CN118335642A - 薄膜厚度确定方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明可应用于半导体领域，提供一种薄膜厚度确定方法及设备所述方法包括：获取薄膜加工过程中某一时刻的实测光谱数据；利用动态厚度信息库确定所述时刻的薄膜的厚度范围，并获取与所述厚度范围对应的多个参考光谱数据，所述动态厚度信息库包括所述时刻之前的时刻的膜厚，且所述厚度范围小于所述薄膜的预检测膜厚范围，所述参考光谱数据为预先根据薄膜的折射率、预检测膜厚范围建立的不同薄膜厚度下限定波长范围的反射率‑波长参考光谱曲线；将所述实测光谱数据与所述厚度范围对应的多个参考光谱数据进行匹配；根据匹配的参考光谱数据确定所述时刻的薄膜厚度。

Description

薄膜厚度确定方法及设备

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体涉及一种薄膜厚度确定方法及设备。

背景技术

在半导体加工领域，常常会对晶圆薄膜的厚度进行加工，如使晶圆薄膜厚度增加的沉积薄膜技术和使晶圆薄膜厚度减小的化学机械抛光技术。以化学机械抛光为例：化学机械抛光（Chemical Mechanical Planarization，CMP）是一种全局表面平坦化技术，在半导体制造过程中用以减小晶圆厚度变化和表面形貌的影响。由于CMP可精确并均匀地把基板平坦化为需要的厚度和平坦度，已经成为半导体制造过程中应用最广泛的一种表面平坦化技术，其中如何准确测量CMP抛光过程中基板的厚度是CMP中的重难点。

目前主流的技术为在线终点检测（即原位测量），在线终点检测能够更好地控制基板的厚度变化，减少重复操作，实现CMP的自动化操作，从而提高抛光设备利用率和产量，减少IC设备的密度分布缺陷，降低不均匀性，并最终使半导体设备的稳定性和可靠性得到提高。

光谱反射率法是一种非接触地测量晶圆薄膜厚度的方法，该方法是预先采集已知厚度的晶圆的光谱，建立光谱与厚度值的对应关系，在测量时，将晶圆薄膜的实测光谱与对应于各厚度值的参考光谱进行匹配，将匹配度最高的参考光谱对应的厚度值作为当前的厚度值。

将光谱反射率法应用于薄膜加工过程中晶圆的膜厚实时原位测量时，由于参考光谱数量较多，在进行光谱匹配时会将晶圆薄膜的实测光谱与大量的参考光谱逐一进行匹配，由此产生较大的计算量，降低了测量的效率和实时性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种薄膜厚度确定方法，包括：获取薄膜加工过程中某一时刻的实测光谱数据；利用动态厚度信息库确定所述时刻薄膜的厚度范围，并获取与所述厚度范围对应的多个参考光谱数据，所述动态厚度信息库包括所述时刻之前的时刻的膜厚，且所述厚度范围小于所述薄膜的预检测膜厚范围，所述参考光谱数据为预先根据薄膜的折射率、预检测膜厚范围建立的不同薄膜厚度下限定波长范围的反射率-波长参考光谱曲线；将所述实测光谱数据与所述厚度范围对应的多个参考光谱数据进行匹配；根据匹配的参考光谱数据确定所述时刻的薄膜厚度。

可选地，在确定所述时刻的薄膜厚度后，还包括：利用所述时刻的薄膜厚度更新所述动态厚度信息库。

可选地，在利用动态厚度信息库确定所述时刻的厚度范围之前，还包括：利用所述时刻之前的多个获取时刻的所述实测光谱数据与全部所述参考光谱数据进行匹配，确定与所述多个获取时刻相应的多个薄膜厚度。

可选地，在利用动态厚度信息库确定所述时刻的厚度范围之前，还包括：将多个获取时刻的所述实测光谱数据与全部所述参考光谱数据进行匹配，确定与所述多个获取时刻相应的多个薄膜厚度；利用所述多个薄膜厚度确定初始的所述动态厚度信息库。

可选地，在利用动态厚度信息库确定所述时刻的厚度范围之前，还包括：利用测量设备测量加工前的薄膜厚度。

可选地，在利用动态厚度信息库确定所述时刻的厚度范围之前，还包括： 利用测量设备测量加工前的薄膜厚度；利用加工前的薄膜厚度确定初始的所述动态厚度信息库。

可选地，利用动态厚度信息库确定所述时刻的薄膜的厚度范围，包括：根据所述动态厚度信息库确定基准厚度； 根据所述基准厚度和容差确定厚度范围。

可选地，所述基准厚度为动态厚度信息库中的全部薄膜厚度的平均值。

可选地，根据所述基准厚度和容差确定厚度范围，包括：根据所述时刻的薄膜磨削速率和输出薄膜厚度的时间间隔计算所述容差；根据所述基准厚度和计算出的所述容差确定厚度范围。

可选地，利用所述时刻的薄膜厚度更新所述动态厚度信息库，包括：在动态厚度信息库中删除获取时刻最早的薄膜厚度；将所述时刻的薄膜厚加入到所述动态厚度信息库中。

可选地，所述动态厚度信息库中的薄膜厚度的数量固定。

可选地，获取薄膜加工过程中某一时刻的实测光谱数据，包括：获取晶圆磨削过程中多个时刻的实测光谱数据，其中包括抛光盘光谱数据和晶圆光谱数据；从所述多个时刻的实测光谱数据中剔除所述抛光盘光谱数据，得到剩余实测光谱数据；从所述剩余实测光谱数据中选取某一时刻的实测光谱数据。

相应地，本申请提供一种薄膜厚度确定设备，包括：处理器以及与所述处理器连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，以使所述处理器执行上述薄膜厚度确定方法。

有益效果:

根据本申请提供的薄膜厚度确定方法及设备，利用动态厚度信息库确定厚度范围，该厚度范围小于薄膜的预检测膜厚范围，该厚度范围对应的参考光谱数量少于预检测膜厚范围对应的参考光谱数量，将实测光谱数据与该厚度范围对应的多个参考光谱数据进行匹配从而确定薄膜厚度，可以减少匹配计算量，将本方案应用于在线测量膜厚或者终点检测时可以提高测量效率和实时性。

本申请的技术方案通过将采集的实测光谱曲线中的关于抛光盘的噪声光谱进行剔除，使采集的光谱为晶圆薄膜的光谱，减少匹配数据量，减小抛光盘数据的干扰。

在本申请的技术方案中，通过预获取的抛光盘参考光谱来实现对实测光谱数据中的抛光盘光谱数据的剔除。在CMP过程中，抛光盘背面的光谱数据基本不会发生改变，所以通过预采集的方式提前建立抛光盘参考光谱来对实测光谱数据中的抛光盘光谱数据的剔除的方式，可以在保证去除数据的准确性的同时也缩短了剔除时间，提升效率。此外，在本申请的技术方案中也可以采用实时更新抛光盘参考光谱来提升去除的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中的薄膜厚度确定方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中的薄膜磨削和光谱采集的场景图；

图3为本发明实施例中不同波长下的晶圆光谱和抛光盘光谱的对比图；

图4为本发明实施例中预先采集的抛光盘光谱曲线图；

图5为本发明实施例中判定任意光谱为抛光盘光谱数据的光谱曲线图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示，本发明实施例提供一种薄膜厚度确定方法，该方法由计算机或服务器等电子设备执行，具体包括：

S1，获取薄膜加工过程中某一时刻的实测光谱数据。薄膜加工可以为对薄膜表面进行磨削从而减小薄膜的厚度，其中薄膜具体可以是晶圆或者其它扁平件。

以晶圆磨削为例，图2为晶圆薄膜磨削和光谱采集的场景图（在线检测场景图），晶圆薄膜1放置于抛光盘2上进行磨削，抛光盘2上设置有窗口3，磨削时抛光盘2按设置转速和方向快速转动，窗口3运动轨迹经过晶圆薄膜1，光谱采集设备4（具体是指光发射和接收传感器）设置在窗口3所经过的位置上，在窗口3经过光谱采集设备4时，光谱采集设备4会采集到晶圆薄膜返回的光谱；在窗口3位于其它位置时，光谱采集设备4会采集到抛光盘2返回的光谱。

S2，利用动态厚度信息库确定所述时刻薄膜的厚度范围，并获取与厚度范围对应的多个参考光谱数据，所述动态厚度信息库包括所述时刻之前的时刻的膜厚，且厚度范围小于预检测膜厚范围。

参考光谱数据为预先根据薄膜的反射率、预检测膜厚范围建立的不同薄膜厚度下限定波长范围的反射率-波长参考光谱曲线。参考光谱数据是光谱采集设备预先对已知厚度的晶圆薄膜采集的光谱数据，每一个参考光谱数据分别对应相应的厚度信息。具体地，参考光谱数据是光谱采集设备预先对已知厚度的晶圆薄膜采集的光谱数据，具体可以预先根据晶圆薄膜的反射率n、预检测膜厚范围d建立包含若干不同晶圆薄膜厚度下限定波长范围的反射率-波长参考光谱曲线的参考图库。例如，限定波长范围为200-800nm，波长的分辨率为：0.8nm，反射率的分辨率为（与采集实测光谱曲线所使用的参数相同），预检测膜厚范围d为800-200nm，膜厚分辨率为0.1nm，即每隔0.1nm建立一条对应的反射率-波长的光谱曲线。由此可以得到已知厚度的晶圆薄膜的光谱曲线，比如针对已知厚度为d1的晶圆薄膜，获取其反射率与波长关系的光谱曲线……针对已知厚度为dn的晶圆薄膜，获取其反射率与波长关系的光谱曲线，由此得到的光谱曲线被称为晶圆参考光谱数据。

在晶圆磨削的应用中，预检测膜厚范围是指磨削之前的晶圆薄膜厚度与目标磨削厚度的范围。将磨削之前的晶圆薄膜厚度记为d₀、目标磨削厚度记为d_end，则预检测膜厚范围是[d_0，d_end]，其中d₀＞d_end。本步骤得到的厚度范围记为[d_i，d_j]，d_i 是厚度范围的下限、d_j是厚度范围的上限，[d_i，d_j]∈[d_0，d_end]且[d_i，d_j]＜[d_0，d_end]。

本步骤的目的是从全部参考光谱数据中提取部分数据，本步骤是从[d_0，d_end] 对应的参考光谱数据中提取[d_i，d_j]对应的参考光谱数据。动态厚度信息库中的晶圆薄膜厚度的值和/或晶圆薄膜厚度的数量可变，因此称之为动态。

获得动态厚度信息库的方式有多种，例如可以在步骤S2之前，利用所述时刻之前的多个获取时刻的实测光谱数据与全部参考光谱数据进行匹配，确定与多个获取时刻相应的多个薄膜厚度。或者采用离线测量的方式，利用测量设备测量薄膜厚度。

S3，将实测光谱数据与厚度范围对应的多个参考光谱数据进行匹配。计算实测光谱数据与各个参考光谱数据的匹配度，选取匹配度最高的唯一晶圆参考光谱数据作为与各个所述剩余实测光谱数据匹配的晶圆参考光谱数据。匹配时，可以计算实测光谱曲线与参考光谱曲线之间的相似度，如余弦相似度，将匹配计算的每个时刻的余弦相似度越接近1的参考光谱曲线对应的膜厚和余弦相似度进行记录。

S4，根据匹配的参考光谱数据确定所述时刻的薄膜厚度。与实测光谱数据匹配的参考光谱数据可能是一个或者多个，这些匹配的参考光谱数据对应的厚度信息即为当前时刻的晶圆薄膜厚度。

进一步地，在确定所述时刻的薄膜厚度后，还包括：

S5，利用所述时刻的薄膜厚度更新动态厚度信息库。

随着磨削过程的继续，下一个获取时刻的晶圆薄膜厚度与当前时刻的晶圆薄膜厚度最接近，将当前时刻的厚度加入到库中，再次执行本方法时，利用动态厚度信息库确定的厚度范围也随之更新，从而得到新的多个参考光谱数据，新的参考光谱数据更适合与该获取时刻的实测光谱进行匹配。

另外，在晶圆磨削过程的初始阶段，由于尚不存在已测量的晶圆薄膜厚度，或者短时间内的测量结果较少，也可以由用户给定初始的动态厚度信息库，或者不采用动态厚度信息库，采用常规的全范围匹配方式进行测量。当测量的晶圆薄膜厚度足够多时，则开始更新动态厚度信息库。

具体地，步骤S1中实测光谱数据的获取时刻为t，动态厚度信息库中包括n个晶圆薄膜厚度值，n个晶圆薄膜厚度值的确定时刻在时刻t之前，记为t-1…t-n。本方法随着晶圆磨削过程实时执行，而在磨削初始阶段，光谱获取时刻之前尚未根据本方法测量到厚度，动态厚度信息库为空。为了使本方法能从磨削初始阶段开始执行，可以在动态厚度信息库中预先存储一些可能的厚度值，比如在磨削开始之前通过其它测量方式得到晶圆薄膜的初始厚度值，在初始厚度值的基础上给出多个更小的厚度值，连同初始厚度值一起存储在动态厚度信息库中，由此可以在磨削初始阶段利用本方法测量厚度。

在可选的实施例中，还可以在步骤S2之前执行：

S01A，将多个获取时刻的所述实测光谱数据与全部参考光谱数据进行匹配，确定与多个获取时刻相应的多个薄膜厚度；

S02A，利用多个薄膜厚度确定初始的动态厚度信息库。随着测量的进行，将会在接下来的时刻t-n…t-1测量得到厚度值，加入到动态厚度信息库中。

本实施例在薄膜加工过程中，采集的实测光谱数据提供了关于薄膜表面光学特性的实际测量信息，可以反映磨削过程中薄膜厚度的实时变化，然后利用建立的动态厚度信息库中存储的多个获取时刻下确定的薄膜厚度数据作为参考，可以确定当前获取时刻可能的薄膜厚度范围，利用厚度范围获取对应范围的参考光谱数据，并将当前获取时刻的实测光谱与参考光谱进行匹配，最终确定当前时刻的薄膜厚度，动态厚度信息库可减少与实测光谱数据匹配的数据量，提高匹配效率，此外通过当前获取时刻薄膜厚度不断更新动态厚度信息库，提高了参考数据的准确性，进而提高薄厚度测量的准确性。

在另一个实施例中，可以在步骤S2之前执行：

S01B，利用测量设备测量加工前的薄膜厚度；

S02B，利用加工前的薄膜厚度确定初始的动态厚度信息库。

初始的动态厚度信息库还可以在晶圆薄膜加工前进行确定，即利用测量设备测量加工前的薄膜厚度，以确定初始的动态厚度信息库。这种方式不需要根据实测光谱数据和参考光谱数据进行在线匹配而确定初始的动态厚度信息库，而是依赖事先测量得到的厚度数据直接来建立初始的动态厚度信息库，可以提高效率。

在一个实施例中，动态厚度信息库中的薄膜厚度的数量固定。动态厚度信息库中选取的晶圆薄膜厚度的数量可根据需要自行设定，可包含最新一定时间段内的晶圆薄膜厚度数据。

在一个实施例中，动态厚度信息库中包括紧邻当前获取时刻之前的多个获取时刻下所确定的晶圆薄膜厚度。

通过选择当前获取时刻之前的多个获取时刻下所确定的晶圆薄膜厚度，系统可以利用最新的晶圆薄膜厚度数据不断更新厚度信息库。通过不断更新信息库，可以跟踪和记录晶圆薄膜厚度的变化情况，从而提高数据的准确性和实时性。

优选地，当前获取时刻之前的多个获取时刻是连续的获取时刻。例如，动态厚度信息库包括10个获取时刻下确定的晶圆薄膜厚度，当前获取时刻是t，之前的10个获取时刻分别为t-1、t-2……t-10。连续的获取时刻可以提供有关晶圆薄膜厚度变化的动态信息，从而更好掌控晶圆加工过程中每个时刻的变化，可以快速响应任何异常情况或变化，确保加工过程的稳定性和一致性，提高数据的准确性。

此外，当前获取时刻之前的多个获取时刻还可以是非连续的获取时刻。例如，当前时刻是t，之前的10个获取时刻可以为t-3、t-6、t-9……t-27、t-30。

在一个实施例中，步骤S2中的利用动态厚度信息库确定所述时刻的薄膜的厚度范围具体包括：

S21，根据动态厚度信息库确定基准厚度。基准厚度可以是动态厚度信息库中的一个或多个厚度值，也可以是根据动态厚度信息库中的厚度值计算出的厚度值。

在一个实施例中，基准厚度为动态厚度信息库中的全部薄膜厚度的平均值，比如可以将上述10个获取时刻的晶圆薄膜厚度进行平均，得到n。

在其他实施例中，也可以采取中位数、加权平均计算等方式基于动态厚度信息库得到一个厚度值。

S22，根据基准厚度和容差确定厚度范围。若容差为m，则薄膜厚度范围为n±m，比如n±100nm。然后即可根据薄膜厚度范围n±100nm在预先建立参考光谱曲线数据库中筛选出厚度范围内的多个参考光谱数据，以便于与当前获取时刻的实测光谱数据进行匹配计算。

容差的值可以是预先设定的，也可以是根据加工速率计算的。

在优选实施例中步骤S22包括：

根据所述时刻的薄膜磨削速率和输出薄膜厚度的时间间隔计算容差。

具体地，本方案应用于晶圆磨削过程时，晶圆磨削的速度可能是变化的，为了准确得到参考光谱数据，本实施例实时计算容差，容差的值取决于获得实测光谱数据的时刻下的磨削速度，以及本方案输出检测结果的时间间隔，磨削速度越大则容差的值越大、输出检测结果的时间间隔约小则容差的值越大。

根据平均值和计算出的容差确定厚度范围。

在一个实施例中，步骤S5中利用当前获取时刻的薄膜厚度更新动态厚度信息库具体包括：

S51，在动态厚度信息库中删除获取时刻最早的薄膜厚度。

S52，将所述薄膜厚加入到动态厚度信息库中。

由于动态信息库中的数据量是一定的，在最新获取时刻的晶圆薄膜厚度数据添加到动态厚度信息库中后，最早获取时刻的晶圆薄膜厚度数据的参考性降低，因此将最早获取时刻的晶圆薄膜厚度数据删除，可以确保动态厚度信息库数据始终保持有效和可靠，提高晶圆薄膜厚度检测的准确性。

图2所示的采集场景中，光谱采集设备4通过窗口3连续采集晶圆薄膜的实时光谱数据，光谱采集设备可能会采集到非晶圆的光谱数据，即抛光盘的光谱数据。针对此采集场景，在一个实施例中，步骤S1具体包括：

S11，获取晶圆磨削过程中多个时刻的实测光谱数据，其中包括抛光盘光谱数据和晶圆光谱数据，光谱采集设备4可以按照设定的采样频率连续采集光谱数据，步骤S11中所使用的多个时刻可以是晶圆磨削过程中的连续时刻，也可以是不连续的时刻。另外，本方法可以是随着CMP过程实时地执行，因此实测光谱数据是在晶圆磨削过程中实时采集的数据；本方法也可以是在执行一段时间磨削处理之后执行，因此实测光谱数据可以是某一段时间磨削处理过程中的历史数据。

S12，从多个时刻的实测光谱数据中剔除抛光盘光谱数据，得到剩余实测光谱数据。如图3所示，在特定的磨削工况下晶圆光谱和抛光盘光谱具有明显的区别，晶圆光谱会随着晶圆厚度的变化而变化，相应的光谱特征也会发生变化，而抛光盘的状态稳定，其形态不会发生变化，因此抛光盘光谱的特征也不会发生明显的变化，基于该特征即可从全部光谱中筛选出抛光盘光谱，从而将此噪声去除，提高实测光谱数据的可靠性。

S13，从剩余实测光谱数据中选取某一时刻的实测光谱数据。本实施例通过将采集的实测光谱曲线中的关于抛光盘的噪声光谱进行剔除，确保实测光谱为晶圆薄膜的光谱，避免抛光盘数据的干扰，提高了膜厚测量过程的效率和测量结果的准确性。

进一步地，在步骤S12中，利用预获取的抛光盘参考光谱剔除实测光谱数据中的抛光盘光谱数据。抛光盘参考光谱是预先针对抛光盘采集的光谱数据，如图4所示，抛光盘参考光谱的横轴为波长，纵轴为反射率。

通过预获取的抛光盘参考光谱来实现对实测光谱数据中的抛光盘光谱数据的剔除。在CMP过程中，抛光盘背面的光谱数据基本不会发生改变，所以通过预采集的方式提前建立抛光盘参考光谱来对实测光谱数据中的抛光盘光谱数据的剔除的方式，可以在保证去除数据的准确性的同时也缩短了剔除时间，提升效率。此外，在本申请的技术方案中也可以采用实时更新抛光盘参考光谱来提升去除的准确性。

更进一步地，步骤S12具体包括：

S121，分别计算全部实测光谱数据与抛光盘参考光谱的均方误差值。抛光盘参考光谱只有一个，本步骤通过均方误差值来衡量每个实测光谱与该抛光盘参考光谱的差异。

S122，剔除均方误差值低于预设阈值的实测光谱数据。作为举例，将均方误差MSE值小于等于0.1的光谱曲线视为对应时刻的抛光盘光谱曲线，即当某个实测光谱与该抛光盘参考光谱的均方误差不足0.1时，则被认定属于抛光盘光谱，被剔除后不再被用作计算晶圆薄膜厚度。如图5中的光谱1，经计算光谱1与抛光盘光谱的均方误差MSE值小于等于0.1，则将光谱1视为抛光盘光谱，将该时刻的光谱1删除，减小噪声光谱的干扰。

通过采用分别计算全部所述实测光谱数据与抛光盘参考光谱的均方误差值的方式来完成对抛光盘光谱数据的剔除，计算实测光谱数据与抛光盘参考光谱之间的均方误差值，可以评估抛光盘光谱数据与参考光谱之间的差异程度，这个过程可以帮助确定哪些数据可能是不准确或不可靠的，从而对抛光盘光谱数据进行剔除，剔除这些数据可以提高数据的准确性和可靠性；剔除均方误差值低于预设阈值的实测光谱数据可以帮助去除与参考光谱相似但可能是噪声或无关的数据点，可以提高数据的质量和可靠性，确保后续分析和应用的准确性。

以如下表1为例，该表记录了步骤S11中获取的晶圆磨削过程中多个时刻的实测光谱数据，具体为图2中的抛光盘转动两周采集的实测光谱数据，其中实测光谱1-实测光谱14是第一周的实测光谱数据，步骤12中筛选并需要剔除的抛光盘光谱数据为实测光谱1-9；实测光谱15-实测光谱28是第二周的实测光谱数据，步骤S12中筛选并需要剔除的抛光盘光谱数据为实测光谱15-实测光谱23。

本表为了更清楚地显示测量结果，给出了所有实测光谱与相似度最高的参考光谱的余弦相似度，在实际中筛选并需要剔除的实测光谱1-实测光谱9、实测光谱15-实测光谱23不需要与参考光谱进行匹配、不需要计算余弦相似度。

实测光谱	光谱采集时刻	膜厚（nm）	余弦相似度
				1	02:57.1	116.9	0.729377
2	02:57.2	40	0.722278
				3	02:57.3	66.4	0.770412
4	02:57.4	37	0.682721
				5	02:57.6	42.2	0.722581
6	02:57.7	47.1	0.67705
				7	02:57.8	115.2	0.680548
8	02:57.9	52.6	0.676436
				9	02:58.0	58.5	0.740915
10	02:58.1	32.1	0.746182
				11	02:58.2	265.9	0.18826
12	02:58.3	264.8	0.236558
				13	02:58.4	687.8	0.787691
14	02:58.5	128	0.664757
				15	02:58.6	28.1	0.688239
16	02:58.8	46.1	0.744068
				17	02:58.9	31.2	0.697383
18	02:59.0	116.4	0.746611
				19	02:59.1	119.5	0.746139
20	02:59.2	44.4	0.767889
				21	02:59.3	35.7	0.805111
22	02:59.4	24.5	0.700513
				23	02:59.5	40.3	0.731217
24	02:59.6	29.5	0.688286
				25	02:59.7	267.3	0.192994
26	02:59.8	264.8	0.247791
				27	02:59.9	686.3	0.785669
28	03:00.1	35.4	0.730417

表1

在采用剔除抛光盘光谱的实施例中，通过上述步骤S1-S4的处理将会得到多个获取时刻的薄膜厚度，如表1中的实测光谱10-实测光谱14对应的薄膜厚度，以及实测光谱24-实测光谱28对应的薄膜厚度。

观察对应的相似度可以发现，这些实测光谱中的一些实测光谱对应的相似度（与相似度最高的参考光谱的相似度）远小于1，或者是明显小于其它实测光谱对应的相似度，表示这些获取时刻的厚度并不可信。比如实测光谱11的最高相似度仅为0.18826，说明在该时刻得到的实测光谱与所有参考光谱进行匹配后，最高的相似度也仅有0.18826，那么其厚度265.9nm可能不可靠。

出现上述现象的具体原因有多种，比如是在图2所示的采集场景中，在光谱采集设备恰好对准窗口边界处时，此获取时刻的实测光光谱与抛光盘光谱不相似，所以未被剔除，但该实测光光谱也并非晶圆光谱，所以匹配结果不准确。

为了解决上述问题，可以针对利用上述方法的得到多个获取时刻的薄膜厚度结果进行进一步的筛选。在一个实施例中可以执行如下操作：

比较各个获取时刻的实测光谱数据与其匹配的晶圆参考光谱数据的匹配度。

选取匹配度相对较高的部分晶圆参考光谱数据对应的膜厚。

作为举例，比如表1中第11、12、13条数据，分别对应余弦相似度为0.18826、0.236558和0.787691，通过比对得到实测光谱13的余弦相似度相对最高（最接近1），因此可以保留实测光谱13的获取时刻的结果，晶圆的膜厚为687.8nm。

在另一个实施例中可以执行如下操作：

针对抛光盘旋转一周内的薄膜厚度结果，去除首位和末位的剩余实测光谱数据，抛光盘旋转一周内的薄膜厚度结果的数量大于或等于3个。首位和末位是基于获取时刻而言的顺序，首位是指获取时刻最早、末位是指获取时刻最晚。

例如表1中将抛光盘光谱数据剔除后，第一周的剩余实测光谱数据为实测光谱10-实测光谱14，第二周的剩余实测光谱数据为实测光谱24-实测光谱28，然后分别将第一周的剩余实测光谱数据为实测光谱10-实测光谱14、第二周的剩余实测光谱数据为实测光谱24-实测光谱28中的首位（实测光谱10、实测光谱24）和末尾（实测光谱14、实测光谱28）进行去除，最终得到的剩余实测光谱数据有实测光谱11-实测光谱13、实测光谱25-实测光谱27。

通过剔除连续时间段的首位和末尾的厚度测量结果，可以减小这些时刻的干扰，提高数据的准确性。

有益效果：

（1）本实施例通过将采集的实测光谱曲线中的关于抛光盘的噪声光谱进行剔除，使采集的光谱为晶圆薄膜的光谱，减少匹配数据量，减小抛光盘数据的干扰。

（2）本实施例通过预获取的抛光盘参考光谱来实现对实测光谱数据中的抛光盘光谱数据的剔除。在CMP过程中，抛光盘背面的光谱数据基本不会发生改变，所以通过预采集的方式提前建立抛光盘参考光谱来对实测光谱数据中的抛光盘光谱数据的剔除的方式，可以在保证去除数据的准确性的同时也缩短了剔除时间，提升效率。此外，在本申请的技术方案中也可以采用实时更新抛光盘参考光谱来提升去除的准确性。

（3）本实施例通过采用分别计算全部所述实测光谱数据与所述抛光盘参考光谱的均方误差值的方式来完成对抛光盘光谱数据的剔除，计算实测光谱数据与抛光盘参考光谱之间的均方误差值，可以评估抛光盘光谱数据与参考光谱之间的差异程度，这个过程可以帮助确定哪些数据可能是不准确或不可靠的，从而对抛光盘光谱数据进行剔除，剔除这些数据可以提高数据的准确性和可靠性；剔除均方误差值低于预设阈值的实测光谱数据可以帮助去除与参考光谱相似但可能是噪声或无关的数据点，可以提高数据的质量和可靠性，确保后续分析和应用的准确性。

本实施例根据实测光谱数据与晶圆参考光谱数据的匹配度确定晶圆膜厚，可以保证噪声的去除，提高了膜厚测量结果的准确性。

在本申请的技术方案中，通过对剩余实测光谱数据再次进行去除，排除了在某个时刻下采集的光谱数据同时包含了抛光盘和晶圆光谱数据的情况，提高了膜厚测量结果的准确性。

去除噪声的技术方案可以用于CMP的原位实时测量中。

本发明实施例还提供一种用于晶圆薄膜磨削的终点检测方法，该方法由计算机执行，具体包括：

利用上述任意的厚度在线检测方法，监测被抛光盘磨削的晶圆薄膜的厚度是否达到目标厚度；当晶圆薄膜的厚度达到目标厚度时，停止磨削。将厚度在线检测方法得到的检测结果与目标磨削的晶圆薄膜厚度进行比较，当检测的厚度达到目标晶圆薄膜厚度时，及时停止磨削，防止过度磨削，避免进一步减薄晶圆薄膜导致质量不合格或无法修复，提高生产效率、精确控制产品质量，并减少材料浪费。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (13)

1.一种薄膜厚度确定方法，其特征在于，包括：

获取薄膜加工过程中某一时刻的实测光谱数据；

利用动态厚度信息库确定所述时刻薄膜的厚度范围，并获取与所述厚度范围对应的多个参考光谱数据，所述动态厚度信息库包括所述时刻之前的时刻的膜厚，且所述厚度范围小于所述薄膜的预检测膜厚范围，所述参考光谱数据为预先根据薄膜的折射率、预检测膜厚范围建立的不同薄膜厚度下限定波长范围的反射率-波长参考光谱曲线；

将所述实测光谱数据与所述厚度范围对应的多个参考光谱数据进行匹配；

根据匹配的参考光谱数据确定所述时刻的薄膜厚度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述时刻的薄膜厚度后，还包括：

利用所述时刻的薄膜厚度更新所述动态厚度信息库。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在利用动态厚度信息库确定所述时刻的厚度范围之前，还包括：利用所述时刻之前的多个获取时刻的所述实测光谱数据与全部所述参考光谱数据进行匹配，确定与所述多个获取时刻相应的多个薄膜厚度。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在利用动态厚度信息库确定所述时刻的厚度范围之前，还包括：

将多个获取时刻的所述实测光谱数据与全部所述参考光谱数据进行匹配，确定与所述多个获取时刻相应的多个薄膜厚度；

利用所述多个薄膜厚度确定初始的所述动态厚度信息库。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在利用动态厚度信息库确定所述时刻的厚度范围之前，还包括：利用测量设备测量加工前的薄膜厚度。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在利用动态厚度信息库确定所述时刻的厚度范围之前，还包括：

利用测量设备测量加工前的薄膜厚度；

利用加工前的薄膜厚度确定初始的所述动态厚度信息库。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，利用动态厚度信息库确定所述时刻的薄膜的厚度范围，包括：

根据所述动态厚度信息库确定基准厚度；

根据所述基准厚度和容差确定厚度范围。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基准厚度为动态厚度信息库中的全部薄膜厚度的平均值。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述基准厚度和容差确定厚度范围，包括：

根据所述时刻的薄膜磨削速率和输出薄膜厚度的时间间隔计算所述容差；

根据所述基准厚度和计算出的所述容差确定厚度范围。

10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用所述时刻的薄膜厚度更新所述动态厚度信息库，包括：

在动态厚度信息库中删除获取时刻最早的薄膜厚度；

将所述时刻的薄膜厚加入到所述动态厚度信息库中。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述动态厚度信息库中的薄膜厚度的数量固定。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取薄膜加工过程中某一时刻的实测光谱数据，包括：

获取晶圆磨削过程中多个时刻的实测光谱数据，其中包括抛光盘光谱数据和晶圆光谱数据；

从所述多个时刻的实测光谱数据中剔除所述抛光盘光谱数据，得到剩余实测光谱数据；

从所述剩余实测光谱数据中选取某一时刻的实测光谱数据。

13.一种薄膜厚度确定设备，其特征在于，包括：处理器以及与所述处理器连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，以使所述处理器执行如权利要求1-12中任意一项所述的薄膜厚度确定方法。