迭代學(xué)習(xí)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(dǎo)體制造裝備，為了提高掃描光刻系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)跟蹤性能和產(chǎn)率，本文引入迭代學(xué)習(xí)控制方法。根據(jù)掃描光刻系統(tǒng)的特點(diǎn)，通過對(duì)迭代學(xué)習(xí)控制的魯棒性、收斂性能、時(shí)域跟蹤性能等進(jìn)行討論，期望將其應(yīng)用于掃描光刻系統(tǒng)中。論文首先對(duì)迭代學(xué)習(xí)控制在應(yīng)用中遇到的問題進(jìn)行描述，對(duì)迭代學(xué)習(xí)控制的魯棒收斂性能進(jìn)行分析，并提出一種基于μ分析的迭代學(xué)習(xí)控制策略。該方法將μ分析理論和優(yōu)化迭代學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)控制方法的魯棒性。最后通過仿真研究來驗(yàn)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(diǎn)，提出一種分段迭代學(xué)習(xí)控制策略。首先，分段迭代學(xué)習(xí)控制通過增強(qiáng)系統(tǒng)從動(dòng)態(tài)到穩(wěn)態(tài)過渡過程段的學(xué)習(xí)控制作用，減小其從穩(wěn)態(tài)到動(dòng)態(tài)過渡過程段的學(xué)習(xí)控制作用，來提高系統(tǒng)的掃描光刻性能。將分段迭代學(xué)習(xí)控制應(yīng)用于掃描光刻系統(tǒng)，通過仿真來驗(yàn)證其有效性。其次，為便于迭代學(xué)習(xí)控制在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用，給出一種工程實(shí)現(xiàn)方法。利用實(shí)驗(yàn)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(jì)算學(xué)習(xí)控制律的學(xué)習(xí)系數(shù)，構(gòu)成基于有限脈沖響應(yīng)的分段迭代學(xué)習(xí)控制策略。最后將其應(yīng)用于掃描光刻實(shí)驗(yàn)裝置中，通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)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(duì)具有一般不確定性描述的系統(tǒng)進(jìn)行研究，提出兩種非因果的魯棒迭代學(xué)習(xí)控制律設(shè)計(jì)方法。文中針對(duì)不同情形下的不確定系統(tǒng)，給出非因果魯棒迭代學(xué)習(xí)控制律的魯棒收斂性條件，并通過理論推導(dǎo)得到與系統(tǒng)不確定性相關(guān)的魯棒加權(quán)，構(gòu)成針對(duì)一

4、般不確定系統(tǒng)的魯棒迭代學(xué)習(xí)控制律。最后通過對(duì)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(jìn)而驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)方法的優(yōu)越性。
　　然后，為提高迭代學(xué)習(xí)控制在掃描光刻系統(tǒng)中的學(xué)習(xí)效率和自適應(yīng)性，結(jié)合掃描光刻系統(tǒng)的性能指標(biāo)提出一種有效非因果迭代學(xué)習(xí)控制策略。該方法通過引入時(shí)間移位因子來補(bǔ)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(shí)間移位因子對(duì)學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)收斂性的影響，給出時(shí)間移位因子的參考設(shè)計(jì)方法。通過對(duì)學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)的

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

6、系統(tǒng)的主要工作模塊宏微雙機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行研究，提出一種雙回路迭代學(xué)習(xí)控制方法，來提高宏微控制系統(tǒng)的性能。對(duì)宏微運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的力學(xué)、電磁耦合影響以及微動(dòng)機(jī)構(gòu)的行程限制進(jìn)行分析。針對(duì)掃描光刻系統(tǒng)的宏微運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了主從式和雙回路解耦宏微控制結(jié)構(gòu)，通過實(shí)驗(yàn)對(duì)兩種方法的宏微控制性能加以驗(yàn)證。為進(jìn)一步提高微動(dòng)臺(tái)的動(dòng)態(tài)跟蹤性能，并減小宏微相對(duì)運(yùn)動(dòng)行程，將迭代學(xué)習(xí)控制分別應(yīng)用于微動(dòng)臺(tái)和宏動(dòng)臺(tái)，在雙回路解耦控制的基礎(chǔ)上構(gòu)成雙回路迭代學(xué)習(xí)控制策略。最后