迭代學習控制方法及其在掃描光刻系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、掃描光刻系統(tǒng)是重要的半導體制造裝備，為了提高掃描光刻系統(tǒng)的動態(tài)跟蹤性能和產(chǎn)率，本文引入迭代學習控制方法。根據(jù)掃描光刻系統(tǒng)的特點，通過對迭代學習控制的魯棒性、收斂性能、時域跟蹤性能等進行討論，期望將其應(yīng)用于掃描光刻系統(tǒng)中。論文首先對迭代學習控制在應(yīng)用中遇到的問題進行描述，對迭代學習控制的魯棒收斂性能進行分析，并提出一種基于μ分析的迭代學習控制策略。該方法將μ分析理論和優(yōu)化迭代學習控制相結(jié)合，通過優(yōu)化加權(quán)來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的收斂性能，并通過μ分析方

2、法來確保迭代學習控制方法的魯棒性。最后通過仿真研究來驗證該方法的有效性。
　　其次，結(jié)合掃描光刻系統(tǒng)的曝光特點，提出一種分段迭代學習控制策略。首先，分段迭代學習控制通過增強系統(tǒng)從動態(tài)到穩(wěn)態(tài)過渡過程段的學習控制作用，減小其從穩(wěn)態(tài)到動態(tài)過渡過程段的學習控制作用，來提高系統(tǒng)的掃描光刻性能。將分段迭代學習控制應(yīng)用于掃描光刻系統(tǒng)，通過仿真來驗證其有效性。其次，為便于迭代學習控制在實際系統(tǒng)中的應(yīng)用，給出一種工程實現(xiàn)方法。利用實驗來獲取系統(tǒng)的脈

3、沖響應(yīng)系數(shù)，通過有限脈沖響應(yīng)系數(shù)來離線計算學習控制律的學習系數(shù)，構(gòu)成基于有限脈沖響應(yīng)的分段迭代學習控制策略。最后將其應(yīng)用于掃描光刻實驗裝置中，通過實驗來驗證方法的有效性。
　　再次，為提高系統(tǒng)的魯棒性和收斂性能，文中對具有一般不確定性描述的系統(tǒng)進行研究，提出兩種非因果的魯棒迭代學習控制律設(shè)計方法。文中針對不同情形下的不確定系統(tǒng)，給出非因果魯棒迭代學習控制律的魯棒收斂性條件，并通過理論推導得到與系統(tǒng)不確定性相關(guān)的魯棒加權(quán)，構(gòu)成針對一

4、般不確定系統(tǒng)的魯棒迭代學習控制律。最后通過對兩類不確定系統(tǒng)的仿真研究來分析魯棒收斂性條件的保守性和局限性，進而驗證本文設(shè)計方法的優(yōu)越性。
　　然后，為提高迭代學習控制在掃描光刻系統(tǒng)中的學習效率和自適應(yīng)性，結(jié)合掃描光刻系統(tǒng)的性能指標提出一種有效非因果迭代學習控制策略。該方法通過引入時間移位因子來補償閉環(huán)控制系統(tǒng)在帶寬附近的相位滯后。文中分析了時間移位因子對學習控制系統(tǒng)收斂性的影響，給出時間移位因子的參考設(shè)計方法。通過對學習控制系統(tǒng)的

5、收斂特性進行初步整定，增大系統(tǒng)的有限收斂區(qū)域。進一步利用低通濾波器對學習控制系統(tǒng)進行二次整定，來確保系統(tǒng)的魯棒性，同時通過有效學習函數(shù)來提高系統(tǒng)的掃描光刻性能。通過仿真研究來驗證方法的有效性，并將該方法付諸于實際，應(yīng)用于掃描光刻系統(tǒng)中，通過實驗來驗證上述方法的可行性。有效非因果迭代學習控制作為一種工程化的設(shè)計方法，可以使設(shè)計者通過較少的工程設(shè)計經(jīng)驗，利用有限個設(shè)計參數(shù)來得到滿足收斂性能要求的迭代學習控制律。
　　論文最后對掃描光刻

6、系統(tǒng)的主要工作模塊宏微雙機構(gòu)驅(qū)動系統(tǒng)進行研究，提出一種雙回路迭代學習控制方法，來提高宏微控制系統(tǒng)的性能。對宏微運動機構(gòu)之間的力學、電磁耦合影響以及微動機構(gòu)的行程限制進行分析。針對掃描光刻系統(tǒng)的宏微運動特點，設(shè)計了主從式和雙回路解耦宏微控制結(jié)構(gòu)，通過實驗對兩種方法的宏微控制性能加以驗證。為進一步提高微動臺的動態(tài)跟蹤性能，并減小宏微相對運動行程，將迭代學習控制分別應(yīng)用于微動臺和宏動臺，在雙回路解耦控制的基礎(chǔ)上構(gòu)成雙回路迭代學習控制策略。最后