[發明專利]銅CMP在線測量點實時定位方法及系統

有效

• 申請號: 201610867097.5
• 申請日: 2016-09-29
• 公開（公告）號: CN106625244B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 李弘愷;王同慶;李昆;路新春;雒建斌
• 申請（專利權）人: 清華大學;天津華海清科機電科技有限公司
• 主分類號: B24B49/04
• 分類號: B24B49/04;B24B37/00
• 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

1.一種銅CMP在線測量點實時定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：讀取晶圓的初始角度位置和電渦流傳感器探頭的初始角度位置，和所述晶圓的初始位置與拋光盤的初始位置的初始圓心距；

S2：采用即時更新與參數估算相結合的方法，實時計算所述電渦流傳感器探頭的當前旋轉角度，所述晶圓的當前旋轉角度及其沿所述拋光盤徑向擺動時與所述拋光盤盤心的當前圓心距；

S3：實時計算電渦流傳感器探頭和晶圓相對初始位置的角度運動增量，及所述晶圓相對所述拋光盤盤心的圓心距，并利用所述電渦流傳感器探頭在晶圓表面的運動軌跡方程，計算工藝過程中所述電渦流傳感器探頭在晶圓表面的坐標；

其中，所述電渦流傳感器探頭安裝在所述拋光盤內的預設位置上，所述晶圓被吸附在拋光頭上，所述電渦流傳感器探頭隨拋光盤勻速圓周運動，周期性運動至所述晶圓下方，所述晶圓被拋光頭反向壓在所述拋光盤上，并隨所述拋光頭自轉，且沿所述拋光盤徑向做直線往復擺動。

2.根據權利要求1所述的銅CMP在線測量點實時定位方法，其特征在于，所述電渦流傳感器探頭在晶圓表面的運動軌跡方程為：

其中，e為所述拋光盤盤心和所述晶圓圓心的圓心距，θ₁為所述晶圓相對自身初始位置的旋轉角度，θ為所述電渦流傳感器探頭相對自身初始位置的旋轉角度，R為所述電渦流傳感器探頭與所述拋光盤盤心之間的距離，(x₁,y₁)為電渦流傳感器探頭在晶圓表面運動坐標系的坐標。

3.根據權利要求1或2所述的銅CMP在線測量點實時定位方法，其特征在于，在步驟S2中，所述晶圓和所述電渦流傳感器探頭的旋轉角度以即時更新的數據為基準，并記錄最新更新的時刻，在兩次數據更新期間進行坐標計算時，根據距離最近的上一次數據更新時刻的已運動時間和當前旋轉角速度自行計算當前所述晶圓和所述電渦流傳感器探頭的轉動角度增量，并以上一刻更新值與當前計算值的和作為當前的轉動角度值。

4.根據權利要求1或2所述的銅CMP在線測量點實時定位方法，其特征在于，在工藝過程中，通過EtherCAT實時采集拋光盤驅動電機的旋轉角度、拋光頭驅動電機的旋轉角度，以及拋光頭直線運動的距離，即可分別得到電渦流傳感器探頭的旋轉角度，晶圓的旋轉角度及其沿拋光盤徑向的直線運動距離。

5.一種銅CMP在線測量點實時定位系統，其特征在于，包括：

數據讀取模塊，通過讀取工藝過程中拋光盤驅動電機的旋轉角度、拋光頭驅動電機的旋轉角度及拋光頭沿拋光盤徑向往復運動時的直線距離，進而得到電渦流傳感器探頭的旋轉角度，晶圓的旋轉角度及其沿拋光盤徑向往復運動時的直線距離；

計算模塊，根據所述數據讀取模塊提供的電渦流傳感器探頭和晶圓的運動信息，首先分別計算電渦流傳感器探頭相對初始位置的旋轉角度，晶圓相對初始位置的旋轉角度及其距離拋光盤盤心的圓心距，然后通過電渦流傳感器探頭在晶圓表面的運動軌跡方程，進行電渦流傳感器探頭在晶圓表面實時坐標點的計算；

其中，所述電渦流傳感器探頭安裝在所述拋光盤內的預設位置上，所述晶圓被吸附在拋光頭上，所述電渦流傳感器探頭隨拋光盤勻速圓周運動，周期性運動至晶圓下方，所述晶圓被拋光頭反向壓在拋光盤上，并隨拋光頭自轉，且沿拋光盤徑向做直線往復擺動。

6.根據權利要求5所述的銅CMP在線測量點實時定位系統，其特征在于，所述電渦流傳感器探頭在晶圓表面的運動軌跡方程為：

其中，e為所述拋光盤盤心和所述晶圓圓心的圓心距，θ₁為所述晶圓相對自身初始位置的旋轉角度，θ為所述電渦流傳感器探頭相對自身初始位置的旋轉角度，R為所述電渦流傳感器探頭與所述拋光盤盤心之間的距離，(x₁,y₁)為電渦流傳感器探頭在晶圓表面運動坐標系的坐標。