次世代半導体・液晶製造装置のための機構と制御の統合設計

下一代半导体和液晶制造设备的机构和控制集成设计

• 批准号: 15J08488
• 负责人: 大西 亘
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J08488/
• 关键词: 非最小位相系; 不安定零点; 遅延; 精密位置決め; 軌道追従制御法; 軌道最適化; マルチレートフィードフォワード; 連続時間不安定零点; Preactuation; 機構と制御の統合設計; 時間軸反転

半導体や液晶製造に用いられる精密位置決めステージには，「高速駆動」，「高精度駆動」，「ステージの大型化」，という相矛盾した要求がなされている。それを達成するためには，高性能なフィードフォワード制御器と，高帯域なフィードバック制御器が必要である。しかしながら，制御対象が連続時間不安定零点や遅延のある「非最小位相系」であると，それらを達成するのが難しいという課題がある。昨年度は，連続時間不安定零点がある制御対象への，時間軸反転による状態変数軌道生成およびマルチレートフィードフォワード制御を用いた完全追従制御法を提案し，実験検証をした。本年は昨年度の知見を活かし，1) 有限時間Preactuationによる制約を考慮した正時間の完全追従制御法, 2) モード正準系を用いた数値的に強いマルチレートフィードフォワード制御法の提案，を行った。さらに，「非最小位相系」のもうひとつの原因である遅延に対し，特に空気圧アクチュエータを取り上げ，3) 空気圧アクチュエータの遅延補償による圧力制御の高帯域化，4) 空気圧アクチュエータの波動方程式を用いたモデル化と共振相殺，に取り組んだ。半導体や液晶製造装置のステージはスループット向上のため大型化している。そのため，それを駆動するリニアモータも大型化・大質量化し，さらに発熱が問題となっている。そこで，粗動ステージのリニアモータを軽量・安価・低発熱な空圧アクチュエータに置き換えることができれば，そのボトルネックが解消される。そこで，提案した遅延補償と共振相殺法により，優れた制御性能を達成できることが実験的に示された。以上をふまえて，機構のもたらす制約により，制御が難しいとされている非最小位相系に対しフィードフォワード制御・フィードバック制御の両面からアプローチをし，高速高精度位置決めが達成できたと結論づけ，博士論文として成果をまとめた。

The semiconductor and liquid crystal production use precise position determination,"high speed motion,""high precision motion,""large size of the technology," and contradictory requirements. High performance controllers are necessary to achieve this goal. The problem of "non-minimum phase system" is difficult to achieve. Last year, even if the time is not stable, the control method will be proposed. This year's findings include: 1) finite time pre-actuation constraints and full time tracking control; 2) accurate system constraints and full time tracking control; and 3) proposals for full time tracking control. In this paper, the causes of "non-minimum phase system" are discussed, especially the air pressure loss compensation is selected, 3) the air pressure loss compensation is selected, 4) the ratio equation of the air pressure loss compensation is selected, and the resonance is selected. Semiconductor and liquid crystal production equipment for the development of large scale The problem of heat transfer is that it is not easy to increase the size and quality of heat transfer. For example, if you have a rough motion, you can change the temperature of the engine. If you have a low temperature, you can change the temperature of the engine. The proposed method of compensation for delay and resonance is used to achieve optimal control performance. The above mentioned problems are solved by the method of controlling the non-minimum phase system, and the high-speed and high-precision position determination is achieved.

项目成果

NIKON RESEARCH CORPORATION OF AMERICA(米国)

美国尼康研究公司（美国）

Tracking control method for plant with continuous time unstable zeros: Finite preactuation method based on state variable reference regeneration by redundant polynomial

连续时间不稳定零点被控对象的跟踪控制方法：基于冗余多项式状态变量参考再生的有限预驱动方法

• 发表时间: 2016
• 作者: Wataru Ohnishi;Hiroshi Fujimoto
• 通讯作者: Hiroshi Fujimoto

Integrated Design of Mechanism and Control for High-Precision Stages by the Interaction Index in the Direct Nyquist Array Method

直接奈奎斯特阵列法中相互作用指数高精度级机构与控制一体化设计

• 发表时间: 2015
• 作者: Wataru Ohnishi;Hiroshi Fujimoto;Koichi Sakata;Kazuhiro Suzuki;Kazuaki Saiki
• 通讯作者: Kazuaki Saiki

Perfect Tracking Control Method by Multirate Feedforward and State Trajectory Generation based on Time Axis Reversal

基于时间轴反转的多速率前馈和状态轨迹生成的完美跟踪控制方法

• DOI: 10.1541/ieejias.137.469
• 发表时间: 2017
• 期刊: IEEJ Transactions on Industry Applications
• 作者: 大西亘;藤本博志
• 通讯作者: 藤本博志

Decoupling Control by the Center of Rotation and Gravity Hybrid-Driven Method for High-Precision Scan Stage with Multiple Actuators

多驱动器高精度扫描台旋转中心与重力混合驱动解耦控制

• 发表时间: 2016
• 作者: Wataru Ohnishi;Hiroshi Fujimoto;Pai-Hsueh Yang;Ping-Wei Chang;Bausan Yuan;Koichi Sakata;Atsushi Hara;Wataru Ohnishi
• 通讯作者: Wataru Ohnishi