化学机械抛光多区压力抛光头检测平台研制

摘要

化学机械抛光（Chemical-Mechanical Planarization，简称CMP）是目前条件下一种较为理想的获得高质量表面的处理方法，该方法通过化学和机械的双重作用去除材料，可以同时实现晶圆表面全局平坦化和局部平坦化。
　　目前国际上流行的干进、干出式CMP设备一般包括抛光部件、在位检测部件、清洗部件、干燥部件、机械手搬运部件等等，其中抛光部件是CMP设备的核心。抛光头检测平台作为抛光部件的必备配套装置，直接影响到晶圆表面的抛光效果，对保证抛光质量的一致性、减少CMP设备的维护时间、提高CMP设备的利用率具有重要作用。
　　论文在深入分析国外相关设备以及CMP抛光工艺过程基础上，针对抛光头装卸晶片的检测要求，设计了一套机械装置，可全面测量装卸片的高度、偏度等参数，为确保CMP工作质量奠定了良好基础。
　　选择相对洁净的动力能源——气压力传动为动力源，采用气动元件搭建了气动驱动系统，可以快速、可靠地完成检测任务，也便于抛光头的更换与维护。
　　根据生产工艺要求对抛光头的压力控制要求进行了分析。通过仿真计算，比较了普通PID控制算法、积分分离PID算法以及变速积分PID算法的优缺点，认为变速积分算法是实现抛光头压力控制的较为理想的算法。最后对PID参数进行了整定。
　　论文完成了工艺需求、方案选定、图纸设计、生产加工、实验测试等全部工作。实验数据表明，所研制抛光头检测平台可以出色地完成各项工艺指标检测，为整个CMP设备的设计、使用与维护做出了重要贡献。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2化学机械抛光设备概述

1.3化学机械抛光技术的应用

1.4课题的研究意义

1.5课题内容安排与研究方法

第二章 多区抛光头检测平台的研究

2.1多区抛光头检测平台的结构设计

2.2多区抛光头检测平台气路设计

2.3多区抛光头检测平台的装卸片检测

2.4多区抛光头检测平台的其它功能介绍

2.5本章小结

第三章 多区抛光头检测平台的抛光压力控制算法设计

3.1 PID控制算法

3.2系统建模与Matlab仿真

3.3本章小结

第四章 多区抛光头检测平台抛光压力控制PID参数整定

4.1 PID整定概述

4.2抛光头检测平台压力控制PID参数整定

4.3本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢

附图