光刻機(jī)內(nèi)部氣體溫度控制模型及算法研究.pdf

1、芯片制造的關(guān)鍵設(shè)備—光刻機(jī)，其內(nèi)部氣體溫度穩(wěn)定性是影響光刻機(jī)分辨率和成像質(zhì)量的重要因素，而影響氣體溫度穩(wěn)定性的因素眾多且相互耦合，其中溫度控制模型和算法是關(guān)鍵技術(shù)之一，本文圍繞此兩關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展研究，主要研究和結(jié)論如下：
　　從溫控精度、溫控范圍、經(jīng)濟(jì)性等方面比較了壓縮制冷制熱、半導(dǎo)體制冷制熱和恒溫水熱交換三種溫控原理在本氣體溫度控制中的優(yōu)劣，最后選擇了壓縮制冷制熱作為核心執(zhí)行器，設(shè)計(jì)了通過(guò)壓縮制冷和電加熱相結(jié)合對(duì)氣體進(jìn)行溫度控制，

2、并向溫控腔體平穩(wěn)吹送氣體的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)光刻機(jī)氣體溫度控制需求的控制方案。
　　由于氣體溫控系統(tǒng)熱干擾因素多和長(zhǎng)距離循環(huán)氣路的存在，氣體溫度控制需要著重解決非線性、多擾動(dòng)、大時(shí)滯的難題，為此本文設(shè)計(jì)了一種內(nèi)外環(huán)控制結(jié)構(gòu)—內(nèi)環(huán)包含制冷制熱兩個(gè)控制回路，外環(huán)調(diào)節(jié)最佳制冷制熱溫度從而協(xié)調(diào)制冷制熱控制回路的串級(jí)控制結(jié)構(gòu)。串級(jí)控制結(jié)構(gòu)有效減弱了系統(tǒng)內(nèi)環(huán)產(chǎn)生的擾動(dòng)，而針對(duì)外界環(huán)境溫度波動(dòng)帶來(lái)的干擾則采用前饋控制進(jìn)行抑制。然后運(yùn)用系統(tǒng)辨識(shí)的方法分析

3、得到了制冷系統(tǒng)、制熱系統(tǒng)、遠(yuǎn)傳氣路系統(tǒng)和環(huán)境擾動(dòng)的傳遞函數(shù)，并對(duì)系統(tǒng)模型的性能和穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。
　　隨后設(shè)計(jì)了控制模型中的外控制器、內(nèi)控制器和前饋控制器的控制算法，其中3階段遞階控制算法應(yīng)用于外控制器，積分分離算法應(yīng)用于內(nèi)控制器，前饋控制器基于完全補(bǔ)償原理進(jìn)行了設(shè)計(jì)。應(yīng)用Simulink對(duì)氣體溫度控制算法進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果表明算法能夠達(dá)到目標(biāo)溫控精度，性能較優(yōu)良。
　　最后搭建了算法實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)算法的控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和算法