[发明专利]一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法及装置

说明书

本发明提供了一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法及装置，包括：提供待测晶圆；控制预设波长的探测光源照射待测晶圆具有薄膜结构一侧，探测光源透过薄膜结构照射多个光栅区，探测光源在多个光栅区衍射后透过薄膜结构出射；采集每个光栅区的预设位置衍射时分别透过第i薄膜层的第i预设衍射光，第i预设衍射光为预设衍射级次的衍射光；根据第i预设衍射光确定每个光栅区的预设位置衍射时分别透过第i薄膜层的第i光栅衍射强度；参考每个光栅区的预设位置分别位于晶片的坐标和每个光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度，拟合第i薄膜层的厚度曲线。本发明无需增加额外工艺，能够有效保证晶圆的制作成本低廉。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，更为具体地说，涉及一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法及装置。

背景技术

随着集成电路制造的发展，技术节点越来越小。薄膜的厚度和均匀性是集成电路生产中的关键因素，薄膜在沉积，旋涂，蚀刻等过程中扮演着功能作用，因此对薄膜的精确测量是集成电路生产中的必要环节。目前，测量薄膜厚度的方法包括：光学方法和非光学方法；其中光学方法主要有，干涉法、光谱分析法、椭圆偏振法；非光学方法主要有，电解法和水晶振子法。干涉法和光谱分析法都是利用相干光干涉形成摩尔条纹的原理来判断薄膜的厚度。但实际集成电路制程过程中，薄膜经过氧化，沉积等工艺变得非常厚，此时干涉法无法获得清晰的干涉条纹，因此测量误差比较大。光谱分析法测量不同类型薄膜时，需要使用不同的波长范围，使用局限性比较大。电解法和水晶法对测量薄膜类型也有一定的局限性，因此适用性不太广。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法及装置，有效解决了现有技术存在的技术问题，提供了一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的技术方案。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种基于探测光栅衍射强度测量薄膜厚度的方法，包括：

提供待测晶圆，所述待测晶圆包括晶片和位于所述晶片的生长面一侧的薄膜结构，所述晶片的生长面包括多个光栅区，且所述光栅区包括周期性凹槽，及所述薄膜结构包括沿所述晶片至所述薄膜结构方向依次叠加的第一薄膜层至第N薄膜层，N为大于或等于1的整数；

控制预设波长的探测光源照射所述待测晶圆具有所述薄膜结构一侧，其中，所述探测光源透过所述薄膜结构照射所述多个光栅区，所述探测光源在所述多个光栅区衍射后透过所述薄膜结构出射；

采集每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过第i薄膜层的第i预设衍射光，所述第i预设衍射光为预设衍射级次的衍射光，i为小于N的正整数；

根据所述第i预设衍射光确定每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过所述第i薄膜层的第i光栅衍射强度；

参考每个所述光栅区的预设位置分别位于所述晶片的坐标和每个所述光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度，拟合所述第i薄膜层的厚度曲线。

可选的，参考每个所述光栅区的预设位置分别位于所述晶片的坐标和每个所述光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度，拟合所述第i薄膜层的厚度曲线，包括：

参考每个所述光栅区的预设位置分别位于所述晶片的坐标、每个所述光栅区的预设位置分别对应的第i光栅衍射强度和最小二乘法，拟合所述第i薄膜层的厚度曲线。

可选的，根据所述第i预设衍射光确定每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过所述第i薄膜层的第i光栅衍射强度，包括：

通过光电探测器将所述第i预设衍射光转换为第i电信号，根据所述第i电信号确定每个所述光栅区的预设位置衍射时分别透过所述第i薄膜层的第i光栅衍射强度。

可选的，所述晶片包括切割道，且所述光栅区位于所述切割道处。