[發明專利]晶圓銅膜厚度在線測量模塊控制系統

有效

• 申請號: 201310204691.2
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN103324131A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 路新春;李弘愷;曲子濂;田芳馨;門延武;趙乾;孟永鋼
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05;G01B7/06
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

1.一種晶圓銅膜厚度在線測量模塊控制系統，其特征在于，采用上層控制系統和底層控制系統的兩級控制模式，所述上層控制系統和底層控制系統之間通過工業以太網實現物理連接，其中，

所述底層控制系統中，采用可編程邏輯控制器PLC負責直接控制化學機械拋光單元的在線測量模塊，

所述上層控制系統中，采用工控機IPC通過底層所述PLC管理所述在線測量模塊的運行，并完成數據的維護和處理，為工藝人員提供操作軟件。

2.如權利要求1所述的晶圓銅膜厚度在線測量模塊控制系統，其特征在于，所述在線測量模塊選用電渦流測量原理，傳感器探頭安裝在化學機械拋光盤內，化學機械拋光時所述傳感器探頭隨化學機械拋光大盤轉動，周期性運動至晶圓下方時進行測量，所述在線測量模塊將計算結果通過DP總線發送給所述底層控制系統，所述工藝人員利用所述上層控制系統實時讀取晶圓表面所剩銅膜的厚度值，掌握銅膜去除情況。

3.如權利要求2所述的晶圓銅膜厚度在線測量模塊控制系統，其特征在于，還包括：霍爾開關，利用霍爾開關準確給出所述傳感器探頭進入測量范圍時的信號，以輔助所述在線測量模塊工作，保證測量數據有效。其中，當所述傳感器探頭進入和離開晶圓時，所述霍爾開關分別給出開關信號。

4.如權利要求1所述的晶圓銅膜厚度在線測量模塊控制系統，其特征在于，還包括：所述底層控制系統建立存儲區負責臨時存儲所述在線測量模塊發送的待標定值和實測膜厚過程值，以及所述上層控制系統向下發送的標定表，所述上層控制系統通過訪問OPC服務器可讀取底層存儲區中的數據，并將當前測量值實時顯示在所述上層控制系統的軟件界面中，方便工藝人員讀取。

5.如權利要求4所述的晶圓銅膜厚度在線測量模塊控制系統，其特征在于，所述在線測量模塊發送的待標定值和實測膜厚過程值，以及所述上層控制系統向下發送的標定表能夠以所述工藝人員指定的文件名和保存路徑保存在所述IPC中。

6.如權利要求1所述的晶圓銅膜厚度在線測量模塊控制系統，其特征在于，針對所述在線測量模塊設置了標定模式和測量模式兩種模式，

在所述標定模式中，工藝人員利用所述上層控制系統軟件將所述在線測量模塊的待標定值與已知厚度值一一對應，生成一張完整的標定表，然后，將生成的標定表下載到在線測量模塊中，其中，所述在線測量模塊可分組存儲多個標定表以消除不同工藝配方對測量結果的影響，下載標定表前，工藝人員需選定標定組，

在所述測量模式中，所述在線測量模塊在化學機械拋光工藝過程中根據工藝人員選擇的標定表計算膜厚值，所述底層控制系統在化學機械拋光工藝過程中實時將當前膜厚值與工藝人員設定的終點值對比，如果當前膜厚值小于或等于設定值，立即中止化學機械拋光過程。

7.如權利要求1所述的晶圓銅膜厚度在線測量模塊控制系統，其特征在于，所述上層控制系統軟件包括圖形用戶界面和通訊模塊，用于實現控制指令的發送，參數的輸入，以及數據的讀取、顯示和處理等。

8.如權利要求7所述的晶圓銅膜厚度在線測量模塊控制系統，其特征在于，采用Qt實現所述軟件圖形用戶界面的開發，并利用Signal/Slot的機制，實現界面控件與相關處理函數的一一關聯，

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

其中，所述QPushButton的槽函數用于：訪問OPC?Server、處理內存中的數據以及管理本地文件，

其中，所述QSpinBox控件提供微調框，QLineEdit提供輸入框，所述微調框用于選擇標定組和測量組，所述輸入框用于所述工藝人員輸入終點設定值，所述微調框和輸入框內的值均可被約束，避免人為的錯誤，

其中，所述QLabel控件用于提供標簽，所述標簽包括靜態標簽和動態標簽，所述靜態標簽用于解釋說明其他控件、方便工藝人員操作，所述動態標簽用于顯示系統時間、模塊狀態和通訊狀態等，刷新周期為500毫秒，

其中，所述QTableWidget控件用于提供基于項的表格視圖，用于顯示和編輯待標定數據和標定表。

9.如權利要求7所述的晶圓銅膜厚度在線測量模塊控制系統，其特征在于，所述通訊模塊的開發采用成熟的OPC技術，所述通訊模塊負責連接和斷開OPC服務器，以及實現各種類型數據的訪問方法，輔助完成圖形用戶界面為工藝人員提供的各項操作。其中，所述OPC服務器與所述底層控制系統相連。所述底層控制系統根據工藝需求定義多個指令變量和參數變量，并嚴格按照所述上層控制系統對各變量的賦值控制所述在線測量模塊，

其中，所述通訊模塊實現OPC規范中OPC客戶端所需的基本操作，所述上層控制系統軟件通過通訊模塊訪問OPC服務器并向下發送控制指令并獲取底層控制系統中的數據和狀態反饋，從而保持與底層控制系統的通訊，

其中，OPC服務器安裝在所述IPC中，采用OPC自定義接口實現OPC服務器的訪問，

其中，對于重要數據的寫操作采用同步式，對于標定表的下載的寫操作，選用異步式，

其中，讀操作統一為訂閱式。