多点测量晶圆表面铜层厚度的在线计算方法技术

本发明专利技术公开了一种多点测量晶圆表面铜层厚度的在线计算方法，其中，方法包括以下步骤：根据XY模式和全局模式定义两组二维变量；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，并补偿每段测量半径或者测量圆的第1测量点和最后1测量点的采样点数；通过多点标定算法利用预设的标定表进行厚度值计算；在厚度值计算结束后，将全部计算结果顺次与各测量坐标一一匹配，并将测量结果输出到指定文件中。该方法可以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计算，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，简单便捷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属膜厚测量
，特别涉及一种多点测量晶圆表面铜层厚度的在线计算方法。
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。对铜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，进而为后续的工艺参数优化提供可靠依据。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多点测量晶圆表面铜层厚度的在线计算方法，该方法可以多点测量晶圆铜层厚度，准确可靠。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种多点测量晶圆表面铜层厚度的在线计算方法，包括以下步骤：根据XY模式和全局模式，分别定义两组二维变量，其中，每组变量含二维数组A、二维数组B和二维数组C，分别保存原始连续采样信号值、每测量段的采样点数和厚度计算值；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，并补偿每段测量半径或者测量圆的第1测量点和最后1测量点的采样点数；通过多点标定算法利用预设的标定表进行厚度值计算；在厚度值计算结束后，将全部计算结果顺次与各测量点坐标一一匹配，并将测量结果输出到指定文件中。本专利技术实施例的多点测量晶圆表面铜层厚度的在线计算方法，可以通过变量定义，并且对输出值进行预处理，进而通过多点标定算法进行厚度值计算，从而可以多点测量晶圆铜层厚度，实现对晶圆表面铜层厚度准确有效的计算，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的检测方法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，在所述保存原始连续采样信号值、每测量段的采样点数和厚度计算值之前，还包括：判断当前所处测量模式，其中，所述测量模式包括所述XY模式或全局模式。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在所述XY模式下，具体包括：将晶圆圆心作为坐标原点，控制传感器探头移动至所述晶圆圆心，以晶圆边缘缺口所在半径为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，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，并且在每段测量半径上测量时，控制所述电涡流测量传感器连续采样，直到所述传感器探头运动至本段终点。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在所述全局模式下，具体包括：将所述晶圆圆心作为原点，控制所述传感器探头从所述晶圆圆心向外运动，并且控制晶圆转盘带动晶圆做匀速转动，所述晶圆边缘缺口处为每圈测量起点，其中，所述传感器探头在晶圆表面各测量圆的半径处保持静止，且随着所述晶圆的自转，控制所述电涡流测量传感器完成各测量圆周上的连续采样，以及在完成本圈测量后，控制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。可选地，在本专利技术的一个实施例中，所述测量结果的保存格式可以为.txt。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多点测量晶圆表面铜层厚度的在线计算方法的流程图；图2为根据本专利技术一个具体实施例的多点测量晶圆表面铜层厚度的在线计算方法的流程图；图3为根据本专利技术一个实施例的标定表存储格式的原理示意图；图4为根据本专利技术一个实施例的上层控制系统的结构示意图。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。对于晶圆表面铜层，本专利技术所属测量系统采用电涡流检测方法，用于CMP前/后晶圆表面铜层厚度的测量。测量系统主要由以下部分构成：电涡流测量传感器、机械臂、晶圆转盘及支架。其中，晶圆转盘用于吸附晶圆并带动晶圆旋转；电涡流传感器探头安装在机械臂前端，并随机械臂直线运动；晶圆支架用于配合机械传输机构的放片与取片过程。测量时，晶圆的旋转运动与探头的直线运动相互配合，完成晶圆表面铜层的多点测量。本专利技术所属上层控制系统采用“工控机+运动控制卡”的控制模式。其中，多轴运动控制卡可同时满足运动控制和信号输入/输出的需要。上层控制系统通过多轴运动控制卡实时监控测量系统的动作与状态。测量时，电涡流传感器连续采样信号，传感器输出信号通过运动控制卡实时反馈给上层控制系统。全部采样结束后，上层控制利用本专利技术所述方法完成测量值的计算及处理。具体地，针对上述工艺过程，上层控制系统可以建立独立的读取线程，负责实时读取电涡流传感器输出信号，并建立独立的测量工艺线程，负责全自动工艺过程的运行，即根据用户选择的测量模式(XY模式或者全局模式)，为本次测量过程单独打开一个线程。在完成一次测量所需的全部数据采样后，上层控制系统即采用本专利技术所述算法依次完成数据的在线处理和计算工作。下面参照附图描述根据本专利技术实施例提出的多点测量晶圆表面铜层厚度的在线计算方法。图1是本专利技术一个实施例的多点测量晶圆表面铜层厚度的在线计算方法的流程图。如图1所示，该多点测量晶圆表面铜层厚度的在线计算方法包括以下步骤：在步骤S101中，根据XY模式和全局模式，分别定义两组二维变量，其中，每组变量含二维数组A、二维数组B和二维数组C，分别保存原始连续采样信号值、每测量段的采样点数和厚度计算值。也就是说，如图2所示，首先进行变量定义。针对XY和全局两种测量模式，分别定义两组二维变量。其中，每组变量含3个二维数组A、B和C，分别保存原始连续采样信号值(未标定值)、每测量段的采样点数和厚度计算值。其中，在本专利技术的一个实施例中，在保存原始连续采样信号值、每测量段的采样点数和厚度计算值之前，还包括：判断当前所处测量模式，其中，测量模式包括XY模式或全局模式；如果处于XY模式，则以第一采样率和第一探头运动速率控制电涡流传感器测量晶圆表面两条垂直直径上多个测量点的厚度值；如果处于全局模式，则以第二采样率和第二晶圆旋转速率控制电涡流传感器测量晶圆表面以同心圆组均匀分布的多个测量点的厚度值。可以理解的是，在本专利技术的实施例中，根据工艺需求，可以设置XY模式和全局模式两种测量模式。其中，XY模式测量晶圆表面两条垂直直径上各点的厚度值；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。例如，在XY模式下一条测量直径上的输出测量点数可以为100，而在全局模式可以根据8系列点分布，输出测量点总数可为121点，169点和225点进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在XY模式下，具体包括：将晶圆圆心作为坐标原点，控制传感器探头移动至晶圆圆心，以晶圆边缘缺口所在半径为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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多点测量晶圆表面铜层厚度的在线计算方法，其特征在于，包括以下步骤：根据XY模式和全局模式，分别定义两组二维变量，其中，每组变量含二维数组A、二维数组B和二维数组C，分别保存原始连续采样信号值、每测量段的采样点数和厚度计算值；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，并补偿每段测量半径或者测量圆的第1测量点和最后1测量点的采样点数；通过多点标定算法利用预设的标定表进行厚度值计算；以及在厚度值计算结束后，将全部计算结果顺次与各测量点坐标一一匹配，并将测量结果输出到指定文件中。

【技术特征摘要】
1.一种多点测量晶圆表面铜层厚度的在线计算方法，其特征在于，包括以下步骤：根据XY模式和全局模式，分别定义两组二维变量，其中，每组变量含二维数组A、二维数组B和二维数组C，分别保存原始连续采样信号值、每测量段的采样点数和厚度计算值；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，并补偿每段测量半径或者测量圆的第1测量点和最后1测量点的采样点数；通过多点标定算法利用预设的标定表进行厚度值计算；以及在厚度值计算结束后，将全部计算结果顺次与各测量点坐标一一匹配，并将测量结果输出到指定文件中。2.根据权利要求1所述的多点测量晶圆表面铜层厚度的在线计算方法，其特征在于，在所述保存原始连续采样信号值、每测量段的采样点数和厚度计算值之前，还包括：判断当前所处测量模式，其中，所述测量模式包括所述XY模式或全局模式。3.根据权利要求2所述的多点测量晶圆表面铜层厚度的在线计算方法，其特征在于，在所述XY模式下，具体包括：将晶圆圆心作为坐标原点，控制传感器探头移...

【专利技术属性】
技术研发人员：李弘恺，王佩佩，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