專利名稱：硅外延膜厚測量方法及裝置的制作方法
硅外延膜厚測量方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種厚度測量方法及裝置，尤其涉及一種硅外延膜厚測量方法及裝置。
背景技術(shù)：
外延工藝是半導(dǎo)體流程中重要的工序，它的目的是在硅襯底生長一次低缺陷的可 控制電阻率的單晶硅外延層。外延膜厚度直接影響到半導(dǎo)體產(chǎn)品的參數(shù)性能，準(zhǔn)確測量外 延膜厚度就至關(guān)重要。目前，業(yè)界使用傅氏轉(zhuǎn)換紅外線光譜分析儀(FTIR)紅外干涉法測試外延膜厚。這 種方法要求半導(dǎo)體硅片的襯底摻雜濃度比外延層的摻雜濃度高100倍以上，普遍要求采用 重?fù)揭r底。而對于非重?fù)揭r底的外延工藝，則需要另外準(zhǔn)備圓片測量厚度。同時，重?fù)揭r底 中的雜質(zhì)會在外延過程中蒸發(fā)出圓片，對外延腔體造成污染，對后面的輕摻襯底輕摻外延 工藝產(chǎn)生很大影響，尤其是在高阻工藝中。另外，襯底雜質(zhì)在高溫外延中也會向外延層進(jìn)行擴散，影響外延膜厚的測量。
發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，有必要針對上述測量外延膜厚對襯底摻雜濃度有要求、操作復(fù)雜的問 題，提出一種外延膜厚的測量方法。此外，還有必要針對上述測量外延膜厚對襯底摻雜濃度有要求、操作復(fù)雜的問題， 提出一種外延膜厚的測量裝置。一種外延膜厚測量方法，包括如下步驟采用兩探頭厚度量測設(shè)備對外延片外延前的厚度進(jìn)行測量得到外延前外延片的 厚度值；采用兩探頭厚度量測設(shè)備對相同外延片外延后的厚度進(jìn)行測量得到外延后外延 片的厚度值；用測量到的外延后外延片的厚度值減去測量到的外延前外延片的厚度值，計算差 值得出外延膜厚。優(yōu)選的，所述兩探頭分別位于所述外延片的兩側(cè)。優(yōu)選的，所述兩探頭之間的距離為固定值，所述外延片的厚度為所述兩探頭之間 的距離減去兩探頭與所述外延片的間距之和。優(yōu)選的，所述外延片為硅外延片、GeSi外延片或CSi外延片。優(yōu)選的，所述外延膜厚測量方法還包括移動所述兩探頭測量所述外延片各處厚度 的步驟。一種外延膜厚測量裝置，包括兩探頭及與所述兩探頭連接的控制模塊，所述控制 模塊用于控制所述兩探頭對外延片外延前的厚度和外延后的厚度進(jìn)行測量并用測量到的 外延后外延片的厚度值減去外延前外延片的厚度值，計算差值得出外延膜厚。
優(yōu)選的，所述兩探頭分別位于所述外延片的兩側(cè)。優(yōu)選的，所述兩探頭之間的距離為固定值，所述外延片的厚度為所述兩探頭之間 的距離減去兩探頭與所述外延片的間距之和。優(yōu)選的，所述外延片為硅外延片、GeSi外延片或CSi外片。優(yōu)選的，所述控制模塊還用于控制所述兩探頭移動并測量所述外延片各處厚度。采用上述外延膜厚測量方法及裝置既保證了測量精度又對硅片襯底摻雜濃度無 特殊要求，硅片的襯底無需采用重?fù)揭r底，降低了部分工藝的成本，避免了重?fù)揭r底中的雜 質(zhì)對外延腔體造成污染，消除了對后面的輕摻襯底輕摻外延工藝的影響。同時兩探頭拋光 片厚度量測設(shè)備是生產(chǎn)線現(xiàn)有設(shè)備，無需額外增加成本，并與現(xiàn)有的外延層平整度測試流 程兼容。

圖1是兩探頭厚度量測設(shè)備檢測外延片厚度示意圖。圖2是外延膜厚測量裝置示意圖。
具體實施方式下面結(jié)合附圖，通過對本發(fā)明的具體實施方式
詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案 及其他有益效果顯而易見。兩探頭厚度量測設(shè)備(例如ADE公司厚度量測設(shè)備)在半導(dǎo)體工業(yè)中用來測試圓 片的整體厚度，平整度、曲翹。它對于測試圓片本身要求不高。利用上述設(shè)備進(jìn)行厚度測量， 無需額外增加成本，并與現(xiàn)有的外延層平整度測試流程兼容。外延膜厚測量方法，包括如下步驟采用兩探頭厚度量測設(shè)備，對外延片外延前的厚度進(jìn)行測量得到外延前外延片的
厚度值。圖1是兩探頭厚度量測設(shè)備檢測外延片厚度值的示意圖。兩探頭的上探測頭11 與下探測頭12分別位于所述外延片2的兩側(cè)。兩探頭拋光片厚度量測設(shè)備的上探測頭11 與下探測頭12之間距離D為固定值，上端探測頭11用來測量外延片2上表面21與探測頭 11之間的距離a，兩探頭片厚度量測設(shè)備的下端探測頭12用來測量外延片2下表面22與 探測頭12之間的距離b，測得距離a，b后，根據(jù)計算式T = D-(a+b)自動計算出硅片的厚 度值T。距離a，b可以通過電容測量的方式或者用光學(xué)測量的方式獲得。為了獲得外延片 2各處的外延膜厚，還需要移動兩探頭測量外延片2外延前各處厚度值1\、T2........Tx。采用兩探頭厚度量測設(shè)備對相同外延片外延后的厚度進(jìn)行測量得到外延后外延 片的厚度值。外延后外延片的厚度值測量方法與上述方法相同。為了獲得外延片2各處的外延 膜厚，還需要移動兩探頭測量外延片2各處厚度值T/、T2’........Tx’。用測量到的外延后外延片的厚度值減去測量到的外延前外延片的厚度值，計算差 值得出外延膜厚。在計算各處的外延膜厚時，用測量到的外延后外延片各處厚度值減去測量到的外 延前外延片各處厚度值，計算差值tx = Tx-Tx'得出外延膜各處厚度值。
上述外延膜厚測量方法測量精度為0. 01微米，很好的保證了測量結(jié)果的可靠性。 同時上述測量方法還可以適用于硅外延片、GeSi外延片和CSi外延片。此外，還提供了一種外延膜厚測量裝置。如圖2所示外延膜厚測量裝置包括兩探 頭110及與所述兩探頭連接的控制模塊120?？刂颇K120用于控制兩探頭110對外延片 外延前的厚度和外延后的厚度進(jìn)行測量并用測量到的外延后外延片的厚度值減去測量到 的外延前外延片的厚度值，計算差值得出外延膜厚。兩探頭110包括上探測頭11與下探測頭12，上探測頭11與下探測頭12分別位于 外延片的兩側(cè)。通過電容測量的方式或者用光學(xué)測量的方式獲得兩探頭110與外延片之間 的間距，由于兩探頭之間的距離為固定值，外延片的厚度為兩探頭之間的距離減去兩探頭 與所述外延片的間距之和。為了獲得外延片2各處的外延膜厚，控制模塊120還用于控制兩探頭110移動并 測量外延片各處厚度。采用上述外延膜厚測量方法及裝置既保證了測量精度又對硅片襯底摻雜濃度無 特殊要求，硅片的襯底無需采用重?fù)揭r底，降低了部分工藝的成本，避免了重?fù)揭r底中的雜 質(zhì)對外延腔體造成污染，消除了對后面的輕摻襯底輕摻外延工藝的影響。同時兩探頭拋光 片厚度量測設(shè)備是生產(chǎn)線現(xiàn)有設(shè)備，無需額外增加成本，并與現(xiàn)有的外延層平整度測試流 程兼容。以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能 因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說， 在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護范 圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種外延膜厚測量方法，包括如下步驟采用兩探頭厚度量測設(shè)備對外延片外延前的厚度進(jìn)行測量得到外延前外延片的厚度值；采用兩探頭厚度量測設(shè)備對相同外延片外延后的厚度進(jìn)行測量得到外延后外延片的 厚度值；用測量到的外延后外延片的厚度值減去測量到的外延前外延片的厚度值，計算差值得 出外延膜厚。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外延膜厚測量方法，其特征在于所述兩探頭分別位于所述 外延片的兩側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的外延膜厚測量方法，其特征在于所述兩探頭之間的距離為 固定值，所述外延片的厚度為所述兩探頭之間的距離減去兩探頭與所述外延片的間距之 和。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外延膜厚測量方法，其特征在于所述外延片為硅外延片、 GeSi外延片或CSi外延片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項所述的外延膜厚測量方法，其特征在于還包括移 動所述兩探頭測量所述外延片各處厚度的步驟。
6.一種外延膜厚測量裝置，其特征在于，包括兩探頭及與所述兩探頭連接的控制模塊， 所述控制模塊用于控制所述兩探頭對外延片外延前的厚度和外延后的厚度進(jìn)行測量并用 測量到的外延后外延片的厚度值減去外延前外延片的厚度值，計算差值得出外延膜厚。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的外延膜厚測量裝置，其特征在于所述兩探頭分別位于所述 外延片的兩側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的外延膜厚測量裝置，其特征在于所述兩探頭之間的距離為 固定值，所述外延片的厚度為所述兩探頭之間的距離減去兩探頭與所述外延片的間距之 和。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的外延膜厚測量裝置，其特征在于所述外延片為硅外延片、 GeSi外延片或CSi外片。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任意一項所述的外延膜厚測量裝置，其特征在于所述控制 模塊還用于控制所述兩探頭移動并測量所述外延片各處厚度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種外延膜厚測量方法，采用兩探頭厚度量測設(shè)備對外延片外延前的厚度進(jìn)行測量得到外延前外延片的厚度值，采用兩探頭厚度量測設(shè)備對相同外延片外延后的厚度進(jìn)行測量得到外延后外延片的厚度值，用測量到的外延后外延片的厚度值減去測量到的外延前外延片的厚度值，計算差值得出外延膜厚。本發(fā)明對硅片襯底摻雜濃度無特殊要求，硅片的襯底無需采用重?fù)揭r底，降低了部分工藝的成本，避免了重?fù)揭r底中的雜質(zhì)對外延腔體造成污染，消除了對后面的輕摻襯底輕摻外延工藝的影響，同時無需額外增加成本，并可與現(xiàn)有的外延層平整度測試流程兼容。
文檔編號G01B7/06GK102080949SQ20091018853
公開日2011年6月1日 申請日期2009年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月1日
發(fā)明者張元 申請人:無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司, 無錫華潤上華科技有限公司