CN112729133B - 一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法及装置 - Google Patents
一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112729133B CN112729133B CN202011509110.2A CN202011509110A CN112729133B CN 112729133 B CN112729133 B CN 112729133B CN 202011509110 A CN202011509110 A CN 202011509110A CN 112729133 B CN112729133 B CN 112729133B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- grating
- ith
- thin film
- wafer
- preset
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
- H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明提供了一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法及装置,包括:提供待测晶圆;控制预设波长的探测光源照射待测晶圆具有薄膜结构一侧,探测光源透过薄膜结构照射多个光栅区,探测光源在多个光栅区衍射后透过薄膜结构出射;采集每个光栅区的预设位置衍射时分别透过第i薄膜层的第i预设衍射光,第i预设衍射光为预设衍射级次的衍射光;根据第i预设衍射光确定每个光栅区的预设位置衍射时分别透过第i薄膜层的第i光栅衍射强度;参考每个光栅区的预设位置分别位于晶片的坐标和每个光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度,拟合第i薄膜层的厚度曲线。本发明无需增加额外工艺,能够有效保证晶圆的制作成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域,更为具体地说,涉及一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法及装置。
背景技术
随着集成电路制造的发展,技术节点越来越小。薄膜的厚度和均匀性是集成电路生产中的关键因素,薄膜在沉积,旋涂,蚀刻等过程中扮演着功能作用,因此对薄膜的精确测量是集成电路生产中的必要环节。目前,测量薄膜厚度的方法包括:光学方法和非光学方法;其中光学方法主要有,干涉法、光谱分析法、椭圆偏振法;非光学方法主要有,电解法和水晶振子法。干涉法和光谱分析法都是利用相干光干涉形成摩尔条纹的原理来判断薄膜的厚度。但实际集成电路制程过程中,薄膜经过氧化,沉积等工艺变得非常厚,此时干涉法无法获得清晰的干涉条纹,因此测量误差比较大。光谱分析法测量不同类型薄膜时,需要使用不同的波长范围,使用局限性比较大。电解法和水晶法对测量薄膜类型也有一定的局限性,因此适用性不太广。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法及装置,有效解决了现有技术存在的技术问题,提供了一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的技术方案。
为实现上述目的,本发明提供的技术方案如下:
一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法,包括:
提供待测晶圆,所述待测晶圆包括晶片和位于所述晶片的生长面一侧的薄膜结构,所述晶片的生长面包括多个光栅区,且所述光栅区包括周期性凹槽,及所述薄膜结构包括沿所述晶片至所述薄膜结构方向依次叠加的第一薄膜层至第N薄膜层,N为大于或等于1的整数;
控制预设波长的探测光源照射所述待测晶圆具有所述薄膜结构一侧,其中,所述探测光源透过所述薄膜结构照射所述多个光栅区,所述探测光源在所述多个光栅区衍射后透过所述薄膜结构出射;
采集每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过第i薄膜层的第i预设衍射光,所述第i预设衍射光为预设衍射级次的衍射光,i为小于N的正整数;
根据所述第i预设衍射光确定每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过所述第i薄膜层的第i光栅衍射强度;
参考每个所述光栅区的预设位置分别位于所述晶片的坐标和每个所述光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度,拟合所述第i薄膜层的厚度曲线。
可选的,参考每个所述光栅区的预设位置分别位于所述晶片的坐标和每个所述光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度,拟合所述第i薄膜层的厚度曲线,包括:
参考每个所述光栅区的预设位置分别位于所述晶片的坐标、每个所述光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度和最小二乘法,拟合所述第i薄膜层的厚度曲线。
可选的,根据所述第i预设衍射光确定每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过所述第i薄膜层的第i光栅衍射强度,包括:
通过光电探测器将所述第i预设衍射光转换为第i电信号,根据所述第i电信号确定每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过所述第i薄膜层的第i光栅衍射强度。
可选的,所述晶片包括切割道,且所述光栅区位于所述切割道处。
可选的,所述周期性凹槽包括沿一方向依次排布的第一凹槽至第M凹槽,M为大于或等于2的整数;
所述第一凹槽至的第M凹槽中不同凹槽的宽度相同。
可选的,所述周期性凹槽包括沿一方向依次排布的第一凹槽至第M凹槽,M为大于或等于2的整数;
所述第一凹槽至第M凹槽中所述第j凹槽的宽度相同,及所述第j+1凹槽的宽度相同,且第j凹槽的宽度小于第j+1凹槽的宽度,j为奇数或偶数。
可选的,所述周期性凹槽包括沿一方向依次排布的第一凹槽至第M凹槽,M为大于3的整数;
所述第一凹槽至第k凹槽中所述第j凹槽的宽度相同,及所述第j+1凹槽的宽度相同,且第j凹槽的宽度小于第j+1凹槽的宽度,j为奇数或偶数,k为大于2且小于M的正整数;
及第k+1凹槽至第M凹槽中不同凹槽的宽度相同。
相应的,本发明还提供了一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的装置,包括:待测平台、探测灯、接收屏和处理装置;
所述待测平台用于放置待测晶圆,所述待测晶圆包括晶片和位于所述晶片的生长面一侧的薄膜结构,所述晶片的生长面包括多个光栅区,且所述光栅区包括周期性凹槽,及所述薄膜结构包括沿所述晶片至所述薄膜结构方向依次叠加的第一薄膜层至第N薄膜层,N为大于或等于1的整数;
所述探测灯用于提供预设波长的探测光源,其中所述探测光源照射所述待测晶圆具有所述薄膜结构一侧,所述探测光源透过所述薄膜结构照射所述多个光栅区,所述探测光源在所述多个光栅区衍射后透过所述薄膜结构出射;
所述接收屏用于采集每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过第i薄膜层的第i预设衍射光,所述第i预设衍射光为预设衍射级次的衍射光,i为小于N的正整数;
及所述处理装置用于根据所述第i预设衍射光确定每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过所述第i薄膜层的第i光栅衍射强度;且参考每个所述光栅区的预设位置分别位于所述晶片的坐标和每个所述光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度,拟合所述第i薄膜层的厚度曲线。
可选的,所述处理装置用于参考每个所述光栅区的预设位置分别位于所述晶片的坐标、每个所述光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度和最小二乘法,拟合所述第i薄膜层的厚度曲线。
可选的,所述处理装置包括光电探测器和上位机;
所述光电探测器用于将所述第i预设衍射光转换为第i电信号;
及所述上位机用于根据所述第i电信号确定每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过所述第i薄膜层的第i光栅衍射强度;且参考每个所述光栅区的预设位置分别位于所述晶片的坐标和每个所述光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度,拟合所述第i薄膜层的厚度曲线。
相较于现有技术,本发明提供的技术方案至少具有以下优点:
本发明提供了一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法及装置,包括:提供待测晶圆,所述待测晶圆包括晶片和位于所述晶片的生长面一侧的薄膜结构,所述晶片的生长面包括多个光栅区,且所述光栅区包括周期性凹槽,及所述薄膜结构包括沿所述晶片至所述薄膜结构方向依次叠加的第一薄膜层至第N薄膜层,N为大于或等于1的整数;控制预设波长的探测光源照射所述待测晶圆具有所述薄膜结构一侧,其中,所述探测光源透过所述薄膜结构照射所述多个光栅区,所述探测光源在所述多个光栅区衍射后透过所述薄膜结构出射;采集每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过第i薄膜层的第i预设衍射光,所述第i预设衍射光为预设衍射级次的衍射光,i为小于N的正整数;根据所述第i预设衍射光确定每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过所述第i薄膜层的第i光栅衍射强度;参考每个所述光栅区的预设位置分别位于所述晶片的坐标和每个所述光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度,拟合所述第i薄膜层的厚度曲线。
可见本发明提供的技术方案能够通过参考光栅衍射强度拟合不同薄膜层的厚度曲线,最终达到基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的目的。同时,本发明提供的技术方案无需增加额外工艺,进而不影响现有生产工艺流程,能够有效保证晶圆的制作成本低廉。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法的流程图;
图2为本发明实施例提供的一种光栅区的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的另一种光栅区的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的又一种光栅区的结构示意图;
图5为本发明实施例提供的一种晶片的结构示意图;
图6为本发明实施例提供的一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的装置的结构示意图;
图7为本发明实施例提供的另一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
正如背景技术所述,随着集成电路制造的发展,技术节点越来越小。薄膜的厚度和均匀性是集成电路生产中的关键因素,薄膜在沉积,旋涂,蚀刻等过程中扮演着功能作用,因此对薄膜的精确测量是集成电路生产中的必要环节。目前,测量薄膜厚度的方法包括:光学方法和非光学方法;其中光学方法主要有,干涉法、光谱分析法、椭圆偏振法;非光学方法主要有,电解法和水晶振子法。干涉法和光谱分析法都是利用相干光干涉形成摩尔条纹的原理来判断薄膜的厚度。但实际集成电路制程过程中,薄膜经过氧化,沉积等工艺变得非常厚,此时干涉法无法获得清晰的干涉条纹,因此测量误差比较大。光谱分析法测量不同类型薄膜时,需要使用不同的波长范围,使用局限性比较大。电解法和水晶法对测量薄膜类型也有一定的局限性,因此适用性不太广。
基于此,本发明实施例提供了一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法及装置,有效解决了现有技术存在的技术问题,提供了一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的技术方案。
为实现上述目的,本发明实施例提供的技术方案如下,具体结合图1至图7对本发明实施例提供的技术方案进行详细的描述。
参考图1所示,为本发明实施例提供的一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法的流程图,方法包括:
S1、提供待测晶圆,所述待测晶圆包括晶片和位于所述晶片的生长面一侧的薄膜结构,所述晶片的生长面包括多个光栅区,且所述光栅区包括周期性凹槽,及所述薄膜结构包括沿所述晶片至所述薄膜结构方向依次叠加的第一薄膜层至第N薄膜层,N为大于或等于1的整数。
S2、控制预设波长的探测光源照射所述待测晶圆具有所述薄膜结构一侧,其中,所述探测光源透过所述薄膜结构照射所述多个光栅区,所述探测光源在所述多个光栅区衍射后透过所述薄膜结构出射。
S3、采集每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过第i薄膜层的第i预设衍射光,所述第i预设衍射光为预设衍射级次的衍射光,i为小于N的正整数。
S4、根据所述第i预设衍射光确定每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过所述第i薄膜层的第i光栅衍射强度。
S5、参考每个所述光栅区的预设位置分别位于所述晶片的坐标和每个所述光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度,拟合所述第i薄膜层的厚度曲线。
由上述内容可知,本发明实施例提供的技术方案能够通过参考光栅衍射强度拟合不同薄膜层的厚度曲线,最终达到基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的目的。同时,本发明实施例提供的技术方案无需增加额外工艺,进而不影响现有生产工艺流程,能够有效保证晶圆的制作成本低廉。本发明提供的技术方案实现对晶圆的直接测量,无需工作人员参考监控晶圆的测量数据,使得测量方法更加精确可靠。以及,本发明实施例提供的技术方案能够实现实时在线对晶圆测量。
下面对本发明实施例提供的方法进行更为详细的描述,其中本发明实施例提供的方法包括:
S1、提供待测晶圆,所述待测晶圆包括晶片和位于所述晶片的生长面一侧的薄膜结构,所述晶片的生长面包括多个光栅区,且所述光栅区包括周期性凹槽,及所述薄膜结构包括沿所述晶片至所述薄膜结构方向依次叠加的第一薄膜层至第N薄膜层,N为大于或等于1的整数。
在本发明一实施例中,本发明提供的晶片可以为硅晶片,尺寸可以为8英寸或12英寸,对此本发明不做具体限制。而后对晶片的生长面进行光刻再刻蚀的工艺方法形成具有周期性凹槽的多个光栅区。如图2所示,为本发明实施例提供的一种光栅区的结构示意图,其中本发明实施例提供的所述周期性凹槽包括沿一方向依次排布的第一凹槽11至第M凹槽1m,M为大于或等于2的整数;所述第一凹槽11至的第M凹槽1m中不同凹槽的宽度相同。可选的,本发明实施例提供的第一凹槽11至第M凹槽1m的凹槽的宽度可以为8微米,及相邻凹槽之间光栅条10的宽度可以为8微米;或者,第一凹槽11至第M凹槽1m的凹槽的宽度可以为8.8微米,及相邻凹槽之间光栅条10的宽度可以为8.8微米,对此凹槽宽度、光栅条宽度、光栅区的总宽度和总长度等数值范围本发明不做具体限制。
本发明实施例对于光栅区的具体结构也不做具体限制,如图3所示,为本发明实施例提供的另一种光栅区的结构示意图,其中,所述周期性凹槽包括沿一方向依次排布的第一凹槽11至第M凹槽1m,M为大于或等于2的整数;所述第一凹槽11至第M凹槽1m中所述第j凹槽的宽度相同,及所述第j+1凹槽的宽度相同,且第j凹槽的宽度小于第j+1凹槽的宽度,j为奇数或偶数。其中相邻凹槽之间光栅条10的宽度可以相同,对此本发明不做具体限制。
或者如图4所示,为本发明实施例提供的又一种光栅区的结构示意图,本发明实施例提供的所述周期性凹槽包括沿一方向依次排布的第一凹槽11至第M凹槽1m,M为大于3的整数;所述第一凹槽11至第k凹槽1k中所述第j凹槽的宽度相同,及所述第j+1凹槽的宽度相同,且第j凹槽的宽度小于第j+1凹槽的宽度,j为奇数或偶数,k为大于2且小于M的正整数;及第k+1凹槽1(k+1)至第M凹槽1m中不同凹槽的宽度相同。其中第一凹槽11至第k+1凹槽1(k+1)至相邻两凹槽之间光栅条101的宽度相同,及第k+1凹槽1(k+1)至第M凹槽1m中相邻凹槽之间光栅条102的宽度相同,且光栅条102的宽度可以大于光栅条101的宽度,对此本发明同样不做具体限制。
在本发明一实施例中,本发明提供的所述晶片包括切割道,且所述光栅区位于所述切割道处,进而能够避免光栅区对晶片的器件区造成影响。如图5所示,为本发明实施例提供的一种晶片的结构示意图,其中晶片包括切割道20,且光栅区21位于切割道20中。本发明实施例提供的多个光栅区21任意分布于晶片的切割道中,具体多个光栅区可以兼顾分布于晶片的中心、边缘、中心和边缘之间区域,其中光栅区的数量可以为20-30个,对此本发明不做具体限制。
S2、控制预设波长的探测光源照射所述待测晶圆具有所述薄膜结构一侧,其中,所述探测光源透过所述薄膜结构照射所述多个光栅区,所述探测光源在所述多个光栅区衍射后透过所述薄膜结构出射。
S3、采集每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过第i薄膜层的第i预设衍射光,所述第i预设衍射光为预设衍射级次的衍射光,i为小于N的正整数。
在本发明一实施例中,本发明提供可以在选择第一种波长的探测光源和第一种衍射级次所得到的第i薄膜层的厚度曲线后,还可以再次选择第二种波长的探测光源和第二种衍射级次而进一步获得第i薄膜层的厚度曲线,直至选择第x种波长的探测光源和第x种衍射级次而进一步获得第i薄膜层的厚度曲线,进而对不同次获得的第i薄膜层的厚度曲线进行对照和/或平均化,最终得到最优的第i薄膜层的厚度曲线,x为大于或等于2的整数。其中多次测量具有更好的工艺鲁棒性,提高了测量精度。
可选的,本发明实施例提供的探测光源的波长可以为633nm,对此本发明不做具体限制。
在本发明一实施例中,本发明再采集衍射光时可以通过空间滤波器进行滤光,通过空间滤波器将零级光滤除而采集高级衍射光,进而便于预设衍射级次的采集。本发明实施例提供的预设衍射级次可以为3级衍射级次,对此本发明不做具体限制。
在本发明一实施例中,本发明可以采用接收屏接收形成明暗条纹的衍射光,对此本发明不做具体限制。
S4、根据所述第i预设衍射光确定每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过所述第i薄膜层的第i光栅衍射强度。
在本发明一实施例中,本发明提供的根据所述第i预设衍射光确定每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过所述第i薄膜层的第i光栅衍射强度,包括:
通过光电探测器将所述第i预设衍射光转换为第i电信号,根据所述第i电信号确定每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过所述第i薄膜层的第i光栅衍射强度。
S5、参考每个所述光栅区的预设位置分别位于所述晶片的坐标和每个所述光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度,拟合所述第i薄膜层的厚度曲线。
可以理解的,本发明实施例提供的每个光栅区的预设位置为一个坐标点,获取该预设位置相应衍射时对应薄膜层的光栅衍射强度。可选的,本发明实施例提供的光栅区的预设位置可以为光栅区的中心,对此本发明不做具体限制。
在本发明一实施例中,本发明提供的参考每个所述光栅区的预设位置分别位于所述晶片的坐标和每个所述光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度,拟合所述第i薄膜层的厚度曲线,包括:
参考每个所述光栅区的预设位置分别位于所述晶片的坐标、每个所述光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度和最小二乘法,拟合所述第i薄膜层的厚度曲线。
相应的,本发明实施例还提供了一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的装置,如图6所示,为本发明实施例提供的一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的装置的结构示意图,其中,装置包括:待测平台301、探测灯302、接收屏303和处理装置304。
所述待测平台301用于放置待测晶圆3011,所述待测晶圆包括晶片和位于所述晶片的生长面一侧的薄膜结构,所述晶片的生长面包括多个光栅区,且所述光栅区包括周期性凹槽,及所述薄膜结构包括沿所述晶片至所述薄膜结构方向依次叠加的第一薄膜层至第N薄膜层,N为大于或等于1的整数。
所述探测灯302用于提供预设波长的探测光源,其中所述探测光源照射所述待测晶圆3011具有所述薄膜结构一侧,所述探测光源透过所述薄膜结构照射所述多个光栅区,所述探测光源在所述多个光栅区衍射后透过所述薄膜结构出射。
所述接收屏303用于采集每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过第i薄膜层的第i预设衍射光,所述第i预设衍射光为预设衍射级次的衍射光,i为小于N的正整数。
及所述处理装置304用于根据所述第i预设衍射光确定每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过所述第i薄膜层的第i光栅衍射强度;且参考每个所述光栅区的预设位置分别位于所述晶片的坐标和每个所述光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度,拟合所述第i薄膜层的厚度曲线。
在本发明一实施例中,本发明提供的所述处理装置用于参考每个所述光栅区的预设位置分别位于所述晶片的坐标、每个所述光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度和最小二乘法,拟合所述第i薄膜层的厚度曲线。
如图7所示,本发明实施例提供的所述处理装置304包括光电探测器3041和上位机3042。
所述光电探测器3041用于将所述第i预设衍射光转换为第i电信号;
及所述上位机3042用于根据所述第i电信号确定每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过所述第i薄膜层的第i光栅衍射强度;且参考每个所述光栅区的预设位置分别位于所述晶片的坐标和每个所述光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度,拟合所述第i薄膜层的厚度曲线。
本发明实施例提供了一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法及装置,包括:提供待测晶圆,所述待测晶圆包括晶片和位于所述晶片的生长面一侧的薄膜结构,所述晶片的生长面包括多个光栅区,且所述光栅区包括周期性凹槽,及所述薄膜结构包括沿所述晶片至所述薄膜结构方向依次叠加的第一薄膜层至第N薄膜层,N为大于或等于1的整数;控制预设波长的探测光源照射所述待测晶圆具有所述薄膜结构一侧,其中,所述探测光源透过所述薄膜结构照射所述多个光栅区,所述探测光源在所述多个光栅区衍射后透过所述薄膜结构出射;采集每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过第i薄膜层的第i预设衍射光,所述第i预设衍射光为预设衍射级次的衍射光,i为小于N的正整数;根据所述第i预设衍射光确定每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过所述第i薄膜层的第i光栅衍射强度;参考每个所述光栅区的预设位置分别位于所述晶片的坐标和每个所述光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度,拟合所述第i薄膜层的厚度曲线。
可见本发明实施例提供的技术方案能够通过参考光栅衍射强度拟合不同薄膜层的厚度曲线,最终达到基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的目的。同时,本发明实施例提供的技术方案无需增加额外工艺,进而不影响现有生产工艺流程,能够有效保证晶圆的制作成本低廉。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法,其特征在于,包括:
提供待测晶圆,所述待测晶圆包括晶片和位于所述晶片的生长面一侧的薄膜结构,所述晶片的生长面包括多个光栅区,且所述光栅区包括周期性凹槽,及所述薄膜结构包括沿所述晶片至所述薄膜结构方向依次叠加的第一薄膜层至第N薄膜层,N为大于或等于1的整数;
控制预设波长的探测光源照射所述待测晶圆具有所述薄膜结构一侧,其中,所述探测光源透过所述薄膜结构照射所述多个光栅区,所述探测光源在所述多个光栅区衍射后透过所述薄膜结构出射;
采集每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过第i薄膜层的第i预设衍射光,所述第i预设衍射光为预设衍射级次的衍射光,i为小于N的正整数;
根据所述第i预设衍射光确定每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过所述第i薄膜层的第i光栅衍射强度;
参考每个所述光栅区的预设位置分别位于所述晶片的坐标和每个所述光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度,拟合所述第i薄膜层的厚度曲线;
所述参考每个所述光栅区的预设位置分别位于所述晶片的坐标和每个所述光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度,拟合所述第i薄膜层的厚度曲线,包括:
参考每个所述光栅区的预设位置分别位于所述晶片的坐标、每个所述光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度和最小二乘法,拟合所述第i薄膜层的厚度曲线。
2.根据权利要求1所述的基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法,其特征在于,根据所述第i预设衍射光确定每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过所述第i薄膜层的第i光栅衍射强度,包括:
通过光电探测器将所述第i预设衍射光转换为第i电信号,根据所述第i电信号确定每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过所述第i薄膜层的第i光栅衍射强度。
3.根据权利要求1所述的基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法,其特征在于,所述晶片包括切割道,且所述光栅区位于所述切割道处。
4.根据权利要求1所述的基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法,其特征在于,所述周期性凹槽包括沿一方向依次排布的第一凹槽至第M凹槽,M为大于或等于2的整数;
所述第一凹槽至第M凹槽中不同凹槽的宽度相同。
5.根据权利要求1所述的基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法,其特征在于,所述周期性凹槽包括沿一方向依次排布的第一凹槽至第M凹槽,M为大于或等于2的整数;
所述第一凹槽至第M凹槽中任意第奇数凹槽的宽度相同,及任意第偶数凹槽的宽度相同,且第奇数凹槽的宽度与第偶数凹槽的宽度不同。
6.根据权利要求1所述的基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法,其特征在于,所述周期性凹槽包括沿一方向依次排布的第一凹槽至第M凹槽,M为大于3的整数;
所述第一凹槽至第k凹槽中任意第奇数凹槽的宽度相同,及任意第偶数凹槽的宽度相同,且第奇数凹槽的宽度与第偶数凹槽的宽度不同,k为大于2且小于M的正整数;
及第k+1凹槽至第M凹槽中不同凹槽的宽度相同。
7.一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的装置,其特征在于,包括:待测平台、探测灯、接收屏和处理装置;
所述待测平台用于放置待测晶圆,所述待测晶圆包括晶片和位于所述晶片的生长面一侧的薄膜结构,所述晶片的生长面包括多个光栅区,且所述光栅区包括周期性凹槽,及所述薄膜结构包括沿所述晶片至所述薄膜结构方向依次叠加的第一薄膜层至第N薄膜层,N为大于或等于1的整数;
所述探测灯用于提供预设波长的探测光源,其中所述探测光源照射所述待测晶圆具有所述薄膜结构一侧,所述探测光源透过所述薄膜结构照射所述多个光栅区,所述探测光源在所述多个光栅区衍射后透过所述薄膜结构出射;
所述接收屏用于采集每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过第i薄膜层的第i预设衍射光,所述第i预设衍射光为预设衍射级次的衍射光,i为小于N的正整数;
及所述处理装置用于根据所述第i预设衍射光确定每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过所述第i薄膜层的第i光栅衍射强度;且参考每个所述光栅区的预设位置分别位于所述晶片的坐标和每个所述光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度,拟合所述第i薄膜层的厚度曲线;
所述处理装置具体用于参考每个所述光栅区的预设位置分别位于所述晶片的坐标、每个所述光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度和最小二乘法,拟合所述第i薄膜层的厚度曲线。
8.根据权利要求7所述的基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的装置,其特征在于,所述处理装置包括光电探测器和上位机;
所述光电探测器用于将所述第i预设衍射光转换为第i电信号;
及所述上位机用于根据所述第i电信号确定每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过所述第i薄膜层的第i光栅衍射强度;且参考每个所述光栅区的预设位置分别位于所述晶片的坐标和每个所述光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度,拟合所述第i薄膜层的厚度曲线。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011509110.2A CN112729133B (zh) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | 一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011509110.2A CN112729133B (zh) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | 一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法及装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112729133A CN112729133A (zh) | 2021-04-30 |
CN112729133B true CN112729133B (zh) | 2023-02-24 |
Family
ID=75603288
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011509110.2A Active CN112729133B (zh) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | 一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法及装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112729133B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113628985A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-11-09 | 华虹半导体(无锡)有限公司 | 膜层厚度均匀性的检测方法 |
CN113740034B (zh) * | 2021-08-19 | 2024-04-30 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 基于光学干涉的薄膜均匀性检测系统 |
CN113624457B (zh) * | 2021-08-19 | 2024-04-30 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 基于光学衍射的薄膜均匀性检测系统 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1314991A (zh) * | 1998-08-27 | 2001-09-26 | 特维特过程控制技术有限公司 | 测量薄膜,特别是半导体衬底上的感光树脂薄膜的厚度的方法与装置 |
CN1365445A (zh) * | 2000-03-24 | 2002-08-21 | 奥林巴斯光学工业株式会社 | 缺陷检测装置 |
CN1500290A (zh) * | 1999-12-27 | 2004-05-26 | ������������ʽ���� | 抛光状态监视方法、抛光状态监视装置、抛光设备、加工晶片、半导体器件制造方法和半导体器件 |
CN1515030A (zh) * | 2001-05-25 | 2004-07-21 | �Ƚ�װ�ù�˾ | 用于判定加工层膜均匀性的方法及装置 |
CN202562444U (zh) * | 2012-05-11 | 2012-11-28 | 黑龙江工程学院 | 一种利用多缝衍射法测量光学薄膜厚度的装置 |
CN103063273A (zh) * | 2012-12-18 | 2013-04-24 | 中冶长天国际工程有限责任公司 | 一种检测烧结台车料层厚度的方法、控制器和系统 |
CN104155313A (zh) * | 2009-09-03 | 2014-11-19 | 克拉-坦科股份有限公司 | 计量系统以及方法 |
CN205825904U (zh) * | 2016-07-26 | 2016-12-21 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 校准椭偏仪的膜厚样片及其检验样片 |
CN109341554A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-02-15 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种测量膜厚的装置及方法 |
CN110326089A (zh) * | 2018-01-31 | 2019-10-11 | 株式会社日立高新技术 | 等离子处理方法以及等离子处理装置 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6256100B1 (en) * | 1998-04-27 | 2001-07-03 | Active Impulse Systems, Inc. | Method and device for measuring the thickness of thin films near a sample's edge and in a damascene-type structure |
JP2002277220A (ja) * | 2001-03-19 | 2002-09-25 | Hitachi Ltd | 膜厚計測のための計測点決定方法およびそれを用いた薄膜デバイスの製造方法並びに薄膜デバイスの製造装置 |
CN101359611B (zh) * | 2007-07-30 | 2011-11-09 | 东京毅力科创株式会社 | 对光学计量系统的选定变量进行优化 |
-
2020
- 2020-12-18 CN CN202011509110.2A patent/CN112729133B/zh active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1314991A (zh) * | 1998-08-27 | 2001-09-26 | 特维特过程控制技术有限公司 | 测量薄膜,特别是半导体衬底上的感光树脂薄膜的厚度的方法与装置 |
CN1500290A (zh) * | 1999-12-27 | 2004-05-26 | ������������ʽ���� | 抛光状态监视方法、抛光状态监视装置、抛光设备、加工晶片、半导体器件制造方法和半导体器件 |
CN1365445A (zh) * | 2000-03-24 | 2002-08-21 | 奥林巴斯光学工业株式会社 | 缺陷检测装置 |
CN1515030A (zh) * | 2001-05-25 | 2004-07-21 | �Ƚ�װ�ù�˾ | 用于判定加工层膜均匀性的方法及装置 |
CN104155313A (zh) * | 2009-09-03 | 2014-11-19 | 克拉-坦科股份有限公司 | 计量系统以及方法 |
CN202562444U (zh) * | 2012-05-11 | 2012-11-28 | 黑龙江工程学院 | 一种利用多缝衍射法测量光学薄膜厚度的装置 |
CN103063273A (zh) * | 2012-12-18 | 2013-04-24 | 中冶长天国际工程有限责任公司 | 一种检测烧结台车料层厚度的方法、控制器和系统 |
CN205825904U (zh) * | 2016-07-26 | 2016-12-21 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 校准椭偏仪的膜厚样片及其检验样片 |
CN110326089A (zh) * | 2018-01-31 | 2019-10-11 | 株式会社日立高新技术 | 等离子处理方法以及等离子处理装置 |
CN109341554A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-02-15 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种测量膜厚的装置及方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112729133A (zh) | 2021-04-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112729133B (zh) | 一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法及装置 | |
JP6668533B2 (ja) | 散乱計測を用いてオーバレイ誤差を検出する装置および方法 | |
KR101188532B1 (ko) | 연속 가변 오프셋 마크 및 오버레이 결정 방법 | |
US6699624B2 (en) | Grating test patterns and methods for overlay metrology | |
US9255895B2 (en) | Angle-resolved antisymmetric scatterometry | |
US10359369B2 (en) | Metrology test structure design and measurement scheme for measuring in patterned structures | |
PL123001B1 (en) | Method of optical checking of transverse dimensions of elements of semiconductor chips | |
US20040246482A1 (en) | Diffracting, aperiodic targets for overlay metrology and method to detect gross overlay | |
CN103582819A (zh) | 用于提供经改进过程控制的质量度量的方法及系统 | |
JP2004533114A (ja) | 周期パターンおよびずれを制御するための技術 | |
US11143601B2 (en) | Test structure design for metrology measurements in patterned samples | |
CN106154741B (zh) | 掩模板、散焦量的测试方法及其测试系统 | |
US4386849A (en) | Method of moire-metrical testing of optical imaging systems | |
US7652776B2 (en) | Structure and method for overlay measurement | |
US20020094679A1 (en) | Alignment mark and exposure alignment system and method using the same | |
CN101145535A (zh) | 非破坏性检测线宽粗糙现象的方法 | |
KR101714616B1 (ko) | 세 개 층의 오버레이를 측정하는 방법 | |
US10216098B2 (en) | Test structure for use in metrology measurements of patterns | |
CN106610564B (zh) | 曝光工艺的检验方法、检验系统及测试掩膜板 | |
US9201027B2 (en) | Evaluating semiconductor wafers for pitch walking and/or epitaxial merge | |
KR100740992B1 (ko) | 나노 임프린트 공정에서 원형 모아레를 이용한 다층 패턴정렬방법 및 정렬장치 | |
KR20100066820A (ko) | 서로 다른 계면들을 갖도록 표면처리된 마스크결함 검출방법 | |
CN117316793A (zh) | 一种外延片表面台阶检测方法及装置 | |
KR0120551B1 (ko) | 반도체소자의 사진 공정마진 검사방법 | |
CN116646268A (zh) | 测量对准标识偏移量的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |