光刻是生產(chǎn)半導(dǎo)體材料的重要過程,無掩模光刻設(shè)備因其成本低、靈敏性強(qiáng)、產(chǎn)率高的特點(diǎn),在集成電路制造業(yè)中具有較為廣闊的應(yīng)用前景。工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)作為光刻設(shè)備的重要模塊,搭載硅片完成掃描曝光運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)速度及跟蹤精度直接關(guān)系芯片刻制產(chǎn)率和品質(zhì),本文以工件臺(tái)控制系統(tǒng)為對(duì)象展開研究工作,針對(duì)系統(tǒng)在掃描曝光運(yùn)動(dòng)過程中存在的跟蹤控制問題進(jìn)行深入研究。首先,對(duì)光刻工件臺(tái)控制系統(tǒng)進(jìn)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(gè)方面對(duì)工件臺(tái)系統(tǒng)存在的控制問題進(jìn)行了詳細(xì)分析,指出平臺(tái)存在參數(shù)攝動(dòng)、電機(jī)擾動(dòng)力、噪聲干擾等不利于跟蹤控制的因素。針對(duì)過渡過程中容易出現(xiàn)的系統(tǒng)超調(diào)而嚴(yán)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(duì)工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)中的過渡過程進(jìn)行軌跡規(guī)劃。并通過掃描實(shí)驗(yàn)得到系統(tǒng)頻率響應(yīng)曲線,由動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)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(xué)習(xí)控制的原理及特點(diǎn),結(jié)合工件臺(tái)掃描曝光過程運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),設(shè)計(jì)無模型迭代學(xué)習(xí)控制實(shí)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(xué)習(xí)收斂速度,在無模型迭代學(xué)習(xí)控制策略的基礎(chǔ)上引入模糊控制策略對(duì)迭代因子進(jìn)行調(diào)整,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)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(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)光刻曝光結(jié)構(gòu)

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4研究主要是以提高工件臺(tái)的精度、速度及真空適應(yīng)性為主要目標(biāo)[11]。當(dāng)前光刻機(jī)工件臺(tái)的控制系統(tǒng)大多為計(jì)算機(jī)數(shù)字控制方式，采用伺服控制結(jié)構(gòu)實(shí)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(jī)工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖雖然在實(shí)際應(yīng)用中，光刻機(jī)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(hào)處理在控制電路中的應(yīng)用，現(xiàn)代控制策略及智能控制策略在光刻機(jī)工件臺(tái)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用有了更大研究空間。目前市場上的光刻機(jī)工件臺(tái)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(shí)現(xiàn)[11]，但不能有效減小系統(tǒng)不確定因素對(duì)控制性能的影響。PID控制器的設(shè)計(jì)需要深入了解被控對(duì)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(dǎo)致系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能減弱，而動(dòng)態(tài)性能的提升將帶來更高的能耗。在對(duì)控制精度及穩(wěn)定性需求較高的精密運(yùn)動(dòng)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(dòng)態(tài)性能，傳統(tǒng)PID控制難以滿足需求，通常根據(jù)實(shí)際應(yīng)用問題對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)[12]。2002年Lin等人充分考慮模型不確定性及大范圍外部擾動(dòng)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(yù)先設(shè)置的相關(guān)準(zhǔn)則函數(shù)及衰減量級(jí)確定[14]。2011年Kim等人針對(duì)光刻機(jī)工件臺(tái)控制問題提出基于均方根信號(hào)的新型變增益PID控制策略，有效提高電機(jī)的速度控制精度且具有較強(qiáng)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(yù)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(yīng)電動(dòng)機(jī)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(duì)控制性能的不利影響[

第二章光刻機(jī)工件臺(tái)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(yùn)動(dòng)軌跡固定，而過渡階段涉及加速減速運(yùn)動(dòng)是軌跡規(guī)劃的研究重點(diǎn)。傳統(tǒng)工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)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(dǎo)致運(yùn)動(dòng)過程產(chǎn)生大的超調(diào)，需要較長調(diào)節(jié)時(shí)間使誤差收斂。本文使用能量最優(yōu)算法對(duì)過渡過程軌跡進(jìn)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(shí)還能縮短系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)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(dǎo)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(gè)半正定矩陣，()為目標(biāo)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(gè)能控型格拉姆矩陣。求解上述等式并設(shè)置過渡時(shí)間及起始與終止?fàn)顟B(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(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3470150