CN117329978A - 一种椭偏仪偏移预警方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种椭偏仪偏移预警方法、装置及存储介质，包括：制取标片中心有第一量测区域，以及在所述第一量测区域的四周有多个第二量测区域的目标标片；其中，所述第一量测区域与任一第二量测区域的第一距离小于任取两两相邻第二量测区域的第二距离；根据所述第一距离和所述第二距离制定的投射顺序，将待测光斑依次投射至所述目标标片上的所述第一量测区域和所述第二量测区域上，得到量测数据；根据所述量测数据，得到每个量测区域的拟合优度，并根据得到的多个拟合优度与预设的阈值，对椭偏仪的偏移进行预警；其中，所述量测区域包括：所述第一量测区域和所述多个第二量测区域；采用本发明能够有效提高椭偏仪的维护效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体结构的检测技术领域，尤其涉及一种椭偏仪偏移预警方法、装置及存储介质。
背景技术
椭偏术是一种用来量测超薄薄膜厚度的光学方法，其原理是利用偏振光束（光斑）在界面或者薄膜上的反射或透射时出现的偏振态的改变来研究表面薄膜的厚度、光学常数、膜性质和结构、基体光学性质和结构等。通过椭偏仪量测，得到相应薄膜材料的光谱，并通过计算机进行光谱拟合，从而得到薄膜的厚度。
当温度发生波动变化或设备零部件发生异常时，会引起光斑发生偏移，导致量测异常。目前业界在光斑发生偏移后，重新对机台进行校正，然而，这些属于事后补救措施，无法进行提前预警，导致对椭偏仪的维护效率低。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出一种椭偏仪偏移预警方法、装置及存储介质，能够提高对椭偏仪的预警效率，从而提高椭偏仪的维护效率。
第一方面，本发明提供了一种椭偏仪偏移预警方法，包括：
制取标片中心有第一量测区域，以及在所述第一量测区域的四周有多个第二量测区域的目标标片；其中，所述第一量测区域与任一第二量测区域的第一距离小于任取两两相邻第二量测区域的第二距离；
根据所述第一距离和所述第二距离制定的投射顺序，将待测光斑依次投射至所述目标标片上的所述第一量测区域和所述第二量测区域上，得到量测数据；
根据所述量测数据，得到每个量测区域的拟合优度，并根据得到的多个拟合优度与预设的阈值，对椭偏仪的偏移进行预警；其中，所述量测区域包括：所述第一量测区域和所述多个第二量测区域。
本发明采用制备第一量测区域与任一第二量测区域的第一距离与任意两两相邻第二量测区域的第二距离的目标标片，能够始终获取到以第一量测区域为中心、多个第二量测区域在四周进行分布的目标标片，能够避免量测区域划分过近导致量测区域划分不合理的情况出现，能够得到量测区域划分适当的目标标片，避免量测区域过密导致测量数据误差过大的情况，从而有利于提高根据量测区域对应的拟合优度的精确度；同时，根据第一量测区域与多个第二量测区域之间的距离制定光斑的投射顺序，能够有效提高获取量测区域对应的拟合优度的效率；并且，相比于采用直接根据光斑的偏移情况再对椭偏仪进行预警的现有技术，本发明根据高效获取到的精确的量测数据对应区域的拟合优度与拟合优度预设的阈值，对椭偏仪发生明显偏移前进行预警，能够有效对发生一定偏移的椭偏仪进行预警，进而提高对椭偏仪的校正和维护效率。
进一步，所述根据所述量测数据，得到每个量测区域的拟合优度，包括：
以量测区域长的方向为X轴，并以量测区域宽的方向为Y轴，根据所述量测区域、光斑面积和量测精度分别限定所述待测光斑在所述X轴和所述Y轴上可允许的最大预警范围，建立待测光斑预警范围，并根据待测光斑预警范围，获取每个量测区域的拟合优度。
进一步，所述根据所述量测区域、光斑面积和量测精度分别限定所述待测光斑在所述X轴和所述Y轴上可允许的最大预警范围，建立待测光斑预警范围，包括：
根据所述Y轴上可允许的第一偏差范围的第一上限与以所述量测精度为所述第一偏差范围的第一下限的差值，得到所述待测光斑距离所述X轴的第一预警范围上限；其中，所述第一上限是所述量测区域的宽和所述光斑面积的宽的差值；
根据所述X轴上可允许的第二偏差范围的第二上限与所述第一下限的差值，得到所述待测光斑距离所述Y轴的第二预警范围上限；其中，所述第二上限是所述量测区域的长和所述光斑面积的长的差值；
根据所述第一预警范围上限和所述第二预警范围上限，建立所述光斑预警范围。
本发明采用划分待测光斑分别在X轴和Y轴方向上的第一预警范围上限和第二预警范围上限，能够对待测光斑进行精确定位，以判断是否处于光斑预警范围中，便于根据待测光斑在光斑预警范围对应的拟合优度与拟合优度预设的阈值，对椭偏仪发生明显偏移前进行预警，能够有效对发生一定偏移的椭偏仪进行预警，进而提高对椭偏仪的校正和维护效率。
进一步，所述根据所述第一预警范围上限和所述第二预警范围上限，建立所述待测光斑预警范围，包括：
以所述第一预警范围上限和预设第二下限分别为所述待测光斑距离所述X轴的第一光斑预警范围上限和第一光斑预警范围下限，得到第一光斑预警范围；
以所述第二预警范围上限和所述第二下限分别为所述待测光斑距离所述Y轴的第二光斑预警范围上限和第二光斑预警范围下限，得到第二光斑预警范围；
根据第一光斑预警范围和所述第二光斑预警范围，建立所述待测光斑预警范围。
进一步，所述根据所述第一距离和所述第二距离制定的投射顺序，将待测光斑依次投射至所述第一量测区域和所述第二量测区域上，包括：
以所述第一量测区域和所述多个第二量测区域为顶点，并以所述第一距离和所述第二距离为对应两两相邻顶点的权重，建立带权无向连通图；
以对所述带权无向连通图的遍历规则为所述投射顺序，根据所述投射顺序，将待测光斑依次自动投射至所述第一量测区域和所述多个第二量测区域上。
进一步，所述以对所述带权无向连通图的遍历规则为所述投射顺序，包括：
保留所述第一量测区域与所述多个第二量测区域对应的第一距离中的最小第一距离，并以所述第一量测区域为起点，所述最小第一距离对应的第二量测区域为第二个遍历顶点进行遍历；
在遍历第二量测区域时，每次以不返回的方式遍历相邻顶点间权重最小的顶点，直到遍历完所有第二量测区域，并以得到的遍历规则为所述投射顺序。
本发明采用根据第一量测区域与多个第二量测区域之间的距离制定光斑的投射顺序，能够有效提高获取量测区域对应的拟合优度的效率，从而能够根据高效获取到的精确的量测数据对应区域的拟合优度与拟合优度预设的阈值，对椭偏仪发生明显偏移前进行快速预警，进而提高对椭偏仪的校正和维护效率。
进一步，所述根据得到的多个拟合优度与预设的阈值，对椭偏仪的偏移进行预警，包括：
当所述待测光斑位于待测光斑预警范围内，且至少一个拟合优度小于第一阈值时，对所述椭偏仪的偏移进行预警，以使用户对所述椭偏仪进行修正；
当所述待测光斑位于所述待测光斑预警范围外，且至少一个拟合优度小于第二阈值时，对所述椭偏仪的偏移进行报警，以使用户对所述椭偏仪进行检修；其中，所述阈值包括：所述第一阈值和所述第二阈值。
进一步，所述制取标片中心有第一量测区域，以及在所述第一量测区域的四周有多个第二量测区域的目标标片，包括：
根据化学气相沉积反应，在无图案晶圆上生长一层第一氧化层厚度小于氮化硅层的复合层，在所述氮化硅层上铺光刻胶，并在所述光刻胶上依次光刻和蚀刻所述第一量测区域和所述多个第二量测区域；其中，所述第一氧化层为停止层；
根据化学气相沉积反应，生长的第二氧化层完全填充所述量测区域后，所述第一氧化层和所述第二氧化层的总厚度大于所述复合层的总厚度，并以氮化硅层为停止层对标片进行抛光，得到所述目标标片。
第二方面，本发明提供了一种椭偏仪偏移预警装置，包括：标片制取单元、量测单元和预警单元；其中，
所述标片制取单元，用于制取标片中心有第一量测区域，以及在所述第一量测区域的四周有多个第二量测区域的目标标片；其中，所述第一量测区域与任一第二量测区域的第一距离小于任取两两相邻第二量测区域的第二距离；
所述量测单元，用于根据所述第一距离和所述第二距离制定的投射顺序，将待测光斑依次投射至所述目标标片上的所述第一量测区域和所述第二量测区域上，得到量测数据；
所述预警单元，用于根据所述量测数据，得到每个量测区域的拟合优度，并根据得到的多个拟合优度与预设的阈值，对椭偏仪的偏移进行预警；其中，所述量测区域包括：所述第一量测区域和所述多个第二量测区域。
第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序被计算机执行时使得所述计算机执行如第一方面所述的椭偏仪偏移预警方法。
附图说明
图1是本发明实施例提供的椭偏仪偏移预警方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的制取目标标片的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的待测光斑预警范围的示意图；
图4是本发明实施例提供的一类目标标片的示意图；
图5是本发明实施例提供的在一类目标标片中投射后的A区域处待测光斑的示意图；
图6是本发明实施例提供的A区域处待测光斑的GOF的示意图；
图7是本发明实施例提供的在一类目标标片中投射后的A’’区域处待测光斑的示意图；
图8是本发明实施例提供的A’’区域处待测光斑的GOF的示意图；
图9是本发明实施例提供的二类目标标片的示意图；
图10是本发明实施例提供的完整的椭偏仪偏移预警方法的流程示意图；
图11是本发明实施例提供的椭偏仪偏移预警装置的结构示意图。
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。
值得说明的是，本发明的技术构思为：通过限定待测光斑的量测区域位置和投射顺序，基于光斑投射量测区域后，对应的拟合优度（Goodness-of-fit，GOF）会发生明显的变化，从而判断光斑是否发生偏差，若发生偏差进行预警，以使用户及时纠正，减少异常量测的发生。
实施例1
参见图1，是本发明实施例提供的椭偏仪偏移预警方法的流程示意图，包括步骤S11~S13，具体为：
步骤S11、制取标片中心有第一量测区域，以及在所述第一量测区域的四周有多个第二量测区域的目标标片；其中，所述第一量测区域与任一第二量测区域的第一距离小于任取两两相邻第二量测区域的第二距离。
值得说明的是，目标标片中划分的量测区域与目标标片剩余的非量测区域为不同的膜层结构（FILMSTACK），能够避免因为两个区域材料性质过于接近，导致光斑在两区域上移动后的GOF无明显变化。
作为一个可选的实施例，量测区域的面积小于目标标片的面积。
作为另一个可选的实施例，量测区域的面积等于目标标片的面积。
作为一个可选的实施例，待测光斑的光斑面积不大于量测区域的面积。
作为另一个可选的实施例，待测光斑的光斑面积等于量测区域的面积。
作为一个可选的实施例，目标标片可以由半导体材料，包括：硅片、晶圆、芯片或晶片等。
作为一个可选的实施例，目标标片为晶圆标片。
作为一个可选的实施例，量测区域与目标标片的剩余的非量测区域为两种不同厚度的FILM。
作为一个可选的实施例，量测区域为单层FILM STACK，非量测区域为双层FILMSTACK。
作为另一个可选的实施例，量测区域为双层FILM STACK，非量测区域为单层FILMSTACK。
作为一个可选的实施例，参见图2，是本发明实施例提供的制取目标标片的流程示意图，包括子步骤S101~S105，具体为：
子步骤S101、根据化学气相沉积反应，在无图案晶圆上生长一层第一氧化层厚度小于氮化硅层的复合层。
作为一个优选的实施例，所述第一氧化厚度远远小于所述氮化硅层的厚度。
子步骤S102、在所述氮化硅层上铺光刻胶，并在所述光刻胶上依次光刻和蚀刻所述第一量测区域和所述多个第二量测区域。
子步骤S103、在光刻出的量测区域上进行蚀刻，并以所述第一氧化层为停止层；其中，蚀刻的量测区域包括蚀刻出所述第一量测区域和所述多个第二量测区域。
子步骤S104、根据化学气相沉积反应，重新生长的第二氧化层完全填充所述量测区域后，所述第一氧化层和所述第二氧化层的总厚度大于所述复合层的总厚度。
子步骤S105、以氮化硅层为停止层对标片进行抛光，得到所述目标标片。
作为一个可选的实施例，根据化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)反应，在无图案晶圆（BareWafer）生长一层OX1（Oxide，氧化层）+SIN（氮化硅）；其中OX1厚度<<（远远小于）SIN厚度；并在SIN上面铺对光敏感的光刻胶（Photo Resist,PR），光刻出光斑允许的量测区域；蚀刻出光斑的量测区域，将该区域内的SIN蚀刻完，OX1作为停止层；再次根据CVD反应重新生长OX2，直到光斑允许偏移的量测区域；其中，OX1+OX2厚度＞OX1+SIN总厚度；进行化学机械抛光（Chemical-Mechanical Polishing,CMP），并以SIN作为停止层，得到目标标片。
值得说明的是，CMP指的是通过化学腐蚀与机械研磨的协同配合作用，实现晶圆表面多余材料的高效去除与全局纳米级平坦化。
值得说明的是，在量测区域中存在可允许的偏差范围，简单来说，若待测光斑最后落入到偏差范围的上下限内，则视为所述待测光斑未发生偏移，椭偏仪处于正常工作状态，即无需进行预警和校正；若待测光斑落入到偏差范围上，则视为所述待测光斑发生偏移倾向，此时还未真正发生导致光斑偏移，需进行预警和校正；若待测光斑落入到偏差范围外，则视待测光斑发生明显偏移，会造成椭偏仪工作异常，需要进行报警和检修，具体的偏差范围的设计在步骤S13中做出了详细描述。
值得说明的是，本发明通过所述第一量测区域与任一第二量测区域的第一距离小于任取两两相邻第二量测区域的第二距离，在目标标片上划分量测区域，能够始终获取到以第一量测区域为中心、多个第二量测区域在四周进行分布的目标标片，能够避免量测区域划分过近导致量测区域划分不合理的情况出现，能够得到量测区域划分适当的目标标片，避免量测区域过密导致测量数据误差过大的情况，从而有利于提高根据量测区域对应的拟合优度的精确度。
作为一个可选的实施例，目标标片的形状包括：圆形、矩形、正方形、三角形、平行四边形和椭圆形，以及不规则图形。
作为一个优选的实施例，目标标片的形状为圆形。
作为一个可选的实施例，量测区域的形状包括：圆形、矩形、正方形、三角形、平行四边形和椭圆形。
作为另一个可选的实施例，量测区域的形状还包括不规则图形，以适应同样不规则的目标标片。
作为一个优选的实施例，量测区域的形状为矩形。
作为一个可选的实施例，第一量测区域的几何中心和目标标片的几何中心重合，4个第二量测区域分布在所述第一量测区域的上下左右。
值得注意的是，若量测区域分布在目标标片的上下左右中5个位置，此时，得到的中心位置的量测区域与上下左右位置上的量测区域的距离小于任意两两相邻的量测区域之间的距离，有效保证了量测区域之间分布没有过近，避免量测区域过密导致测量数据误差过大的情况，从而有利于提高根据量测区域对应的拟合优度的精确度。
作为另一个可选的实施例，第一量测区域的几何中心和目标标片的几何中心重合，3个第二量测区域分布在以所述第一量测区域为圆心、以小于目标标片内径正切圆第一半径的第二半径的圆上；其中，所述第一量测区域与任一第二量测区域的第一距离小于任取两两相邻第二量测区域的第二距离。
作为另一个可选的实施例，第一量测区域和多个第二量测区域均分布在以目标标片的几何中心的四周。
作为另一个可选的实施例，所有量测区域均分布在以目标标片的几何中心为圆心，并以小于目标标片内径正切圆第一半径的第二半径的圆上；其中，所述圆心与任一量测区域的距离小于任取两两相邻量测区域的距离。
值得注意的是，投射到多个量测区域后检测待测光斑时，现有技术要么通过平移量测区域，要么通过调整待测光斑进行平移投射，其投射后获取量测区域上的量测数据的效率都不高。基于此，本发明通过根据预设的投射顺序以提高投射效率。
步骤S12、根据所述第一距离和所述第二距离制定的投射顺序，将待测光斑依次投射至所述目标标片上的所述第一量测区域和所述第二量测区域上，得到量测数据。
其中，根据所述第一距离和所述第二距离制定的投射顺序，将待测光斑依次投射至所述第一量测区域和所述第二量测区域上，包括：以所述第一量测区域和所述多个第二量测区域为顶点，并以所述第一距离和所述第二距离为对应两两相邻顶点的权重，建立带权无向连通图；以对所述带权无向连通图的遍历规则为所述投射顺序，根据所述投射顺序，将待测光斑依次自动投射至所述第一量测区域和所述多个第二量测区域上。
具体地，以对所述带权无向连通图的遍历规则为所述投射顺序，包括：保留所述第一量测区域与所述多个第二量测区域对应的第一距离中的最小第一距离，并以所述第一量测区域为起点，所述最小第一距离对应的第二量测区域为第二个遍历顶点进行遍历；在遍历第二量测区域时，每次以不返回的方式遍历相邻顶点间权重最小的顶点，直到遍历完所有第二量测区域，并以得到的遍历规则为所述投射顺序。
作为一个可选的实施例，以量测区域的几何中心之间的距离，测量到第一距离和第二距离。
作为一个可选的实施例，从第一量测区域对应的顶点为遍历的起点，以第一量测区域相连距离最小的第二量测区域的顶点为第二遍历的顶点，并遍历距离第二量测区域最近的顶点，以不返回的方式，遍历下一个顶点，直到遍历完所有第二量测区域对应的顶点。
值得说明的是，根据遍历规则，只能得到一条以第一量测区域为起点遍历到所有第二量测区域的投射顺序；类比地，可以以任意第二量测区域为起点，以距离第二量测区域最小的顶点进行不返回地遍历，第一量测区域可以在遍历中途被遍历，也可以作为遍历终点被遍历到。
值得说明的是，按照遍历规则，总能有一个最优的投射顺序，使得椭偏仪按照得到的投射顺序进行自动投射，从而快速获取到分布匀称的所有量测区域，进而有效提高获取量测区域对应的拟合优度的效率。
作为一个可选的实施例，所述遍历规则可以写入到程序中，由椭偏仪进行执行后，获取到所有量测区域的量测数据。
步骤S13、根据所述量测数据，得到每个量测区域的拟合优度，并根据得到的多个拟合优度与预设的阈值，对椭偏仪的偏移进行预警；其中，所述量测区域包括：所述第一量测区域和所述多个第二量测区域。
其中，根据所述量测数据，得到每个量测区域的拟合优度，包括：以量测区域长的方向为X轴，并以量测区域宽的方向为Y轴，根据所述量测区域、光斑面积和量测精度分别限定所述待测光斑在所述X轴和所述Y轴上可允许的最大预警范围，建立待测光斑预警范围，并根据待测光斑预警范围，获取每个量测区域的拟合优度。
具体地，根据所述量测区域、光斑面积和量测精度分别限定所述待测光斑在所述X轴和所述Y轴上可允许的最大预警范围，建立待测光斑预警范围，包括：根据所述Y轴上可允许的第一偏差范围的第一上限与以所述量测精度为所述第一偏差范围的第一下限的差值，得到所述待测光斑距离所述X轴的第一预警范围上限；其中，所述第一上限是所述量测区域的宽和所述光斑面积的宽的差值；根据所述X轴上可允许的第二偏差范围的第二上限与所述第一下限的差值，得到所述待测光斑距离所述Y轴的第二预警范围上限；其中，所述第二上限是所述量测区域的长和所述光斑面积的长的差值；根据所述第一预警范围上限和所述第二预警范围上限，建立所述光斑预警范围。
其中，根据所述第一预警范围上限和所述第二预警范围上限，建立所述待测光斑预警范围，包括：以所述第一预警范围上限和预设第二下限分别为所述待测光斑距离所述X轴的第一光斑预警范围上限和第一光斑预警范围下限，得到第一光斑预警范围；以所述第二预警范围上限和所述第二下限分别为所述待测光斑距离所述Y轴的第二光斑预警范围上限和第二光斑预警范围下限，得到第二光斑预警范围；根据第一光斑预警范围和所述第二光斑预警范围，建立所述待测光斑预警范围。
作为一个可选的实施例，量测区域为PAD。
作为一个可选的实施例，参见图3，是本发明实施例提供的待测光斑预警范围的示意图。图中，以对角线为背景的矩形区域为长为a，以及宽为b的量测区域（C区域），为单层FILM STACK；以点线为背景的区域为目标标片的非量测区域（D区域），为多层FILMSTACK；以横线为背景的矩形区域为可允许的偏差范围（B区域），为单层FILM STACK；以白色为背景的矩形区域为长为X，以及宽为Y的待测光斑（A区域，A’区域，以及A’’区域）的光斑面积。
值得说明的是，在本实施例中，并未对D区域的非量测区域的形状进行限制，也未对目标标片的形状进行限制，目标标片可以取圆形、矩形、正方形、三角形、平行四边形和椭圆形，以及不规则图形中任意一种，非量测区域取目标标片除去所有量测区域剩余后的区域。
作为一个优选的实施例，量测区域（C区域）的面积小于目标标片的面积，待测光斑的光斑面积（A区域，A’区域，以及A’’区域）不大于量测区域（C区域）的面积。
其中，当待测光斑处于A区域时，表明椭偏仪量测稳定，工作正常；当待测光斑处于A’区域时，表明椭偏仪存在偏移倾向，需要发出预警，以使用户进行校正，所述校正具体包括纠偏；当待测光斑处于A’’区域时，表明椭偏仪存在明显偏移，需要发出报警，以使用户进行检修。
作为一个可选的实施例，在图3中，以矩形的量测区域的长为X轴，包括量测区域的上下两个X轴；以量测区域的宽为Y轴，包括量测区域的左右两个Y轴；以待测光斑距离量测区域的上侧的X轴和下侧的X轴最近的一个轴最为参考的X轴，以待测光斑距离量测区域的左侧的Y轴和右侧的Y轴最近的一个轴最为参考的Y轴。
作为一个可选的实施例，量测精度为机台Stage精度。
作为一个优选的实施例，Y轴上可允许的第一偏差范围可以表示为：
，
其中，为量测精度，作为第一偏差范围/>的第一下限；/>和/>分别为量测区域的宽和待测光斑的光斑面积的宽；/>为第一偏差范围/>的第一上限。
作为一个优选的实施例，X轴上可允许的第二偏差范围可以表示为：
，
其中，和/>分别为量测区域的长和待测光斑的光斑面积的长；/>为第二偏差范围/>的第二上限。
作为一个优选的实施例，第一光斑预警范围可以表示为：
，
其中，为待测光斑距离X轴的第一光斑预警范围；/>为预设第二下限，取值为0。
作为一个优选的实施例，第二光斑预警范围可以表示为：
，
其中，为待测光斑距离Y轴的第二光斑预警范围。
因此，当根据得到的多个拟合优度与预设的阈值，可以对椭偏仪的偏移进行预警，包括：当所述待测光斑位于待测光斑预警范围内，且至少一个拟合优度小于第一阈值时，对所述椭偏仪的偏移进行预警，以使用户对所述椭偏仪进行修正；当所述待测光斑位于所述待测光斑预警范围外，且至少一个拟合优度小于第二阈值时，对所述椭偏仪的偏移进行报警，以使用户对所述椭偏仪进行检修；其中，所述阈值包括：所述第一阈值和所述第二阈值。
值得注意的是，当所述光斑位于待测光斑预警范围内，且所有拟合优度均不小于第一阈值时，则表明此时的椭偏仪正常工作，无需进行校正。
作为一个可选的实施例，若多个拟合优度的均值小于第一阈值，则表明多个量测位置处投射生成的待测光斑产生较强的偏移倾向，需进行预警，以使用户进行校正。
作为一个可选的实施例，若多个拟合优度的标准差小于第一阈值，则表明少数量测位置生成的待测光斑产生了偏移倾向，需进行预警，以使用户进行校正。
作为一个可选的实施例，若多个拟合优度的均值小于第二阈值，则表明多个量测位置处投射生成的待测光斑产生较强的偏移，需进行报警，以使用户进行检修。
作为一个可选的实施例，若多个拟合优度的标准差小于第二阈值，则表明少数量测位置生成的待测光斑产生了偏移，需进行报警，以使用户进行检修。
作为一个可选的实施例，拟合优度通过数据传输模块传输到统计过程控制（Statics Process Control,SPC）软件中，所述SPC软件根据接收到的拟合优度，通过卡控拟合优度规格线后进行报警。
作为一个可选的实施例，所述SPC软件采用拟合优度的均值或者拟合优度的标准差判断是否进行预警。
值得说明的是，SPC软件采用拟合优度的均值或者拟合优度的标准差，判断得到的拟合优度均值是否小于第一阈值，若拟合优度均值小于第一阈值或者拟合优度标准差小于第一阈值，则需进行预警；若拟合优度均值小于第二阈值或者拟合优度标准差小于第二阈值，则需进行报警。
值得说明的是，由于待测光斑是否在待测光斑预警范围对拟合优度是否小于第一阈值或者第二阈值是对应的，即待测光斑是否在待测光斑预警范围影响GOF的取值，GOF值越大说明模型拟合程度越高，因此，在SPC软件中根据得到的拟合优度就可以判断是否需要进行预警或者报警。
作为一个可选的实施例，当需要进行预警或者报警时，SPC软件通过反馈模块反馈信息给用户进行校正或者检修。
作为一个可选的实施例，SPC软件将发送邮件反馈信息给用户。
本发明采用制备第一量测区域与任一第二量测区域的第一距离与任意两两相邻第二量测区域的第二距离的目标标片，能够始终获取到以第一量测区域为中心、多个第二量测区域在四周进行分布的目标标片，能够避免量测区域划分过近导致量测区域划分不合理的情况出现，能够得到量测区域划分适当的目标标片，避免量测区域过密导致测量数据误差过大的情况，从而有利于提高根据量测区域对应的拟合优度的精确度；同时，根据第一量测区域与多个第二量测区域之间的距离制定光斑的投射顺序，能够有效提高获取量测区域对应的拟合优度的效率；并且，相比于采用直接根据光斑的偏移情况再对椭偏仪进行预警的现有技术，本发明根据高效获取到的精确的量测数据对应区域的拟合优度与拟合优度预设的阈值，对椭偏仪发生明显偏移前进行预警，能够有效对发生一定偏移的椭偏仪进行预警，进而提高对椭偏仪的校正和维护效率。
实施例2
为了更好地说明本发明中的目标标片，本实施例给出了根据目标标片的制取方法得到的目标标片，参见图4，是本发明实施例提供的一类目标标片的示意图。图中，目标标片为圆形的晶圆，量测区域和待测光斑均为矩形，且量测区域大于矩形区域；横线背景的矩形为单层FILMSTACK的量测区域（B区域），白色的矩形为待测光斑（A区域），点线背景的区域为目标标片的非量测区域（D区域）；有五个量测区域分散在目标标片中，1个量测区域布置在目标标片的中心位置，剩余四个量测区域布置以两两相邻第二量测区域的第二距离大于中心位置的量测区域与任一量测区域的第一距离，布置在目标标片的上、下、左和右的位置。
作为一个优选的实施例，量测区域（C区域）的面积小于目标标片的面积，待测光斑的光斑面积（A区域和A’区域）不大于量测区域（C区域）的面积。
图中，当待测光斑处于B区域中时，表明待测光斑在限定的区域内，且处于偏差范围内，椭偏仪工作正常；当待测光斑处于A’区域时，表明待测光斑偏离了量测区域，且在偏差范围外，椭偏仪工作异常，存在偏移倾向，需进行校正。
值得说明的是，偏差范围处于量测范围内，在图3中未示出。
当通过制取的目标标片，结合SPC软件进行日常监控（Dailymonitor）目标标片上、下、左、右和中间位置的量测区域，若待测光斑处于在量测区域的偏差范围内，则椭偏仪可以正常工作；若待测光斑处于量测区域的偏差范围外，但待测光斑仍然处于量测区域内，则椭偏仪有偏移倾向，SPC软件发送预警；若待测光斑处于量测区域的偏差范围外，且待测光斑仍然处于量测区域外，则椭偏仪发生严重偏移，SPC软件的GOF卡控将发生超出控制（OutOf Control, OOC）并报警。
参见图5，是本发明实施例提供的在一类目标标片中投射后的A区域处待测光斑的示意图。图中，1个量测区域布置在目标标片的中心位置，与标片边界以一定距离，配置了两两相邻第二量测区域的第二距离大于中心位置的量测区域与任一量测区域的第一距离的四个量测区域在目标标片的上、下、左和右的位置上。图中，待测光斑落在量测区域内。参见图6，是本发明实施例提供的A区域处待测光斑的GOF的示意图，图中GOF均值为0.9877，表明此时的椭偏仪还未发生明显的偏移或偏移倾向，拟合程度较高。
参见图7，是本发明实施例提供的在一类目标标片中投射后的A’’区域处待测光斑的示意图。图中，待测光斑落在量测区域外。参见图8，是本发明实施例提供的A’’区域处待测光斑的GOF的示意图，图中GOF均值为0.6441，表明此时的椭偏仪发生明显的偏移或偏移倾向，拟合程度较低，需进行报警或预警。
本发明采用制取的目标标片以1个量测区域布置在目标标片的中心位置，剩余多个量测区域布置以两两相邻第二量测区域的第二距离大于中心位置的量测区域与任一量测区域的第一距离，布置在目标标片的上、下、左和右的位置，能够始终获取到以一个量测区域为中心、多个量测区域在四周进行分布的目标标片，能够避免量测区域划分过近导致量测区域划分不合理的情况出现，能够得到量测区域划分适当的目标标片，避免量测区域过密导致测量数据误差过大的情况，从而有利于提高根据量测区域对应的拟合优度的精确度；并根据实验检验，本发明能够通过GOF有效检测到发生偏移倾向或者明显偏移，从而能够有效对椭偏仪偏移进行有效预警。
实施例3
参见图9，是本发明实施例提供的二类目标标片的示意图。在图9中，目标标片为不规则的形状，量测区域（B区域）和待测光斑（A区域）均为矩形，且量测区域（B区域）大于待测光斑的矩形区域；横线背景的矩形为单层FILMSTACK的量测区域（B区域），白色的矩形为待测光斑的光斑面积（A区域和A’区域），点线背景的区域为目标标片的非量测区域（D区域）。图9与图4相比，在量测区域相同个数的情况下，图9中的量测区域并不均匀分布，且目标标片为不规则的形状，仍然按照1个量测区域布置在目标标片的中心位置，剩余四个量测区域布置以两两相邻第二量测区域的第二距离大于中心位置的量测区域与任一量测区域的第一距离，布置在目标标片四周的位置。
值得注意的是，中心位置为目标标片的几何中心。
本发明采用对不规则的目标标片按照以1个量测区域布置在目标标片的中心位置，剩余多个量测区域布置以两两相邻第二量测区域的第二距离大于中心位置的量测区域与任一量测区域的第一距离，布置在目标标片四周的位置，仍然能够将量测区域按照对应不同规则的目标标片，划分合适的位置，从而能够适应更多不同形状目标标片，具有更高的适用性。
实施例4
参见图10，是本发明实施例提供的完整的椭偏仪偏移预警方法的流程示意图，包括步骤S41~S45，具体为：
步骤S41、制取目标标片。
步骤S42、使用椭偏仪进行量测，获取GOF。值得注意的是，此时是对椭偏仪进行第一次测试，获取GOF。
步骤S43、通过数据传输模块，将GOF传输到SPC软件。
步骤S44、SPC软件根据接收的GOF判断是否进行预警或报警，并将带有预警或报警的信息通过反馈模块提示用户。具体地，根据GOF均值或者GOF标准差判断是否进行预警或报警，并根据反馈模块反馈预警或报警的信息给用户。值得注意的是，当SPCChart（图）出现OOC后，才发送信息给用户进行预警或报警。
步骤S45、用户接收到信息后，进行维护。具体地，根据接收到的信息，进行PM纠偏，并重新进入步骤S41，对纠偏后的椭偏仪进行第二次测试。
本发明采用多个物理设备之间联合处理，根据高效获取到的精确的量测数据对应区域的拟合优度与拟合优度预设的阈值，对椭偏仪发生明显偏移前进行预警，能够有效对发生一定偏移的椭偏仪进行预警，进而提高对椭偏仪的校正和维护效率；并且，对椭偏仪维护后进行二次测试，以验证是否校正或检修成功，通过两次测试可以保证发生偏移倾向或者已经发生偏移的椭偏仪被及时维护成功，从而能够保证椭偏仪量测的准确性和稳定性。
实施例5
参见图11，是本发明实施例提供的椭偏仪偏移预警装置的结构示意图，包括：标片制取单元51、量测单元52和预警单元53。
值得说明的是，标片制取单元51主要用于制取目标标片，并将目标标片传输给量测单元52；量测单元52根据获取的目标标片按照投射顺序，将待测光斑投射至多个量测区域，得到量测数据，并将量测数据传输给预警单元53；预警单元53获取到量测数据后，并根据预设的阈值进行预警。
标片制取单元51，用于制取标片中心有第一量测区域，以及在所述第一量测区域的四周有多个第二量测区域的目标标片；其中，所述第一量测区域与任一第二量测区域的第一距离小于任取两两相邻第二量测区域的第二距离。
具体地，制取标片中心有第一量测区域，以及在所述第一量测区域的四周有多个第二量测区域的目标标片，包括：根据化学气相沉积反应，在无图案晶圆上生长一层第一氧化层厚度小于氮化硅层的复合层，在所述氮化硅层上铺光刻胶，并在所述光刻胶上依次光刻和蚀刻所述第一量测区域和所述多个第二量测区域；其中，所述第一氧化层为停止层；根据化学气相沉积反应，生长的第二氧化层完全填充所述量测区域后，所述第一氧化层和所述第二氧化层的总厚度大于所述复合层的总厚度，并以氮化硅层为停止层对标片进行抛光，得到所述目标标片。
量测单元52，用于根据所述第一距离和所述第二距离制定的投射顺序，将待测光斑依次投射至所述目标标片上的所述第一量测区域和所述第二量测区域上，得到量测数据。
其中，根据所述第一距离和所述第二距离制定的投射顺序，将待测光斑依次投射至所述第一量测区域和所述第二量测区域上，包括：以所述第一量测区域和所述多个第二量测区域为顶点，并以所述第一距离和所述第二距离为对应两两相邻顶点的权重，建立带权无向连通图；以对所述带权无向连通图的遍历规则为所述投射顺序，根据所述投射顺序，将待测光斑依次自动投射至所述第一量测区域和所述多个第二量测区域上。
具体地，以对所述带权无向连通图的遍历规则为所述投射顺序，包括：保留所述第一量测区域与所述多个第二量测区域对应的第一距离中的最小第一距离，并以所述第一量测区域为起点，所述最小第一距离对应的第二量测区域为第二个遍历顶点进行遍历；在遍历第二量测区域时，每次以不返回的方式遍历相邻顶点间权重最小的顶点，直到遍历完所有第二量测区域，并以得到的遍历规则为所述投射顺序。
预警单元53，用于根据所述量测数据，得到每个量测区域的拟合优度，并根据得到的多个拟合优度与预设的阈值，对椭偏仪的偏移进行预警；其中，所述量测区域包括：所述第一量测区域和所述多个第二量测区域。
其中，根据所述量测数据，得到每个量测区域的拟合优度，包括：以量测区域长的方向为X轴，并以量测区域宽的方向为Y轴，根据所述量测区域、光斑面积和量测精度分别限定所述待测光斑在所述X轴和所述Y轴上可允许的最大预警范围，建立待测光斑预警范围，并根据待测光斑预警范围，获取每个量测区域的拟合优度。
具体地，根据所述量测区域、光斑面积和量测精度分别限定所述待测光斑在所述X轴和所述Y轴上可允许的最大预警范围，建立待测光斑预警范围，包括：根据所述Y轴上可允许的第一偏差范围的第一上限与以所述量测精度为所述第一偏差范围的第一下限的差值，得到所述待测光斑距离所述X轴的第一预警范围上限；其中，所述第一上限是所述量测区域的宽和所述光斑面积的宽的差值；根据所述X轴上可允许的第二偏差范围的第二上限与所述第一下限的差值，得到所述待测光斑距离所述Y轴的第二预警范围上限；其中，所述第二上限是所述量测区域的长和所述光斑面积的长的差值；根据所述第一预警范围上限和所述第二预警范围上限，建立所述光斑预警范围。
其中，根据所述第一预警范围上限和所述第二预警范围上限，建立所述待测光斑预警范围，包括：以所述第一预警范围上限和预设第二下限分别为所述待测光斑距离所述X轴的第一光斑预警范围上限和第一光斑预警范围下限，得到第一光斑预警范围；以所述第二预警范围上限和所述第二下限分别为所述待测光斑距离所述Y轴的第二光斑预警范围上限和第二光斑预警范围下限，得到第二光斑预警范围；根据第一光斑预警范围和所述第二光斑预警范围，建立所述待测光斑预警范围。
根据得到的多个拟合优度与预设的阈值，对椭偏仪的偏移进行预警，包括：当所述待测光斑位于待测光斑预警范围内，且至少一个拟合优度小于第一阈值时，对所述椭偏仪的偏移进行预警，以使用户对所述椭偏仪进行修正；当所述待测光斑位于所述待测光斑预警范围外，且至少一个拟合优度小于第二阈值时，对所述椭偏仪的偏移进行报警，以使用户对所述椭偏仪进行检修；其中，所述阈值包括：所述第一阈值和所述第二阈值。
本发明采用标片制取单元51制备第一量测区域与任一第二量测区域的第一距离与任意两两相邻第二量测区域的第二距离的目标标片，能够始终获取到以第一量测区域为中心、多个第二量测区域在四周进行分布的目标标片，能够避免量测区域划分过近导致量测区域划分不合理的情况出现，能够得到量测区域划分适当的目标标片，避免量测区域过密导致测量数据误差过大的情况，从而有利于提高根据量测区域对应的拟合优度的精确度；同时，根据量测单元52量测第一量测区域与多个第二量测区域之间的距离制定光斑的投射顺序，能够有效提高获取量测区域对应的拟合优度的效率；并且，相比于采用直接根据光斑的偏移情况再对椭偏仪进行预警的现有技术，本发明根据高效获取到的精确的量测数据对应区域的拟合优度与拟合优度预设的阈值，通过预警单元53对椭偏仪发生明显偏移前进行预警，能够有效对发生一定偏移的椭偏仪进行预警，进而提高对椭偏仪的校正和维护效率。
实施例6
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序被计算机执行时使得所述计算机执行所述的椭偏仪偏移预警方法。
本发明采用计算机可读存储介质可以将椭偏仪偏移预警方法全部或者部分进行编程后存储，以使自动获取第一量测区域与任一第二量测区域的第一距离小于任取两两相邻第二量测区域的第二距离的多个量测目标的目标标片，并自动按照规定好的遍历规则获得投射顺序，并自动按照投射顺序获取量测数据，根据量测数据自动预警，从而提高量测数据的精度和效率，进而提高对有偏移倾向的椭偏仪进行预警，提高椭偏仪维护效率。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例还可提供包括计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种椭偏仪偏移预警方法，其特征在于，包括：
制取标片中心有第一量测区域，以及在所述第一量测区域的四周有多个第二量测区域的目标标片；其中，所述第一量测区域与任一第二量测区域的第一距离小于任取两两相邻第二量测区域的第二距离；
根据所述第一距离和所述第二距离制定的投射顺序，将待测光斑依次投射至所述目标标片上的所述第一量测区域和所述第二量测区域上，得到量测数据；
根据所述量测数据，得到每个量测区域的拟合优度，并根据得到的多个拟合优度与预设的阈值，对椭偏仪的偏移进行预警；其中，所述量测区域包括：所述第一量测区域和所述多个第二量测区域。
2.如权利要求1所述的椭偏仪偏移预警方法，其特征在于，所述根据所述量测数据，得到每个量测区域的拟合优度，包括：
以量测区域长的方向为X轴，并以量测区域宽的方向为Y轴，根据所述量测区域、光斑面积和量测精度分别限定所述待测光斑在所述X轴和所述Y轴上可允许的最大预警范围，建立待测光斑预警范围，并根据待测光斑预警范围，获取每个量测区域的拟合优度。
3.如权利要求2所述的椭偏仪偏移预警方法，其特征在于，所述根据所述量测区域、光斑面积和量测精度分别限定所述待测光斑在所述X轴和所述Y轴上可允许的最大预警范围，建立待测光斑预警范围，包括：
根据所述Y轴上可允许的第一偏差范围的第一上限与以所述量测精度为所述第一偏差范围的第一下限的差值，得到所述待测光斑距离所述X轴的第一预警范围上限；其中，所述第一上限是所述量测区域的宽和所述光斑面积的宽的差值；
根据所述X轴上可允许的第二偏差范围的第二上限与所述第一下限的差值，得到所述待测光斑距离所述Y轴的第二预警范围上限；其中，所述第二上限是所述量测区域的长和所述光斑面积的长的差值；
根据所述第一预警范围上限和所述第二预警范围上限，建立所述光斑预警范围。
4.如权利要求3所述的椭偏仪偏移预警方法，其特征在于，所述根据所述第一预警范围上限和所述第二预警范围上限，建立所述待测光斑预警范围，包括：
以所述第一预警范围上限和预设第二下限分别为所述待测光斑距离所述X轴的第一光斑预警范围上限和第一光斑预警范围下限，得到第一光斑预警范围；
以所述第二预警范围上限和所述第二下限分别为所述待测光斑距离所述Y轴的第二光斑预警范围上限和第二光斑预警范围下限，得到第二光斑预警范围；
根据第一光斑预警范围和所述第二光斑预警范围，建立所述待测光斑预警范围。
5.如权利要求1所述的椭偏仪偏移预警方法，其特征在于，所述根据所述第一距离和所述第二距离制定的投射顺序，将待测光斑依次投射至所述第一量测区域和所述第二量测区域上，包括：
以所述第一量测区域和所述多个第二量测区域为顶点，并以所述第一距离和所述第二距离为对应两两相邻顶点的权重，建立带权无向连通图；
以对所述带权无向连通图的遍历规则为所述投射顺序，根据所述投射顺序，将待测光斑依次自动投射至所述第一量测区域和所述多个第二量测区域上。
6.如权利要求5所述的椭偏仪偏移预警方法，其特征在于，所述以对所述带权无向连通图的遍历规则为所述投射顺序，包括：
保留所述第一量测区域与所述多个第二量测区域对应的第一距离中的最小第一距离，并以所述第一量测区域为起点，所述最小第一距离对应的第二量测区域为第二个遍历顶点进行遍历；
在遍历第二量测区域时，每次以不返回的方式遍历相邻顶点间权重最小的顶点，直到遍历完所有第二量测区域，并以得到的遍历规则为所述投射顺序。
7.如权利要求1所述的椭偏仪偏移预警方法，其特征在于，所述根据得到的多个拟合优度与预设的阈值，对椭偏仪的偏移进行预警，包括：
当所述待测光斑位于待测光斑预警范围内，且至少一个拟合优度小于第一阈值时，对所述椭偏仪的偏移进行预警，以使用户对所述椭偏仪进行修正；
当所述待测光斑位于所述待测光斑预警范围外，且至少一个拟合优度小于第二阈值时，对所述椭偏仪的偏移进行报警，以使用户对所述椭偏仪进行检修；其中，所述阈值包括：所述第一阈值和所述第二阈值。
8.如权利要求1所述的椭偏仪偏移预警方法，其特征在于，所述制取标片中心有第一量测区域，以及在所述第一量测区域的四周有多个第二量测区域的目标标片，包括：
根据化学气相沉积反应，在无图案晶圆上生长一层第一氧化层厚度小于氮化硅层的复合层，在所述氮化硅层上铺光刻胶，并在所述光刻胶上依次光刻和蚀刻所述第一量测区域和所述多个第二量测区域；其中，所述第一氧化层为停止层；
根据化学气相沉积反应，生长的第二氧化层完全填充所述量测区域后，所述第一氧化层和所述第二氧化层的总厚度大于所述复合层的总厚度，并以氮化硅层为停止层对标片进行抛光，得到所述目标标片。
9.一种椭偏仪偏移预警装置，其特征在于，包括：标片制取单元、量测单元和预警单元；其中，
所述标片制取单元，用于制取标片中心有第一量测区域，以及在所述第一量测区域的四周有多个第二量测区域的目标标片；其中，所述第一量测区域与任一第二量测区域的第一距离小于任取两两相邻第二量测区域的第二距离；
所述量测单元，用于根据所述第一距离和所述第二距离制定的投射顺序，将待测光斑依次投射至所述目标标片上的所述第一量测区域和所述第二量测区域上，得到量测数据；
所述预警单元，用于根据所述量测数据，得到每个量测区域的拟合优度，并根据得到的多个拟合优度与预设的阈值，对椭偏仪的偏移进行预警；其中，所述量测区域包括：所述第一量测区域和所述多个第二量测区域。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序被计算机执行时使得所述计算机执行权利要求1-8中任一项所述的椭偏仪偏移预警方法。
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