我國超精密機械加工的發展狀況以及發展趨勢跟擾動分析與補償控制
{一}、我國超精密機械加工的發展狀況以及發展趨勢
1、國內的發展狀況
我國在進入20世紀80年代后，國內的各個行業相繼投入了很多的人力，物力對超精密加工技術進行了很深入的研究，逐漸研制出了很多的超精密加工設備，這些設備標志著我國在超精密加工技術方面邁上了新的臺階。盡管如此，我國大理石平臺在大型超精密機床方面，還是比較落后的，從而嚴重影響了我國國防技術的發展。在配套量具方面，雖然我國是大理石出產大國，但大理石平臺、構件以及量具的精度還需要進一步加以提高，才能在世界精密加工領域站穩陣腳。
2、國內的發展趨勢
近年來，我國的超精密加工技術在70年代末期有了很大進步，80年代中期出現了具有世界水平的超精密機床和部件。北京機床研究所是國內進行超精密加工技術研究的主要單位之一，研制出了很多不同類型的超精密機床，部件和相關的高精度側試儀器等，清華大學對集成電路超精密加工設備，磁盤加工及檢側設備等方面進行了很深入的探究，并且有許多相應的產品問世。
超精密機械加工是獲得高形狀精度，表面精度和表面完整性的手段。超精密機械加工是現代機械制造業的較主要的發展方向之一，已經成為競爭取得成功的關鍵技術，因為技術和國防工業的發展離不開超精密加工技術，同時也是為來技術的發展基礎，另一方面很多新的技術機電產品要提高加工精度，這就促使了超精密加工技術得到發展和推廣，使機械產品的質量，性能得到普遍的提高，大大提高了產品的競爭力。
{二}、擾動分析與補償控制
掃描過程中，掩模臺勻速段預期控制精度為其位置誤差小于40nm，任何擾動因素都會對該精度產生嚴重影響，大理石機械構件需要對外部存在的干擾進行分析，并設計相應的前饋控制器進行補償。主要包括：投影物鏡振動前饋補償、粗微臺電磁耦合補償、垂向對水平向的耦合補償等。
1、投影物鏡振動干擾與補償
投影物鏡通過機架支撐，具有質量大、重心高等特點，掃描運動所致的運動沖擊易造成投影物鏡產生振動，任何微小振動將造成曝光線條偏離嚴重，影響同步掃描的曝光精度，因此，需要對物鏡振動所致干擾進行補償，以掩模臺與投影物鏡的相對位置關系。
2、垂向運動對水平向運動耦合與補償
工作臺的微動臺為空問6白由度運動，3個垂向直流電動機驅動凸輪單元支撐水平向洛倫茲電動機，實現垂向與水平向的控制分離。工作臺在掃描曝光過程中，為補償不同的硅片形貌誤差，需要進行垂向的調平調焦運動，此運動將導致水平向洛倫茲電動機動、定了問隙發生變化，從而引起水平向驅動力產生角度傾斜。同時，垂向的調平調焦運動要求執行部件有較高的響應速度，隨之而來的是運動可能造成的振動，從而導致垂向運動對水平向產生擾動。
對于此類擾動，采用垂向加速度前饋控制進行補償，將垂向運動作為擾動力通過補償模型引入控制器。
3、粗、微運動臺電磁耦合與補償
工作臺粗、微運動依靠平面電動機的電磁耦合進行關聯，掃描運動由主從控制模式實現，即微動臺實現小行程、納米級運動，粗動臺大行程、微米級跟隨，粗動臺以逼近霍爾傳感器的值為零跟隨微動臺運動。由于粗動臺(直線電動機)白身結構所限，在跟隨運動時會產生較大的推力波動，雖然該波動可以通過實測手段并結合PID中的積分環節予以測量和補償，但由于粗、微運動精度存在量級上的差異，粗動臺的運動誤差仍然可以通過電磁耦合影響微動臺的控制精度，需要設計補償控制器此耦合擾動。
