CN101650170B - 晶圆表面粗糙度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种晶圆表面粗糙度检测方法，包括如下步骤：从同一批次的晶圆中挑选出至少三个不同粗糙度的晶圆作为样品；将每个所述样品放到粗糙度测试仪下进行检测，得出各自的粗糙度；将每个所述样品放到光学检测仪下进行检测，得出各自的反光度；建立所述粗糙度和所述反光度之间的关系式；将同一批次的晶圆逐个通过光学检测仪进行检测，得出每个所述晶圆的反光度，根据所述关系式，得出每个所述晶圆的粗糙度。本发明能够对晶圆表面的粗糙度进行实时的检测，有利于提高晶圆的质量。

Description

晶圆表面粗糙度检测方法

技术领域

本发明涉及一种半导体工艺，且尤其涉及一种晶圆表面粗糙度检测方法。

背景技术

对于表面粗糙度的检测，最早人们是用标准样件或样块，通过肉眼观察或用手触摸，对表面粗糙度做出定性的综合评定。1929年德国的施马尔茨(g.schmalz)首先对表面微观不平度的深度进行了定量测量。1936年美国的艾卜特(e.j.abbott)研制成功第一台车间用的测量表面粗糙度的轮廓仪。1940年英国taylor-hobson公司研制成功表面粗糙度测量仪“泰吕塞夫(talysurf)”。以后，各国又相继研制出多种测量表面粗糙度的仪器。目前，测量表面粗糙度常用的方法有：比较法、光切法、干涉法、针描法和印模法等，而测量迅速方便、测值精度较高、应用最为广泛的就是采用针描法原理的表面粗糙度测量仪。针描法又称触针法。当触针直接在工件被测表面上轻轻划过时，由于被测表面轮廓峰谷起伏，触针将在垂直于被测轮廓表面方向上产生上下移动，把这种移通过电子装置把信号加以放大，然后通过指零表或其它输出装置将有关粗糙度的数据或图形输出来。

粗糙度测试仪用于计量室及生产现场对工作表面粗糙度进行高精度的测量，粗糙度测试仪采用接触式方式，能迅速精确直观地测量出表面粗糙度值，仪器采用电感式探头，测量误差小，重复性好，钻石触针经久耐用，配置16位单片微处理器，智能化程度高，使用特别方便，能迅速读出所需的参数，并可根据需要打印出全部测试数据及轮廓图形，LCD能显示测量过程中的触针位置，避免人为造成的误差。

粗糙度是实际表面同规定平面的小数值范围的偏差，例如图1所示，图1为表面粗糙度的放大状况示意图，它有许多小的距离很近的峰和谷，它是晶圆表面纹理的标志。表面微粗糙度测量了晶圆表面最高点和最低点的高度差别，它的单位是纳米或者埃。粗糙度的标准是用均方根来表示的，它是规定平面所有测量数值的平方的平均值的平方根。这是一个用来确定最可能的测量数据的普通统计方法。

对芯片制造来讲，晶圆表面的粗糙度对背面金属薄膜沉积粘附度是相当重要的，因此，晶圆表面的粗糙度需要实时的加以监控，以确保生产出高品质的晶圆，而现有的粗糙度测试方法是将晶圆逐个的放到粗糙度测试仪下去测试，所花费的时间较长，根本无法做到实时监控。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术中晶圆表面粗糙度无法实现实时检测的问题。

本发明提供了一种晶圆表面粗糙度检测方法，包括如下步骤：从同一批次的晶圆中挑选出至少三个不同粗糙度的晶圆作为样品；将每个所述样品放到粗糙度测试仪下进行检测，得出各自的粗糙度；将每个所述样品放到光学检测仪下进行检测，得出各自的反光度；建立所述粗糙度和所述反光度之间的关系式；将同一批次的晶圆逐个通过光学检测仪进行检测，得出每个所述晶圆的反光度，根据所述关系式，得出每个所述晶圆的粗糙度。

可选的，所述样品为六个不同粗糙度的晶圆。

可选的，所述关系式为线性关系式。

可选的，用最小二乘法对所述粗糙度和所述反光度的值进行拟合，建立所述关系式。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明用光学检测仪代替了粗糙度测试仪，由于光学检测仪直接检测的是反光度，因此可以实现实时检测，另外预先建立好粗糙度和反光度之间的关系式，由实时检测出的反光度便可实时得到晶圆的粗糙度，从而确保了生产出的晶圆为高品质的晶圆。

附图说明

图1为表面粗糙度的放大状况示意图；

图2为本发明晶圆表面粗糙度检测方法的流程图；

图3为本发明晶圆表面粗糙度检测方法一实施例的粗糙度和反光度的关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

首先，请参考图2，图2为本发明晶圆表面粗糙度检测方法的流程图，从图2中可以看出，本发明包括如下步骤：步骤11：从同一批次的晶圆中挑选出至少三个不同粗糙度的晶圆作为样品；步骤12：将每个所述样品放到粗糙度测试仪下进行检测，得出各自的粗糙度；步骤13：将每个所述样品放到光学检测仪下进行检测，得出各自的反光度；步骤14：建立所述粗糙度和所述反光度之间的关系式，一般关系式为线性关系式；步骤15：将同一批次的晶圆逐个通过光学检测仪进行检测，得出每个所述晶圆的反光度，根据所述关系式，求出每个所述晶圆的粗糙度。

下面，请看一实施例。

首先，从同一批次的晶圆中挑选出六个不同粗糙度的晶圆作为样品，样品数量一般不要低于三个，因为样品数量如果太少，会影响到将来关系式中涉及的未知数的精确度，如果单纯的从精确度角度来说，样品的数量是越多越好，但是，还要考虑实际操作的效率，因此，本实施例将样品的数量选择为六个。

接着，将六个样品逐一放到粗糙度测试仪下进行检测，给六个样品分别编号为1-6，假设y为样品的粗糙度，得到检测结果y1＝1980埃，y2＝1760埃，y3＝1620埃，y4＝1100埃，y5＝1000埃，y6＝650埃。然后将六个样品逐一放到光学检测仪下进行检测，假设x为样品的反光度，得到检测结果x1＝0.08埃，x2＝0.144埃，x3＝0.203埃，x4＝0.386埃，x5＝0.496埃，x6＝0.75埃。

下面，建立所述粗糙度和所述反光度之间的关系式。首先将每个样品的粗糙度和反光度结合在一起，在一个x-y直角坐标系里面，每个样品表示成一个点，纵轴表示粗糙度，横轴表示反光度，即如图3所示，图3为本发明晶圆表面粗糙度检测方法一实施例的粗糙度和反光度的关系示意图。

然后，使用最小二乘法拟合粗糙度和反光度的值，得出相互之间的关系式，计算过程如下：

当将粗糙度和反光度的数据描绘在x-y直角坐标系中时，发现这六个点在一条直线的附近，因此，令这条直线方程如下：

Y＝a₀+a₁X                (1-1)

其中Y表示任意的粗糙度，X表示任意的反光度，a₀和a₁为任意实数。接着，令

其中yi在i＝1至6时，即表示y1至y6。

将等式(1-1)代入等式(1-2)得到：

接着函数

对a₀和a₁分别求偏导数，且令偏导数等于零，便会得到只含有未知数a₀和a₁一个方程组：

$\left\{\begin{array}{c}6*a_0+\left(\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{xi}\right)*a_1=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{yi}\\ \left(\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{xi}\right)*a_0+\left(\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{xi}}^2\right)*a_1=\underset{i=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{xi}\end{array}\right.---(1-4)$

将x1至x6的值以及y1至y6的值代入方程组(1-4)，计算得出a₀＝-2358，a₁＝2114，由此得出粗糙度和反光度之间的关系式为：

Y＝-2358+2114*X        (1-5)

为了判断最小二乘法拟合情况的好与坏，一般通过相关系数“R”或者“R²”来衡量，当相关系数“R”或者“R²”越接近1时，表示拟合的情况越好。通过计算，本实施例中R²＝0.988，表示拟合情况比较好。

在得到粗糙度和反光度之间的关系式(1-5)之后，将同一批次的晶圆逐个通过光学检测仪进行检测，得出每个所述晶圆的反光度，根据关系式(1-5)，求出每个所述晶圆的粗糙度。

虽然本发明己以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (4)

1.一种晶圆表面粗糙度检测方法，其特征在于包括如下步骤：

从同一批次的晶圆中挑选出至少三个不同粗糙度的晶圆作为样品；

将每个所述样品放到粗糙度测试仪下进行检测，得出各自的粗糙度；

将每个所述样品放到光学检测仪下进行检测，得出各自的反光度；

建立所述粗糙度和所述反光度之间的关系式；

将同一批次的晶圆逐个通过光学检测仪进行检测，得出每个所述晶圆的反光度，根据所述关系式，得出每个所述晶圆的粗糙度。

2.根据权利要求1所述的晶圆表面粗糙度检测方法，其特征在于所述样品为六个不同粗糙度的晶圆。

3.根据权利要求1所述的晶圆表面粗糙度检测方法，其特征在于所述关系式为线性关系式。

4.根据权利要求1或3所述的晶圆表面粗糙度检测方法，其特征在于用最小二乘法对样品检测得到的所述粗糙度和所述反光度的值进行拟合，建立所述关系式。

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