混合半导体制程的优化批间控制方法研究

摘要

随着人类需求的增加和新兴工艺的出现，半导体制造业的混合生产特性愈加明显，即一台设备用来加工多种产品。指数加权移动平均（Exponentially Weighted Moving Average, EWMA）控制器是半导体制造业中应用最广泛的一种批间控制器。但是，传统的EWMA控制器多数是为单一产品制程设计的，并不适用于混合半导体制程。针对该问题，本课题提出了混合半导体制程的优化批间控制方法研究。
　　首先，本课题建立了一种更加准确的混合半导体制程的数学模型，在此基础上深入分析了混合半导体制程的两种主要控制器（基于机台的EWMA控制器和基于产品的EWMA控制器）的性能。新的分析结果对前人的研究成果进行了补充与扩展。仿真实验验证了所得结论的正确性。
　　基于上述研究成果，本课题为混合半导体制程设计了一种新型EWMA控制器，能够同时克服基于机台与基于产品的EWMA控制器的缺点。在该控制器中，若某个批次的产品种类与上一批次的相同，则该批次的扰动估计值由EWMA估计器根据上一批次的数据得到；否则，该批次的扰动估计值由同种产品在之前最近批次的扰动估计值加上两个批次间其它产品生产过程中产生的漂移值得到。同时，本课题为该控制器所需的漂移值引入了一种估计算法。理论分析和仿真实验均验证了新型EWMA控制器的稳定性和有效性。
　　再者，本课题针对新型EWMA控制器设计了一款性能评价器，能够及时发现控制器性能变差的现象并给出调整方案。对比最小方差、方差和均方误差的优缺点后，最终选定输出的均方误差作为性能评价器的基准，实现了控制器性能的量化。在此基础上，详细推导了新型EWMA控制器基于均方误差的性能评价指标并给出了相关模型参数的辨识和估计方法。仿真实验验证了该性能评价器的有效性和优越性。
　　最后，本课题对所做工作进行了总结并对后续研究提出了几点展望。

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第一章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 课题国内外研究现状分析

1.3 课题研究目标及内容

1.4 本文结构安排

第二章 EWMA控制器

2.1 EWMA算法

2.2 半导体制程中的EWMA控制器

2.3 性能分析

2.4 仿真实验

2.5 本章小结

第三章 混合半导体制程EWMA控制器研究

3.1 混合半导体制程简介

3.2 混合半导体制程模型

3.3 基于机台的EWMA控制器研究

3.4 基于产品的EWMA控制器研究

3.5 本章小结

第四章 新型EWMA控制器的设计

4.1 整体方案的设计

4.2 漂移项的估计算法

4.3 性能分析

4.4 仿真实验

4.5 本章小结

第五章 性能评价器的研究与设计

5.1 控制器性能评价流程

5.2 性能评价基准的选择与确定

5.3 EWMA控制器基于均方误差的性能评价算法

5.4 模型参数辨识和估计方法

5.5 仿真实验

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文

致谢

附录A：基于机台的EWMA控制系统的输出表达式推导过程

附录B：基于产品的EWMA控制系统的输出表达式推导过程

附录C：新型EWMA控制系统的输出表达式推导过程