[發(fā)明專利]超厚薄膜的測量方法和測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910001692.4
• 申請日: 2019-01-02
• 公開（公告）號: CN109540007B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 張碩;鄧常敏;周毅;羋健
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 上海盈盛知識產權代理事務所(普通合伙) 31294
• 代理人: 董琳;高德志

一種超厚薄膜的測量方法和測量裝置，其中所述超厚薄膜的測量方法，通過計算理論光譜與量測光譜的峰位相關性，將峰位相關性最高的點對應的理論光譜所對應的厚度作為測量厚度，即本申請中對超厚薄膜進行測量時，相對于傳統(tǒng)橢圓偏振法采用的內差法或者均方根偏差計算獲得薄膜厚度的方法，通過理論光譜與量測光譜的峰位相關性而非特定波長上理論光譜與量測光譜光強的差值權重來作為厚度測量的依據(jù)，從而實現(xiàn)對超厚薄膜的厚度測量，并可以獲得可靠的測量結果。

技術領域

本發(fā)明涉及半導體制作領域，尤其涉及一種超厚薄膜的測量方法和測量裝置。

背景技術

隨著薄膜技術的發(fā)展，薄膜可以應用于集成電路、微型薄膜電容器、三維存儲器等。在制備薄膜的工藝中，薄膜厚度是一個非常重要的參數(shù)，直接關系到應用該薄膜的元件能否正常工作，因此，在制備薄膜的工藝中精確地測量薄膜厚度，以保證薄膜厚度的準確性是十分必要的。

在實際工作中雖然可以利用各種傳統(tǒng)的方法測定光學參數(shù)(如布儒斯特角法測介質膜的折射率、干涉法測膜厚等)，但橢圓偏振法(簡稱橢偏法)具有獨特的優(yōu)點，是一種較靈敏(可探測生長中的薄膜小于0.1nm的厚度變化)、精度較高(比一般的干涉法高一至二個數(shù)量級)、并且是非破壞性測量，是一種先進的測量薄膜納米級厚度的方法。

橢圓偏正法測量薄膜厚度的基本原理是：將通過起偏器光入射的待測薄膜表面，通過測定待測薄膜表面入射光和反射光前后偏振態(tài)的變化(振幅比和相位差)，從而獲得待測薄膜的厚度信息。

但是采用現(xiàn)有橢圓偏正法對薄膜厚度進行測量時，特別是厚度較大的薄膜進行測量時，難以給出可靠的測量結果。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是怎樣減小或防止光罩的變形。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種超厚薄膜的測量方法，包括步驟：

獲得待測薄膜的紅外光波段的全波段的量測光譜；

獲得待測薄膜的材料對應的理論光譜；

計算理論光譜與量測光譜的峰位相關性，將峰位相關性最高的點對應的理論光譜所對應的厚度作為測量厚度。

可選的，所述全波段量測光譜通過具備紅外光波段的橢圓偏振厚度測量設備測量獲得。

可選的，所述紅外光波段的波長為960納米-2200納米。

可選的，所述全波段量測光譜為測量獲得的光強隨測量時紅外波長變化的分布曲線。

可選的，所述理論光譜的獲得過程包括步驟：提供回歸分析物理模型，所述回歸分析物理模型根據(jù)不同的厚度、特定材料的色散關系曲線計算生成光強對應紅外光波長的分布曲線；根據(jù)信噪比，獲取適于計算的特定紅外光波段；在回歸分析物理模型中設定所述特定材料為待測薄膜的材料以及特定紅外光波段，回歸分析物理模型根據(jù)相應的設定計算獲得待測薄膜的不同厚度下的光強對應特定紅外光波段的若干分布曲線，該若干分布曲線即為若干理論光譜。

可選的，所述根據(jù)信噪比，獲取適于計算的特定紅外光波段的過程為：基于回歸分析物理模型，獲得紅外光波段的全波段內，待測薄膜的厚度進行最小分辨率量級變化時對應的光譜變化量，將光譜變化量除以系統(tǒng)噪音，獲得信噪比；將信噪比大于3對應的紅外光波段作為適于計算的特定紅外光波段。

可選的，基于特定紅外光波段，將全波段的量測光譜中與特定紅外光波段相同的波段所對應的量測光譜與理論光譜進行峰位相關性的計算。

可選的，所述峰位相關性為理論光譜的各波峰與量測光譜的各波峰在沿波長方向上的平移對準性，或者所述峰位相關性為理論光譜的各波谷與量測光譜的各波谷在沿波長方向上的平移對準性，或者所述峰位相關性為理論光譜的各波峰和波谷與量測光譜的各波峰和波谷在沿波長方向上的平移對準性。

可選的，所述待測薄膜的材料為硅。