專利名稱：用于化學機械拋光機的自適應逆控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及化學機械拋光機設備技術領域，特別涉及一種用于化學機械拋光機的自適應逆控制系統(tǒng)。
背景技術：
在icantegrated Circuit，集成電路)制造技術中，隨著產(chǎn)品性能的不斷提高， 對表面質量的要求越來越高。硅片作為集成電路芯片的基礎材料，其表面粗糙度和表面平整度成為影響集成電路刻蝕線寬的重要因素之一。拋光是表面平面化加工的重要手段。 CMP(Chemical mechanical polishing，化學機械拋光機)工藝最為廣泛采用全局平面化技術，在IC制造技術中占有重要的位置。CMP是機械削磨和化學腐蝕的組合技術，在化學機械拋光機拋銅/拋硅領域中，拋光頭夾持硅片將待拋銅層/硅表面壓向旋轉的拋光盤。通過拋光盤上的拋光墊摩擦以及拋光液腐蝕實現(xiàn)有效快速的銅/硅移除。其中，拋光頭可以通過控制硅片背面各環(huán)形區(qū)腔室壓力實現(xiàn)對硅片拋光壓力的全局動態(tài)調節(jié)。拋光頭內部腔室等效于多個密閉腔室，其中，多個密閉腔室可以膨脹和收縮。腔室之間可互相擠壓或者無擠壓。當化學機械拋光機拋光時，各腔室之間相互耦合。其中，腔室之間的耦合包括體積耦合和氣源輸入耦合兩種情況。(1)體積耦合各個腔室之間的擠壓或收縮引發(fā)腔室容積的變化。(2)氣源輸入耦合各個腔室同時加壓時引發(fā)氣源瞬間供氣壓力波動。拋光頭腔室的耦合將會引發(fā)化學機械拋光CMP系統(tǒng)的壓力動蕩，進而降低晶圓的拋光質量。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術缺陷，特別提出一種用于化學機械拋光機的自適應逆控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以通過神經(jīng)元的動態(tài)在線解耦，減少拋光頭腔室的各區(qū)之間的耦合。為達到上述目的，本發(fā)明的實施例提供了一種用于化學機械拋光機的自適應逆控制系統(tǒng)，包括目標壓力量輸入裝置、復合控制裝置、神經(jīng)網(wǎng)絡辨識裝置，其中，所述目標壓力量輸入裝置用于向所述復合控制裝置輸入化學機械拋光機的拋光頭腔室的目標壓力量； 所述神經(jīng)網(wǎng)絡辨識裝置用于根據(jù)拋光頭腔室的輸入壓力量和拋光頭腔室輸出壓力量辨識所述用于化學機械拋光機的自適應逆控制系統(tǒng)的控制模型；和所述復合控制裝置用于根據(jù)所述目標壓力量、所述拋光頭腔室輸出壓力量以及所述控制模型計算所述拋光頭腔室的輸入壓力量，其中，所述復合控制裝置包括至少一組復合控制單元，其中，每組所述復合控制單元與所述化學機械拋光機的拋光頭腔室的每個區(qū)對應相連，每組所述復合控制單元包括神經(jīng)網(wǎng)絡控制器，所述神經(jīng)網(wǎng)絡控制器接收來自所述目標壓力量輸入裝置的所述目標壓力量以及所述控制模型生成神經(jīng)網(wǎng)絡控制量；比例積分控制器，所述比例積分控制根據(jù)所述目標壓力量、所述拋光頭腔室輸出的壓力量生成比例積分控制量；和加權器，所述加權器分別與所述神經(jīng)網(wǎng)絡控制器和所述比例積分控制器相連，用于對所述神經(jīng)網(wǎng)絡控制量和所述比例積分控制量以分段變參數(shù)控制策略生成所述拋光頭腔室的輸入壓力量，其中，u = kun+up,其中，u為所述拋光頭腔室的輸入壓力量、Un為所述神經(jīng)網(wǎng)絡控制量、Un為所述比例積分控制量，k為分段變參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明實施例的用于機械拋光的自適應逆控制系統(tǒng)，通過神經(jīng)元的在線實時動態(tài)解耦特性，可以獲得對象的逆模型，并且消除拋光頭腔室的各個區(qū)之間的耦合。此外， 采用分段變參數(shù)控制策略可以減少由于初始時刻逆控制模型辨識不準帶來的不利影響和系統(tǒng)動蕩。在本發(fā)明的一個實施例中，所述分段變參數(shù)k為
權利要求
1.一種用于化學機械拋光機的自適應逆控制系統(tǒng)，其特征在于，包括目標壓力量輸入裝置、復合控制裝置、神經(jīng)網(wǎng)絡辨識裝置，其中，所述目標壓力量輸入裝置用于向所述復合控制裝置輸入化學機械拋光機的拋光頭腔室的目標壓力量；所述神經(jīng)網(wǎng)絡辨識裝置用于根據(jù)拋光頭腔室的輸入壓力量和拋光頭腔室輸出壓力量辨識所述用于化學機械拋光機的自適應逆控制系統(tǒng)的控制模型；和所述復合控制裝置用于根據(jù)所述目標壓力量、所述拋光頭腔室輸出壓力量以及所述控制模型計算所述拋光頭腔室的輸入壓力量，其中，所述復合控制裝置包括至少一組復合控制單元，其中，每組所述復合控制單元與所述化學機械拋光機的拋光頭腔室的每個區(qū)對應相連，每組所述復合控制單元包括神經(jīng)網(wǎng)絡控制器，所述神經(jīng)網(wǎng)絡控制器接收來自所述目標壓力量輸入裝置的所述目標壓力量以及所述控制模型生成神經(jīng)網(wǎng)絡控制量；比例積分控制器，所述比例積分控制根據(jù)所述目標壓力量、所述拋光頭腔室輸出的壓力量生成比例積分控制量；和加權器，所述加權器分別與所述神經(jīng)網(wǎng)絡控制器和所述比例積分控制器相連，用于對所述神經(jīng)網(wǎng)絡控制量和所述比例積分控制量以分段變參數(shù)控制策略生成所述拋光頭腔室的輸入壓力量，其中，u = kun+up，其中，U為所述拋光頭腔室的輸入壓力量、Un為所述神經(jīng)網(wǎng)絡控制量、Un為所述比例積分控制量，k為分段變參數(shù)。
2.如權利要求1所述的自適應逆控制系統(tǒng)，其特征在于，所述分段變參數(shù)k為 0化[0"0)a0+Akt G[t0,t0+ At)α0+2Μt (￡[t0+At,t0+2At)k = <a0+nx Ak t G\t0+{n-l)x At, t0+nx At)1 e[i0 +nxAt, +oo)其中，為k的初始值、t0為初始時間段的時間結束點、Ak為所述分段變參數(shù)k的變化量、Δ t為相鄰兩段時間的變化量、n+2為所述分段變參數(shù)k的分段數(shù)量。
3.如權利要求1所述的自適應逆控制系統(tǒng)，其特征在于，所述復合控制單元的數(shù)量與所述化學機械拋光機的拋光頭腔室的數(shù)量相等。
4.如權利要求1所述的自適應逆控制系統(tǒng)，其特征在于，當所述拋光頭腔室的數(shù)量為兩個或兩個以上時，所述用于化學機械拋光機的自適應逆控制系統(tǒng)還包括神經(jīng)元解耦補償裝置，分別與所述復合控制裝置和所述化學機械拋光機的拋光頭腔室相連，用于對所述復合控制裝置輸出的所述拋光頭腔室的輸入壓力量進行修正并生成修正后的拋光頭腔室的輸入壓力量，以及將所述修正后的拋光頭腔室的輸入壓力量輸出至所述化學機械拋光機的拋光頭腔室。
5.如權利要求4所述的自適應逆控制系統(tǒng)，其特征在于，所述神經(jīng)元解耦補償裝置包括多個神經(jīng)元解耦補償單元，每個所述神經(jīng)元解耦補償單元的輸入端與多個所述復合控制單元的加權器的輸出端相連，每個所述神經(jīng)元解耦補償單元的輸出端與所述拋光頭腔室的一個區(qū)相連，用于對所述拋光頭腔室的輸入壓力量進行解耦調整以生成一路修正后拋光頭腔室的輸入壓力量，并將所述修正后拋光頭腔室的輸入壓力量輸出至所述化學機械拋光機的拋光頭腔室的一個區(qū)。
6.如權利要求5所述的自適應逆控制系統(tǒng)，其特征在于，每個所述神經(jīng)元解耦補償單元對所述化學機械拋光機的拋光頭腔室的多個輸入壓力量以不同的神經(jīng)元權值進行加權計算以生成一路修正后的拋光頭腔室的輸入壓力量。
7.如權利要求5所述的自適應逆控制系統(tǒng)，其特征在于，所述神經(jīng)元解耦補償單元與所述復合控制單元的數(shù)量相等。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于化學機械拋光機的自適應逆控制系統(tǒng)，包括目標壓力量輸入裝置用于向復合控制裝置輸入拋光頭腔室的目標壓力量；神經(jīng)網(wǎng)絡辨識裝置用于根據(jù)復合控制裝置輸出的拋光頭腔室的輸入壓力量和拋光頭腔室輸出壓力量辨識系統(tǒng)的控制模型；復合控制裝置用于根據(jù)目標壓力量、拋光頭腔室輸出的壓力量以及控制模型輸出拋光頭腔室的輸入壓力量，每組復合控制單元包括神經(jīng)網(wǎng)絡控制器，用于計算神經(jīng)網(wǎng)絡控制量；比例積分控制器，用于生成比例積分控制量；加權器，用于對神經(jīng)網(wǎng)絡控制量和比例積分控制量以分段變參數(shù)控制策略生成拋光頭腔室的輸入壓力量。本發(fā)明可以通過神經(jīng)元的動態(tài)在線解耦，減少拋光頭腔室的各區(qū)之間的耦合。
文檔編號B24B51/00GK102490120SQ20111038857
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權日2011年11月29日
發(fā)明者葉佩青, 張輝, 路新春, 門延武 申請人:清華大學