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CN114739300A - 一种测量外延片的外延层厚度的方法 - Google Patents

一种测量外延片的外延层厚度的方法 Download PDF

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CN114739300A CN202210340751.2A CN202210340751A CN114739300A CN 114739300 A CN114739300 A CN 114739300A CN 202210340751 A CN202210340751 A CN 202210340751A CN 114739300 A CN114739300 A CN 114739300A
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余先育
张兴华
唐德明
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Abstract

本发明涉及半导体技术领域，提出一种测量外延片的外延层厚度的方法，该方法为使用内置参考片测量方法(FROC，Fixed Reference On Chuck)，其中包括下列步骤：在载物台上布置外延片，其中所述载物台包括卡盘以及凸台，所述凸台与所述卡盘连接并从所述卡盘伸出，其中在所述凸台上布置参考片，其中外延片布置在所述卡盘上；配置光谱测量系统的配方参数；通过所述光谱测量系统测量所述参考片的参考光谱，并且测量所述外延片的样品光谱；根据所述参考光谱以及所述样品光谱确定对照光谱；根据所述配方参数确定所述对照光谱的特征波段；以及根据所述特征波段确定所述外延片的外延层厚度。

Description

一种测量外延片的外延层厚度的方法
技术领域
本发明总的来说涉及半导体技术领域。具体而言，本发明涉及一种测量外延片的外延层厚度的方法。
背景技术
外延片通常包括衬底以及沉积在所述衬底上的外延层。通过沉积所述外延层，可以消除传统的晶片在晶体生长以及机械加工过程中晶片上的缺陷。因此外延片相比于传统的晶片品质更好，可以更好地适用于高精密度和小尺寸的器件，但这同时也对外延片的品质提出了更高的要求。通常而言，对外延片的品质影响最大的是所述外延层的厚度以及电阻率的均匀性，因此在实际生产中对所述外延片的厚度进行测量是很重要的一环。
传统的测量外延层厚度的系统通常只设置单一的载物卡盘，参考片保存于系统外部，在测量的过程中需要在所述载物卡盘上分别放置参考片(Reference Wafer)和外延片来进行测量。
然而参考片保存在系统外部容易发生管理上的混乱，用户在使用的过程中容易出现不同参考片之间的混淆或者发生参考片的遗失。并且由于参考片保存在系统外部，当外延片的测量数值出现偏差时，难以快速判定该偏差是由于系统的偏差还是外延片的偏差所导致的。另外，由于测量的过程中需要在所述载物卡盘上分别放置参考片和外延片来进行测量，系统的运行效率也有待提高。
发明内容
为至少部分解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种测量外延片的外延层厚度的方法，该方法是为使用内置参考片测量方法(FROC，Fixed Reference On Chuck)，其中包括下列步骤：
在载物台上布置外延片，其中所述载物台包括卡盘以及凸台，所述凸台与所述卡盘连接并从所述卡盘伸出，其中在所述凸台上布置参考片，其中外延片布置在所述卡盘上；
配置光谱测量系统的配方参数；
通过所述光谱测量系统测量所述参考片的参考光谱，并且测量所述外延片的样品光谱；
根据所述参考光谱以及所述样品光谱确定对照光谱；
根据所述配方参数确定所述对照光谱的特征波段；以及
根据所述特征波段确定所述外延片的外延层厚度。
在本发明一个实施例中规定，所述参考片被构造为与所述凸台的尺寸及形状相配合。
在本发明一个实施例中规定，所述参考片为镀金参考片，其中通过测量所述镀金参考片的参考光谱以便增强所述对照光谱的对比度。
在本发明一个实施例中规定，所述卡盘具有真空孔。
在本发明一个实施例中规定，所述卡盘具有多个卡盘区域，其中所述多个卡盘区域被配置为与不同尺寸的外延片相配合。
在本发明一个实施例中规定，所述光谱测量系统包括光源、分束器、探测器以及数据处理系统。
在本发明一个实施例中规定，所述光源包括近红外光源、中红外光源以及远红外光源。
在本发明一个实施例中规定，所述近红外光源包括钨丝灯或者碘钨灯；和\或
所述中红外光源包括硅碳棒或者陶瓷光源；和\或
所述远红外光源包括高压泵灯或者氧化钍灯。
在本发明一个实施例中规定，所述探测器包括硫酸三甘钛探测器、铌酸钡锶探测器、碲镉汞探测器、锑化铟探测器以及氘化硫酸三甘钛探测器。
本发明至少具有如下有益效果：本发明将参考片布置于系统内部进行测量，可以避免管理上的混乱，有助于快速判定测量偏差并且提高了测量效率。另外本发明中可以设置镀金参考片来模拟外延层厚度为零的参考片以及监控系统中的光学强度。
附图说明
为进一步阐明本发明的各实施例中具有的及其它的优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。
图1示出了本发明一个实施例中一个载物台的示意图。
图2示出了本发明一个实施例中一个测量外延层厚度的方法的流程示意图。
具体实施方式
应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。
在本发明中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在…上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在…下或下方”，反之亦然。
在本发明中，各实施例仅仅旨在说明本发明的方案，而不应被理解为限制性的。
在本发明中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。
在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。另外，除非另行说明，本发明的不同实施例中的特征可以相互组合。例如，可以用第二实施例中的某特征替换第一实施例中相对应或功能相同或相似的特征，所得到的实施例同样落入本申请的公开范围或记载范围。
在此还应当指出，在本发明的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本发明中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。
另外，本发明的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，各方法步骤可以以不同顺序执行。
下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本发明。
在本发明的一个实施例中提出一个测量外延片的外延层厚度的系统，该系统包括测量设备以及载物台。
所述测量设备可以是傅里叶红外变换光谱测量系统(FTIR，Fourier TransformInfrared Spectrometer)，所述光谱测量系统可以测量外延片以及参考片的光谱。
所述光谱测量系统可以包括光源、分束器、探测器以及数据处理系统。
所述光源可以包括近红外光源、中红外光源以及远红外光源。其中所述近红外光源包括钨丝灯或者碘钨灯；和\或所述中红外光源包括硅碳棒或者陶瓷光源；和\所述远红外光源包括高压泵灯或者氧化钍灯。
所述分束器可以将入射光束分成反射光和透射光两部分，然后再使之复合，如果可动镜使两束光造成一定的光程差，则复合光束即可造成相长或相消干涉。
所述探测器包括硫酸三甘钛探测器(TGS)、铌酸钡锶探测器、碲镉汞探测器、锑化铟探测器以及氘化硫酸三甘钛探测器(DTGS)，其中所述氘化硫酸三甘钛探测器可以包括KRS-5窗片(溴碘化铊红外窗片)和分光仪中的KBr(溴化钾)或者ZnSe(硒化锌)分光镜。
图1示出了本发明一个实施例中一个载物台的示意图，所述载物台可以包括卡盘(Chuck)101以及凸台102。
所述卡盘101被配置为承载待测量的外延片。所述凸台102与所述卡盘101连接，其中所述凸台102上布置有参考片，所述凸台102以及所述参考片的数量可以是一个或多个。以图1所示的载物台为例，该载物台设置有两个所述凸台102。
传统的测量外延层厚度的系统通常只设置单一的载物卡盘，参考片保存于系统外部，在测量的过程中需要在所述载物卡盘上分别放置参考片和外延片来进行测量。
然而参考片保存在系统外部容易发生管理上的混乱，用户在使用的过程中容易出现不同参考片之间的混淆或者发生参考片的遗失。并且由于参考片保存在系统外部，当外延片的测量数值出现偏差时，难以快速判定该偏差是由于系统的偏差还是外延片的偏差所导致的。另外，由于测量的过程中需要在所述载物卡盘上分别放置参考片和外延片来进行测量，系统的运行效率也有待提高。
而在本发明中，所述参考片固定布置在系统内部的所述凸台102上，进而可以避免上述问题。
所述卡盘101上可以具有真空孔103，其中可以通过电磁阀控制开关来控制所述卡盘101表面的抽真空。进一步地，所述卡盘101可以设置有多个卡盘区域以便适配不同尺寸的外延片，例如可以如图1所示设置第一区域1011和第二区域1012。
传统的测量外延层厚度的系统中参考片通常采用已知外延层厚度的整片外延晶圆，而本发明中可以采用与所述凸台102的尺寸适配的已知外延层厚度的切割后的小片晶圆，所述参考片例如可以是边长2cm的正方形，其厚度可以是550um。
另外所述参考片可以是镀金参考片，所述镀金参考片具有反射光强、数据可追溯以及可长期使用的特点，在进行测量的过程中相当于外延层厚度为0的参考片。所述镀金参考片在进行外延层厚度测量的过程中具有反射光较强，红外光损失较少的特点，因此通过测量所述镀金参考片的参考光谱可以有效地增强光谱的对比度，并且可以有效地排除外延层厚度测量中的光谱仪、空气以及外延片造成的误差。另外，所述镀金参考片还可以用于监控系统中所述光谱测量系统的光学强度。
可以在所述载物台的多个所述凸台102的其中之一上放置所述镀金参考片。仍然以图1所示的载物台为例进行说明，两个所述凸台102的其中之一上放置所述镀金参考片，另外一个所述凸台102上可以放置已知外延层厚度的切割后的小片参考片。
图2示出了本发明一个实施例中一个测量外延层厚度的方法的流程示意图。如图2所示，该方法可以包括下列步骤：
步骤100、在载物台上布置待测量的外延片，其中所述载物台上包括卡盘101以及凸台102，所述凸台102上具有固定的参考片，在所述卡盘101上布置所述外延片。
步骤200、配置光谱测量系统的配方参数(Recipe)。
步骤300、通过所述光谱测量系统测量所述参考片的参考光谱，并且测量所述外延片的样品光谱。
步骤400、根据所述参考光谱以及所述样品光谱确定对照光谱。
步骤500、根据所述配方参数确定所述对照光谱的特征波段。
步骤600、根据所述特征波段确定所述外延片的外延层厚度。
尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。

Claims (9)

1.一种测量外延片的外延层厚度的方法，其特征在于，包括下列步骤：
在载物台上布置外延片，其中所述载物台包括卡盘以及凸台，所述凸台与所述卡盘连接并从所述卡盘伸出，其中在所述凸台上布置参考片，其中外延片布置在所述卡盘上；
配置光谱测量系统的配方参数；
通过所述光谱测量系统测量所述参考片的参考光谱，并且测量所述外延片的样品光谱；
根据所述参考光谱以及所述样品光谱确定对照光谱；
根据所述配方参数确定所述对照光谱的特征波段；以及
根据所述特征波段确定所述外延片的外延层厚度。
2.根据权利要求1所述的测量外延片的外延层厚度的方法，其特征在于，所述参考片被构造为与所述凸台的尺寸及形状相配合。
3.根据权利要求1所述的测量外延片的外延层厚度的方法，其特征在于，所述参考片包括镀金参考片，其中通过测量所述镀金参考片的参考光谱以便增强所述对照光谱的对比度。
4.根据权利要求1所述的测量外延片的外延层厚度的方法，其特征在于，所述卡盘具有真空孔。
5.根据权利要求4所述的测量外延片的外延层厚度的方法，其特征在于，所述卡盘具有多个卡盘区域，其中所述多个卡盘区域被配置为与不同尺寸的外延片相配合。
6.根据权利要求1所述的测量外延片的外延层厚度的方法，其特征在于，所述光谱测量系统包括光源、分束器、探测器以及数据处理系统。
7.根据权利要求6所述的测量外延片的外延层厚度的方法，其特征在于，所述光源包括近红外光源、中红外光源以及远红外光源。
8.根据权利要求7所述的测量外延片的外延层厚度的方法，其特征在于，所述近红外光源包括钨丝灯或者碘钨灯；和\或
所述中红外光源包括硅碳棒或者陶瓷光源；和\或
所述远红外光源包括高压泵灯或者氧化钍灯。
9.根据权利要求6所述的测量外延片的外延层厚度的方法，其特征在于，所述探测器包括硫酸三甘钛探测器、铌酸钡锶探测器、碲镉汞探测器、锑化铟探测器以及氘化硫酸三甘钛探测器。
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