修正值用于后续的计算中。
[0034] 步骤S3:对各压力分区的预设压力值进行修正以得到压力修正值，并将压力修正 值作为算法内部实际参与运算的压力设定值。
[0035] 具体地说，为消除静态偏差，本发明的实施例在计算过程中采取分别对每一个压 力分区对应的预设压力值进行修正的方法，即以各分区压力对应的预设压力值除以对应修 正系数的商作为压力修正值，并以此压力修正值作为实际参与运算的压力设定值。具体地， 以第一至第五压力分区的压力值为2psi，保持环的压力值为5psi为例，则本实施例中的抛 光头各压力分区的设定值修正系数如表2所示。同理，对于抛光头在装卸片时部分分区的负 压控制亦可采取同样的方法，此处不再赘述。
[0037]表 2
[0038]步骤S4:实时计算各路气压传感器的最终输出值与对应压力分区的压力设定值之 间的偏差量。
[0039] 步骤S5:根据上述偏差量计算CMP抛光头系统的相应电气比例阀的控制量，并根据 计算得到的控制量对相应的电气比例阀进行控制调节，以减小相应气压传感器的最终输出 值与对应压力分区预设压力值之间的偏差量。
[0040] 具体地说，本发明的实施例基于PID控制思想，可以较好地改善抛光头各分区的压 力响应特性，减少响应时间，并且较好地抑制相邻分区的压力影响。针对装卸片等静态动作 时，采用增量式纯比例控制方式。具体包括:在实时计算时，每次计算得到的控制量为当前 控制量的增量值，也即将当前计算得到的控制增量与上一时刻计算得到的控制量之和作为 相应电气比例阀的当前控制量，其中，控制增量的计算方法具体为：
[0041] Δ u(n) =ΚΡ · Δ e(n)，
[0042] 其中，Ae(n)为气压传感器的最终输出值与对应压力分区的压力设定值的当前偏 差量与上一时刻偏差量的差值，心为比例项系数，Au(n)为第η时刻相应电气比例阀的控制 增量。
[0043]进一步地，在本发明实施例的CMP抛光头系统中，上层控制系统在进行装卸片动作 时调用本发明实施例的控制算法同时控制抛光头的各个压力分区，即各压力分区的压力控 制共享同一计算方法，但是抛光头的各压力分区具有独立的比例系数Κ Ρ，其中，在调节比例 系数心时，增大ΚΡ以改善抛光头各压力分区的响应速度和静态误差，直到获取较为满意的心 值，此时各个压力分区不存在超调量，但依然会存在一定的静态偏差，并可根据此时的静态 偏差量估算设定值修正系数。在本发明的一个实施例中，各压力分区的比例系数KP例如表3 所示。
[0045] 表 3
[0046] 综上，根据本发明实施例的多压力分区抛光头的静态加压控制算法，简洁有效，在 程序运行时大大减少了计算量，而且参数调节方便，可较好地应用于CMP工艺前后的装卸片 等静态加压过程。
[0047]在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、 "厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底" "内"、"外"、"顺时 针"、"逆时针"、"轴向"、"径向"、"周向"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或 位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必 须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0048]此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性 或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者 隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是至少两个，例如两个，三 个等，除非另有明确具体的限定。
[0049] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"、"固定"等 术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;可以是机械连 接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内 部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员 而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0050] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征"上"或"下"可以 是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在 第二特征"之上"、"上方"和"上面"可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示 第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"可以是第 一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0051] 在本说明书的描述中，参考术语"一个实施例"、"一些实施例"、"示例"、"具体示 例"、或"一些示例"等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不 必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任 一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技 术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结 合和组合。
[0052] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例 性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述 实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1. 一种多压力分区抛光头的静态加压控制算法，其特征在于，包括以下步骤： 分别获取所述抛光头的各压力分区的平均零点偏移量； 根据所述抛光头的各压力分区的平均零点偏移量，分别对CMP抛光头系统的各路气压 传感器的测量值进行修正，并将修正后的各路气压传感器的测量值作为所述各路气压传感 器的最终输出值； 对各压力分区的预设压力值进行修正以得到压力修正值，并将所述压力修正值作为算 法内部实际参与运算的压力设定值； 实时计算所述各路气压传感器的最终输出值与对应压力分区的压力设定值之间的偏 差量；以及 根据所述偏差量计算所述CMP抛光头系统的相应电气比例阀的控制量。2. 根据权利要求1所述的多压力分区抛光头的静态加压控制算法，其特征在于，针对抛 光头的装卸片等静态动作，控制算法主体采用增量式纯比例控制，即将当前计算得到的控 制增量及上一时刻计算得到的控制量之和作为所述相应电气比例阀的当前控制量，其中， 控制增量的计算方法具体为： A u(n) =ΚΡ · Δ e(n), 其中，A e(n)为气压传感器的最终输出值与对应压力分区的压力设定值的当前偏差量 与上一时刻偏差量的差值，心为比例项系数，Au(n)为第η时刻相应电气比例阀的控制增 量。3. 根据权利要求1所述的多压力分区抛光头的静态加压控制算法，其特征在于，对各压 力分区的预设压力值进行修正以得到压力修正值，具体包括： 将所述各压力分区的预设压力值除以对应修正系数的商作为压力修正值。4. 根据权利要求1所述的多压力分区抛光头的静态加压控制算法，其特征在于，所述抛 光头各压力分区的压力控制共享同一计算方法，但具有独立的比例系数Κ Ρ。5. 根据权利要求1-4任一项所述的多压力分区抛光头的静态加压控制算法，其特征在 于，所述各路气压传感器与所述各压力分区一一对应，以分别检测所述各压力分区所受的 压力。6. 根据权利要求5所述的多压力分区抛光头的静态加压控制算法，其特征在于，所述多 压力分区包括第一至第五压力分区及保持环。
【专利摘要】本发明提出一种多压力分区抛光头的静态加压控制算法，包括获取各压力分区的平均零点偏移量；根据各压力分区的平均零点偏移量，分别对各路气压传感器的测量值进行修正，并将修正后的测量值作为各路气压传感器的最终输出值；合理修正各压力分区的预设压力值，并将压力修正值作为实际参与运算的压力设定值；计算各路气压传感器的最终输出值与对应压力分区的压力设定值之间的偏差量；根据偏差量计算CMP抛光头系统的相应电气比例阀的控制量；最终实现各分区实际压力快速稳定在工艺人员预设的压力值上。本发明的控制算法简洁有效，在程序运行时大大减少了计算量，而且参数调节方便，可较好地应用于CMP工艺前后的装卸片等静态加压过程。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105701320
【申请号】CN201610133292
【发明人】李弘恺, 田芳馨, 张欣, 林达义, 王同庆, 李昆, 路新春
【申请人】天津华海清科机电科技有限公司, 清华大学
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年3月9日