CN116735045A - 薄膜应力测量方法、系统、数据处理设备、存储介质 - Google Patents

薄膜应力测量方法、系统、数据处理设备、存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN116735045A
CN116735045A CN202311029884.9A CN202311029884A CN116735045A CN 116735045 A CN116735045 A CN 116735045A CN 202311029884 A CN202311029884 A CN 202311029884A CN 116735045 A CN116735045 A CN 116735045A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wafer
measuring point
position information
coating
light
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.)
Granted
Application number
CN202311029884.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116735045B (zh
Inventor
相宇阳
俞胜武
陈剑
戴丹蕾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuxi Zhuohai Technology Co ltd
Original Assignee
Wuxi Zhuohai Technology Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuxi Zhuohai Technology Co ltd filed Critical Wuxi Zhuohai Technology Co ltd
Priority to CN202311029884.9A priority Critical patent/CN116735045B/zh
Publication of CN116735045A publication Critical patent/CN116735045A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116735045B publication Critical patent/CN116735045B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/24Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/542Controlling the film thickness or evaporation rate
    • C23C14/545Controlling the film thickness or evaporation rate using measurement on deposited material
    • C23C14/547Controlling the film thickness or evaporation rate using measurement on deposited material using optical methods
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52Controlling or regulating the coating process
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing 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
    • H01L22/10Measuring as part of the manufacturing process
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing 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
    • H01L22/20Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

本说明书提供一种薄膜应力测量方法、系统、数据处理设备、存储介质,其中,所述薄膜应力测量方法包括:获取镀膜前晶圆表面的测量点对于第一入射光的第一光强信息和第一光斑位置信息;根据所述第一光强信息,确定镀膜后晶圆的入射光波长;根据所述入射光波长,生成波长选择信号,所述波长选择信号用于控制输出与入射光波长对应的第二入射光;获取镀膜后晶圆表面的测量点对于第二入射光的第二光斑位置信息,镀膜后晶圆表面的测量点位于镀膜后晶圆的薄膜表面;根据所述测量点的位置、所述测量点的第一光斑位置信息和第二光斑位置信息,确定镀膜后晶圆的应力。采用上述技术方案,能够测量不同晶圆的薄膜应力,获取精确测量结果。

Description

薄膜应力测量方法、系统、数据处理设备、存储介质
技术领域
本说明书涉及晶圆检测技术领域,尤其涉及一种薄膜应力测量方法、系统、数据处理设备、存储介质。
背景技术
在半导体制造工艺中,需要在晶圆表面形成薄膜以传导信号。在晶圆表面沉积不同的薄膜后, 因不同材料具有不同膨胀系数,因此当环境温度发生变化时,会不可避免地产生应力,例如,当晶圆的膨胀系数大于薄膜材料的膨胀系数时,将产生压应力;当晶圆的膨胀系数小于薄膜材料的膨胀系数时,将产生张应力。
当应力过大时,超过了薄膜的强度,会引起薄膜破裂、剥落与形变,以及金属镀层的鼓包或凸起等情况。因此,需要测量镀膜后晶圆的整体薄膜应力,确保晶圆在后续工艺流程中不会因薄膜应力产生较大误差而影响芯片品质。在此背景下,如何提供技术方案,以提升薄膜应力测量的通用性,成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此,本说明书提供一种薄膜应力测量方法、系统、数据处理设备、存储介质,能够测量不同晶圆的薄膜应力,获取精确测量结果。
本说明书提供一种薄膜应力测量方法,包括:
获取镀膜前晶圆表面的测量点对于第一入射光的第一光强信息和第一光斑位置信息;
根据所述第一光强信息,确定镀膜后晶圆的入射光波长;
根据所述入射光波长,生成波长选择信号,所述波长选择信号用于控制输出与入射光波长对应的第二入射光;
获取镀膜后晶圆表面的测量点对于第二入射光的第二光斑位置信息,镀膜后晶圆表面的测量点位于镀膜后晶圆的薄膜表面;
根据所述测量点的位置、所述测量点的第一光斑位置信息和第二光斑位置信息,确定镀膜后晶圆的应力。
可选地,所述根据所述第一光强信息,确定镀膜后晶圆的入射光波长,包括:
根据预先设置的光强信息与波长的对应关系,确定与所述第一光强信息对应的波长,作为所述入射光波长。
可选地,所述获取镀膜前晶圆表面的测量点对于第一入射光的第一光斑位置信息,包括:
生成第一运动控制信号,所述第一运动控制信号用于控制镀膜前晶圆以预设的第一扫描步长进行运动,使得第一入射光入射至镀膜前晶圆表面的位置发生改变,以获取镀膜前晶圆表面测量点对应的第一光斑位置信息。
可选地,所述获取镀膜后晶圆表面的测量点对于第二入射光的第二光斑位置信息,包括:
生成第二运动控制信号,所述第二运动控制信号用于控制镀膜后晶圆以预设的第二扫描步长进行运动,使得第二入射光入射至镀膜后晶圆表面的位置发生改变,以获取镀膜后晶圆表面测量点对应的第二光斑位置信息。
可选地,所述根据所述测量点的位置、所述测量点的第一光斑位置信息和第二光斑位置信息,确定镀膜后晶圆的应力,包括:
根据所述表面测量点的位置以及第一光斑位置信息,获取镀膜前晶圆的曲率半径,作为第一曲率半径;
根据所述表面测量点的位置以及第二光斑位置信息,获取镀膜后晶圆的曲率半径,作为第二曲率半径;
根据所述第一曲率半径、所述第二曲率半径,得到镀膜后晶圆的应力。
可选地,所述测量点的数量为多个,且多个测量点沿镀膜前晶圆的直径表面布置;
所述根据所述表面测量点的位置以及第一光斑位置信息,获取镀膜前晶圆的曲率半径,作为第一曲率半径,包括:
根据各测量点的位置、各测量点的第一光斑位置信息,得到各测量点的拟合直线对应的切线斜率;
根据所述切线斜率,得到所述第一曲率半径。
可选地,所述根据各表面测量点的位置、各测量点的第一光斑位置信息,得到各测量点的拟合直线对应的切线斜率,包括:
确定各测量点与晶圆中心在第一方向上的距离,以及各测量点相应的第一光斑位置信息与预设光斑位置信息在第二方向上的距离;
根据各测量点与晶圆中心在第一方向上的距离,以及各测量点相应的第一光斑位置信息与预设光斑位置信息在第二方向上的距离,得到各测量点的拟合直线,将所述拟合直线的斜率作为切线斜率;所述第一方向与所述第二方向相互垂直。
可选地,所述测量点的数量为多个,且多个测量点沿镀膜后晶圆的直径表面布置;
所述根据所述表面测量点的位置以及第二光斑位置信息,获取镀膜后晶圆的曲率半径,作为第二曲率半径,包括:
根据各测量点的位置、各测量点的第二光斑位置信息,得到各个测量点的拟合直线对应的切线斜率;
根据所述切线斜率,得到所述第二曲率半径。
可选地,所述根据各测量点的位置、各测量点的第二光斑位置信息,得到各测量点的拟合直线对应的切线斜率,包括:
确定各测量点与晶圆中心在第三方向上的距离,以及各测量点相应的第二光斑位置信息与预设光斑位置信息在第四方向上的距离;
根据各测量点与晶圆中心在第三方向上的距离,以及各测量点相应的第二光斑位置信息与预设光斑位置信息在第四方向上的距离,得到各测量点的拟合直线,将所述拟合直线的斜率作为切线斜率;所述第三方向与所述第四方向相互垂直。
可选地,所述根据所述第一曲率半径、所述第二曲率半径,得到镀膜后晶圆的应力,包括:
将所述第一曲率半径与所述镀膜前晶圆的厚度的差值作为第一计算曲率半径;
将所述第二曲率半径与所述镀膜前晶圆的厚度的差值作为第二计算曲率半径;
根据所述第一计算曲率半径、所述第二计算曲率半径,确定镀膜后晶圆的应力。
本说明书还提供了另一种薄膜应力测量方法,包括:
确定晶圆表面的薄膜类型信息;
根据晶圆表面的薄膜类型信息,确定目标波长;
根据所述目标波长,生成波长选择信号,所述波长选择信号用于控制输出与目标波长对应的入射光;
获取镀膜前晶圆表面的测量点对于所述入射光的第三光斑位置信息,以及获取镀膜后晶圆表面的测量点对于所述入射光的第四光斑位置信息,其中,镀膜后晶圆表面的测量点位于镀膜后晶圆的薄膜表面;
根据所述测量点的位置、所述测量点的第三光斑位置信息和第四光斑位置信息,确定镀膜后晶圆的应力。
可选地,所述根据晶圆表面的薄膜类型信息,确定目标波长,包括:
确定所述晶圆表面沉积的薄膜的目标反射系数;
根据预先设置的反射系数与波长间的对应关系,确定所述目标反射系数对应的目标波长,作为所述入射光的波长。
可选地,所述获取镀膜前晶圆表面的测量点对于所述入射光的第三光斑位置信息,包括:
生成第三运动控制信号,所述第三运动控制信号用于控制镀膜前晶圆以预设的第三扫描步长进行运动,使得入射光入射至镀膜前晶圆表面的位置发生改变,以获取镀膜前晶圆表面测量点对应的第三光斑位置信息。
可选地,所述获取镀膜后晶圆表面的测量点对于所述入射光的第四光斑位置信息,包括:
生成第四运动控制信号,所述第四运动控制信号用于控制镀膜后晶圆以预设的第四扫描步长进行运动,使得入射光入射至镀膜后晶圆表面的位置发生改变,以获取镀膜后晶圆表面测量点对应的第四光斑位置信息。
可选地,所述根据所述测量点的位置、所述测量点的第三光斑位置信息和第四光斑位置信息,确定镀膜后晶圆的应力,包括:
根据所述测量点的位置以及第三光斑位置信息,获取所述镀膜前晶圆的曲率半径,作为第三曲率半径;
根据所述测量点的位置以及第四光斑位置信息,获取所述镀膜后晶圆的曲率半径,作为第四曲率半径;
根据所述第三曲率半径、所述第四曲率半径,得到镀膜后晶圆的应力。
可选地,所述测量点的数量为多个,且多个测量点沿晶圆的直径表面布置:
所述根据所述测量点的位置以及第三光斑位置信息,获取所述镀膜前晶圆的曲率半径,作为第三曲率半径,包括:
根据各测量点的位置、各测量点的第三光斑位置信息,得到各测量点的拟合直线对应的切线斜率;
根据所述切线斜率,得到所述第三曲率半径。
可选地,所述根据各测量点的位置、各测量点的第三光斑位置信息,得到各测量点的拟合直线对应的切线斜率,包括:
确定各测量点与晶圆中心在第五方向上的距离,以及各测量点相应的第三光斑位置信息与预设光斑位置信息在第六方向上的距离;
根据各测量点与晶圆中心在第五方向上的距离,以及各测量点相应的第三光斑位置信息与预设光斑位置信息在第六方向上的距离,得到各测量点的拟合直线,将所述拟合直线的斜率作为切线斜率;所述第五方向与所述第六方向相互垂直。
可选地,所述测量点的数量为多个,且多个测量点沿镀膜后晶圆的直径表面布置;
所述根据所述测量点的位置以及第四光斑位置信息,获取所述镀膜后晶圆的曲率半径,作为第四曲率半径,包括:
根据各测量点的位置、各测量点的第四光斑位置信息,得到各测量点的拟合直线对应的切线斜率;
根据所述切线斜率,得到所述第四曲率半径。
可选地,所述根据各测量点的位置、各测量点的第四光斑位置信息,得到各测量点的拟合直线对应的切线斜率,包括:
确定各测量点与晶圆中心在第七方向上的距离,以及各测量点相应的第四光斑位置信息与预设光斑位置信息在第八方向上的距离;
根据各测量点与晶圆中心在第七方向上的距离,以及各测量点相应的第四光斑位置信息与预设光斑位置信息在第八方向上的距离,得到各测量点的拟合直线,将所述拟合直线的斜率作为切线斜率;所述第七方向与所述第八方向相互垂直。
可选地,所述根据所述第三曲率半径、所述第四曲率半径,得到镀膜后晶圆的应力,包括:
将所述第三曲率半径与所述镀膜前晶圆的厚度的差值作为第三计算曲率半径;
将所述第四曲率半径与所述镀膜前晶圆的厚度的差值作为第四计算曲率半径;
根据所述第三计算曲率半径、所述第四计算曲率半径,确定镀膜后晶圆的应力。
相应的,本说明书还提供一种薄膜应力测量系统,包括:
第一测试光源,适于响应于光源控制信号,为镀膜前晶圆提供第一入射光;
第一参数信息获取设备,适于接收来自镀膜前晶圆表面的测量点的第一反射光,确定所述第一反射光的第一光强信息和第一光斑位置信息;以及适于接收来自镀膜后晶圆表面的测量点的第二反射光,确定所述第二反射光的第二光斑位置信息,镀膜后晶圆表面的测量点位于镀膜后晶圆的薄膜表面;
第一数据处理设备,适于根据获取到的所述第一光强信息,确定镀膜后晶圆的入射光波长,并根据所述入射光波长,生成波长选择信号;以及适于根据所述测量点的位置、所述测量点的第一光斑位置信息和第二光斑位置信息,确定镀膜后晶圆的应力;
第二测试光源,适于响应于所述波长选择信号,输出与所述入射光波长对应的第二入射光至镀膜后晶圆。
可选地,所述第一数据处理设备,适于根据预先设置的光强信息与波长的对应关系,确定与所述第一光强信息对应的波长,作为所述入射光波长。
可选地,所述第二测试光源,适于响应于所述波长选择信号,从预先设置的多个波长中选择与所述入射光波长相匹配的入射光作为所述第二入射光。
可选地,所述第二测试光源包括可变调谐激光器。
可选地,所述第一数据处理设备,还适于生成第一运动控制信号和第二运动控制信号;
所述薄膜应力测量系统还包括:第一承载设备,适于响应于所述第一运动控制信号,按照预设的第一扫描步长,承载并带动所述晶圆运动,使得第一入射光入射至所述镀膜前晶圆表面的位置发生改变;以及响应于所述第二运动控制信号,按照预设的第二扫描步长,承载并带动所述晶圆运动,使得第二入射光入射至所述镀膜后晶圆表面的位置发生改变。
可选地,薄膜应力测量系统还包括:第一偏转设备,适于改变所述第一反射光和所述第二反射光的传输路径。
本说明书还提供一种薄膜应力测量系统,包括:
第二数据处理设备,适于根据晶圆表面沉积的薄膜类型信息,确定目标波长,并根据所述目标波长,生成波长选择信号;以及适于根据测量点的位置、测量点的第三光斑位置信息和第四光斑位置信息,确定镀膜后晶圆的应力;
第三测试光源,适于响应于所述波长选择信号,输出与所述目标波长对应的入射光至镀膜前晶圆和镀膜后晶圆;
第二参数信息获取设备,适于接收来自镀膜前晶圆表面的测量点的反射光,确定所述反射光的第三光斑位置信息;以及适于接收来自镀膜后晶圆表面的测量点的反射光,确定所述反射光的第四光斑位置信息,其中,镀膜后晶圆表面的测量点位于镀膜后晶圆的薄膜表面。
可选地,所述薄膜类型信息包括薄膜的目标反射系数;
所述第二数据处理设备,适于根据预先设置的反射系数与波长间的对应关系,确定所述目标反射系数对应的目标波长,作为入射光波长。
可选地,所述第三测试光源,适于响应于所述波长选择信号,从预先设置的多个波长中选择与所述目标波长相匹配的光作为所述入射光。
可选地,所述第三测试光源包括可变调谐激光器。
可选地,述第二数据处理设备,还适于生成第三运动控制信号和第四运动控制信号;
所述薄膜应力测量系统,还包括:第二承载设备,适于响应于所述第三运动控制信号,按照预设的第三扫描步长,承载并带动所述晶圆运动,使得入射光入射至所述镀膜前晶圆表面的位置发生改变;以及响应于所述第四运动控制信号,按照预设的第四扫描步长,承载并带动所述晶圆运动,使得入射光入射至所述镀膜后晶圆表面的位置发生改变。
可选地,所述薄膜应力测量系统还包括:第二偏转设备,适于改变所述反射光的传输路径。
本说明书还提供一种数据处理设备,包括存储器和处理器,其中,所述存储器适于存储一条或多条计算机指令,所述处理器运行所述计算机指令时,执行前述任一实施例所述的薄膜应力测量方法。
本说明书还提供一种计算机可读存储介质,存储有计算机指令,所述计算机指令运行时执行前述任一实施例所述的薄膜应力测量方法。
采用本说明书中的薄膜应力测量方法一,根据获取到的镀膜前晶圆表面的测量点对于第一入射光的第一光强信息,能够确定镀膜后晶圆的入射光波长,进而根据所述入射光波长,能够生成波长选择信号,由于所述波长选择信号可以控制输出与入射光波长对应的第二入射光至镀膜后晶圆,因此能够获取第二入射光的第二光斑位置信息,进而根据所述测量点的位置、所述测量点的第一光斑位置信息和第二光斑位置信息,可以确定镀膜后晶圆的应力。采用上述方案,根据镀膜前晶圆对应第一入射光的第一光强信息,能够选择适合镀膜后晶圆的第二入射光,从而能够测量不同晶圆的薄膜应力,获取精确测量结果。
进一步地,根据预先设置的光强信息与波长的对应关系,能够自动地获取与所述第一光强信息对应的波长,无需人工处理,能够提高运算效率和计算得到的入射光波长的精度。
采用本说明书中的薄膜应力测量方法二,根据获取到的晶圆表面沉积的薄膜类型信息,能够确定目标波长,进而根据所述目标波长,能够生成波长选择信号,由于所述波长选择信号可以控制输出与目标波长对应的入射光至镀膜前晶圆和镀膜后晶圆,因此能够获取入射光的第三光斑位置信息和第四光斑位置信息,进而根据所述测量点的位置、所述测量点的第三光斑位置信息和第四光斑位置信息,可以确定镀膜后晶圆的应力。采用上述方案,根据晶圆表面沉积的薄膜类型信息,能够选择适合镀膜前晶圆和镀膜后晶圆的入射光,从而能够测量不同晶圆的薄膜应力,获取精确测量结果。
进一步地,通过确定晶圆表面沉积的薄膜的目标反射系数,以及根据预先设置的光强信息与波长的对应关系,能够自动地获取与所述目标反射系数对应的目标波长,整个过程无需人工处理,能够提高运算效率和计算得到的入射光波长的精度。
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示出了本说明书中一种薄膜应力测量方法的流程图;
图2示出了本说明书中一具体应用场景中薄膜应力测量方法的流程图;
图3示出了本说明书中另一种薄膜应力测量方法的流程图;
图4示出了本说明书中另一具体应用场景中薄膜应力测量方法的流程图;
图5示出了本说明书中一种薄膜应力测量系统的结构示意图;
图6示出了本说明书中另一种薄膜应力测量系统的结构示意图;
图7示出了本说明书中一种数据处理设备的结构框图。
具体实施方式
如背景技术所述,在半导体制造工艺中,需要测量镀膜后晶圆的整体薄膜应力。然而,现有的薄膜应力测量方案只能发射固定波长的入射光,无法测量不同晶圆的薄膜应力。
为解决上述问题,本说明书提供一种薄膜应力测量方案,根据镀膜前晶圆和镀膜后晶圆对入射光的反射率差异,可以确定用于入射至镀膜前晶圆和/或镀膜后晶圆的光,以测量不同晶圆的薄膜应力。
在具体实施中,根据实际应用场景,可以采用多种方式确定用于入射至镀膜前晶圆和/或镀膜后晶圆的光。
作为一可选示例,可以基于镀膜前晶圆表面的测量点对于第一入射光的光强信息,确定镀膜后晶圆的入射光;作为另一可选示例,可以根据晶圆表面的薄膜类型信息,确定入射至镀膜前晶圆和/或镀膜后晶圆的光。
为使本领域技术人员更好地理解本说明书中确定入射光的过程,以下结合附图并通过具体示例进行详细描述。
本说明书提供的薄膜应力测量方案一可以根据晶圆的类型,选择入射光的波长,以测量不同类型晶圆的薄膜应力,获取精确测量结果。
具体而言,根据获取到的镀膜前晶圆表面的测量点对于第一入射光的第一光强信息,能够确定镀膜后晶圆的入射光波长,进而根据所述入射光波长,能够生成波长选择信号,由于所述波长选择信号可以控制输出与入射光波长对应的第二入射光至镀膜后晶圆,因此能够获取第二入射光的第二光斑位置信息,进而根据所述测量点的位置、所述测量点的第一光斑位置信息和第二光斑位置信息,可以确定镀膜后晶圆的应力。采用上述方案,根据镀膜前晶圆对应第一入射光的第一光强信息,能够选择适合镀膜后晶圆的第二入射光,从而能够测量不同类型的晶圆的薄膜应力。
为使本领域技术人员更好地理解本说明书的发明构思、工作原理及优点,以下对本说明书中的薄膜应力测量方案一进行详细描述。
参照图1所示的本说明书中一种薄膜应力测量方法的流程图,在本说明书一些实施例中,如图1所示,具体可以按照如下步骤测量薄膜应力:
S11,获取镀膜前晶圆表面的测量点对于第一入射光的第一光强信息和第一光斑位置信息。
具体而言,当第一入射光入射至镀膜前晶圆表面的测量点时,所述第一入射光能够被反射,并被相应的测量设备接收,进而可以处理所述第一入射光,获取到与所述第一入射光对应的第一光强信息和第一光斑位置信息,其中,所述第一光强信息可以表征第一入射光的光照强度,所述第一光斑位置信息可以表征与第一入射光相对应的反射光在测量设备上的位置。
在本说明书一些实施例中,所述第一入射光可以是具有单波长的光,也可以是具有预设波长范围的光,本说明书对第一入射光的类型不做任何限制。
S12,根据所述第一光强信息,确定镀膜后晶圆的入射光波长。
具体而言,光强与光的波长具有对应关系,因此当确定第一光强信息时,能够确定入射至镀膜后晶圆的入射光波长。
S13,根据所述入射光波长,生成波长选择信号,所述波长选择信号用于控制输出与入射光波长对应的第二入射光。
S14,获取镀膜后晶圆表面的测量点对于第二入射光的第二光斑位置信息。
其中,镀膜后晶圆表面的测量点位于镀膜后晶圆的薄膜表面。
具体而言,当第二入射光入射至镀膜后晶圆表面的测量点时,所述第二入射光能够被反射,并被相应的测量设备接收,进而可以处理所述第一入射光,获取到与所述第二入射光对应的第二光强信息和第二光斑位置信息,其中,所述第二光强信息可以表征第二入射光的光照强度,所述第二光斑位置信息可以表征与第二入射光相对应的反射光在测量设备上的位置。
在一些实施例中,第二入射光的光照强度与第一入射光的光照强度可以相同。
S15,根据所述测量点的位置、所述测量点的第一光斑位置信息和第二光斑位置信息,确定镀膜后晶圆的应力。
在具体实施中,可以根据所述测量点的位置、所述测量点的第一光斑位置信息和第二光斑位置信息,采用预设的计算方式,得到校准后的第二光强控制信号。
由此采用本说明书中的薄膜应力测量方法一,根据镀膜前晶圆对应第一入射光的第一光强信息,能够选择用于镀膜后晶圆的第二入射光,从而能够测量不同类型的晶圆的薄膜应力。
为使本领域技术人员更好的理解和实施本说明书,以下对本说明书的构思、方案、原理及优点等,结合附图并通过具体示例进行详细描述。
在具体实施中,获取到第一光强信息,可以采用多种方式,确定镀膜后晶圆的入射光波长。
作为一具体示例,可以根据预先设置的光强信息与波长的对应关系,确定与所述第一光强信息对应的波长,作为所述入射光波长。
其中,可以通过如下方式获取光强信息与波长的对应关系:改变入射至镀膜前晶圆的第一入射光的波长,并获取各波长下第一入射光的第一光强信息,从而能够建立光强信息与波长的对应关系。
基于此,当获取到第一入射光的第一光强信息时,根据上述对应关系,即可自动地获取与第一光强信息对应的波长,无需人工处理,能够提高运算效率和计算得到的入射光波长的精度。
作为另一具体示例,可以采用多个入射光依次入射至镀膜前晶圆,并分别获取各入射光的光强信息,当确定其中一个入射光的光强信息与第一光强信息相同时,可以将所述入射光作为镀膜后晶圆的测试光。
在具体实施中,第一入射光入射至镀膜前晶圆的位置不同,所述第一入射光的第一光斑位置信息也不同,因此可以获取镀膜前晶圆表面的测量点对应的第一光斑位置信息,进而确定镀膜前晶圆的曲率半径。
在本说明书一些实施例中,具体可以采用如下方式获取第一光斑位置信息:生成第一运动控制信号,所述第一运动控制信号用于控制镀膜前晶圆以预设的第一扫描步长进行运动,使得第一入射光入射至镀膜前晶圆表面的位置发生改变,以获取镀膜前晶圆表面测量点对应的第一光斑位置信息。
具体而言,通过移动镀膜前晶圆的位置,能够改变与第一入射光相接触的表面测量点的位置,进而可以获取镀膜前晶圆表面测量点对应的第一光斑位置信息。
相应的,当根据波长选择信号,确定第二入射光,可以获取镀膜后晶圆表面的测量点对应的第二光斑位置信息,进而确定镀膜后晶圆的曲率半径。
在本说明书一些实施例中,具体可以采用如下方式获取第二光斑位置信息:生成第二运动控制信号,所述第二运动控制信号用于控制镀膜后晶圆以预设的第二扫描步长进行运动,使得第二入射光入射至镀膜后晶圆表面的位置发生改变,以获取镀膜后晶圆表面测量点对应的第二光斑位置信息。
具体而言,通过移动镀膜后晶圆的位置,能够改变与第二入射光相接触的表面测量点的位置,进而可以获取镀膜后晶圆表面测量点对应的第二光斑位置信息。
在本说明书一些实施例中,测量点可以沿晶圆表面的径向分布,且各测量点间的距离可以相同,在此情况下,第一扫描步长、第二扫描步长与各测量点间的距离可以相同,以便于对测量点进行定位。
可以理解的是,第一扫描步长、第二扫描步长与各测量点间的距离也可以各不相同,本说明书对三者间的关系不做任何限制。
在具体实施中,为降低计算复杂度,提高测量效率,可以将镀膜前晶圆的中心作为测量点;或者可以将镀膜前晶圆的中心、位于所述中心两侧且位于圆周上的点作为测量点,也即第一入射光和第二入射光可以入射至位于同一直径上至少三个测量点。
在一些其它实施例中,测量点可以分布在晶圆表面的任一位置,各测量点间的距离可以相同也可以不相同。可以理解的是,本说明书对测量点的位置分布不做任何限制,只要入射光(包括第一入射光和第二入射光)能够入射至测量点即可。
在具体实施中,可以保持晶圆位置不动,通过改变第一入射光或者第二入射光的传输路径,以改变第一入射光入射至镀膜前晶圆的位置或者第二入射光入射至镀膜后晶圆的位置。
可以理解的是,上述改变第一入射光入射至镀膜前晶圆的位置或者第二入射光入射至镀膜后晶圆的位置的方案仅为示例说明,在一些其它实施例中,还可以在移动镀膜前/后晶圆的位置时,改变第一入射光或者第二入射光的传输路径。
采用上述方案,根据第一光强信息和预先设置的光强信息与波长的对应关系,能够确定第二入射光,进而根据获取到的第一光斑位置信息和第二光斑位置信息,以及测量点的位置,能够确定镀膜后晶圆的应力。
在本说明书一些实施例中,可以计算镀膜前晶圆的曲率半径和镀膜后晶圆的曲率半径,再利用斯托尼(Stoney)公式计算出镀膜后晶圆的应力。
在具体实施中,可以采用如下方式确定镀膜后晶圆的应力:根据所述表面测量点的位置以及第一光斑位置信息,获取镀膜前晶圆的曲率半径,作为第一曲率半径R 1;根据所述表面测量点的位置以及第二光斑位置信息,获取镀膜后晶圆的曲率半径,作为第二曲率半径R 2;以及根据所述第一曲率半径R 1、所述第二曲率半径R 2,得到镀膜后晶圆的应力。
作为一具体示例,可以将第一曲率半径R 1和所述第二曲率半径R 2带入至公式(1),得到镀膜后晶圆的应力:
(1)
其中,表示晶圆的弹性模量、t s表示晶圆的厚度、t f表示晶圆表面膜层的厚度。
在本说明书一些实施例中,测量点的数量为多个,且多个测量点可以沿镀膜前晶圆的直径表面布置。基于此,可以根据多个测量点拟合直线的斜率,得到所述第一曲率半径。
作为可选示例,根据各测量点的位置、各测量点的第一光斑位置信息,得到各测量点的拟合直线对应的切线斜率,进而根据所述切线斜率,可以得到所述第一曲率半径。
例如,若拟合直线的切线斜率为k 1,则:
(2)
其中,L 1为第一入射光从待测晶圆表面到测量设备(用于获取光强信息和光斑位置信息的装置)表面的传播路程。在一些实施例中,可以在测量前,获取L 1
在具体实施中,可以确定各测量点与晶圆中心在第一方向上的距离,记为Δx 1i 以及确定各测量点相应的第一光斑位置信息与预设光斑位置信息在第二方向上的距离,记为Δy 1i
根据各测量点与晶圆中心在第一方向上的距离,以及各测量点相应的第一光斑位置信息与预设光斑位置信息在第二方向上的距离,得到各测量点的拟合直线,将所述拟合直线的斜率作为切线斜率。
也即采用镀膜晶圆表面直径上所有测量点的(Δx 1i,Δy 1i)在直角坐标系中拟合出一条直线,并将Δy 1i与Δx 1i比值作为该直线的切线斜率。
在具体实施中,所述第一方向与所述第二方向可以相互垂直。作为一具体示例,所述第一方向可以与晶圆径向方向平行。
类似的,在本说明书一些实施例中,测量点的数量为多个,且多个测量点可以沿镀膜后晶圆的直径表面布置。基于此,可以根据多个测量点拟合直线的斜率,得到所述第二曲率半径。
作为可选示例,根据各测量点的位置、各测量点的第二光斑位置信息,得到各个测量点的拟合直线对应的切线斜率,进而根据所述切线斜率,可以得到所述第二曲率半径。
例如,若拟合直线的切线斜率为k 2,则:
(3)
其中,L 2为第二入射光从待测晶圆表面到测量设备表面的传播路程。在一些实施例中,L 1L 2可以相同。
在具体实施中,可以确定各测量点与所述晶圆中心在第三方向上的距离,记为Δx 1j 以及确定各测量点相应的第二光斑位置信息与预设光斑位置信息在第四方向上的距离,记作记为Δy 1j
根据各测量点与晶圆中心在第三方向上的距离,以及各测量点相应的第二光斑位置信息与预设光斑位置信息在第四方向上的距离,得到各测量点的拟合直线,将所述拟合直线的斜率作为切线斜率。
也即采用镀膜后晶圆表面直径上所有测量点的(Δx 1j,Δy 1j)在直角坐标系中拟合出一条直线,并将Δy 1j与Δx 1j比值作为该直线的切线斜率。
在具体实施中,所述第三方向与所述第四方向可以相互垂直。作为一具体示例,所述第三方向可以与第一方向相平行。
采用上述公式(2)和(3)分别计算得到R 1R 2,并将R 1R 2的值带入至公式(1),即可获取镀膜后晶圆的应力。
在实际测量过程中,考虑到镀膜前晶圆厚度对应力的影响,在计算应力时,可以将所述第一曲率半径与所述镀膜前晶圆的厚度的差值作为第一计算曲率半径,以及将所述第二曲率半径与所述镀膜前晶圆的厚度的差值作为第二计算曲率半径,然后根据所述第一计算曲率半径、所述第二计算曲率半径,确定镀膜后晶圆的应力。即通过去除晶圆厚度的影响,能够提高获取到的应力值的精确性。
为使本领域技术人员更好地理解和实施本说明书薄膜应力测量方法,以下通过具体示例并结合具体应用场景进行详细描述。
参照图2所示的本说明书中一具体应用场景中薄膜应力测量方法的 流程图,如图2所示,可以按照如下步骤测量薄膜应力:
S21,获取镀膜前晶圆表面测量点对于第一入射光的第一光强信息和第一光斑位置信息。
S22,根据预先设置的光强信息与波长的对应关系,确定与第一光强信息对应的波长,作为入射光波长。
S23,根据入射光波长,生成波长选择信号,以控制输出与入射光波长对应的第二入射光。
S24,获取镀膜后晶圆表面测量点对于第二入射光的第二光斑位置信息,镀膜后晶圆的表面测量点位于镀膜后晶圆的薄膜表面。
采用上述步骤S21至S24,能够分别获取第一光斑位置信息和第二光斑信息,基于所述第一光斑位置信息和所述第二光斑信息,能够确定镀膜前晶圆和镀膜后晶圆的曲率半径。
继续参照图2,采用步骤S25至S27,能够确定第一曲率半径。
S25,确定各测量点与晶圆中心在第一方向上的距离,以及各测量点相应的第一光斑位置信息与预设光斑位置信息在第二方向上的距离。
具体可以是指第一光斑位置信息所对应的光斑位置与预设光斑位置在第二方向上的距离。
S26,根据所述各测量点与晶圆中心在第一方向上的距离,以及各测量点相应的第一光斑位置信息与预设光斑位置信息在第二方向上的距离,得到各测量点的拟合直线,将所述拟合直线的斜率作为切线斜率。
S27,根据所述切线斜率,得到所述第一曲率半径。
其中,可以采用公式(2),确定镀膜前晶圆的第一曲率半径。
其中,步骤S25至S27的具体实现过程可以参见前述方案,在此不再展开描述。
继续参照图2,采用步骤S28至S30,能够确定第二曲率半径。
S28,确定各测量点与晶圆中心在第三方向上的距离,以及各测量点相应的第二光斑位置信息与预设光斑位置信息在第四方向上的距离。
具体可以是指第二光斑位置信息所对应的光斑位置与预设光斑位置在第四方向上的距离。
S29,根据所述各测量点与晶圆中心在第三方向上的距离,以及各测量点相应的第二光斑位置信息与预设光斑位置信息在第四方向上的距离,得到各测量点的拟合直线,将所述拟合直线的斜率作为切线斜率。
S30,根据所述切线斜率,得到所述第二曲率半径
其中,可以采用公式(3),确定镀膜前晶圆的第二曲率半径。
其中,步骤S28至S30的具体实现过程可以参见前述方案,在此不再展开描述。
S31,根据第一曲率半径和第二曲率半径,以及Stoney公式,得到镀膜后晶圆的应力。
在具体实施中,考虑到镀膜前晶圆厚度对应力的影响,继续参照图2:
S32,将第一曲率半径与镀膜前晶圆厚度的差值作为第一计算曲率半径。
S33,将第二曲率半径与镀膜前晶圆厚度的差值作为第二计算曲率半径。
S34,根据第一计算曲率半径和第二计算曲率半径,以及Stoney公式,得到镀膜后晶圆的应力。
其中,可以采用公式(1),确定镀膜后晶圆的应力。
需要说明的是,上述实施例中一些步骤之间不存在必然的先后顺序,在不 产生矛盾的前提下可以同步执行,也可以按照顺序执行,并且顺序可以进行调换。举例而言,在实际执行本说明书提供的薄膜应力测量方法的步骤时,在执行步骤S24后,可以直接执行步骤S25至S27;或者,在执行步骤S24后,同时执行步骤S25至S27以及步骤S28至S30,本说明书对步骤顺序不做具体限制,只要能够确定镀膜后晶圆的应力即可。
本说明书提供的薄膜应力测量方案二可以根据晶圆表面沉积的薄膜类型信息,选择入射光的波长,以测量具有不同沉积薄膜的晶圆的薄膜应力,获取精确测量结果。
具体而言,根据获取到的晶圆表面沉积的薄膜类型信息,能够确定目标波长,进而根据所述目标波长,能够生成波长选择信号,由于所述波长选择信号可以控制输出与目标波长对应的入射光至镀膜前晶圆和镀膜后晶圆,因此能够获取入射光的第三光斑位置信息和第四光斑位置信息,进而根据所述测量点的位置、所述测量点的第三光斑位置信息和第四光斑位置信息,可以确定镀膜后晶圆的应力。采用上述方案,根据晶圆表面沉积的薄膜类型信息,能够选择适合镀膜前晶圆和镀膜后晶圆的入射光,从而能够测量不同镀膜类型的晶圆的薄膜应力,获得精确测量结果。
为使本领域技术人员更好地理解本说明书的发明构思、工作原理及优点,以下对本说明书中的薄膜应力测量方案二进行详细描述。
参照图3所示的本说明书中另一种薄膜应力测量方法的流程图,在本说明书一些实施例中,如图3所示,具体可以按照如下步骤测量薄膜应力:
S41,确定晶圆表面的薄膜类型信息。
具体而言,晶圆处于不同的加工进程时,其表面沉积的薄膜不同,因此当测量对晶圆的薄膜应力,需要确定当前状态下晶圆表面沉积的薄膜类型信息。
S42,根据晶圆表面的薄膜类型信息,确定目标波长。
具体而言,薄膜类型不同,当测量其对应的应力时,所需要入射光的波长也不同,因此根据晶圆表面沉积的薄膜类型信息,可以确定当前测量所需要的目标波长。
S43,根据所述目标波长,生成波长选择信号,所述波长选择信号用于控制输出与目标波长对应的入射光。
S44,获取镀膜前晶圆表面的测量点对于所述入射光的第三光斑位置信息。
具体而言,当入射光入射至镀膜前晶圆表面的测量点时,所述入射光能够被反射,并被相应的测量设备接收,进而可以处理所述入射光,获取第三光斑位置信息,其中,所述第三光斑位置信息可以表征与入射光相对应的反射光在测量设备上的位置。
S45,获取镀膜后晶圆表面的测量点对于所述入射光的第四光斑位置信息。
其中,镀膜后晶圆表面的测量点位于镀膜后晶圆的薄膜表面。
具体而言,当入射光入射至镀膜后晶圆表面的测量点时,所述入射光能够被反射,并被相应的测量设备接收,进而可以处理所述入射光,获取第四光斑位置信息,其中,所述第四光斑位置信息可以表征与入射光相对应的反射光在测量设备上的位置。
S46,根据所述测量点的位置、所述测量点的第三光斑位置信息和第四光斑位置信息,确定镀膜后晶圆的应力。
在具体实施中,可以根据所述测量点的位置、所述测量点的第三光斑位置信息和第四光斑位置信息,采用预设的计算方式,确定镀膜后晶圆的应力。
由此采用本说明书中的薄膜应力测量方法,根据晶圆表面沉积的薄膜类型信息,能够选择适合镀膜前晶圆和镀膜后晶圆的入射光,从而能够测量不同镀膜类型的晶圆的薄膜应力,获得精确测量结果。
需要说明的是,上述实施例中一些步骤之间不存在必然的先后顺序,在不 产生矛盾的前提下可以同步执行,也可以按照顺序执行,并且顺序可以进行调换。举例而言,在实际执行本说明书提供的薄膜应力测量方法的步骤时,在执行步骤S43后,可以先执行步骤S44,再执行步骤S45,本说明书对步骤顺序不做具体限制,只要能够确定镀膜后晶圆的应力即可。
为使本领域技术人员更好的理解和实施本说明书,以下对本说明书的构思、方案、原理及优点等,结合附图并通过具体示例进行详细描述。
在具体实施中,获取到晶圆表面沉积的薄膜类型信息,可以采用多种方式,确定测量所需要的目标波长。
作为一具体示例,可以确定所述晶圆表面沉积的薄膜的目标反射系数,并根据预先设置的反射系数与波长间的对应关系,确定所述目标反射系数对应的目标波长,作为所述入射光的波长。
其中,可以通过如下方式获取光反射系数与波长间的对应关系:改变入射至具有相应光反射系数的薄膜的波长,并获取各波长下入射光对应的光强信息,当确定其中一个光强信息满足预设光强信息时,即可以与之对应的波长作为该光反射系数下的最佳波长,从而建立光反射系数与波长间的对应关系。
采用上述方案,可以自动地获取与薄膜的目标反射系数对应的波长,整个过程无需人工处理,能够提高运算效率和计算得到的入射光波长的精度。
在具体实施中,入射光入射至镀膜前晶圆的位置不同,所述入射光的第三光斑位置信息也不同,因此可以获取镀膜前晶圆表面的测量点对应的第三光斑位置信息,以用于确定镀膜前晶圆的曲率半径。
在本说明书一些实施例中,具体可以采用如下方式获取第三光斑位置信息:生成第三运动控制信号,所述第三运动控制信号用于控制镀膜前晶圆以预设的第三扫描步长进行运动,使得入射光入射至镀膜前晶圆表面的位置发生改变,以获取镀膜前晶圆表面测量点对应的第三光斑位置信息。
具体而言,通过移动镀膜前晶圆的位置,能够改变与入射光相接触的表面测量点位置,进而可以获取镀膜前晶圆表面测量点对应的第三光斑位置信息。
相应的,也可以获取镀膜后晶圆表面的测量点对应的第四光斑位置信息,以用于确定镀膜后晶圆的曲率半径。
在本说明书一些实施例中,具体可以采用如下方式获取第四光斑位置信息:生成第四运动控制信号,所述第四运动控制信号用于控制镀膜后晶圆以预设的第四扫描步长进行运动,使得入射光入射至镀膜后晶圆表面的位置发生改变,以获取镀膜后晶圆表面测量点对应的第四光斑位置信息。
具体而言,通过移动镀膜后晶圆的位置,能够改变与入射光相接触的表面测量点位置,进而可以获取镀膜后晶圆表面测量点对应的第四光斑位置信息。
在本说明书一些实施例中,测量点可以沿晶圆表面的径向分布,且各测量点间的距离可以相同。
在一些实施例中,第三扫描步长所控制的移动距离、第四扫描步长所控制的移动距离可以与各测量点间的距离可以相同,以便于对测量点进行定位。
在具体实施中,为降低计算复杂度,提高测量效率,可以将镀膜前晶圆的中心作为测量点;或者可以将镀膜前晶圆的中心、位于所述中心两侧且位于圆周上的点均作为测量点,也即入射光可以入射至位于同一直径上至少三个测量点。
在一些其它实施例中,测量点可以分布在晶圆表面的任一位置,各测量点间的距离可以相同也可以不相同。可以理解的是,本说明书对测量点的位置分布不做任何限制,只要入射光能够入射至测量点即可。
在具体实施中,可以保持晶圆位置不动,通过改变入射光的传输路径,以改变入射光入射至镀膜前晶圆的位置或者入射至镀膜后晶圆的位置。
可以理解的是,上述改变入射光入射至镀膜前晶圆的位置或者镀膜后晶圆的位置的方案仅为示例说明,在一些其它实施例中,还可以在移动镀膜前/后晶圆的位置时,改变入射光的传输路径。
采用上述方案,根据预先设置的反射系数与波长间的对应关系,能够确定入射光,进而根据获取到的第一光斑位置信息和第二光斑位置信息,以及测量点的位置,能够确定镀膜后晶圆的应力。
在本说明书一些实施例中,可以计算镀膜前晶圆的曲率半径和镀膜后晶圆的曲率半径,再利用斯通尼(Stoney)公式计算出镀膜后晶圆的应力。
在具体实施中,可以采用如下方式确定镀膜后晶圆的应力:根据所述测量点的位置以及第三光斑位置信息,获取所述镀膜前晶圆的曲率半径,作为第三曲率半径R 3;根据所述测量点的位置以及第四光斑位置信息,获取所述镀膜后晶圆的曲率半径,作为第四曲率半径R 4;以及根据所述第三曲率半径R 3、所述第四曲率半径R 4,得到镀膜后晶圆的应力。
作为一具体示例,可以将第三曲率半径R 3和所述第四曲率半径R 4带入至公式(4),得到镀膜后晶圆的应力:
(4)
其中,表示晶圆的弹性模量、t s表示晶圆的厚度、t f表示晶圆表面膜层的厚度。
在本说明书一些实施例中,测量点的数量为多个,且多个测量点可以沿镀膜前晶圆的直径表面布置。基于此,可以根据多个测量点拟合直线的斜率,得到所述第三曲率半径。
作为可选示例,根据各测量点的位置、各测量点的第三光斑位置信息,得到各测量点的拟合直线对应的切线斜率,根据所述切线斜率,可以得到所述第三曲率半径。
例如,若拟合直线的切线斜率为k 3,则:
(5)
其中,L 3为入射光从待测晶圆表面到测量设备表面的传播路程。在一些实施例中,可以在测量前,获取L 3
在具体实施中,确定各测量点与晶圆中心在第五方向上的距离,记为Δx 2i 以及各测量点相应的第三光斑位置信息与预设光斑位置信息在第六方向上的距离,记为Δy 2i
根据各测量点与晶圆中心在第五方向上的距离,以及各测量点相应的第三光斑位置信息与预设光斑位置信息在第六方向上的距离,得到各测量点的拟合直线,将所述拟合直线的斜率作为切线斜率。
也即采用镀膜晶圆表面直径上所有测量点的(Δx 2i,Δy 2i)在直角坐标系中拟合出一条直线,并将Δy 2i与Δx 2i比值作为该直线的切线斜率。
在具体实施中,所述第五方向与所述第六方向可以相互垂直。作为一具体示例,所述第五方向可以与晶圆径向方向平行。
类似的,在本说明书一些实施例中,测量点的数量为多个,且多个测量点可以沿镀膜后晶圆的直径表面布置。基于此,可以根据多个测量点拟合直线的斜率,得到所述第四曲率半径。
作为可选示例,根据各测量点的位置、各测量点的第四光斑位置信息,得到各测量点的拟合直线对应的切线斜率,根据所述切线斜率,可以得到所述第四曲率半径。
例如,若拟合直线的切线斜率为k 2,则:
(6)
其中,L 4为入射光从待测晶圆表面到测量设备表面的传播路程。在一些实施例中,L 3L 4可以相同,并且在测量之前,已经确定L 3L 4的值。
在具体实施中,可以确定各测量点与晶圆中心在第七方向上的距离,记为Δx 2j 以及各测量点相应的第四光斑位置信息与预设光斑位置信息在第八方向上的距离,记作Δy 2j
根据各测量点与晶圆中心在第七方向上的距离,以及各测量点相应的第四光斑位置信息与预设光斑位置信息在第八方向上的距离,得到各测量点的拟合直线,将所述拟合直线的斜率作为切线斜率。
也即采用镀膜后晶圆表面直径上所有测量点的(Δx 2j,Δy 2j)在直角坐标系中拟合出一条直线,并将Δy 2j与Δx 2j比值作为该直线的切线斜率。
在具体实施中,所述第七方向与所述第八方向可以相互垂直。作为一具体示例,所述第七方向可以与晶圆径向方向平行。
采用上述公式(5)和(6)分别计算得到R 3R 4,并将R 3R 4的值带入至公式(4),即可获取镀膜后晶圆的应力。
在实际测量过程中,考虑到镀膜前晶圆厚度对应力的影响,在计算应力时,可以将所述第三曲率半径与所述镀膜前晶圆的厚度的差值作为第三计算曲率半径,以及将所述第四曲率半径与所述镀膜前晶圆的厚度的差值作为第四计算曲率半径,然后根据所述第三计算曲率半径、所述第四计算曲率半径,确定镀膜后晶圆的应力,以提高获取到的应力的精确性。
为使本领域技术人员更好地理解和实施本说明书薄膜应力测量方法,以下通过具体示例并结合具体应用场景进行详细描述。
参照图4所示的本说明书中另一具体应用场景中薄膜应力测量方法的 流程图,如图 4所示,可以按照如下步骤测量薄膜应力:
S51,根据预先设置的反射系数与波长间的对应关系,确定目标反射系数相对应的目标波长,作为入射光波长。
S52,根据入射光波长,生成波长选择信号,以控制输出与目标波长对应的入射光。
当确定测量所需要的入射光时,可以分别获取镀膜前晶圆和镀膜后晶圆的曲率半径。
继续参照图4,采用步骤S53至S56,能够确定第三曲率半径。
S53,获取镀膜前晶圆表面测量点对于入射光的第三光斑位置信息。
S54,确定各测量点与晶圆中心在第五方向上的距离,以及各测量点相应的第三光斑位置信息与预设光斑位置信息在第六方向上的距离。
具体可以是指第三光斑位置信息所对应的光斑位置与预设光斑位置在第六方向上的距离。
S55,根据各测量点与晶圆中心在第五方向上的距离,以及各测量点相应的第三光斑位置与预设光斑位置在第六方向上的距离,得到各测量点的拟合直线,将拟合直线的斜率作为切线斜率。
S56,根据切线斜率,得到第三曲率半径。
其中,可以采用公式(5),确定镀膜前晶圆的第三曲率半径。
其中,步骤S53至S56的具体实现过程可以参见前述方案,在此不再展开描述。
继续参照图4,采用步骤S57至S60,能够确定第四曲率半径。
S57,获取镀膜后晶圆表面测量点对于入射光的第四光斑位置信息。
S58,确定各测量点与晶圆中心在第七方向上的距离,以及各测量点相应的第四光斑位置信息与预设光斑位置信息在第八方向上的距离。
具体可以是指第四光斑位置信息所对应的光斑位置与预设光斑位置在第八方向上的距离。
S59,根据各测量点与晶圆中心在第七方向上的距离,以及各测量点相应的第四光斑位置与预设光斑位置在第八方向上的距离,得到各测量点的拟合直线,将拟合直线的斜率作为切线斜率。
S60,根据切线斜率,得到所述第四曲率半径。
其中,可以采用公式(6),确定镀膜后晶圆的第四曲率半径。
其中,步骤S57至S60的具体实现过程可以参见前述方案,在此不再展开描述。
S61,根据第三曲率半径与第四曲率半径,以及Stoney公式,得到镀膜后晶圆的应力。
在具体实施中,考虑到镀膜前晶圆厚度对应力的影响,继续参照图4:
S62,将第三曲率半径与镀膜前晶圆厚度的差值作为第三计算曲率半径。
S63,将第三曲率半径与镀膜前晶圆厚度的差值作为第四计算曲率半径。
S64,根据第三计算曲率半径和第四计算曲率半径,以及Stoney公式,得到镀膜后晶圆的应力。
其中,可以采用公式(4),确定镀膜后晶圆的应力。
需要说明的是,上述实施例中一些步骤之间不存在必然的先后顺序,在不 产生矛盾的前提下可以同步执行,也可以按照顺序执行,并且顺序可以进行调换。举例而言,在实际执行本说明书提供的薄膜应力测量方法的步骤时,在执行步骤S52后,可以先执行步骤S53至S56,再执行步骤S57至S60;或者,在执行步骤S52后,同步执行步骤S53至S56以及步骤S57至S60,本说明书对步骤顺序不做具体限制,只要能够确定镀膜后晶圆的应力即可。
本说明书还提供一种与上述薄膜应力测量方法一对应的薄膜应力测量系统,以下参照附图,通过具体实施例进行详细介绍。
需要知道的是,下文描述的薄膜应力测量系统可以认为是为实现本说明书提供的薄膜应力测量方法所需设置的功能模块;下文描述的薄膜应力测量系统的内容,可与上文描述的薄膜应力测量方法的内容相互对应参照。
参照图5所示的本说明书中一种薄膜应力测量系统的结构示意图,如图5所示,薄膜应力测量系统可以包括:
第一测试光源110,适于响应于光源控制信号,为镀膜前晶圆提供第一入射光;
第一参数信息获取设备120,适于接收来自镀膜前晶圆表面的测量点的第一反射光,确定所述第一反射光的第一光强信息和第一光斑位置信息;以及适于接收来自镀膜后晶圆表面的测量点的第二反射光,确定所述第二反射光的第二光斑位置信息,镀膜后晶圆表面的测量点位于镀膜后晶圆的薄膜表面;
第一数据处理设备130,适于根据获取到的所述第一光强信息,确定镀膜后晶圆的入射光波长,并根据所述入射光波长,生成波长选择信号;以及适于根据所述测量点的位置、所述测量点的第一光斑位置信息和第二光斑位置信息,确定镀膜后晶圆的应力;
第二测试光源140,适于响应于所述波长选择信号,输出与所述入射光波长对应的第二入射光至镀膜后晶圆。
具体而言,第一测试光源110能够响应于光源控制信号,输出第一入射光至镀膜前晶圆表面的测量点,镀膜前晶圆能够将所述第一入射光反射至第一参数信息获取设备120,进而所述第一参数信息获取设备120可以获取所述第一反射光的第一光强信息和第一光斑位置信息,并将所述第一光强信息和所述第一光斑位置信息输出至第一数据处理设备130。
所述第一数据处理设备130能够根据所述第一光强信息,确定与镀膜后晶圆的入射光波长相对应的波长选择信号,从而第二测试光源140可以响应于所述波长选择信号,输出与所述入射光波长对应的第二入射光至镀膜后晶圆。
镀膜后晶圆能够将所述第二入射光反射至所述第一参数信息获取设备120,进而所述第一参数信息获取设备120可以获取所述第二反射光的第二光斑位置信息,并将所述第一光强信息和所述第一光斑位置信息输出至所述第一数据处理设备130。
所述第一数据处理设备130可以根据所述测量点的位置、所述测量点的第一光斑位置信息和第二光斑位置信息,确定镀膜后晶圆的应力。
采用上述薄膜应力测量系统,根据镀膜前晶圆对应第一入射光的第一光强信息,能够确定镀膜后晶圆的第二入射光,从而能够测量不同类型的晶圆的薄膜应力。
需要说明的是,图 5示出的晶圆仅为示例说明,其是一种简化描述,其能够包括镀膜前的晶圆和镀膜后的晶圆,用于说明第一入射光和第二入射光能够入射至晶圆表面,不能理解为对本发明的限制。
在一些实施例中,可以采用多种方式控制第一测试光源的发光进程。例如,如图5所示,可以通过第一数据处理设备130控制第一测试光源110的发光进程。
在具体实施中,第一测试光源可以是白光激光器,其能够输出具有较宽波长范围的第一入射光。
在具体实施中,第一参数信息获取设备可以包括位置检测传感器(PositionSensitive Detector,PSD),当接收到入射光(包括第一入光和第二入射光)经晶圆表面反射的反射光时,PSD能够自动地获取入射光对应的光强信息和光斑位置信息,实现方式简单。
在具体实施中,第一数据处理设备适于根据预先设置的光强信息与波长的对应关系,确定与所述第一光强信息对应的波长,作为所述入射光波长。
具体而言,当第一数据处理设备获取到第一光强信息时,根据其内部存储的光强信息与波长的对应关系,可以自动地获取与所述第一光强信息对应的波长,无需人工处理,能够提高运算效率和计算得到的入射光波长的精度。
当第一数据处理设备根据获取到的第一光强信息,生成相应的波长选择信号时,第二测试光源可以响应于所述波长选择信号,从预先设置的多个波长中选择与所述入射光波长相匹配的入射光作为所述第二入射光。
在本说明书一些实施例中,所述第二测试光源可以包括可变调谐激光器,其能够根据获取到的波长选择信号,自适应的从预先设置的多个波长中选择与所述入射光波长相匹配的入射光作为所述第二入射光。
在具体实施中,第一入射光入射至镀膜前晶圆的位置不同,所述第一入射光的第一光斑位置信息也不同,因此可以获取镀膜前晶圆表面的测量点对应的第一光斑位置信息,以用于确定镀膜前晶圆的曲率半径,或者第二入射光入射至镀膜后晶圆的位置不同,所述第二入射光的第二光斑位置信息也不同,因此可以获取镀膜后晶圆表面的测量点对应的第二光斑位置信息,以用于确定镀膜后晶圆的曲率半径。
基于此,在本说明书一些实施例中,所述第一数据处理设备还适于生成第一运动控制信号和第二运动控制信号。
相应的,如图5所示,薄膜应力测量系统还可以包括:第一承载设备150,所述第一承载设备150适于响应于所述第一运动控制信号,按照预设的第一扫描步长,承载并带动所述晶圆运动,使得第一入射光入射至所述镀膜前晶圆表面的位置发生改变;以及响应于所述第二运动控制信号,按照预设的第二扫描步长,承载并带动所述晶圆运动,使得第二入射光入射至所述镀膜后晶圆表面的位置发生改变。
具体而言,通过移动镀膜前晶圆的位置,能够改变与第一入射光相接触的表面测量点位置,进而可以获取镀膜前晶圆表面测量点对应的第一光斑位置信息。
类似的,通过移动镀膜后晶圆的位置,能够改变与第二入射光相接触的表面测量点位置,进而可以获取镀膜后晶圆表面测量点对应的第二光斑位置信息。
在本说明书一些实施例中,测量点可以沿晶圆表面的径向分布,且各测量点间的距离可以相同,在此情况下,第一扫描步长、第二扫描步长可以与各测量点间的距离相同,以便于对测量点进行定位。
可以理解的是,第一扫描步长、第二扫描步长与各测量点间的距离可以各不相同,本说明书对三者间的关系不做任何限制。
在具体实施中,为降低计算复杂度,提高测量效率,可以将镀膜前晶圆的中心作为测量点;或者可以将镀膜前晶圆的中心、位于所述中心两侧且位于圆周上的点均作为测量点,也即第一入射光和第二入射光可以入射至位于同一直径上至少一个测量点。
在一些其它实施例中,测量点可以分布在晶圆表面的任一位置,各测量点间的距离可以相同也可以不相同。可以理解的是,本说明书对测量点的位置分布不做任何限制,只要入射光(包括第一入射光和第二入射光)能够入射至测量点即可。
在具体实施中,可以保持晶圆位置不动,通过改变第一入射光或者第二入射光的传输路径,以改变第一入射光入射至镀膜前晶圆的位置或者第二入射光入射至镀膜后晶圆的位置。
例如,继续参照图5,本说明书中的薄膜应力测量系统还包括第一偏转设备160,所述第一偏转设备160可以位于第一入射光和第二入射光的传输路径,适于改变所述第一反射光和所述第二反射光的传输路径。
在本说明书一些实施例中,所述第一偏转设备可以包括第一偏转部件和第二偏转部件,其中:所述第一偏转部件,适于改变第一入射光的传输方向,并将所述第一入射光传输至所述第二偏转部件;所述第二偏转部件,适于改变镜所述第一偏转部件折转的第一入射光和直接入射至其上的第二入射光的传输方向,以将第一入射光和第二入射光传输至晶圆表面。
可以理解的是,上述改变第一入射光入射至镀膜前晶圆的位置或者第二入射光入射至镀膜后晶圆的位置的方案仅为示例说明,在一些其它实施例中,还可以在第一承载设备移动的同时,通过第一偏转设备改变第一入射光或者第二入射光的传输路径。
当第一数据处理设备获取到的第一光斑位置信息和第二光斑位置信息,以及测量点的位置,能够确定镀膜后晶圆的应力。
在本说明书一些实施例中,可以根据公式(2)计算镀膜前晶圆的曲率半径,并根据公式(3)计算镀膜后晶圆的曲率半径,然后再利用公式(1)计算出镀膜后晶圆的应力。
在实际测量过程中,第一测试光源发射的第一入射光以及第二测试光源发射的第二入射光并非平行射出,经偏转部件折转后,入射光中的各子入射光可能入射至晶圆表面不同的位置,基于此,本说明书中的薄膜应力测量系统还可以包括:准直设备,设置于第一测试光源和偏转设备之间,以及第二测试光源和偏转设备之间,适于准直第一入射光和第二入射光。
作为一可选示例,准直设备可以通过准直器实现,所述准直器可以是凹透镜。
如前所述,晶圆表面可以具有多个测量点,而第一测试光源发射的第一入射光和第二测试光源发射的第二入射光较为杂散,入射光(包括第一入射光和第二入射光)可能入射至晶圆表面上至少两个测量点,进而无法精确的确定镀膜后晶圆的应力。
因此,本说明书中的薄膜应力测量系统还可以包括:汇聚设备,设置于第一测试光源和偏转设备之间,以及第二测试光源和偏转设备之间,适于使第一入射光汇聚为一点或者使第二入射光汇聚为一点。
作为一可选示例,汇聚设备可以通过凸透镜实现。
可以理解的是,上文描述了本说明书提供的多个实施例方案,各实 施例方案介绍的各可选方式可在不冲突的情况下相互结合、交叉引用,从而延 伸出多种可能的实施例方案,这些均可认为是本说明书披露、公开的实施例方案。
本说明书还提供一种与上述薄膜应力测量方法二对应的薄膜应力测量系统,以下参照附图,通过具体实施例进行详细介绍。
需要知道的是,下文描述的薄膜应力测量系统可以认为是为实现本说明书提供的薄膜应力测量方法所需设置的功能模块;下文描述的薄膜应力测量系统的内容,可与上文描述的薄膜应力测量方法的内容相互对应参照。
参照图6所示的本说明书中一种薄膜应力测量系统的结构示意图,如图6所示,薄膜应力测量系统可以包括:
第二数据处理设备210,适于根据晶圆表面沉积的薄膜类型信息,确定目标波长,并根据所述目标波长,生成波长选择信号;以及适于根据所述测量点的位置、所述测量点的第三光斑位置信息和第四光斑位置信息,确定镀膜后晶圆的应力;
第三测试光源220,适于响应于所述波长选择信号,输出与所述目标波长对应的入射光至镀膜前晶圆和镀膜后晶圆;
第二参数信息获取设备230,适于接收来自镀膜前晶圆表面的测量点的反射光,确定所述反射光的第三光斑位置信息;以及适于接收来自镀膜后晶圆表面的测量点的反射光,确定所述反射光的第四光斑位置信息,其中,镀膜后晶圆表面的测量点位于镀膜后晶圆的薄膜表面。
具体而言,第二数据处理设备210能够根据晶圆表面沉积的薄膜类型信息,确定目标波长,并生成与所述目标波长相对应的波长选择信号,从而第三测试光源220可以响应于所述波长选择信号,输出与所述目标波长对应的入射光至镀膜前/镀膜后晶圆。
镀膜前/镀膜后晶圆能够将所述入射光反射至第二参数信息获取设备230,进而所述第二参数信息获取设备230可以获取镀膜前晶圆对于反射光的第三光斑位置信息,并将所述第三光斑位置信息输出至第二数据处理设备210;以及可以获取镀膜后晶圆对于反射光的第四光斑位置信息,并将所述第四光斑位置信息输出至第二数据处理设备210。
所述第二数据处理设备210可以根据所述测量点的位置、所述测量点的第三光斑位置信息和第四光斑位置信息,确定镀膜后晶圆的应力。其中,具体过程可以参见前述示例,在此不再展开描述。
采用上述薄膜应力测量系统,根据晶圆表面沉积的薄膜类型信息,能够选择适合镀膜前晶圆和镀膜后晶圆的入射光,从而能够测量不同沉积薄膜的晶圆的薄膜应力,获得精确测量结果。
需要说明的是,图 6示出的晶圆仅为示例说明,其是一种简化描述,其能够包括镀膜前的晶圆和镀膜后的晶圆,用于说明入射光能够入射至晶圆表面,不能理解为对本发明的限制。
在具体实施中,可以预先将反射系数与波长间的对应关系存储至第二数据处理设备,进而第二数据处理设备可以根据该对应关系,确定与所述目标波长对应入射光波长。
作为一具体示例,薄膜类型信息包括薄膜的目标反射系数。相应的,第二数据处理设备,适于根据预先设置的反射系数与波长间的对应关系,确定所述目标反射系数对应的目标波长,作为入射光波长。
具体而言,当第二数据处理设备获取到目标反射系数时,根据其内部存储的光强信息与波长的对应关系,可以自动地获取与所述目标波长对应的入射光波长,整个过程无需人工处理,能够提高运算效率和计算得到的入射光波长的精度。
在具体实施中,第二参数信息获取设备可以包括位置检测传感器PSD,当接收到入射光经晶圆表面的测量点反射的反射光时,PSD能够自动地获取入射光对应的光强信息和光斑位置信息,实现方式简单。
当第二数据处理设备根据获取到的晶圆表面的薄膜类型信息,生成相应的波长选择信号时,第三测试光源可以响应于所述波长选择信号,从预先设置的多个波长中选择与所述入射光波长相匹配的入射光作为所述入射光。
在本说明书一些实施例中,所述第三测试光源可以包括可变调谐激光器,其能够根据获取到的波长选择信号,自适应的从预先设置的多个波长中选择与所述入射光波长相匹配的入射光作为入射光。
在具体实施中,入射光入射至镀膜前/镀膜后晶圆的位置不同,所述入射光的光斑位置信息也不同,因此可以获取镀膜前/镀膜后晶圆表面的测量点对应的光斑位置信息,以用于确定镀膜前/镀膜后晶圆的曲率半径。
基于此,在本说明书一些实施例中,所述第二数据处理设备还适于生成第三运动控制信号和第四运动控制信号。
相应的,如图6所示,薄膜应力测量系统还可以包括:第二承载设备240,所述第二承载设备240适于响应于所述第三运动控制信号,按照预设的第三扫描步长,承载并带动所述晶圆运动,使得入射光入射至所述镀膜前晶圆表面的位置发生改变;以及响应于所述第四运动控制信号,按照预设的第四扫描步长,承载并带动所述晶圆运动,使得入射光入射至所述镀膜后晶圆表面的位置发生改变。
具体而言,通过移动镀膜前晶圆的位置,能够改变与入射光相接触的测量点位置,进而可以获取镀膜前晶圆表面测量点对应的第三光斑位置信息。
类似的,通过移动镀膜后晶圆的位置,能够改变与入射光相接触的测量点位置,进而可以获取镀膜后晶圆表面测量点对应的第四光斑位置信息。
在本说明书一些实施例中,测量点可以沿晶圆表面的径向分布,且各测量点间的距离可以相同,在此情况下,第三扫描步长、第四扫描步长可以与各测量点间的距离相同,以便于对测量点进行定位。
可以理解的是,第三扫描步长、第四扫描步长与各测量点间的距离可以各不相同,本说明书对三者间的关系不做任何限制。
在具体实施中,为降低计算复杂度,提高测量效率,可以将镀膜前晶圆的中心作为测量点;或者可以将镀膜前晶圆的中心、位于所述中心两侧且位于圆周上的点均作为测量点,也即入射光可以入射至位于同一直径上至少一个测量点。
在一些其它实施例中,测量点可以分布在晶圆表面的任一位置,各测量点间的距离可以相同也可以不相同。可以理解的是,本说明书对测量点的位置分布不做任何限制,只要入射光能够入射至测量点即可。
在具体实施中,可以保持晶圆位置不动,通过改变入射光的传输路径,以改变入射光入射至镀膜前/镀膜后晶圆的位置。
例如,继续参照图6,本说明书中的薄膜应力测量系统还包括第二偏转设备250,所述第二偏转设备250可以位于入射光的传输路径上,适于改变所述反射光的传输路径。
可以理解的是,上述改变入射光入射至镀膜前/镀膜后晶圆的位置的方案仅为示例说明,在一些其它实施例中,还可以在承载设备移动的同时,通过偏转设备改变入射光的传输路径。
当第二数据处理设备获取到的第三光斑位置信息和第四光斑位置信息,以及测量点的位置,能够确定镀膜后晶圆的应力。
在本说明书一些实施例中,可以根据公式(5)计算镀膜前晶圆的曲率半径,并根据公式(6)计算镀膜后晶圆的曲率半径,然后再利用公式(4)计算出镀膜后晶圆的应力。
在实际测量过程中,第三测试光源发射的入射光并非平行射出,经偏转部件折转后,入射光中的各子入射光可能入射至晶圆表面不同的位置,基于此,本说明书中的薄膜应力测量系统还可以包括:准直设备,设置于第三测试光源和第二偏转设备之间,适于准直入射光。
作为一可选示例,准直设备可以通过准直器实现,所述准直器可以是凹透镜。
如前所述,晶圆表面可以具有多个测量点,而测试光源发射的入射光较为杂散,入射光可能入射至晶圆表面上至少两个测量点,进而无法精确的确定镀膜后晶圆的应力。
因此,本说明书中的薄膜应力测量系统还可以包括:汇聚设备,设置于测试光源和偏转设备之间,适于使入射光汇聚为一点。
作为一可选示例,汇聚设备可以通过凸透镜实现。
可以理解的是,上文描述了本说明书提供的多个实施例方案,各实 施例方案介绍的各可选方式可在不冲突的情况下相互结合、交叉引用,从而延 伸出多种可能的实施例方案,这些均可认为是本说明书披露、公开的实施例方案。
在具体实施中,如图7所示,为本说明书提供的一种数据处理设备的结构框图。在图7中,数据处理设备70可以包括存储器71和处理器72,存储器71和处理器72之间可以通过通信总线73进行通信;所述存储器71上存储有能在所述处理器72上运行的计算机指令,所述处理器72运行所述计算机指令时,可以执行以上任一实施例所述的薄膜应力测量方法,具体可参照上述相关内容,在此不再赘述。
在具体实施中,所述处理器可以包括中央处理器CPU,图形处理器(GraphicsProcessing Unit,GPU)、现场可编程逻辑门阵列FPGA等。
所述存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、非易失性存储器(Non-Volatile Memory,NVM)等。
在具体实施中,计算机指令可以包括通过使用任何合适的高级、低级、面向对象的、可视化的、编译的和/或解释的编程语言来实现的任何合适类型的代码,例如,源代码、编译代码、解释代码、可执行代码、静态代码、动态代码、加密代码等。
在具体实施中,如图7所示,所述数据处理设备70还可以包括显示接口74及通过显示接口74接入的显示器75。显示接口74可以通过通信总线73与存储器71和处理器72进行通信。所述显示器75可以显示处理器72执行本说明书提供的薄膜应力测量方法所得到的结果。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机指令,所述 计算机指令运行时可以执行本发明上述任一实施例所述的薄膜应力测量方法,具体可参照上述相关内容,在此不再赘述。
其中,所述计算机可读存储介质可以包括任何合适类型的存储器单元、存储器设备、存储器物品、存储器介质、存储设备、存储物品、存储介质和/或 存储单元。例如,存储器、可移除的或不可移除的介质、可擦除或不可擦除介质、可写或可重写介质、数字或模拟介质、硬盘、软盘、光盘只读存储器(CDROM)、可刻录光盘(CD-R)、可重写光盘(CD-RW)、光盘、磁介质、磁光介质、 可移动存 储卡或磁盘、各种类型的数字通用光盘(DVD)、磁带、盒式磁带等。
并且,计算机指令可以包括通过使用任何合适的高级、低级、面向对象的、 可视化的、编译的和/或解释的编程语言来实现的任何合适类型的代码,例如, 源代码、编译代码、解释代码、可执行代码、静态代码、动态代码、加密代码等。
虽然本说明书披露如上,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 (34)

1.一种薄膜应力测量方法,其特征在于,包括:
获取镀膜前晶圆表面的测量点对于第一入射光的第一光强信息和第一光斑位置信息;
根据所述第一光强信息,确定镀膜后晶圆的入射光波长;
根据所述入射光波长,生成波长选择信号,所述波长选择信号用于控制输出与入射光波长对应的第二入射光;
获取镀膜后晶圆表面的测量点对于第二入射光的第二光斑位置信息,镀膜后晶圆表面的测量点位于镀膜后晶圆的薄膜表面;
根据所述测量点的位置、所述测量点的第一光斑位置信息和第二光斑位置信息,确定镀膜后晶圆的应力。
2.根据权利要求1所述的薄膜应力测量方法,其特征在于,所述根据所述第一光强信息,确定镀膜后晶圆的入射光波长,包括:
根据预先设置的光强信息与波长的对应关系,确定与所述第一光强信息对应的波长,作为所述入射光波长。
3.根据权利要求1所述的薄膜应力测量方法,其特征在于,所述获取镀膜前晶圆表面的测量点对于第一入射光的第一光斑位置信息,包括:
生成第一运动控制信号,所述第一运动控制信号用于控制镀膜前晶圆以预设的第一扫描步长进行运动,使得第一入射光入射至镀膜前晶圆表面的位置发生改变,以获取镀膜前晶圆表面测量点对应的第一光斑位置信息。
4.根据权利要求1所述的薄膜应力测量方法,其特征在于,所述获取镀膜后晶圆表面的测量点对于第二入射光的第二光斑位置信息,包括:
生成第二运动控制信号,所述第二运动控制信号用于控制镀膜后晶圆以预设的第二扫描步长进行运动,使得第二入射光入射至镀膜后晶圆表面的位置发生改变,以获取镀膜后晶圆表面测量点对应的第二光斑位置信息。
5.根据权利要求1所述的薄膜应力测量方法,其特征在于,所述根据所述测量点的位置、所述测量点的第一光斑位置信息和第二光斑位置信息,确定镀膜后晶圆的应力,包括:
根据所述表面测量点的位置以及第一光斑位置信息,获取镀膜前晶圆的曲率半径,作为第一曲率半径;
根据所述表面测量点的位置以及第二光斑位置信息,获取镀膜后晶圆的曲率半径,作为第二曲率半径;
根据所述第一曲率半径、所述第二曲率半径,得到镀膜后晶圆的应力。
6.根据权利要求5所述的薄膜应力测量方法,其特征在于,所述测量点的数量为多个,且多个测量点沿镀膜前晶圆的直径表面布置;
所述根据所述表面测量点的位置以及第一光斑位置信息,获取镀膜前晶圆的曲率半径,作为第一曲率半径,包括:
根据各测量点的位置、各测量点的第一光斑位置信息,得到各测量点的拟合直线对应的切线斜率;
根据所述切线斜率,得到所述第一曲率半径。
7.根据权利要求6所述的薄膜应力测量方法,其特征在于,所述根据各测量点的位置、各测量点的第一光斑位置信息,得到各测量点的拟合直线对应的切线斜率,包括:
确定各测量点与晶圆中心在第一方向上的距离,以及各测量点相应的第一光斑位置信息与预设光斑位置信息在第二方向上的距离;
根据各测量点与晶圆中心在第一方向上的距离,以及各测量点相应的第一光斑位置信息与预设光斑位置信息在第二方向上的距离,得到各测量点的拟合直线,将所述拟合直线的斜率作为切线斜率;所述第一方向与所述第二方向相互垂直。
8.根据权利要求5所述的薄膜应力测量方法,其特征在于,所述测量点的数量为多个,且多个测量点沿镀膜后晶圆的直径表面布置;
所述根据所述表面测量点的位置以及第二光斑位置信息,获取镀膜后晶圆的曲率半径,作为第二曲率半径,包括:
根据各测量点的位置、各测量点的第二光斑位置信息,得到各测量点的拟合直线对应的切线斜率;
根据所述切线斜率,得到所述第二曲率半径。
9.根据权利要求8所述的薄膜应力测量方法,其特征在于,所述根据各测量点的位置、各测量点的第二光斑位置信息,得到各测量点的拟合直线对应的切线斜率,包括:
确定各测量点与晶圆中心在第三方向上的距离,以及各测量点相应的第二光斑位置信息与预设光斑位置信息在第四方向上的距离;
根据各测量点与晶圆中心在第三方向上的距离,以及各测量点相应的第二光斑位置信息与预设光斑位置信息在第四方向上的距离,得到各测量点的拟合直线,将所述拟合直线的斜率作为切线斜率;所述第三方向与所述第四方向相互垂直。
10.根据权利要求5至9任一项所述的薄膜应力测量方法,其特征在于,所述根据所述第一曲率半径、所述第二曲率半径,得到镀膜后晶圆的应力,包括:
将所述第一曲率半径与所述镀膜前晶圆的厚度的差值作为第一计算曲率半径;
将所述第二曲率半径与所述镀膜前晶圆的厚度的差值作为第二计算曲率半径;
根据所述第一计算曲率半径、所述第二计算曲率半径,确定镀膜后晶圆的应力。
11.一种薄膜应力测量方法,其特征在于,包括:
确定晶圆表面的薄膜类型信息;
根据晶圆表面的薄膜类型信息,确定目标波长;
根据所述目标波长,生成波长选择信号,所述波长选择信号用于控制输出与目标波长对应的入射光;
获取镀膜前晶圆表面的测量点对于所述入射光的第三光斑位置信息,以及获取镀膜后晶圆表面的测量点对于所述入射光的第四光斑位置信息,其中,镀膜后晶圆表面的测量点位于镀膜后晶圆的薄膜表面;
根据所述测量点的位置、所述测量点的第三光斑位置信息和第四光斑位置信息,确定镀膜后晶圆的应力。
12.根据权利要求11所述的薄膜应力测量方法,其特征在于,所述根据晶圆表面的薄膜类型信息,确定目标波长,包括:
确定所述晶圆表面沉积的薄膜的目标反射系数;
根据预先设置的反射系数与波长间的对应关系,确定所述目标反射系数对应的目标波长,作为所述入射光的波长。
13.根据权利要求11所述的薄膜应力测量方法,其特征在于,所述获取镀膜前晶圆表面的测量点对于所述入射光的第三光斑位置信息,包括:
生成第三运动控制信号,所述第三运动控制信号用于控制镀膜前晶圆以预设的第三扫描步长进行运动,使得入射光入射至镀膜前晶圆表面的位置发生改变,以获取镀膜前晶圆表面测量点对应的第三光斑位置信息。
14.根据权利要求11所述的薄膜应力测量方法,其特征在于,所述获取镀膜后晶圆表面的测量点对于所述入射光的第四光斑位置信息,包括:
生成第四运动控制信号,所述第四运动控制信号用于控制镀膜后晶圆以预设的第四扫描步长进行运动,使得入射光入射至镀膜后晶圆表面的位置发生改变,以获取镀膜后晶圆表面测量点对应的第四光斑位置信息。
15.根据权利要求11所述的薄膜应力测量方法,其特征在于,所述根据所述测量点的位置、所述测量点的第三光斑位置信息和第四光斑位置信息,确定镀膜后晶圆的应力,包括:
根据所述测量点的位置以及第三光斑位置信息,获取所述镀膜前晶圆的曲率半径,作为第三曲率半径;
根据所述测量点的位置以及第四光斑位置信息,获取所述镀膜后晶圆的曲率半径,作为第四曲率半径;
根据所述第三曲率半径、所述第四曲率半径,得到镀膜后晶圆的应力。
16.根据权利要求15所述的薄膜应力测量方法,其特征在于,所述测量点的数量为多个,且多个测量点沿晶圆的直径表面布置:
所述根据所述测量点的位置以及第三光斑位置信息,获取所述镀膜前晶圆的曲率半径,作为第三曲率半径,包括:
根据各测量点的位置、各测量点的第三光斑位置信息,得到各测量点的拟合直线对应的切线斜率;
根据所述切线斜率,得到所述第三曲率半径。
17.根据权利要求16所述的薄膜应力测量方法,其特征在于,所述根据各测量点的位置、各测量点的第三光斑位置信息,得到各测量点的拟合直线对应的切线斜率,包括:
确定各测量点与晶圆中心在第五方向上的距离,以及各测量点相应的第三光斑位置信息与预设光斑位置信息在第六方向上的距离;
根据各测量点与晶圆中心在第五方向上的距离,以及各测量点相应的第三光斑位置信息与预设光斑位置信息在第六方向上的距离,得到各测量点的拟合直线,将所述拟合直线的斜率作为切线斜率;所述第五方向与所述第六方向相互垂直。
18.根据权利要求15所述的薄膜应力测量方法,其特征在于,所述测量点的数量为多个,且多个测量点沿镀膜后晶圆的直径表面布置;
所述根据所述测量点的位置以及第四光斑位置信息,获取所述镀膜后晶圆的曲率半径,作为第四曲率半径,包括:
根据各测量点的位置、各测量点的第四光斑位置信息,得到各测量点的拟合直线对应的切线斜率;
根据所述切线斜率,得到所述第四曲率半径。
19.根据权利要求18所述的薄膜应力测量方法,其特征在于,所述根据各测量点的位置、各测量点的第四光斑位置信息,得到各测量点的拟合直线对应的切线斜率,包括:
确定各测量点与晶圆中心在第七方向上的距离,以及各测量点相应的第四光斑位置信息与预设光斑位置信息在第八方向上的距离;
根据各测量点与晶圆中心在第七方向上的距离,以及各测量点相应的第四光斑位置信息与预设光斑位置信息在第八方向上的距离,得到各测量点的拟合直线,将所述拟合直线的斜率作为切线斜率;所述第七方向与所述第八方向相互垂直。
20.根据权利要求15至19任一项所述的薄膜应力测量方法,其特征在于,所述根据所述第三曲率半径、所述第四曲率半径,得到镀膜后晶圆的应力,包括:
将所述第三曲率半径与所述镀膜前晶圆的厚度的差值作为第三计算曲率半径;
将所述第四曲率半径与所述镀膜前晶圆的厚度的差值作为第四计算曲率半径;
根据所述第三计算曲率半径、所述第四计算曲率半径,确定镀膜后晶圆的应力。
21.一种薄膜应力测量系统,其特征在于,包括:
第一测试光源,适于响应于光源控制信号,为镀膜前晶圆提供第一入射光;
第一参数信息获取设备,适于接收来自镀膜前晶圆表面的测量点的第一反射光,确定所述第一反射光的第一光强信息和第一光斑位置信息;以及适于接收来自镀膜后晶圆表面的测量点的第二反射光,确定所述第二反射光的第二光斑位置信息,镀膜后晶圆表面的测量点位于镀膜后晶圆的薄膜表面;
第一数据处理设备,适于根据获取到的所述第一光强信息,确定镀膜后晶圆的入射光波长,并根据所述入射光波长,生成波长选择信号;以及适于根据所述测量点的位置、所述测量点的第一光斑位置信息和第二光斑位置信息,确定镀膜后晶圆的应力;
第二测试光源,适于响应于所述波长选择信号,输出与所述入射光波长对应的第二入射光至镀膜后晶圆。
22.根据权利要求21所述的薄膜应力测量系统,其特征在于,所述第一数据处理设备,适于根据预先设置的光强信息与波长的对应关系,确定与所述第一光强信息对应的波长,作为所述入射光波长。
23.根据权利要求21所述的薄膜应力测量系统,其特征在于,所述第二测试光源,适于响应于所述波长选择信号,从预先设置的多个波长中选择与所述入射光波长相匹配的入射光作为所述第二入射光。
24.根据权利要求23所述的薄膜应力测量系统,其特征在于,所述第二测试光源包括可变调谐激光器。
25.根据权利要求21所述的薄膜应力测量系统,其特征在于,所述第一数据处理设备,还适于生成第一运动控制信号和第二运动控制信号;
所述薄膜应力测量系统还包括:
第一承载设备,适于响应于所述第一运动控制信号,按照预设的第一扫描步长,承载并带动所述晶圆运动,使得第一入射光入射至所述镀膜前晶圆表面的位置发生改变;以及响应于所述第二运动控制信号,按照预设的第二扫描步长,承载并带动所述晶圆运动,使得第二入射光入射至所述镀膜后晶圆表面的位置发生改变。
26.根据权利要求21所述的薄膜应力测量系统,其特征在于,还包括:
第一偏转设备,适于改变所述第一反射光和所述第二反射光的传输路径。
27.一种薄膜应力测量系统,其特征在于,包括:
第二数据处理设备,适于根据晶圆表面沉积的薄膜类型信息,确定目标波长,并根据所述目标波长,生成波长选择信号;以及适于根据测量点的位置、测量点的第三光斑位置信息和第四光斑位置信息,确定镀膜后晶圆的应力;
第三测试光源,适于响应于所述波长选择信号,输出与所述目标波长对应的入射光至镀膜前晶圆和镀膜后晶圆;
第二参数信息获取设备,适于接收来自镀膜前晶圆表面的测量点的反射光,确定所述反射光的第三光斑位置信息;以及适于接收来自镀膜后晶圆表面的测量点的反射光,确定所述反射光的第四光斑位置信息,其中,镀膜后晶圆表面的测量点位于镀膜后晶圆的薄膜表面。
28.根据权利要求27所述的薄膜应力测量系统,其特征在于,所述薄膜类型信息包括薄膜的目标反射系数;
所述第二数据处理设备,适于根据预先设置的反射系数与波长间的对应关系,确定所述目标反射系数对应的目标波长,作为入射光波长。
29.根据权利要求27所述的薄膜应力测量系统,其特征在于,所述第三测试光源,适于响应于所述波长选择信号,从预先设置的多个波长中选择与所述目标波长相匹配的光作为所述入射光。
30.根据权利要求29所述的薄膜应力测量系统,其特征在于,所述第三测试光源包括可变调谐激光器。
31.根据权利要求27所述的薄膜应力测量系统,其特征在于,所述第二数据处理设备,还适于生成第三运动控制信号和第四运动控制信号;
所述薄膜应力测量系统,还包括:
第二承载设备,适于响应于所述第三运动控制信号,按照预设的第三扫描步长,承载并带动所述晶圆运动,使得入射光入射至所述镀膜前晶圆表面的位置发生改变;以及响应于所述第四运动控制信号,按照预设的第四扫描步长,承载并带动所述晶圆运动,使得入射光入射至所述镀膜后晶圆表面的位置发生改变。
32.根据权利要求27所述的薄膜应力测量系统,其特征在于,还包括:
第二偏转设备,适于改变所述反射光的传输路径。
33.一种数据处理设备,其特征在于,包括存储器和处理器,其中,所述存储器适于存储一条或多条计算机指令,所述处理器运行所述计算机指令时,执行权利要求1至10或权利要求11至20任一项所述的薄膜应力测量方法。
34.一种计算机可读存储介质,其特征在于,存储有计算机指令,所述计算机指令运行时执行权利要求1至10或权利要求11至20任一项所述的薄膜应力测量方法。
CN202311029884.9A 2023-08-16 2023-08-16 薄膜应力测量方法、系统、数据处理设备、存储介质 Active CN116735045B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311029884.9A CN116735045B (zh) 2023-08-16 2023-08-16 薄膜应力测量方法、系统、数据处理设备、存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311029884.9A CN116735045B (zh) 2023-08-16 2023-08-16 薄膜应力测量方法、系统、数据处理设备、存储介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116735045A true CN116735045A (zh) 2023-09-12
CN116735045B CN116735045B (zh) 2024-05-03

Family

ID=87906483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311029884.9A Active CN116735045B (zh) 2023-08-16 2023-08-16 薄膜应力测量方法、系统、数据处理设备、存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116735045B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112082677A (zh) * 2020-09-24 2020-12-15 无锡卓海科技有限公司 一种透明晶圆薄膜应力测量系统
CN113834430A (zh) * 2021-09-24 2021-12-24 天津大学 一种测量薄膜厚度和折射率的方法
CN113889423A (zh) * 2021-09-29 2022-01-04 华东师范大学 一种可视化测量薄膜应力激光检测系统
CN115356022A (zh) * 2022-08-11 2022-11-18 无锡卓海科技股份有限公司 一种基于白光光源的薄膜应力测量装置及方法
CN116202664A (zh) * 2023-03-10 2023-06-02 无锡卓海科技股份有限公司 适于透明晶圆的薄膜应力检测系统及方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112082677A (zh) * 2020-09-24 2020-12-15 无锡卓海科技有限公司 一种透明晶圆薄膜应力测量系统
CN113834430A (zh) * 2021-09-24 2021-12-24 天津大学 一种测量薄膜厚度和折射率的方法
CN113889423A (zh) * 2021-09-29 2022-01-04 华东师范大学 一种可视化测量薄膜应力激光检测系统
CN115356022A (zh) * 2022-08-11 2022-11-18 无锡卓海科技股份有限公司 一种基于白光光源的薄膜应力测量装置及方法
CN116202664A (zh) * 2023-03-10 2023-06-02 无锡卓海科技股份有限公司 适于透明晶圆的薄膜应力检测系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN116735045B (zh) 2024-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7505143B2 (en) Dynamic reference plane compensation
US5410410A (en) Non-contact type measuring device for measuring three-dimensional shape using optical probe
JP7169994B2 (ja) 反射面の曲率を測定する方法及び関連する光学デバイス
JPH07503315A (ja) 小さいスペーシングの干渉測定に関して、強度を較正し干渉縞のオーダを決定する方法および装置
JP3909075B2 (ja) レーザ画像形成可能装置を較正する装置および方法
US10260988B2 (en) Non-contact measurement device for radius of curvature and thickness of lens and measurement method thereof
US6597442B2 (en) Apparatus for measuring aberration of a lens and an apparatus for adjusting a position of the lens
CN116735045B (zh) 薄膜应力测量方法、系统、数据处理设备、存储介质
JPWO2006118221A1 (ja) 対物レンズの傾き調整方法、光ピックアップの製造方法、対物レンズの傾き調整装置、光ピックアップ部品、光ピックアップ、及び光情報記録再生装置
KR100646189B1 (ko) 광정보 기록방법 및 장치 그리고 광정보 기록 제어프로그램을 기록한 기록매체
JP7385029B2 (ja) 検出装置、光学ドライブ及び検出方法
US5481361A (en) Method of and device for measuring position coordinates
US7379172B2 (en) Method and apparatus for inspection of optical component
JP2007287297A (ja) ニアフィールド領域内の対象物の表面構造を測定する方法と装置
KR100503007B1 (ko) 광픽업용 액추에이터의 부공진 측정 장치
EP0438054A2 (en) Method and apparatus for controlling a small spacing between a magnetic head and a magnetic recording medium
US7054095B2 (en) Displacement detection apparatus, and magnetic recording apparatus and encoder using the displacement detection apparatus
US11313789B2 (en) Measurement system based on optical interference and measuring method using same
US6806958B2 (en) Microforce measurement method and apparatus
JP3095418B2 (ja) 記憶媒体に関する変換用のヘッドの動的な位置及び方位を決定するための装置
US20230419112A1 (en) Data processing method and learning method
US20230175980A1 (en) Measurement system and measurement method
US20050041274A1 (en) Holographic system and method for retrieving data from the system
CN117686186A (zh) 振镜性能检测系统、方法和存储介质
CN117740328A (zh) 光学波前检测装置及其检测方法

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