化學(xué)機械拋光多區(qū)壓力在線控制算法的制造方法與工藝

本發(fā)明涉及化學(xué)機械拋光技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種化學(xué)機械拋光多區(qū)壓力在線控制算法。

背景技術(shù)：
化學(xué)機械拋光(ChemicalMechanicalPolishing，CMP)技術(shù)是目前集成電路制造中制備多層銅互連結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)之一。作為當今最有效的全局平坦化方法，CMP技術(shù)已在超大規(guī)模集成電路制造中得到了廣泛應(yīng)用?；瘜W(xué)機械拋光是化學(xué)腐蝕和機械磨削協(xié)同作用的拋光方法。其中，拋光壓力是影響材料去除率和去除非均勻性的重要參數(shù)之一。大量研究結(jié)果表明，增大拋光壓力能夠提高去除率，但是壓力過大會影響材料表面拋光液的均勻分布，導(dǎo)致去除率不均勻，降低拋光質(zhì)量。而減小拋光壓力會減小去除率，從而降低生產(chǎn)效率。此外，隨著晶圓尺寸的不斷增大，為了保證晶圓表面材料去除的均勻性，分區(qū)壓力控制技術(shù)已引入CMP工藝中。但是在分區(qū)壓力控制過程中，拋光頭各壓力分區(qū)之間會相互影響，導(dǎo)致壓力控制效果變差，嚴重時將影響工藝效果。因此，實現(xiàn)可靠的壓力控制，保證拋光頭各壓力分區(qū)在工藝過程中良好的壓力響應(yīng)特性是實現(xiàn)納米級拋光工藝的重要條件。目前，有關(guān)壓力控制的高級算法較多，但是較為復(fù)雜，不便于控制系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)。而且相關(guān)算法面向的控制環(huán)境比較簡單，不同于CMP苛刻的工藝環(huán)境。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的目的在于提出一種化學(xué)機械拋光多區(qū)壓力在線控制算法，該控制算法簡便有效，方便調(diào)節(jié)，同時具有較強的適應(yīng)能力。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實施例提出了一種化學(xué)機械拋光多區(qū)壓力在線控制算法，包括以下步驟：分別獲取所述拋光頭的各壓力分區(qū)的零點偏移量；根據(jù)所述拋光頭的各壓力分區(qū)的零點偏移量，分別對CMP拋光頭系統(tǒng)的各路氣壓傳感器的測量值進行修正，并將修正后的測量值作為所述各路氣壓傳感器的最終輸出值；計算所述各路氣壓傳感器的最終輸出值與對應(yīng)壓力分區(qū)的預(yù)設(shè)壓力值之間的偏差量；根據(jù)所述偏差量實時計算所述CMP拋光頭系統(tǒng)的相應(yīng)電氣比例閥的控制量；以及根據(jù)所述控制量對所述相應(yīng)電氣比例閥的開度進行控制。根據(jù)本發(fā)明實施例的化學(xué)機械拋光多區(qū)壓力在線控制算法，簡便有效，方便調(diào)節(jié)，同時具有較強的適應(yīng)能力。另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的化學(xué)機械拋光多區(qū)壓力在線控制算法具有如下技術(shù)特征：在本發(fā)明的實施例中，所述化學(xué)機械拋光多區(qū)壓力在線控制算法采用增量式PI控制算法，將當前計算得到的控制增量與上一時刻計算得到的控制量之和作為所述相應(yīng)電氣比例閥的當前控制量，其中控制增量的計算公式為：Δu(n)＝Kp·Δe(n)+αK′ie(n)，其中，定義Kp為比例項系數(shù)，K′i作為改良后的積分項系數(shù)，Δe(n)為氣壓傳感器的最終輸出值與對應(yīng)壓力分區(qū)的預(yù)設(shè)壓力值之間的當前偏差量e(n)與上一時刻偏差量e(n-1)的差值，α為變積分增益系數(shù)。進一步地，通過設(shè)置死區(qū)的控制方式，在每次控制量的計算前進行初始判斷，如果所述偏差量控制在合理范圍，則不改變當前控制量，具體為：其中，u(n)old為上一時刻控制量的計算結(jié)果，u(n)new為當前時刻控制量的計算結(jié)果，r為對應(yīng)壓力分區(qū)的預(yù)設(shè)壓力值，e0為死區(qū)的區(qū)間大小。進一步地，采取逐步釋放積分作用的機制，定義三對閾值變量和變積分增益系數(shù)。進一步地，還包括：在每次計算出所述CMP拋光頭系統(tǒng)的相應(yīng)電氣比例閥的控制量之后，判斷所述控制量是否超出所述相應(yīng)電氣比例閥所允許的極限值，并限定控制量的輸出值。在正向壓力調(diào)節(jié)過程中，如果所述控制量超出所述相應(yīng)電氣比例閥所允許的最大值u(n)max，則將所述相應(yīng)電氣比例閥所允許的最大值u(n)max作為所述CMP拋光頭系統(tǒng)的相應(yīng)電氣比例閥的控制量。在反向壓力調(diào)節(jié)過程中，如果所述控制量低于所述相應(yīng)電氣比例閥所允許的最小值u(n)min，則將所述相應(yīng)電氣比例閥所允許的最小值u(n)min作為所述CMP拋光頭系統(tǒng)的相應(yīng)電氣比例閥的控制量。在一些示例中，所所述各路氣壓傳感器與所述各壓力分區(qū)一一對應(yīng)，以分別檢測所述各壓力分區(qū)所受的壓力。在一些示例中，所述多壓力分區(qū)包括第一至第五壓力分區(qū)及保持環(huán)。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。附圖說明本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：圖1是本發(fā)明一個實施例的多區(qū)動態(tài)壓力測試結(jié)果示意圖；圖2是本發(fā)明一個實施例的CMP拋光頭系統(tǒng)的控制原理圖；以及圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的化學(xué)機械拋光多區(qū)壓力在線控制算法的流程圖。具體實施方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。以下結(jié)...