"物理量之間的 隨機(jī)演化關(guān)系，能夠揭示隨機(jī)樣本間的概率信息的本質(zhì)聯(lián)系，能夠精細(xì)的掌握機(jī)構(gòu)運(yùn)動輸 出響應(yīng)量的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。但是它也有它的局限性，當(dāng)輸入運(yùn)動干設(shè)嚴(yán)重時(shí)或運(yùn)動變量較大時(shí)， 理論推導(dǎo)過程很繁瑣，甚至難W得到需要的結(jié)果。2)采用改進(jìn)的結(jié)構(gòu)靜態(tài)可靠性分析方法， 如解析法、點(diǎn)估計(jì)法、函數(shù)替代法和Monte-Carlo數(shù)字仿真法等，該些方法能將輸入?yún)?shù)隨 機(jī)不確定性的統(tǒng)計(jì)信息傳遞給輸出響應(yīng)量，得到相應(yīng)的輸出響應(yīng)量的參數(shù)統(tǒng)計(jì)量，如輸出 響應(yīng)量的低階統(tǒng)計(jì)矩、輸出響應(yīng)量滿足某種要求的概率等。該些方法在各自的適用范圍內(nèi) 均得到了較好的驗(yàn)證，但是解析法較難適應(yīng)多模式高度非線性的問題，點(diǎn)估計(jì)法不適用于 高維和高度非線性問題，函數(shù)替代法難W進(jìn)行全局的函數(shù)近似。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的發(fā)明目的是：為了解決W上問題，本發(fā)明提出了一種基于齊次坐標(biāo)方法 的微動臺動態(tài)可靠性分析方法，W期在基于微動臺動態(tài)精度可靠性模型的非線性和精度要 求較高的情況下，實(shí)現(xiàn)微動臺動態(tài)可靠性分析。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于齊次坐標(biāo)方法的微動臺動態(tài)可靠性分析方法，包 括W下步驟：
[0006] A、根據(jù)微動臺運(yùn)動方案，采用運(yùn)動解析法進(jìn)行分析，建立微動臺幾何模型；
[0007] B、在步驟A中建立的微動臺幾何模型的基礎(chǔ)上，采用齊次坐標(biāo)方法建立微動臺運(yùn) 動誤差模型；
[000引 C、根據(jù)步驟B建立的微動臺運(yùn)動誤差模型，建立微動臺運(yùn)動可靠性模型，并采用 Monte-Carlo方法計(jì)算微動臺運(yùn)動可靠度；
[0009] D、根據(jù)步驟C中計(jì)算得到的微動臺運(yùn)動可靠度，分析微動臺驅(qū)動電機(jī)原始誤差均 值與微動臺各方向動態(tài)精度可靠度的關(guān)系。
[0010] 進(jìn)一步地，所述步驟A中建立的微動臺幾何模型，具體為：
[001U 設(shè)微動臺坐標(biāo)系為M-XYZ，全局坐標(biāo)系為0-XYZ ;微動臺坐標(biāo)系原點(diǎn)為微動臺中 屯、，Z軸垂直于微動臺，Y軸為工件臺Y方向，X軸由右手笛卡爾坐標(biāo)系確定；全局坐標(biāo)系原 點(diǎn)為微動臺中屯、在機(jī)架最低水平安裝面的投影點(diǎn)，Z軸為垂直地面向上方向，Y軸為工件臺 Y方向，X軸由右手笛卡爾坐標(biāo)系確定。
[0012] 進(jìn)一步地，所述步驟B用齊次坐標(biāo)方法建立微動臺運(yùn)動誤差模型，具體為：
[0013] 設(shè)定微動臺中屯、運(yùn)動后在M-XYZ坐標(biāo)系中齊次坐標(biāo)為（Xu，yu，z。，1)T，實(shí)際齊次坐 標(biāo)為（X3，y3，Z3，l)T，在X、Y、Z方向的轉(zhuǎn)動角度分別為（0,，0" 0Z)，在X、Y、Z方向的實(shí)際 轉(zhuǎn)動角度分別為（0yM，0yM，0J ;沿X方向的兩個(gè)方塊電機(jī)運(yùn)動誤差量均為AXy，沿Y方向 的四個(gè)方塊電機(jī)運(yùn)動誤差量均為A Yy，沿Z方向的四個(gè)圓柱電機(jī)運(yùn)動誤差量均為A Z,，由齊 次坐標(biāo)方法計(jì)算得到：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于齊次坐標(biāo)方法的微動臺動態(tài)可靠性分析方法，其特征在于：包括以下步 驟： A、 根據(jù)微動臺運(yùn)動方案，采用運(yùn)動解析法進(jìn)行分析，建立微動臺幾何模型； B、 在步驟A中建立的微動臺幾何模型的基礎(chǔ)上，采用齊次坐標(biāo)方法建立微動臺運(yùn)動誤 差模型； C、 根據(jù)步驟B建立的微動臺運(yùn)動誤差模型，建立微動臺運(yùn)動可靠性模型，并采用 Monte-Carlo方法計(jì)算微動臺運(yùn)動可靠度； D、 根據(jù)步驟C中計(jì)算得到的微動臺運(yùn)動可靠度，分析微動臺驅(qū)動電機(jī)原始誤差均值與 微動臺各方向動態(tài)精度可靠度的關(guān)系。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于齊次坐標(biāo)方法的微動臺動態(tài)可靠性分析方法，其特征在 于，所述步驟A中建立的微動臺幾何模型，具體為： 設(shè)微動臺坐標(biāo)系為M-XYZ，全局坐標(biāo)系為O-XYZ ;微動臺坐標(biāo)系原點(diǎn)為微動臺中心，Z軸 垂直于微動臺，Y軸為工件臺Y方向，X軸由右手笛卡爾坐標(biāo)系確定；全局坐標(biāo)系原點(diǎn)為微動 臺中心在機(jī)架最低水平安裝面的投影點(diǎn)，Z軸為垂直地面向上方向，Y軸為工件臺Y方向，X 軸由右手笛卡爾坐標(biāo)系確定。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于齊次坐標(biāo)方法的微動臺動態(tài)可靠性分析方法，其特征在 于，所述步驟B用齊次坐標(biāo)方法建立微動臺運(yùn)動誤差模型，具體為： 設(shè)定微動臺中心運(yùn)動后在M-XYZ坐標(biāo)系中理想齊次坐標(biāo)為（X(l，ytl，Z(l，1) τ，實(shí)際齊次坐 標(biāo)為（x3, y3, z3,1)τ，在X、υ、ζ方向的理想轉(zhuǎn)動角度分別為（θ χ，Θ y，Θ ζ)，在X、Y、Z方向的 實(shí)際轉(zhuǎn)動角度分別為（θχΜ，0yM，θ ζΜ);沿X方向的兩個(gè)方塊電機(jī)運(yùn)動誤差量均為AxxJftY 方向的四個(gè)方塊電機(jī)運(yùn)動誤差量均為Ayy，沿Z方向的四個(gè)圓柱電機(jī)運(yùn)動誤差量均為Λζζ， 由齊次坐標(biāo)方法計(jì)算得到Χ、Υ、Ζ方向的誤差量Δχ, Ay, Δζ。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于齊次坐標(biāo)方法的微動臺動態(tài)可靠性分析方法，其特征在 于，所述步驟C中建立微動臺運(yùn)動可靠性模型，具體為： 設(shè)定功能函數(shù)為：G(Z) = δ-ΔΥ，確定可靠度R的表達(dá)式為： r = P(5>A Υ) = Φ(β) 其中，Φ (·)為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)
' G(Z) = δ-ΛΥ，ΛΥ為輸出誤差， S為允許極限誤差，μ μ，σ 別為隨機(jī)變量ΛΥ的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，μ & 〇 ^分別為隨機(jī)變 量S的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于齊次坐標(biāo)方法的微動臺動態(tài)可靠性分析方法；其包括以下步驟：建立微動臺幾何模型，建立微動臺運(yùn)動誤差模型，建立微動臺運(yùn)動可靠性模型并計(jì)算運(yùn)動可靠度，微動臺動態(tài)可靠度分析。本發(fā)明以微動臺作為研究對象，通過運(yùn)動解析法分析其運(yùn)動方案，建立微動臺幾何模型；再通過齊次坐標(biāo)方法建立其運(yùn)動誤差模型；最后利用Monte-Carlo方法計(jì)算微動臺運(yùn)動可靠度并分析其驅(qū)動電機(jī)原始誤差均值與各方向動態(tài)精度可靠度的關(guān)系；在基于微動臺動態(tài)精度可靠性模型的非線性和精度要求較高的情況下，實(shí)現(xiàn)微動臺動態(tài)可靠性分析。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號】CN104537235
【申請?zhí)枴緾N201410820168
【發(fā)明人】黃洪鐘, 付國忠, 劉宇, 李彥鋒, 米金華, 羅大雙, 張龍龍, 楊圓鑒, 彭衛(wèi)文
【申請人】電子科技大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月25日