光刻機內部氣體溫度控制模型及算法研究.pdf

1、芯片制造的關鍵設備—光刻機，其內部氣體溫度穩(wěn)定性是影響光刻機分辨率和成像質量的重要因素，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鍵技術之一，本文圍繞此兩關鍵技術開展研究，主要研究和結論如下：
　　從溫控精度、溫控范圍、經(jīng)濟性等方面比較了壓縮制冷制熱、半導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，設計了通過壓縮制冷和電加熱相結合對氣體進行溫度控制，

2、并向溫控腔體平穩(wěn)吹送氣體的方式來實現(xiàn)光刻機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、大時滯的難題，為此本文設計了一種內外環(huán)控制結構—內環(huán)包含制冷制熱兩個控制回路，外環(huán)調節(jié)最佳制冷制熱溫度從而協(xié)調制冷制熱控制回路的串級控制結構。串級控制結構有效減弱了系統(tǒng)內環(huán)產(chǎn)生的擾動，而針對外界環(huán)境溫度波動帶來的干擾則采用前饋控制進行抑制。然后運用系統(tǒng)辨識的方法分析

3、得到了制冷系統(tǒng)、制熱系統(tǒng)、遠傳氣路系統(tǒng)和環(huán)境擾動的傳遞函數(shù)，并對系統(tǒng)模型的性能和穩(wěn)定性進行了分析。
　　隨后設計了控制模型中的外控制器、內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用于外控制器，積分分離算法應用于內控制器，前饋控制器基于完全補償原理進行了設計。應用Simulink對氣體溫度控制算法進行了仿真分析，結果表明算法能夠達到目標溫控精度，性能較優(yōu)良。
　　最后搭建了算法實驗平臺，對算法的控制結構設計和算法