CN103268382B - 晶圆铜膜厚度离线测量模块控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种晶圆铜膜厚度离线测量模块控制系统，采用上层控制系统和底层控制系统的两级控制模式，上层控制系统和底层控制系统之间通过工业以太网实现物理连接，其中，底层控制系统中，采用可编程控制器PLC负责直接控制离线测量模块的各个部分；上层控制系统中，采用工控机IPC通过PLC实时监控离线测量模块的状态，并为工艺人员提供操作软件，实现数据的管理。根据工艺需求，设置XY模式和全局模式两种主要测量模式。工艺流程分为标定和测量。上层控制系统软件利用Matlab实现绘图子程序，方便主程序灵活调用。本发明具有无损测试、操作简单、便于维护以及安全可靠的优点。
Description
技术领域
本发明涉及化学机械抛光技术领域，具体为一种晶圆铜膜厚度离线测量模块控制系统。
背景技术
化学机械抛光（ChemicalMechanicalPolishing，CMP）技术是目前集成电路（IntegratedCircuit，IC）制造中制备多层铜互连结构的关键技术之一。在集成电路制造过程中，不仅要实现局部平坦化，还要实现全局平坦化。传统的平坦化技术仅局限于局部平坦化，不能满足全局平坦化的要求。作为当今最有效的全局平坦化方法，CMP技术可以有效兼顾晶圆局部和全局平坦度，并已在超大规模集成电路制造中得到了广泛应用。
本CMP系统针对铜CMP工艺而设计用于去除晶圆表面多余的铜。在CMP工艺完成后，需对晶圆表面的铜膜厚度进行准确有效的测量，以判断本次晶圆抛光效果，进而为后续的工艺参数优化提供依据。因此，离线测量模块具有积极的意义。
图形用户界面是用户与计算机进行交互的操作方式，是控制系统软件不可或缺的组成部分。由挪威TrollTech公司开发的Qt是一款用于开发跨平台图形界面程序的C++工具包，提供给应用程序开发者建立图形用户界面所需的所有功能。Qt使用源代码级“一次编写，随处编译”的方式构建多平台图形用户界面程序。它完全面向对象且容易扩展，并提供了Signal/Slot的机制替代了回调函数，使组件间信号传递更安全简单。因此，借助Qt，可以在最大程序上满足上层控制系统软件开发的需要。但是，由于Qt缺乏高性能的绘图操作，不能很好地满足离线测量模块绘图功能的需求，所以还需借助其他工具。
作为一款卓越的计算机辅助设计软件，Matlab以强大的计算和绘图功能、稳定可靠的算法库以及简洁高效的编程语言，被广泛应用在诸多方面。因此，如何充分利用好Matlab的绘图功能，也是需解决的实际问题之一。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的目的在于提出一种可靠的、可视化的晶圆铜膜厚度离线测量模块控制系统。
为了实现上述目的，根据本发明实施例的晶圆铜膜厚度离线测量模块控制系统，包括：上层控制系统和底层控制系统的两级控制系统，所述上层控制系统和底层控制系统之间通过工业以太网实现物理连接，其中，所述底层控制系统中，采用可编程控制器PLC负责直接控制离线测量模块的各个部分；所述上层控制系统中，采用工控机IPC通过所述PLC实时监控离线测量模块的状态，并为工艺人员提供操作软件，实现数据的管理。
在本发明的一个实施例中，所述底层控制系统建立专门的存储区负责临时存储离线测量模块发送的数据，所述离线模块发送的数据包括待标定值、实测铜膜厚度值以及所述上层控制系统下载的标定表，所述上层控制系统通过访问OPC服务器主动读取所述底层控制系统的所述存储区中的所有数据，其中，所述待标定值、实测铜膜厚度值和标定表均通过所述上层控制系统软件以工艺人员指定的文件名和保存路径保存在所述IPC中，而工艺人员无需关心保存格式。
在本发明的一个实施例中，所述底层控制系统为离线测量模块定义了控制指令开关变量和工艺参数变量，所述上层控制系统通过OPC技术实现对各个变量的访问，所述底层控制系统根据所述上层控制系统对各变量的赋值严格控制离线测量模块进行相应的动作或者配置模块的相关参数。
在本发明的一个实施例中，根据工艺需求，所述离线测量模块控制系统设置XY模式和全局模式两种测量模式，其中，所述XY模式测得两条垂直直径上各点膜厚值，所述全局模式测得到晶圆表面均匀分布的各点膜厚值。
在本发明的一个实施例中，上层控制系统和底层控制系统对于所述离线测量模块的工艺流程分为标定和测量。
在本发明的一个实施例中，基于工艺需求，所述上层控制系统软件的基本功能包括通讯的建立，控制指令的发送，参数的设置，数据的读取、显示和处理，以及下载标定表，其中，所述上层控制系统采用Qt完成软件的图形用户界面的开发，工艺人员登陆软件界面后便能够对离线测量模块进行各项常规操作，其中，所述上层控制系统软件的程序中，根据OPC标准实现OPC客户端类，所述OPC客户端类的成员函数包括连接和断开OPC服务器，以及各项读写操作，所述上层控制系统利用所述OPC客户端类提供的成员函数完成对OPC服务器的访问，进而实现对底层控制系统中相应变量的读写。
在本发明的一个实施例中，所述上层控制系统软件根据工艺人员的需要对每次读取的测量结果进行处理与计算，所述处理与计算包括坐标与测量值的一一对应，计算最大值、最小值和平均值，并按规定的格式将数据保存在指定的位置等。
在本发明的一个实施例中，利用Qt的QtSql模块建立数据库专门存储各个标定表，其中，工艺人员如需下载标定表，所述上层控制系统自动在数据库中查询工艺人员选择的标定表，读取表中的全部数据，并将数据依次赋给系统规定的变量，最后利用OPC技术将各个变量依次下载到所述底层控制系统中，下载完成后，离线测量模块即可按照当前的标定表计算膜厚值。
在本发明的一个实施例中，本发明利用Matlab在软件上实现了离线测量模块的高级绘图功能，其中，借助Matlab编译环境，利用Matlab强大的数据处理能力和绘图功能，生成具有绘图功能的独立应用程序，其中，绘图子程序的算法流程是：（1）在系统指定的位置读取全部测量数据；（2）根据数据的个数判断出是哪种测量模式，进而生成对应的坐标分布；（3）将测量数据和坐标分布一一对应，生成所需视图。其中，在每次离线测量过程结束后，所述上层控制系统通过访问OPC服务器得到本次测量结果，主程序作为数据的前置处理器，完成所有数据的前期准备，绘图子程序接收到主程序的调用指令后，自动读取指定位置上的数据，完成相关的数值计算，并生成所需的图形，其中，子程序的运行不会影响到主程序的继续工作。
由上可知，根据本发明的晶圆铜膜厚度离线测量模块控制系统，具有以下优点：
（1）安全可靠
本控制系统的通讯模块采用OPC技术，为正常的数据通信提供了良好的保证。
（2）良好的可集成性
基于可靠的通讯模块，可将离线测量模块较好地与现有CMP系统集成在一起，实现全工艺的自动化。
（3）操作方便
上层控制系统的软件界面具有良好的可视化效果，方便工艺人员操作。
本发明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，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/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为本发明实施例的晶圆铜膜厚度离线测量模块控制系统的硬件结构示意图；
图2为本发明实施例的离线测量模块的全局测量坐标分布示例；
图3为本发明实施例的绘图子程序算法流程；
图4为本发明实施例的主程序与子程序调用关系；
图5为本发明实施例的离线测量模块控制系统的绘图功能效果（旋转）示例；
图6为本发明实施例的离线测量模块控制系统的绘图功能效果（X-Y平面投影）示例。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本发明旨在提供了一种晶圆铜膜厚度离线测量模块控制系统，保证测量模块的正常运行，并较好地与现有CMP系统集成。
本发明的实施例提供了一种晶圆铜膜厚度离线测量模块控制系统，包括：上层控制系统和底层控制系统的两级控制系统，上层控制系统和底层控制系统之间通过工业以太网实现物理连接，其中，底层控制系统中，采用可编程控制器PLC负责直接控制离线测量模块的各个部分；上层控制系统中，采用工控机IPC通过PLC实时监控离线测量模块的状态，并为工艺人员提供操作软件，实现数据的管理。
具体地，本CMP系统针对铜CMP工艺而设计，用于去除晶圆表面多余的铜。离线测量模块选用电涡流检测方法，用于CMP后测量晶圆表面多点的铜膜厚度，主要由以下部分构成：电涡流测量装置、晶圆转盘、直线运动机构、晶圆托架以及相关驱动器。其中，转台和直线运动机构构成本模块的运动子系统，根据上层控制系统设定的测量模式及运动参数相互配合动作，辅助完成各点的测量。电涡流测量装置的探头安装在晶圆转盘上方的悬臂中，利用电涡流原理。装置的计算控制单元根据采集到的各点信号计算出相应的膜厚值，最后将本次计算结果通过DP总线统一发送给底层控制系统。工艺人员利用上层控制系统软件获取测量数据。本离线测量模块控制系统硬件采用“IPC（工控机）+PLC（可编程控制器）”两级控制结构（参见图1）。PLC构成底层控制系统主要硬件，负责直接控制离线测量模块的各个部分。上位机IPC构成上层控制系统主要硬件，通过底层PLC实时监控离线测量模块的状态，并为工艺人员提供操作软件，实现数据的管理。上层控制系统与下层控制系统之间通过工业以太网实现物理连接。
在本发明的一个实施例中，底层控制系统建立专门的存储区负责临时存储离线测量模块发送的数据，离线模块发送的数据包括待标定值、实测铜膜厚度值以及上层控制系统下载的标定表，上层控制系统通过访问OPC服务器主动读取底层控制系统的存储区中的所有数据，其中，待标定值、实测铜膜厚度值和标定表均通过上层控制系统软件以工艺人员指定的文件名和保存路径保存在IPC中，工艺人员无需关心保存格式。
具体地，离线测量模块上层控制系统软件运行在上位机IPC中。底层控制系统建立专门的存储区负责临时存储离线测量模块发送的数据（包括待标定值和实测铜膜厚度值）和上层控制系统下载的数据（包括标定表等）。上层控制系统软件通过访问OPC服务器可主动读取底层控制系统存储区中的所有数据，并将数据完整地保存在临时数组中，以便后续处理。待标定值、实测铜膜厚度值和标定表均可通过上层控制系统软件保存在上位机中，方便工艺人员随时查阅。
在本发明的一个实施例中，底层控制系统为离线测量模块定义了控制指令开关变量和工艺参数变量，上层控制系统通过OPC技术实现对各个变量的访问，底层控制系统根据上层控制系统对各变量的赋值严格控制离线测量模块进行相应的动作或者配置模块的相关参数。
具体地，底层控制系统为离线测量模块定义了各个控制指令开关变量和工艺参数变量，上层控制系统通过OPC技术实现对各个变量的访问，底层控制系统根据上层控制系统对各变量的赋值严格控制离线测量模块进行相应的动作或者配置模块的相关参数。
在本发明的一个实施例中，根据工艺需求，离线测量模块控制系统设置XY模式和全局模式两种测量模式，其中，XY模式测得两条垂直直径上各点膜厚值，全局模式测得到晶圆表面均匀分布的各点膜厚值（参见图2）。
具体地，根据工艺需求，离线测量模块控制系统设置XY模式和全局模式两种测量模式。其中，XY模式可得到两条垂直直径上各点膜厚值，全局模式可得到晶圆表面均匀分布的各点膜厚值。对于XY模式，所测直径可根据工艺人员需要任意选择。对于全局模式，所测的测量点总数可根据工艺人员需要进行选择。
在本发明的一个实施例中，上层控制系统和底层控制系统对于离线测量模块的工艺流程分为标定和测量。
具体地，工艺人员利用上层控制系统软件进行标定表的编辑，生成的标定表存储在上位机的标定表数据库中。测量前，工艺人员选择并下载标定表，设置与标定表相匹配的工艺参数，离线测量模块即可根据当前的配置进行本次测量。
在本发明的一个实施例中，基于工艺需求，上层控制系统软件的基本功能包括通讯的建立，控制指令的发送，参数的设置，数据的读取、显示和处理，以及下载标定表。
具体地，基于工艺需求，上层控制系统软件的基本功能包括通讯的建立，控制指令的发送，参数的设置，数据的读取、显示和处理，以及下载标定表等。图形用户界面是上层控制系统软件的重要组成部分。工艺人员通过软件界面与系统进行交互，监视模块的状态参数，并进行各项操作，保证系统安全有效的运行。
在本发明的一个实施例中，上层控制系统采用Qt完成软件的图形用户界面的开发，工艺人员登陆软件界面后便能够对离线测量模块进行各项常规操作，其中，上层控制系统软件的程序中，根据OPC标准实现OPC客户端类，OPC客户端类的成员函数包括连接和断开OPC服务器，以及各项读写操作，上层控制系统利用OPC客户端类提供的成员函数完成对OPC服务器的访问，进而实现对底层控制系统中相应变量的读写。
在本发明的一个实施例中，上层控制系统的软件根据工艺人员的需要对每次读取的测量结果进行处理与计算，处理与计算包括坐标与测量值的一一对应、计算最大值、最小值和平均值，并按规定的格式将数据保存在指定的位置等。
在本发明的一个实施例中，利用Qt的QtSql模块建立数据库专门存储各个各标定表，其中，工艺人员如需下载标定表，上层控制系统自动在数据库中查询工艺人员选择的标定表，读取表中的全部数据，并将数据依次赋给系统规定的变量，最后利用OPC技术将各个变量依次下载到底层控制系统中，下载完成后，离线测量模块即可按照当前的标定表计算膜厚值。
具体地，本发明采用Qt完成控制系统图形用户界面的开发。工艺人员登陆界面后便可对离线测量模块进行各项常规操作。每一个控件都有对应的标签和解释信息，方便工艺人员操作。
（1）通讯的建立
在上层控制系统软件程序中需根据OPC标准实现OPC客户端类。该类的主要成员函数包括连接和断开OPC服务器，以及各项读写操作。上层控制系统利用OPC客户端类提供的成员函数完成对底层控制系统的访问。工艺人员登录上层控制系统图形用户界面后，系统会自动连接OPC服务器。工艺人员退出控制系统图形用户界面后，系统会自动断开与OPC服务器的连接。
（2）控制指令的发送
控制指令主要包括离线测量模块各个部件的开和关，例如晶圆转盘和直线运动机构的启动和停止，晶圆托架的升和降等，分别对应界面中的各QPushButton控件，即命令按钮。当工艺人员点击相应命令按钮时，控件会发出信号，通过Signal/Slot的机制，调用相应的槽函数。基于OPC客户端类提供的写操作，槽函数内上层控制系统通过访问OPC服务器自动完成对底层相应变量（主要为开关变量）的赋值。底层控制系统根据上层控制系统的赋值控制离线测量模块进行相应的动作。
（3）工艺参数的设置
工艺参数主要包括离线测量模块的各个运动参数，以及测量模式的选择。其中，运动参数包括晶圆转台的转速、转动加速度以及转动角度等，测量模式包括XY模式和全局模式。运动参数的输入框由QLineEdit控件实现，测量模式的选择框由QComboBox控件实现。当框内的值发生变化时，控件会发出信号，通过Signal/Slot的机制，调用相应的槽函数。基于OPC客户端类提供的写操作，槽函数内上层控制系统通过访问OPC服务器自动将输入值赋给底层对应变量。底层控制系统根据上层控制系统的赋值配置离线测量模块的各项参数。
（4）数据的读取、显示和处理
上层控制系统读取的数据包括底层控制系统反馈的离线测量模块状态变量、过程参数以及测量结果。其中，离线测量模块的状态变量包括模块的当前工作状态和通讯状态，过程参数包括晶圆转台的当前转速和和直线运动机构的当前运动位置等。数据的读取方式统一为OPC订阅式数据访问方式。状态变量和过程参数的显示功能由QLabel控件实现。由于该类数据需要实时更新，所以对QLabel控件的所有操作内容均放在主程序的定时器中。定时器按照设定的周期不断刷新标签中的内容。刷新周期为500毫秒。当底层对应变量发生变化，程序会立即将解析到的内容反映在对应标签上。
对于测量结果的处理，上层控制系统会根据工艺人员的需要将数据进行相应的处理与计算，包括坐标与测量结果的一一对应，计算最大值、最小值和平均值，并按规定的格式将数据保存在系统指定的位置等。
（5）下载标定表
本发明利用Qt的QtSql模块建立数据库专门存储各标定表。工艺人员如需下载标定表，控制系统会自动在数据库中查询工艺人员选择的标定表，读取表中的全部数据，并将数据依次赋给系统规定的变量，最后利用OPC技术将各个变量依次下载到底层控制系统中（如果工艺配方不变，无需重复下载）。下载完成后，离线测量模块即可按照当前的标定表计算膜厚值。
绘图功能属于离线测量模块控制系统的高级功能，用于控制系统根据测量数据绘制晶圆铜膜厚度曲面，直观反映本次工艺结果。
Matlab是一款卓越的计算机辅助设计软件。它以强大的计算和绘图功能、稳定可靠的算法库以及简洁高效的编程语言，得到了广泛的应用。由于Qt缺乏高性能的绘图操作，不能很好地满足离线测量模块绘图功能的需求，所以需借助Matlab。本发明结合Qt和Matlab，充分发挥两者的优势，在软件上实现了离线测量模块的高级绘图功能，对测量结果的分析起到了积极的作用。
在本发明的一个实施例中，本发明Matlab在软件上实现了离线测量模块的高级绘图功能，其中，借助Matlab编译环境，利用Matlab强大的数据处理能力和绘图功能，生成具有绘图功能的独立应用程序，其中，绘图子程序的算法流程是：（1）在系统指定的位置读取全部测量数据；（2）根据数据的个数判断出是哪种测量模式，进而生成对应的坐标分布；（3）将测量数据和坐标分布一一对应，生成所需视图，其中，在每次离线测量过程结束后，上层控制系统通过访问OPC服务器得到本次测量结果，主程序作为数据的前置处理器，完成所有数据的前期准备，绘图子程序接收到主程序的调用指令后，自动读取指定位置上的数据，并生成需要的图形，完成数据的图像输出和相关的复杂数值计算，其中，子程序的运行不会影响到主程序的继续工作。具体地：
（1）Qt与Matlab的结合
一般情况下，调用Matlab是利用Matlab的引擎功能实现的，应用程序将Matlab作为一个计算或图形显示的引擎来调用。通过引擎，可以在应用程序中实现对Matlab的控制。
此外，调用Matlab的方法还有以下方法：1）直接调用Matlab的C/C++数学函数库；2）用Matlab自带的MatlabCompiler。MatlabCompiler的作用是将m文件转化成C/C++代码（也就是通常所用的mcc命令），这种源代码需要用C/C++编译器编译连接生成独立的应用程序。编译器可以通过设置mcc命令的选项，将m文件编译成动态链接库文件、VisualC++文件及可执行文件等一系列文件。
在以上方法中，调用MatlabEngine无法脱离Matlab运行环境，所以不可取。在离线测量模块控制系统中，上层控制系统需要实时与底层控制系统通讯，存在大量的数据交互。上层控制系统向下的指令发送和底层控制系统向上的状态反馈，都要求控制系统具有较高的实时响应性。如果把绘图功能直接加在控制系统主程序中，将会消耗系统资源，对系统其他功能模块的运行造成一定的影响。出于系统安全和运行灵活的考虑，可利用Matlab平台将图形绘制功能设计为独立的子程序，供主程序随时调用，即可在满足工艺需求的同时，保证系统的可靠运行。
因此，通过上层控制系统主程序与Matlab开发的子程序相结合的方式实现功能互补，为离线测量模块提供有效的技术支持。借助Matlab编译环境，利用Matlab强大的数据处理能力和绘图功能，生成具有绘图功能的独立应用程序。再利用主程序调用该子程序，以满足软件功能需求。
（2）绘图子程序的实现
绘图子程序的算法（参见图3）：
1）在系统指定的位置读取全部测量数据；
2）根据数据的个数判断出是哪种测量模式，进而生成对应的坐标分布；
3）将测量数据和坐标分布一一对应，生成所需视图。
因为要将Matlab语言编写的函数文件（.m）编译成可独立执行的.exe文件，所以要配置MatlabCompiler。在Matlab命令窗口输入：mbuild–setup，根据提示执行，选择合适的编译器。本发明选择Matlab自带的Lcc编译器。配置好编译器后，即可对相应的m文件进行编译。语法格式为mcc–mfun1，其中fun1是被编译的m文件名，也是最后生成的可执行文件名。最后，只需在目标计算机上安装MCRinstaller.exe，即可运行生成的.exe文件。
（3）主程序调用子程序过程（参见图4）
在每次离线测量过程结束后，测量装置会主动将测量结果发送给底层控制系统，上层控制系统通过访问OPC服务器可得到本次测量数据。主程序首先对原始数据进行常规预处理（包括数据的重新排序等），再以规定的格式和文件名将测量结果保存到系统指定的位置，即将主程序作为数据的前置处理器，完成所有数据的前期准备。数据的图像输出和相关的复杂数值计算则由绘图子程序完成。绘图子程序接收到主程序的调用指令后，子程序自动读取指定位置上的数据，并生成所需的图形，从而为工艺人员提供直观的分析模型。
因此，在主程序中为绘图子程序的调用保留相应的槽函数。槽函数内，利用QProcess类的startDetached函数即可完成绘图子程序的启动。绘图子程序启动后，子程序的运行不会影响主程序的继续工作。此外，由Matlab实现的子程序附带许多实用小功能，例如曲面旋转（参见图5）、二维投影（参见图6）、放大/缩小和读取各个差值点，使得数据分析的方式更加灵活。
由上可知，根据本发明的晶圆铜膜厚度离线测量模块控制系统，具有以下优点：
（1）安全可靠
本控制系统的通讯模块采用OPC技术，为正常的数据通信提供了良好的保证。
（2）良好的可集成性
基于可靠的通讯模块，可将离线测量模块较好地与现有CMP系统集成在一起，实现全工艺的自动化。
（3）操作方便
上层控制系统的软件界面具有良好的可视化效果，方便工艺人员操作。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (6)
1.一种晶圆铜膜厚度离线测量模块控制系统，其特征在于，包括：上层控制系统和底层控制系统的两级控制系统，所述上层控制系统和底层控制系统之间通过工业以太网实现物理连接，其中，
所述底层控制系统中，采用可编程控制器PLC负责直接控制离线测量模块的各个部分；
所述上层控制系统中，采用工控机IPC通过所述PLC实时监控离线测量模块的状态，并为工艺人员提供操作软件，实现数据的管理，其中，
所述底层控制系统建立专门的存储区负责临时存储离线测量模块发送的数据，所述离线模块发送的数据包括待标定值、实测铜膜厚度值以及所述上层控制系统下载的标定表，所述上层控制系统通过访问OPC服务器主动读取所述底层控制系统的所述存储区中的所有数据，其中，所述待标定值、实测铜膜厚度值和标定表均通过所述上层控制系统软件以人为指定文件名和保存路径保存在所述IPC中，
其中，基于工艺需求，所述上层控制系统软件的基本功能包括通讯的建立，控制指令的发送，参数的设置、数据的读取、显示和处理，以及下载标定表，其中，所述上层控制系统采用Qt完成软件的图形用户界面的开发，工艺人员登陆软件界面后便能够对离线测量模块进行各项常规操作，其中，所述上层控制系统软件的程序中，根据OPC标准实现OPC客户端类，所述OPC客户端类的成员函数包括连接和断开OPC服务器，以及各项读写操作，所述上层控制系统利用所述OPC客户端类提供的成员函数完成对OPC服务器的访问，进而实现对底层控制系统中相应变量的读写，
其中，利用Matlab在软件上实现了离线测量模块的绘图功能，其中，借助Matlab编译环境，利用Matlab的数据处理能力和绘图功能，生成具有绘图功能的独立应用程序，其中，绘图子程序的算法流程是：(1)在系统指定的位置读取全部测量数据；(2)根据数据的个数判断出是哪种测量模式，进而生成对应的坐标分布；(3)将测量数据和坐标分布一一对应，生成所需视图，其中，在每次离线测量过程结束后，所述上层控制系统通过访问OPC服务器得到本次测量结果，主程序作为数据的前置处理器，完成所有数据的前期准备，绘图子程序接收到主程序的调用指令后，自动读取指定位置上的数据，完成相关的数值计算，并生成所需的图形，其中，子程序的运行不会影响到主程序的继续工作。
2.如权利要求1所述的晶圆铜膜厚度离线测量模块控制系统，其特征在于，所述底层控制系统为离线测量模块定义了控制指令开关变量和工艺参数变量，所述上层控制系统通过OPC技术实现对各个变量的访问，所述底层控制系统根据所述上层控制系统对各变量的赋值严格控制离线测量模块进行相应的动作或者配置模块的相关参数。
3.如权利要求1所述的晶圆铜膜厚度离线测量模块控制系统，其特征在于，根据工艺需求，所述离线测量模块控制系统设置XY模式和全局模式两种测量模式，其中，所述XY模式测得两条垂直直径上各点膜厚值，所述全局模式测得到晶圆表面均匀分布的各点膜厚值。
4.如权利要求1所述的晶圆铜膜厚度离线测量模块控制系统，其特征在于，对于所述离线测量模块的工艺流程分为标定和测量。
5.如权利要求1所述的晶圆铜膜厚度离线测量模块控制系统，其特征在于，所述上层控制系统软件根据工艺人员的需要对每次读取的测量结果进行处理与计算，所述处理与计算包括坐标与测量值的一一对应，计算最大值、最小值和平均值，并按规定的格式将数据保存在指定的位置。
6.如权利要求1所述的晶圆铜膜厚度离线测量模块控制系统，其特征在于，利用Qt的QtSql模块建立数据库专门存储各个标定表，其中，工艺人员如需下载标定表，所述上层控制系统自动在数据库中查询工艺人员选择的标定表，读取表中的全部数据，并将数据依次赋给系统规定的变量，最后利用OPC技术将各个变量依次下载到所述底层控制系统中，下载完成后，离线测量模块即可按照当前的标定表计算膜厚值。
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