浸没式光刻机因对光刻分辨率有着显著提高,且同时对传统光刻机的改变最小,所以成为了65nm及以下集成电路制造中的主流设备。浸没单元是浸没式光刻机中的关键部件,在浸没单元安装、调试和工作等场景中,产生了对其z、Rx、Ry三自由度位姿的调节需求。浸没单元z、Rx、Ry三自由度位姿的调节由位姿调节机构来完成。本文旨在设计满足浸没单元运动控制指标中z、Rx、Ry三自由度的行程和定位精度要求的位姿调节机构。通过对系统整体结构的设计与分析,工作内容主要分为三大部分:一是对位姿调节机构的结构设计,二是位姿调节机构的运动分析,三是制作位姿调节机构样机并设计控制算法进行性能验证。首先对位姿调节机构进行结构设计。结构设计包括磁悬浮重力补偿器设计、悬臂梁设计以及音圈电机选型。磁悬浮重力补偿器的作用是补偿机构的重力,它的设计是基于Halbach永磁阵列的磁体布局。悬臂梁的设计旨在增大其水平方向的弯曲刚度,使其能够有效限制浸没单元水平方向的自由度。音圈电机是位姿调节机构的致动器,计算音圈电机的推力指标并选型合适的音圈电机。其次对位姿调节机构进行运动学推导、仿真验证以及运动特性分析。根据zyx欧拉变换推导位姿调节机构的运动学正逆解,并进行ADAMS和Simulink联合仿真,验证运动学推导。运动特性分析包括理论误差分析、奇异性分析、伴随运动分析、三自由度理论取值范围分析,从理论上全面描述位姿调节机构的运动特点。最后制作位姿调节机构的实验样机,设计控制算法并进行性能验证。样机制作先为机构搭建电气系统和对音圈电机进行三环调试。接着论证并设计基于误差的前馈控制算法,对三自由度的误差进行测量并总结误差方程。最后运用基于误差的前馈控制算法,对机构的行程和精度性能进行验证,实验结果表明浸没单元的在误差前馈控制下能满足指标要求的行程和精度。综上,所设计的位姿调节机构在行程方面,满足z自由度1.8mm的行程和Rx、Ry自由度±1.3mrad的行程,在精度方面,满足z自由度±5μm和Rx、Ry自由度±0.1mrad的精度。