[發明專利]一種測量多晶硅粗糙度的方法及裝置

在審

• 申請號: 201710447035.3
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107388994A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 余宏萍
• 申請（專利權）人: 武漢華星光電技術有限公司
• 主分類號: G01B11/30
• 分類號: G01B11/30
• 代理公司: 深圳翼盛智成知識產權事務所(普通合伙)44300
• 代理人: 黃威

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種測量多晶硅粗糙度的方法及裝置。

背景技術

隨著現代生活的快速發展，手機、電腦、電視等視頻產品在人們的生活中越來越普及。而生產這些設備，多晶硅膜(p-Si)是其中必不可少的一部分。

現有技術中，制備多晶硅膜時一般采用準分子激光退火(Excimer Laser Annealing，可縮寫為ELA)的方法，其利用高能量的準分子激光照射非晶硅薄膜，使其吸收準分子激光的能量后，使非晶硅薄膜呈融化狀態，冷卻結晶后形成多晶硅膜，制備過程一般是在400℃～600℃的溫度下進行，能夠有效防止基板的變形。

準分子激光退火工藝是一種相對比較復雜的退火過程。而多晶硅薄膜的表面平坦性、晶粒尺寸及晶粒均勻性的控制一直是該退火工藝中的研究熱點。目前由于普通激光退火過程中引起的多晶硅晶粒的不均勻性生長，導致非常大的薄膜粗糙度，且多晶硅薄膜的晶粒尺寸偏小，分布不均勻。多晶硅薄膜表面粗糙度將直接影響低溫多晶硅薄膜晶體管的電學性能，如遷移率大小、漏電流大小、遷移率及閾值電壓的均勻性等。因此，對多晶硅薄膜表面粗糙度的測量顯得尤為重要。

目前，非晶硅在經過準分子激光退火結晶后，一般對多晶硅薄膜表面進行切片取樣，然后進行原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope，AFM)測試。由顯微探針受力的大小直接換算出樣品表面的高度，從而獲得樣品表面形貌的信息。但此方法分析周期較長、成本較高，并且也受到原子力顯微鏡產能的影響，使得測量多晶硅粗糙度的效率較低，影響整個制程效率。

發明內容

本發明提供了一種測量多晶硅粗糙度的方法及裝置，以實現對經過準分子激光退火工藝后的多晶硅粗糙度的測量。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案如下：

本發明提供了一種測量多晶硅粗糙度的方法，所述測量方法包括如下步驟：

步驟S10、將多晶硅放置于光源與積分球之間的光路的第一位置；

步驟S20、所述光源的出射光經過位于所述第一位置的所述多晶硅后進入所述積分球；

步驟S30、通過所述積分球測得所述多晶硅的第一穿透率T_s；

步驟S40、將所述多晶硅移動至所述光路的第二位置；

步驟S50、所述光源的出射光經過位于所述第二位置的所述多晶硅后進入所述積分球；

步驟S60、通過所述積分球測得所述多晶硅的第二穿透率T_t；

步驟S70、根據公式H＝(T_t-T_s)/T_t，計算得出所述多晶硅的霧度H；

步驟S80、根據公式H＝1-exp[-(4πR_msC|n₀-n₁|/λ)³]計算出所述多晶硅表面的粗糙度R_ms，其中，n₀為預定介質的折射率，n₁為多晶硅的折射率，λ為波長，C為修正系數。

根據本發明一優選實施例，所述步驟S 10包括：

步驟S101、提供一光源以及一積分球，所述光源的出射光為一單色光；

步驟S102、將所述積分球放置在所述光源的光線照射范圍中上，以使所述光源的出射光進入所述積分球；

步驟S103、將多晶硅放置于光源與積分球之間的所述光路的第一位置，以使所述光源的出射光穿過所述多晶硅進入所述積分球。

根據本發明一優選實施例，所述方法還包括：

步驟S90、在所述光源至所述積分球的所述光路上設置第一反射鏡、第二反射鏡以及第三反射鏡。

根據本發明一優選實施例，所述步驟S90包括：

步驟S901、將所述第一反射鏡設置于所述光源的所述光路上，所述光路的光軸與所述第一反射鏡呈45度；

步驟S902、將所述第二反射鏡與所述第一反射鏡相對設置，且互相平行；所述第二反射鏡與所述第一反射鏡的中心點在同一垂直線上；

步驟S903、將所述第三反射鏡與所述第二反射鏡進行對稱設置。

根據本發明一優選實施例，所述第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡均為鍍銀的平面反射鏡，且三者具有相同的反射率。