光刻是生產(chǎn)半導體材料的重要過程,無掩模光刻設備因其成本低、靈敏性強、產(chǎn)率高的特點,在集成電路制造業(yè)中具有較為廣闊的應用前景。工件臺運動控制系統(tǒng)作為光刻設備的重要模塊,搭載硅片完成掃描曝光運動,其運動速度及跟蹤精度直接關系芯片刻制產(chǎn)率和品質(zhì),本文以工件臺控制系統(tǒng)為對象展開研究工作,針對系統(tǒng)在掃描曝光運動過程中存在的跟蹤控制問題進行深入研究。首先,對光刻工件臺控制系統(tǒng)進行簡單介紹,從高精度控制、掃描軌跡影響及系統(tǒng)干擾抑制三個方面對工件臺系統(tǒng)存在的控制問題進行了詳細分析,指出平臺存在參數(shù)攝動、電機擾動力、噪聲干擾等不利于跟蹤控制的因素。針對過渡過程中容易出現(xiàn)的系統(tǒng)超調(diào)而嚴重影響跟蹤誤差收斂及曝光效率的問題,利用能量函數(shù)最優(yōu)的思想對工件臺運動中的過渡過程進行軌跡規(guī)劃。并通過掃描實驗得到系統(tǒng)頻率響應曲線,由動力學方程進行擬合得到系統(tǒng)傳遞函數(shù)完成系統(tǒng)建模。其次,分析了無模型迭代學習控制的原理及特點,結(jié)合工件臺掃描曝光過程運動特點,設計無模型迭代學習控制實現(xiàn)高精度跟蹤控制的方案。為提高系統(tǒng)的魯棒性能及迭代學習收斂速度,在無模型迭代學習控制策略的基礎上引入模糊控制策略對迭代因子進行調(diào)整,實驗結(jié)果表明,... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)光刻曝光結(jié)構(gòu)

電子科技大學碩士學位論文4研究主要是以提高工件臺的精度、速度及真空適應性為主要目標[11]。當前光刻機工件臺的控制系統(tǒng)大多為計算機數(shù)字控制方式，采用伺服控制結(jié)構(gòu)實現(xiàn)位置控制，其控制結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。圖1-4光刻機工件臺運動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖雖然在實際應用中，光刻機控制系統(tǒng)依然是經(jīng)典控制策略占主流，但隨著高性能微處理器和數(shù)字信號處理在控制電路中的應用，現(xiàn)代控制策略及智能控制策略在光刻機工件臺控制系統(tǒng)中的應用有了更大研究空間。目前市場上的光刻機工件臺控制大多采用PID控制，PID控制器結(jié)構(gòu)簡單，控制性能好且易于實現(xiàn)[11]，但不能有效減小系統(tǒng)不確定因素對控制性能的影響。PID控制器的設計需要深入了解被控對象的系統(tǒng)特性，因控制器自身結(jié)構(gòu)限制，提高控制精度將導致系統(tǒng)動態(tài)性能減弱，而動態(tài)性能的提升將帶來更高的能耗。在對控制精度及穩(wěn)定性需求較高的精密運動控制系統(tǒng)中，不僅要求系統(tǒng)具有較高的跟蹤精度還要求具有較好的動態(tài)性能，傳統(tǒng)PID控制難以滿足需求，通常根據(jù)實際應用問題對其進行改進[12]。2002年Lin等人充分考慮模型不確定性及大范圍外部擾動問題，提出一種廣義二參數(shù)魯棒PID控制策略[13]。2008年Jan等人利用基因算法整定PID參數(shù)，提出基于基因算法的魯棒PID控制策略，系統(tǒng)跟蹤誤差最小化及干擾抑制能力分別由預先設置的相關準則函數(shù)及衰減量級確定[14]。2011年Kim等人針對光刻機工件臺控制問題提出基于均方根信號的新型變增益PID控制策略，有效提高電機的速度控制精度且具有較強的干擾抑制能力[15]。2012年Shin等人提出新型抗飽和PID控制器，通過預測積分狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)值調(diào)節(jié)控制器，在矢量控制感應電動機的速度控制中，表現(xiàn)出較好的抗積分飽和效果，很好地解決了積分飽和對控制性能的不利影響[

第二章光刻機工件臺控制系統(tǒng)及建模15度及平穩(wěn)性要求較高。掃描階段系統(tǒng)運動軌跡固定，而過渡階段涉及加速減速運動是軌跡規(guī)劃的研究重點。傳統(tǒng)工件臺運動軌跡使用三階規(guī)劃法，該方法系統(tǒng)一開始就存在較大加速度，而在過渡過程中加速度變化不連續(xù)，可能導致運動過程產(chǎn)生大的超調(diào)，需要較長調(diào)節(jié)時間使誤差收斂。本文使用能量最優(yōu)算法對過渡過程軌跡進行規(guī)劃，其規(guī)劃軌跡加速度變化是連續(xù)的，不易造成系統(tǒng)超調(diào)，同時還能縮短系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間�；谀芰孔顑�(yōu)的軌跡規(guī)劃算法目的是得到軌跡的n階導數(shù)均滿足轉(zhuǎn)移能量最小，表現(xiàn)為：min(E)=min∫[(),(),(),][(),(),(),]10（2-1）式中Q為一個半正定矩陣，()為目標軌跡。將系統(tǒng)狀態(tài)方程轉(zhuǎn)化為如下形式：{()=()+()()=()+()（2-2）則有：()=(+)()+()=()+()（2-3）最優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為：min(E)=min∫()()10（2-4）利用最優(yōu)化理論求解上述方程即可得到解形式：u(t)=11(()10())∈[0,1]（2-5）式中G-1是一個能控型格拉姆矩陣。求解上述等式并設置過渡時間及起始與終止狀態(tài)即可得到最優(yōu)軌跡如圖2-3所示。圖2-3過渡階段軌跡

【參考文獻】：
期刊論文
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[5]基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的自適應自抗擾控制及仿真[J]. 齊曉慧,李杰,韓帥濤.  兵工學報. 2013(06)
[6]Fal函數(shù)濾波器的分析及應用[J]. 王宇航,姚郁,馬克茂.  電機與控制學報. 2010(11)
[7]國際主流光刻機研發(fā)的最新進展[J]. 袁瓊雁,王向朝.  激光與光電子學進展. 2007(01)
[8]100nm步進掃描投影光刻機工件臺、掩模臺的發(fā)展[J]. 董吉洪,田興志,李志來,王明哲.  光機電信息. 2004(05)
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博士論文
[1]迭代學習控制方法及其在掃描光刻系統(tǒng)中的應用研究[D]. 姜曉明.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[2]微電子制芯領域中磁懸浮精密定位平臺的研究[D]. 宋文榮.中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所） 2004



本文編號：3470150