用于化学机械抛光机的自适应逆控制系统技术方案

本发明专利技术公开一种用于化学机械抛光机的自适应逆控制系统，包括目标压力量输入装置用于向复合控制装置输入抛光头腔室的目标压力量；神经网络辨识装置用于根据复合控制装置输出的抛光头腔室的输入压力量和抛光头腔室输出压力量辨识系统的控制模型；复合控制装置用于根据目标压力量、抛光头腔室输出的压力量以及控制模型输出抛光头腔室的输入压力量，每组复合控制单元包括：神经网络控制器，用于计算神经网络控制量；比例积分控制器，用于生成比例积分控制量；加权器，用于对神经网络控制量和比例积分控制量以分段变参数控制策略生成抛光头腔室的输入压力量。本发明专利技术可以通过神经元的动态在线解耦，减少抛光头腔室的各区之间的耦合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学机械抛光机设备
，特别涉及一种用于化学机械抛光机的自适应逆控制系统。
技术介绍
在icantegrated Circuit，集成电路)制造技术中，随着产品性能的不断提高， 对表面质量的要求越来越高。硅片作为集成电路芯片的基础材料，其表面粗糙度和表面平整度成为影响集成电路刻蚀线宽的重要因素之一。抛光是表面平面化加工的重要手段。 CMP(Chemical mechanical polishing，化学机械抛光机)工艺最为广泛采用全局平面化技术，在IC制造技术中占有重要的位置。CMP是机械削磨和化学腐蚀的组合技术，在化学机械抛光机抛铜/抛硅领域中，抛光头夹持硅片将待抛铜层/硅表面压向旋转的抛光盘。通过抛光盘上的抛光垫摩擦以及抛光液腐蚀实现有效快速的铜/硅移除。其中，抛光头可以通过控制硅片背面各环形区腔室压力实现对硅片抛光压力的全局动态调节。抛光头内部腔室等效于多个密闭腔室，其中，多个密闭腔室可以膨胀和收缩。腔室之间可互相挤压或者无挤压。当化学机械抛光机抛光时，各腔室之间相互耦合。其中，腔室之间的耦合包括体积耦合和气源输入耦合两种情况。(1)体积耦合各个腔室之间的挤压或收缩引发腔室容积的变化。(2)气源输入耦合各个腔室同时加压时引发气源瞬间供气压力波动。抛光头腔室的耦合将会引发化学机械抛光CMP系统的压力动荡，进而降低晶圆的抛光质量。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在至少解决上述技术缺陷，特别提出一种用于化学机械抛光机的自适应逆控制系统，该系统可以通过神经元的动态在线解耦，减少抛光头腔室的各区之间的耦合。为达到上述目的，本专利技术的实施例提供了一种用于化学机械抛光机的自适应逆控制系统，包括目标压力量输入装置、复合控制装置、神经网络辨识装置，其中，所述目标压力量输入装置用于向所述复合控制装置输入化学机械抛光机的抛光头腔室的目标压力量； 所述神经网络辨识装置用于根据抛光头腔室的输入压力量和抛光头腔室输出压力量辨识所述用于化学机械抛光机的自适应逆控制系统的控制模型；和所述复合控制装置用于根据所述目标压力量、所述抛光头腔室输出压力量以及所述控制模型计算所述抛光头腔室的输入压力量，其中，所述复合控制装置包括至少一组复合控制单元，其中，每组所述复合控制单元与所述化学机械抛光机的抛光头腔室的每个区对应相连，每组所述复合控制单元包括神经网络控制器，所述神经网络控制器接收来自所述目标压力量输入装置的所述目标压力量以及所述控制模型生成神经网络控制量；比例积分控制器，所述比例积分控制根据所述目标压力量、所述抛光头腔室输出的压力量生成比例积分控制量；和加权器，所述加权器分别与所述神经网络控制器和所述比例积分控制器相连，用于对所述神经网络控制量和所述比例积分控制量以分段变参数控制策略生成所述抛光头腔室的输入压力量，其中，u = kun+up,其中，u为所述抛光头腔室的输入压力量、Un为所述神经网络控制量、Un为所述比例积分控制量，k为分段变参数。根据本专利技术实施例的用于机械抛光的自适应逆控制系统，通过神经元的在线实时动态解耦特性，可以获得对象的逆模型，并且消除抛光头腔室的各个区之间的耦合。此外， 采用分段变参数控制策略可以减少由于初始时刻逆控制模型辨识不准带来的不利影响和系统动荡。在本专利技术的一个实施例中，所述分段变参数k为权利要求1.一种用于化学机械抛光机的自适应逆控制系统，其特征在于，包括目标压力量输入装置、复合控制装置、神经网络辨识装置，其中，所述目标压力量输入装置用于向所述复合控制装置输入化学机械抛光机的抛光头腔室的目标压力量；所述神经网络辨识装置用于根据抛光头腔室的输入压力量和抛光头腔室输出压力量辨识所述用于化学机械抛光机的自适应逆控制系统的控制模型；和所述复合控制装置用于根据所述目标压力量、所述抛光头腔室输出压力量以及所述控制模型计算所述抛光头腔室的输入压力量，其中，所述复合控制装置包括至少一组复合控制单元，其中，每组所述复合控制单元与所述化学机械抛光机的抛光头腔室的每个区对应相连，每组所述复合控制单元包括神经网络控制器，所述神经网络控制器接收来自所述目标压力量输入装置的所述目标压力量以及所述控制模型生成神经网络控制量；比例积分控制器，所述比例积分控制根据所述目标压力量、所述抛光头腔室输出的压力量生成比例积分控制量；和加权器，所述加权器分别与所述神经网络控制器和所述比例积分控制器相连，用于对所述神经网络控制量和所述比例积分控制量以分段变参数控制策略生成所述抛光头腔室的输入压力量，其中，u = kun+up，其中，U为所述抛光头腔室的输入压力量、Un为所述神经网络控制量、Un为所述比例积分控制量，k为分段变参数。2.如权利要求1所述的自适应逆控制系统，其特征在于，所述分段变参数k为 0化[0"0)a0+Akt G[t0,t0+ At)α0+2Μt (￡[t0+At,t0+2At)k = <a0+nx Ak t G
0+{n-l)x At, t0+nx At)1 e[i0 +nxAt, +oo)其中，为k的初始值、t0为初始时间段的时间结束点、Ak为所述分段变参数k的变化量、Δ t为相邻两段时间的变化量、n+2为所述分段变参数k的分段数量。3.如权利要求1所述的自适应逆控制系统，其特征在于，所述复合控制单元的数量与所述化学机械抛光机的抛光头腔室的数量相等。4.如权利要求1所述的自适应逆控制系统，其特征在于，当所述抛光头腔室的数量为两个或两个以上时，所述用于化学机械抛光机的自适应逆控制系统还包括神经元解耦补偿装置，分别与所述复合控制装置和所述化学机械抛光机的抛光头腔室相连，用于对所述复合控制装置输出的所述抛光头腔室的输入压力量进行修正并生成修正后的抛光头腔室的输入压力量，以及将所述修正后的抛光头腔室的输入压力量输出至所述化学机械抛光机的抛光头腔室。5.如权利要求4所述的自适应逆控制系统，其特征在于，所述神经元解耦补偿装置包括多个神经元解耦补偿单元，每个所述神经元解耦补偿单元的输入端与多个所述复合控制单元的加权器的输出端相连，每个所述神经元解耦补偿单元的输出端与所述抛光头腔室的一个区相连，用于对所述抛光头腔室的输入压力量进行解耦调整以生成一路修正后抛光头腔室的输入压力量，并将所述修正后抛光头腔室的输入压力量输出至所述化学机械抛光机的抛光头腔室的一个区。6.如权利要求5所述的自适应逆控制系统，其特征在于，每个所述神经元解耦补偿单元对所述化学机械抛光机的抛光头腔室的多个输入压力量以不同的神经元权值进行加权计算以生成一路修正后的抛光头腔室的输入压力量。7.如权利要求5所述的自适应逆控制系统，其特征在于，所述神经元解耦补偿单元与所述复合控制单元的数量相等。全文摘要本专利技术公开一种用于化学机械抛光机的自适应逆控制系统，包括目标压力量输入装置用于向复合控制装置输入抛光头腔室的目标压力量；神经网络辨识装置用于根据复合控制装置输出的抛光头腔室的输入压力量和抛光头腔室输出压力量辨识系统的控制模型；复合控制装置用于根据目标压力量、抛光头腔室输出的压力量以及控制模型输出抛光头腔室的输入压力量，每组复合控制单元包括神经网络控制器，用于计算神经网络控制量；比例积分控制器，用于生成比例积分控制量；加权器，用于对神经网络控制量和比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，门延武，叶佩青，路新春，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：