專利名稱：檢測(cè)晶圓表面粗糙度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種檢測(cè)晶圓表面粗糙度的方法。
背景技術(shù)：
由于晶圓各層的表面粗糙度會(huì)影響最終產(chǎn)品的良率(Yield)，因此，在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中，及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)表面粗糙度不合格的晶圓以及時(shí)改進(jìn)工藝并避免不必要的后續(xù)流程所造成的浪費(fèi)，對(duì)良率提升(Yield Enhancement ；YE)和節(jié)省成本十分重要。目前較為常見的檢測(cè)表面粗糙度的方法有比較法、光切法、印模法和觸針法等。 其中，觸針法因其有測(cè)量迅速方便、精度高的特點(diǎn)，成為應(yīng)用最廣泛的測(cè)量表面粗糙度的方法。參考申請(qǐng)?zhí)枮?00420082240. 2的中國(guó)專利文件，其公布了一種“粗糙度輪廓儀”，
包括立柱、驅(qū)動(dòng)箱、底座、工作臺(tái)、測(cè)量頭、升降套。立柱垂直置于底座的一端，升降套置于立柱上，驅(qū)動(dòng)箱置于升降套的側(cè)面，可隨升降套在立柱上垂直移動(dòng)，工作臺(tái)置于底座上，可水平左右移動(dòng)，測(cè)量頭由觸針、電感式觸頭和光柵傳感器組成，置于驅(qū)動(dòng)箱一側(cè)下端的測(cè)桿內(nèi)，向著工作臺(tái)，可水平左右移動(dòng)。其利用了觸針法的原理。當(dāng)測(cè)量頭(觸針)在被測(cè)表面上輕輕劃過時(shí)，由于被測(cè)表面的上下起伏，測(cè)量頭也將上下移動(dòng)并通過傳感器產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)，通過與計(jì)算機(jī)相連，可將被測(cè)量物的形狀及粗糙度測(cè)出，并能顯示、打印、儲(chǔ)存粗糙度的測(cè)量參數(shù)。然而，使用上述方法，需要將晶圓逐個(gè)放到粗糙度檢測(cè)儀器中測(cè)試，無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量，增加了工序，耗時(shí)長(zhǎng)，提高了生產(chǎn)成本。為實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量，半導(dǎo)體制造工廠通常使用良率缺陷(YE Defect)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)晶圓表面粗糙度，其采用的方法隨機(jī)抽出待測(cè)晶圓，通過光學(xué)成像的方法，對(duì)比待測(cè)晶圓表面不同測(cè)試位置的圖像，如果圖像不符合周期性(即相鄰測(cè)試位置的圖像不同)，則說(shuō)明存在缺陷，再通過掃描電鏡(SEM)等設(shè)備確認(rèn)該缺陷的類型。然而，該方法的靈敏度不高，會(huì)出現(xiàn)漏檢現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種檢測(cè)晶圓表面粗糙度的方法，能夠及時(shí)檢測(cè)出表面粗糙度不合格的晶圓，并能提高靈敏度，降低漏檢率，降低生產(chǎn)成本。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種檢測(cè)晶圓表面粗糙度的方法，包括提供同一批次的多個(gè)晶圓；在所述同一批次的多個(gè)晶圓中挑選連續(xù)η片作為待測(cè)晶圓，所述η是所述同一批次的多個(gè)晶圓所分別進(jìn)入的前一道工藝機(jī)臺(tái)的腔室個(gè)數(shù)的自然數(shù)倍；利用在線厚度測(cè)量設(shè)備，在每個(gè)所述待測(cè)晶圓表面上選擇h個(gè)測(cè)試位置，得到每個(gè)所述待測(cè)晶圓在每個(gè)所述測(cè)試位置上的實(shí)際反射光譜；根據(jù)所述實(shí)際反射光譜和預(yù)設(shè)的薄膜堆疊模型計(jì)算出每個(gè)所述待測(cè)晶圓在每個(gè)所述測(cè)試位置上的薄膜厚度，并根據(jù)每個(gè)所述薄膜厚度和所述薄膜堆疊模型得到每個(gè)所述待測(cè)晶圓在每個(gè)所述測(cè)試位置上的理論反射光譜；計(jì)算每個(gè)所述待測(cè)晶圓在每個(gè)所述測(cè)試位置上的所述實(shí)際反射光譜與所述理論反射光譜的擬合度；設(shè)定最小擬合度；對(duì)比所述擬合度和所述最小擬合度，若所述擬合度小于所述最小擬合度時(shí)，該擬合度對(duì)應(yīng)的待測(cè)晶圓在對(duì)應(yīng)測(cè)試位置上的的粗糙度不合格，若所述擬合度大于等于所述最小擬合度時(shí)，該擬合度對(duì)應(yīng)的待測(cè)晶圓在所述測(cè)試位置上的粗糙度合格?？蛇x地，所述η是所述同一批次的多個(gè)晶圓所分別進(jìn)入的前一道工藝機(jī)臺(tái)的腔室個(gè)數(shù)的1 2倍。可選地，在每個(gè)所述待測(cè)晶圓的表面上，每個(gè)所述測(cè)試位置至圓心的距離不同?？蛇x地，所述h大于等于9。 可選地，通過雙光束分光計(jì)光路系統(tǒng)計(jì)算所述理論反射光譜?？蛇x地，所述在線厚度測(cè)量設(shè)備是利用反射光譜擬合進(jìn)行透明及半透明薄膜厚度測(cè)量的設(shè)備。可選地，所述利用反射光譜擬合進(jìn)行透明及半透明薄膜厚度測(cè)量的設(shè)備包括 N0VA2040測(cè)量機(jī)臺(tái)或NANO測(cè)量機(jī)臺(tái)?？蛇x地，所述在線厚度測(cè)量設(shè)備是N0VA2040測(cè)量機(jī)臺(tái)?？蛇x地，所述最小擬合度大于等于0. 9。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例提供的檢測(cè)晶圓表面粗糙度的方法具有以下優(yōu)占.
^ \\\ ·首先，利用在晶圓生產(chǎn)線上普遍存在的在線厚度測(cè)量設(shè)備得到每個(gè)待測(cè)晶圓在每個(gè)所述待測(cè)位置上的所述實(shí)際反射光譜，不需要專門添加設(shè)備，節(jié)省成本，同時(shí)，利用在線厚度測(cè)量設(shè)備中的光路系統(tǒng)，計(jì)算得到每個(gè)待測(cè)晶圓在每個(gè)所述待測(cè)位置上的理論反射光譜并與其實(shí)際反射光譜的擬合度，從而判斷晶圓表面粗糙度是否合格，精度高、誤差小。其次，通過對(duì)同一批次的連續(xù)η片晶圓進(jìn)行檢測(cè)，所述η是所述同一批次的多個(gè)晶圓所分別進(jìn)入的前一道工藝機(jī)臺(tái)的腔室個(gè)數(shù)的自然數(shù)倍，避免漏檢現(xiàn)象。最后，由于在線厚度測(cè)量設(shè)備一般可以被設(shè)置于晶圓生產(chǎn)工藝流程的各個(gè)階段中，利用在線厚度測(cè)量設(shè)備能夠及時(shí)檢測(cè)出表面粗糙度不合格的晶圓。


圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的檢測(cè)晶圓表面粗糙度的方法的流程示意圖；圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)待測(cè)晶圓的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的晶圓序列排列圖；圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的晶圓表面測(cè)試位置分布圖；圖5(a)是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的反射光譜擬合圖；圖5(b)是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的反射光譜擬合圖。
具體實(shí)施例方式由背景技術(shù)可知，現(xiàn)有的檢測(cè)晶圓表面粗糙度的方法是，利用YE Defect檢測(cè)設(shè)備隨機(jī)抽出待測(cè)晶圓，對(duì)比待測(cè)晶圓表面各重復(fù)單元的圖像，從而檢測(cè)出表面粗糙度不合格的晶圓。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，使用上述方法檢測(cè)晶圓表面粗糙度，靈敏度低，漏檢率高。在半導(dǎo)體制造工廠中，一般只有少數(shù)幾臺(tái)YE Defect檢測(cè)設(shè)備負(fù)責(zé)檢測(cè)整個(gè)工廠生產(chǎn)的所有晶圓，因此，YE Defect檢測(cè)設(shè)備只能采用隨機(jī)抽檢的方式。現(xiàn)今的半導(dǎo)體工藝機(jī)臺(tái)一般都有多個(gè) (3個(gè)或4個(gè))腔室，在對(duì)同一批次(lot)的晶圓進(jìn)行操作時(shí)，機(jī)臺(tái)會(huì)按照某一特定的順序?qū)⑦@些晶圓分別送入不同的腔室，使這些腔室能夠同時(shí)運(yùn)作，提高生產(chǎn)效率。例如，同一批次的晶圓被分別送入A、B和C三個(gè)腔室中進(jìn)行沉積、刻蝕、拋光等工藝，一般在同一腔室加工的晶圓會(huì)有相同或類似的粗糙度。然而，現(xiàn)有的利用YE Defect檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)晶圓粗糙度的方法，采用隨機(jī)抽檢的方式，很有可能漏檢了在某一腔室中加工的晶圓，如，抽到的晶圓都來(lái)自于A和B腔室而漏掉了來(lái)自于C腔室的晶圓。如果增大YE Defect檢測(cè)設(shè)備抽樣率，則會(huì)造成生產(chǎn)成本的上升，生產(chǎn)效率的降低。而且，由于待測(cè)晶圓來(lái)自于不同的生產(chǎn)線，其規(guī)格、要求都不相同，因此，YE Defect檢測(cè)設(shè)備采取的是在被抽中的待測(cè)晶圓表面任意選擇相鄰的k個(gè)測(cè)試位置，對(duì)比這 k個(gè)測(cè)試位置上的圖像，如果其中某個(gè)測(cè)試位置上的圖像與其他測(cè)試位置上的圖像不符，則判定該位置存在缺陷，再利用SEM(掃描電鏡)等設(shè)備確認(rèn)該缺陷的種類。然而，晶圓表面上相鄰測(cè)試位置極有可能具有相同或類似的粗糙度問題。也就是說(shuō)，這k個(gè)測(cè)試位置的粗糙度很可能都不符合要求，但這k個(gè)位置上的圖像卻很有可能完全相同或相近，從而該晶圓會(huì)被YE Defect檢測(cè)設(shè)備錯(cuò)誤地判定為合格。因此，采用現(xiàn)有方法檢測(cè)晶圓表面粗糙度， 靈敏度低，漏檢率高。為及時(shí)檢測(cè)出表面粗糙度不合格的晶圓，并降低漏檢率，提高靈敏度，降低生產(chǎn)成本，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種檢測(cè)晶圓表面粗糙度的方法，請(qǐng)參考圖1，包括步驟Si 提供同一批次的多個(gè)晶圓；步驟S2 在所述同一批次的多個(gè)晶圓中挑選連續(xù)η片作為待測(cè)晶圓，所述η是所述同一批次的多個(gè)晶圓所分別進(jìn)入的前一道工藝機(jī)臺(tái)的腔室個(gè)數(shù)的自然數(shù)倍；步驟S3 利用在線厚度測(cè)量設(shè)備，在每個(gè)所述待測(cè)晶圓表面上選擇h個(gè)測(cè)試位置，得到每個(gè)所述待測(cè)晶圓在每個(gè)所述測(cè)試位置上的實(shí)際反射光譜；步驟S4 根據(jù)所述實(shí)際反射光譜和預(yù)設(shè)的薄膜堆疊模型計(jì)算出每個(gè)所述待測(cè)晶圓在每個(gè)所述測(cè)試位置上的薄膜厚度，并根據(jù)每個(gè)所述薄膜厚度和所述薄膜堆疊模型得到每個(gè)所述待測(cè)晶圓在每個(gè)所述測(cè)試位置上的理論反射光譜；步驟S5 計(jì)算每個(gè)所述待測(cè)晶圓在每個(gè)所述測(cè)試位置上的所述實(shí)際反射光譜與所述理論反射光譜的擬合度；步驟S6 設(shè)定最小擬合度；以及步驟S7 對(duì)比所述擬合度和所述最小擬合度，若所述擬合度小于所述最小擬合度時(shí)，該擬合度對(duì)應(yīng)的待測(cè)晶圓在對(duì)應(yīng)測(cè)試位置上的粗糙度不合格，若所述擬合度大于等于所述最小擬合度時(shí)，該擬合度對(duì)應(yīng)的待測(cè)晶圓在所述測(cè)試位置上的粗糙度合格。采用本發(fā)明實(shí)施例提供的方法，通過測(cè)量得出每個(gè)所述待測(cè)晶圓在每個(gè)所述待測(cè)位置上的實(shí)際反射光譜，推算出薄膜厚度并由此得到每個(gè)所述待測(cè)位置上的理論反射光譜，將所述理論反射光譜與所述實(shí)際反射光譜對(duì)比，進(jìn)而判斷粗糙度是否合格，提高了檢測(cè)的靈敏度高；通過挑選連續(xù)η片晶圓進(jìn)行檢測(cè)，所述η是所述同一批次的多個(gè)晶圓所分別進(jìn)入的前一道工藝機(jī)臺(tái)的腔室個(gè)數(shù)的自然數(shù)倍，降低了漏檢率；通過利用所述在線厚度測(cè)量設(shè)備進(jìn)行晶圓表面粗糙度的檢測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)粗糙度不合格的晶圓；通過利用半導(dǎo)體生產(chǎn)流程中本就具有的所述在線厚度測(cè)量設(shè)備進(jìn)行晶圓表面粗糙度的檢測(cè)，不需要添加其他設(shè)備，簡(jiǎn)化工藝，降低了生產(chǎn)成本。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其他方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。參考圖1和圖2，執(zhí)行步驟Si，提供同一批次的多個(gè)晶圓1。所述晶圓1的表面11是粗糙的，具有高低起伏。參考圖1和圖3，執(zhí)行步驟S2，在所述同一批次的多個(gè)晶圓中挑選連續(xù)η片作為待測(cè)晶圓。如上所述，現(xiàn)今的半導(dǎo)體生產(chǎn)流程中，工藝機(jī)臺(tái)會(huì)把同一批次的晶圓分別送入不同的腔室中進(jìn)行沉積、刻蝕、拋光等工藝，以同時(shí)對(duì)多個(gè)晶圓進(jìn)行加工，節(jié)省時(shí)間。一般在同一腔室加工的晶圓會(huì)有相同或類似的粗糙度，而在不同腔室加工的晶圓可能會(huì)有不同的粗糙度，因此，現(xiàn)有的隨機(jī)抽樣的檢測(cè)方法很有可能會(huì)漏檢在某幾個(gè)腔室中加工的晶圓。然而，對(duì)所有晶圓進(jìn)行粗糙度檢測(cè)會(huì)增加耗時(shí)，提高成本。因此，需要提供一種檢測(cè)方法，能降低漏檢率，又不至于使所述待測(cè)晶圓數(shù)η過高。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在所述同一批次的多個(gè)晶圓中挑選連續(xù)η片作為待測(cè)晶圓，所述η是所述同一批次的多個(gè)晶圓所分別進(jìn)入的前一道工藝機(jī)臺(tái)的腔室個(gè)數(shù)的自然數(shù)倍?？蛇x地，為了防止漏檢同時(shí)不增加工藝循環(huán)時(shí)間，所述η是所述同一批次的多個(gè)晶圓所分別進(jìn)入的前一道工藝機(jī)臺(tái)的腔室個(gè)數(shù)的1 2倍。為了使所述腔室的利用率達(dá)到最大化，所述工藝機(jī)臺(tái)總是會(huì)將所述晶圓按照某一特定的排布規(guī)律依次送入所述腔室中。以同一批次具有25片晶圓，被分別送入Α、B、C三個(gè)腔室中進(jìn)行加工為例。所述工藝機(jī)臺(tái)會(huì)將前三片所述晶圓依次分別送入三個(gè)腔室中，如， 將1號(hào)晶圓送入A腔室，將2號(hào)晶圓送入B腔室，將3號(hào)晶圓送入C腔室，待這三片晶圓分別在腔室中完成操作后，所述機(jī)臺(tái)會(huì)分別將這三片晶圓從腔室中送出，并按照晶圓的編號(hào)順序排列。然后，所述機(jī)臺(tái)會(huì)按照同樣的規(guī)律將后續(xù)的晶圓依次送入腔室中進(jìn)行操作，并在完成操作后將晶圓依次送出并排列。因此，所述同一批次的多個(gè)晶圓所分別進(jìn)入的腔室的情況滿足ABC循環(huán)的排列。如圖3所示，所述25片晶圓共有6種排列的方式。挑選連續(xù)η 片晶圓作為待測(cè)晶圓，當(dāng)所述η是所述同一批次的多個(gè)晶圓所分別進(jìn)入的前一道工藝機(jī)臺(tái)的腔室個(gè)數(shù)的自然數(shù)倍時(shí)，所述η個(gè)待測(cè)晶圓至少包括了一個(gè)在任意一個(gè)腔室中加工的晶圓。因此，通過采用本發(fā)明的實(shí)施例提供的方法檢測(cè)晶圓表面的粗糙度，即能降低漏檢率， 又能減少耗時(shí)，降低成本。參考圖1和圖4，執(zhí)行步驟S3，利用在線厚度測(cè)量設(shè)備，在每個(gè)所述待測(cè)晶圓表面上選擇h個(gè)測(cè)試位置2，得到每個(gè)所述待測(cè)晶圓在每個(gè)所述測(cè)試位置2上的實(shí)際反射光譜。在半導(dǎo)體制造工廠中，隨時(shí)需要測(cè)量晶圓的厚度，特別是在化學(xué)機(jī)械拋光 (Chemical Mechanical Polishing ；CMP)工藝中。因此，所述在線厚度測(cè)量設(shè)備被普遍地設(shè)置于晶圓生產(chǎn)流程的各個(gè)階段中，如N0VA2040測(cè)量機(jī)臺(tái)、或者NANO測(cè)量機(jī)臺(tái)等。所述在線厚度測(cè)量設(shè)備中包含光路系統(tǒng)，如雙光束分光計(jì)(Dual-Beam Spectrometer ；DB S)光路系統(tǒng)，SWE (Single Wavelength Ellipsometry)光路系統(tǒng)，SE (Spectroscopic Ellipsometry) 光路系統(tǒng)等。所述在線厚度測(cè)量設(shè)備一般是用于測(cè)量晶圓的厚度，其工作原理是利用反射光譜擬合進(jìn)行透明及半透明薄膜厚度的測(cè)量，而晶圓上堆疊的薄膜通常是透明或半透明的薄膜。所述在線厚度測(cè)量設(shè)備通過其內(nèi)置的所述光路系統(tǒng)，收集晶圓的反射光，測(cè)量晶圓對(duì)不同波長(zhǎng)光線的反光度，得出反光度對(duì)應(yīng)于波長(zhǎng)分布的曲線圖，即所述實(shí)際反射光譜，然后再通過所述實(shí)際反射光譜推算出晶圓的厚度。因此，利用所述在線厚度測(cè)量設(shè)備，能夠很方便地得到每個(gè)所述待測(cè)晶圓在每個(gè)所述測(cè)試位置2上的實(shí)際反射光譜，不需要另外添加設(shè)備，節(jié)省了成本。所述在線厚度測(cè)量設(shè)備在每個(gè)所述待測(cè)晶圓上選擇h個(gè)所述測(cè)試位置2，并得到每個(gè)所述待測(cè)晶圓在每個(gè)所述測(cè)試位置2上的所述實(shí)際反射光譜。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，在每個(gè)所述待測(cè)晶圓上，一般至晶圓圓心距離相同位置上的粗糙度會(huì)相同或相近，在至晶圓圓心距離不同位置上粗糙度會(huì)不同。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)所述測(cè)試位置2 至圓心的距離都不同?？蛇x地，所述h大于等于9。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，采用包含所述DBS光路系統(tǒng)的N0VA2040測(cè)量機(jī)臺(tái)作為所述在線厚度測(cè)量設(shè)備。所述N0VA2040測(cè)量機(jī)臺(tái)是以色列半導(dǎo)體測(cè)量設(shè)備生產(chǎn)商N(yùn)ova Measuring Instruments公司生產(chǎn)的型號(hào)為N0VA2040的產(chǎn)品，可以集成在晶圓生產(chǎn)流水線的主機(jī)臺(tái)上。參考圖1，執(zhí)行步驟S4，根據(jù)所得的所述實(shí)際反射光譜和預(yù)設(shè)的薄膜堆疊 (filmstack)模型計(jì)算出每個(gè)所述待測(cè)晶圓在每個(gè)所述測(cè)試位置上的薄膜厚度，并根據(jù)每個(gè)所述薄膜厚度和所述薄膜堆疊模型得到每個(gè)所述待測(cè)晶圓在每個(gè)所述測(cè)試位置上的理論反射光譜。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，不同材料、不同厚度的物質(zhì)，對(duì)不同波長(zhǎng)的色光的反射率、吸收率和折射率是不同的。晶圓上堆疊有多層薄膜，薄膜的層數(shù)以及每層薄膜的厚度、 材料等因素都會(huì)影響該晶圓對(duì)不同波長(zhǎng)光線的反光度。因此，將薄膜層數(shù)、厚度、材料對(duì)應(yīng)不同波長(zhǎng)光線的消光系數(shù)以及折射率等參數(shù)輸入所述光路系統(tǒng)，通過其中包含的軟件系統(tǒng)可以建立一個(gè)薄膜堆疊(filmstack)模型，反應(yīng)上述各因素與反光度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。同一批次的晶圓的設(shè)計(jì)規(guī)格相同，工藝標(biāo)準(zhǔn)相同，因此，只需預(yù)設(shè)一個(gè)所述薄膜堆疊模型。根據(jù)在步驟S3中得到的所述實(shí)際反射光譜，結(jié)合所述薄膜堆疊模型，所述光路系統(tǒng)能夠推算出每個(gè)所述待測(cè)晶圓在每個(gè)所述測(cè)試位置上的薄膜厚度。由于所述待測(cè)晶圓的表面具有一定的粗糙度，所述薄膜厚度是通過軟件擬合的值，反應(yīng)的是待測(cè)晶圓在待測(cè)位置上的薄膜厚度的平均值。然后，所述光路系統(tǒng)根據(jù)每個(gè)所述薄膜厚度和所述薄膜堆疊模型計(jì)算得出每個(gè)所述待測(cè)晶圓在每個(gè)所述測(cè)試位置上的理論反射光譜。該理論反射光譜反應(yīng)的是待測(cè)晶圓在某個(gè)待測(cè)位置上的薄膜厚度均勻，即該待測(cè)位置是完全平坦時(shí)對(duì)不同波長(zhǎng)光線進(jìn)行反射的情況。參考圖1和圖5 (a)及圖5 (b)，執(zhí)行步驟S5，計(jì)算每個(gè)所述待測(cè)晶圓在每個(gè)所述測(cè)試位置上的所述實(shí)際反射光譜與所述理論反射光譜的擬合度。如步驟S4中所述，所述薄膜厚度是根據(jù)所述實(shí)際反射光譜和所述薄膜堆疊模型， 通過所述光路系統(tǒng)推算而成的，對(duì)應(yīng)的是某個(gè)所述待測(cè)晶圓在某個(gè)所述待測(cè)位置上的薄膜厚度的平均值。然后，所述光路系統(tǒng)假設(shè)該待測(cè)位置上的所述待測(cè)晶圓是完全平坦的，其薄膜厚度就是該平均值，從而得出該待測(cè)位置上的理論反射光譜。因此，若該理論反射光譜與該實(shí)際反射光譜越接近，擬合度越大，就說(shuō)明該待測(cè)位置上的所述待測(cè)晶圓越平坦，其薄膜厚度越接近與該平均值，粗糙度越小。反之，說(shuō)明該待測(cè)位置上的所述待測(cè)晶圓的粗糙度越
7大。圖5(a)顯示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)所述待測(cè)晶圓在某個(gè)所述待測(cè)位置上的粗糙度較小時(shí)，所述實(shí)際反射光譜I與所述理論反射光譜II較接近，即所述擬合度較大的情況。圖5(b)顯示了本發(fā)明的有一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)所述待測(cè)晶圓在某個(gè)所述待測(cè)位置上的粗糙度較大時(shí)，所述實(shí)際反射光譜III與所述理論反射光譜IV差別較大，即所述擬合度較小的情況。參考圖1，執(zhí)行步驟S6，設(shè)定最小擬合度。根據(jù)不同的工藝要求，設(shè)定可以接受的最大粗糙度所對(duì)應(yīng)的最小擬合度。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述最小擬合度大于等于0. 9。參考圖1，執(zhí)行步驟S7，對(duì)比所述擬合度和所述最小擬合度，若所述擬合度小于所述最小擬合度時(shí)，說(shuō)明該擬合度對(duì)應(yīng)的所述測(cè)試位置上的所述待測(cè)晶圓的粗糙度不合格， 若所述擬合度大于所述最小擬合度時(shí)，說(shuō)明該擬合度對(duì)應(yīng)的所述測(cè)試位置上的所述待測(cè)晶圓的粗糙度合格。當(dāng)所述擬合度小于所述最小擬合度時(shí)，所述待測(cè)晶圓的粗糙度是不合格的，所述在線厚度測(cè)量設(shè)備發(fā)出警報(bào)，能夠及時(shí)提醒生產(chǎn)工藝出現(xiàn)異常，避免后續(xù)不必要工藝的進(jìn)行，避免浪費(fèi)，降低了生產(chǎn)成本。而且，每個(gè)所述待測(cè)晶圓在每個(gè)所述測(cè)試位置2上處對(duì)應(yīng)了不同的所述擬合度，因此，可以推知具體哪個(gè)所述待測(cè)晶圓在具體哪個(gè)所述待測(cè)位置上的表面粗糙度不合格，從而及時(shí)、準(zhǔn)確地改進(jìn)工藝。綜上，本發(fā)明的實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)首先，首先，利用在晶圓生產(chǎn)線上普遍存在的在線厚度測(cè)量設(shè)備得到每個(gè)待測(cè)晶圓在每個(gè)所述待測(cè)位置上的所述實(shí)際反射光譜，不需要專門添加設(shè)備，節(jié)省成本，同時(shí)，利用在線厚度測(cè)量設(shè)備中的光路系統(tǒng)，計(jì)算得到每個(gè)待測(cè)晶圓在每個(gè)所述待測(cè)位置上的理論反射光譜并與其實(shí)際反射光譜的擬合度，從而判斷晶圓表面粗糙度是否合格，精度高、誤差其次，通過對(duì)同一批次的連續(xù)η片晶圓進(jìn)行檢測(cè)，所述η是所述同一批次的多個(gè)晶圓所分別進(jìn)入的前一道工藝機(jī)臺(tái)的腔室個(gè)數(shù)的自然數(shù)倍，避免漏檢現(xiàn)象。最后，由于在線厚度測(cè)量設(shè)備一般可以被設(shè)置于晶圓生產(chǎn)工藝流程的各個(gè)階段中，利用在線厚度測(cè)量設(shè)備能夠及時(shí)檢測(cè)出表面粗糙度不合格的晶圓。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)晶圓表面粗糙度的方法，包括提供同一批次的多個(gè)晶圓；在所述同一批次的多個(gè)晶圓中挑選連續(xù)η片作為待測(cè)晶圓，所述η是所述同一批次的多個(gè)晶圓所分別進(jìn)入的前一道工藝機(jī)臺(tái)的腔室個(gè)數(shù)的自然數(shù)倍；利用在線厚度測(cè)量設(shè)備，在每個(gè)所述待測(cè)晶圓表面上選擇h個(gè)測(cè)試位置，得到每個(gè)所述待測(cè)晶圓在每個(gè)所述測(cè)試位置上的實(shí)際反射光譜；根據(jù)所述實(shí)際反射光譜和預(yù)設(shè)的薄膜堆疊模型計(jì)算出每個(gè)所述待測(cè)晶圓在每個(gè)所述測(cè)試位置上的薄膜厚度，并根據(jù)每個(gè)所述薄膜厚度和所述薄膜堆疊模型得到每個(gè)所述待測(cè)晶圓在每個(gè)所述測(cè)試位置上的理論反射光譜；計(jì)算每個(gè)所述待測(cè)晶圓在每個(gè)所述測(cè)試位置上的所述實(shí)際反射光譜與所述理論反射光譜的擬合度；設(shè)定最小擬合度；對(duì)比所述擬合度和所述最小擬合度，若所述擬合度小于所述最小擬合度時(shí)，該擬合度對(duì)應(yīng)的待測(cè)晶圓在對(duì)應(yīng)測(cè)試位置上的粗糙度不合格，若所述擬合度大于等于所述最小擬合度時(shí)，該擬合度對(duì)應(yīng)的待測(cè)晶圓在所述測(cè)試位置上的粗糙度合格。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)晶圓表面粗糙度的方法，其特征在于，所述η是所述同一批次的多個(gè)晶圓所分別進(jìn)入的前一道工藝機(jī)臺(tái)的腔室個(gè)數(shù)的1 2倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)晶圓表面粗糙度的方法，其特征在于，在每個(gè)所述待測(cè)晶圓的表面上，每個(gè)所述測(cè)試位置至圓心的距離不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測(cè)晶圓表面粗糙度的方法，其特征在于，所述h大于等于9。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)晶圓表面粗糙度的方法，其特征在于，通過雙光束分光計(jì)光路系統(tǒng)計(jì)算所述理論反射光譜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)晶圓表面粗糙度的方法，其特征在于，所述在線厚度測(cè)量設(shè)備是利用反射光譜擬合進(jìn)行透明及半透明薄膜厚度測(cè)量的設(shè)備。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測(cè)晶圓表面粗糙度的方法，其特征在于，所述利用反射光譜擬合進(jìn)行透明及半透明薄膜厚度測(cè)量的設(shè)備包括N0VA2040測(cè)量機(jī)臺(tái)或NANO測(cè)量機(jī)臺(tái)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測(cè)晶圓表面粗糙度的方法，其特征在于，所述在線厚度測(cè)量設(shè)備是N0VA2040測(cè)量機(jī)臺(tái)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測(cè)晶圓表面粗糙度的方法，其特征在于，所述最小擬合度大于等于0.9。
全文摘要
一種檢測(cè)晶圓表面粗糙度的方法，包括提供同一批次的多個(gè)晶圓；挑選連續(xù)n片作為待測(cè)晶圓，n是晶圓所分別進(jìn)入的前一道工藝機(jī)臺(tái)的腔室個(gè)數(shù)的自然數(shù)倍；利用在線厚度測(cè)量設(shè)備，在每個(gè)所述待測(cè)晶圓表面上選擇h個(gè)測(cè)試位置，得到實(shí)際反射光譜；根據(jù)實(shí)際反射光譜和預(yù)設(shè)的薄膜堆疊模型計(jì)算出每個(gè)所述待測(cè)晶圓在每個(gè)所述測(cè)試位置上的薄膜厚度，并根據(jù)薄膜厚度和薄膜堆疊模型得到理論反射光譜；計(jì)算實(shí)際反射光譜與理論反射光譜的擬合度；設(shè)定最小擬合度；對(duì)比擬合度和最小擬合度，判斷粗糙度是否合格。通過本發(fā)明實(shí)施例提供的方法檢測(cè)晶圓表面粗糙度，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)表面粗糙度不合格的晶圓，靈敏度高，漏檢率低，節(jié)省成本。
文檔編號(hào)G01B11/30GK102506773SQ20111030023
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者李儒興, 李志國(guó), 石強(qiáng) 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司