晶圆表面铜层厚度多点测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种晶圆表面铜层厚度多点测量系统，包括：机械臂；晶圆转盘，用于吸附晶圆并带动晶圆旋转；电涡流传感器，传感器探头设置于机械臂上，以随机械臂直线运动；控制模块，用于根据XY模式或全局模式控制晶圆的旋转运动与传感器探头的直线运动相互配合，以完成晶圆表面铜层的多点测量。该测量系统可以通过电涡流检测方法多点测量晶圆铜层厚度，从而对晶圆表面铜层厚度进行准确有效的测量，进而为后续的工艺参数优化提供可靠依据，提高了测量的准确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属膜厚测量
，特别涉及一种晶圆表面铜层厚度多点测量系统。
技术介绍
在集成电路制造过程中，CMP(ChemicalMechanicalPlanarization，化学机械平坦化)技术是当今最有效的全局平坦化方法，并已成为集成电路制造的核心技术之一。其中，对于CMP工艺，需要严格控制材料的去除量，以避免晶圆“过抛”或者“欠抛”等情况的发生。因此，如何对晶圆表面剩余铜层厚度进行准确有效的测量十分重要。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种晶圆表面铜层厚度多点测量系统，该系统可以多点测量晶圆铜层厚度。为达到上述目的，本专利技术实施例提出了一种晶圆表面铜层厚度多点测量系统，包括：机械臂；晶圆转盘，用于吸附晶圆并带动所述晶圆旋转；电涡流传感器，电涡流传感器探头设置于所述机械臂上，以随所述机械臂直线运动；控制模块，用于根据XY模式或全局模式控制晶圆的旋转运动与所述传感器探头的直线运动相互配合，以完成晶圆表面铜层的多点测量，其中，当处于所述XY模式时，以第一采样率和探头运动速率测量晶圆表面两条垂直直径上多个测量点的厚度值，当处于所述全局模式时，以第二采样率和晶圆旋转速率测量所述晶圆表面以同心圆组均匀分布的多个测量点的厚度值。本专利技术实施例的晶圆表面铜层厚度多点测量系统，可以根据XY模式或全局模式控制晶圆的旋转运动与所述传感器探头的直线运动相互配合，以完成晶圆表面铜层的多点测量，从而可以通过电涡流检测方法多点测量晶圆铜层厚度，从而对晶圆表面铜层厚度进行准确有效的测量，进而为后续的工艺参数优化提供可靠依据，提高了测量的准确度。另外，根据本专利技术上述实施例的晶圆表面铜层厚度多点测量系统还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述控制模块包括：运动控制卡，用于运动控制和信号输入/输出；工控机，所述工控机通过所述运动控制卡实时监控测量系统的动作与状态。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，对于所述XY模式，将晶圆圆心作为坐标原点，控制所述传感器探头移动至所述晶圆圆心，以晶圆边缘上缺口所在半径为X轴负半轴，依次测量所述X轴负半轴、Y轴负半轴、X轴正半轴和Y轴正半轴方向上的四段半径，其中，所述传感器探头在每段测量半径上移动的距离为晶圆半径与预设留边宽度的差值。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述控制模块具体用于：测量开始前，所述晶圆转盘吸附所述晶圆旋转，寻找晶圆边缘上缺口，所述传感器探头运动至所述晶圆圆心，在找到所述晶圆边上缺口后，所述晶圆顺时针继续旋转第一预设角度，走到测量的起始位置；输出值读取标志变量置1，且开始连续采集所述电涡流传感器的输出信号，同时所述传感器探头直线运动规定距离，运动轨迹为测量路径，运动结束后，输出值读取标志变量置0，停止数据采集；所述晶圆顺时针旋转90°，同时所述传感器探头回至所述晶圆圆心位置，输出值读取标志变量置2，所述传感器探头重复直线运动，运动结束后，输出值读取标志变量置0，停止数据记录；重复上述采样过程，直到完成4段测量路径上的全部信号采样；输出值读取标志变量置-1，结束数据采集过程；测量结束后，所述晶圆反向旋转90°，使得晶圆边缘上缺口冲外，所述晶圆转盘释放所述晶圆，晶圆支架升起，通知机械手取片。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，对于所述全局模式，所述传感器探头在测量时从所述晶圆圆心向外运动，而所述晶圆转盘则带动所述晶圆做匀速转动，所述晶圆边缘上缺口处为每圈测量起点，其中，每圈测量时，所述传感器探头在晶圆表面各测量圆的半径处保持静止，随着所述晶圆的自转，完成各特定半径圆周上的厚度测量，以及在完成本圈测量后，所述传感器探头运动至下一个半径处开始下一圈测量，直至完成全部测量。其中，在本专利技术的一个实施例中，相邻两个测量圆周之间的径向间距相同，并且各测量圆周上测量的数据点数由内至外逐渐增多，各圈测量点在所在圆周上均匀分布。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述控制模块具体用于：测量开始前，所述晶圆转盘吸附晶圆旋转，寻找所述晶圆边缘上缺口，所述传感器探头运动至所述晶圆圆心静止，在找到所述晶圆边缘上缺口后，顺时针继续旋转第二预设角度，走到测量的起始位置；输出值读取标志变量置1，且开始连续采集所述电涡流传感器的输出信号，同时所述晶圆转盘吸附所述晶圆旋转一周360°，运动结束后，输出值读取标志变量置0，停止数据记录；所述传感器探头直线运动至下一个测量圆周上并保持静止，输出值读取标志变量置2，所述晶圆重复上述运动过程，完成本测量圆上的信号采样与保存；重复上述采样过程，直到完成所有测量圆上的信号采样与保存；结束测量，输出值读取标志变量置-1，结束数据采集过程；所述晶圆反向旋转90°，使得所述晶圆边缘上缺口冲外，所述晶圆转盘释放所述晶圆，晶圆支架升起，通知机械手取片。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述控制模块的软件内部建立报警模块，用于检测当前操作是否安全，并在检测到当前操作不安全时，报警提示。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，控制模块的软件内部利用QtSql模块建立标定数据库存储计算铜膜厚度时所需的标定表，其中，所述标定数据库保存在所述工控机中，当完成所述电涡流传感器输出信号的预处理后，利用选定的标定表进行厚度值的计算。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在测量时，对于同一半径或者同一圆上，采取连续采样的方式，将每个测量点所在局部测量区间内的所有采样点的平均值作为该测量点的输出值，并按照实际测量点序，将各测量点的输出值保存在一维数组中，再循环计算各点输出值所在所述标定表中的标定区间，并根据所述所在标定区间拟合计算参数，进而计算各输出值所对应的测量值。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术一个实施例的晶圆表面铜层厚度多点测量系统的结构示意图；图2为根据本专利技术一个实施例的晶圆表面铜层厚度多点测量系统的结构示意图；图3为根据本专利技术一个实施例的控制模块的结构示意图；以及图4为根据本专利技术一个实施例的XY模式的测量结果示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下面参照附图描述根据本专利技术实施例提出的晶圆表面铜层厚度多点测量系统。图1是本专利技术一个实施例的晶圆表面铜层厚度多点测量系统的结构示意图。如图1所示，该晶圆表面铜层厚度多点测量系统10包括：机械臂100、晶圆转盘200、电涡流传感器300和控制模块400。其中，晶圆转盘200用于吸附晶圆并带动晶圆旋转。电涡流传感器300包括传感器探头301，其中，传感器探头301设置于机械臂100上，以随机械臂100直线运动，。控制模块400用于根据XY模式或全局模式控制晶圆的旋转运动与传感器探头301的直线运动相互配合，以完成晶圆表面铜层的多点测量，其中，当处于XY模式时，以第一采样率和探头运动速率测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶圆表面铜层厚度多点测量系统，其特征在于，包括：机械臂；晶圆转盘，用于吸附晶圆并带动所述晶圆旋转；电涡流传感器，传感器探头设置于所述机械臂上，以随所述机械臂直线运动，以及控制模块，用于根据XY模式或全局模式控制晶圆的旋转运动与所述传感器探头的直线运动相互配合，以完成晶圆表面铜层的多点测量，其中，当处于所述XY模式时，以第一采样率和探头运动速率测量晶圆表面两条垂直直径上多个测量点的厚度值，当处于所述全局模式时，以第二采样率和晶圆旋转速率测量所述晶圆表面以同心圆组均匀分布的多个测量点的厚度值。

【技术特征摘要】
1.一种晶圆表面铜层厚度多点测量系统，其特征在于，包括：机械臂；晶圆转盘，用于吸附晶圆并带动所述晶圆旋转；电涡流传感器，传感器探头设置于所述机械臂上，以随所述机械臂直线运动，以及控制模块，用于根据XY模式或全局模式控制晶圆的旋转运动与所述传感器探头的直线运动相互配合，以完成晶圆表面铜层的多点测量，其中，当处于所述XY模式时，以第一采样率和探头运动速率测量晶圆表面两条垂直直径上多个测量点的厚度值，当处于所述全局模式时，以第二采样率和晶圆旋转速率测量所述晶圆表面以同心圆组均匀分布的多个测量点的厚度值。2.根据权利要求1所述的晶圆表面铜层厚度多点测量系统，其特征在于，所述控制模块包括：运动控制卡，用于运动控制和信号输入/输出；工控机，所述工控机通过所述运动控制卡实时监控测量系统的动作与状态。3.根据权利要求1所述的晶圆表面铜层厚度多点测量系统，其特征在于，对于所述XY模式，将晶圆圆心作为坐标原点，控制所述传感器探头移动至所述晶圆圆心，以晶圆边缘上缺口所在半径为X轴负半轴，依次测量所述X轴负半轴、Y轴负半轴、X轴正半轴和Y轴正半轴方向上的四段半径，其中，所述传感器探头在每段测量半径上移动的距离为晶圆半径与预设留边宽度的差值。4.根据权利要求3所述的晶圆表面铜层厚度多点测量系统，其特征在于，所述控制模块具体用于：测量开始前，所述晶圆转盘吸附所述晶圆旋转，寻找晶圆边缘上缺口，所述传感器探头运动至所述晶圆圆心，在找到所述晶圆边上缺口后，所述晶圆顺时针继续旋转第一预设角度，走到测量的起始位置；输出值读取标志变量置1，且开始连续采集所述电涡流传感器的输出信号，同时所述传感器探头直线运动规定距离，运动轨迹为测量路径，运动结束后，输出值读取标志变量置0，停止数据采集；所述晶圆顺时针旋转90°，同时所述传感器探头回至所述晶圆圆心位置，输出值读取标志变量置2，所述传感器探头重复直线运动，运动结束后，输出值读取标志变量置0，停止数据记录；重复上述采样过程，直到完成多段测量路径上的全部信号采样；输出值读取标志变量置-1，结束数据采集过程；以及测量结束后，所述晶圆反向旋转90°，使得晶圆边缘上缺口冲外，所述晶圆转盘释放所述晶圆，晶圆支架升起，通知机械手取片。5.根据权利要求3所述的晶圆表面铜层厚度多点测量系统，其特征在于，对于所述全局模式，所述传感器探头在测量时从所述晶圆圆心向外运动，而所述晶圆转盘则带动所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李弘恺，刘乐，路新春，雒建斌，沈攀，王同庆，李昆，
申请(专利权)人：天津华海清科机电科技有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：天津;12