(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202111658726.0
(22)申请日 2021.12.30
(71)申请人 广州粤芯半导体技术有限公司
地址 510000 广东省广州市黄埔区凤凰五
路28号
(72)发明人 陈旺 薛英武 劳开满
紫光任务
(74)专利代理机构 上海思捷知识产权代理有限
公司 31295
杜恒岩代理人 钟晶
(51)Int.Cl.
G01N 21/21(2006.01)
G06F 30/20(2020.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明提供了一种椭偏仪光谱浮动模型及
进行一次量测，并收集所述晶圆膜层的量测光谱
数据；使用OLSA软件，对所述量测光谱数据进行
拟合；通过编辑所述晶圆对应膜层的射散模型，
蓝潮痕
增加一个谐振子，并将所述谐振子的初始值改为
0；在所述量测程式输出项里面选择所述谐振子。
本发明通过添加一个谐振子建立椭偏仪光谱浮
动模型，与现有技术相比，采用该模型能够获得
城镇化率比较精确的量测结果，从而明确不同晶圆的同一
膜层之间的差异、以及同一晶圆内不同位置处的
同一膜层之间的差异，从而准确反应出膜层制作
过程的均匀性。权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 114324184 A 2022.04.12
C N 114324184
A
1.一种椭偏仪光谱浮动模型的建立方法，其特征在于，包括：
建立量测程式，对晶圆进行一次量测，并收集所述晶圆膜层的量测光谱数据；
使用OLSA软件，对所述量测光谱数据进行拟合；
通过编辑所述晶圆对应膜层的射散模型，增加一个谐振子，并将所述谐振子的初始值改为0；
在所述量测程式输出项里面选择所述谐振子。
2.根据权利要求1所述的椭偏仪光谱浮动模型的建立方法，其特征在于，在对所述晶圆进行量测之前，在所述量测程式中开启收集光谱的功能。
3.根据权利要求2所述的椭偏仪光谱浮动模型的建立方法，其特征在于，在对所述晶圆进行量测之前，确定所述晶圆进行量测的准确位置。
4.根据权利要求3所述的椭偏仪光谱浮动模型的建立方法，其特征在于，收集所述晶圆多个膜层的量测光谱数据。
5.根据权利要求3所述的椭偏仪光谱浮动模型的建立方法，其特征在于，收集所述晶圆所有膜层的量测光谱数据。
6.根据权利要求5所述的椭偏仪光谱浮动模型的建立方法，其特征在于，对所述晶圆所有膜层的量测光谱数据进行拟合。
7.根据权利要求1所述的椭偏仪光谱浮动模型的建立方法，其特征在于，所述量测光谱数据包括膜厚和光学常数。
8.根据权利要求7所述的椭偏仪光谱浮动模型的建立方法，其特征在于，所述光学常数包括折射率和消光系数。
9.根据权利要求1所述的椭偏仪光谱浮动模型的建立方法，其特征在于，所述谐振子为空白自由谐振子。
10.一种椭偏仪光谱浮动模型，其特征在于，采用如权利要求1～9中任一项所述的椭偏仪光谱浮动模型的建立方法建立而成。
权 利 要 求 书1/1页CN 114324184 A
椭偏仪光谱浮动模型及建立方法
技术领域
[0001]本发明涉及半导体技术量测领域，特别涉及一种椭偏仪光谱浮动模型及建立方法。
背景技术
[0002]椭偏法是基于测量偏振光的相位和振幅变化的技术，具有非接触性、测量精度高和非破坏性的特点，能同时测量薄膜厚度和光学常数，还可测量多层薄膜，适合测量的膜厚范围比较广。
[0003]图1为一椭偏仪测量的基本流程图，首先进行Measurement(量测)，接着建立光谱模型(Model)，之后进行数据分析拟合(Fit)，最后得到量测结果(Results)。通过椭偏仪一次量测就可以分析得到光学常数、膜层厚度以及其他感兴趣的参数值。从图1中我们也可以看出，量测结果的准确性与否，关键在于光谱模型的建立以及数据分析拟合。在光谱中，我们通常使用厚度以及光学常数(折射率和消光系数)来描述每一层材料(包括衬底)，对未知的参数先做一个初始假定，而这些光学常数是由若干个谐振子组成，通常的数据分析拟合和量测过程就是浮动这些谐振子的过程。
[0004]传统的浮动谐振子的方法有两种：一种是HO(Harmonic Oscillator，谐振子)模型，也就是让这些谐振子自由浮动；另一种是BEMA(Bruggeman Effective Medium Approximation，布曼介电常数近似理论)模型，也就是让这些谐振子在一定的范围内浮动。
[0005]在实际操作中，我们对一片晶圆(wafer)上一个或者若干个点进行光谱拟合，分别得到这几个点
的光学常数，分别把这几个点记为M1、M2、……。HO模型就是在其中一个M上直接浮动，这种浮动方式会由于异常浮动导致量测结果有偏移。BEMA模型就是将其中的几个M 合并在一起，从而得到浮动的上下限，这种范围浮动会由于浮动范围设置不合理而“撞边”导致量测结果异常。
发明内容
[0006]本发明的目的在于提供一种椭偏仪光谱浮动模型及建立方法，通过添加一个谐振子，能够得到比较精确的测量结果，从而反应出膜层制作过程的均匀性。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供一种椭偏仪光谱浮动模型的建立方法，包括：[0008]建立量测程式，对晶圆进行一次量测，并收集所述晶圆膜层的量测光谱数据；[0009]使用OLSA软件，对所述量测光谱数据进行拟合；
[0010]通过编辑所述晶圆对应膜层的射散模型，增加一个谐振子，并将所述谐振子的初始值改为0；
[0011]在所述量测程式输出项里面选择所述谐振子。
[0012]可选的，在对所述晶圆进行量测之前，在所述量测程式中开启收集光谱的功能。[0013]可选的，在对所述晶圆进行量测之前，确定所述晶圆进行量测的准确位置。
[0014]可选的，收集所述晶圆多个膜层的量测光谱数据。
[0015]可选的，收集所述晶圆所有膜层的量测光谱数据。
远华案内幕[0016]可选的，对所述晶圆所有膜层的量测光谱数据进行拟合。
[0017]可选的，所述量测光谱数据包括膜厚和光学常数。
[0018]可选的，所述光学常数包括折射率和消光系数。
[0019]可选的，所述谐振子为空白自由谐振子。
[0020]相应的，本发明还提供一种椭偏仪光谱浮动模型，采用如上所述的椭偏仪光谱浮动模型的建立方法建立而成。
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[0021]综上所述，本发明提供的一种椭偏仪光谱浮动模型及建立方法，首先建立量测程式，对晶圆进行一次量测，并收集所述晶圆膜层的量测光谱数据；接着使用OLSA软件，对所述量测光谱数据进行拟合；之后通过编辑所述晶圆对应膜层的射散模型，增加一个谐振子，并将所述谐振子的初始值改为0；最后在所述量测程式输出项里面选择所述谐振子。本发明通过添加一个谐振子建立椭偏仪光谱浮动模型，与现有技术相比，采用该模型能够获得比较精确的量测结果，从而明确不同晶圆的同一膜层之间的差异、以及同一晶圆内不同位置处的同一膜层之间的差异，从而准确反应出膜层制作过程的均匀性。
附图说明
[0022]本领域的普通技术人员应当理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。
[0023]图1为一椭偏仪测量的基本流程图；
[0024]图2是本发明一实施例提供的椭偏仪光谱浮动模型的建立方法的流程图；[0025]图3是本发明一实施例提供的采用多种光谱浮动模型量测折射率的结果对比图。
具体实施方式
[0026]为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
[0027]如在本发明中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于
描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，除非内容另外明确指出外。
[0028]图2是本发明一实施例提供的椭偏仪光谱浮动模型的建立方法的流程图。[0029]如图2所示，椭偏仪光谱浮动模型的建立方法，包括：
[0030]S1：建立量测程式，对晶圆进行一次量测，并收集所述晶圆膜层的量测光谱数据；[0031]S2：使用OLSA软件，对所述量测光谱数据进行拟合；
[0032]S3：通过编辑所述晶圆对应膜层的射散模型，增加一个谐振子，并将所述谐振子的
初始值改为0；
[0033]S4：在所述量测程式输出项里面选择所述谐振子。
[0034]在步骤S1中，建立量测程式(recipe)，所述量测程式是可以使用的，并在所述量测程式中开启收集光谱的功能。然后确定所述晶圆进行量测的位置，确保量测位置是准确的，之后对所述晶圆进行一次量测，并收集所述晶圆膜层的量测光谱数据。
[0035]本实施例中，需要量测所述晶圆的所有膜层，并收集所述晶圆所有膜层的量测光谱数据。或者，也可以量测所述晶圆的多个膜层，并收集所述晶圆多个膜层的量测光谱数据。所述量测光谱数据包括膜厚和光学常数，所述光学常数可以包括折射率和消光系数。[0036]在步骤S2中，使用OLSA(Off Line Spectrum Analyze离线光谱分析)软件，对步骤S1中量测到的所述光谱数据进行拟合。使用OLSA软件进行拟合是本领域的常用技术手段，本发明对此不作描述。
[0037]本实施例中，对所述晶圆所有膜层的量测光谱数据进行拟合。或者，也可以对所述晶圆多个膜层的量测光谱数据进行拟合。可以对步骤S1中收集到的所有量测光谱数据进行拟合，也可以选择其中的多个膜层的所述量测光谱数据进行拟合。
[0038]在步骤S3中，通过编辑所述晶圆对应膜层的射散模型(Dispersion mode)，增加一个谐振子，并将所述谐振子的初始值改为0。这时所述量测程式中多了一个空白自由谐振子。
[0039]在该步骤中，所述晶圆对应膜层指的是所述晶圆内需要进行量测的膜层。通过编辑所述晶圆内需要进行量测的膜层的射散模型，增加一个空白自由谐振子。
[0040]在步骤S4中，在所述量测程式输出项里面选择所述谐振子。由此建立的椭偏仪光谱浮动模型增加了一个空白自由谐振子。
[0041]对一片晶圆上一个或者若干个点进行光谱拟合，分别得到这几个点的光学常数，把这几个点分别记为M1、M2、……。在HO模型中，谐振子的浮动范围是从负无穷到正无穷(‑∞<M<+∞)，这种浮动方式会由于异常浮动导致量测结果有偏移。在BEMA模型中，谐振子的范围是从M1、M2、……中的最小值到最大值，例如M1为最小值，M2为最大值，则M1<M<M2，这种范围浮动会由于浮动范围设置不合理而“撞边”导致量测结果异常。而通过本发明所提供的椭偏仪光谱浮动模型的建立方法建立的椭偏仪光谱浮动模型，通过增加一个空白自由谐振子，使得谐振子的浮动范围变为M+k(k为浮动项)，从而能够得到比较精确的量测结果。[0042]通过上述各步骤建立的椭偏仪光谱浮动模型，与现有技术相比，采用该模型能够获得比较精确的测量结果，从而明确不同晶圆的同一膜层之间的差异、以及同一晶圆内不同位置处的同一膜层之间的差异，从而准确反应出膜层制作过程的均匀性。在某一膜层的制作过程中，批量晶圆依次进入腔室进行膜层的制作，不同晶圆之间可能由于腔室内工艺条件的稍微变化而形成有差异的膜层，例如膜厚的稍微不同，折射率等光学常数的稍微差异，而同一晶圆的同一膜层，在不同位置处也可能存在差异，而采用通过上述各步骤建立的椭偏仪光谱浮动模型，能够获得比较精确的量测结果，对量测结果进行分析，则可以更明确的得知不同晶圆的同一膜层之间存在的差异，以及同一晶圆内不同位置处的同一膜层之间存在的差异，从而准确反应出膜层制作过程的均匀性。
[0043]相应的，本发明还提供一种椭偏仪光谱浮动模型，采用如上所述的椭偏仪光谱浮动模型的建立方法建立而成。
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