[发明专利]一种膜厚测量方法、系统及化学机械抛光装置

权利要求书

1.一种膜厚测量方法，其特征在于，包括：

获取膜厚传感器的输出信号与晶圆膜厚的映射关系；

利用所述映射关系，将所述膜厚传感器在线测量时输出的信号值转换为膜厚值；

所述获取映射关系包括：获取不同时刻离线测量的膜厚形貌；在晶圆抛光期间，在线采集膜厚传感器输出的信号值并对其进行实时形貌拟合得到信号形貌；根据所述膜厚形貌和所述信号形貌，建立所述映射关系；

所述建立映射关系包括：选取参考区间，计算所述膜厚形貌在所述参考区间的膜厚均值；计算所述信号形貌在所述参考区间的信号均值；将所述膜厚均值与所述信号均值进行匹配，生成所述映射关系。

2.如权利要求1所述的膜厚测量方法，其特征在于，所述参考区间为晶圆表面的预设环形区域。

3.如权利要求2所述的膜厚测量方法，其特征在于，所述预设环形区域与抛光头下部向晶圆施压部位的柔性膜所组成的环形压力腔室对应。

4.如权利要求1所述的膜厚测量方法，其特征在于，所述膜厚形貌包括在晶圆抛光前获取的第一膜厚形貌和在晶圆抛光后获取的第二膜厚形貌；

所述计算所述膜厚形貌在所述参考区间的膜厚均值，包括：

计算所述第一膜厚形貌在所述参考区间的第一膜厚均值；

计算所述第二膜厚形貌在所述参考区间的第二膜厚均值；

根据第一膜厚均值、第二膜厚均值以及抛光总时长，计算得到不同时刻的膜厚均值。

5.如权利要求4所述的膜厚测量方法，其特征在于，所述计算所述信号形貌在所述参考区间的信号均值包括：

根据不同时刻采集的所述信号形貌，得到不同时刻的信号均值。

6.如权利要求5所述的膜厚测量方法，其特征在于，所述生成映射关系包括：

将同一时刻对应的所述膜厚均值与所述信号均值进行关联，生成所述映射关系。

7.如权利要求1所述的膜厚测量方法，其特征在于，所述得到信号形貌包括：

在采集所述信号值的同时，计算所述膜厚传感器的探头距晶圆圆心的径向距离；

依照所述信号值与所述径向距离的对应关系，组成所述信号形貌。

8.如权利要求7所述的膜厚测量方法，其特征在于，所述计算径向距离包括：

在通过所述膜厚传感器测得所述信号值的同时，获取此时的抛光头位置和抛光盘位置；

根据所述膜厚传感器在抛光盘上的安装位置、所述抛光盘位置和所述抛光头位置，计算所述径向距离。

9.如权利要求8所述的膜厚测量方法，其特征在于，以直角坐标系作为参照，所述径向距离为：

其中，所述直角坐标系以抛光盘中心为坐标原点且以抛光盘中心至抛光头中心的方向为x轴方向，r为所述径向距离，d为所述安装位置距抛光盘中心的距离，θ为所述探头和所述坐标原点连线与所述x轴的夹角，e为所述抛光头中心距所述抛光盘中心的距离。

10.一种膜厚测量系统，其特征在于，包括：

标定模块，用于获取膜厚传感器的输出信号与晶圆膜厚的映射关系；

输出模块，用于利用所述映射关系，将所述膜厚传感器在线测量时输出的信号值转换为膜厚值；

其中，所述获取映射关系包括：获取不同时刻离线测量的膜厚形貌；在晶圆抛光期间，在线采集膜厚传感器输出的信号值并对其进行实时形貌拟合得到信号形貌；根据所述膜厚形貌和所述信号形貌，建立所述映射关系；

所述建立映射关系包括：选取参考区间，计算所述膜厚形貌在所述参考区间的膜厚均值；计算所述信号形貌在所述参考区间的信号均值；将所述膜厚均值与所述信号均值进行匹配，生成所述映射关系。