이송정밀도 향상을 위한 나노제어 스테이지의 에러보상에 관한 연구

Abstract

최근 선진국들을 중심으로 Milli structure나 Micro machine의 개발을 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 그 중 미세 가공 기술(마이크로가공 기술)은 주요 핵심 기술로서 차지하는 중요성이 매우 크다. 현재 수행중인 마이크로 가공 기술은 리소그라피와 엣칭 등의 반도체 제조 기술을 응용한 것과 절삭, 연삭, 방전 가공 등의 일반 기계 가공 기술을 응용한 것으로 크게 분류될 수 있다. 전자는 두꺼운 소재나 혹은 소재의 재질에 따라 제한될 수 있으며, 후자는 연삭이나 방전 가공의 경우에 있어서는 생산성은 양호하나 우수한 가공면을 얻기가 곤란하다. 따라서 생산성이 우수하고 가공 자유도가 높은 절삭 가공의 적용이 바람직한 경우가 있다. 그러나 종래의 초정밀 절삭 가공 기술로는 소재의 가공면을 달성할 수 있지만 선반을 이용한 실제적인 초미세 부품화로의 적용 예는 그다지 많지 않다. 따라서 초정밀 가공기 상에서 단결정 다이아몬드 바이트를 이용한 밀링 가공을 수행하여 3차원 형상의 초정밀 마이크로 부품을 생산하기 위한 관련 연구가 진행 중에 있다. 본 논문은 이러한 산업계의 요구를 충족시키기 위한 일환으로, 마이크로스테이지와 글로벌 스테이지를 결합하여 초정밀 위치결정을 수행하고자 하며, 마이크로 서보의 경우 압전소자를 사용하였고, 글로벌서보의 경우 AC서보 모터를 사용하였다. 위치를 검출하기 위한 센서로는 레이저 인터페로메터를 사용하였으며, 현대제어기법을 적용한 이중서보제어 방식을 이용하여 스트로크 100mm, 위치결정 분해능 10nm의 초정밀 위치결정 시스템을 구축하고자 한다.|Active researches on the milli structure or the micro machining have been performed in the advanced countries, and the micro machining technology is the one of core items among them. Current technical backgrounds for the micro machining can be classified into a semiconductor-based such as lithography and etching, etc, and conventional mechanical machining such as cutting, grinding, and electric spark machining, etc. The prior may be limited due to materials or their thickness, and the latter suffers from superior finishing surface except the good productivity. Therefore, cutting work might be reasonable in case of superior productivity and greater degree of freedom. Although the conventional ultra-precision cutting technology can achieve surface machining, but the actual application into ultra-fine component is not applied yet. Therefore, researches on preparation of an ultra-precision micro component in three dimensional space through milling using single crystal diamond bite are under study. In this paper, the ultra precision positioning system is studied by combining micro stage and global stage to meet the demand from industries. In case of the micro servo, a piezoelectric device is adopted, and an AC servo motor is utilized for a global servo. In order to detect the location, a laser interferometer is implemented, and an ultra precision positioning system with 10 nm resolution and 100 mm of stroke is achieved using the dual servo control method based on a modern control technique.