本發(fā)明涉及光刻機(jī)溫度控制，具體為一種光刻機(jī)超靜態(tài)精密溫度供液控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、光刻技術(shù)在半導(dǎo)體制造中扮演著至關(guān)重要的角色，它涉及到將微小的電路圖案精確地轉(zhuǎn)移到硅片上的過(guò)程。隨著科技的進(jìn)步和消費(fèi)者對(duì)電子產(chǎn)品性能要求的提高，半導(dǎo)體行業(yè)不斷地向更小的制程節(jié)點(diǎn)發(fā)展，這使得對(duì)光刻技術(shù)的要求也日益嚴(yán)苛。

2、溫度控制在光刻技術(shù)中是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。光刻過(guò)程中，硅片需要在嚴(yán)格的溫度條件下進(jìn)行處理，以確保圖案的精確轉(zhuǎn)移。即便是極微小的溫度波動(dòng)，也可能導(dǎo)致圖案轉(zhuǎn)移時(shí)的不精確，影響芯片的性能和良率。在光刻過(guò)程中，硅片上所需的溫度控制精度通常要求達(dá)到毫攝氏度級(jí)別。任何溫度的不均勻性或波動(dòng)都可能導(dǎo)致材料膨脹或收縮，從而影響圖案的精確度和芯片的性能。

3、然而，目前普遍采用的溫度控制系統(tǒng)多基于傳統(tǒng)的pid控制方法。雖然這種方法在一些場(chǎng)合下有效，但在應(yīng)對(duì)快速變化的熱負(fù)荷和復(fù)雜的溫度場(chǎng)分布時(shí)，往往因調(diào)節(jié)速度慢和控制精度不足而顯得不夠。特別是在高精密的半導(dǎo)體制造環(huán)境中，這些系統(tǒng)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性常常不能滿足生產(chǎn)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種光刻機(jī)超靜態(tài)精密溫度供液控制系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種光刻機(jī)超靜態(tài)精密溫度供液控制系統(tǒng)，包括：

3、制冷系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真模型，用于模擬和分析蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)的行為，其中制冷系統(tǒng)包括具有特定結(jié)構(gòu)配置的壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器和膨脹閥；

4、精密加熱溫控系統(tǒng)傳熱特性的分析模型，用于研究流道特性對(duì)溫控器溫度均勻性的影響，該模型結(jié)合具體的傳熱公式和工作流體的物理屬性；

5、智能控制策略，采用模糊pid控制結(jié)合smith預(yù)估器，用以提高控制系統(tǒng)的精確性和穩(wěn)定性，并包括模糊控制規(guī)則的制定方法和smith預(yù)估器的參數(shù)設(shè)定；

6、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制溫度控制器的工作狀態(tài)，并進(jìn)行分析以優(yōu)化系統(tǒng)性能，其中包含數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和處理算法。

7、優(yōu)選的，所述制冷系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真模型是通過(guò)集總參數(shù)法將各個(gè)部件的數(shù)學(xué)模型耦合而成，具體包括壓縮機(jī)效率模型、蒸發(fā)器和冷凝器的兩相流動(dòng)模型，以及膨脹閥的壓降模型，以提供系統(tǒng)行為的精確模擬。

8、優(yōu)選的，所述精密加熱溫控系統(tǒng)的傳熱特性分析模型進(jìn)一步包括用于分析流道特性對(duì)溫控器溫度均勻性的影響因素的裝置，如流道尺寸、流體速度和材料熱導(dǎo)率，以及用于改善這些影響的裝置，包括微調(diào)閥門(mén)和加熱元件。

9、優(yōu)選的，所述模糊p?id控制器利用誤差e和誤差變化率δe的模糊邏輯輸出調(diào)整pid增益，其中模糊輸出由隸屬度函數(shù)μ(e)和μ(δe)確定，并根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算：

10、fuzzy?output＝μ(e)·f(δe)

11、其中f表示模糊邏輯函數(shù)；

12、smith預(yù)估器用于補(bǔ)償由于系統(tǒng)的熱慣性而引起的時(shí)間延遲，其時(shí)間系數(shù)l根據(jù)過(guò)程模型的死區(qū)時(shí)間通過(guò)以下公式計(jì)算：

13、gsm(s)＝gp(s)·e-sl；

14、其中，gsm(s)是smith預(yù)估器的總體傳遞函數(shù)，表示預(yù)估器如何修改或補(bǔ)償系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)；

15、gp(s)是被控制系統(tǒng)的過(guò)程傳遞函數(shù)，即未補(bǔ)償系統(tǒng)本身的動(dòng)態(tài)模型；

16、e-sl是一個(gè)時(shí)間延遲項(xiàng)，其中l(wèi)代表系統(tǒng)中的死區(qū)時(shí)間或傳輸延遲，而s是復(fù)數(shù)頻域變量。

17、優(yōu)選的，所述模糊pid控制器與smith預(yù)估器結(jié)合，用于補(bǔ)償控制過(guò)程中的滯后現(xiàn)象，并減少系統(tǒng)的超調(diào)量，具體包括smith預(yù)估器的時(shí)延匹配方法和模糊規(guī)則的適應(yīng)性調(diào)整。

18、優(yōu)選的，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)包括物聯(lián)網(wǎng)模塊、遠(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)終端及相關(guān)處理軟件，以實(shí)現(xiàn)溫度控制器各區(qū)域運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警，并具體包括數(shù)據(jù)加密傳輸協(xié)議、云數(shù)據(jù)處理和用戶界面設(shè)計(jì)。

19、優(yōu)選的，所述制冷系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真模型是通過(guò)集總參數(shù)法耦合各個(gè)部件的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)一步包括調(diào)整這些模型以匹配實(shí)際系統(tǒng)行為的步驟，具體涉及的計(jì)算公式包括壓縮機(jī)效率公式η＝po/pi，其中po為輸出功率，pi為輸入功率。

20、優(yōu)選的，所述改善溫控器溫度均勻性的步驟包括識(shí)別影響溫度均勻性的流道特性，并根據(jù)這些特性調(diào)整溫控系統(tǒng)的配置，具體涉及的計(jì)算包括雷諾數(shù)re＝ρvd/μ，其中ρ為流體密度，v為流速，d為流道直徑，μ為流體動(dòng)力黏度。

21、優(yōu)選的，所述優(yōu)化溫度控制的步驟包括實(shí)現(xiàn)模糊pid控制和smith預(yù)估器，以補(bǔ)償控制過(guò)程中的滯后并提供更穩(wěn)定的控制效果，具體涉及的計(jì)算公式包括模糊控制輸出u＝f(e,δe)，其中e為誤差，δe為誤差變化率。

22、優(yōu)選的，所述實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析溫度控制器工作狀態(tài)的步驟是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)模塊和遠(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，進(jìn)一步包括根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)的步驟，具體涉及的計(jì)算公式包括統(tǒng)計(jì)分析公式其中xi為單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，為數(shù)據(jù)平均值，n為數(shù)據(jù)點(diǎn)總數(shù)。

23、本發(fā)明提供了一種光刻機(jī)超靜態(tài)精密溫度供液控制系統(tǒng)。具備以下有益效果：

24、1、本發(fā)明通過(guò)采用模糊p?id控制結(jié)合smith預(yù)估器的智能控制策略，系統(tǒng)能夠更精確地調(diào)節(jié)溫度，減少超調(diào)量和響應(yīng)時(shí)間，這對(duì)于光刻過(guò)程是極其關(guān)鍵的，因?yàn)榧词故菢O微小的溫度波動(dòng)也會(huì)對(duì)光刻質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響，通過(guò)改進(jìn)的控制算法，系統(tǒng)能自動(dòng)適應(yīng)不同的熱負(fù)荷和變化的操作條件，保證在各種環(huán)境下都能維持穩(wěn)定的溫度輸出，從而顯著提高光刻圖案的精確度和一致性。

25、2、本發(fā)明通過(guò)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真模型和精密加熱溫控系統(tǒng)的傳熱特性分析模型的結(jié)合使用，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)者能夠在實(shí)際生產(chǎn)之前準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和分析系統(tǒng)行為，不僅提高了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初效性，還增強(qiáng)了系統(tǒng)面對(duì)未知或極端操作條件的適應(yīng)性和魯棒性，特別是在半導(dǎo)體制造這種高精度要求的行業(yè)中，系統(tǒng)能夠有效應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜場(chǎng)景，降低生產(chǎn)中斷的風(fēng)險(xiǎn)，保證連續(xù)生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可靠性。

26、3、本發(fā)明通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的集成使操作員能夠?qū)崟r(shí)獲取關(guān)鍵參數(shù)和系統(tǒng)狀態(tài)，及時(shí)調(diào)整控制策略以適應(yīng)生產(chǎn)需求的變化，以及借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云數(shù)據(jù)處理能力，實(shí)現(xiàn)溫度控制器各區(qū)域運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警功能，并統(tǒng)計(jì)分析歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，判斷系統(tǒng)運(yùn)行異常狀態(tài)。

技術(shù)特征：

1.一種光刻機(jī)超靜態(tài)精密溫度供液控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光刻機(jī)超靜態(tài)精密溫度供液控制系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真模型是通過(guò)集總參數(shù)法將各個(gè)部件的數(shù)學(xué)模型耦合而成，具體包括壓縮機(jī)效率模型、蒸發(fā)器和冷凝器的兩相流動(dòng)模型，以及膨脹閥的壓降模型，以提供系統(tǒng)行為的精確模擬。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光刻機(jī)超靜態(tài)精密溫度供液控制系統(tǒng)，其特征在于，所述精密加熱溫控系統(tǒng)的傳熱特性分析模型進(jìn)一步包括用于分析流道特性對(duì)溫控器溫度均勻性的影響因素的裝置，如流道尺寸、流體速度和材料熱導(dǎo)率，以及用于改善這些影響的裝置，包括微調(diào)閥門(mén)和加熱元件。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光刻機(jī)超靜態(tài)精密溫度供液控制系統(tǒng)，其特征在于，所述模糊pid控制器利用誤差e和誤差變化率δe的模糊邏輯輸出調(diào)整pid增益，其中模糊輸出由隸屬度函數(shù)μ(e)和μ(δe)確定，并根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光刻機(jī)超靜態(tài)精密溫度供液控制系統(tǒng)，其特征在于，所述模糊pid控制器與smith預(yù)估器結(jié)合，用于補(bǔ)償控制過(guò)程中的滯后現(xiàn)象，并減少系統(tǒng)的超調(diào)量，具體包括smith預(yù)估器的時(shí)延匹配方法和模糊規(guī)則的適應(yīng)性調(diào)整。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光刻機(jī)超靜態(tài)精密溫度供液控制系統(tǒng)，其特征在于，所述遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)包括物聯(lián)網(wǎng)模塊、遠(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)終端及相關(guān)處理軟件，以實(shí)現(xiàn)溫度控制器各區(qū)域運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警，并具體包括數(shù)據(jù)加密傳輸協(xié)議、云數(shù)據(jù)處理和用戶界面設(shè)計(jì)。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種光刻機(jī)超靜態(tài)精密溫度供液控制系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真模型是通過(guò)集總參數(shù)法耦合各個(gè)部件的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)一步包括調(diào)整這些模型以匹配實(shí)際系統(tǒng)行為的步驟，具體涉及的計(jì)算公式包括壓縮機(jī)效率公式η＝po/pi，其中po為輸出功率，pi為輸入功率。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種光刻機(jī)超靜態(tài)精密溫度供液控制系統(tǒng)，其特征在于，所述改善溫控器溫度均勻性的步驟包括識(shí)別影響溫度均勻性的流道特性，并根據(jù)這些特性調(diào)整溫控系統(tǒng)的配置，具體涉及的計(jì)算包括雷諾數(shù)re＝ρvd/μ，其中ρ為流體密度，v為流速，d為流道直徑，μ為流體動(dòng)力黏度。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種光刻機(jī)超靜態(tài)精密溫度供液控制系統(tǒng)，其特征在于，所述優(yōu)化溫度控制的步驟包括實(shí)現(xiàn)模糊pid控制和smith預(yù)估器，以補(bǔ)償控制過(guò)程中的滯后并提供更穩(wěn)定的控制效果，具體涉及的計(jì)算公式包括模糊控制輸出u＝f(e,δe)，其中e為誤差，δe為誤差變化率。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種光刻機(jī)超靜態(tài)精密溫度供液控制系統(tǒng)，其特征在于，所述實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析溫度控制器工作狀態(tài)的步驟是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)模塊和遠(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，進(jìn)一步包括根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)的步驟，具體涉及的計(jì)算公式包括統(tǒng)計(jì)分析公式其中xi為單個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，為數(shù)據(jù)平均值，n為數(shù)據(jù)點(diǎn)總數(shù)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及光刻機(jī)溫度控制技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種光刻機(jī)超靜態(tài)精密溫度供液控制系統(tǒng)，包括制冷系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真模型，用于模擬和分析蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)的行為，其中制冷系統(tǒng)包括具有特定結(jié)構(gòu)配置的壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器和膨脹閥；精密加熱溫控系統(tǒng)傳熱特性的分析模型。通過(guò)采用模糊PI?D控制結(jié)合Smith預(yù)估器的智能控制策略，系統(tǒng)能夠更精確地調(diào)節(jié)溫度，減少超調(diào)量和響應(yīng)時(shí)間，這對(duì)于光刻過(guò)程極其關(guān)鍵，因?yàn)榧词故菢O微小的溫度波動(dòng)也會(huì)對(duì)光刻質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響，通過(guò)改進(jìn)的控制算法，系統(tǒng)能自動(dòng)適應(yīng)不同的熱負(fù)荷和變化的操作條件，保證在各種環(huán)境下都能維持穩(wěn)定的溫度輸出，從而顯著提高光刻圖案的精確度和一致性。

技術(shù)研發(fā)人員：齊海群,蘭順忠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽日競(jìng)控制技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10