CN116772703B - 用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪及测量方法 - Google Patents
用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪及测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116772703B CN116772703B CN202310505303.8A CN202310505303A CN116772703B CN 116772703 B CN116772703 B CN 116772703B CN 202310505303 A CN202310505303 A CN 202310505303A CN 116772703 B CN116772703 B CN 116772703B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wafer
- eddy current
- current sensor
- sample
- thickness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- H10P74/203—
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
- G01B7/06—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
- G01B7/10—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using magnetic means, e.g. by measuring change of reluctance
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
本公开提供一种用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪及测量方法,其中,测量方法用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪。测量仪包括:承载盘,用于承载晶圆,其中,晶圆的上表面覆盖金属薄膜;电涡流传感器,设置在承载盘的上方,配置成利用涡流效应在晶圆的金属薄膜内激发涡流磁场,并且检测涡流磁场的强度以产生对应的输出信号;以及测距传感器,设置在承载盘的上方,用于测量电涡流传感器距离晶圆的提离高度。测量方法包括:在承载盘承载待检测晶圆时,分别获取电涡流传感器产生的目标输出信号以及测距传感器测量到的目标提离高度;以及根据目标输出信号以及目标提离高度确定待检测晶圆的金属薄膜的厚度。
Description
技术领域
本公开涉及半导体技术领域,更具体地涉及一种用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪及测量方法、电子设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
背景技术
集成电路(Integrated Circuit,IC)是信息技术产业发展的核心和命脉。集成电路一般通过在硅晶圆上相继沉积导电层、半导体层或绝缘层而形成。从而使晶圆表面沉积有填料层形成的薄膜。制造工艺中,需要持续平坦化填料层直到露出图案化的顶表面,以在凸起图案之间形成导电路径。
随着半导体材料和半导体生产工艺的迅速发展,对晶圆表面金属膜厚特性的研究方案越来越多。目前不仅需要可靠的半导体基底材料和半导体工艺制备能力,还需要稳定可靠的测试工具以对晶圆表面金属薄膜的形貌做出准确判断。但是,目前市面上还没有能够准确测量出晶圆表面金属薄膜厚度的相关测量设备。
在此部分中描述的方法不一定是之前已经设想到或采用的方法。除非另有指明,否则不应假定此部分中描述的任何方法仅因其包括在此部分中就被认为是现有技术。类似地,除非另有指明,否则此部分中提及的问题不应认为在任何现有技术中已被公认。
发明内容
根据本公开实施例的第一方面,提供了一种用于晶圆金属薄膜厚度的测量方法,其中,测量方法用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪,测量仪包括:承载盘,用于承载晶圆,其中,晶圆的上表面覆盖金属薄膜;电涡流传感器,设置在承载盘的上方,配置成利用涡流效应在晶圆的金属薄膜内激发涡流磁场,并且检测涡流磁场的强度以产生对应的输出信号;以及测距传感器,设置在承载盘的上方,用于测量电涡流传感器距离晶圆的提离高度,测量方法包括:在承载盘承载待检测晶圆时,分别获取电涡流传感器产生的目标输出信号以及测距传感器测量到的目标提离高度;以及根据目标输出信号以及目标提离高度确定待检测晶圆的金属薄膜的厚度。
根据本公开实施例的第二方面,提供了一种用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪,包括:承载盘,用于承载晶圆,其中,晶圆的上表面覆盖金属薄膜;电涡流传感器,设置在承载盘的上方,配置成利用涡流效应在晶圆的金属薄膜内激发涡流磁场,并且检测涡流磁场的强度以产生对应的输出信号;测距传感器,设置在承载盘的上方,用于测量电涡流传感器距离晶圆的提离高度;以及处理器,与电涡流传感器和测距传感器通信连接,配置成在承载盘承载待检测晶圆时,分别获取电涡流传感器产生的目标输出信号以及测距传感器测量到的目标提离高度;以及根据目标输出信号以及目标提离高度确定待检测晶圆的金属薄膜的厚度。
根据本公开实施例的第三方面,提供了一种电子设备,包括:至少一个处理器;以及至少一个存储器,其上存储有计算机程序,其中,计算机程序在被至少一个处理器执行时,使至少一个处理器执行上述用于晶圆金属薄膜厚度的测量方法。
根据本公开实施例的第四方面,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时,使处理器执行上述用于晶圆金属薄膜厚度的测量方法。
根据本公开实施例的第四方面,提供了一种计算机程序产品,包括计算机程序,该计算机程序被处理器执行时,使处理器执行上述的测量方法。
根据本公开的一个或多个实施例,在测量晶圆的金属薄膜的厚度时,综合考虑电涡流传感器的输出信号大小以及提离高度对测量结果的影响,因此,利用本公开的测量方法得到的金属薄膜的厚度值相较于仅利用电涡流传感器的输出信号确定出的厚度值,结果更加准确。
附图说明
附图示例性地示出了实施例并且构成说明书的一部分,与说明书的文字描述一起用于说明实施例的示例性实施方式。所示出的实施例仅出于例示的目的,并不限制权利要求的范围。在所有附图中,相同的附图标记指代相同的要素或类似但不一定相同的要素。
图1是示出根据本公开的实施例的用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪的结构示意图;
图2是示出根据本公开的实施例的用于晶圆金属薄膜厚度的测量方法的流程图;
图3是示出根据本公开的实施例的用于晶圆金属薄膜厚度的测量方法的流程图;
图4是示出根据本公开的实施例的确定第一映射关系的方法的流程图;
图5是示出根据本公开的实施例的确定第二映射关系的方法的流程图;
图6示出了根据本公开的实施例的针对一样本晶圆得到的提离高度和对应的输出信号的曲线关系图;
图7是示出根据本公开的实施例的获取目标输出信号以及目标提离高度的方法的流程图;以及
图8是示出根据本公开的实施例的预设路径的示意图;
图9是示出根据本公开实施例的测量仪的纵向截面示意图;
图10示出了将待检测晶圆的金属薄膜的厚度进行2D图形化显示的示意图;
图11示出了将待检测晶圆的金属薄膜的厚度进行3D图形化显示的示意图;
图12示出了可以被用来实施本文所描述的方法的电子设备的示例配置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本公开进行进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明,而非对该发明的限定。另外,还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与相关发明相关的部分。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。除非上下文另外明确地表明,如果不特意限定要素的数量,则该要素可以是一个也可以是多个。此外,本公开中所使用的步骤或功能模块的编号仅用于对各个步骤或功能模块进行标识,而不用于限制各个步骤的执行顺序或各个功能模块相互之间的连接关系。
在本公开中,除非另有说明,否则使用术语“第一”、“第二”等来描述各种要素不意图限定这些要素的位置关系、时序关系或重要性关系,这种术语只是用于将一个元素与另一元素区分开。在一些示例中,第一要素和第二要素可以指向该要素的同一实例,而在某些情况下,基于上下文的描述,它们也可以指代不同实例。
在本公开中,对各种示例的描述中所使用的术语只是为了描述特定示例的目的,而并非旨在进行限制。除非上下文另外明确地表明,如果不特意限定要素的数量,则该要素可以是一个也可以是多个。此外,本公开中所使用的术语“和/或”涵盖所列出的项目中的任何一个以及全部可能的组合方式。
下面将结合附图详细介绍本公开的具体实施方式。
根据本公开的实施例,首先提出一种用于晶圆金属薄膜厚度的测量方法,该测量方法用于本公开的一种晶圆金属薄膜厚度的测量仪。为了更加详细地介绍本公开实施例的测量方法,这里先对用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪进行说明。
图1示出了根据本公开实施例的用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪100的结构示意图。如图1所示,测量仪100包括:承载盘30、电涡流传感器20以及测距传感器50。承载盘30用于承载晶圆,其中,晶圆的上表面覆盖金属薄膜。承载盘30可以具有吸附功能,能够吸附其承载的晶圆,以使得晶圆相对于承载盘30保持静止。上述吸附功能例如可以通过真空吸附装置来实现。电涡流传感器20设置在承载盘30的上方,配置成利用涡流效应在晶圆的金属薄膜内激发涡流磁场,并且检测涡流磁场的强度以产生对应的输出信号。作为一个示例,电涡流传感器20可以包括激励线圈、感应线圈、线圈骨架和屏蔽壳。激励线圈被通入固定频率的交流信号,产生交变的磁场,进而在金属薄膜和感应线圈中产生感应电动势,激励线圈、感应线圈和金属薄膜三者之间存在耦合的电磁感应关系。电涡流传感器20作为测量仪100的核心部分,主要是用来在金属薄膜内激发交变的电磁场并且感应不同厚度的金属薄膜引起的互感效应所产生的感生电动势的变化。在其他条件不变的情况下,感生电动势和金属薄膜的厚度存在一一对应的关系,因此,电涡流传感器20的输出信号与金属薄膜的厚度相关。测距传感器50设置在承载盘30的上方,用于测量电涡流传感器20距离晶圆的提离高度。测距传感器50包括但不限于毫米波传感器、激光测距传感器和红外测距传感器等。在测量过程中,测距传感器50的采样频率例如与电涡流传感器20的采样频率一致,以便实时输出电涡流传感器20距离晶圆的提离高度。
继续参照图1,在一些实施例中,测量仪100还包括距离调整装置11,电涡流传感器20以及测距传感器50均固定在距离调整装置11上,距离调整装置11配置成用于调节距离晶圆表面的提离高度。示例性的,上述距离调整装置11可以包括步进电机,步进电机的输出端固定连接电涡流传感器20以及测距传感器50,以带动这两者在图1所示的Z方向上运动。在另外一些实施例中,上述距离调整装置11还可以包括除步进电机以外的其他驱动机构,只要距离调整装置11能够驱动电涡流传感器20以及测距传感器50在竖直方向上运动即可,本公开不对距离调整装置11的具体结构进行限定。
图2示出了根据本公开实施例的用于晶圆金属薄膜厚度的测量方法200的流程图。
如图2所示,测量方法200包括:
步骤210,在承载盘30承载待检测晶圆时,分别获取电涡流传感器20产生的目标输出信号以及测距传感器50测量到的目标提离高度;以及
步骤220,根据目标输出信号以及目标提离高度确定待检测晶圆的金属薄膜的厚度。
在步骤210中,可以由测试人员将待检测晶圆放置在承载盘30上,调节电涡流传感器20以及测距传感器50在承载盘30上方空间的位置,以使其达到预先设定好的测量点。然后获取电涡流传感器20以及测距传感器50各自的读数,即,目标输出信号以及目标提离高度。
如前文所述,在其他条件不变的情况下,电涡流传感器20的输出信号与金属薄膜的厚度存在一一对应的关系,此外,提离高度也将影响电涡流传感器20的分辨率大小,因此电涡流传感器20的输出信号还与提离高度相关。因此,在步骤220中,可以根据目标输出信号以及目标提离高度两者来共同确定待检测晶圆的金属薄膜的厚度。在一些实施例中,可以预先确定金属薄膜的厚度与电涡流传感器20的输出信号以及提离高度之间的函数关系,然后将目标输出信号以及目标提离高度代入到上述函数关系中,得到金属薄膜的厚度。
根据本公开的一个或多个实施例的测量方法200,在测量晶圆的金属薄膜的厚度时,综合考虑电涡流传感器20的输出信号大小以及提离高度对测量结果的影响,因此,利用本公开的测量方法得到的金属薄膜的厚度值相较于仅利用电涡流传感器20的输出信号确定出的厚度值,结果更加准确。
图3示出了根据本公开实施例的用于晶圆金属薄膜厚度的测量方法300的流程图。
如图3所示,测量方法300包括:
步骤310,确定在测距传感器50测量到的提离高度为预设的标准高度的情况下,晶圆的金属薄膜的厚度与电涡流传感器20的输出信号之间的第一映射关系,其中,第一映射关系中的系数与电涡流传感器20的分辨率相关;
步骤320,确定提离高度与电涡流传感器20的分辨率之间的第二映射关系;
步骤330,根据第二映射关系对第一映射关系中的系数进行修正,以得到在测距传感器50测量到的提离高度为目标提离高度的情况下,晶圆的金属薄膜的厚度与电涡流传感器20的输出信号之间的第三映射关系;以及
步骤340,根据目标输出信号,基于第三映射关系确定待检测晶圆的金属薄膜的厚度。
在步骤310中,预设的标准高度可以是电涡流传感器20的检测效果最好的提离高度,上述标准高度的大小和测量仪100的具体型号和参数相关。在一些实施例中,第一映射关系可以是预先确定好的,并且存储在测量仪100的相关存储器中,在计算厚度时,可以从存储器中调取该第一映射关系。在另外一些实施例中,第一映射关系还可以在测量待检测晶圆的金属薄膜的厚度之前进行确定,例如,可以通过获取不同厚度且厚度已知的多个金属薄膜样本所对应的电涡流传感器20的输出信号来拟合上述第一映射关系。第一映射关系可以表示为:
T=f(x) (1)
其中,T表示金属薄膜的厚度,x为电涡流传感器20的输出信号。在一些实施例中,f(x)可以取三次函数,即,
T=Ax3+Bx2+Cx+D (2)
其中,A、B、C为第一映射关系中的系数,这些系数与电涡流传感器20的分辨率直接相关。本领域技术人员可以理解,电涡流传感器20的分辨率定义为测量值(即,电涡流传感器20的输出信号大小)随着金属薄膜的厚度变化的变化率。每当金属薄膜的厚度变化单位厚度,若电涡流传感器20的输出信号变化幅度越大,表示其分辨率越大;反之,则分辨率越小。因此,根据上述定义,式(2)中的各项系数A、B、C与电涡流传感器20的分辨率相关。
如上文所述,提离高度将影响电涡流传感器20的分辨率大小,因此,提离高度与电涡流传感器20的分辨率之间存在第二映射关系。一般而言,提离高度越高,电涡流传感器20的分辨率越小。在步骤320中,与第一映射关系类似,第二映射关系可以是预先确定好的,并且存储在测量仪100的相关存储器中,在计算厚度时,可以从存储器中调取该第二映射关系。在另外一些实施例中,第二映射关系还可以在测量待检测晶圆的金属薄膜的厚度之前进行确定,例如,可以通过在不同的提离高度处,获取不同厚度且厚度已知的金属薄膜所对应的电涡流传感器20的输出信号来确定上述第二映射关系。第二映射关系可以表示为:
K=g(h) (3)
其中,K表示电涡流传感器20的分辨率,h表示提离高度。并且,式(2)中的各项系数A、B、C与K相关。
在步骤330中,将根据式(3)对式(2)中的各项系数A、B、C进行修正。具体地,可以将h=h1(其中,h1表示目标提离高度)带入到式(3)中,从而计算得到在目标提离高度的位置处,电涡流传感器20的目标分辨率K1。后续利用目标分辨率K1对式(2)中的各项系数A、B、C进行修正,得到修正后的系数A1、B1、C1,最终得到在目标提离高度的位置处,金属薄膜的厚度与电涡流传感器20的输出信号之间的第三映射关系。第三映射关系可以表示为:
T=A1x3+B1x2+C1x+D (4)
在步骤340中,将先前步骤中获取的目标输出信号的数值带入到式(4)中,即可以计算出晶圆的金属薄膜的厚度值。
需要补充说明的是,虽然在本实施例中,f(x)被示出为三次函数的形式,但是,可以理解f(x)也可以是诸如一次函数、二次函数等其他函数形式。同理,g(h)也可以是诸如一次函数或二次函数等多种函数形式,本公开的实施例不对f(x)或g(h)的具体函数形式进行限制。另外,当f(x)为其他函数形式时,其中包括的待修正的系数的数量也会有所不同,例如,在一些示例中,待修正的系数可以是1个或两个,在另一些示例中,待修正的系数可以是3个以上。
图4示出了根据本公开实施例的确定第一映射关系的方法400的流程图。如图4所示,该方法400包括:
步骤410,待电涡流传感器20被调节至标准高度的位置处,利用电涡流传感器20分别对样本晶圆集合中的多个样本晶圆进行检测,以得到与多个样本晶圆中的每个样本晶圆对应的电涡流传感器20的输出信号,其中,样本晶圆集合中包括的每个样本晶圆的上表面覆盖有不同厚度且厚度已知的金属薄膜;以及
步骤420,根据多个样本晶圆中的每个样本晶圆的厚度以及与该样本晶圆对应的电涡流传感器20的输出信号拟合第一映射关系。
在本实施例的方法中,可以利用事先预备好的样本晶圆集合来确定第一映射关系。样本晶圆集合中包括多个样本晶圆,例如包括5个、6个、8个或10个等样本晶圆。这些样本晶圆可以具有相同大小的晶圆主体,但是晶圆上表面覆盖的金属薄膜各不相同,这些晶圆的金属薄膜具有各不相同的厚度值。具体地,这些样本晶圆可以具有厚度依次增大的金属薄膜。
在执行本实施例的方法之前,先利用测量仪100的距离调整装置11将提离高度调整到标准高度的位置处,可以通过观察测距传感器50的读数来完成上述调整。在步骤410中,可以将样本晶圆集合中的多个样本晶圆依次放置在承载盘30上,然后在每个样本晶圆被放置在承载盘30上时,获取电涡流传感器20的输出信号。最终得到一系列金属薄膜的厚度和对应的输出信号的数据。
表1示出了根据本公开实施例的一组样本晶圆集合中包括的多个样本晶圆的相关数据。
| 样本晶圆编号 | 厚度/nm | 输出信号 |
| 1 | 72.6 | 145.6 |
| 2 | 146 | 335.5 |
| 3 | 208.5 | 475.8 |
| 4 | 303.1 | 598.4 |
| 5 | 382 | 711.8 |
| 6 | 559.5 | 818.1 |
表1
在步骤420中,建立电涡流传感器20的输出信号与样本晶圆的金属薄膜厚度的关系,可以采用拟合的方式来确定上述第一映射关系。拟合方法包括但不限于分段线性拟合、最小二乘法拟合等方法。
本实施例的方法可以利用样本晶圆集合来现场确定第一映射关系,相比于事先确定好第一映射关系并存储到存储器中,利用本实施例的方法计算得到的第一映射关系将更加准确。这是因为不同的测量仪100可能存在个体差别,使用事先确定好的第一映射关系并不能准确反映应实际操作的测量仪100的相关工作参数,而现场确定出的第一映射关系则能够准确反映出上述相关工作参数,从而使得后续计算出的金属薄膜的厚度更加准确。
图5示出了根据本公开实施例的确定第二映射关系的方法500的流程图。如图5所示,该方法500包括:
步骤510,将电涡流传感器20依次调节至多个样本高度中的每个样本高度的位置处;
步骤520,在每个样本高度的位置处,确定出电涡流传感器20对应的分辨率,其中,步骤520进一步包括:
步骤521,利用电涡流传感器20对样本晶圆集合中的每个样本晶圆进行检测,以得到在该样本高度的位置处与每个样本晶圆对应的电涡流传感器20的输出信号;以及
步骤522,根据样本晶圆集合中的每个样本晶圆的厚度以及在该样本高度处与每个样本晶圆对应的电涡流传感器20的输出信号确定在该样本高度处电涡流传感器20的分辨率;以及
步骤530,根据多个样本高度以及与多个样本高度中的每个样本高度对应的电涡流传感器20的分辨率确定第二映射关系。
多个样本高度可以是预先确定好的提离高度,这些样本高度例如可以呈等差数列的形式,即相邻的两个样本高度具有相同的高度差。在步骤510中,可以利用测量仪100的距离调整装置11将提离高度调整到某个样本高度的位置处,并且可以通过观察测距传感器50的读数来完成上述调整。
在步骤521中,在任一样本高度处,将上述样本晶圆集合中的多个样本晶圆依次放置在承载盘30上,然后在每个样本晶圆被放置在承载盘30上时,获取电涡流传感器20的输出信号。最终得到一系列金属薄膜的厚度和对应的输出信号的数据。
最终得到一系列金属薄膜的厚度和对应的输出信号的数据,每个样本晶圆对应的输出信号的数据和表1所示的数据类似,但是由于提离高度不同,各个样本晶圆所对应的输出信号和表1所展示的输出信号并不相同。
在步骤522中,可以通过步骤521中获得的数据直接计算出在该样本高度的位置处,电涡流传感器20的分辨率。
为了简化说明,假设第一映射关系T=f(x),为一次函数的形式,即,T=Cx,那么电涡流传感器20的分辨率(或者说第一映射关系中的系数)可以直接利用两个金属薄膜厚度不相同的样本晶圆的数据计算得到,具体地,可以分别计算出这两个样本晶圆的金属薄膜厚度的厚度差以及与这两个样本晶圆对应的输出信号的信号差,然后使用厚度差除以信号差则可以得到在该样本高度下电涡流传感器20的分辨率。可以理解,在一些实施例中,第一映射关系T=f(x)可以为更加复杂的函数形式,在这种情况下,可能需要更多的样本晶圆的数据才能计算得到电涡流传感器20的分辨率,具体的计算方法根据f(x)的函数形式进行确定,这里不再详细说明。
在步骤520中确定出各个样本高度处电涡流传感器20的分辨率之后,可以在步骤530中,通过拟合等方式确定出电涡流传感器20的分辨率和提离高度之间的函数关系,即,第二映射关系。
在另外一些实施例中,还可以利用不同的提离高度和对应的传感器输出信号的曲线关系图来确定上述第二映射关系。图6示出了根据本公开实施例的针对一样本晶圆得到的提离高度和对应的传感器输出信号的曲线关系图,在图6中,输出信号y和提离高度x的关系可以表示为二次曲线y=-1.197088x2+4.250079x+0.163580。利用上文所述的方法,针对某一个样本晶圆可以得到多组该样本晶圆在不同的样本高度处对应的输出信号的数据,并利用这些数据进一步拟合出如图6所示的曲线。最终基于多个不同的样本晶圆,可以得到多个如图6所示的曲线。后续基于这些曲线可以确定出分辨率和提离高度的关系,即,上述第二映射关系。
以下提供一种确定第一映射关系和第二映射关系以及进行实际金属薄膜厚度测量的实施方式。
建立电涡流传感器20的第一映射关系,并对第一映射关系进行拟合,拟合方法可采用上文所述的分段线性拟合、最小二乘法拟合等。上述第一映射关系可用多项式方程表示为
T=A0+A1x1+A2x2+···+Anxn (5)
上式可用公式表示为T=f(x),T为测量样品厚度,x为电涡流传感器20输出信号值,A0…An为与电涡流传感器20的分辨率相关的系数。
通过对不同提离高度H0、H1…Hn下同一组不同厚度的样本晶圆进行标定,可以得到电涡流传感器20输出与提离高度H以及样品厚度T的关系模型,该关系模型可以表示为矩阵,即,
T0、T1…Tn分别表示电涡流传感器20在不同提离高度H0、H1…Hn下,针对同一样品晶圆的测量传感器输出值,通过计算得到的计算厚度,其值与样品实际厚度T应尽可能接近。上述式(6)实际上包含了提离高度与电涡流传感器20的分辨率之间的第二映射关系。
假定以提离高度H为基准,以λ为步长设定一组提离高度,例如在H-nλ,…,H-λ,H,H+λ,…,H+nλ处设置各个提离高度,标记为H-n、H0…Hn。使用同一组具有不同厚度的样品进行标定,取得上述电涡流传感器20输出与提离高度H以及样品厚度T的关系模型。得到上述式(6)中的各个系数A00…Ann之后,即可进行实际金属薄膜厚度的测量。
当量测开始时,测距传感器50实时反馈量测每个点位时的实际提离高度h,测量仪100的处理器确定h在的范围内,其中,Hy=H+yλ,并根据上述式(6)确定出此时的特性曲线:Tcom=Ay0+Ay1x1+Ay2x2+···+Aynxn,电涡流传感器20根据此特性曲线计算所测样品厚度。
返回至图1,测量仪100还包括驱动组件,配置成驱动电涡流传感器20和测距传感器50相对于承载盘30运动。驱动组件可以包括:摆臂10和旋转装置40。电涡流传感器20和测距传感器50固定到摆臂10,摆臂10配置成驱动电涡流传感器20和测距传感器50沿着与承载盘30的直径方向平行的方向运动,即,沿着图1所示的X方向运动。旋转装置40连接到承载盘30,配置成驱动承载盘30转动,如图1所示,旋转装置40将驱动承载盘30沿着箭头所示的方向转动。摆臂10和旋转装置40均可以通过电机(例如:步进电机和旋转电机)实现。通过结合摆臂10和距离调整装置11的平移运动以及旋转装置40的转动,可以实现将电涡流传感器20和测距传感器50设置到承载盘30上方空间的任一位置处。
图7示出了根据本公开实施例的获取目标输出信号以及目标提离高度的方法700的流程图。如图7所示,该方法700包括:
步骤710,利用驱动装置使电涡流传感器20和测距传感器50按照预设路径运动到相对于待检测晶圆的多个待测位置;以及
步骤720,在多个待测位置中的每个待测位置处,分别获取电涡流传感器20产生的目标输出信号以及测距传感器50测量到的目标提离高度,以用于确定待检测晶圆的金属薄膜在多个待测位置中的每个待测位置处的厚度。
由于晶圆的金属薄膜的厚度并不是均匀的,或者说,金属薄膜在不同的位置可能具有不同的厚度,因此,在测量厚度时,首先确定晶圆需要测量厚度的位置。在一些实施例中,为了能够检测晶圆的金属薄膜的整体形貌,可以依次测量金属薄膜在多个不同位置处的厚度,然后利用相关计算软件推导或模拟出金属薄膜的整体厚度情况。在步骤710中,可以使电涡流传感器20和测距传感器50按照预设路径运动到相对于待检测晶圆的多个待测位置。在步骤720中,在每个待测位置处,分别获取电涡流传感器20产生的目标输出信号以及测距传感器50测量到的目标提离高度,从而得到一组多个待测位置的相关数据。后续根据每个待测位置的相关数据能够计算得到该待测位置的金属薄膜的厚度。
在一些实施例中,上述预设路径包括:在水平面上与待检测晶圆的直径重合的直线路径;和/或在水平面上以待检测晶圆的中心为圆心的圆周路径。图8示出了根据本公开实施例的预设路径的示意图。图8中的实线表示晶圆的边缘,虚线表示可能的预设路径。图8示出了两种预设路径,其中,路径a与待检测晶圆的直径重合,当预设路径选择路径a时,旋转装置40可以保持静止,仅摆臂10带动电涡流传感器20和测距传感器50沿着与承载盘30的直径方向在承载盘30的上方运动,在这种情况下,测量仪100可以测量晶圆直径上的多个待测位置的相关数据。路径b与待检测晶圆的某一同心圆重合,当预设路径选择路径b时,摆臂10可以保持静止,仅旋转装置40带动承载盘30转动,在这种情况下,测量仪100可以测量晶圆的同心圆上的多个待测位置的相关数据。在另外一些实施例中,预设路径还可以是其他更加复杂的运动路径,待测位置为该运动路径上的多个点。可以理解,无论预设路径为何种形状,均可以通过控制驱动组件来实现电涡流传感器20和测距传感器50沿着该路径运动。
在一些实施例中,测量仪100还包括在位传感器60。在位传感器60配置成用于在旋转装置40驱动承载盘30转动的过程中,检测待检测晶圆的缺口(Notch)的位置。图9示出了根据本公开实施例的测量仪100的纵向截面示意图。在位传感器60的位置设置为与晶圆的缺口在晶圆的径向方向上对齐,以能够检测到晶圆的缺口。如图9所示,在位传感器60可以是对射式在位传感器60,对射式在位传感器60具有发射端和接收端,发射端发出红光或红外光,接收端用于接收发射端发出的光线。当晶圆存在于发射端和接收端之间时,光线传输被切断,接收端无法接收到光信号;而当晶圆的缺口经过上述两者之间时,接收端能够接收到光信号,此时在位传感器60便输出检测信号。因此,当晶圆旋转至其缺口到达在位传感器60所在位置时,在位传感器60的触发开关触发。测量仪100的相关处理器配置成:根据在位传感器针对缺口的检测结果确定待检测晶圆的当前转动位置,以便于设置驱动组件驱动电涡流传感器20和测距传感器50按照预设路径运动。示例性地,在晶圆旋转期间,相关处理器可以记录承载盘30在某时间段内的转动角度,从而可以根据在位传感器检测到缺口的时刻以及在该时刻之后承载盘30的转动角度来确定晶圆的当前转动位置。后续参考晶圆在各个时刻的转动位置,结合承载盘30的转动以及摆臂10的径向运动,可以使得电涡流传感器20与晶圆按照上述预设路径相对运动。
在一些实施例中,针对晶圆的金属薄膜的边缘测量,使用边缘补偿算法进行数据修正。电涡流测量产生的是涡流磁场,涡流磁场存在于金属薄膜表面一定面积的区域内,因此最终测量的厚度值实质为产生电涡流效应的金属薄膜表面一定区域的平均厚度。此外,在传感器磁场投射完全进入晶圆的过程中存在部分磁场投射到晶圆外的情况,因此存在一定的磁场衰减,导致在晶圆边缘位置测量出现偏差。另一方面,根据实测数据显示,将电涡流量测数据与实际晶圆的金属薄膜厚度模型进行比较,存在一定的收缩现象。依据实测数据建立边缘衰减模型,在距离边缘的阈值距离范围内,对量测得到的膜厚信息进行一定的修正。上述阈值距离范围例如可以是5mm、10mm、15mm等。
上述修正包括:对待测位置的坐标进行修正;和/或对与待测位置对应的厚度测量值进行修正。例如,可以对测量厚度对应的待测位置坐标信息进行前置修正,将(r,θ,T)修正为(r+Δr,θ,T)其中,r,θ为极坐标系下待测位置的坐标,T为测量厚度;或者对待测位置位得到的测量值进行补偿修正,将(r,θ,T)修正为(r,θ,T+ΔT)。
图10示出了将待检测晶圆的金属薄膜的厚度进行2D图形化显示的示意图,其中,图10的横坐标表示待测位置的径向坐标r,纵坐标表示待测位置的厚度测量值。在一些实施例中,上述对待测位置的坐标进行修正包括:针对每个待测位置:保持该待测位置所对应的厚度测量值不变,增加该待测位置的坐标值,其中,靠近所述待检测晶圆边缘的待测位置的坐标值的增加量大于远离所述待检测晶圆边缘的待测位置的坐标值的增加量。具体地,如图10所示,曲线1表示通过四探针量测等接触式测量的方式得到的金属薄膜的厚度测量值,由于采取接触式测量,该曲线1接近金属薄膜厚度的真实值;曲线2表示利用本公开的方法测得但未进行边缘补偿的厚度测量值;曲线3表示利用本公开的方法测得并进行了边缘补偿的厚度测量值。在本实施例中,将每个待测位置的径向坐标进行了补偿,即将每个待测位置的数据(r,θ,T)修正为(r+Δr,θ,T),这种补偿可以理解为将曲线2在图10横坐标的方向上进行了拉伸,从而得到曲线3。
在另外一些实施例中,上述对与待测位置所对应的厚度测量值进行修正包括:针对每个待测位置:保持该待测位置的坐标不变,增加该待测位置的所对应的厚度测量值,其中,靠近所述待检测晶圆边缘的待测位置的厚度测量值的增加量大于远离所述待检测晶圆边缘的待测位置的厚度测量值的增加量。继续参照图10所示,在这些实施例中,将每个待测位置的径向坐标进行了补偿,即将每个待测位置的数据(r,θ,T)修正为(r,θ,T+ΔT),这种补偿可以理解为将曲线2的边缘部分在图10的纵坐标的方向上进行了提拉,从而得到曲线3。
虽然在上述实施例中,分别说明了两种不同的修正方式,但是在另外一些实施例中,还可以同时使用这两种修正方式,即,同时进行坐标修正和厚度测量值修正。如图10所示,修正后的曲线3相较于未修正的曲线2更加接近真实曲线(即,曲线1)。
在测量完多个待测位置的金属薄膜的厚度之后,可以进而计算或推导晶圆各个位置的金属薄膜的厚度,然后计算晶圆统计半径内的金属薄膜的平均厚度、最大值、最小值、标准偏差等数据,并进行2D或者3D图形化显示。图11示出了将待检测晶圆的金属薄膜的厚度进行3D图形化显示的示意图。
根据本公开的另一个方面,还提供了一种用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪100,包括:承载盘30,用于承载晶圆,其中,晶圆的上表面覆盖金属薄膜;电涡流传感器20,设置在承载盘30的上方,配置成利用涡流效应在晶圆的金属薄膜内激发涡流磁场,并且检测涡流磁场的强度以产生对应的输出信号;测距传感器50,设置在承载盘30的上方,用于测量电涡流传感器20距离晶圆的提离高度;以及处理器,与电涡流传感器20和测距传感器50通信连接,配置成在承载盘30承载待检测晶圆时,分别获取电涡流传感器20产生的目标输出信号以及测距传感器50测量到的目标提离高度;以及根据目标输出信号以及目标提离高度确定待检测晶圆的金属薄膜的厚度。测量仪100的处理器可以和测量仪100的其他部件通信连接,以用于控制这些部件或获取这些部件生成的数据。测量仪100中各个部件的说明参见关于图1的描述,这里不再赘述。
在一些实施例中,上述处理器还配置成:确定在测距传感器50测量到的提离高度为预设的标准高度的情况下,晶圆的金属薄膜的厚度与电涡流传感器20的输出信号之间的第一映射关系,其中,第一映射关系中的系数与电涡流传感器20的分辨率相关;确定提离高度与电涡流传感器20的分辨率之间的第二映射关系;根据第二映射关系对第一映射关系中的系数进行修正,以得到在测距传感器50测量到的提离高度为目标提离高度的情况下,晶圆的金属薄膜的厚度与电涡流传感器20的输出信号之间的第三映射关系;以及根据目标输出信号,基于第三映射关系确定待检测晶圆的金属薄膜的厚度。
在一些实施例中,上述处理器还配置成:待电涡流传感器20被调节至标准高度的位置处,利用电涡流传感器20分别对样本晶圆集合中的多个样本晶圆进行检测,以得到与多个样本晶圆中的每个样本晶圆对应的电涡流传感器20的输出信号,其中,样本晶圆集合中包括的每个样本晶圆的上表面覆盖有不同厚度且厚度已知的金属薄膜;以及根据多个样本晶圆中的每个样本晶圆的厚度以及与该样本晶圆对应的电涡流传感器20的输出信号拟合第一映射关系。
在一些实施例中,上述处理器还配置成:将电涡流传感器20依次调节至多个样本高度中的每个样本高度的位置处,在每个样本高度的位置处:利用电涡流传感器20对样本晶圆集合中的每个样本晶圆进行检测,以得到在该样本高度的位置处与每个样本晶圆对应的电涡流传感器20的输出信号;以及根据样本晶圆集合中的每个样本晶圆的厚度以及在该样本高度处与每个样本晶圆对应的电涡流传感器20的输出信号确定在该样本高度处电涡流传感器20的分辨率;以及根据多个样本高度以及与多个样本高度中的每个样本高度对应的电涡流传感器20的分辨率确定第二映射关系。
在一些实施例中,测量仪100还包括:驱动组件,配置成驱动电涡流传感器20和测距传感器50相对于承载盘30运动,其中,处理器还配置成:利用驱动组件使电涡流传感器20和测距传感器50按照相对于待检测晶圆的预设路径运动到多个待测位置;以及在多个待测位置中的每个待测位置处,分别获取电涡流传感器20产生的目标输出信号以及测距传感器50测量到的目标提离高度,以用于确定待检测晶圆的金属薄膜在多个待测位置中的每个待测位置处的厚度。
根据本公开的一方面,提供了一种电子设备,其包括存储器、处理器以及存储在存储器上的计算机程序。该处理器被配置为执行计算机程序以实现上文描述的任一方法实施例的步骤。
根据本公开的一方面,提供了一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上文描述的任一方法实施例的步骤。
根据本公开的一方面,提供了一种计算机程序产品,其包括计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上文描述的任一方法实施例的步骤。
在下文中,结合图12描述这样的电子设备、非暂态计算机可读存储介质和计算机程序产品的说明性示例。
图12示出了可以被用来实施本文所描述的方法的电子设备1200的示例配置。举例来说,上述用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪120可以包括类似于电子设备1200的架构,或者可以全部或至少部分地由电子设备1200或类似设备或系统实现。
电子设备1200可以包括能够诸如通过系统总线1214或其他适当的连接彼此通信的至少一个处理器1202、存储器1204、(多个)通信接口1206、显示设备1208、其他输入/输出(I/O)设备1210以及一个或更多大容量存储设备1212。
处理器1202可以是单个处理单元或多个处理单元,所有处理单元可以包括单个或多个计算单元或者多个核心。处理器1202可以被实施成一个或更多微处理器、微型计算机、微控制器、数字信号处理器、中央处理单元、状态机、逻辑电路和/或基于操作指令来操纵信号的任何设备。除了其他能力之外,处理器1202可以被配置成获取并且执行存储在存储器1204、大容量存储设备1212或者其他计算机可读介质中的计算机可读指令,诸如操作系统1216的程序代码、应用程序1218的程序代码、其他程序1220的程序代码等。
存储器1204和大容量存储设备1212是用于存储指令的计算机可读存储介质的示例,指令由处理器1202执行来实施前面所描述的各种功能。举例来说,存储器1204一般可以包括易失性存储器和非易失性存储器二者(例如RAM、ROM等等)。此外,大容量存储设备1212一般可以包括硬盘驱动器、固态驱动器、可移除介质、包括外部和可移除驱动器、存储器卡、闪存、软盘、光盘(例如CD、DVD)、存储阵列、网络附属存储、存储区域网等等。存储器1204和大容量存储设备1212在本文中都可以被统称为存储器或计算机可读存储介质,并且可以是能够把计算机可读、处理器可执行程序指令存储为计算机程序代码的非暂态介质,计算机程序代码可以由处理器1202作为被配置成实施在本文的示例中所描述的操作和功能的特定机器来执行。
多个程序可以存储在大容量存储设备1212上。这些程序包括操作系统1216、一个或多个应用程序1218、其他程序1220和程序数据1222,并且它们可以被加载到存储器1204以供执行。这样的应用程序或程序模块的示例可以包括例如用于实现以下部件/功能的计算机程序逻辑(例如,计算机程序代码或指令):方法120至方法600(包括方法的任何合适的步骤)、和/或本文描述的另外的实施例。
虽然在图12中被图示成存储在电子设备1200的存储器1204中,但是模块1216、1218、1220和1222或者其部分可以使用可由电子设备1200访问的任何形式的计算机可读介质来实施。如本文所使用的,“计算机可读介质”至少包括两种类型的计算机可读介质,也就是计算机可读存储介质和通信介质。
计算机可读存储介质包括通过用于存储信息的任何方法或技术实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质,信息诸如是计算机可读指令、数据结构、程序模块或者其他数据。计算机可读存储介质包括而不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术,CD-ROM、数字通用盘(DVD)、或其他光学存储装置,磁盒、磁带、磁盘存储装置或其他磁性存储设备,或者可以被用来存储信息以供电子设备访问的任何其他非传送介质。与此相对,通信介质可以在诸如载波或其他传送机制之类的已调制数据信号中具体实现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。本文所定义的计算机可读存储介质不包括通信介质。
一个或更多通信接口1206用于诸如通过网络、直接连接等等与其他设备交换数据。这样的通信接口可以是以下各项中的一个或多个:任何类型的网络接口(例如,网络接口卡(NIC))、有线或无线(诸如IEEE 802.11无线LAN(WLAN))无线接口、全球微波接入互操作(Wi-MAX)接口、以太网接口、通用串行总线(USB)接口、蜂窝网络接口、BluetoothTM接口、近场通信(NFC)接口等。通信接口1206可以促进在多种网络和协议类型内的通信,其中包括有线网络(例如LAN、电缆等等)和无线网络(例如WLAN、蜂窝、卫星等等)、因特网等等。通信接口1206还可以提供与诸如存储阵列、网络附属存储、存储区域网等等中的外部存储装置(未示出)的通信。
在一些示例中,可以包括诸如监视器之类的显示设备1208,以用于向用户显示信息和图像。其他I/O设备1210可以是接收来自用户的各种输入并且向用户提供各种输出的设备,并且可以包括触摸输入设备、手势输入设备、摄影机、键盘、遥控器、鼠标、打印机、音频输入/输出设备等等。
本文描述的技术可以由电子设备1200的这些各种配置来支持,并且不限于本文所描述的技术的具体示例。例如,该功能还可以通过使用分布式系统在“云”上全部或部分地实现。云包括和/或代表用于资源的平台。平台抽象云的硬件(例如,服务器)和软件资源的底层功能。资源可以包括在远离电子设备1200的服务器上执行计算处理时可以使用的应用和/或数据。资源还可以包括通过因特网和/或通过诸如蜂窝或Wi-Fi网络的订户网络提供的服务。平台可以抽象资源和功能以将电子设备1200与其他电子设备连接。因此,本文描述的功能的实现可以分布在整个云内。例如,功能可以部分地在电子设备1200上以及部分地通过抽象云的功能的平台来实现。
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解,本公开的实施例中所涉及的发明范围,并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案,同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下,由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (18)
1.一种用于晶圆金属薄膜厚度的测量方法,其中,
所述测量方法用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪,所述测量仪包括:承载盘,用于承载晶圆,其中,所述晶圆的上表面覆盖金属薄膜;电涡流传感器,设置在所述承载盘的上方,配置成利用涡流效应在所述晶圆的金属薄膜内激发涡流磁场,并且检测所述涡流磁场的强度以产生对应的输出信号;以及测距传感器,设置在所述承载盘的上方,用于测量所述电涡流传感器距离所述晶圆的提离高度,所述电涡流传感器和所述测距传感器被配置为可以一体沿着水平和竖直方向运动,所述测量方法包括:
在承载盘承载待检测晶圆时,分别获取所述电涡流传感器产生的目标输出信号以及所述测距传感器测量到的目标提离高度;以及
根据所述目标输出信号以及所述目标提离高度确定所述待检测晶圆的金属薄膜的厚度,
其中,根据所述目标输出信号以及所述目标提离高度确定所述待检测晶圆的金属薄膜的厚度包括:
确定在所述测距传感器测量到的提离高度为预设的标准高度的情况下,所述晶圆的金属薄膜的厚度与所述电涡流传感器的输出信号之间的第一映射关系,其中,所述第一映射关系中的系数与所述电涡流传感器的分辨率相关;
确定所述提离高度与所述电涡流传感器的分辨率之间的第二映射关系;
根据所述第二映射关系对所述第一映射关系中的系数进行修正,以得到在所述测距传感器测量到的提离高度为所述目标提离高度的情况下,所述晶圆的金属薄膜的厚度与所述电涡流传感器的输出信号之间的第三映射关系;以及
根据所述目标输出信号,基于所述第三映射关系确定所述待检测晶圆的金属薄膜的厚度。
2.根据权利要求1所述的测量方法,其中,
确定在所述测距传感器测量到的提离高度为预设的标准高度的情况下,所述晶圆的金属薄膜的厚度与所述电涡流传感器的输出信号之间的第一映射关系包括:
待所述电涡流传感器被调节至所述标准高度的位置处,利用所述电涡流传感器分别对样本晶圆集合中的多个样本晶圆进行检测,以得到与所述多个样本晶圆中的每个样本晶圆对应的所述电涡流传感器的输出信号,其中,所述样本晶圆集合中包括的每个样本晶圆的上表面覆盖有不同厚度且厚度已知的金属薄膜;以及
根据所述多个样本晶圆中的每个样本晶圆的厚度以及与该样本晶圆对应的所述电涡流传感器的输出信号拟合所述第一映射关系。
3.根据权利要求2所述的测量方法,其中,
确定所述提离高度与所述电涡流传感器的分辨率之间的第二映射关系包括:
将所述电涡流传感器依次调节至多个样本高度中的每个样本高度的位置处,在每个样本高度的位置处:
利用所述电涡流传感器对所述样本晶圆集合中的每个样本晶圆进行检测,以得到在该样本高度的位置处与每个样本晶圆对应的所述电涡流传感器的输出信号;以及
根据所述样本晶圆集合中的每个样本晶圆的厚度以及在该样本高度处与每个样本晶圆对应的所述电涡流传感器的输出信号确定在该样本高度处所述电涡流传感器的分辨率;以及
根据所述多个样本高度以及与所述多个样本高度中的每个样本高度对应的所述电涡流传感器的分辨率确定所述第二映射关系。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的测量方法,其中,
所述测量仪还包括驱动组件,配置成驱动所述电涡流传感器和所述测距传感器相对于所述承载盘运动,所述在承载盘承载待检测晶圆时,分别获取所述电涡流传感器产生的目标输出信号以及所述测距传感器测量到的目标提离高度还包括:
利用所述驱动装置使所述电涡流传感器和所述测距传感器按照预设路径运动到相对于所述待检测晶圆的多个待测位置;以及
在所述多个待测位置中的每个待测位置处,分别获取电涡流传感器产生的目标输出信号以及测距传感器测量到的目标提离高度,以用于确定所述待检测晶圆的金属薄膜在所述多个待测位置中的每个待测位置处的厚度。
5.根据权利要求4所述的测量方法,还包括:
对多个待测位置及其对应的测量出的厚度进行数据修正,其中,所述多个待测位置包括与所述待检测晶圆边缘的距离在阈值距离范围内的多个位置,所述数据修正包括:
对待测位置的坐标进行修正;和/或
对与待测位置所对应的厚度测量值进行修正。
6.根据权利要求5所述的测量方法,其中,
对待测位置的坐标进行修正包括:
针对每个待测位置:保持该待测位置所对应的厚度测量值不变,增加该待测位置的坐标值,其中,靠近所述待检测晶圆边缘的待测位置的坐标值的增加量大于远离所述待检测晶圆边缘的待测位置的坐标值的增加量。
7.根据权利要求5所述的测量方法,其中,
对与待测位置所对应的厚度测量值进行修正包括:
针对每个待测位置:保持该待测位置的坐标不变,增加该待测位置所对应的厚度测量值,其中,靠近所述待检测晶圆边缘的待测位置的厚度测量值的增加量大于远离所述待检测晶圆边缘的待测位置的厚度测量值的增加量。
8.一种用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪,包括:
承载盘,用于承载晶圆,其中,所述晶圆的上表面覆盖金属薄膜;
电涡流传感器,设置在所述承载盘的上方,配置成利用涡流效应在所述晶圆的金属薄膜内激发涡流磁场,并且检测所述涡流磁场的强度以产生对应的输出信号;
测距传感器,设置在所述承载盘的上方,用于测量所述电涡流传感器距离所述晶圆的提离高度,所述电涡流传感器和所述测距传感器被配置为可以一体沿着水平和竖直方向运动;以及
处理器,与所述电涡流传感器和所述测距传感器通信连接,配置成在所述承载盘承载待检测晶圆时,分别获取所述电涡流传感器产生的目标输出信号以及所述测距传感器测量到的目标提离高度;以及根据所述目标输出信号以及所述目标提离高度确定所述待检测晶圆的金属薄膜的厚度,
其中,所述处理器还配置成:
确定在所述测距传感器测量到的提离高度为预设的标准高度的情况下,所述晶圆的金属薄膜的厚度与所述电涡流传感器的输出信号之间的第一映射关系,其中,所述第一映射关系中的系数与所述电涡流传感器的分辨率相关;
确定所述提离高度与所述电涡流传感器的分辨率之间的第二映射关系;
根据所述第二映射关系对所述第一映射关系中的系数进行修正,以得到在所述测距传感器测量到的提离高度为所述目标提离高度的情况下,所述晶圆的金属薄膜的厚度与所述电涡流传感器的输出信号之间的第三映射关系;以及
根据所述目标输出信号,基于所述第三映射关系确定所述待检测晶圆的金属薄膜的厚度。
9.根据权利要求8所述的测量仪,其中,
所述处理器还配置成:
待所述电涡流传感器被调节至所述标准高度的位置处,利用所述电涡流传感器分别对样本晶圆集合中的多个样本晶圆进行检测,以得到与所述多个样本晶圆中的每个样本晶圆对应的所述电涡流传感器的输出信号,其中,所述样本晶圆集合中包括的每个样本晶圆的上表面覆盖有不同厚度且厚度已知的金属薄膜;以及
根据所述多个样本晶圆中的每个样本晶圆的厚度以及与该样本晶圆对应的所述电涡流传感器的输出信号拟合所述第一映射关系。
10.根据权利要求9所述的测量仪,其中,
所述处理器还配置成:
将所述电涡流传感器依次调节至多个样本高度中的每个样本高度的位置处,在每个样本高度的位置处:
利用所述电涡流传感器对所述样本晶圆集合中的每个样本晶圆进行检测,以得到在该样本高度的位置处与每个样本晶圆对应的所述电涡流传感器的输出信号;
以及
根据所述样本晶圆集合中的每个样本晶圆的厚度以及在该样本高度处与每个样本晶圆对应的所述电涡流传感器的输出信号确定在该样本高度处所述电涡流传感器的分辨率;
以及
根据所述多个样本高度以及与所述多个样本高度中的每个样本高度对应的所述电涡流传感器的分辨率确定所述第二映射关系。
11.根据权利要求8所述的测量仪,还包括:距离调整装置,所述电涡流传感器和所述测距传感器均固定在所述距离调整装置上,所述距离调整装置配置成用于调节距离晶圆表面的提离高度。
12.根据权利要求8-11中任一项所述的测量仪,还包括:
驱动组件,配置成驱动所述电涡流传感器和所述测距传感器相对于所述承载盘运动,其中,
所述处理器还配置成:
利用所述驱动组件使所述电涡流传感器和所述测距传感器按照相对于所述待检测晶圆的预设路径运动到多个待测位置;以及
在所述多个待测位置中的每个待测位置处,分别获取电涡流传感器产生的目标输出信号以及测距传感器测量到的目标提离高度,以用于确定所述待检测晶圆的金属薄膜在所述多个待测位置中的每个待测位置处的厚度。
13.根据权利要求12所述的测量仪,其中,
所述驱动组件包括:
摆臂,所述电涡流传感器和所述测距传感器固定到所述摆臂,所述摆臂配置成驱动所述电涡流传感器和所述测距传感器沿着与所述承载盘的直径方向平行的方向运动;以及
旋转装置,连接到所述承载盘,配置成驱动所述承载盘转动。
14.根据权利要求13所述的测量仪,还包括:
在位传感器,配置成用于在所述旋转装置驱动所述承载盘转动的过程中,检测所述待检测晶圆的缺口,其中
所述处理器还配置成:
根据所述在位传感器针对所述缺口的检测结果确定所述待检测晶圆的当前转动位置,以便于使所述电涡流传感器和所述测距传感器按照所述预设路径运动。
15.根据权利要求12所述的测量仪,其中,
所述预设路径包括:
在水平面上与所述待检测晶圆的直径重合的直线路径;和/或
在水平面上以所述待检测晶圆的中心为圆心的圆周路径。
16.一种电子设备,包括:
至少一个处理器;
以及
至少一个存储器,其上存储有计算机程序,
其中,所述计算机程序在被所述至少一个处理器执行时,使所述至少一个处理器执行根据权利要求1至7中任一项所述的测量方法。
17.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,使所述处理器执行根据权利要求1至7中任一项所述的测量方法。
18.一种计算机程序产品,包括计算机程序,该计算机程序被处理器执行时,使处理器执行根据权利要求1至7中任一项所述的测量方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202510369239.4A CN120194602A (zh) | 2023-05-06 | 2023-05-06 | 用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪及测量方法 |
| CN202310505303.8A CN116772703B (zh) | 2023-05-06 | 2023-05-06 | 用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪及测量方法 |
| CN202510369238.XA CN120194601A (zh) | 2023-05-06 | 2023-05-06 | 用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪及测量方法 |
| TW113116615A TWI903483B (zh) | 2023-05-06 | 2024-05-03 | 用於測量晶圓金屬薄膜厚度的測量儀及測量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310505303.8A CN116772703B (zh) | 2023-05-06 | 2023-05-06 | 用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪及测量方法 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202510369238.XA Division CN120194601A (zh) | 2023-05-06 | 2023-05-06 | 用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪及测量方法 |
| CN202510369239.4A Division CN120194602A (zh) | 2023-05-06 | 2023-05-06 | 用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪及测量方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116772703A CN116772703A (zh) | 2023-09-19 |
| CN116772703B true CN116772703B (zh) | 2025-04-15 |
Family
ID=87984994
Family Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202510369239.4A Pending CN120194602A (zh) | 2023-05-06 | 2023-05-06 | 用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪及测量方法 |
| CN202510369238.XA Pending CN120194601A (zh) | 2023-05-06 | 2023-05-06 | 用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪及测量方法 |
| CN202310505303.8A Active CN116772703B (zh) | 2023-05-06 | 2023-05-06 | 用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪及测量方法 |
Family Applications Before (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202510369239.4A Pending CN120194602A (zh) | 2023-05-06 | 2023-05-06 | 用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪及测量方法 |
| CN202510369238.XA Pending CN120194601A (zh) | 2023-05-06 | 2023-05-06 | 用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪及测量方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (3) | CN120194602A (zh) |
| TW (1) | TWI903483B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117681117B (zh) | 2024-01-31 | 2024-05-17 | 华海清科(北京)科技有限公司 | 用于晶圆的金属薄膜厚度测量方法、装置、抛光设备和介质 |
| CN118226071B (zh) * | 2024-05-22 | 2024-08-02 | 瑶光半导体(浙江)有限公司 | 卫星盘转速测量方法、系统、可读存储介质及计算机设备 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102183198A (zh) * | 2011-03-15 | 2011-09-14 | 清华大学 | 用于测量硅片的膜厚度的测量装置 |
| CN109141325A (zh) * | 2018-09-14 | 2019-01-04 | 上海交通大学 | 金属表面涂镀层厚度的非接触式测量方法及装置 |
| CN115464556A (zh) * | 2022-09-14 | 2022-12-13 | 清华大学 | 一种金属膜厚测量方法和化学机械抛光设备 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101788260B (zh) * | 2010-03-18 | 2011-12-28 | 清华大学 | 一种金属薄膜厚度的电涡流测量方法 |
| US20130249540A1 (en) * | 2012-03-22 | 2013-09-26 | Olympus Ndt Inc. | Eddy current array probe and method for lift-off compensation during operation without known lift references |
| CN104330469B (zh) * | 2014-11-28 | 2017-04-26 | 南昌航空大学 | 基于高通滤波的脉冲涡流检测提离效应抑制方法 |
| JP7153490B2 (ja) * | 2018-07-13 | 2022-10-14 | 株式会社荏原製作所 | 研磨装置およびキャリブレーション方法 |
| CN111023960B (zh) * | 2019-12-31 | 2021-04-27 | 新余学院 | 一种基于透明导电薄膜电极材料的非接触式漆膜厚度无损检测系统及检测方法 |
| CN114664685A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-06-24 | 北京烁科精微电子装备有限公司 | 一种厚度测量系统、方法、电子设备及存储介质 |
| CN115824103B (zh) * | 2022-04-02 | 2025-10-14 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 测厚系统、测厚方法及计算机可读存储介质 |
| CN115371538B (zh) * | 2022-09-22 | 2024-08-27 | 中国工程物理研究院材料研究所 | 一种涡流膜厚传感器 |
-
2023
- 2023-05-06 CN CN202510369239.4A patent/CN120194602A/zh active Pending
- 2023-05-06 CN CN202510369238.XA patent/CN120194601A/zh active Pending
- 2023-05-06 CN CN202310505303.8A patent/CN116772703B/zh active Active
-
2024
- 2024-05-03 TW TW113116615A patent/TWI903483B/zh active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102183198A (zh) * | 2011-03-15 | 2011-09-14 | 清华大学 | 用于测量硅片的膜厚度的测量装置 |
| CN109141325A (zh) * | 2018-09-14 | 2019-01-04 | 上海交通大学 | 金属表面涂镀层厚度的非接触式测量方法及装置 |
| CN115464556A (zh) * | 2022-09-14 | 2022-12-13 | 清华大学 | 一种金属膜厚测量方法和化学机械抛光设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW202445099A (zh) | 2024-11-16 |
| TWI903483B (zh) | 2025-11-01 |
| CN116772703A (zh) | 2023-09-19 |
| CN120194602A (zh) | 2025-06-24 |
| CN120194601A (zh) | 2025-06-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN116772703B (zh) | 用于晶圆金属薄膜厚度的测量仪及测量方法 | |
| KR101274828B1 (ko) | 처리 조건 결정 방법 및 장치, 표시 방법 및 장치, 처리 장치, 측정 장치 및 노광 장치, 기판 처리 시스템 및 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 정보 기록 매체 | |
| US6549006B2 (en) | Eddy current measurements of thin-film metal coatings using a selectable calibration standard | |
| US6407546B1 (en) | Non-contact technique for using an eddy current probe for measuring the thickness of metal layers disposed on semi-conductor wafer products | |
| CN111174716B (zh) | 外延层厚度测试装置和方法 | |
| KR20230005323A (ko) | 기계 학습을 사용한 기판 프로세스 드리프트의 검출 및 정정 | |
| JP7280956B2 (ja) | 容量性高さセンシング測定値を較正するプローブシステム及び方法 | |
| WO2007102484A1 (ja) | デバイス製造方法、デバイス製造システム及び測定検査装置 | |
| JP2009500869A5 (ja) | オンザフライ(on the fly)ワークピースセンタリングを用いる基板処理装置 | |
| TW201346213A (zh) | 用於臨界尺寸應用匹配之光學測量系統之校正 | |
| CN111954807B (zh) | 计算机断层摄影系统校准 | |
| TW201800869A (zh) | 計算用於控制製程的修正之方法、度量衡設備、元件製造方法、及模型化方法 | |
| CN110718478A (zh) | 晶圆薄膜量测方法及装置 | |
| JP6449889B2 (ja) | 半導体ウェハの質量に関する情報を判定するための方法および装置 | |
| JP5108757B2 (ja) | 導電層の電気的応答を最適化する方法、及びその装置 | |
| CN103985653B (zh) | 一种晶片应力测量方法 | |
| US20100068833A1 (en) | System of testing semiconductor devices, a method for testing semiconductor devices, and a method for manufacturing semiconductor devices | |
| US6788050B2 (en) | System, method and apparatus for thin-film substrate signal separation using eddy current | |
| TW201940892A (zh) | 程序誘導之偏離特性化 | |
| CN210270067U (zh) | 晶圆测试设备 | |
| KR101303970B1 (ko) | 기판 상의 일 세트의 도전층에 대한 전기 응답을최적화하기 위한 방법 및 장치 | |
| TW202538082A (zh) | 真空預處理模組計量系統、片電阻的測量方法、以及機器可讀媒體 | |
| US20250028294A1 (en) | Measurement of inherent substrate distortion | |
| TWI860150B (zh) | 曝光裝置、曝光方法及機器學習模型之製作方法 | |
| CN120668349A (zh) | 检查系统的入射光束的倾斜角的校准 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |