[发明专利]晶圆铜膜厚度在线测量模块控制系统

权利要求书

1.一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。

2.如权利要求1所述的晶圆铜膜厚度在线测量模块控制系统，其特征在于，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。

3.如权利要求2所述的晶圆铜膜厚度在线测量模块控制系统，其特征在于，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。

4.如权利要求1所述的晶圆铜膜厚度在线测量模块控制系统，其特征在于，还包括：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。

5.如权利要求4所述的晶圆铜膜厚度在线测量模块控制系统，其特征在于，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。

6.如权利要求1所述的晶圆铜膜厚度在线测量模块控制系统，其特征在于，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。

7.如权利要求1所述的晶圆铜膜厚度在线测量模块控制系统，其特征在于，所述上层控制系统软件包括图形用户界面和通讯模块，用于实现控制指令的发送，参数的输入，以及数据的读取、显示和处理等。

8.如权利要求7所述的晶圆铜膜厚度在线测量模块控制系统，其特征在于，采用Qt实现所述软件图形用户界面的开发，并利用Signal/Slot的机制，实现界面控件与相关处理函数的一一关联，

其中所述界面控件包括QPushButton，QSpinBox/QLineEdit，QLabel以及QTableWidget，

其中，所述QPushButton的槽函数用于：访问OPC Server、处理内存中的数据以及管理本地文件，

其中，所述QSpinBox控件提供微调框，QLineEdit提供输入框，所述微调框用于选择标定组和测量组，所述输入框用于所述工艺人员输入终点设定值，所述微调框和输入框内的值均可被约束，避免人为的错误，

其中，所述QLabel控件用于提供标签，所述标签包括静态标签和动态标签，所述静态标签用于解释说明其他控件、方便工艺人员操作，所述动态标签用于显示系统时间、模块状态和通讯状态等，刷新周期为500毫秒，

其中，所述QTableWidget控件用于提供基于项的表格视图，用于显示和编辑待标定数据和标定表。

9.如权利要求7所述的晶圆铜膜厚度在线测量模块控制系统，其特征在于，所述通讯模块的开发采用成熟的OPC技术，所述通讯模块负责连接和断开OPC服务器，以及实现各种类型数据的访问方法，辅助完成图形用户界面为工艺人员提供的各项操作。其中，所述OPC服务器与所述底层控制系统相连。所述底层控制系统根据工艺需求定义多个指令变量和参数变量，并严格按照所述上层控制系统对各变量的赋值控制所述在线测量模块，

其中，所述通讯模块实现OPC规范中OPC客户端所需的基本操作，所述上层控制系统软件通过通讯模块访问OPC服务器并向下发送控制指令并获取底层控制系统中的数据和状态反馈，从而保持与底层控制系统的通讯，

其中，OPC服务器安装在所述IPC中，采用OPC自定义接口实现OPC服务器的访问，

其中，对于重要数据的写操作采用同步式，对于标定表的下载的写操作，选用异步式，

其中，读操作统一为订阅式。