[发明专利]晶圆铜膜厚度离线测量模块控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及化学机械抛光技术领域，具体为一种晶圆铜膜厚度离线测量模块控制系统。

背景技术

化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing，CMP）技术是目前集成电路（Integrated Circuit，IC）制造中制备多层铜互连结构的关键技术之一。在集成电路制造过程中，不仅要实现局部平坦化，还要实现全局平坦化。传统的平坦化技术仅局限于局部平坦化，不能满足全局平坦化的要求。作为当今最有效的全局平坦化方法，CMP技术可以有效兼顾晶圆局部和全局平坦度，并已在超大规模集成电路制造中得到了广泛应用。

本CMP系统针对铜CMP工艺而设计用于去除晶圆表面多余的铜。在CMP工艺完成后，需对晶圆表面的铜膜厚度进行准确有效的测量，以判断本次晶圆抛光效果，进而为后续的工艺参数优化提供依据。因此，离线测量模块具有积极的意义。

图形用户界面是用户与计算机进行交互的操作方式，是控制系统软件不可或缺的组成部分。由挪威TrollTech公司开发的Qt是一款用于开发跨平台图形界面程序的C++工具包，提供给应用程序开发者建立图形用户界面所需的所有功能。Qt使用源代码级“一次编写，随处编译”的方式构建多平台图形用户界面程序。它完全面向对象且容易扩展，并提供了Signal/Slot的机制替代了回调函数，使组件间信号传递更安全简单。因此，借助Qt，可以在最大程序上满足上层控制系统软件开发的需要。但是，由于Qt缺乏高性能的绘图操作，不能很好地满足离线测量模块绘图功能的需求，所以还需借助其他工具。

作为一款卓越的计算机辅助设计软件，Matlab以强大的计算和绘图功能、稳定可靠的算法库以及简洁高效的编程语言，被广泛应用在诸多方面。因此，如何充分利用好Matlab的绘图功能，也是需解决的实际问题之一。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的目的在于提出一种可靠的、可视化的晶圆铜膜厚度离线测量模块控制系统。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的晶圆铜膜厚度离线测量模块控制系统，包括：上层控制系统和底层控制系统的两级控制系统，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，采用可编程控制器PLC负责直接控制离线测量模块的各个部分；所述上层控制系统中，采用工控机IPC通过所述PLC实时监控离线测量模块的状态，并为工艺人员提供操作软件，实现数据的管理。

在本发明的一个实施例中，所述底层控制系统建立专门的存储区负责临时存储离线测量模块发送的数据，所述离线模块发送的数据包括待标定值、实测铜膜厚度值以及所述上层控制系统下载的标定表，所述上层控制系统通过访问OPC服务器主动读取所述底层控制系统的所述存储区中的所有数据，其中，所述待标定值、实测铜膜厚度值和标定表均通过所述上层控制系统软件以工艺人员指定的文件名和保存路径保存在所述IPC中，而工艺人员无需关心保存格式。

在本发明的一个实施例中，所述底层控制系统为离线测量模块定义了控制指令开关变量和工艺参数变量，所述上层控制系统通过OPC技术实现对各个变量的访问，所述底层控制系统根据所述上层控制系统对各变量的赋值严格控制离线测量模块进行相应的动作或者配置模块的相关参数。

在本发明的一个实施例中，根据工艺需求，所述离线测量模块控制系统设置XY模式和全局模式两种测量模式，其中，所述XY模式测得两条垂直直径上各点膜厚值，所述全局模式测得到晶圆表面均匀分布的各点膜厚值。

在本发明的一个实施例中，上层控制系统和底层控制系统对于所述离线测量模块的工艺流程分为标定和测量。

在本发明的一个实施例中，基于工艺需求，所述上层控制系统软件的基本功能包括通讯的建立，控制指令的发送，参数的设置，数据的读取、显示和处理，以及下载标定表，其中，所述上层控制系统采用Qt完成软件的图形用户界面的开发，工艺人员登陆软件界面后便能够对离线测量模块进行各项常规操作，其中，所述上层控制系统软件的程序中，根据OPC标准实现OPC客户端类，所述OPC客户端类的成员函数包括连接和断开OPC服务器，以及各项读写操作，所述上层控制系统利用所述OPC客户端类提供的成员函数完成对OPC服务器的访问，进而实现对底层控制系统中相应变量的读写。