三工位CMP控制系统的设计与开发

论文摘要

目前,化学机械抛光技术（CMP）被认为是能够实现晶圆表面局部平坦化和全局平坦化的最佳方法。CMP设备是CMP技术的硬件基础,也是CMP技术的实现保障。CMP控制系统是CMP设备的重要组成部分,它为开发具有高表面加工精度的CMP设备提供了必要的技术支持。根据三工位CMP机床的功能要求对控制系统的硬件进行分析和设计。由于每个工位的功能相同,均可分成三个单元进行单独设计和开发。抛光压力的监测和控制单元的功能是对采集到的抛光压力进行PID运算,并将运算结果通过D/A口反馈控制抛光压力,形成抛光压力的闭环控制;真空吸附和反冲单元的功能是实时监测真空压力,并吸附和反冲硅片;抛光头和抛光盘动作控制单元采用了“PC+运动控制卡+伺服控制器”的开放式控制系统,实现抛光头的升降、摆动、旋转和抛光盘旋转等功能。根据三工位CMP机床的功能要求对控制系统的控制软件进行分析和设计。在对CMP系统功能架构进行详细分析的基础上,利用UML对系统控制结构进行建模,然后用Rational Rose 2003的正向工程实现模型到C++代码的转换,最后在此基础上用VisualC++进行系统开发和实现。采用面向对象的思想,对控制功能模块进行了类的封装,重点介绍了多视图通讯的实现以及利用OpenGL实现软件可视化的CMP软件开发等关键技术。进行了控制系统硬件搭建和控制系统软硬件调试,并在调试的基础上,对系统软硬件进行完善。试验结果表明,三工位CMP控制系统实现了预期的控制要求,从而为三工位CMP设备及其控制系统的开发奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 论文的选题背景
• 1.1.1 CMP（Chemical Mechanical Polishing）技术概述
• 1.1.2 CMP机床的分类及其主要特点
• 1.1.3 CMP机床的国内外发展现状
• 1.1.4 CMP设备控制系统的国内外发展现状
• 1.2 课题的选题背景及来源
• 1.3 论文的主要研究内容
• 1.3.1 三工位CMP设备控制系统的硬件设计和开发
• 1.3.2 三工位CMP设备控制系统的软件设计和开发
• 1.3.3 三工位CMP控制系统实验台的搭建及调试
• 2 三工位CMP设备控制系统硬件设计
• 2.1 三工位CMP设备方案概述及控制系统硬件模块划分
• 2.2 三工位CMP控制系统硬件关键单元的设计
• 2.2.1 抛光压力的监测和控制单元设计
• 2.2.2 真空吸附和反冲单元设计
• 2.2.3 抛光头和抛光盘动作控制单元设计
• 2.2.4 电磁阀的互锁的实现
• 3 三工位CMP设备控制系统的软件设计
• 3.1 三工位CMP设备控制系统软件总体设计
• 3.2 三工位CMP控制软件开发的关键技术
• 3.2.1 基于UML的三工位CMP控制系统设计与实现
• 3.2.2 面向对象的程序设计
• 3.2.3 三工位设备控制软件的模块规划及可视化技术
• 3.2.4 多线程
• 3.2.5 定时器的选择
• 3.2.6 动态链接库的使用
• 3.3 三工位CMP控制软件关键模块的开发
• 3.3.1 运动控制模块
• 3.3.2 数据采集模块
• 3.3.3 数据处理模块
• 3.3.4 实时压力曲线绘制模块
• 3.3.5 数据后处理模块
• 3.4 系统软件的人机界面介绍
• 3.4.1 主界面
• 3.4.2 参数设置模块
• 4 三工位CMP设备控制系统试验装置的搭建与调试
• 4.1 硬件与软件调试
• 4.2 调试结果
• 4.2.1 单个工位的调试结果
• 4.2.2 三工位联合模拟调试的结果
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢