带有度量时延的半导体制程基于数据的批间容错控制

半导体工业的发展近年来得到了国家的大力支持和重视。批间控制已经被公认为一种有效的半导体制造过程控制方法。本项目针对带有固定或随机度量时延的半导体制程，在分析和处理在线和离线数据的基础上，研究时延、干扰、故障对所得数据的影响，针对模型结构已知和无模型两种情况发展基于数据的方法，集成批间控制和容错控制技术，为半导体工业过程控制的工程实际问题的解决提供理论依据。同时，利用企业数据构建仿真和实验平台，对理论研究成果加以验证，为未来该方法的大规模运用奠定基础。本项目处于学科前沿，内容涵盖自动控制和半导体制造，既来源于生产实际，又回归于工程应用，具有重大的理论意义和实用价值。

近年来，批间控制已经广泛应用到迅速发展的半导体工业中。本项目针对带有固定或随机度量时延的半导体制程，在分析和处理在线和离线数据的基础上，集成批间控制和容错控制技术，发展容错的批间控制方法，为半导体工业过程控制的工程实际问题的解决提供理论依据。本项目的主要研究成果为:.1) 面向半导体制造过程，针对其在线/离线、实时/非实时数据混合的情况，分析多个变量之间的相关性，分析固定和随机度量时延对制程的影响；.2) 采用Takagi–Sugeno模糊模型来处理未知的随机度量时延,在此基础上建立批次过程的EWMA补偿批间算法；.3) 用ARMA、ARX和ARMAX等时间序列模型来对带有度量时延的过程建模，在此基础上针对模型系数采用主元分析PCA和影响矩阵IMX来进行故障诊断；.4) 针对带有反馈控制器的过程，采用自适应lasso的方法建立ARMA(X)模型来估计时延，进行反馈控制器性能评估和监控系统的稳定性。.5) 利用输入输出数据建立方差分析模型，用移动窗口处理即时数据，在产品序列完全随机的情况下上预测正常和阶跃故障状态下的输出，提出容错控制方法；.6) 针对带有随机时延的单产品制程，在采用EWMA批间控制方法的前提下进行了稳定性分析，得到系统稳定的充要条件。.7) 针对无漂移和有漂移干扰下的半导体制程，提出了一种变遗忘因子RLS的批间控制方法；并且在线调整遗忘因子预测了脉冲故障情况下的未来输出。.8) 针对单产品和混杂产品制程，采用K近邻非参数回归方法预测未来的半导体制程输出，从而实现故障预警，并改进传统的指数加权平均（EWMA）控制器。 . 在本项目资助下共完成论文21篇，其中发表和录用13篇。本项目处于学科前沿，内容涵盖自动控制和半导体制造，既来源于生产实际，又回归于工程应用，具有重大的理论意义和实用价值。