CN117316793A - 一种外延片表面台阶检测方法及装置 - Google Patents

一种外延片表面台阶检测方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN117316793A
CN117316793A CN202311236246.4A CN202311236246A CN117316793A CN 117316793 A CN117316793 A CN 117316793A CN 202311236246 A CN202311236246 A CN 202311236246A CN 117316793 A CN117316793 A CN 117316793A
Authority
CN
China
Prior art keywords
height
epitaxial wafer
step height
laser
scanning
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.)
Pending
Application number
CN202311236246.4A
Other languages
English (en)
Inventor
李安杰
柯希恒
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.)
Xian Eswin Material Technology Co Ltd
Original Assignee
Xian Eswin Material 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 Xian Eswin Material Technology Co Ltd filed Critical Xian Eswin Material Technology Co Ltd
Priority to CN202311236246.4A priority Critical patent/CN117316793A/zh
Publication of CN117316793A publication Critical patent/CN117316793A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • 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
    • G01B11/0608—Height gauges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
    • G01Q60/24—AFM [Atomic Force Microscopy] or apparatus therefor, e.g. AFM probes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

本公开提供一种外延片表面台阶检测方法及装置，方法包括：利用激光在外延片表面扫描，得到外延片表面抛光雾度信号；基于抛光雾度信号，获取与外延片表面呈周期性结构的台阶所对应的布拉格衍射坐标图；利用原子力显微镜对外延片表面局部区域进行测量，以获取局部区域内所有台阶的台阶高度变化曲线；基于台阶高度变化曲线，确定台阶平均宽度w0；基于台阶平均宽度w0、激光波长λ、激光入射角度θ及布拉格衍射条件，计算台阶平均高度d0；基于台阶高度变化曲线，选取若干台阶高度样本，基于每个台阶高度样本的权重、及台阶平均高度d0，计算台阶的真实高度。本公开提供的外延片表面台阶检测方法及装置，可检测外延片表面台阶高度。

Description

一种外延片表面台阶检测方法及装置
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种外延片表面台阶检测方法及装置。
背景技术
半导体芯片制造过程中，为了防止离子注入过程中小尺寸离子通过硅原子间隙直接穿透硅片，导致不可控的离子扩散深度，在硅片制造过程中，晶棒在切割时，切割面与晶面成一定角度进行斜切，即晶向偏离(off–orientaton)。
这种斜切方法会使硅片表面形成高密度的原子级台阶。在外延生长时，气相分子沉积于衬底表面并迁移到原子台阶处。随着生长时间的延长，表面原子台阶不断得到延伸，因此衬底晶型在外延过程中得以重复。这就导致最终得到的外延硅片受台阶影响，表面抛光雾度(Haze)很高。抛光雾度是指抛光后在晶圆表面留下的微浅缺陷损伤。
目前，抛光雾度信号(Haze信号)一般仅用以表征硅片表面粗糙程度，但是并未对抛光雾度的形成机理以及抛光雾度信号进行进一步的运用。而针对硅片表面台阶，也只是通过AFM(原子力显微镜)表征局部的台阶形貌，但是，对于台阶高度、宽度等均未进行完整的测量。并且，由于台阶高度很小，利用AFM测量得到的台阶高度误差很大。
发明内容
本公开实施例提供了一种外延片表面台阶检测方法及装置，能够对抛光雾度信号进行进一步运用，检测外延片表面台阶高度。
本公开实施例所提供的技术方案如下：
一种外延片表面台阶检测方法，包括如下步骤：
利用激光在外延片表面扫描，得到外延片表面抛光雾度信号；
基于所述抛光雾度信号，获取与外延片表面呈周期性结构的台阶所对应的布拉格衍射坐标图，其中，台阶宽度w、台阶高度d、激光波长λ及激光入射角度θ满足所述布拉格衍射图所表征的布拉格衍射条件；
利用原子力显微镜对所述外延片表面局部区域进行测量，以获取对应外延片表面局部区域内所有台阶的台阶高度变化曲线；
基于所述台阶高度变化曲线，确定台阶平均宽度w0；
基于台阶平均宽度w0、激光波长λ、激光入射角度θ及所述布拉格衍射条件，计算得到台阶平均高度d0；
基于所述台阶高度变化曲线，选取若干台阶高度样本，并基于每个台阶高度样本的权重、及所述台阶平均高度d0，计算台阶的真实高度。
在本公开的一些实施例中，所述利用入射激光在外延片表面扫描，得到外延片表面抛光雾度信号，具体包括：
将激光在外延片表面上按照预设路径扫描，且激光入射角度θ从扫描起点到扫描终点随着扫描进程逐渐变化；
获取扫描过程中外延片表面的反射光强度信号，以得到所述抛光雾度信号。
在本公开的一些实施例中，所述基于所述抛光雾度信号，获取与外延片表面呈周期性结构的台阶所对应的布拉格衍射坐标图，具体包括：
基于所述抛光雾度信号，将从扫描起点到扫描终点的激光入射角度θ作为横坐标，扫描过程中获取的反射光强度信号作为纵坐标，绘制坐标图作为所述布拉格衍射坐标图。
在本公开的一些实施例中，所述基于所述抛光雾度信号，获取与外延片表面呈周期性结构的台阶所对应的布拉格衍射坐标图，具体还包括：
将反射光信号的波峰位置处确定为反射光相干加强的位置，该波峰位置处台阶宽度w、台阶高度d、激光波长λ及激光入射角度θ满足所述布拉格衍射图所表征的布拉格衍射条件。
在本公开的一些实施例中，所述基于所述台阶高度变化曲线，确定台阶平均宽度w0，具体包括：
以所述台阶高度变化曲线中的衍射周期作为y个台阶宽度，其中根据台阶高度的预设尺寸级别确定倍数y，y为大于或等于1的正整数。
在本公开的一些实施例中，所述基于所述台阶高度变化曲线，选取若干台阶高度样本，并基于每个台阶高度样本的权重、及所述台阶平均高度d0，计算台阶的真实高度，具体包括：
选取所述台阶高度变化曲线中的一台阶高度记为基准高度；
统计所有台阶相对上述基准高度的台阶高度值，并计算相邻两个台阶之间的高度差值dn，将相同数值大小的若干高度差值dn记为同一组，统计各个组内包含的所述高度差值dn的数量；
选取占比大于预设占比的几组所述高度差值dn作为所述台阶高度样本，并确定每一组所述高度差值dn包含的高度差值dn的数量在作为所述台阶高度样本的所有组高度差值dn中对应的权重Vn，得到如下加权公式(I)：
(d1*V1)+(d2*V2)+……+(dn*Vn)＝d0；
根据所有台阶相对上述基准高度的台阶高度值，确定所述台阶高度样本内各组高度差值dn之间的测量高度比值，得到如下公式(II)：
d1：d2：……dn＝K1：K2:……Kn
其中，K1：K2:……Kn表示所述台阶高度样本内各组高度差值dn之间的测量高度比值；
将基于上述公式(I)和公式(II)计算得到的每组高度差值作为台阶的真实高度。
一种外延片表面台阶检测装置，包括：
第一获取单元，用于利用激光在外延片表面扫描，得到外延片表面抛光雾度信号；
第二获取单元，用于基于所述抛光雾度信号，获取与外延片表面呈周期性结构的台阶所对应的布拉格衍射坐标图，其中，台阶宽度w、台阶高度d、激光波长λ及激光入射角度θ满足所述布拉格衍射图所表征的布拉格衍射条件；
第三获取单元，用于利用原子力显微镜对所述外延片表面局部区域进行测量，以获取对应外延片表面局部区域内所有台阶的台阶高度变化曲线；
第一计算单元，用于基于所述台阶高度变化曲线，确定台阶平均宽度w0；
第二计算单元，用于基于台阶平均宽度w0、激光波长λ、激光入射角度θ及所述布拉格衍射条件，计算得到台阶平均高度d0；
第三计算单元，用于基于所述台阶高度变化曲线，选取若干台阶高度样本，并基于每个台阶高度样本的权重、及所述台阶平均高度d0，计算台阶的真实高度。
在本公开的一些实施例中，所述第一获取单元被配置为具体用于：
将激光在外延片表面上按照预设路径扫描，且激光入射角度θ从扫描起点到扫描终点随着扫描进程逐渐变化；
获取扫描过程中外延片表面的反射光强度信号，以得到所述抛光雾度信号。
在本公开的一些实施例中，所述第二获取单元被配置为具体用于：
基于所述抛光雾度信号，将从扫描起点到扫描终点的激光入射角度θ作为横坐标，扫描过程中获取的反射光强度信号作为纵坐标，绘制坐标图作为所述布拉格衍射坐标图；
将反射光信号的波峰位置处确定为反射光相干加强的位置，该波峰位置处台阶宽度w、台阶高度d、激光波长λ及激光入射角度θ满足所述布拉格衍射图所表征的布拉格衍射条件。
在本公开的一些实施例中，所述第三计算单元被配置为具体同于：
选取所述台阶高度变化曲线中的一台阶高度记为基准高度；
统计所有台阶相对上述基准高度的台阶高度值，并计算相邻两个台阶之间的高度差值dn，将相同数值大小的若干高度差值dn记为同一组，统计各个组内包含的所述高度差值dn的数量；
选取占比大于预设占比的几组所述高度差值dn作为所述台阶高度样本，并确定每一组所述高度差值dn包含的高度差值dn的数量在作为所述台阶高度样本的所有组高度差值dn中对应的权重Vn，得到如下加权公式(I)：
(d1*V1)+(d2*V2)+……+(dn*Vn)＝d0；
根据所有台阶相对上述基准高度的台阶高度值，确定所述台阶高度样本内各组高度差值dn之间的测量高度比值，得到如下公式(II)：
d1：d2：……dn＝K1：K2:……Kn；
其中，K1：K2:……Kn表示所述台阶高度样本内各组高度差值dn之间的测量高度比值；
将基于上述公式(I)和公式(II)计算得到的每组高度差值作为台阶的真实高度。
本公开实施例所带来的有益效果如下：
本公开实施例所提供的外延片表面台阶检测方法及装置，对外延片表面抛光雾度信号(Haze信号)进行进一步运用，基于Haze信号获取外延片表面呈周期性结构的台阶所对应的布拉格衍射坐标图，并通过原子力显微镜获取外延片表面台阶高度变化曲线，以确定台阶平均宽度w0，由于台阶宽度w、台阶高度d、激光波长λ及激光入射角度θ满足所述布拉格衍射图所表征的布拉格衍射条件，因此可计算得到台阶平均高度d0；基于原子力显微镜获取的台阶高度变化曲线选取若干台阶高度样本，并基于台阶高度样本权重和台阶平均高度d0，根据加权公式可计算台阶的真实高度。如此，通过对Haze信号进行进一步的运用，结合原子力显微镜获取的台阶高度变化曲线，通过合理的公式计算可以检测外延片表面台阶的真实高度。
附图说明
图1表示本公开实施例提供的外延片表面台阶检测方法的流程图；
图2表示在测量Haze信号时外延片表面激光扫描路径示意图；
图3表示在测量Haze信号时外延片表面激光入射角度变化示意图；
图4表示基于测量的Haze信号，将从扫描起点到扫描终点的激光入射角度θ作为横坐标，扫描过程中获取的反射光强度信号作为纵坐标，绘制的布拉格衍射坐标图；
图5表示测量的Haze信号时布拉格衍射原理图；
图6表示AFM测量得到的台阶高度变化信息曲线；
图7表示基于图6所示曲线中统计的不同台阶高度值对应的数量表；
图8表示基于图6所示曲线中统计的不同台阶高度差值对应的数量表。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”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。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
在对本公开实施例所提供的外延片表面台阶检测方法及装置进行详细说明之前，对于相关技术进行以下说明：
在相关技术中，晶向偏离的斜切方法会使硅片表面形成高密度的原子级台阶。在外延生长时，气相分子沉积于衬底表面并迁移到原子台阶处。随着生长时间的延长，表面原子台阶不断得到延伸，因此衬底晶型在外延过程中得以重复。这就导致最终得到的外延硅片受台阶影响，表面抛光雾度(Haze)很高。抛光雾度是指抛光后在晶圆表面留下的微浅缺陷损伤。
抛光雾度过高，则会影响表面颗粒管控(particle counter)，无法进行对小尺寸颗粒测量。小尺寸颗粒管控直接相关先进制程，某种程度上，颗粒管控能测量的极限尺寸就是先进制程的测量极限尺寸。目前最先进的颗粒管控(SP7)的测量极限为12.5nm，但是外延硅片由于过高的抛光雾度，测量极限只能测到17nm。
目前，对于抛光雾度信号(Haze信号)，主要用于表征硅片表面粗糙程度。但是，实际上，在Haze信号上的明暗条纹(实际是台阶对应的条纹)表征的信息往往没有被重视，并未对抛光雾度的形成机理以及抛光雾度信号进行进一步的运用，例如，目前的Haze信号并未用于计算台阶的高度、宽度等信息。而针对硅片表面台阶，AFM(原子力显微镜)可以表征局部的台阶形貌，但是，但硅片表面总体的台阶的高度，宽度等都得不到完整的测量。并且，由于台阶高度很小，利用AFM测量得到的台阶高度误差很大。
综合上述，目前对外延片表面的条纹没有良好的全局测试方案，对于Haze信号反映出的信息没有充分利用。先进制程的突破需要将这些以往被忽略的信息利用起来，得到外延片表面的形貌信息并加以量化，从而能对工艺改善提供明确的改善方向。
有基于此，本申请中提供了一种外延片表面台阶检测方法及装置，可以对外延片表面台阶加以量化。
如图1所示，本公开实施例所提供的一种外延片表面台阶检测方法，包括如下步骤：
步骤S01、利用激光在外延片表面扫描，得到外延片表面抛光雾度信号(Haze信号)；
步骤S02、基于抛光雾度信号，获取与外延片表面呈周期性结构的台阶所对应的布拉格衍射坐标图，其中，台阶宽度w、台阶高度d、激光波长λ及激光入射角度θ满足所述布拉格衍射图所表征的布拉格衍射条件；
步骤S03、利用原子力显微镜(AFM)对所述外延片表面局部区域进行测量，以获取对应外延片表面局部区域内所有台阶的台阶高度变化曲线；
步骤S04、基于所述台阶高度变化曲线，确定台阶平均宽度w0；
步骤S05、基于台阶平均宽度w0、激光波长λ、激光入射角度θ及所述布拉格衍射条件，计算得到台阶平均高度d0；
步骤S06、基于所述台阶高度变化曲线，选取若干台阶高度样本，并基于每个台阶高度样本的权重V、及所述台阶平均高度d0，计算台阶的真实高度。
上述方案中，对外延片表面Haze信号进行了进一步运用，Haze信号可不限于仅表征表面形貌，还基于Haze信号获取外延片表面呈周期性结构的台阶所对应的布拉格衍射坐标图，并通过原子力显微镜获取外延片表面台阶高度变化曲线，以确定台阶平均宽度w0，由于台阶宽度w、台阶高度d、激光波长λ及激光入射角度θ满足所述布拉格衍射图所表征的布拉格衍射条件，因此可计算得到台阶平均高度d0；基于原子力显微镜获取的台阶高度变化曲线选取若干台阶高度样本，并基于台阶高度样本权重和台阶平均高度d0，根据加权公式可计算台阶的真实高度。如此，通过对Haze信号进行进一步的运用，结合原子力显微镜获取的台阶高度变化曲线，通过合理的公式计算可以检测外延片表面台阶的真实高度。
Haze信号的测量原理是：入射激光在外延片表面反射或散射，有缺陷部位的散射或反射信号显著异于无缺陷位置，据此通过计算可以得出表面缺陷的分布情况。
在本公开的一些实施例中，上述步骤S01具体包括：
步骤S011、将激光在外延片表面上按照预设路径扫描，且激光入射角度θ从扫描起点到扫描终点随着扫描进程逐渐变化；
步骤S012、获取扫描过程中外延片表面的反射光强度信号，以得到所述抛光雾度信号。
上述方案中，Haze信号的具体地获取过程可以如下：请结合图2和图3所示，在进行Haze信号测试时，样品台托载外延片10进行旋转，使入射激光在外延片10表面从内向外螺旋扫描，同时，入射激光与外延片10表面的入射角度θ也在扫描过程中连续变化；直至对外延片10表面全部扫描完成。如图2所示，激光在外延片10上的扫描路径为由内至外的螺旋路径；如图3所示为激光在外延片10表面上的入射夹角θ的变化示意图，一个实施例中，从外延片表面由内至外激光入射角度逐渐增大，即图中θ2大于θ1。应当理解的是，在其他实施例中，入射激光在外延片上的扫描方式不限定于此。
在本公开的一些实施例中，上述步骤S02具体包括：
步骤S021、基于所述抛光雾度信号，将从扫描起点到扫描终点的激光入射角度θ作为横坐标，扫描过程中获取的反射光强度信号作为纵坐标，绘制坐标图作为所述布拉格衍射坐标图；
步骤S022、将反射光信号的波峰位置处确定为反射光相干加强的位置，该波峰位置处台阶宽度w、台阶高度d、激光波长λ及激光入射角度θ满足所述布拉格衍射图所表征的布拉格衍射条件。
在上述方案中，对测量得到的外延片表面Haze信号，选取从扫描起点到扫描终点激光入射角度为横坐标，扫描过程中获取的反射光强度信号作为纵坐标，绘制布拉格衍射坐标图。该布拉格衍射坐标图可以类比为激光在外延片表面周期性结构的台阶下的布拉格衍射图像。其中，该布拉格衍射坐标图中曲线的波峰位置可以视为反射光相干加强位置，在此位置上，台阶高度d、台阶宽度w、激光波长λ、激光入射角度θ理论上是满足布拉格衍射条件的。由于激光波长λ、激光入射角度θ均是已知参数，在台阶宽度已知的情况，可以基于布拉格衍射条件来计算得到台阶高度。由于在步骤S04中可基于原子力显微镜获取的台阶高度变化曲线来确定台阶平均宽度W0，因此，基于布拉格衍射条件可计算得到台阶平均高度d0。
具体地，结合图5和图6所示，Haze信号的形成机理可类比于布拉格晶体衍射定理。台阶高度d和台阶宽度w作为周期性结构，可使得激光在台阶高度d和台阶宽度w方向都产生光程差，当总光程差是激光波长λ的整数倍时，反射光则相干加强，加强位置即为Haze信号中反射光信号最强的位置。在布拉格衍射坐标图中，曲线的波峰位置即为反射光相干加强位置，在此位置上，台阶高度d、台阶宽度w，激光波长λ、激光入射角度θ理论上满足如下布拉格衍射条件：
其中，d表示台阶高度，y表示倍数，w表示台阶宽度，θ表示激光入射角度，λ表示激光波长。
需要说明的是，原子力显微镜(AFM)测量范围有限，无法全局测量，只能测量局部区域，例如1*1μm范围。因此，在上述步骤S03至步骤S04中，台阶平均宽度W0利用原子力显微镜测量的外延片局部区域。在本实施例中，以该局部区域内的样本均值代替总体均值。这是因为，在原子力显微镜测试中，台阶宽度在整个外延片中的变化很小，周期性很好。因此，样本均值计算得到的台阶平均高度d0大致等于外延片表面的总体均值，即，样本均值可代替总体均值。
在本公开的一些实施例中，上述步骤S04具体包括：以所述台阶高度变化曲线中的衍射周期作为y个台阶宽度，其中根据台阶高度的预设尺寸级别确定倍数y，y为大于或等于1的正整数。
上述步骤S04中，需要说明的是，斜入射的激光入射角度较小，因此测量模型总体上属于小角衍射，从台阶宽度w上来讲，衍射周期可能是单个台阶宽度w或者整数倍个台阶(y*w)宽度，在确定倍数y时，可选取适宜倍数，以使台阶高度处于预设尺寸级别内，且保证计算台阶宽度w的布拉格衍射方程符合物理常识。
在本公开的一些实施例中，上述步骤S05具体包括：
步骤S051、选取所述台阶高度变化曲线中的一台阶高度记为基准高度；
步骤S052、统计所有台阶相对上述基准高度的台阶高度值，并计算相邻两个台阶之间的高度差值dn，将相同数值大小的若干高度差值dn记为同一组，将所有台阶高度差值划分为多个组，统计各个组内包含的所述高度差值dn的数量；
步骤S053、选取占比大于预设占比的几组所述高度差值dn作为所述台阶高度样本，并确定每一组所述高度差值dn包含的高度差值dn的数量在作为所述台阶高度样本的所有组高度差值dn中对应的权重Vn，得到如下加权公式(I)：
(d1*V1)+(d2*V2)+……+(dn*Vn)＝d0；
步骤S054、根据所有台阶相对上述基准高度的台阶高度值，确定所述台阶高度样本内各组高度差值dn之间的测量高度比值，得到如下公式(II)：
d1：d2：……dn＝K1：K2:……Kn；
其中，K1：K2:……Kn表示所述台阶高度样本内各组高度差值dn之间的测量高度比值；
步骤S055、将基于上述公式(I)和公式(II)计算得到的每组高度差值作为台阶的真实高度。
以下为了更清楚地说明上述步骤S05，如下以一具体实施例来进行说明：
图6所示为通过原子力显微镜对外延片局部区域测量得到的外延片表面条纹的高度变化信息，即，局部区域内所有台阶的台阶高度变化信息。设定其中某一台阶的高度为基准高度，并记为0。
如图6至图7所示，统计所有台阶高度值，并得到不同台阶高度值对应的数量。请参见图6和图7，台阶高度值为基准高度0的台阶数量为5；台阶高度值为-3的台阶数量为2；台阶高度值为-2的台阶数量为2；台阶高度值为-1的台阶数量为5；台阶高度值为1的台阶数量为1；台阶高度值为2的台阶数量为5；台阶高度值为3的台阶数量为2。
请参见图6和图8，计算局部区域内相邻两个台阶之间的高度差值，并对高度差值进行统计，统计结果如图8所示。数值为0的高度差值的数量有2个；数值为1的高度差值的数量有8个；数值为2的高度差值的数量有4个；数值为3的高度差值的数量有3个；数值为4的高度差值的数量有1个；数值为5的高度差值的数量有1个。
在上述所有高度差值中，选取占比较多的几个高度差值，例如，数值为1的高度差值的数量有8个；数值为2的高度差值的数量有4个；数值为3的高度差值的数量有3个；选取这15个高度差值作为台阶高度样本。由于台阶的高度远小于台阶宽度，因此这三种高度差值通过加权主要贡献了衍射时高度方向的光程差。
将上述局部区域内台阶高度样本中每种高度差值的数量占比作为整体外延片中的每种高度差台阶的数量占比。例如，以高度差值为1的台阶记为1级台阶，以高度差值为2的台阶记为2级台阶，以高度差值为3的台阶记为3级台阶。则，在本实施例中，1级台阶有8个，权重为8/(8+4+3)＝8/15；2级台阶有4个，权重为4/15；3级台阶有3个，权重为3/15。因此，根据加权公式(I)可得到如下公式(I’)：d1*(8/15)+d2*(4/15)+d3*)(3/15)＝d0。
从原子力显微镜的测量结果中还可以得到，对于每种高度差值的台阶，测量得到的台阶高度值之间的比例，例如，本实施例中，1级台阶的平均台阶高度约18pm，2级台阶的平均台阶高度约130pm，3级台阶的平均台阶高度约170pm。因此，则有如下公式(II’)：d1:d2:d3＝9:65:85。
根据上述公式(I’)和(II’)可分别计算出每种高度差值对应的台阶的真实高度。
本公开的另一实施例中提供了一种外延片表面台阶检测装置，包括：
第一获取单元，用于利用激光在外延片表面扫描，得到外延片表面抛光雾度信号；
第二获取单元，用于基于所述抛光雾度信号，获取与外延片表面呈周期性结构的台阶所对应的布拉格衍射坐标图，其中，台阶宽度w、台阶高度d、激光波长λ及激光入射角度θ满足所述布拉格衍射图所表征的布拉格衍射条件；
第三获取单元，用于利用原子力显微镜对所述外延片表面局部区域进行测量，以获取对应外延片表面局部区域内所有台阶的台阶高度变化曲线；
第一计算单元，用于基于所述台阶高度变化曲线，确定台阶平均宽度w0；
第二计算单元，用于基于台阶平均宽度w0、激光波长λ、激光入射角度θ及所述布拉格衍射条件，计算得到台阶平均高度d0；
第三计算单元，用于基于所述台阶高度变化曲线，选取若干台阶高度样本，并基于每个台阶高度样本的权重、及所述台阶平均高度d0，计算台阶的真实高度。
在本公开的一些实施例中，所述第一获取单元被配置为具体用于：
将激光在外延片表面上按照预设路径扫描，且激光入射角度θ从扫描起点到扫描终点随着扫描进程逐渐变化；
获取扫描过程中外延片表面的反射光强度信号，以得到所述抛光雾度信号。
在本公开的一些实施例中，所述第二获取单元被配置为具体用于：
基于所述抛光雾度信号，将从扫描起点到扫描终点的激光入射角度θ作为横坐标，扫描过程中获取的反射光强度信号作为纵坐标，绘制坐标图作为所述布拉格衍射坐标图；
将反射光信号的波峰位置处确定为反射光相干加强的位置，该波峰位置处台阶宽度w、台阶高度d、激光波长λ及激光入射角度θ满足所述布拉格衍射图所表征的布拉格衍射条件。
在本公开的一些实施例中，所述第三计算单元被配置为具体同于：
选取所述台阶高度变化曲线中的一台阶高度记为基准高度；
统计所有台阶相对上述基准高度的台阶高度值，并计算相邻两个台阶之间的高度差值dn，将相同数值大小的若干高度差值dn记为同一组，统计各个组内包含的所述高度差值dn的数量；
选取占比大于预设占比的几组所述高度差值dn作为所述台阶高度样本，并确定每一组所述高度差值dn包含的高度差值dn的数量在作为所述台阶高度样本的所有组高度差值dn中对应的权重Vn，得到如下加权公式(I)：
(d1*V1)+(d2*V2)+……+(dn*Vn)＝d0；
根据所有台阶相对上述基准高度的台阶高度值，确定所述台阶高度样本内各组高度差值dn之间的测量高度比值，得到如下公式(II)：
d1：d2：……dn＝K1：K2:……Kn；
其中，K1：K2:……Kn表示所述台阶高度样本内各组高度差值dn之间的测量高度比值；
将基于上述公式(I)和公式(II)计算得到的每组高度差值作为台阶的真实高度。
有以下几点需要说明：
(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
(2)为了清晰起见，在用于描述本公开的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。
(3)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种外延片表面台阶检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
利用激光在外延片表面扫描，得到外延片表面抛光雾度信号；
基于所述抛光雾度信号，获取与外延片表面呈周期性结构的台阶所对应的布拉格衍射坐标图，其中，台阶宽度w、台阶高度d、激光波长λ及激光入射角度θ满足所述布拉格衍射图所表征的布拉格衍射条件；
利用原子力显微镜对所述外延片表面局部区域进行测量，以获取对应外延片表面局部区域内所有台阶的台阶高度变化曲线；
基于所述台阶高度变化曲线，确定台阶平均宽度w0；
基于台阶平均宽度w0、激光波长λ、激光入射角度θ及所述布拉格衍射条件，计算得到台阶平均高度d0；
基于所述台阶高度变化曲线，选取若干台阶高度样本，并基于每个台阶高度样本的权重、及所述台阶平均高度d0，计算台阶的真实高度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用入射激光在外延片表面扫描，得到外延片表面抛光雾度信号，具体包括：
将激光在外延片表面上按照预设路径扫描，且激光入射角度θ从扫描起点到扫描终点随着扫描进程逐渐变化；
获取扫描过程中外延片表面的反射光强度信号，以得到所述抛光雾度信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述抛光雾度信号，获取与外延片表面呈周期性结构的台阶所对应的布拉格衍射坐标图，具体包括：
基于所述抛光雾度信号，将从扫描起点到扫描终点的激光入射角度θ作为横坐标，扫描过程中获取的反射光强度信号作为纵坐标，绘制坐标图作为所述布拉格衍射坐标图。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述抛光雾度信号，获取与外延片表面呈周期性结构的台阶所对应的布拉格衍射坐标图，具体还包括：
将反射光信号的波峰位置处确定为反射光相干加强的位置，该波峰位置处台阶宽度w、台阶高度d、激光波长λ及激光入射角度θ满足所述布拉格衍射图所表征的布拉格衍射条件。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述台阶高度变化曲线，确定台阶平均宽度w0，具体包括：
以所述台阶高度变化曲线中的衍射周期作为y个台阶宽度，其中根据台阶高度的预设尺寸级别确定倍数y，y为大于或等于1的正整数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述台阶高度变化曲线，选取若干台阶高度样本，并基于每个台阶高度样本的权重、及所述台阶平均高度d0，计算台阶的真实高度，具体包括：
选取所述台阶高度变化曲线中的一台阶高度记为基准高度；
统计所有台阶相对上述基准高度的台阶高度值，并计算相邻两个台阶之间的高度差值dn，将相同数值大小的若干高度差值dn记为同一组，统计各个组内包含的所述高度差值dn的数量；
选取占比大于预设占比的几组所述高度差值dn作为所述台阶高度样本，并确定每一组所述高度差值dn包含的高度差值dn的数量在作为所述台阶高度样本的所有组高度差值dn中对应的权重Vn，得到如下加权公式(I)：
(d1*V1)+(d2*V2)+……+(dn*Vn)＝d0；
根据所有台阶相对上述基准高度的台阶高度值，确定所述台阶高度样本内各组高度差值dn之间的测量高度比值，得到如下公式(II)：
d1：d2：……dn＝K1：K2:……Kn；
其中，K1：K2:……Kn表示所述台阶高度样本内各组高度差值dn之间的测量高度比值；
将基于上述公式(I)和公式(II)计算得到的每组高度差值作为台阶的真实高度。
7.一种外延片表面台阶检测装置，其特征在于，包括：
第一获取单元，用于利用激光在外延片表面扫描，得到外延片表面抛光雾度信号；
第二获取单元，用于基于所述抛光雾度信号，获取与外延片表面呈周期性结构的台阶所对应的布拉格衍射坐标图，其中，台阶宽度w、台阶高度d、激光波长λ及激光入射角度θ满足所述布拉格衍射图所表征的布拉格衍射条件；
第三获取单元，用于利用原子力显微镜对所述外延片表面局部区域进行测量，以获取对应外延片表面局部区域内所有台阶的台阶高度变化曲线；
第一计算单元，用于基于所述台阶高度变化曲线，确定台阶平均宽度w0；
第二计算单元，用于基于台阶平均宽度w0、激光波长λ、激光入射角度θ及所述布拉格衍射条件，计算得到台阶平均高度d0；
第三计算单元，用于基于所述台阶高度变化曲线，选取若干台阶高度样本，并基于每个台阶高度样本的权重、及所述台阶平均高度d0，计算台阶的真实高度。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述第一获取单元被配置为具体用于：
将激光在外延片表面上按照预设路径扫描，且激光入射角度θ从扫描起点到扫描终点随着扫描进程逐渐变化；
获取扫描过程中外延片表面的反射光强度信号，以得到所述抛光雾度信号。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述第二获取单元被配置为具体用于：
基于所述抛光雾度信号，将从扫描起点到扫描终点的激光入射角度θ作为横坐标，扫描过程中获取的反射光强度信号作为纵坐标，绘制坐标图作为所述布拉格衍射坐标图；
将反射光信号的波峰位置处确定为反射光相干加强的位置，该波峰位置处台阶宽度w、台阶高度d、激光波长λ及激光入射角度θ满足所述布拉格衍射图所表征的布拉格衍射条件。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述第三计算单元被配置为具体同于：
选取所述台阶高度变化曲线中的一台阶高度记为基准高度；
统计所有台阶相对上述基准高度的台阶高度值，并计算相邻两个台阶之间的高度差值dn，将相同数值大小的若干高度差值dn记为同一组，统计各个组内包含的所述高度差值dn的数量；
选取占比大于预设占比的几组所述高度差值dn作为所述台阶高度样本，并确定每一组所述高度差值dn包含的高度差值dn的数量在作为所述台阶高度样本的所有组高度差值dn中对应的权重Vn，得到如下加权公式(I)：
(d1*V1)+(d2*V2)+……+(dn*Vn)＝d0；
根据所有台阶相对上述基准高度的台阶高度值，确定所述台阶高度样本内各组高度差值dn之间的测量高度比值，得到如下公式(II)：
d1：d2：……dn＝K1：K2:……Kn；
其中，K1：K2:……Kn表示所述台阶高度样本内各组高度差值dn之间的测量高度比值；
将基于上述公式(I)和公式(II)计算得到的每组高度差值作为台阶的真实高度。
CN202311236246.4A 2023-09-22 2023-09-22 一种外延片表面台阶检测方法及装置 Pending CN117316793A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311236246.4A CN117316793A (zh) 2023-09-22 2023-09-22 一种外延片表面台阶检测方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311236246.4A CN117316793A (zh) 2023-09-22 2023-09-22 一种外延片表面台阶检测方法及装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117316793A true CN117316793A (zh) 2023-12-29

Family

ID=89285961

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311236246.4A Pending CN117316793A (zh) 2023-09-22 2023-09-22 一种外延片表面台阶检测方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117316793A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5164790A (en) Simple CD measurement of periodic structures on photomasks
KR101512783B1 (ko) 막두께 측정방법
TWI403858B (zh) 資訊處理設備、測量設備、電腦可讀取儲存媒體、以及處理干涉訊號之方法
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
CN107588736A (zh) 一种存储介质厚度的测量方法和装置
EP1527320A1 (en) Method and apparatus for optically measuring the topography of nearly planar periodic structures
KR20040002484A (ko) 스핀-코팅 방법, 스핀-코팅 조건 결정 방법, 및 마스크블랭크
Montgomery et al. Tomographic analysis of medium thickness transparent layers using white light scanning interferometry and XZ fringe image processing
JP2003344039A (ja) 薄膜の厚さ測定方法
Agarwal et al. Crossing the resolution limit in near-infrared imaging of silicon chips: targeting 10-nm node technology
CN117316793A (zh) 一种外延片表面台阶检测方法及装置
JP3781245B2 (ja) 半導体装置の製造方法
EP0446549B1 (fr) Procédé de mesure des dimensions d'un espaceur
CN110767562A (zh) 薄膜物相含量的测量方法
JP3769996B2 (ja) 欠陥検査用半導体基板、半導体基板の検査方法および半導体基板検査用モニター装置
US11965730B2 (en) Method for measuring film thickness distribution of wafer with thin films
EP1221583A1 (en) Method of measuring the thickness of an ultra-thin oxide layer
US11049720B2 (en) Removable opaque coating for accurate optical topography measurements on top surfaces of transparent films
KR100945314B1 (ko) 형상 측정 장치, 노광 장치 및 컴퓨터
Smith et al. Phase-measurement interferometric microscopy of microlithographically fabricated platinum electrodes
FR2608269A1 (fr) Procede de determination quantitative de forme de motifs en relief de tres petites dimensions
CN118131580B (zh) 衍射型套刻标记多缺陷特征的全局灵敏度分析方法
JP2890588B2 (ja) 膜厚の測定方法
Dong et al. Super-resolution spectral interference fitting method for the simultaneous measurement of the thin film thickness and surface profile
CN118057116A (zh) 一种用于测量薄膜厚度的增强型spr相位测量方法

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