低压力铜化学机械抛光集散控制系统

针对化学机械抛光设备提出了PC+NC+实时网络分布式可编程自动控制器的控制方案,并介绍了该系统的总体结构和主控制系统、网络化协调控制子系统、分布式执行控制子系统等核心环节的软硬件实现技术。单区域抛光头气压控制结果表明,该系统具有较高的稳定性和可靠性,能很好地满足化学机械抛光项目的总体要求。

自由曲面薄壁工件加工的柔性定位方法研究

针对飞行器大型薄壁件为刚度极差的弹性体且表面轮廓为自由曲面,传统的面向刚体的六点定位原理和相应的工艺装备技术已不能适用这类工件的高效高精度加工这一问题,对新的弹性体曲面定位方法和相应的薄壁件柔性工艺装备技术进行了研究,探讨了系统数学模型的建立和求解柔性定位/支承阵列位置坐标的实用方法,并给出了基于UG/open的实现方案与相关的案例验证数据。验证结果表明,提出的方法和实现方案较好地解决了柔性定位/支承阵列的精确求解,满足了项目的总体要求。

基于MC68HC908微控制器的分布式无线液压控制系统

针对开发飞行器曲面加工智能工装系统的需求,提出一种多点阵列分布式无线液压控制方法,并开发了基于MC68HC908微控制器的多点阵列分布式无线控制系统。该系统通过数十个微控制器并行运行,以软件方法实现了整个液压系统的分布式无线控制。文中对该系统的总体方案、硬件电路和软件算法进行了介绍。

金属材料拉伸试验中基于应变网格的非接触实时测量

在金属材料拉伸试验中,传统的基于接触式引伸计测量存在诸如不能测量较软质材料,不能应用于高温环境,并且由于接触夹持力的影响会引进实验误差等缺陷。本文利用椭圆拟合技术,建立了基于应变网格的非接触实时检测系统,实现了金属材料在加载过程中长度和宽度应变的实时测量。试验结果表明,该测量方法能够在一定程度上取代接触式引伸计检测方法,其测量精度达到±0.5%,能够满足实际应用的要求。

300mm晶圆化学机械抛光机关键技术研究与实现

在芯片微细化和互连多层化趋势下,化学机械抛光(Chemical mechanical polishing,CMP)成为集成电路制造的核心技术。针对300 mm晶圆CMP装备被极少数国外厂家垄断、国内300 mm晶圆CMP装备水平远远落后的现状,开展300 mm晶圆CMP装备关键技术研究。研制出300 mm晶圆多区压力抛光头及其压力控制系统,该抛光头具有多区压力、浮动保持环及真空吸附等功能,每个腔室均可实现施加正压、抽负压、通大气和泄漏检测;压力控制系统性能测试结果表明,该系统可实现689.5 Pa的超低压力,其精度和响应速度均能满足常规压力及超低压力CMP的要求;开发了300 mm晶圆超低压力CMP样机,创建出一套比较稳定、可靠的工艺流程,并利用该样机初步开展铜CMP试验研究。试验结果表明:抛光压力为15.169 kPa时,材料去除率达671.3 nm/min,片内非均匀性为3.93%。

金属拉伸试验中基于刻线的非接触实时应变测量

在金属材料单向拉伸试验中,利用直线拟合技术,摒弃了亚像素检测方法,建立了基于刻线的非接触实时应变检测系统,实现了金属材料在加载过程中长度方向相对应变的实时测量。试验结果表明,该测量方法能够取代目前使用引伸计的方法,其测量精度已达到实际应用的要求。

某高炮武器虚拟试验方法

针对传统的试验方法存在成本高、周期长、影响因素多等不足,提出一种高炮武器虚拟试验方法。介绍该方法的试验原理,给出该试验的系统组成,建立虚拟试验真值计算模型,并提出试验思路。试验验证结果表明:通过某高炮武器火控系统的靶场试验与虚拟试验对比分析,证明该方法的可行性。

基于DRNN的CMP多区压力系统解耦自适应逆控制

化学机械抛光(chemical mechanical polishing,CMP)过程中由于柔性弹性隔膜的存在使得各腔室之间压力相互耦合,从而使得多区腔室的压力控制变得复杂。针对这一耦合现象,提出了一种将基于动态回归神经网络(dynamic recurrent neural network,DRNN)在线辨识与神经元解耦和分段变参数复合控制相结合的方案。利用DRNN的非线性映射能力以及神经元的在线实时动态解耦特性,获得对象的逆模型,消除了各区之间的耦合;采用分段变参数控制策略减少了由于初始时刻逆控制模型辨识不准而带来的不利影响和系统动荡,使得整个控制系统趋于稳定。实验结果表明:该方案不仅具有很好的在线辨识和解耦能力,同时较常规定参数比例积分微分(proportional integral derivative,PID)控制还具有自适应能力强、响应速度快、超调量小以及鲁棒性好等特点。

飞行器智能柔性工装无线控制系统

用于飞行器大型薄壁件加工的智能柔性工装系统由数十个甚至上百个定位/支撑单元构成,每一单元又是复杂的机、电、液、气一体化系统,需在运动中与外界实时通信获取上位机指令同时反馈内部状态信息。对于这种由众多运动子系统构成的复杂大系统的网络化控制需求,若采用传统的有线控制方案不仅成本高而且难以实现,而本文提出的无线通信与有线网络相结合的网络化分布式递阶控制系统却为解决这一难题提供了新的途径。重点介绍了该系统的总体结构和无线主控子系统、网络化协调控制子系统、分布式执行控制子系统等核心环节的硬件电路和软件实现技术,并给出了相关问题的解决方案。实验结果表明,该系统具有较高的稳定性、可靠性和鲁棒性,有效解决了大规模运动通信和分布式控制问题,可很好满足项目的总体要求。

化学机械抛光多区压力系统解耦逆控制研究

针对化学机械抛光(CMP)中多区压力腔室之间的耦合、时变和非线性现象,提出一种基于模型的离线辨识+神经元在线解耦+逆控制的策略.该策略通过神经元在线实时动态解耦各区压力,离线辨识对象模型并将模型带入逆控制器中,使得系统具有快速响应能力且鲁棒性好.实验结果表明该方案具有响应速度快、超调量少、稳定性好等特点.

CMP多区压力定量解耦协同控制

化学机械抛光(CMP)过程中由于柔性弹性隔膜的存在使得各区之间压力相互耦合,导致多区压力控制变得复杂化。该文提出了一种基于工作点线性化方法的离线辨识+定量耦合度分析+定量解耦控制的方案。利用工作点线性化方法,离线获得多区压力系统的3输入3输出模型;通过相对增益矩阵方法定量分析出各区之间的耦合程度;采用前馈补偿解耦控制器实现各区压力之间的定量解耦控制。仿真以及实验结果表明:该方案在工程实践中能够实现各区压力的定量解耦控制,使得系统在相同控制算法下获得更快的响应速度以及更小的超调量。

Wafer back pressure control and optimization in the CMP process

Chemical mechanical polishing （CMP） is the most effective wafer global planarization technology. The CMP polishing head is one of the most important components, and zone back pressure control technology is used to design a new generation of polishing head. The quality of polishing not only depends on slurry, but also depends on the precise control of polishing pressures. During the CMP polishing process, the set pressure of each chamber is usually not the same and the presence of a flexible elastic diaphragm causes coupling effects. Because of the coupling effects, the identification of multi-chambers and pressure controls becomes complicated. To solve the coupling problem, this paper presents a new method of multi-chamber decoupled control, and then system identification and control parameter tuning are carried out based on the method. Finally, experiments of multi- chambers inflated at the same time are performed. The experimental results show that the presented decoupling control method is feasible and correct.