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

基本信息

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

项目摘要

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。

用于半导体和液晶制造的精密定位平台面临着“高速驱动”、“高精度驱动”和“大型平台”的矛盾需求。为了实现这一目标，需要高性能前馈控制器和高带宽反馈控制器。但如果被控对象是具有连续时间不稳定零点或时滞的“非最小相位系统”，则很难实现这些目标。去年，我们针对具有连续时间不稳定零点的被控对象，提出并实验验证了一种完整的跟踪控制方法，该方法使用时间轴反转的状态变量轨迹生成和多速率前馈控制。今年，我们将利用去年的知识提出 1）一种考虑有限时间预驱动约束的全时跟踪控制方法，以及 2）一种使用模式规范系统的数值鲁棒多速率前馈控制方法。。此外，为了解决“非最小相位系统”的另一个原因延迟问题，我们将特别关注气动执行器，3）通过补偿气动执行器的延迟来增加压力控制带宽，4）使用我们致力于气动执行器的波动方程的建模和共振消除。半导体和液晶制造设备的阶段变得越来越大，以提高产量。结果，驱动它们的线性电机变得更大、更重，发热也成为一个问题。因此，如果粗动平台的直线电机可以替换为重量轻、价格便宜、发热少的气动执行器，这一瓶颈将得到解决。因此，实验表明，使用所提出的延迟补偿和谐振消除方法可以实现优异的控制性能。基于上述，我们从前馈控制和反馈控制两个方面探讨了由于机械约束而被认为难以控制的非最小相位系统，并得出结论，我们能够实现高速、高精度定位，并且我们总结了这个结果。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Trajectory Tracking Control for Precision Servo Technology

精密伺服技术的轨迹跟踪控制

DOI：
10.1541/ieejjournal.137.11
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
藤本博志; 大西亘
通讯作者：
大西亘

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

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Wataru Ohnishi; Hiroshi Fujimoto; Koichi Sakata; Kazuhiro Suzuki; Kazuaki Saiki
通讯作者：
Kazuaki Saiki

NIKON RESEARCH CORPORATION OF AMERICA(米国)

美国尼康研究公司（美国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Decoupling Control Method for High-Precision Stages using Multiple Actuators considering the Misalignment among the Actuation Point, Center of Gravity, and Center of Rotation

考虑驱动点、重心和旋转中心错位的多驱动器高精度工作台解耦控制方法

DOI：
10.1541/ieejjia.5.141
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
1.7
作者：
Wataru Ohnishi; Hiroshi Fujimoto; Koichi Sakata; Kazuhiro Suzuki; Kazuaki Saiki
通讯作者：
Kazuaki Saiki

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