In de high-tech industrie wordt de roep naar extreem nauwkeurige systemen steeds groter. Dit is duidelijk zichtbaar in de lithografische industrie, waar kleinere details op computerchips en de hogere gewenste throughput zich vertalen naar nauwkeurigere positionerings-systemen met hoge bandbreedte in de machine. Een voorbeeld hiervan is de nauwkeurige verplaatsing en positionering van wafers tijdens de belichting en nauwkeurige vibratie isolatie van de lenzen- en spiegelsystemen op het metrologisch frame in de machine. In de Electromechanics en Power Electronics (EPE) groep aan de faculteit Electrical Engineering van de TU/e worden buiten vermogenselectronica, automotive en sustainable energy systemen onder meer deze systemen onderzocht. Zo is er in de vakgroep een planaire actuator ontwikkeld die een platform met permanente magneten, ofwel een vliegend tapijt, kan laten zweven en met hoge nauwkeurigheid kan laten bewegen, met als mogelijke toepassing het positioneren en verplaatsen van wafers. Aan vibratie isolatie van het metrologisch frame wordt ook onderzoek verricht binnen de EPE groep. Gebaseerd op een eerder onderzoek binnen de vakgroep naar voertuig-afvering in de automotive wereld is een concept bedacht dat door middel van een permanent-magneet constructie de zwaartekracht van het metrologisch frame in de lithografische machine kan compenseren. Hoewel dit een complexere structuur oplevert dan de meer gangbare air-based isolatie, is de bandbreedte van electromagnetische systemen significant hoger en de verwachte energie-consumptie significant lager. Een dergelijke constructie, ofwel magnetische veer, vertoont een sterk niet-linear gedrag met betrekking tot verplaatsing. Door de zeer beperkte slag van de magnetische vering, in de orde van millimeters, is deze niet-lineariteit echter gebruikt om plaatselijk een zeer lage veerstijfheid te realiseren. Hiervoor zijn optimalisatie routines aangewend die gebruik maken van nauwkeurige wiskundige modellen, ontwikkeld binnen het project. Zulke routines worden ook gebruikt voor de actuatoren; Aangezien de passieve magnetische topologie inherent instabiel is, verzekeren actieve actuatoren de vereiste stabilisatie. Ook voorzien zij in de vibratie isolatie, waarbij gebruik wordt gemaakt van een uitgebreid array aan sensoren. Eén van de uitdagingen in het project is het samensmeden van de nauwkeurige passieve zwaartekracht compensatie, de actuatoren en de juiste sensoren tot een nauwkeurig, maar toch krachtig, anti-vibratie platform. In het project is het zeer belangrijk een passende test opstelling te ontwerpen, waarin alle parameters zoals massa’s, veerstijfheden, actuator ratings en sensor bereik op elkaar zijn afgestemd. Enkel zo kan tot een ontwerp worden gekomen waarin zowel de passieve eigenschappen als de actieve prestaties van de electromagnetische vibratie-isolatie optimaal gekarakteriseerd kunnen worden.

Full text: 2010_HTME.pdf