CN110207584B - 一种膜厚测量方法、系统及化学机械抛光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于化学机械抛光技术领域，提供了一种膜厚测量方法、系统及化学机械抛光装置，其中方法包括：根据离线采集的晶圆膜厚信息以及在抛光期间使用膜厚传感器进行动态测量时输出的信号值，获取输出信号与晶圆膜厚的映射关系；并利用所述映射关系，将所述膜厚传感器在线测量时输出的信号值转换为膜厚值。
Description
技术领域
本发明属于化学机械抛光技术领域，尤其涉及一种膜厚测量方法、系统及化学机械抛光装置。
背景技术
集成电路一般通过在硅晶圆上相继沉积导电层、半导体层或绝缘层而形成。从而使晶圆表面沉积有填料层形成的薄膜。制造工艺中，需要持续平坦化填料层直到露出图案化的顶表面，以在凸起图案之间形成导电路径。
化学机械抛光(Chemical Mechanical Planarization，CMP)是集成电路制造中获得全局平坦化的一种手段。如图1所示，化学机械抛光单元包括抛光头10、抛光盘20、供液模块30和存片模块(Loadcup)40。在抛光开始前晶圆存放在存片模块40处，抛光头10从存片模块40装载晶圆后沿抛光盘20的径向移动至抛光盘20的上方。在抛光期间，抛光头10将晶圆按压在抛光盘20表面覆盖的抛光垫上，并且抛光头10做旋转运动以及沿抛光盘20的径向往复移动，同时抛光盘20旋转，供液模块30向抛光垫表面喷洒抛光液。在抛光液的化学作用下，通过抛光头10与抛光盘20的相对运动使晶圆与抛光垫摩擦以进行抛光。
CMP抛光过程中，需要实时监测晶圆的膜厚变化以及膜厚值，以便采取相应的抛光工艺，避免出现过抛或者抛光不完全。膜厚检测方法可以采用电涡流检测，电涡流检测的原理是传感器在扫过晶圆时，晶圆表面的金属膜层会感生涡流而使传感器产生的磁场发生变化，从而在通过抛光移除该金属膜层时，传感器测量涡流变化来对金属膜层的膜厚进行测量。然而由于膜层的厚度很小，数量级在微米级甚至更小，导致测量精度不高，准确性低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种膜厚测量方法、系统及化学机械抛光装置，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
本发明实施例的第一方面提供了一种膜厚测量方法，包括：
根据离线采集的晶圆膜厚信息以及在抛光期间使用膜厚传感器进行动态测量时输出的信号值，获取输出信号与晶圆膜厚的映射关系；
利用所述映射关系，将所述膜厚传感器在线测量时输出的信号值转换为膜厚值。
本发明实施例的第二方面提供了一种膜厚测量系统，包括：
标定模块，用于根据离线采集的晶圆膜厚信息以及在抛光期间使用膜厚传感器进行动态测量时输出的信号值，获取输出信号与晶圆膜厚的映射关系；
输出模块，用于利用所述映射关系，将所述膜厚传感器在线测量时输出的信号值转换为膜厚值。
本发明实施例的第三方面提供了一种化学机械抛光装置，包括：
抛光盘，其覆盖有用于对晶圆进行抛光的抛光垫；
抛光头，用于保持晶圆并将晶圆按压在所述抛光垫上；
膜厚传感器，用于在抛光期间测量晶圆膜厚并输出信号值；
控制器，用于根据离线采集的晶圆膜厚信息以及在抛光期间使用膜厚传感器进行动态测量时输出的信号值，获取输出信号与晶圆膜厚的映射关系；并利用所述映射关系，将所述膜厚传感器在线测量时输出的信号值转换为膜厚值。
本发明实施例的第四方面提供了一种控制设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述膜厚测量方法的步骤。
本发明实施例的第五方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述膜厚测量方法的步骤。
本发明的有益效果是：实现了快速而准确的在线膜厚测量，提高了测量精度。
附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的优点将变得更清楚和更容易理解，但这些附图只是示意性的，并不限制本发明的保护范围，其中：
图1是一种化学机械抛光单元的俯视图；
图2是本发明一实施例提供的化学机械抛光装置的剖面图；
图3是膜厚传感器的采样过程的示意图；
图4是膜厚传感器的输出信号的示意图；
图5是本发明一实施例提供的膜厚测量方法的流程示意图；
图6是本发明一实施例提供的一个周期内的电压信号波形；
图7是本发明一实施例提供的差值函数的波形；
图8是本发明一实施例提供的控制器连接图；
图9是本发明一实施例提供的距离计算示意图；
图10是本发明一实施例提供的膜厚形貌图；
图11是本发明一实施例提供的映射关系图；
图12是本发明一实施例提供的膜厚测量方法的流程示意图；
图13是本发明一实施例提供的膜厚测量系统的结构示意图；
图14是本发明一实施例提供的控制设备的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例及其附图，对本发明所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本发明实施方式及本发明保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
本发明一实施例提供了一种用于化学机械抛光的膜厚测量方法，本方法适用于使用电涡流式膜厚传感器测量晶圆膜厚，且晶圆表面膜层为金属材料，例如铜、钨、铝、钽、钛等。晶圆表面膜层厚度可以为0.01μm至50μm。
电涡流检测作为非接触式测量方法，可以在不破坏晶圆表面膜层的同时测量抛光过程中的膜厚值。电涡流式膜厚传感器能够感应磁场变化，并输出与膜厚有特定对应关系的电压信号。
如图2所示，晶圆w可以在化学机械抛光装置的抛光盘20上被抛光或平整化。化学机械抛光装置包括用于保持晶圆并带动晶圆旋转的抛光头10、覆盖有抛光垫21的抛光盘20、用于提供抛光液的供液模块30、以及用于在线测量晶圆膜厚的膜厚传感器50。膜厚传感器50设置在抛光盘20的盘面下方，并跟随抛光盘20旋转以实现在抛光的同时进行在线测量。
由图2可知，在晶圆抛光期间，抛光头10将晶圆w按压在抛光垫21上并且抛光头10沿抛光盘20的径向往复移动(如图中双向箭头所示)，且膜厚传感器50跟随抛光盘20旋转，故膜厚传感器50在晶圆w上测量的采样点的位置不断变化。
图3示出了在抛光期间膜厚传感器50相对于晶圆w的一条运动轨迹。随着抛光盘20按照图中箭头ab所示方向旋转，膜厚传感器50按照图中箭头cd所示方向从晶圆w下方扫过并以基本恒定的采样频率进行采样，得到多个采样点(如图3中实心点所示)。通过结合抛光盘20的旋转速率和期望测量到的空间分辨率，可以设置适当的采样频率，可以为50Hz至2kHz，优选为1kHz。例如，在约60-100rpm的旋转速率时，1kHz的采样频率，即每毫秒生成一个采样点，能够提供约1mm的空间分辨率。更大的采样频率或更小的旋转速率可以增大空间分辨率。
可以理解的是，在抛光期间，膜厚传感器50会在晶圆w上扫过许多条运动轨迹，这些运动轨迹有的经过晶圆圆心，有的不经过晶圆圆心。
图4示出了电涡流式膜厚传感器输出的电压信号。可见，当膜厚传感器的探头移动至晶圆下方时，电压信号出现峰值。当膜厚传感器的探头移出晶圆下方时，电压信号出现谷值。
图4中电压信号以周期形式出现，一个周期内出现一峰值和一谷值，代表了抛光盘旋转一圈，膜厚传感器从晶圆表面扫描一次。图4中所示，分别在t1、t2和t3时刻开始扫过晶圆。峰值所在的区域为膜厚传感器从晶圆下方穿入至穿出的有效范围，如图中t1至t1+Δt之间的范围。
如图5所示，本发明实施例所提供的一种膜厚测量方法，包括：
步骤S1，根据离线采集的晶圆膜厚信息以及在抛光期间使用膜厚传感器进行动态测量时输出的信号值，获取输出信号与晶圆膜厚的映射关系。
其中，当采用电涡流式膜厚传感器时，其输出的信号为电压信号，信号值为电压值。
步骤S2，利用所述映射关系，将所述膜厚传感器在线测量时输出的信号值转换为膜厚值。
本实施例中，在一片晶圆抛光期间，获取膜厚传感器实时在线测量输出的信号值，并获取离线采集的膜厚信息，以得到输出信号与晶圆膜厚的映射关系，实现了对膜厚传感器的标定。其中，映射关系可以表示为信号-膜厚标定表，也可以表示为信号与膜厚的关系曲线。
然后在之后的晶圆抛光时，使用此膜厚传感器测量晶圆膜厚，可以利用所述映射关系，将膜厚传感器输出的信号值直接转换为膜厚值，从而实现了快速而准确的在线膜厚测量。
其中，离线采集晶圆膜厚信息是将晶圆从化学机械抛光装置中取下，放置在离线测量设备上进行测量，例如四探针测试仪、轮廓曲线仪、电阻率测量仪等。
优选地，可以利用四探针测试仪离线测量膜厚形貌，分别在两个不同时刻获取离线测量的第一膜厚形貌和第二膜厚形貌。为了方便操作，在晶圆抛光前获取第一膜厚形貌和在晶圆抛光后获取第二膜厚形貌。膜厚形貌为距晶圆圆心不同径向距离上对应的膜厚所组成的膜厚曲线。
在本发明的一个实施例中，步骤S1包括：
步骤S11，计算所述膜厚传感器扫描晶圆表面时输出的信号均值以及对应的膜厚均值。
步骤S12，根据所述信号均值和所述膜厚均值生成所述映射关系。
本实施例中，直接计算膜厚传感器对晶圆表面进行动态测量时输出的信号值的均值，简化了计算过程，计算速度提高，缩短了数据处理的时间。
其中，步骤S11包括计算t时刻膜厚传感器输出的信号均值和t时刻晶圆的膜厚均值，然后在步骤S12中将多个时间点t1、t2…tm的信号均值和膜厚均值一一对应，得到映射关系。
在一个实施例中，步骤S11中计算信号均值包括：
步骤a，计算所述膜厚传感器从晶圆表面扫描一次过程中输出的信号值的均值，得到该次扫描所对应的t时刻的信号均值。
其中，膜厚传感器从晶圆表面扫描一次的过程包括膜厚传感器从晶圆下方穿入开始至穿出结束。t可以设为膜厚传感器从晶圆下方穿入的时刻，例如图4中的t1、t2或t3，或者t还可以设为膜厚传感器从晶圆下方穿出的时刻，例如图4中的t1+△t、t2+△t或t3+△t。
如图3所示，抛光盘每旋转1周，膜厚传感器都对晶圆表面进行1次扫描，可作为一个周期。图6示出了一个周期内的电压信号波形。当膜厚传感器移动至晶圆下方时，电压信号升高出现峰值，在此峰值范围内的信号即为膜厚传感器从晶圆表面扫描时输出的信号。
在t时刻，膜厚传感器从晶圆表面扫描一次过程中输出的信号值表示为Vt＝[v1v2...vn]，n为图3中实心点所示的有效范围内的采样点总数。
则，t时刻的所述信号均值为：
其中均值的算法采用几何平均值，几何平均值可以指明数据样本的集中趋势，削弱了数据样本中最大值和最小值的影响，使中位数贡献更大一些，能够减少信号边缘变形的影响，更好地反映晶圆中间区域的形貌。
另外，也可以采用算术平均值计算信号均值，则为
在一个实施例中，步骤a包括：
步骤a1，获取所述膜厚传感器输出的信号值。
步骤a2，确定所述信号值的有效范围。
步骤a3，计算所述有效范围内的信号值的均值。
其中，有效范围为膜厚传感器从晶圆表面扫描时输出信号的范围，如图3中实心点连成的曲线，也是图4中t1～t1+△t、t2～t2+△t和t3～t3+△t之间的范围。
作为一种可实施方式，步骤a2中确定有效范围包括：
计算相邻两个采样点的信号值的差值，得到差值函数的波形，该波形中尖峰之间的区域为有效区域。
差值函数可以表示为Di＝|vi-vi-1|，其中，vi为膜厚传感器输出的第i个信号值，i表示采样点的序号。
如图7所示，基于图6中的信号值计算得到差值函数的波形，可见，图6中峰值的两个跳变的边缘对应图7中的两个尖峰。故，图7中两个尖峰之间的区域即为有效范围。
作为另一种可实施方式，步骤a2中确定有效范围包括：
步骤a21，在采集所述信号值的同时，计算所述膜厚传感器的探头距晶圆圆心的径向距离。
步骤a22，根据所述径向距离确定所述有效范围。
如图3所示，在通过膜厚传感器获取晶圆表面不同位置处的采样点的信号值时，计算该采样点距晶圆圆心的径向距离，即图3中各实心点距晶圆w圆心的距离。
信号值与径向距离的对应关系可以表示在以径向距离为横坐标且以信号值为纵坐标的坐标系中，如图6所示。可以理解为，从图4中获取t时刻的信号值(即电压值)，从图3中获取t时刻的采样点(即实心点)距晶圆w圆心的距离，组成该采样点的一个坐标，可表示为(信号值，径向距离)，许多个采样点的坐标连线便得到了图6中的曲线，即信号形貌。
本实施例中，膜厚传感器检测到的采样点的信号值对应该采样点距晶圆圆心的径向距离，将信号值与径向距离以坐标表示，如图6所示。图6中横坐标为径向距离，单位为毫米，纵坐标为电压值，单位为毫伏。
可以将预设范围内的径向距离确定为有效范围，如图6所示，横坐标在-150至150之间的为有效范围，即晶圆直径。
具体的，作为计算径向距离的一种可实施方式，步骤a21包括：
1)在通过膜厚传感器测得所述信号值的同时，获取此时的抛光头位置和抛光盘位置。
2)根据膜厚传感器在抛光盘上的安装位置、所述抛光盘位置和所述抛光头位置，计算所述径向距离。
如图2所示，在晶圆w抛光期间，抛光盘旋转电机22带动抛光盘20绕抛光盘20的中轴线旋转。抛光头10连接至抛光头旋转电机11，以使抛光头10绕其中轴线旋转。同时，抛光头10悬挂在支撑结构12上，支撑结构12可以由例如回转料架或轨道实现，通过传送电机13控制抛光头10沿支撑结构12水平移动，以使抛光头10沿抛光盘20的径向移动。
如图8所示，抛光盘旋转电机、抛光头旋转电机和抛光头的传送电机均连接有各自的驱动单元，驱动单元连接化学机械抛光装置的控制器，控制器通过驱动单元可以读取电机的位置、转速、脉冲个数等信息，从而可以得到抛光头位置和抛光盘位置。
并且，如图8所示，膜厚传感器的输出端通过电压转换单元连接该控制器，实现了在控制器的同一扫描周期内同时采集膜厚传感器输出的信号值以及抛光头位置和抛光盘位置，保证了数据的同源性。
如图9所示，作为一种可实施方式，以直角坐标系作为参照，所述径向距离为：
其中，所述直角坐标系以抛光盘中心为坐标原点且以抛光盘中心至抛光头中心的方向为x轴方向，r为所述径向距离，d为所述安装位置距抛光盘中心的距离，θ为所述探头和所述坐标原点连线与所述x轴正向的夹角，e为所述抛光头中心距所述抛光盘中心的距离。
图9中，原点O为抛光盘20中心，O1点为抛光头10中心，O2点为存片模块40中心。膜厚传感器在抛光盘上的安装位置是固定不变的，以膜厚传感器的探头中心表示安装位置，如图9中S点所示，可以预先测量得到S点至O点的距离d。
存片模块40的位置固定，抛光盘中心O至存片模块中心O2的距离OO2可预先测量得到。抛光头10的移动轨迹是以O2为起点沿x轴移动，通过读取抛光头的传送电机输出的位置信息可以得到距离O1O2，故e＝OO2-O1O2。
作为一种可实施方式，获取夹角θ的过程包括：
1)零位校正，在膜厚传感器的探头中心S移动至x轴时，获取抛光盘旋转电机的脉冲值PO。可以利用光电开关传感器检测探头中心S是否移动至x轴。
2)在抛光期间的任意时刻，获取抛光盘旋转电机的脉冲值Pt。已知抛光盘转一圈的脉冲个数为PN(例如1048576)，那么：
将计算得到的径向距离r与信号值一一对应，得到信号形貌，如图6所示。
在本发明的一个实施例中，步骤S11中计算膜厚均值包括：
1)利用离线测量设备，在第一时刻采集第一膜厚形貌，在第二时刻采集第二膜厚形貌。
2)计算第一膜厚形貌的均值，得到第一膜厚均值。
3)计算第二膜厚形貌的均值，得到第二膜厚均值。
4)利用第一膜厚均值、第二膜厚均值以及第一时刻和第二时刻之间的时间差，计算t时刻对应的膜厚均值。
优选的，第一时刻为晶圆抛光开始之前，第二时刻为晶圆抛光结束之后，第一时刻和第二时刻之间的时间差为抛光总时长。这样可以避免在抛光期间将晶圆取下进行离线的膜厚测量。
离线测量设备可以为四探针测试仪。
其中，膜厚形貌为距晶圆圆心不同径向距离上对应的膜厚所组成的膜厚曲线。
如图10所示，示例出了在直径为300mm的晶圆表面，距晶圆圆心的径向距离为-150mm至150mm区间上的膜厚形貌。横坐标为径向距离，单位为毫米，纵坐标为膜厚，单位为埃。
如图10所示，曲线L1表示第一膜厚形貌，其上所绘虚线L1′为第一膜厚均值，设定为O时刻的膜厚，即t＝O。抛光总时长为T。曲线L2表示第二膜厚形貌，其上所绘虚线L2′为第二膜厚均值，设定为T时刻的膜厚，即t＝T。
设定从L1′至L2′采用均匀一致的抛光去除速率，那么，利用L1′、L2′和T，可知抛光去除速率为RR＝(L2′-L1′)/T，从而可得到任意时刻t的膜厚均值为L1′+RR*t。
具体计算过程为：
第一膜厚形貌表示为THKa＝[a1a2...ak]，k为膜厚采样点总数；如曲线L1所示。
第二膜厚形貌表示为THKb＝[b1b2...bk]，如曲线L2所示。
抛光总时长为T。
则，第一膜厚均值为
如L1′所示。
第二膜厚均值为
如L2′所示。
抛光去除速率为
抛光期间t时刻所对应的膜厚均值为：
在本发明的一个实施例中，步骤S12包括：
确定标定段数m，将m个同一时刻对应的膜厚均值和信号均值进行关联，得到所述映射关系。
其中，映射关系可以表示为动态标定表或信号-膜厚动态拟合曲线。
作为一种可实施方式，将多个时刻的膜厚均值和信号均值按照对应关系存储在数据库中，生成动态标定表作为所述映射关系。
如表1所示为动态标定表的示例，设定标定段数m。动态标定表中的数据可实时更新。
表1-动态标定表
当采用表1执行步骤S2时，若膜厚传感器输出的信号值在表1存储的信号均值中有记载，则直接提取对应的膜厚均值。若膜厚传感器输出的信号值在表1中未记载，则采用分段插值法，利用表1中临近的两个信号均值计算中间插值以得到对应的膜厚。
作为另一种可实施方式，基于多个时刻的膜厚均值和信号均值的对应关系，拟合信号与膜厚的关系曲线以及函数关系式，作为所述映射关系。
如图11所示为信号-膜厚动态拟合曲线的示例，可以采用曲线拟合算法得到。
例如，利用最小二乘法，将不同时刻的膜厚均值
和信号均值
组成的坐标点拟合成曲线并得到曲线对应的函数关系式。
或者，采用分段拟合法，将相邻时刻的坐标点连线，形成了分段线组成的折线，并取得函数关系式。
当采用图11中的动态拟合曲线执行步骤S2时，直接利用拟合曲线对应的函数关系式计算信号值对应的膜厚值即可。
如图12所示，以一个示例对晶圆膜厚测量的完整过程进行说明。
在对晶圆进行抛光的过程中，采集膜厚形貌和信号值，然后计算膜厚均值
和有效范围内的信号均值
生成信号与膜厚的映射关系。在对之后的晶圆进行膜厚测量时，可以使用此映射关系，直接利用膜厚传感器输出的信号得到膜厚。
本发明实施例中获得同一时间点对应的膜厚值和信号值，例如t时刻的膜厚值和信号值，从而建立二者的映射关系，实现了对膜厚传感器的快速而准确的标定。以此方法可以在一次抛光过程中完成对晶圆的膜厚标定，标定过程中使用与实际抛光工艺相同的抛光压力、抛光液组分和流量等工艺参数，可以避免这些工艺参数对标定结果的干扰。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
如图13所示，本发明的一个实施例提供的膜厚测量系统100，用于执行图5所对应的实施例中的方法步骤，其包括：
标定模块110，用于根据离线采集的晶圆膜厚信息以及在抛光期间使用膜厚传感器进行动态测量时输出的信号值，获取输出信号与晶圆膜厚的映射关系。
输出模块120，用于利用所述映射关系，将所述膜厚传感器在线测量时输出的信号值转换为膜厚值。
在一个实施例中，膜厚测量系统100还包括其他功能模块/单元，用于实现上述方法实施例中各实施例的方法步骤。
本发明实施例还提供了一种化学机械抛光装置，包括：
抛光盘，其覆盖有用于对晶圆进行抛光的抛光垫。
抛光头，用于保持晶圆并将晶圆按压在所述抛光垫上。
膜厚传感器，用于在抛光期间测量晶圆膜厚并输出信号值。
控制器，用于根据离线采集的晶圆膜厚信息以及在抛光期间使用膜厚传感器进行动态测量时输出的信号值，获取输出信号与晶圆膜厚的映射关系；并利用所述映射关系，将所述膜厚传感器在线测量时输出的信号值转换为膜厚值。
图14是本发明一实施例提供的控制设备的示意图。如图14所示，该实施例的控制设备包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述方法实施例中所述的各实施例中的步骤，例如图5所示的步骤S1至S2。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述系统实施例中所述的各实施例中的各模块/单元的功能，例如图13所示模块110至120的功能。
所述控制设备是指具有数据处理能力的终端，包括但不限于计算机、工作站、服务器，甚至是一些性能优异的智能手机、掌上电脑、平板电脑、个人数字助理(PDA)、智能电视(Smart TV)等。
所述控制设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，图14仅仅是控制设备的示例，并不构成对控制设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述控制设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。
所述存储器可以是所述控制设备的内部存储单元，例如控制设备的硬盘或内存。所述存储器也可以是所述控制设备的外部存储设备，例如所述控制设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器还可以既包括所述控制设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器用于存储所述计算机程序以及所述控制设备所需的其他程序和数据。所述存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中所述的各实施例中的步骤，例如图5所示的步骤S1至步骤S2。或者，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述系统实施例中所述的各实施例中的各模块/单元的功能，例如图13所示的模块110至120的功能。
所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，各实施例可以任意组合，组合后形成的新的实施例也在本申请的保护范围之内。某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种膜厚测量方法，其特征在于，包括：
根据离线采集的晶圆膜厚信息以及在抛光期间使用膜厚传感器进行动态测量时输出的信号值，获取输出信号与晶圆膜厚的映射关系；
利用所述映射关系，将所述膜厚传感器在线测量时输出的信号值转换为膜厚值；
所述获取映射关系包括：计算所述膜厚传感器扫描晶圆表面时输出的信号均值以及对应的膜厚均值，根据所述信号均值和所述膜厚均值生成所述映射关系；
所述计算信号均值包括：在采集膜厚传感器输出的信号值的同时，计算膜厚传感器的探头距晶圆圆心的径向距离，将晶圆直径范围内的径向距离确定为有效范围，计算所述有效范围内的信号值的均值。
2.如权利要求1所述的膜厚测量方法，其特征在于，所述计算信号均值包括：
计算所述膜厚传感器从晶圆表面扫描一次过程中输出的信号值的均值，得到该次扫描所对应的t时刻的信号均值。
3.如权利要求2所述的膜厚测量方法，其特征在于，
t时刻的信号值表示为Vt＝[v1v2…vn]，n为有效范围内的采样点总数；
则，t时刻的所述信号均值为：
4.如权利要求1所述的膜厚测量方法，其特征在于，所述计算膜厚均值包括：
利用离线测量设备，在第一时刻采集第一膜厚形貌，在第二时刻采集第二膜厚形貌；
计算所述第一膜厚形貌的均值，得到第一膜厚均值；
计算所述第二膜厚形貌的均值，得到第二膜厚均值；
利用所述第一膜厚均值、所述第二膜厚均值以及所述第一时刻和所述第二时刻之间的时间差，计算t时刻对应的膜厚均值；
其中，膜厚形貌为距晶圆圆心不同径向距离上对应的膜厚所组成的膜厚曲线；
第一膜厚形貌表示为THKa＝[a1a2…ak]，k为膜厚采样点总数，第二膜厚形貌表示为THKb＝[b1b2…bk]，抛光总时长为T，
则，第一膜厚均值为
第二膜厚均值为
抛光期间t时刻所对应的膜厚均值为：
5.如权利要求4所述的膜厚测量方法，其特征在于，
所述第一时刻为晶圆抛光开始之前，所述第二时刻为晶圆抛光结束之后，所述第一时刻和第二时刻之间的时间差为抛光总时长。
6.如权利要求1所述的膜厚测量方法，其特征在于，所述生成映射关系包括：
确定标定段数m，将m个同一时刻对应的膜厚均值和信号均值进行关联，得到所述映射关系。
7.一种膜厚测量系统，其特征在于，包括：
标定模块，用于根据离线采集的晶圆膜厚信息以及在抛光期间使用膜厚传感器进行动态测量时输出的信号值，获取输出信号与晶圆膜厚的映射关系；
输出模块，用于利用所述映射关系，将所述膜厚传感器在线测量时输出的信号值转换为膜厚值；
所述获取映射关系包括：计算所述膜厚传感器扫描晶圆表面时输出的信号均值以及对应的膜厚均值，根据所述信号均值和所述膜厚均值生成所述映射关系；
所述计算信号均值包括：在采集膜厚传感器输出的信号值的同时，计算膜厚传感器的探头距晶圆圆心的径向距离，将晶圆直径范围内的径向距离确定为有效范围，计算所述有效范围内的信号值的均值。
8.一种化学机械抛光装置，其特征在于，包括：
抛光盘，其覆盖有用于对晶圆进行抛光的抛光垫；
抛光头，用于保持晶圆并将晶圆按压在所述抛光垫上；
膜厚传感器，用于在抛光期间测量晶圆膜厚并输出信号值；
控制器，用于根据离线采集的晶圆膜厚信息以及在抛光期间使用膜厚传感器进行动态测量时输出的信号值，获取输出信号与晶圆膜厚的映射关系；并利用所述映射关系，将所述膜厚传感器在线测量时输出的信号值转换为膜厚值；
所述获取映射关系包括：计算所述膜厚传感器扫描晶圆表面时输出的信号均值以及对应的膜厚均值，根据所述信号均值和所述膜厚均值生成所述映射关系；
所述计算信号均值包括：在采集膜厚传感器输出的信号值的同时，计算膜厚传感器的探头距晶圆圆心的径向距离，将晶圆直径范围内的径向距离确定为有效范围，计算所述有效范围内的信号值的均值。
9.一种控制设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述膜厚测量方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述膜厚测量方法的步骤。
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