晶圆铜膜厚度在线测量模块控制系统

摘要

本发明公开一种晶圆铜膜厚度在线测量模块控制系统，采用上层控制系统和底层控制系统的两级控制模式，两层控制系统之间通过工业以太网实现物理连接。其中，底层控制系统利用可编程逻辑控制器PLC，负责直接控制化学机械抛光单元的在线测量模块，并建立专用的存储区临时存储测量模块在工艺过程中采集到的数据。上层控制系统采用工控机IPC，通过底层控制系统监控在线测量模块的运行，并利用OPC技术主动读取底层存储区中的数据，完成数据的处理，为工艺人员提供操作软件。基于工艺需求，本发明的控制系统设置了标定和测量两种模式，并可分组存储多个标定表以消除不同工艺配方对测量结果的影响。本发明具有无损测试、操作简单、便于维护、良好的可扩展性以及安全可靠的优点。

主权项

一种晶圆铜膜厚度在线测量模块控制系统，其特征在于，采用上层控制系统和底层控制系统的两级控制模式，所述上层控制系统和底层控制系统之间通过工业以太网实现物理连接，其中，所述底层控制系统中，采用可编程逻辑控制器PLC负责直接控制化学机械抛光单元的在线测量模块，所述上层控制系统中，采用工控机IPC通过底层所述PLC管理所述在线测量模块的运行，并完成数据的维护和处理，为工艺人员提供操作软件，其中，所述在线测量模块选用电涡流测量原理，传感器探头安装在化学机械抛光盘内，化学机械抛光时所述传感器探头随化学机械抛光大盘转动，周期性运动至晶圆下方时进行测量，所述在线测量模块将计算结果通过DP总线发送给所述底层控制系统，所述工艺人员利用所述上层控制系统实时读取晶圆表面所剩铜膜的厚度值，掌握铜膜去除情况，其中，所述晶圆铜膜厚度在线测量模块控制系统还包括：霍尔开关，利用霍尔开关准确给出所述传感器探头进入测量范围时的信号，以辅助所述在线测量模块工作，保证测量数据有效，其中，当所述传感器探头进入和离开晶圆时，所述霍尔开关分别给出开关信号，其中：所述底层控制系统建立存储区负责临时存储所述在线测量模块发送的待标定值和实测膜厚过程值，以及所述上层控制系统向下发送的标定表，所述上层控制系统通过访问OPC服务器可读取底层存储区中的数据，并将当前测量值实时显示在所述上层控制系统的软件界面中，方便工艺人员读取，其中，所述在线测量模块发送的待标定值和实测膜厚过程值，以及所述上层控制系统向下发送的标定表能够以所述工艺人员指定的文件名和保存路径保存在所述IPC中，其中，针对所述在线测量模块设置了标定模式和测量模式两种模式，在所述标定模式中，工艺人员利用所述上层控制系统软件将所述在线测量模块的待标定值与已知厚度值一一对应，生成一张完整的标定表，然后，将生成的标定表下载到在线测量模块中，其中，所述在线测量模块可分组存储多个标定表以消除不同工艺配方对测量结果的影响，下载标定表前，工艺人员需选定标定组，在所述测量模式中，所述在线测量模块在化学机械抛光工艺过程中根据工艺人员选择的标定表计算膜厚值，所述底层控制系统在化学机械抛光工艺过程中实时将当前膜厚值与工艺人员设定的终点值对比，如果当前膜厚值小于或等于设定值，立即中止化学机械抛光过程。