[發(fā)明專利]晶圓銅膜厚度在線測(cè)量模塊控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310204691.2
• 申請(qǐng)日: 2013-05-28
• 公開（公告）號(hào): CN103324131A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 路新春;李弘愷;曲子濂;田芳馨;門延武;趙乾;孟永鋼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/05
• 分類號(hào): G05B19/05;G01B7/06
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

1.一種晶圓銅膜厚度在線測(cè)量模塊控制系統(tǒng)，其特征在于，采用上層控制系統(tǒng)和底層控制系統(tǒng)的兩級(jí)控制模式，所述上層控制系統(tǒng)和底層控制系統(tǒng)之間通過工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物理連接，其中，

所述底層控制系統(tǒng)中，采用可編程邏輯控制器PLC負(fù)責(zé)直接控制化學(xué)機(jī)械拋光單元的在線測(cè)量模塊，

所述上層控制系統(tǒng)中，采用工控機(jī)IPC通過底層所述PLC管理所述在線測(cè)量模塊的運(yùn)行，并完成數(shù)據(jù)的維護(hù)和處理，為工藝人員提供操作軟件。

2.如權(quán)利要求1所述的晶圓銅膜厚度在線測(cè)量模塊控制系統(tǒng)，其特征在于，所述在線測(cè)量模塊選用電渦流測(cè)量原理，傳感器探頭安裝在化學(xué)機(jī)械拋光盤內(nèi)，化學(xué)機(jī)械拋光時(shí)所述傳感器探頭隨化學(xué)機(jī)械拋光大盤轉(zhuǎn)動(dòng)，周期性運(yùn)動(dòng)至晶圓下方時(shí)進(jìn)行測(cè)量，所述在線測(cè)量模塊將計(jì)算結(jié)果通過DP總線發(fā)送給所述底層控制系統(tǒng)，所述工藝人員利用所述上層控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)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(quán)利要求2所述的晶圓銅膜厚度在線測(cè)量模塊控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括：霍爾開關(guān)，利用霍爾開關(guān)準(zhǔn)確給出所述傳感器探頭進(jìn)入測(cè)量范圍時(shí)的信號(hào)，以輔助所述在線測(cè)量模塊工作，保證測(cè)量數(shù)據(jù)有效。其中，當(dāng)所述傳感器探頭進(jìn)入和離開晶圓時(shí)，所述霍爾開關(guān)分別給出開關(guān)信號(hào)。

4.如權(quán)利要求1所述的晶圓銅膜厚度在線測(cè)量模塊控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括：所述底層控制系統(tǒng)建立存儲(chǔ)區(qū)負(fù)責(zé)臨時(shí)存儲(chǔ)所述在線測(cè)量模塊發(fā)送的待標(biāo)定值和實(shí)測(cè)膜厚過程值，以及所述上層控制系統(tǒng)向下發(fā)送的標(biāo)定表，所述上層控制系統(tǒng)通過訪問OPC服務(wù)器可讀取底層存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù)，并將當(dāng)前測(cè)量值實(shí)時(shí)顯示在所述上層控制系統(tǒng)的軟件界面中，方便工藝人員讀取。

5.如權(quán)利要求4所述的晶圓銅膜厚度在線測(cè)量模塊控制系統(tǒng)，其特征在于，所述在線測(cè)量模塊發(fā)送的待標(biāo)定值和實(shí)測(cè)膜厚過程值，以及所述上層控制系統(tǒng)向下發(fā)送的標(biāo)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(quán)利要求1所述的晶圓銅膜厚度在線測(cè)量模塊控制系統(tǒng)，其特征在于，針對(duì)所述在線測(cè)量模塊設(shè)置了標(biāo)定模式和測(cè)量模式兩種模式，

在所述標(biāo)定模式中，工藝人員利用所述上層控制系統(tǒng)軟件將所述在線測(cè)量模塊的待標(biāo)定值與已知厚度值一一對(duì)應(yīng)，生成一張完整的標(biāo)定表，然后，將生成的標(biāo)定表下載到在線測(cè)量模塊中，其中，所述在線測(cè)量模塊可分組存儲(chǔ)多個(gè)標(biāo)定表以消除不同工藝配方對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，下載標(biāo)定表前，工藝人員需選定標(biāo)定組，

在所述測(cè)量模式中，所述在線測(cè)量模塊在化學(xué)機(jī)械拋光工藝過程中根據(jù)工藝人員選擇的標(biāo)定表計(jì)算膜厚值，所述底層控制系統(tǒng)在化學(xué)機(jī)械拋光工藝過程中實(shí)時(shí)將當(dāng)前膜厚值與工藝人員設(shè)定的終點(diǎn)值對(duì)比，如果當(dāng)前膜厚值小于或等于設(shè)定值，立即中止化學(xué)機(jī)械拋光過程。

7.如權(quán)利要求1所述的晶圓銅膜厚度在線測(cè)量模塊控制系統(tǒng)，其特征在于，所述上層控制系統(tǒng)軟件包括圖形用戶界面和通訊模塊，用于實(shí)現(xiàn)控制指令的發(fā)送，參數(shù)的輸入，以及數(shù)據(jù)的讀取、顯示和處理等。

8.如權(quán)利要求7所述的晶圓銅膜厚度在線測(cè)量模塊控制系統(tǒng)，其特征在于，采用Qt實(shí)現(xiàn)所述軟件圖形用戶界面的開發(fā)，并利用Signal/Slot的機(jī)制，實(shí)現(xiàn)界面控件與相關(guān)處理函數(shù)的一一關(guān)聯(lián)，

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(shù)用于：訪問OPC?Server、處理內(nèi)存中的數(shù)據(jù)以及管理本地文件，

其中，所述QSpinBox控件提供微調(diào)框，QLineEdit提供輸入框，所述微調(diào)框用于選擇標(biāo)定組和測(cè)量組，所述輸入框用于所述工藝人員輸入終點(diǎn)設(shè)定值，所述微調(diào)框和輸入框內(nèi)的值均可被約束，避免人為的錯(cuò)誤，

其中，所述QLabel控件用于提供標(biāo)簽，所述標(biāo)簽包括靜態(tài)標(biāo)簽和動(dòng)態(tài)標(biāo)簽，所述靜態(tài)標(biāo)簽用于解釋說明其他控件、方便工藝人員操作，所述動(dòng)態(tài)標(biāo)簽用于顯示系統(tǒng)時(shí)間、模塊狀態(tài)和通訊狀態(tài)等，刷新周期為500毫秒，

其中，所述QTableWidget控件用于提供基于項(xiàng)的表格視圖，用于顯示和編輯待標(biāo)定數(shù)據(jù)和標(biāo)定表。

9.如權(quán)利要求7所述的晶圓銅膜厚度在線測(cè)量模塊控制系統(tǒng)，其特征在于，所述通訊模塊的開發(fā)采用成熟的OPC技術(shù)，所述通訊模塊負(fù)責(zé)連接和斷開OPC服務(wù)器，以及實(shí)現(xiàn)各種類型數(shù)據(jù)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(xiàng)操作。其中，所述OPC服務(wù)器與所述底層控制系統(tǒng)相連。所述底層控制系統(tǒng)根據(jù)工藝需求定義多個(gè)指令變量和參數(shù)變量，并嚴(yán)格按照所述上層控制系統(tǒng)對(duì)各變量的賦值控制所述在線測(cè)量模塊，

其中，所述通訊模塊實(shí)現(xiàn)OPC規(guī)范中OPC客戶端所需的基本操作，所述上層控制系統(tǒng)軟件通過通訊模塊訪問OPC服務(wù)器并向下發(fā)送控制指令并獲取底層控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)和狀態(tài)反饋，從而保持與底層控制系統(tǒng)的通訊，

其中，OPC服務(wù)器安裝在所述IPC中，采用OPC自定義接口實(shí)現(xiàn)OPC服務(wù)器的訪問，

其中，對(duì)于重要數(shù)據(jù)的寫操作采用同步式，對(duì)于標(biāo)定表的下載的寫操作，選用異步式，

其中，讀操作統(tǒng)一為訂閱式。