• 한국정밀공학회지
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• 제27권12호
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• pp.59-66
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• 2010

We developed a model-based controller for 6-DOF micropositioning of a precision stage using $H_{\infty}$ norm, For the design, a state-space system of the mathematical model of the stage is derived In developing the controller, weighting functions are effectively designed in consideration of upper bounds of the sensitivity of the control loop and control input. Step responses in open and closed loop control are provided to verify the micropositioning performance of the stage. By applying the developed controller we prove that the inverse of the weighting function forms the upper bound of the control loop. It is also found that the controller makes the same sensitivity shape with all the DOFs due to the use of $H_{\infty}$ norm. The developed controller is expected to be applied successfully for industrial use.

• 한국정밀공학회지
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• 제16권3호통권96호
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• pp.154-163
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• 1999

In this paper, an ultra precision positioning system has been developed using dual servo loop control. For positioning system having long distance with ultra precision , the combination of global stage and micro stage was required. A servo motor based ball screw is used as a global stage and the piezo actuator as a micro stage. For the improvement of positional precision, the digital Chebyshev filter is implemented in the developed to dual servo system. Therefore, the positional repeatability has been achieved within ${\pm}$ 10 mm, and this technique can be applied to develop precision semiconductor equipments such as lithography steppers and probers.

• 한국공작기계학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.52-57
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• 2003

In this paper, stability of ultra precision cutting unit is analyzed and this unit is the kernel unit in ultra precision processing machine. According to alteration of shape and material about hinge, stability investigation is performed Through this stability investigation, trial and error is reduced in design and manufacture, at the same time, we are accumulated foundation data for unit control.

• 한국공작기계학회:학술대회논문집
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• 한국공작기계학회 2002년도 추계학술대회 논문집
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• pp.198-202
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• 2002

In this paper, stability of ultra precisio unit is analyzed, this unit is the kernel unit precision processing machine. According alteration of shape and material about stability investigation is performed. Through this stability investigation, trial is reduced in design and manufacture, at the time, we are accumulated foundation data for control.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권12호
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• pp.5412-5419
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• 2011

산업의 발달에 따른 각종기기 장치들의 고속화, 소형화, 정밀화로 인해 고속 스핀들의 필요성은 점점 커지고 있다. 또한 공기동압베어링은 스테이지 모션에 대해서 무마찰 실현을 위해서 웨이퍼 생산용 광학 리소그래피 분야에도 적용된다. 공기동압베어링은 마찰에 의한 동력손실과 열 발생이 적어 고속회전에 유리하고 고정밀 회전이 가능하기 때문에 고속 고정밀 스핀들 시스템 및 하드 디스크 드라이브에 사용될 수 있다. 본 연구에서는 축 하중 지지를 위해 헤링본 홈 형상을 가지는 공기동압베어링의 성능에 대한 수치해석을 수행하였다. 또한 본 연구에서는 공기동압베어링을 제작하기 위해서 기존의 기계 가공방법과는 다른 비접촉식 초정밀 가공 방법인 마이크로 전기화학가공에 의한 방법으로 마이크로 그루브 가공을 수행하였고, 수치해석 프로그램을 이용하여 전극의 간극, 전해용액 농도, 가공시간 등 이론적인 수치를 시뮬레이션 하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.286-287
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• 2007

본 논문에서는 최근 유체소자 재료로써 많이 사용되고 있는 polymethyl methacrylate (PMMA)의 레이저 직접식각에 관한 특성을 나타내었다. 식각을 위한 레이저 원으로 기본파가 1064 nm, 반복율이 10 Hz인 Nd:YAG 레이저의 4고조파 성분 ($\lambda$=266 nm)을 사용하였다. X-Y-Z 축으로 이동 가능한 스테이지의 수평 이동속도를 변화시키며, 표면으로 조사되는 펄스 수를 제어하였다. 식각 후 광학현미경으로 식각 단면을 조사하여 식각 깊이와 폭을 측정하였다. 측정된 식각 깊이로부터 식각률을 계산하고, 그 값과 레이저 빔 밀도와의 관계를 알아보았다. 그 결과 시료 표면에 조사되는 레이저 빔 밀도의 로그값과 선형적인 관계를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 또한 주사전자현미경을 이용하여 채널 형상 및 채널 내벽을 관찰하였다. 마이크로 채널 내벽에 식각 과정에서 발생한 생성물의 제거를 위해, 레이저 식각과 함께 질소가스 블로잉을 해주었다. 질소 블로잉 압력 1500 torr에서 식각 잔유물이 제거된 내벽을 볼 수 있었다. 실험결과, Nd:YAG 4고조파를 이용하여 PMMA 기판상에 유체 이동을 위한 마이크로 채널을 형성시킬 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2001년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.65-68
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• 2001

본 연구에서는 코움 드라이브에 비해 구동력은 크고 평행 판 구동 방식에 비해서는 선형 특성이 우수하며 안정된 구동거리가 증가하는 특성을 갖는 새로운 정전력(electrostatic force) 구동 방식을 제안한다. 운동 전극과 고정 전극을 기울어지게 배치하여 전극 면에 평행한 정전력 $F_x$와 전극 면에 수직인 정전력 $F_y$의 합력 $F_e$ 방향으로 전극을 운동시킴으로써 정전력의 방향과 전극의 운동 방향을 일치시킨다. 제안된 구동방식의 정전력 모델을 이용한 해석 결과 코움 드라이브에 비해서는 구동력이 50 % 이상 크며 평행 판 구동에 비해서는 안정된 구동 거리가 10 - 30 % 이상 증가하는 구동 특성을 얻을 수 있었다. 제안된 구동방식을 이용하여 HDD의 트랙 방향 저장 밀도를 증가시키기 위한 듀얼스테이지 서보(dual-stage servo)에 사용 될 마이크로 액츄에이터 (microactuator)를 설계하고 SoG(Silicon on Glass) 공정을 이용하여 제작하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2002년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.244-247
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• 2002

The performance of the precision micro-positioning 4-dof stage is presented. The compact design utilizes the monolithic mechanism to achieve the translation in the Z axis and rotation in the $\theta$ z, $\theta$ x and $\theta$ y axes with high stiffness and high damping. Hysteresis, nonlinearity, and drift of the piezoelectric effects are improved by incorporating the sensors in a feedback control. Experiments demonstrate that the micro-positioning stage is capable of 2nm resolution over the travel range of 25$\mu\textrm$ m in the Z axis, 0.0l7 $\mu\textrm$ rad resolution over the 170$\mu\textrm$ rad in the $\theta$ z and 0.011 $\mu\textrm$ rad resolution over the $\mu\textrm$ rad in the $\theta$ x and $\theta$ y axes. The cross-axis interferences among the axes are at a noise range. This stage is available for positioning error compensation of the XY stage with large stroke.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.445-446
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• 2008

• 한국공작기계학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.23-31
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• 2005

The purpose of this study is to design a disturbance observer for a micro-stepping stage to eliminate the disturbances from cables, friction, mass unbalance of the moving part, etc. The disturbance observer is designed for air-floating X-Y precision micro-stepping X-Y stage which widely used in stepper machine or semiconductor manufacturing systems. The micro-stepping X-Y stage has a weak point of the variation of characteristics with position locations, which caused by various disturbances. In this study, it will be described that a simple and high throughput disturbance observer algorithm improves the dynamic error and settling time of the micro-stepping stage.