基于自抗扰控制的浸液高精度温度控制技术研究

摘要

作为投影物镜光学系统最后一片非光学镜片，浸没流体起到增大折射率来提高光刻的分辨率的作用。浸没式光刻机通过浸没头来实现浸没流体的维持及密封功能，浸没流场的温度稳定性是影响分辨率精度的主要因素之一，为了实现浸液的高精度温度控制，本文针对浸液精调控制系统设计了相应的控制结构和控制算法来满足系统的要求，本文的主要的研究工作及结论如下：
　　首先，对两路注液温控系统的需求和难点进行了分析，并据此提出了相应的设计目标和三级温控的技术方案。该方案通过逐级提高控制精度，合理分配多级的设定值，通过对浸液系统的不同区域的分割，分解并降低不同区域的控制难度。三级温控结构实现高精度控制的主体为第二级的温度控制，第三级主要实现两路注液的温度的差异的调整。其次，第二级精调温度控制系统是三级温控系统精度实现中最重要的一级，由于浸液精调级的注液流量负载的动态变化和大时滞、非线性等特性，普通的PID控制难以取得较好的控制效果，通过串级结构可以将系统的部分的扰动进行抑制。此外，对于对外环的扰动，本文将对系统的扰动实时估计的自抗扰算法（ADRC）和串级控制结合起来，通过仿真发现采用串级结构的ADRC-PID算法比PID-PID算法有更好的抗干扰能力和更强的系统鲁棒性。
　　最后，通过温度模拟实验平台，针对多级温度控制中的第二级温度控制的ADRC-PID算法进行了实验验证，包括系统的调节精度、稳定性、跟随性及鲁棒性等，最终，ADRC-PID算法可以实现连续10h内满足短期温度稳定度在<0.01℃@5min和<0.05℃@长期的范围内，能够很好的满足浸没式光刻机对浸液温度控制系统的指标约束。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 浸液温度对光刻的影响

1.4 组织结构与主要研究内容

2 双通道浸液温控系统整体方案设计

2.1 双通道浸液温度控制系统需求与技术难点分析

2.2 双通道浸液温控系统设计目标与方案设计

2.3 关键元器件的选型与介绍

2.4 本章小结

2.5 自抗扰控制器的基本原理

2.6 ADRC控制器参数整定

2.7 ADRC算法的Simulink建模

2.8 自抗扰算法的关键参数仿真分析

2.9 本章总结

3 双通道浸液温控系统的控制结构建模与仿真

3.1 双通道注液温度控制结构

3.2 浸液精调温控系统建模

3.3 浸液精调温控系统串级自抗扰仿真分析

3.4 本章小结

4 ADRC算法在浸液温控系统中的应用

4.1 双通道浸液温度控制系统与算法模拟实验平台软件设计

4.2 串级浸液温控系统ADRC控制器的设计与实现

4.3 浸液精调系统的自抗扰算法实验验证

4.4 本章小结

5 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

致谢

参考文献

附录1攻读硕士学位期间发表的学术论文目录