Design, modeling, and control of precision motion system for the wafer scanner systems
Notice bibliographique
Résumé
Over the last few decades, academia and industry have focused on designing and developing high-precision motion systems for various applications. These systems play a crucial role in modern and future micro- and nanotechnologies, including scanning probe microscopy and lithography machines in the semiconductor industry. The next generation of high-precision motion systems, particularly in semiconductor manufacturing, demands increased throughput (measured in wafers per hour) and improved accuracy (in micrometers). To meet these requirements, enhancing force stability and accuracy is essential for achieving faster acceleration in semiconductor lithography machines. Recent research and assessments indicate that the reluctance actuator holds promise as a driving mechanism for the next-generation precision motion system in semiconductor lithography machines. The primary challenge with reluctance actuators lies in managing the non-linear relationship between magnetic force and current, as well as between magnetic force and the air gap. These nonlinearities pose significant issues in design, control, and operation. Furthermore, there is a contemporary trend toward adopting piezoelectric actuators to drive exure-guided piezo stages in the short-stroke (SS) domain. This rising preference highlights the industry's focus on achieving speed and precision in the evolving landscape of wafer scanner systems. Piezoelectric-based micopositioning stages are favoured in many applications due to their advantageous features. However, piezoelectric actuators exhibit challenging nonlinear behavior, complicating the modeling, control, and synchronization processes. The dissertation introduces two significant contributions to enhancing the tracking performance of reluctance-actuated motion stages and piezoelectric micropositioning. First, it presents a design for a reluctance-actuated motion stage characterized by various operational conditions. Next, three distinct control approaches are proposed to linearize the dynamic behavior of the reluctance actuator and improve tracking performance toward a desired reference signal. Notably, these novel control approaches rely solely on position measurements, eliminating the need for ux and force measurements compared to existing literature-based control methods. The second contribution involves integrating a uni-axial fine positioning piezo-actuated stage with an existing precision motion system. This multi-stage design aims to enhance overall system precision. Additionally, a feedforward compensator-based rate-dependent Prandtl-Ishlinskii model has been developed to address hysteresis nonlinearities in piezoelectric actuators. Finally, this dissertation contributes to the design of a tracking control system for a specific class of non-minimum phase nonlinear systems with unknown uncertainties and external disturbances. The proposed control strategy combines two key elements: an output feedback control to Utilize stabilizing full-state feedback control and an extended high-gain observer to Enhance robustness and disturbance rejection. As a case study, we demonstrate that the state feedback controller simpli�es to a PID-like controller for a relative degree-two system.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».