用于晶圆铜层厚度多点测量的标定系统技术方案

本实用新型专利技术提出一种用于晶圆铜层厚度多点测量的标定系统，包括：电涡流传感器；数据采集装置，采集电涡流传感器输出的采样信号；数据库模块，用于存储计算铜层厚度所需的多点标定表；上层控制系统，用于存储标定数据库，并接收数据采集装置传输的采样信号，并对采样信号进行数据处理后，根据选定的多点标定表计算晶圆表面铜层多点的厚度测量值，并对在计算完成后，上层控制系统根据测量点序，进行测量值与测量点坐标的一一匹配，并将匹配结果按照预设格式进行保存。本实用新型专利技术可以很好地消除测量过程中提离高度波动所造成的测量误差，从而保证测量准确度，同时具有简单可靠的优点。

【技术实现步骤摘要】
用于晶圆铜层厚度多点测量的标定系统
本技术涉及金属膜厚测量
，特别涉及一种用于晶圆铜层厚度多点测量的标定系统。
技术介绍
化学机械平坦化(ChemicalMechanicalPlanarization，CMP)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。对于CMP工艺，需要严格控制材料的去除量，避免晶圆“过抛”或者“欠抛”等情况的发生。对于铜CMP工艺，在铜CMP工艺过程后，为了全面分析本次工艺结果，迫切需要对晶圆表面剩余铜层厚度进行准确有效的测量。而电涡流检测方法可以很好地实现晶圆表明铜层厚度的测量，但是测量过程中传感器探头的提离高度会不可避免地发生波动，进而造成较大的测量误差，从而降低测量准确度。
技术实现思路
本技术旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本技术的目的在于提出一种用于晶圆铜层厚度多点测量的标定系统，该系统可以很好地消除测量过程中提离高度波动所造成的测量误差，从而保证测量准确度，同时具有简单可靠的优点。为了实现上述目的，本技术提出了一种用于晶圆铜层厚度多点测量的标定系统，包括：电涡流传感器；数据采集装置，所述数据采集装置与所述电涡流传感器相连，以采集电涡流传感器输出的采样信号，并传输所述采样信号；数据库模块，所述数据库模块用于建立标定数据库以存储计算铜层厚度所需的多点标定表，其中，在所述多点标定表中对每一个测量点进行多点标样，且各测量点的标样数相同；上层控制系统，所述上层控制系统与所述数据采集装置相连，并用于存储所述标定数据库。所述上层控制系统接收所述数据采集装置传输的所述采样信号，并对所述采样信号进行数据处理后，根据选定的多点标定表计算晶圆表面铜层多点的厚度测量值，并对在计算完成后，所述上层控制系统根据测量点序，进行测量值与测量点坐标的一一匹配，并将匹配结果按照预设格式进行保存。根据本技术的用于晶圆铜层厚度多点测量的标定系统，基于多点标定算法，可以很好地消除测量过程中提离高度波动所造成的测量误差，从而保证测量准确度，同时具有简单可靠的优点。另外，根据本技术上述的用于晶圆铜层厚度多点测量的标定系统还可以具有如下附加的技术特征：在一些示例中，所述上层控制系统具有XY模式和全局模式两种测量模式，其中，所述XY模式测量晶圆表面两条垂直直径上各点的厚度值，所述全局模式测量晶圆表面以同心圆组均匀分布的多点厚度值。在一些示例中，其中，根据所述电涡流传感器的采样率和探头运动速率，在所述XY模式下一条测量直径上的输出测量点数为100点；根据8系列点分布，在所述全局模式下的输出测量点数为121点、169点和225点。在一些示例中，其中，在所述XY模式下，定义晶圆圆心为坐标原点，固定电涡流传感器探头从起始位运动至坐标原点的距离，以晶圆边缘上缺口所在半径为X轴负半轴，依次测量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，在测量过程中，根据用户设定的预留边距值计算所述探头在每段半径上移动的距离；在所述全局模式下，所述电涡流传感器探头在测量时从晶圆圆心向外运动，所述晶圆转盘带动晶圆做匀速转动，晶圆边缘缺口处为每圈测量起点，每圈测量时，所述探头在晶圆表面各测量圆的半径处保持静止，随着晶圆的自转，完成各特定半径圆周上的厚度测量，并在完成本圈测量后，所述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。在一些示例中，所述上层控制系统用于建立独立的读取线程，以在实时读取电涡流传感器输出的采样信号的同时，获取系统的各项状态信息，并建立独立的测量工艺线程，以运行全自动工艺过程。在一些示例中，所述数据库模块建立所述标定数据库，功能包括：新建标定表、打开标定表、删除标定表、读取选定标定表的标定信息及刷新标定表，在系统运行时，所述上层控制系统用于判断用户是否已选定标定表，并在用户选择并获取指定标定表时，所述上层控制系统解锁所述数据库模块的打开标定表和计算厚度值功能，否则，所述上层控制系统控制用户界面上打开标定表和计算厚度值功能对应的控件不响应任何操作。在一些示例中，所述上层控制系统在进行新建标定表时，设计专用的标定窗口以实现新建标定表，所述标定窗口包含导入数据和生成标定表两项功能，所述上层控制系统在读取已选定标定表的标定信息时，通过循环遍历整张表格，分别获取所述已选定标定表上的待标定值和真实厚度值，并依次赋给二维数组x[i][j]和y[i][j]，其中，i代表第i个测量点，j代表第j个标样。在一些示例中，所述根据选定的多点标定表计算晶圆表面铜层多点的厚度测量值，包括：标定信息提取与排序：在每次测量前，根据本次测量点分布与测量点数要求，选定标定表，并读取所选定标定表的标定信息，并在标定信息读取完成后，对于每一个测量点，将标样数据按照由小到大的顺序进行排列，以得到该测量点正确的分段标定曲线，以便后续进行实际厚度值的计算；输出值预处理：所述上层控制系统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，且全部所述测量点的输出值的个数与测量点数相同，同时测量点数应与标定表中的行数一致；测量值计算与坐标匹配：在对所述采样信号进行数据预处理后，各测量点根据标定表中对应的标定信息和输出值，计算各测量点的测量值，并在计算完成后，按照实际测量次序，将计算得到的测量值与测量点坐标一一匹配，并将测量结果输出到预定文本中。在一些示例中，上层控制系统在计算所述测量值时，自动搜索当前输出值所属标定曲线的标定区间，并根据所在标定区间拟合计算参数，计算出对应的测量值，其中，计算的循环次数受所选标定表的行数与列数限制。在一些示例中，上层控制系统计算所述测量值，包括：判断当前输出值所属标定区间，如果输出值小于所在标定曲线中最小标样的待标定值，则计算测量值为该标定曲线最小标样的标定值；如果输出值大于所在标定曲线中最大标样的待标定值，则计算测量值为该标定曲线最大标样的标定值；如果输出值属于所在标定曲线的某段标定区间，则根据所在标定区间拟合本区间内的线性标定关系，以得到对应的斜率与截距；根据拟合得到的斜率与截距，计算出当前输出值所对应的厚度值。本技术的附加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，或通过本技术的实践了解到。附图说明本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本技术实施例的用于晶圆铜层厚度多点测量的标定系统的结构框图；图2是根据本技术一个实施例标定表编辑格式示意图；以及图3是根据本技术一个实施例标定表在数据库中的保存方式示意图。。具体实施方式下面详细描述本技术的实施例，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，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于晶圆铜层厚度多点测量的标定系统，其特征在于，包括：电涡流传感器；数据采集装置，所述数据采集装置与所述电涡流传感器相连，以采集电涡流传感器输出的采样信号，并传输所述采样信号；数据库模块，所述数据库模块用于建立标定数据库以存储计算铜层厚度所需的多点标定表，其中，在所述多点标定表中对每一个测量点进行多点标样，且各测量点的标样数相同；上层控制系统，所述上层控制系统与所述数据采集装置相连，接收所述数据采集装置传输的所述采样信号，并用于存储所述标定数据库，所述上层控制系统对所述采样信号进行数据处理后，根据选定的多点标定表计算晶圆表面铜层多点的厚度测量值，并在计算完成后，所述上层控制系统根据测量点序，进行测量值与测量点坐标的一一匹配，并将匹配结果按照预设格式进行保存。

【技术特征摘要】
1.一种用于晶圆铜层厚度多点测量的标定系统，其特征在于，包括：电涡流传感器；数据采集装置，所述数据采集装置与所述电涡流传感器相连，以采集电涡流传感器输出的采样信号，并传输所述采样信号；数据库模块，所述数据库模块用于建立标定数据库以存储计算铜层厚度所需的多点标定表，其中，在所述多点标定表中对每一个测量点进行多点标样，且各测量点的标样数相同；上层控制系统，所述上层控制系统与所述数据采集装置相连，接收所述数据采集装置传输的所述采样信号，并用于存储所述标定数据库，所述上层控制系统对所述采样信号进行数据处理后，根据选定的多点标定表计算晶圆表面铜层多点的厚度测量值，并在计算完成后，所述上层控制系统根据测量点序，进行测量值与测量点坐标的一一匹配，并将匹配结果按照预设格式进行保存。2.根据权利要求1所述的用于晶圆铜层厚度多点测量的标定系统，其特征在于，所述上层控制系统具有XY模式和全局模式两种测量模式，其中，所述XY模式测量晶圆表面两条垂直直径上各点的厚度值，所述全局模式测量晶圆表面以同心圆组均匀分布的多点厚度值。3.根据权利要求2所述的用于晶圆铜层厚度多点测量的标定系统，其特征在于，其中，在所述XY模式下一条测量直径上的输出测量点数为100点；根据8系列点分布，在所述全局模式下的输出测量点数为121点、169点和225点。4.根据权利要求3所述的用于晶圆铜层厚度多点测量的标定系统，其特征在于，其中，在所述XY模式下，定义晶圆圆心为坐标原点，固定所述电涡流传感器的探头从起始位运动至坐标原点的距离，以晶圆边缘上缺口所在半径为X轴负半轴，依次测量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，在测量过程中，根据用户设定的预留边距值计算所述探头在每段半径上移动的距离；在所述全局模式下，所述探头在测量时从晶圆圆心向外运动，所述晶圆转盘带动晶圆做匀速转动，晶圆边缘缺口处为每圈测量起点，每圈测量时，所述探头在晶圆表面各测量圆的半径处保持静止，随着晶圆的自转，完成各特定半径圆周上的厚度测量，并在完成本圈测量后，所述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。5.根据权利要求4所述的用于晶圆铜层厚度多点测量的标定系统，其特征在于，所述上层控制系统用于建立独立的读取线程，以在实时读取电涡流传感器输出的采样信号的同时，获取测量系统的各项状态信息，并建立独立的测量工艺线程，以运行全自动工艺过程。6.根据权利要求1所述的用于晶圆铜层厚度多点测量的标定系统，其特征在于，所述数据库模块建立所述标定数据库，功能包括：新建标定表、打开标定表、删除标定表、读取选定标定表的标定信息及刷新标定...

【专利技术属性】
技术研发人员：李弘恺，田芳馨，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：新型
国别省市：天津,12