TW465002B - Methods and systems for measuring microroughness of a substrate combining particle counter and atomic force microscope measurements - Google Patents

Methods and systems for measuring microroughness of a substrate combining particle counter and atomic force microscope measurements Download PDF

Info

Publication number
TW465002B
TW465002B TW089122247A TW89122247A TW465002B TW 465002 B TW465002 B TW 465002B TW 089122247 A TW089122247 A TW 089122247A TW 89122247 A TW89122247 A TW 89122247A TW 465002 B TW465002 B TW 465002B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
wafer surface
coordinate system
measurement value
micro
roughness
Prior art date
Application number
TW089122247A
Other languages
English (en)
Inventor
Kyoo-Chul Cho
Tae-Yeol Heo
Jeong-Hoon An
Gi-Jung Kim
Original Assignee
Samsung Electronics 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 Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Application granted granted Critical
Publication of TW465002B publication Critical patent/TW465002B/zh

Links

Classifications

    • 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01QSCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q60/00Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
    • G01Q60/24AFM [Atomic Force Microscopy] or apparatus therefor, e.g. AFM probes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/34Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01QSCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q30/00Auxiliary means serving to assist or improve the scanning probe techniques or apparatus, e.g. display or data processing devices
    • G01Q30/02Non-SPM analysing devices, e.g. SEM [Scanning Electron Microscope], spectrometer or optical microscope
    • 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
    • H01L22/12Measuring 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
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00Nanotechnology
    • Y10S977/84Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
    • Y10S977/849Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
    • Y10S977/852Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe for detection of specific nanostructure sample or nanostructure-related property

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

46 5 00 2 A7 __B7_ 五、發明說明(1 ) 發明背景 本發明係關於晶圓表面評估,特別係關於量測半導體 晶圓表面之微粗糙度之方法及系統。 半導體元件通常係製造於下方矽晶圓基材之表面上。 如此一般希望將製造變成包括半導想元件之主動區的晶围 表面區域具有高度表面平坦度。朝向具有高集成密度及小 結構特徵大小的半導雜元件的趨勢進一步增加需要提供具 有高度表面平坦度(也稱作低微粗縫度)的半導體晶团。進 一步希望用於製造半導艎元件之半導逋晶圓於晶圓上具有 概略一致的表面平坦度,以及降低平均粗糙度。 舉例言之’隨著形成於半導體晶圓上的元件例如電晶 體尺寸的縮小,介於閘極電極與晶圓間通常需要更薄的閛 極電介質膜俾達成預定的電晶體性能。特別,即使典型必 須縮小閘極電介質膜的厚度,希望維持其電氣性質例如崩 潰電壓強度。為了滿足此等設計需求,通常需要降低半導 雜晶圓表面的微粗糙度,特別閘極電介質膜與半導體晶圓 間的微粗糙度《例如厚度50埃之閘極電介質膜欲達成預定 性能’任何約為數埃的粗糙度皆無法接受而需被去除。為 了提供此種控制,需要有可用於有效量測與控制半導體晶 圊表面之微粗糙度之方法及系統。 原子間力顯微鏡(AFM)常用於量測晶圓面微粗糙度。 AFM通常量測晶圓表面之微粗糙度之方式係將原子大小 的測量探頭沿晶圓表面移動用以偵測施加於晶圓表面原子 與探頭間的顯微力特別凡得瓦爾力*且偵測由於原子與探 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4规格(210 * 297公釐) 請 先 讀 背 面 之 注 意 事 項 填 ί裝 t 訂 Μ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 經濟部智慧財產局員工消费合作杜印製 Α7 Β7 五、發明說明(2 ) 頭間距的微小差異造成的此種力量的改變。為了使用典型 AFM作微粗糙度量測,預定的固定尺寸試樣,例如〇.丨微米 X 0.1微米,1微米X 1微米或1〇微米X 10微米試樣決定作為 掃描區且於掃描區内偵測數點。由AFM所得微粗糙度通常 係以偵測點的均方根(RMS)平均表示。 使用AFM測量晶圆表面微粗糙度獲得高度準確結果 '而不破壞晶圓表面。但RMS值可隨掃描區維度以及存在於 晶圓上的原子種類改變β換言之AFM測量結果可能根據掃 描區維度改變。此外由於掃描區維度典型相對於晶圓尺寸 為極小,故測量結果無法表示相對於全體晶面的微粗糙 度’因而限制測量結果與整體晶圓表面配置的對應性β進 一步,由於此種方法典型緩慢,故藉AFM作微粗糙度測量 、----------- 不適合即時(於製造期間)控制半導體晶圓的微粗糙度。 另一種可用於量測晶園表面微粗糙度之現行技術係使 用微粒計數器測量濁度。微粒計數器典型使用光源而反射 離開晶圓表面的光,以及量測由於晶圓表面之微粗继度造 成的光散射。此種光散射的量測可用作晶圓表面微粗糙度 之測量方式。如此得自微粒計數器的濁度可用作為使用光 學方法之微粗糙度指標。濁度愈高,通常表示晶圓表面愈 粗Μ。 使用微粒計數器測量濁度時,晶圓表面典型未直接接 觸量測裝置,量測速度比使用AFM量測更快速。典型用於 晶圓表面之濁度量測,對晶圓上之一特定區作多次濁度量 測,算出平均濁度來表示該特定區的濁度》換言之,一特 本紙張尺度適用中國g家標準(CNS>A4規格<210 X 297公* ) -------------裝 * tt * n I n I 線 <請先Mtl背面之注意Ϋ項再填寫本I > 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 46 5 00 2 A? _______B7___ 五、發明說明(3 ) 定區的濁度可以平均值表示,因而限制相對於特定區之濁 度輸出為單一值。又於特定區内部具有選定維度的局部區 的濁度可藉量測而分開特徵化·如此所得濁度無法提供於 半導體元件製造期間於晶圓表面之微粗饒度之完整特徵。 發明概述 本發明之具體實施例提供晶00表面測量方法。部分晶 圓表面使用微粒計數器測量而提供對應晶圓表面之多點的 第一測量值。包括多點中之一點的晶圓表面選定區使用原 子間力顯微鏡(AFM)測董而獲得該選定區之微粗糙度測 量值。選定區為使用微粒計數器測量之晶圓表面部份之局 部區域。第一測量值及微粗糙度測量值提供作為晶圓表面 之測量值。 本發明之其他具體實施例中,操作進一步包括格式化 選定區之微粗糙度測量值成為三維影像,三維影像提供作 為晶®表面之測量值。藉微粒計數器測量之晶圊表面部分 實質上可為晶圓表面之用作主動區的全部部分。第一測量 值提供作為全體晶圓面之微粗糙度測量值,而三維影像提 供作為晶圓表面之微粗糙度均勻度的測量值。 本發明之又一具體實施例中,AFM測量操作之前先將 得自關聯微粒計數器之第一座標系的選定點映射至關聯 AFM的第二座標系的選定區。映射操作包括決定多點中之 一點於第一座標系的座標值,以及藉由於第一座標系界定 多個第二座標值而識別包封第_點之二維侷限區域。第一 座標系之多個第二座標值於第二座標系被轉成對應座標值 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) 6 -[1)11(1 — — — — — — —— — — — —I— βιιιιιιι — , .: 1 / (請先閲讀背面之泫意事項一/填寫本! 經濟部智慧时產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明(4) 而界定選定區。第一座標系可為微粒計數器之X-Y平台座 標系,而第二座標系可為AFM之X-Y平台座標系。
本發明之其他具體實施例中,微粒計數器測量操作包 括照光於晶圓表面上。測量由晶圓表面散射之光。基於由 晶圓表面散射光量的變化而計算全體晶圓表面之濁度作為 第一測量值。測量的光可為照射光由暗野區段散射的光. i 又一具體實施例中,選定區約為5微米X 5微米》AFM ' 測量操作包括決定均方根(RMS)或峰至谷(P-V)輸出值作 為微粗糙度測量值》 本發明之又進一步具體實施例中,設置測量晶圓表面 的系統。微粒計數器測量晶圓表面部分例如實質上全體晶 圓表面而提供對應晶圓表面上多點的第一測量值。原子間 力顯微鏡(AFM)測量晶圓表面包括多點之一的選定區而提 供該選定區之微粗糙度測量值。選定區為晶圓表面藉微粒 計數器測量值至少一部分的侷限區。控制器映射得自關聯 4 微粒計數器之第一座標系的選定點至關聯AFM的第二座 標系的選定區。控制器進一步提供第一測量值及微粗糙度 測量值作為晶圓表面的測量值。
本發明之其他具體實施例中’提供測量晶圓表面之微 粗糙度之方法。使用具有Χ-Υ平台座標系之微粒計數器準 備晶圓表面之濁度映射囷。決定關聯選自濁度映射圖之第 一點位置的第一座標值。決定包封第一點之二維侷限區。 決定界定該偈限區之多個第二座標值。第一座標值及多個 第二座標值藉座標連接而轉成於原子間力顯微鏡AFM 本紙張尺度適用中國固家標準(CNS>A4規格(210 * 297公复) n H ^1 ^1 ·1 H ^1 ^1 I» I I n I I n I I {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 465002 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明(5 ) Χ·γ平台座標系上的對應座標值。對應座標值讓AFM之 Χ-Υ平台座標系可定位包封第一點之二維侷限區。包封第 一點之二維侷限區之晶困表面的擻粗糙度係使用AFM基 於輸入AFM至Χ-Υ平台座標系的對應座標值量測。 使用本發明之微粗糙度測量方法及系統,晶圊之一侷 限區的微粗糙度可準確測量,以及於各種具體實施例中顯 示為三維影像。如此本發明之可用於製造高密度積體電 路,此處希望作密切且準確的微粗糙度控制。 圖式之簡單說明 前述本發明之目的及優點由參照附圓說明本發明之具 趙實施例將顯然易明。 第1圖為流程囷說明根據本發明之具體實施例測量晶 圓之微粗糙度之方法。 第2圖為流程圖說明根據本發明之具體實施例測量晶 圓表面之微粗糙度之方法。 第3圖為方塊圖說明根據本發明之具體實施例測量晶 圓表面之系統。 發明之詳細說明 於後文將參照附圖更完整說明本發明,後文顯示本發 明之較佳具體實施例。但本發明可以多種不同形式具體表 現而非將具體實施例囿限於此:反而此等具體實施例係讓 本揭示内容更為徹底完整,以及完整傳遞本發明之範圍給 業界人士。 如業界人士所知,本發明可具體表現為方法、系統或 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 8 -------------裝 » IP n *1 I I 線| ... · Ί f ' (請先閲讀背面之注帝 }事項厂填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 — B7 五、發明說明(6) 電腦程式產品。如此本發明可呈全硬體具體實施例、全軟 體.具體實施例或組合軟硬體兩方面之具體實施例等形式。 此外本發明可呈電腦程式產品於電腦可用儲存媒體形式, 媒體中具體實施電腦可使用的程式代碼裝置。任何適當電 腦可讀媒體皆可使用’包括硬碟、CD-ROM、光學儲存裝 置、傳輸媒體例如支援網際網路或企業網路的媒體或磁性 % 儲存裝置》 用以執行本發明之操作之電雎程式碼可寫成物件取向 的程式語言例如爪哇、閒聊或C++語言。但執行本發明之 操作之電腦程式碼也可以習知程序程式語言例如c程式語 言寫成。程式碼可全然於使用者電腦執行,部分於使用者 電腦執行,呈孤立軟體封裝,部分於使用者電腦以及部分 於遠端電腦執行’或全然於遠端電腦執行。後述情況下, 遠端電腦可經由區域網路(LAN)或廣域網路(WAN)連結至 使用者電腦’或可對外部電腦作連結(例如使用網際網路服 務提供業者經由網際網路作連結)。 後文將參照根據本發明之具體實施例之方法、裝置(系 統)以及電腦程式產品之流程圊及/或方塊圓說明本發明。 但需瞭解流程圖及/或方塊圖之各方塊,以及流程囷及/或 方塊圖之各方塊組合可藉電腦程式指令執行。此等電腦程 式指令可提供給一般用途電腦、特定用途電腦或其他可程 式規劃資料處理裝置的處理器而製造一種機器,如此指令 透過電腦處理器或其他可程式規劃資料處理裝置執行,形 成可執行流程圖及/或方塊圖之各方塊規定的功能之裝 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 * 297公釐) 9 — — —— —--— 一 !·裝.! —訂·--- - - !線 {锖先閱讀背面之注意事碩再填《本黃) A7 B7 五、發明說明( 置。也需瞭解當元件被稱作「連結」或「耦合」至另一元 件時,可直接連結或耦合至其他元件,或可存在有中間介 入元件。相反地當一元件被稱作為「直接連結」或「直接 耦合J至另一元件時則不存在有中間介入元件β 晶圓表面的微粒通常係使用散射劑量微粒量測系統計 數,該系統典型係基於光散射現象偵測微粒。偵測晶圓微 粒及量測濁度之系統例如包括微粒計數器如瀏覽掃描 (Surfscan) SP1 ΤΒ1(美國KLA-坦考(Tencor)公司製造)或先 進晶園檢視系統(AWIS)(美國ADE光學系統公司製造)^此 種微粒計數器及分析系統例如原子間力顯微銳(AFM)通常 包括一座標系例如X-Y平台,且相對於X-Y平台上的座標進 行散射劑量,已知該座標採用X-Y座標系。根據本發明之 各具體實施例,使用微粒計數器與AFM之座標系間的座標 連結以及使用AFM之區域遨遊功能,可以三維方式量測晶 圓侷限區域之微粗糙度。 第1圊為流程圖說明根據本發明之具體實施例測量晶 圓表面之微粗糙度之方法·》參照第1圖,說明使用常用微粒 計數器之具體實施例之操作,該微粒計數器係採用χ_γ座 標系例如瀏覽掃描SP1 TP 1或AWIS。使用微粒計數器,準 備目標晶圓表面的濁度映射圖(方塊10)。 為了準備濁度映射圖,一光東照射於目標晶圓的特定 點。然後量測由.暗野區段散射光。基於光散射的變化可決 定該特定點的濁度。於全體晶面上測量濁度然後映射成為 _映射圖。 本紙張尺度適用中固國家標準(CNSXA4規格(210 X 297公釐Γ 請 先 閲 讀 背 面 之 注 意 事 項 4 % 本 頁 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 10 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 -------- ------B7____ 五、發明說明(8) 基於濁度映射圖’找出晶圓一部分例如實質上全體晶 圓的濁度分布後,使用者希望進一步檢視微粗糙度之一區 由濁度映射圖中選出,以及由該區選出一點(方塊2〇)。微 粒計數器之X-Y平台上的座標值(x〇, y〇)對該選定點位置決 定(方塊30)〇於選定點座標(Xq,附近決定一侷限區之微 粗糙度測量值範圍(方塊40)。例如於選定點座標周圍具有 、 維度5微米χ 5微米的矩形區可定義作為一侷限區。決定多 > 個第二座標值來界限該侷限區(方塊5〇) ^特別決定界定作 為矩形區的矩形區頂點(Xl,y丨)、(X2, y2)、(X3, y3)&(X4, y4)。 微粒計數器的X-Y平台上的五個座標(X〇,y〇)、(Xi,yt)、(X2, y2)、(x3,y3)及(x4,y4)關聯至AFM之X-Y平台座標系,因而 將該等座標分別轉成適合用於AFM之之Χ-Υ平台座標系的、 座標(X。,y〇)、(Xl,y,)、(x2, y2)、(X3, y3)及(X4, y4)(方塊 60)。
座標(Χ〇, y〇)、(xt,y,)、(χ2, y2)、(x3, y3)及(X4, 可使用 AFM 之遨遊功能找出。就座標(x〇, y〇)、(X|,y])、(X2, y2)、(X3, y3) 及(χ*,yd界限的侷限區之微粗糙度係使用afm測量(方塊 70)。 藉AFM所得結果以均方根(RMS)或峰至谷(p-v)表 示。假設由參考平面至N測量點高度為x,,此處丨=卜2、 N, 則RMS可以下式說明 ίΐ(χ,-χ)2 ^i~r~ -d) 此處χ為 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210*297公;ΙΠ 11 I--111 — I ---I I ·1111111 — — — — — — (請先閲讀背面之注*Ϋ項再填寫本! 4 6 5 00 2 A7 B7 五、發明說明(9 Σ
N …(2) P-V以下式說明 P-V = [χ」—小丄仏 ..-(3) 此處[X,]max為X,之最大值以及[Xi]min為Xi之最小值。 如此濁度分布係首先使用微粒計數器例如就一晶®之 實質全體表面形成濁度映射囷。基於濁度分布選出預定的 局部區域。然後進一步且可能更準確地使用AFM測量該局 部區域的微粗糙度。就一特定局部區域之微粗糙度可以三 維影像識別》 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 現在參照第2圖之流程圓說明量測晶圓表面方法之進 一步具體實施例之操作。操作係始於方塊200,此時一部分 晶圓表面使用微粒計數器量測獲得對應該晶圆表面多個點 的第一測量值。於方塊200使用微粒計數器量測之晶囿表面 部分實質上可為晶囷表面欲用作為主動區的全部部分。可 能實質上包括全體晶園表面。藉微粒計數器量測例如可藉 照光於晶®表面產生,測量由晶圊表面回應於照光之散射 光’以及基於由晶圓表面散射光量的變化而算出晶圓表面 之濁度作為微粒計數器測量值。 本發明之各具體實施例中,使用微粒計數器測量晶圄 表面,接著將得自關聯微粒計數器之第一座標系的晶囿表 面上多個測量點之一映射至關聯原子間力顯微鏡(AFM)之 第二座標系界定的侷限選定區(方塊2〗〇) ·類似參照第1困 所述具體實施例,於方塊210之映射操作包括對多個測量點 297 公《 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ______ 五、發明說明(i〇) 之一決定第一座標系之座標值,識別於第一座標系之多個 第二座標值’界定包封該第一點的二維偈限區域,以及將 多個第二座標值轉成於第二座標系之對應座標值而界定該 侷限區域。第一座標系可為微粒計數器的χ_γ平台座標 系,第二座標系可為AFM之X-Y平台座標系。 包括使用微粒計數器量測的多點之一的晶圓表面選定 κ 的侷限區係使用AFM量測而提供侷限區的微粗糙度測量 值(方塊215)。第一測量值及微粗糙度測量值提供作為晶圓 表面之測量值(方塊220)。各具體實施例中,得自AFM之侷 限區之微粗糙度測量值被格式化成為三維影像β進一步具 體實施例中’於方塊220之操作包括提供得自微粒計數器之 第一測量值作為全體晶圓表面之微粗縫度之測量值,以及 提供得自AFM之三維影像作為晶®表面之微粗縫度均勻 度之測量值= / 現在參考第3圖之方塊圖,進一步說明根據本發明之測 量晶圓表面之系統之具體實施例。系統300包括微粒計數器 3 10 ’測量晶圊表面例如全體表面之至少一部分而提供對應 晶圓表面多點之第一測量值。原子間力顯微鏡fAFM)320 測量晶圓表面之一選定區包括由微粒計數器3 1 〇測量之多 點之一點,俾提供選定區之微粗糙度測董值。選定區為晶 圓表面藉微粒計數器3 10測量部分之一侷限區。 控制器330映射藉微粒計數器測量之多點之一由關聯 微粒計數器310之第一座標系至關聯AFM 320之第二座標 系的選定區。控制器330進一步提供第一測量值以及微粗輪 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公* ) 13 ------—II----II — — — — — — II « — — — —— — I— {請先Μ讀背面之注意事項再填寫本買) 465002 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(11) 度測量值作為晶圓表面之測量值。第一座標系可為微粒計 數.器310之X-Y平台座標系,而第二座標系可為AFM32〇2 X-Y平台之座標系《 雖然前文概略參照矽晶®說明本具體實施例,但本發 明可用於量測透明基材或任何平坦基材。此外本發明之微 粗糙度測量方法可應用於半導體元件製造過程的多個階 段。例如於化學機械拋光後(典型需要精密微粗糙度控 制)’可有利地應用本發明之微粗糙度測量方法β又本發明 方法於高密度積體電路製造過程有效,此種製程典型要求 更為準確且密切的微粗糙度控制。 此外,使用AFM的遨遊功能比較典型藉常用微粒計數 器偵測’可任晶圓侷限區域之微粗链度以更高準確度測 量。又,本發明之微粗糙度測量方法允許於半導體裝置製 造期間做即時監視。 附圏之說明書中已經揭示本發明之典型較佳具體實施 例,雖然採用特定術語,但僅用於通俗敘述意義而非限制 性目的’本發明之範圍陳述於如下申請專利範圍。 元件標號對照 1〇·7〇,200-220...方塊 310…微粒計數器 330...控制器 300…系統 320·.·原子間力顯微鏡 本紙張尺度適用中圏g家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 14 請 先 閱 讀 背 面 之 it 意 事 項5裝 I · 訂 線

Claims (1)

  1. 0 〇〇2 AS BS CS DS 經濟部智慧財產局員工湞費合作社印ΪΛ 八、申請專利範圍 I —種測量一晶園表面粗糙度之方法,包含: 使用一微粒計數器測量晶圓表面之至少一部分而 提供對應晶圓表面多點之第一測量值; 使用一原子間力顯微鏡(AFM)測量晶圓表面之包 括該多點之一點的一選定區而提供該選定區之微粗糙 度測量值,選定區為晶圓表面使用微粒計數器測量之至 少一部分的侷限區;以及 提供第一測量值及微粗糙度測量值作為晶圓表面 測量值45 2·如申請專利範圍第1項之方法’進一步包括格式化選定 區之微粗糙度測量值成為一個三維影像之步驟:以及其 中提供第一測量值及微粗糙度測量值作為晶圓表面測 量值之步驟進一步包含提供三維影像作為晶圓表面測 量值之步驟。 3.如申請專利範圍苐2項之方法,其中晶面表面之至少一 部分包含晶圓表面欲用作為主動區之實質上全部部 分:以及提供第一測量值及微粗糙度測量值作為晶園表 面測量值之步驟進一步包含提供第—測量值作為全體 晶圓表面之微粗糙度測量值以及三維影像作為晶圓表 面之微粗糙度均勻度測量值之步驟。 4·如申請專利範圍第1項之方法,其中使用—原子間力顯 微鏡測量晶圓表面包括該多點之一點的選定區之步驟 之前為映射多點之一點由關聯微粒計數器之第一座標 系至關聯AFM之第二座標系中之選定區之步驟。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 * 297公发) -----:----------裝-------—訂----|!__線| — 1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 15
    經濟部智慧財產局員工消費合作社印則衣 、申請專利範圍 .如申請專利範圍第4項之方法,其中映射步驟包含下列 步驟: 於第一座標系決定多點中之一點之座標值; 於第一座標系識別界定包封第一點之二維侷限區 的多個第二座標值;以及 將第一座標系之多個第二座標值轉成第二座標系 之對應座標值俾界定該選定區。 6.如申請專利範圍第5項之方法,其中第一座標系為微粒 計數器之X-Y平台座標系以及第二座標系為AFM之X-Y 平台座標系》 7,如申請專利範圍第6項之方法,其中使用微粒計數器測 量晶®表面之至少一部分之步驟包括下列步驟: 照光於晶圓表面: 測量由晶圓表面散射之光:以及 基於由晶圓表面散射之光之量的變化,計算晶圓表 面之濁度作為第一測量值》 8.如申請專利範圍第7項之方法,其中測量由晶圓表面散 射光之步驟進一步包含測量由照光之暗野區段散射光 之步驟。 9-如申請卑利範圍第6項之方法’其中選定區為約$微米X 5微米。 10.如申請專利範圍第6項之方法,其中測量晶囲表面選定 區之步驟進一步包含決定均方根(RMS)或峰至谷(p-v) 輸出值中之至少一值作為微粗糙度測量值之步驟。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) ---I t I I ---------I 丨| I I 訂---- - -- 丨· (請先閱讀背面之注意事項再填窵本頁) 16
    六、申請專利範圍 11_如申請專利範圍第1〇項之方法,其中晶圓表面之至少一 部分包含實質上全體晶圓表面。 U. —種測量一晶圓表面之微粗糙度之方法’包含下列步 驟: U)使用一微粒計數器準備該晶圓表面之濁度映射 圓’該微粒計數器具有一 χ_γ平合座標系: (b) 決定關聯選自濁度映射囫之第一點位置的第一 座標值; (c) 決定包封第一點之二維侷限區; (d) 決定界定侷限區之多個第二座標值; (e) 藉座標關聯而將第一座標值以及多個第二座標 值轉成於原子間力顯微鏡(AFM)之χ·γ平台座標系上 的對應座標值’其中對應座標值允許之;X-Y平台座 標系定位包封第一點之該二維侷限區:以及 (0基於輸入AFM之Χ·Υ平台座標系之對應座標 值’使用AFM測量包封第一點之二維侷限區之晶圓表 面微粗縫度。 13‘如申請專利範圍第a項之方法,其中該準備一濁度映射 圖之步驟包括下列步驟: 照射一光束於晶圓表面; 測量由該晶圓表面散射之光;以及 基於測量得之散射光數量變化而計算晶圓表面之 濁度俾提供濁度映射圖》 14.如申請專利範圍第13項之方法,其中測量由晶圊表面散 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) --------------裝--- * '1 (請先閱讀背面之注意事項再对驾本頁) • =· * •線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制^ 17 經濟部智慧財產局員工消費合作社印+製 A8 B6 CS DS 六、申請專利範圍 射光之步驟進一步包含測量由光束之暗野區段散射光 之步驟。 15. —種測量一晶圓表面粗糙度之系統,包含: 一微粒計數器,測量晶園表面之至少一部分而提供 對應晶圓表面多點之第一測量值: —原子間力顯微鏡(AFM),測量晶囿表面包括該等 * 多點之一之一選定區俾提供該選定區之微粗糙度測量 值’選定區為藉微粒計數器測量晶圓表面之至少一部分 之揭限區;以及 一控制器,映射多點之一由關聯微粒計數器之第— 座標系至關聯AFM之第二座標系的該選定區,以及提 供第一測量值及微粗糙度測量值作為晶圓表面測量值。 16‘如申請專利範圍第1 5項之系統,其中第一座標系為微粒 計數器之X-Y平台座標系以及第二座標系為AFM之χ-γ 平台座標系。 " 17,如申請專利範圍第16項之系統,其中控制器進一步包 含: 決定裝置’用以決定多點之一點於第一座標系之座 標值; 識別裝置’用以藉多個苐二座標值識別於第—座標 系界定包封第一點之二維局侷限區;以及 轉換裝置,用以轉換於第一座標系之多個第二座標 值成為於第二座標系之對應座標值俾界定該選 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 * 297公釐) ------------裝-------1 訂·--------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 18
TW089122247A 1999-11-02 2000-10-23 Methods and systems for measuring microroughness of a substrate combining particle counter and atomic force microscope measurements TW465002B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR19990048174 1999-11-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW465002B true TW465002B (en) 2001-11-21

Family

ID=19618188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW089122247A TW465002B (en) 1999-11-02 2000-10-23 Methods and systems for measuring microroughness of a substrate combining particle counter and atomic force microscope measurements

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6552337B1 (zh)
JP (1) JP2001201448A (zh)
KR (1) KR100382721B1 (zh)
DE (1) DE10054142B4 (zh)
FR (1) FR2800514B1 (zh)
GB (1) GB2358923B (zh)
TW (1) TW465002B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117059512A (zh) * 2023-10-13 2023-11-14 苏州瑞霏光电科技有限公司 一种晶圆的三维表面微观测量方法及系统

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6986280B2 (en) * 2002-01-22 2006-01-17 Fei Company Integrated measuring instrument
US9750425B2 (en) 2004-03-23 2017-09-05 Dune Medical Devices Ltd. Graphical user interfaces (GUI), methods and apparatus for data presentation
US20050275850A1 (en) * 2004-05-28 2005-12-15 Timbre Technologies, Inc. Shape roughness measurement in optical metrology
JP2009526240A (ja) * 2006-02-09 2009-07-16 ケーエルエー−テンカー テクノロジィース コーポレイション ウエハの特性決定のための方法とシステム
US7406860B2 (en) * 2006-04-28 2008-08-05 Seagate Technology Llc Atomic force microscopy scanning and image processing
US7528944B2 (en) * 2006-05-22 2009-05-05 Kla-Tencor Technologies Corporation Methods and systems for detecting pinholes in a film formed on a wafer or for monitoring a thermal process tool
US8280649B2 (en) * 2006-06-27 2012-10-02 Nec Corporation Board or electronic component warp analyzing method, board or electronic component warp analyzing system and board or electronic component warp analyzing program
JP2008211087A (ja) * 2007-02-27 2008-09-11 Fujitsu Ltd ウェーハの平坦度測定装置
US8611639B2 (en) 2007-07-30 2013-12-17 Kla-Tencor Technologies Corp Semiconductor device property extraction, generation, visualization, and monitoring methods
US7912658B2 (en) * 2008-05-28 2011-03-22 Kla-Tencor Corp. Systems and methods for determining two or more characteristics of a wafer
US8494802B2 (en) * 2008-06-19 2013-07-23 Kla-Tencor Corp. Computer-implemented methods, computer-readable media, and systems for determining one or more characteristics of a wafer
US8269960B2 (en) * 2008-07-24 2012-09-18 Kla-Tencor Corp. Computer-implemented methods for inspecting and/or classifying a wafer
JP5357509B2 (ja) * 2008-10-31 2013-12-04 株式会社日立ハイテクノロジーズ 検査装置、検査方法および検査装置の校正システム
JP5463943B2 (ja) * 2010-02-08 2014-04-09 株式会社Sumco 画像データ処理方法および画像作成方法
US9518932B2 (en) * 2013-11-06 2016-12-13 Kla-Tencor Corp. Metrology optimized inspection
KR20170034008A (ko) 2015-09-18 2017-03-28 박태용 무게센서와 led 발광판이 구비된 에스컬레이터 디딤판
JP6673122B2 (ja) * 2016-09-29 2020-03-25 株式会社Sumco シリコンウェーハの評価方法、シリコンウェーハ製造工程の評価方法およびシリコンウェーハの製造方法
CN109904087A (zh) * 2019-01-14 2019-06-18 全球能源互联网研究院有限公司 一种半导体晶圆表面颗粒度的检测方法和装置
CN113048921A (zh) * 2021-03-24 2021-06-29 长江存储科技有限责任公司 一种晶圆表面粗糙度的测量方法和测量系统

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06295945A (ja) * 1993-04-08 1994-10-21 Shin Etsu Handotai Co Ltd 半導体製造プロセスの評価方法および装置
US5517027A (en) * 1993-06-08 1996-05-14 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method for detecting and examining slightly irregular surface states, scanning probe microscope therefor, and method for fabricating a semiconductor device or a liquid crystal display device using these
US5416594A (en) * 1993-07-20 1995-05-16 Tencor Instruments Surface scanner with thin film gauge
US5633455A (en) 1993-10-05 1997-05-27 Board Of Trustees Of The Leland Stanford, Jr. University Method of detecting particles of semiconductor wafers
JP2982936B2 (ja) * 1993-11-25 1999-11-29 信越半導体株式会社 パーティクル数測定装置
JP3258821B2 (ja) * 1994-06-02 2002-02-18 三菱電機株式会社 微小異物の位置決め方法、分析方法、これに用いる分析装置およびこれを用いた半導体素子もしくは液晶表示素子の製法
JP3055598B2 (ja) * 1994-09-16 2000-06-26 信越半導体株式会社 シリコンウエーハの評価方法
JP3119289B2 (ja) * 1994-10-21 2000-12-18 信越半導体株式会社 半導体ウェーハの洗浄方法
JPH08152430A (ja) * 1994-11-29 1996-06-11 Seiko Instr Inc 位置合わせ機能付き顕微鏡
US5581082A (en) * 1995-03-28 1996-12-03 The Regents Of The University Of California Combined scanning probe and scanning energy microscope
KR19980055049A (ko) * 1996-12-27 1998-09-25 김광호 반도체 파티클 카운터를 이용한 파티클수 측정방법
US5814722A (en) * 1997-01-17 1998-09-29 Eastman Kodak Company System for measurement of peaks on surfaces
KR100237829B1 (ko) * 1997-02-06 2000-01-15 윤종용 웨이퍼의 결함 분석방법
JP3746153B2 (ja) * 1998-06-09 2006-02-15 信越半導体株式会社 シリコンウエーハの熱処理方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117059512A (zh) * 2023-10-13 2023-11-14 苏州瑞霏光电科技有限公司 一种晶圆的三维表面微观测量方法及系统
CN117059512B (zh) * 2023-10-13 2024-01-26 苏州瑞霏光电科技有限公司 一种晶圆的三维表面微观测量方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
FR2800514B1 (fr) 2004-08-06
JP2001201448A (ja) 2001-07-27
GB0026479D0 (en) 2000-12-13
DE10054142B4 (de) 2008-10-09
FR2800514A1 (fr) 2001-05-04
GB2358923A (en) 2001-08-08
KR100382721B1 (ko) 2003-05-09
GB2358923B (en) 2004-02-25
US6552337B1 (en) 2003-04-22
DE10054142A1 (de) 2001-05-03
KR20010051128A (ko) 2001-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW465002B (en) Methods and systems for measuring microroughness of a substrate combining particle counter and atomic force microscope measurements
TW445566B (en) Classification method for failure signature on chip
JP5758406B2 (ja) 基板トポグラフィならびにそのリソグラフィ・デフォーカスおよびオーバーレイとの関係についてのサイトに基づく定量化
TW200416931A (en) Method and apparatus employing integrated metrology for improved dielectric etch efficiency
US8990961B2 (en) Non-linearity determination of positioning scanner of measurement tool
TWI757883B (zh) 對受測裝置進行光學探查的探查系統以及操作所述探查系統的方法
CN107430148A (zh) 利用扫描探针显微镜对特征成像的方法
CN110672882B (zh) 一种利用扫描探针探测材料介电常数的方法
Villarrubia et al. Intercomparison of SEM, AFM, and electrical linewidths
TW200825365A (en) Method for correlating the line width roughness of gratings and method for measurement
JP6216498B2 (ja) 標本データ用のロバストなピークファインダー
WO2022151645A1 (zh) 半导体结构尺寸的测量方法及设备
Barnes et al. Optimizing image-based patterned defect inspection through FDTD simulations at multiple ultraviolet wavelengths
Gates et al. Accurate flexural spring constant calibration of colloid probe cantilevers using scanning laser Doppler vibrometry
Hazart et al. Data fusion for CD metrology: heterogeneous hybridization of scatterometry, CDSEM, and AFM data
US20200211819A1 (en) Method for calibrating a scanning charged particle microscope
Zhang et al. Plasma Focused Ion Beam Tomography for Accurate Characterization of Black Silicon Validated by Full Wave Optical Simulation
Nenadović et al. Quantification of the lift height for magnetic force microscopy using 3D surface parameters
Dagata et al. Scanning probe techniques for the electrical characterization of semiconductor devices
Potzick Accuracy in integrated circuit dimensional measurements
Linholm et al. Measurement of patterned film linewidth for interconnect characterization
Gans et al. Systematic investigation of CD metrology tool response to sidewall profile variation on a COG test mask
Yee et al. Application of atomic force microscopy in IC/discrete failure analysis
Schneir et al. High-resolution profilometry for CMP process control
Liu et al. Profile Measurement of Resist Surface Using Multi-Array-Probe System

Legal Events

Date Code Title Description
GD4A Issue of patent certificate for granted invention patent
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees