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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体,尤其涉及一种薄膜层厚度测量方法及测量装置。
技术介绍
1、晶圆中薄膜层的厚度测量在半导体制造和微电子行业中具有极其重要的地位。薄膜层厚度的精确控制直接影响到器件的性能、可靠性和制造良率。薄膜沉积是半导体制造的核心工艺。薄膜层的厚度测量能够提供实时的反馈,用于调节工艺参数,确保每一批次生产的一致性。未能准确控制薄膜层的厚度可能导致器件功能失效,甚至废片。
2、现有技术使用反射光谱法或者椭偏光谱法对薄膜层厚度进行测量,即光源直接照射在薄膜层表面,通过分析薄膜层反射回来的光谱信息直接计算出薄膜层的厚度。实际晶圆制作中,往往存在应力作用,由于残余应力,造成薄膜层的翘曲,翘曲会影响反射光束的角度,使得采集到的反射光强分布畸变,而现有技术在确定薄膜层厚度时并没有考虑这种翘曲,从而导致薄膜层厚度测量不准确的问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种薄膜层厚度测量方法及测量装置,提高了测量薄膜层厚度的准确率。
2、根据本专利技术的一方面,提供了一种薄膜层厚度测量方法,薄膜层厚度测量方法包括:
3、提供一校准样品,其中,所述校准样品包括第一中央区域和第一边缘区域,所述第一边缘区域全围绕所述第一中央区域,所述第一边缘区域的翘曲度大于所述第一中央区域的翘曲度;
4、控制光发射模块向所述校准样品的多个第一设定位置处发射设定入射光,并获取所述校准样品反射所述设定入射光的第一反射光信号,以及记录所述光发射模块向每一所述第一设定位置发射所
5、根据多个所述第一反射光信号及多个所述第一位置高度确定光强谱校准库;
6、控制光发射模块向待测晶圆中的薄膜层的多个第二设定位置处发射设定入射光,并获取所述待测晶圆反射所述设定入射光的第二反射光信号,以及记录所述光发射模块向每一所述第二设定位置发射所述设定入射光时的第二位置高度;其中,所述待测晶圆包括衬底和位于所述衬底一侧的所述薄膜层;所述多个第二设定位置包括所述待测晶圆的第二中央区域的至少一个位置及所述待测晶圆的第二边缘区域的至少一个位置;
7、根据多个所述第二反射光信号、多个所述第二位置高度和所述光强谱校准库确定各所述第二设定位置处的薄膜层的厚度。
8、可选的,所述控制光发射模块向所述校准样品的多个第一设定位置处发射设定入射光,包括:
9、将所述校准样品放置于承载台上;
10、控制所述校准样品沿第一方向以第一设定步长间隔移动至少两次,当所述校准样品移动到新的位置时,调节所述光发射模块在第二方向上的位置以使所述光发射模块对所述校准样品完成对焦,对焦完成后控制所述光发射模块向所述校准样品发射所述设定入射光,其中,所述第一方向与所述第二方向垂直,所述第二方向垂直于所述承载台承载所述校准样品的表面。
11、可选的,所述控制光发射模块向待测晶圆中的薄膜层的多个第二设定位置处发射设定入射光,包括:
12、将所述待测晶圆放置于所述承载台上;
13、控制所述待测晶圆沿所述第一方向以第二设定步长间隔移动至少两次,当所述待测晶圆移动到新的位置时,调节所述光发射模块在所述第二方向上的位置以使所述光发射模块对所述待测晶圆完成对焦,对焦完成后控制所述光发射模块向所述薄膜层发射所述设定入射光。
14、可选的,所述根据多个所述第一反射光信号及多个所述第一位置高度确定光强谱校准库,包括:
15、确定多个所述第一位置高度中数值最小的第一位置高度;
16、将所述数值最小的第一位置高度对应的第一反射光信号作为第一标准光信号,将剩余的第一位置高度对应的第一反射光信号作为第一翘曲光信号;其中,剩余的第一位置高度为所述多个第一位置高度中除数值最小的第一位置高度外的第一位置高度;
17、获取所述第一标准光信号中的特征峰对应的波长以及各所述第一翘曲光信号中的特征峰对应的波长;
18、根据各剩余的第一位置高度与数值最小的第一位置高度的第一高度差、所述第一标准光信号中的特征峰对应的波长与各所述第一翘曲光信号中的特征峰对应的波长之差确定所述光强谱校准库。
19、可选的,所述根据多个所述第二反射光信号、多个所述第二位置高度和所述光强谱校准库确定各所述第二设定位置处的薄膜层的厚度,包括:
20、确定多个所述第二位置高度中数值最小的第二位置高度;
21、根据各剩余的第二位置高度与数值最小的第二位置高度的第二高度差及所述光强谱校准库确定各第二反射光信号校准后的校准光信号;其中,剩余的第二位置高度为所述多个第二位置高度中除数值最小的第二位置高度外的第二位置高度;
22、根据各所述校准光信号确定各所述校准光信号对应的所述第二设定位置处的薄膜层的厚度。
23、可选的,所述第一中央区域的翘曲度为0。
24、可选的,所述校准样品包括无薄膜层的裸硅晶圆或者全反射材质的圆形结构。
25、可选的,所述设定入射光包括白光。
26、根据本专利技术的另一方面,提供了一种薄膜层厚度测量装置,薄膜层厚度测量装置包括:样品提供模块、运动控制模块、光发射模块、校准库确定模块及厚度确定模块;
27、所述样品提供模块用于提供一校准样品,其中,所述校准样品包括第一中央区域和第一边缘区域,所述第一边缘区域全围绕所述第一中央区域,所述第一边缘区域的翘曲度大于所述第一中央区域的翘曲度;
28、所述运动控制模块用于控制所述光发射模块向所述校准样品的多个第一设定位置处发射设定入射光,并获取所述校准样品反射所述设定入射光的第一反射光信号,以及记录所述光发射模块向每一所述第一设定位置发射所述设定入射光时的第一位置高度;还用于控制所述光发射模块向待测晶圆中的薄膜层的多个第二设定位置处发射设定入射光,并获取所述待测晶圆反射所述设定入射光的第二反射光信号,以及记录所述光发射模块向每一所述第二设定位置发射所述设定入射光时的第二位置高度;其中,所述待测晶圆包括衬底和位于所述衬底一侧的所述薄膜层;所述多个第二设定位置包括所述待测晶圆的第二中央区域的至少一个位置及所述待测晶圆的第二边缘区域的至少一个位置;所述多个第一设定位置包括所述第一中央区域的至少一个位置及所述第一边缘区域的至少一个位置;
29、所述校准库确定模块用于根据多个所述第一反射光信号及多个所述第一位置高度确定光强谱校准库;
30、所述厚度确定模块用于根据多个所述第二反射光信号、多个所述第二位置高度和所述光强谱校准库确定各所述第二设定位置处的薄膜层的厚度。
31、可选的,所述运动控制模块具体用于将所述校准样品放置于承载台上,并控制所述校准样品沿第一方向以第一设定步长间隔移动至少两次,当所述校准样品移动到新的位置时,调节所述光发射模块在第二方向上的位置以使所述光发射模本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种薄膜层厚度测量方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的薄膜层厚度测量方法,其特征在于,所述控制光发射模块向所述校准样品的多个第一设定位置处发射设定入射光,包括:
3.根据权利要求2所述的薄膜层厚度测量方法,其特征在于,所述控制光发射模块向待测晶圆中的薄膜层的多个第二设定位置处发射设定入射光,包括:
4.根据权利要求1所述的薄膜层厚度测量方法,其特征在于,所述根据多个所述第一反射光信号及多个所述第一位置高度确定光强谱校准库,包括:
5.根据权利要求1所述的薄膜层厚度测量方法,其特征在于,所述根据多个所述第二反射光信号、多个所述第二位置高度和所述光强谱校准库确定各所述第二设定位置处的薄膜层的厚度,包括:
6.根据权利要求1所述的薄膜层厚度测量方法,其特征在于,所述第一中央区域的翘曲度为0。
7.根据权利要求1所述的薄膜层厚度测量方法,其特征在于,所述校准样品包括无薄膜层的裸硅晶圆或者全反射材质的圆形结构。
8.根据权利要求1-7任一项所述的薄膜层厚度测量方法,其特征在于,所述设定入射
9.一种薄膜层厚度测量装置,其特征在于,包括:样品提供模块、运动控制模块、光发射模块、校准库确定模块及厚度确定模块;
10.根据权利要求9所述的薄膜层厚度测量装置,其特征在于,所述运动控制模块具体用于将所述校准样品放置于承载台上,并控制所述校准样品沿第一方向以第一设定步长间隔移动至少两次,当所述校准样品移动到新的位置时,调节所述光发射模块在第二方向上的位置以使所述光发射模块对所述校准样品完成对焦,对焦完成后控制所述光发射模块向所述校准样品发射所述设定入射光,还具体用于将所述待测晶圆放置于所述承载台上;控制所述待测晶圆沿所述第一方向以第二设定步长间隔移动至少两次,当所述待测晶圆移动到新的位置时,调节所述光发射模块在所述第二方向上的位置以使所述光发射模块对所述待测晶圆完成对焦,对焦完成后控制所述光发射模块向所述薄膜层发射所述设定入射光,其中,所述第一方向与所述第二方向垂直,所述第二方向垂直于所述承载台承载所述校准样品的表面。
...【技术特征摘要】
1.一种薄膜层厚度测量方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的薄膜层厚度测量方法,其特征在于,所述控制光发射模块向所述校准样品的多个第一设定位置处发射设定入射光,包括:
3.根据权利要求2所述的薄膜层厚度测量方法,其特征在于,所述控制光发射模块向待测晶圆中的薄膜层的多个第二设定位置处发射设定入射光,包括:
4.根据权利要求1所述的薄膜层厚度测量方法,其特征在于,所述根据多个所述第一反射光信号及多个所述第一位置高度确定光强谱校准库,包括:
5.根据权利要求1所述的薄膜层厚度测量方法,其特征在于,所述根据多个所述第二反射光信号、多个所述第二位置高度和所述光强谱校准库确定各所述第二设定位置处的薄膜层的厚度,包括:
6.根据权利要求1所述的薄膜层厚度测量方法,其特征在于,所述第一中央区域的翘曲度为0。
7.根据权利要求1所述的薄膜层厚度测量方法,其特征在于,所述校准样品包括无薄膜层的裸硅晶圆或者全反射材质的圆形结构。
8.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员:戴丹蕾,相宇阳,俞胜武,
申请(专利权)人:无锡卓海科技股份有限公司,
类型:发明
国别省市:
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