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一种新型半导体制造先进过程控制：双近似逆系统反馈控制

作　者: 华盛
导　师: 程秀兰
学　校: 上海交通大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 先进过程控制半导体制造双近似逆系统反馈控制逆控制反馈控制
分类号: TN305
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

先进过程控制可以有效地提高成品率和产量,所以在当代半导体制造中越来越受重视。目前常用于半导体制造的先进过程控制如增强型的统计过程控制( Static Process Control, SPC )或错误检测与识别( Fault Detect and Classify, FDC )都只能发现问题而不能自动有效地修正误差。如何获得一种可以自动、有效、高速的修正误差的控制方法是半导体制造的先进过程控制领域内的重要课题。本文提出了一种新的先进过程控制方法,称为:双近似逆系统反馈控制( Dual Proximate Inverse System Feedback Control, DIFC )。这是一种通过自动修正输入工艺参数来有效、高速地修正设备系统误差的方法。DIFC由近似逆系统和控制律组成,这两个部分可以基本独立的选择、设计,给设计者以更大的自由以获得理想的控制效果。对于DIFC的渐进稳定性,本文给出了其一般性充分条件,并给出了证明。我们使用若干种虚拟设备,对DIFC的性能进行了分析:包括快速热处理、离子注入和化学机械平坦化设备,其中化学机械平坦化虚拟设备使用了实际工业数据。我们分析了逆系统选用径向基网络或线性近似;以及控制律选用比例、比例积分微分、动态比例控制等情况下双近似逆系统反馈控制的效果,结果十分优异:P=1控制律也可以在各种情况下迅速地应对变化的系统误差并将其抑制到接近零,而复杂的控制律下,DIFC有更好的表现。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-13
1 绪论  13-35
  1.1 半导体制造  13-20
    1.1.1 半导体制造的主要内容  13-18
    1.1.2 半导体制造中工艺过程控制  18-20
  1.2 先进过程控制  20-31
    1.2.1 常用的先进过程控制技术  21-24
    1.2.2 半导体制造中的先进过程控制  24-31
  1.3 本课题的提出与主要研究内容  31-35
    1.3.1 半导体制造中对先进过程控制新的要求  31-33
    1.3.2 研究意义与主要特点  33-34
    1.3.3 主要研究内容和方法  34-35
2 双近似逆系统反馈控制的基本原理与实现  35-45
  2.1 双近似逆系统反馈控制的基本原理  35-36
  2.2 双近似逆系统反馈控制的实现  36-44
    2.2.1 常用近似逆系统及其选择  36-41
    2.2.2 常用控制律及其选择  41-44
  2.3 小结  44-45
3 双近似逆系统反馈控制性能的理论分析与证明  45-51
  3.1 双近似逆系统反馈控制的稳定性分析  45-49
    3.1.1 相关数学引理  45-47
    3.1.2 双近似逆系统反馈控制渐进稳定的充分条件  47-49
  3.2 双近似逆系统反馈控制的动态性能分析  49-50
  3.3 小结  50-51
4 仿真系统的设计与实现  51-60
  4.1 平台选择与设计原则  51-52
  4.2 仿真系统的模块设计  52-53
  4.3 虚拟设备设计  53-59
    4.3.1 虚拟快速热处理设备  53-54
    4.3.2 虚拟离子注入设备  54-56
    4.3.3 虚拟化学机械平坦化设备  56-57
    4.3.4 控制回路的构建  57-59
  4.4 小结  59-60
5 双近似逆系统反馈控制在半导体制造中的仿真分析  60-76
  5.1 仿真分析的试验条件  60
  5.2 基于虚拟快速热处理设备的仿真分析试验  60-70
  5.3 基于虚拟离子注入设备的仿真分析试验  70-73
  5.4 基于虚拟化学机械平坦化设备的仿真分析试验  73-75
  5.5 小结  75-76
总结与展望  76-78
参考文献  78-81
附录一主要代码  81-148
致谢  148-149
攻读学位期间发表的学术论文  149

一种新型半导体制造先进过程控制：双近似逆系统反馈控制

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