CN114061477B - 翘曲测量方法、翘曲测量装置及成膜系统 - Google Patents

翘曲测量方法、翘曲测量装置及成膜系统 Download PDF

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    • G01B11/168—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge by means of polarisation

Abstract

本发明提供了一种翘曲测量方法，包括以下步骤：检测N个移动的测定对象物的若干入射位置和对应的测量时间，对每一个测定对象物的若干入射位置和若干测量时间进行计算拟合获得N个测定对象物的第一一次函数；对N个测定对象物的第一一次函数的斜率和N个测定对象物的已知翘曲值进行计算拟合获得第二一次函数；检测移动的待测对象物的若干入射位置和对应的测量时间，并进行计算拟合获得待测对象物的第一一次函数；根据所述待测对象物的第一一次函数的斜率和所述第二一次函数计算得到待测对象物的翘曲值，使得简化了测量方法，提高了计算效率，适用于对多片快速移动的半导体晶片的翘曲进行测量。本发明还提供了翘曲测量装置及成膜系统。

Description

翘曲测量方法、翘曲测量装置及成膜系统
技术领域
本发明涉及曲率测定装置技术领域，尤其涉及一种半导体晶片的翘曲测量方法、翘曲测量装置及成膜系统。
背景技术
图1为现有技术中翘曲测量装置的结构示意图，现有技术中，氮化镓外延过程中测量翘曲的装置参考图1，光发射设备101发射一束激光照射到样品102表面，在所述光发射设备101向样品102表面发射的激光的行进光路上设置分束器103，然后通过探测器104测量样品102表面反射的反射光的偏转的角度来计算翘曲。但存在如下问题：
(1)正常情况下，所述激光的行进光路如第一光路105所示，但实际应用中由于进入分束器103的入射光会有部分入射光没有到达样品102表面，而是直接从分束器103反射回去，如第二光路106所示，如此会造成测量误差；
(2)实际翘曲测量中探测器接收到的反射率信息包括强度和位置，而由于入射波长因薄膜生长过程中会发生干涉，导致探测到的反射率信号非常弱，导致位置信息不准确，会导致翘曲数据计算有误；
(3)由于存在背景噪声，反射回来的光信号比较弱，将导致信噪比低，也会造成翘曲测量误差。
公开号为CN104949631B的中国专利公开了一种曲率测定装置以及曲率测定方法，能够实现抑制不能测定曲率以及提高曲率测定精度。该曲率测定装置具备：激光射出部、第一偏光分光器、反射镜、第二偏光分光器、第一位置检测元件和第二位置检测元件；所述第一偏光分光器将射出的激光分离成偏光方向以及行进方向分别不同的第一激光以及第二激光；所述反射镜反射第一激光，以使第一激光以及第二激光并行地朝测定对象物即基板行进；所述第二偏光分光器使由基板镜面反射的第二激光透射，将由基板镜面反射的第一激光朝与第二激光不同的方向反射；一维的所述第一位置检测元件检测反射的第一激光的入射位置；以及一维的所述第二位置检测元件检测由基板镜面反射的第二激光的入射位置。该中国专利采取对两个激光束的入射位置进行检测的方法来计算测定对象物的曲率，曲率测量比较复杂，而且只解决了两点总括CCD(电荷耦合元件)方式中在翘曲较大的情况下信噪比恶化的问题，其仅限于单片晶圆测量，不适于多片晶圆测量，且仍未解决光信号弱的问题。
公开号为US7570368B2的美国专利公开了一种测量反射表面曲率的方法和装置，通过对穿过入射点B的径向线和穿过基准点(晶片的中心C)的径向线之间的角度φ的函数进行拟合，计算机就使用这些计算出的参数来计算曲率半径和晶片的倾斜度，从而获得曲率。但该专利的曲率的测量方法复杂，而且计算效率较低。
因此，有必要提供一种新型的翘曲测量方法、翘曲测量装置及成膜系统以解决现有技术中存在的上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种翘曲测量方法、翘曲测量装置及成膜系统，以简化测量方法，提高计算效率，适用于对多片快速移动的半导体晶片的翘曲进行测量。
为实现上述目的，本发明的所述翘曲测量方法，包括以下步骤：
S1：提供对象物，所述对象物包括待测对象物和N个已知翘曲值的测定对象物，所述N大于或等于2；
S2：使所述N个测定对象物移动，将光束入射到所述测定对象物，检测每一个所述测定对象物的若干入射位置和对应的测量时间，对所述每一个测定对象物的所述若干入射位置和所述若干测量时间进行计算拟合，获得N个所述测定对象物的第一一次函数；
S3：对N个所述测定对象物的第一一次函数的斜率和所述N个已知翘曲值进行计算拟合，获得第二一次函数；
S4：使所述待测对象物移动，将光束入射到所述待测对象物，检测所述待测对象物的若干入射位置和对应的测量时间，对所述待测对象物的所述若干入射位置和所述若干测量时间进行计算拟合，获得所述待测对象物的第一一次函数；
S5：根据所述待测对象物的第一一次函数的斜率和所述第二一次函数，计算得到所述待测对象物的翘曲值。
本发明的所述翘曲测量方法的有益效果在于：通过对N个已知翘曲值的测定对象物进行标定检测以得到入射位置随测量时间的变化程度与翘曲值之间的函数关系，从而仅需对待测对象物的入射位置和测量时间进行检测即可获得待测对象物的翘曲值，无须建立复杂的算法来计算垂直于待测对象物表面的矢量的倾斜角以获得翘曲值，简化了测量方法，提高了计算效率，适用于对多片快速移动的半导体晶片的翘曲进行测量。
优选的，所述步骤S2中将光束入射到所述测定对象物，检测每一个所述测定对象物的若干入射位置和对应的测量时间的步骤包括：
通过光发射器发射激光束并使所述激光束依次朝向移动的N个所述测定对象物行进；
通过1/2波片旋转所述激光束的偏振方向；
使通过所述1/2波片的所述激光束通过偏振分束器；
使通过所述偏振分束器的所述激光束通过1/4波片，并使由所述测定对象物反射的所述激光束再次通过所述1/4波片；
通过位置探测器接收通过所述1/4波片后又通过所述偏振分束器的所述激光束，以对所述激光束相对于N个所述测定对象物的若干入射位置进行检测，并通过计时部分别记录所述位置探测器检测所述若干入射位置所对应的若干测量时间。其有益效果在于：通过设置该一系列光学组件有利于提升到达所述测定对象物镜面的激光束的能量，以增强位置探测器接收的信号强度，降低了噪声，提高了信噪比，提高测量精度。
优选的，所述步骤S3中对N个所述测定对象物的第一一次函数的斜率和所述N个已知翘曲值进行计算拟合，获得第二一次函数的步骤包括：通过计算部以所述N个所述测定对象物的第一一次函数的斜率为横坐标，以所述N个已知翘曲值为纵坐标而进行最小二乘法拟合，以获得所述第二一次函数。
优选的，所述步骤S2中对所述每一个测定对象物的所述若干入射位置和所述若干测量时间进行计算拟合，获得N个所述测定对象物的第一一次函数的步骤包括：通过计算部以所述每一个测定对象物的所述若干测量时间为横坐标，以所述每一个测定对象物的所述若干入射位置为纵坐标而进行最小二乘法拟合，以获得N个所述测定对象物的所述第一一次函数。
优选的，所述步骤S2中使所述N个测定对象物移动的步骤包括：将所述N个测定对象物设置于基座，使所述基座以所述基座的旋转轴线为中心线并绕所述旋转轴线旋转，使所述测定对象物的中心轴线与所述旋转轴线不重合；所述步骤S4中使所述待测对象物移动的步骤包括：将所述待测对象物设置于所述基座，使所述基座以所述旋转轴线为中心线并绕所述旋转轴线旋转，使所述待测对象物的中心轴线与所述旋转轴线不重合。
优选的，本发明的所述翘曲测量装置，包括翘曲测量组件、计算部、计时部和输入部；
所述翘曲测量组件与所述计算部连接，所述翘曲测量组件用于检测移动的对象物的若干入射位置并传输给所述计算部，所述对象物包括待测对象物和N个已知翘曲值的测定对象物，所述N大于或等于2；
所述输入部与所述计算部连接，所述输入部用于输入N个所述测定对象物的已知翘曲值并传输给所述计算部；
所述计时部分别与所述计算部和所述翘曲测量组件连接，所述计时部用于记录所述翘曲测量组件检测的所述若干入射位置所对应的若干测量时间并传输给所述计算部；
所述计算部用于对N个所述测定对象物的所述若干入射位置和所述若干测量时间进行计算拟合以获得N个所述测定对象物的第一一次函数，并对N个所述测定对象物的第一一次函数的斜率和所述N个已知翘曲值进行计算拟合以获得第二一次函数，以及对所述待测对象物的所述若干入射位置和所述若干测量时间进行计算拟合以获得所述待测对象物的第一一次函数，并根据所述待测对象物的第一一次函数的斜率和所述第二一次函数，计算所述待测对象物的翘曲值。
本发明的所述翘曲测量装置的有益效果在于：结构简单，适用于对多片快速移动的半导体晶片的翘曲进行测量，而且通过对N个已知翘曲值的测定对象物进行标定检测以得到入射位置随测量时间的变化程度与翘曲值之间的函数关系，从而仅需对待测对象物的入射位置和测量时间进行检测即可获得待测对象物的翘曲值，无须建立复杂的算法来计算垂直于待测对象物表面的矢量的倾斜角以获得翘曲值，简化了测量方法，提高了计算效率。
优选的，所述翘曲测量组件包括光发射器、1/2波片、偏振分束器、1/4波片和位置探测器；
所述光发射器用于发射激光束并使所述激光束依次朝向移动的所述对象物行进；
所述1/2波片、所述偏振分束器和所述1/4波片依次设置于所述激光束的行进光路上，所述1/2波片配置为旋转所述激光束的偏振方向，所述1/4波片位于所述偏振分束器和所述对象物之间，配置为使朝向所述对象物行进的所述激光束通过，并使由所述对象物反射的所述激光束通过；
所述位置探测器，位于所述偏振分束器的透射光束和反射光束的任意一种的方向上，并配置为对所述激光束相对于所述对象物的若干入射位置进行检测。其有益效果在于：使用新型隔离光路有利于提升到达所述对象物镜面的激光束的能量，以及提升到达所述位置探测器的激光束的反射率，以增强位置探测器接收的信号强度，从而降低了噪声，提高了信噪比，提高测量精度。
优选的，所述对象物设置于基座，所述基座与移动驱动部件连接，所述移动驱动部件驱动所述基座运动而带动所述对象物移动，以使所述光发射器发射的所述激光束朝向移动的所述对象物行进。
优选的，所述移动驱动部件驱动所述基座以所述基座的旋转轴线为中心线并绕所述旋转轴线旋转，所述对象物的中心轴线与所述旋转轴线不重合。
优选的，所述1/2波片配置为将所述激光束的偏振方向旋转至与所述偏振分束器的透射偏振方向一致，所述位置探测器设置在所述偏振分束器的反射光束方向上。
优选的，所述1/2波片配置为将所述激光束的偏振方向旋转至与所述偏振分束器的反射偏振方向一致，所述位置探测器设置在所述偏振分束器的透射光束方向上。
优选的，所述光发射器为激光器，所述激光器发射的激光束入射到所述对象物上得到的反射率不低于0.1。其有益效果在于：抑制薄膜干涉引起的信号强度降低，提高信噪比。
优选的，所述光发射器与所述1/2波片为一体式结构，所述1/2波片设置于所述光发射器的激光发射端。
优选的，所述光发射器与所述1/2波片为分体式结构，所述1/2波片设置于所述光发射器和所述偏振分束器之间的所述激光束的行进光路上。
优选的，本发明的所述成膜系统，包括成膜腔室和翘曲测量装置，所述成膜腔室内设置有基座和移动驱动部件，所述基座与所述移动驱动部件连接，所述基座包括若干个承载晶圆的凹槽，所述翘曲测量装置设置于所述成膜腔室的外部并与所述基座相对，所述翘曲测量装置通过对所述晶圆投光和受光以测定所述晶圆的翘曲。
本发明的所述成膜系统的有益效果在于：使用新型隔离光路和简单的一次函数模型提高了半导体成膜系统在线翘曲测量的信噪比，提高了准确度和精度，算法更简洁高效，提高系统稳定性。
附图说明
图1为现有技术中翘曲测量装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的成膜系统的局部结构示意图
图3为本发明实施例的翘曲测量装置的结构框图；
图4为本发明第一种实施例的翘曲测量组件的结构示意图；
图5为本发明第二种实施例的翘曲测量组件的结构示意图；
图6为本发明实施例的不同波长测量氮化镓翘曲的反射率曲线示意图；
图7为本发明实施例的翘曲测量方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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作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。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
为克服现有技术中存在的问题，本发明实施例提供了翘曲测量方法、翘曲测量装置及成膜系统，以简化测量方法，提高计算效率，适用于对多片快速移动的半导体晶片的翘曲进行测量。
本发明一些实施例中，所述成膜系统包括成膜腔室和所述翘曲测量装置，所述成膜腔室内设置有基座和移动驱动部件，所述基座与所述移动驱动部件连接，所述基座包括若干个承载晶圆的凹槽，所述翘曲测量装置设置于所述成膜腔室的外部并与所述基座相对，所述翘曲测量装置对所述晶圆投光和受光以测定所述晶圆的翘曲。
具体的，每个所述凹槽适于承托晶圆；所述成膜系统还包括：
加热部，采用电阻加热或感应加热对所述晶圆进行加热；
气体供给部，向所述成膜腔室内输送原料气体从而在由加热器加热的晶圆表面上生长结晶膜，例如，使用蓝宝石基板或硅基板，并使用金属有机化学气相沉积法(MOCVD)来形成氮化镓外延膜的情况下，使用的原料气体包括三甲基镓等镓的源气体、氨等氮的源气体，这些原料气体朝向蓝宝石基板或硅基板供给，在基板上形成氮化镓外延膜；
气体排出部，用于排出反应后的原料气体；
一个或多个光学透明的窗口，设置于所述成膜腔室上，例如所述窗口在所述成膜腔室的顶壁上与所述基座相对设置。所述翘曲测量装置设置于所述成膜腔室的外部并与所述窗口对齐，从而使得所述翘曲测量装置与所述基座相对，通过所述窗口对所述晶圆投光和受光以测定所述晶圆的翘曲。所述窗口的形状可为狭缝形状、矩形状、圆形状等各种形状，所述窗口的尺寸为能够进行投光以及受光的大小。此外，作为窗口的材料，例如能够使用石英玻璃等透光性材料。
图2为本发明实施例的成膜系统的局部结构示意图。
本发明一些具体实施例中，参考图2，所述基座11上设置有若干个晶圆12，所述基座11的底部与旋转部13连接，所述移动驱动部件(图中未示出)驱动所述旋转部13旋转，而带动所述基座11以所述基座11的旋转轴线14为中心线并绕所述旋转轴线14旋转，从而带动所述基座11上的所述晶圆12一起旋转，并且所述晶圆12的中心轴线15与所述旋转轴线14不重合，使得所述基座11上的若干个所述晶圆12上的若干位置能依次经过与所述翘曲测量装置10相对的位置。
图3为本发明实施例的翘曲测量装置的结构框图。
本发明一些实施例中，参考图3，所述翘曲测量装置(图中未标示)包括翘曲测量组件101、计算部102、计时部103和输入部104；
所述翘曲测量组件101与所述计算部102连接，所述翘曲测量组件101用于检测移动的对象物的若干入射位置并传输给所述计算部102，所述对象物包括待测对象物和N个已知翘曲值的测定对象物，所述N大于或等于2；
所述输入部104与所述计算部102连接，所述输入部104用于输入N个所述测定对象物的已知翘曲值并传输给所述计算部102；
所述计时部103分别与所述计算部102和所述翘曲测量组件101连接，所述计时部103用于记录所述翘曲测量组件101检测的所述若干入射位置所对应的若干测量时间并传输给所述计算部102；
所述计算部102用于对N个所述测定对象物的所述若干入射位置和所述若干测量时间进行计算拟合以获得N个所述测定对象物的第一一次函数，并对N个所述测定对象物的第一一次函数的斜率和所述N个已知翘曲值进行计算拟合以获得第二一次函数，以及对所述待测对象物的所述若干入射位置和所述若干测量时间进行计算拟合以获得所述待测对象物的第一一次函数，并根据所述待测对象物的第一一次函数的斜率和所述第二一次函数，计算所述待测对象物的翘曲值。
本发明的一些实施例中，所述对象物为所述晶圆。
本发明实施例所述的翘曲测量装置结构简单，适用于对多片快速移动的半导体晶片的翘曲进行测量，而且通过对N个已知翘曲值的测定对象物进行标定检测以得到入射位置随测量时间的变化程度与翘曲值之间的函数关系，从而仅需对待测对象物的入射位置和测量时间进行检测即可获得待测对象物的翘曲值，无须建立复杂的算法来计算垂直于待测对象物表面的矢量的倾斜角以获得翘曲值，简化了测量方法，提高了计算效率。
图4为本发明第一种实施例的翘曲测量组件的结构示意图。
本发明一些实施例中，参考图4，所述翘曲测量组件(图中未标示)包括光发射器1、1/2波片2、偏振分束器3、1/4波片4和位置探测器6，所述光发射器1用于发射激光束并使所述激光束依次朝向移动的对象物5行进，所述1/2波片2、所述偏振分束器3和所述1/4波片4依次设置于所述激光束的行进光路上，所述1/2波片2配置为旋转所述激光束的偏振方向，所述1/4波片4位于所述偏振分束器3和所述对象物5之间，配置为使朝向所述对象物5行进的所述激光束通过，并使由所述对象物5反射的所述激光束通过；所述位置探测器6位于所述偏振分束器3的透射光束和反射光束的任意一种的方向上，并配置为对所述激光束相对于所述对象物5的若干入射位置进行检测。本发明实施例中，所述对象物包括所述测定对象物和所述待测对象物。
具体的，通过所述1/2波片、所述偏振分束器和所述1/4波片依次设置于所述激光束的行进光路上，增强了位置探测器接收的信号强度，降低了噪声，提高了信噪比。
所述偏振分束器将入射的所述激光束分离为不同偏振方向的第一激光和第二激光，所述偏振分束器使所述第一激光即P偏振光全部透射，使所述第二激光即S偏振光全部反射，通过偏振分束器可以克服常规分束器界面反射的问题，进一步提高信号强度。
而所述1/2波片，也称为半波片或λ/2片。其具有以下特点：若入射线偏振光的振动方向与1/2波片的快轴或慢轴的夹角为α，则出射线偏振光的振动方向向着快轴或慢轴的方向转过2α角度。而本发明在所述光发射器和所述偏振分束器之间设置所述1/2波片，通过旋转1/2波片将所述光发射器发射出的激光束旋转一定的偏振角度，使入射光束的偏振方向与偏振分束器的透射偏振方向或反射偏振方向一致，使得所述入射光可从所述偏振分束器全部透射或全部反射，而对应的反射分量或透射分量为0，即无能量损失，有利于提升到达所述测定对象物镜面的激光束的能量，从而提高信号强度，提高测量精度。
本发明中在所述偏振分束器和所述测定对象物之间设置所述1/4波片，且所述1/4波片配置为使朝向所述对象物行进的所述激光束通过，并使由所述对象物反射的所述激光束通过，使得激光束两次经过所述1/4波片，从而使该激光束的偏振方向转过π/2，使得所述对象物镜面反射的所述激光束的偏振方向与所述偏振分束器的反射或透射偏振方向一致，从而全部被所述位置探测器检测到，有利于提升到达所述位置探测器的激光束的反射率，从而提高信噪比，提高测量精度，减小翘曲曲线的波动。
本发明一些实施例中，所述对象物设置于基座，所述基座与移动驱动部件连接，所述移动驱动部件驱动所述基座运动而带动所述对象物移动，以使所述光发射器发射的所述激光束朝向移动的所述对象物行进，以使所述光发射器发射的所述激光束依次朝向移动的所述多个对象物行进，以实现对多个移动的对象物的翘曲值进行测量。
本发明一些实施例中，所述移动驱动部件驱动所述基座以所述基座的旋转轴线为中心线并绕所述旋转轴线旋转，所述对象物的中心轴线与所述旋转轴线不重合。
本发明一些实施例中，参考图4，所述光发射器1与所述1/2波片2为分体式结构，所述1/2波片2设置于所述光发射器1和所述偏振分束器3之间的所述激光束的行进光路上，以便于旋转调节所述1/2波片2的光轴的角度，可直接在现有的翘曲测量装置的基础上增设1/2波片2，不用更换原有的光发射器1。
本发明另一些实施例中，所述光发射器与所述1/2波片为一体式结构，所述1/2波片设置于所述光发射器的激光发射端，便于所述1/2波片固定，不用额外设置固定机架，结构更为简单方便。
本发明一些实施例中，参考图4，所述1/2波片2配置为将所述激光束的偏振方向旋转至与所述偏振分束器3的透射偏振方向一致，所述位置探测器6设置在所述偏振分束器3的反射光束方向上，使得所述入射光可全部透过所述偏振分束器3，而反射分量为0，即无透射能量损失，如此有利于提升到达对象物镜面的激光束的能量，从而提高信噪比，提高测量精度。
具体的，参考图4，所述光发射器1发射的所述激光束通过所述1/2波片2后，第一次通过所述偏振分束器3，所述偏振分束器3将第一次通过的所述激光束全部透射，透射光束通过所述1/4波片4到达所述对象物5，由所述对象物5反射的所述激光束再次通过所述1/4波片4并第二次通过所述偏振分束器3，所述偏振分束器3将第二次通过的所述激光束全部反射，反射光束到达所述位置探测器6，所述1/4波片4和所述对象物5设置于所述激光束第一次通过所述偏振分束器3后分离的透射光束的方向上，所述位置探测器6设置于所述激光束第二次通过所述偏振分束器3后分离的反射光束方向。
图5为本发明第二种实施例的翘曲测量组件的结构示意图。
本发明另一些实施例中，参考图4和图5，所述图5所示的翘曲测量组件与所述图4所示的翘曲测量组件的区别在于：所述图5所示的翘曲测量组件(图中未标示)中的所述1/2波片2配置为将所述激光束的偏振方向旋转至与所述偏振分束器3的反射偏振方向一致，所述位置探测器6设置在所述偏振分束器3的透射光束方向上，使得所述入射光可通过所述偏振分束器3全部反射，而透射分量为0，即无反射能量损失，如此有利于提升到达对象物镜面的激光束的能量，从而提高信噪比，提高测量精度。
具体的，参考图5，所述光发射器1发射的所述激光束通过所述1/2波片2后，第一次通过所述偏振分束器3，所述偏振分束器3将第一次通过的所述激光束全部反射，反射光束通过所述1/4波片4到达所述对象物5，由所述对象物5反射的所述激光束再次通过所述1/4波片4并第二次通过所述偏振分束器3，所述偏振分束器3将第二次通过的所述激光束全部透射，透射光束到达所述位置探测器6，所述1/4波片4和所述对象物5设置于所述激光束第一次通过所述偏振分束器3后分离的反射光束的方向上，所述位置探测器6设置于所述激光束第二次通过所述偏振分束器3后分离的透射光束方向。
本发明一些实施例中，所述光发射器为激光器，所述激光器发射的所述激光束入射到所述对象物上得到的反射率不低于0.1，在例如氮化镓薄膜外延生长过程中，可抑制氮化镓薄膜干涉导致的信号强度降低，从而提高信噪比。
在本发明一些可能实施例中，入射到氮化镓薄膜上得到的反射率不低于0.1的激光束波长可选波长小于450nm的激光束。
在本发明一些可能实施例中，所述激光器发射的所述激光束优选为蓝光，波长范围为400-450nm，蓝光为可见光，便于检修。
图6为本发明实施例的不同波长测量氮化镓翘曲的反射率曲线示意图。
具体的，参考图6，L1为650nm波长的激光束的反射率曲线，L2为405nm波长的激光束的反射率曲线，L3为抑制薄膜干涉较佳的反射率，即反射率为0.1处，反射率如低于所述L3所示的反射率值就会影响翘曲测量。从图6可知，所述L1表明650nm波长的激光束的反射率随着GaN薄膜的增厚，振幅基本不衰减，反射振荡较大，一大部分会低于所述L3所示的反射率值。所述L2表明405nm波长的激光束的反射率随着GaN薄膜的增厚，振荡的幅度越来越小，如此所述L2的反射率几乎都高于所述L3所示的反射率值。因此所以405nm波长相比650nm波长更适宜作为翘曲测量波长。
图7为本发明实施例的翘曲测量方法的流程示意图。
本发明一些实施例中，参考图7，所述翘曲测量方法，包括以下步骤：
S1：提供对象物，所述对象物包括待测对象物和N个已知翘曲值的测定对象物，所述N大于或等于2；
S2：使所述N个测定对象物移动，将光束入射到所述测定对象物，检测每一个所述测定对象物的若干入射位置和对应的测量时间，对所述每一个测定对象物的所述若干入射位置和所述若干测量时间进行计算拟合，获得N个所述测定对象物的第一一次函数；
S3：对N个所述测定对象物的第一一次函数的斜率和所述N个已知翘曲值进行计算拟合，获得第二一次函数；
S4：使所述待测对象物移动，将光束入射到所述待测对象物，检测所述待测对象物的若干入射位置和对应的测量时间，对所述待测对象物的所述若干入射位置和所述若干测量时间进行计算拟合，获得所述待测对象物的第一一次函数；
S5：根据所述待测对象物的第一一次函数的斜率和所述第二一次函数，计算得到所述待测对象物的翘曲值。
本发明的一些实施例中，所述对象物为所述晶圆。
本发明实施例的所述翘曲测量方法，通过对N个已知翘曲值的测定对象物进行标定检测以得到入射位置随测量时间的变化程度与翘曲值之间的函数关系，从而仅需对待测对象物的入射位置和测量时间进行检测即可获得待测对象物的翘曲值，无须建立复杂的算法来计算垂直于待测对象物表面的矢量的倾斜角以获得翘曲值，简化了测量方法，提高了计算效率，适用于对多片快速移动的半导体晶片的翘曲进行测量。
本发明一些可能实施例中，所述步骤S2中将光束入射到所述测定对象物，检测每一个所述测定对象物的若干入射位置和对应的测量时间的步骤包括：
通过光发射器发射激光束并使所述激光束依次朝向移动的N个所述测定对象物行进；
通过1/2波片旋转所述激光束的偏振方向；
使通过所述1/2波片的所述激光束通过偏振分束器；
使通过所述偏振分束器的所述激光束通过1/4波片，并使由所述测定对象物反射的所述激光束再次通过所述1/4波片；
通过位置探测器接收通过所述1/4波片后又通过所述偏振分束器的所述激光束，以对所述激光束相对于N个所述测定对象物的若干入射位置进行检测，并通过计时部分别记录所述位置探测器检测所述若干入射位置所对应的若干测量时间。通过设置该一系列光学组件有利于提升到达所述测定对象物镜面的激光束的能量，以增强位置探测器接收的信号强度，降低了噪声，提高了信噪比，提高测量精度。
本发明一些可能实施例中，通过所述位置探测器接收通过所述1/4波片后又通过所述偏振分束器分离的透射光束和反射光束的任意一种。
所述步骤S2中将光束入射到所述测定对象物，检测每一个所述测定对象物的若干入射位置和对应的测量时间的步骤为步骤S21，所述步骤S4中将光束入射到所述待测对象物，检测所述待测对象物的若干入射位置和对应的测量时间的步骤为步骤S41，所述步骤S21和所述步骤S41中入射位置和对应的测量时间的检测方法相同，只是检测的对象物不同。
本发明一些可能实施例中，所述步骤S4中将光束入射到所述待测对象物，检测所述待测对象物的若干入射位置和对应的测量时间的步骤包括：
通过光发射器发射激光束并使所述激光束朝向移动的所述待测对象物行进；
通过1/2波片旋转由所述光发射器发射的所述激光束的偏振方向；
使通过所述1/2波片的所述激光束通过偏振分束器；
使通过所述偏振分束器的所述激光束通过1/4波片，并使由所述待测对象物反射的所述激光束再次通过所述1/4波片；
通过位置探测器接收通过所述1/4波片后又通过所述偏振分束器分离的透射光束和反射光束的任意一种，以对所述激光束相对于所述待测对象物的若干入射位置进行检测，通过设置该一系列光学组件有利于提升到达所述待测对象物镜面的激光束的能量，以增强位置探测器接收的信号强度，降低了噪声，提高了信噪比，提高测量精度。
本发明一些实施例中，所述步骤S2中对所述每一个测定对象物的所述若干入射位置和所述若干测量时间进行计算拟合，获得N个所述测定对象物的第一一次函数的步骤包括：通过计算部以所述每一个测定对象物的所述若干测量时间为横坐标，以所述每一个测定对象物的所述若干入射位置为纵坐标而进行最小二乘法拟合，以获得N个所述测定对象物的所述第一一次函数。
所述步骤S2中对所述每一个测定对象物的所述若干入射位置和所述若干测量时间进行计算拟合，获得N个所述测定对象物的第一一次函数的步骤为步骤S22，所述步骤S4中对所述待测对象物的所述若干入射位置和所述若干测量时间进行计算拟合，获得所述待测对象物的第一一次函数的为步骤S42，所述步骤S22和所述步骤S42中的计算拟合方法相同，只是对象物不同。
本发明一些实施例中，所述步骤S4中，对所述待测对象物的所述若干入射位置和所述若干测量时间进行计算拟合，获得所述待测对象物的第一一次函数的步骤包括：通过计算部以所述待测对象物的所述若干测量时间为横坐标，以所述待测对象物的所述若干入射位置为纵坐标而进行最小二乘法拟合，以获得所述待测对象物的第一一次函数。
本发明一些可能实施例中，所述第一一次函数表达式为：
P＝kt+b
其中，t为测量时间，P为入射位置，k为所述第一一次函数的斜率，b为计算拟合得到的固定值。
本发明一些实施例中，所述步骤S3中对N个所述测定对象物的第一一次函数的斜率和所述N个已知翘曲值进行计算拟合，获得第二一次函数的步骤包括：通过计算部以所述N个所述测定对象物的第一一次函数的斜率为横坐标，以所述N个已知翘曲值为纵坐标而进行最小二乘法拟合，以获得所述第二一次函数。即所述对象物的第一一次函数的斜率与翘曲值之间的函数关系。
本发明一些可能实施例中，所述第二一次函数表达式为：
y＝αk+β
其中，y为所述测定对象物的已知翘曲值，α为所述第二一次函数的斜率，k为所述测定对象物的第一一次函数的斜率，β为计算拟合得到的固定值。
即通过已知的所述测定对象物的已知翘曲值和所述测定对象物的第一一次函数的斜率即可得出所述α和所述β的值，因此，当获得待测对象物的第一一次函数的斜率后，即可根据所述第二一次函数计算所述待测对象物的翘曲值。
本发明一些实施例中，所述步骤S2中使所述N个测定对象物移动的步骤包括：将所述N个测定对象物设置于基座，使所述基座以所述基座的旋转轴线为中心线并绕所述旋转轴线旋转，使所述测定对象物的中心轴线与所述旋转轴线不重合；所述步骤S4中使所述待测对象物移动的步骤包括：将所述待测对象物设置于所述基座，使所述基座以所述旋转轴线为中心线并绕所述旋转轴线旋转，使所述待测对象物的中心轴线与所述旋转轴线不重合。
所述步骤S2中使所述N个测定对象物移动的步骤和所述步骤S4中使所述待测对象物移动的步骤相同，只是移动的对象物不同。
虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (15)

1.一种翘曲测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：提供对象物，所述对象物包括待测对象物和N个已知翘曲值的测定对象物，所述N大于或等于2；
S2：使所述N个测定对象物移动，将光束入射到所述测定对象物，检测每一个所述测定对象物的若干入射位置和对应的测量时间，对所述每一个测定对象物的所述若干入射位置和所述若干测量时间进行计算拟合，获得N个所述测定对象物的第一一次函数；
S3：对N个所述测定对象物的第一一次函数的斜率和所述N个已知翘曲值进行计算拟合，获得第二一次函数；
S4：使所述待测对象物移动，将光束入射到所述待测对象物，检测所述待测对象物的若干入射位置和对应的测量时间，对所述待测对象物的所述若干入射位置和所述若干测量时间进行计算拟合，获得所述待测对象物的第一一次函数；
S5：根据所述待测对象物的第一一次函数的斜率和所述第二一次函数，计算得到所述待测对象物的翘曲值。
2.根据权利要求1所述的翘曲测量方法，其特征在于，所述步骤S2中将光束入射到所述测定对象物，检测每一个所述测定对象物的若干入射位置和对应的测量时间的步骤包括：
通过光发射器发射激光束并使所述激光束依次朝向移动的N个所述测定对象物行进；
通过1/2波片旋转所述激光束的偏振方向；
使通过所述1/2波片的所述激光束通过偏振分束器；
使通过所述偏振分束器的所述激光束通过1/4波片，并使由所述测定对象物反射的所述激光束再次通过所述1/4波片；
通过位置探测器接收通过所述1/4波片后又通过所述偏振分束器的所述激光束，以对所述激光束相对于N个所述测定对象物的若干入射位置进行检测，并通过计时部分别记录所述位置探测器检测所述若干入射位置所对应的若干测量时间。
3.根据权利要求1所述的翘曲测量方法，其特征在于，所述步骤S3中对N个所述测定对象物的第一一次函数的斜率和所述N个已知翘曲值进行计算拟合，获得第二一次函数的步骤包括：
通过计算部以所述N个所述测定对象物的第一一次函数的斜率为横坐标，以所述N个已知翘曲值为纵坐标而进行最小二乘法拟合，以获得所述第二一次函数。
4.根据权利要求1所述的翘曲测量方法，其特征在于，所述步骤S2中对所述每一个测定对象物的所述若干入射位置和所述若干测量时间进行计算拟合，获得N个所述测定对象物的第一一次函数的步骤包括：
通过计算部以所述每一个测定对象物的所述若干测量时间为横坐标，以所述每一个测定对象物的所述若干入射位置为纵坐标而进行最小二乘法拟合，以获得所述第一一次函数。
5.根据权利要求1所述的翘曲测量方法，其特征在于，所述步骤S2中使所述N个测定对象物移动的步骤包括：将所述N个测定对象物设置于基座，使所述基座以所述基座的旋转轴线为中心线并绕所述旋转轴线旋转，使所述测定对象物的中心轴线与所述旋转轴线不重合；
所述步骤S4中使所述待测对象物移动的步骤包括：将所述待测对象物设置于所述基座，使所述基座以所述旋转轴线为中心线并绕所述旋转轴线旋转，使所述待测对象物的中心轴线与所述旋转轴线不重合。
6.一种翘曲测量装置，其特征在于，包括翘曲测量组件、计算部、计时部和输入部；
所述翘曲测量组件与所述计算部连接，所述翘曲测量组件用于检测移动的对象物的若干入射位置并传输给所述计算部，所述对象物包括待测对象物和N个已知翘曲值的测定对象物，所述N大于或等于2；
所述输入部与所述计算部连接，所述输入部用于输入N个所述测定对象物的已知翘曲值并传输给所述计算部；
所述计时部分别与所述计算部和所述翘曲测量组件连接，所述计时部用于记录所述翘曲测量组件检测的所述若干入射位置所对应的若干测量时间并传输给所述计算部；
所述计算部用于对N个所述测定对象物的所述若干入射位置和所述若干测量时间进行计算拟合以获得N个所述测定对象物的第一一次函数，并对N个所述测定对象物的第一一次函数的斜率和所述N个已知翘曲值进行计算拟合以获得第二一次函数，以及对所述待测对象物的所述若干入射位置和所述若干测量时间进行计算拟合以获得所述待测对象物的第一一次函数，并根据所述待测对象物的第一一次函数的斜率和所述第二一次函数，计算所述待测对象物的翘曲值。
7.根据权利要求6所述的翘曲测量装置，其特征在于，所述翘曲测量组件包括光发射器、1/2波片、偏振分束器、1/4波片和位置探测器；
所述光发射器用于发射激光束并使所述激光束依次朝向移动的所述对象物行进；
所述1/2波片、所述偏振分束器和所述1/4波片依次设置于所述激光束的行进光路上，所述1/2波片配置为旋转所述激光束的偏振方向，所述1/4波片位于所述偏振分束器和所述对象物之间，配置为使朝向所述对象物行进的所述激光束通过，并使由所述对象物反射的所述激光束通过；
所述位置探测器，位于所述偏振分束器的透射光束和反射光束的任意一种的方向上，并配置为对所述激光束相对于所述对象物的若干入射位置进行检测。
8.根据权利要求7所述的翘曲测量装置，其特征在于，所述对象物设置于基座，所述基座与移动驱动部件连接，所述移动驱动部件驱动所述基座运动而带动所述对象物移动，以使所述光发射器发射的所述激光束朝向移动的所述对象物行进。
9.根据权利要求8所述的翘曲测量装置，其特征在于，所述移动驱动部件驱动所述基座以所述基座的旋转轴线为中心线并绕所述旋转轴线旋转，所述对象物的中心轴线与所述旋转轴线不重合。
10.根据权利要求7所述的翘曲测量装置，其特征在于，所述1/2波片配置为将所述激光束的偏振方向旋转至与所述偏振分束器的透射偏振方向一致，所述位置探测器设置在所述偏振分束器的反射光束方向上。
11.根据权利要求7所述的翘曲测量装置，其特征在于，所述1/2波片配置为将所述激光束的偏振方向旋转至与所述偏振分束器的反射偏振方向一致，所述位置探测器设置在所述偏振分束器的透射光束方向上。
12.根据权利要求7所述的翘曲测量装置，其特征在于，所述光发射器为激光器，所述激光器发射的激光束入射到所述对象物上得到的反射率不低于0.1。
13.根据权利要求7所述的翘曲测量装置，其特征在于，所述光发射器与所述1/2波片为一体式结构，所述1/2波片设置于所述光发射器的激光发射端。
14.根据权利要求7所述的翘曲测量装置，其特征在于，所述光发射器与所述1/2波片为分体式结构，所述1/2波片设置于所述光发射器和所述偏振分束器之间的所述激光束的行进光路上。
15.一种成膜系统，其特征在于，包括成膜腔室和如权利要求6-14中任意一项所述的翘曲测量装置，所述成膜腔室内设置有基座和移动驱动部件，所述基座与所述移动驱动部件连接，所述基座包括若干个承载晶圆的凹槽，所述翘曲测量装置设置于所述成膜腔室的外部并与所述基座相对，所述翘曲测量装置对所述晶圆投光和受光以测定所述晶圆的翘曲。
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