[发明专利]超厚薄膜的测量方法和测量装置

说明书

一种超厚薄膜的测量方法和测量装置，其中所述超厚薄膜的测量方法，通过计算理论光谱与量测光谱的峰位相关性，将峰位相关性最高的点对应的理论光谱所对应的厚度作为测量厚度，即本申请中对超厚薄膜进行测量时，相对于传统椭圆偏振法采用的内差法或者均方根偏差计算获得薄膜厚度的方法，通过理论光谱与量测光谱的峰位相关性而非特定波长上理论光谱与量测光谱光强的差值权重来作为厚度测量的依据，从而实现对超厚薄膜的厚度测量，并可以获得可靠的测量结果。

技术领域

本发明涉及半导体制作领域，尤其涉及一种超厚薄膜的测量方法和测量装置。

背景技术

随着薄膜技术的发展，薄膜可以应用于集成电路、微型薄膜电容器、三维存储器等。在制备薄膜的工艺中，薄膜厚度是一个非常重要的参数，直接关系到应用该薄膜的元件能否正常工作，因此，在制备薄膜的工艺中精确地测量薄膜厚度，以保证薄膜厚度的准确性是十分必要的。

在实际工作中虽然可以利用各种传统的方法测定光学参数(如布儒斯特角法测介质膜的折射率、干涉法测膜厚等)，但椭圆偏振法(简称椭偏法)具有独特的优点，是一种较灵敏(可探测生长中的薄膜小于0.1nm的厚度变化)、精度较高(比一般的干涉法高一至二个数量级)、并且是非破坏性测量，是一种先进的测量薄膜纳米级厚度的方法。

椭圆偏正法测量薄膜厚度的基本原理是：将通过起偏器光入射的待测薄膜表面，通过测定待测薄膜表面入射光和反射光前后偏振态的变化(振幅比和相位差)，从而获得待测薄膜的厚度信息。

但是采用现有椭圆偏正法对薄膜厚度进行测量时，特别是厚度较大的薄膜进行测量时，难以给出可靠的测量结果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是怎样减小或防止光罩的变形。

为了解决上述问题，本发明提供了一种超厚薄膜的测量方法，包括步骤：

获得待测薄膜的红外光波段的全波段的量测光谱；

获得待测薄膜的材料对应的理论光谱；

计算理论光谱与量测光谱的峰位相关性，将峰位相关性最高的点对应的理论光谱所对应的厚度作为测量厚度。

可选的，所述全波段量测光谱通过具备红外光波段的椭圆偏振厚度测量设备测量获得。

可选的，所述红外光波段的波长为960纳米-2200纳米。

可选的，所述全波段量测光谱为测量获得的光强随测量时红外波长变化的分布曲线。

可选的，所述理论光谱的获得过程包括步骤：提供回归分析物理模型，所述回归分析物理模型根据不同的厚度、特定材料的色散关系曲线计算生成光强对应红外光波长的分布曲线；根据信噪比，获取适于计算的特定红外光波段；在回归分析物理模型中设定所述特定材料为待测薄膜的材料以及特定红外光波段，回归分析物理模型根据相应的设定计算获得待测薄膜的不同厚度下的光强对应特定红外光波段的若干分布曲线，该若干分布曲线即为若干理论光谱。

可选的，所述根据信噪比，获取适于计算的特定红外光波段的过程为：基于回归分析物理模型，获得红外光波段的全波段内，待测薄膜的厚度进行最小分辨率量级变化时对应的光谱变化量，将光谱变化量除以系统噪音，获得信噪比；将信噪比大于3对应的红外光波段作为适于计算的特定红外光波段。

可选的，基于特定红外光波段，将全波段的量测光谱中与特定红外光波段相同的波段所对应的量测光谱与理论光谱进行峰位相关性的计算。

可选的，所述峰位相关性为理论光谱的各波峰与量测光谱的各波峰在沿波长方向上的平移对准性，或者所述峰位相关性为理论光谱的各波谷与量测光谱的各波谷在沿波长方向上的平移对准性，或者所述峰位相关性为理论光谱的各波峰和波谷与量测光谱的各波峰和波谷在沿波长方向上的平移对准性。

可选的，所述待测薄膜的材料为硅。