光刻机是IC芯片制造业中主要使用的精密设备,而在光刻机系统中,光刻机微动测量系统是其中的一个关键子系统,因为其测量理论和方案较好的证实了光刻机系统的所有特性,例如:超高精度、很强的实时性等等,另外,由光刻机的结构可知,其测量系统是一个六自由度并且大量程的系统。因此,对光刻机微动测量系统的研究是整个光刻机系统的重要课题。本论文基本完成以下几点:光刻机掩模台的整体结构、微动测量系统的传感器布局(包括双频激光干涉仪布局和霍尔传感器布局)、微动测量系统的建模分析、微动测量系统的误差来源及分析(外界误差分析和自身误差分析)、测量系统模型的解算和误差补偿前后的仿真、激光干涉仪零位校准和微动测量系统的实验验证等等。首先,分析了光刻机系统的指标要求和实时性要求,这为传感器的布局提供技术前提。根据华中科技大学团队的传统激光干涉仪布局和本系统对Z向精度的要求,设计出了利用激光干涉仪测量Z向位置的传感器布局,提高了Z向的测量精度。其次,在对测量系统进行建模时,充分考虑到控制的要求,运用了向量和坐标的方式来进行推导,而且机械上的各种误差和六自由度的耦合都充分考虑到,所以,此建模方案应为微动测量系统的完整建模。再次,针对微动测量系统,对传感器带来的误差进行详细的分析和推导。针对激光干涉仪自身的误差和外界条件引起的误差,给出了其误差补偿的方案。而在针对光刻机掩模台微动台的测量要求所需要的快速的计算和存储能力时,分别对光刻机掩模台中某一单个自由度和整体的六个自由度测量系统进行数据解算。然后分析解算前后对系统精度造成的影响,论证解算方案的可行性。最后,由激光干涉仪其测量原理可知,初始化和零位校准是其正常工作的先决条件。所以,本文对激光干涉仪的零位校准进行分析(建模和校准流程分析)。最后,在光刻机实际系统中对单自由度测量系统和六自由度测量系统进行误差补偿前后的实验验证。