專利名稱：在線檢測(cè)薄膜生長(zhǎng)率和應(yīng)力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及薄膜檢測(cè)，具體地說是一種在線檢測(cè)薄膜的方法。
背景技術(shù)：
業(yè)內(nèi)周知，由于在薄膜制造過程中應(yīng)力變化可能導(dǎo)致薄膜內(nèi)部連結(jié)失效和分層而使 產(chǎn)品質(zhì)量降級(jí)，因而控制薄膜在制造過程的形變程度有著重要意義?，F(xiàn)代半導(dǎo)體加工過 程均要求電子和光電設(shè)備對(duì)薄膜材料的沉積過程要進(jìn)行精密的控制，目前多數(shù)加工過程 需要對(duì)氣體流速、沉積室內(nèi)壓力、生長(zhǎng)環(huán)境溫度等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，以便控制薄膜材料的 沉積過程。這些參數(shù)一般是為了生長(zhǎng)出一定厚度、 一定微結(jié)構(gòu)和滿足一定的電性能和光 學(xué)性能的薄膜而預(yù)先設(shè)定的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，準(zhǔn)確的薄膜特性往往是在沉積之后才測(cè)得的。這 種控制方式在控制理論上叫做"半閉環(huán)控制"。實(shí)際中，通過對(duì)控制系統(tǒng)的改進(jìn)可以使 得薄膜生產(chǎn)設(shè)備更加穩(wěn)定的運(yùn)行，但是由于設(shè)備狀況和環(huán)境情況時(shí)常會(huì)發(fā)生不同的變化， 因而，這些改變經(jīng)常導(dǎo)致在生產(chǎn)過程中沉積速率或薄膜結(jié)構(gòu)發(fā)生不可預(yù)計(jì)的變化，需要 每次對(duì)沉積系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格地維護(hù)和標(biāo)校，這樣就會(huì)增加生產(chǎn)成本，降低生產(chǎn)效率。
為了實(shí)現(xiàn)在沉積過程中對(duì)薄膜應(yīng)力直接測(cè)量，并以此為依據(jù)調(diào)整氣體流速、壓力、 溫度等參數(shù)，達(dá)到在沉積過程中控制薄膜應(yīng)力的目的，也就是實(shí)現(xiàn)沉積過程的"全閉環(huán) 控制"，光學(xué)傳感器技術(shù)成為自然的選擇。因?yàn)樗鼈兪欠墙佑|式，可以安裝在沉積室外部， 并且對(duì)薄膜生長(zhǎng)設(shè)備產(chǎn)生的強(qiáng)電磁場(chǎng)不敏感。此外，多數(shù)薄膜沉積需高壓和化學(xué)反應(yīng)環(huán) 境，這使得光學(xué)傳感器成為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)唯一的選擇。目前，國(guó)內(nèi)薄膜應(yīng)力檢測(cè)設(shè)備大多為 離線式檢測(cè)設(shè)備。例如楊銀堂，付俊興，周端等人發(fā)表在儀器儀表學(xué)報(bào)，1997年18期上 的《半導(dǎo)體基片上薄膜應(yīng)力的測(cè)試裝置》 一文中描述了用光反射原理研制的薄膜應(yīng)力測(cè) 試裝置。張國(guó)炳、郝一龍、田大宇等人發(fā)表在半導(dǎo)體學(xué)報(bào)，1999年20期上的《多晶硅薄 膜應(yīng)力特性研究》 一文中描述了用光偏振相移干涉原理測(cè)量多晶硅薄膜應(yīng)力。國(guó)外 M. Bicker, U. von Hlllsen， U. Laudahn等人發(fā)表在Review of scientific instruments, 1998 年69期上的《Optical deflection setup for stress measurements in thin films》 一文中提出了一種利用雙路光反射現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量薄膜應(yīng)力的方法，通過由二極管激光光源、
4分光鏡和若干光學(xué)反射鏡、兩個(gè)光電位置探測(cè)器等組成的傳感器裝置進(jìn)行。由于其PSD的 光束檢測(cè)分辨率為100nm，因而兩束光必須嚴(yán)格聚焦在PSD表面上，以達(dá)到分辨能力的最 大化。這種現(xiàn)場(chǎng)薄膜應(yīng)力檢測(cè)系統(tǒng)存在兩個(gè)缺點(diǎn) 一是由于兩束激光必須嚴(yán)格聚焦，對(duì) 光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、日常調(diào)試和保養(yǎng)要求太高；二是由于PSD的惰性，在樣品高速旋 轉(zhuǎn)時(shí)，只能檢測(cè)全片應(yīng)力的均值，而對(duì)薄膜局部區(qū)域的應(yīng)力和生長(zhǎng)率檢測(cè)無能為力。 發(fā)明的內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述己有薄膜測(cè)量傳感器裝置的不足，提供一種可在線同時(shí)測(cè) 量薄膜應(yīng)力和生長(zhǎng)率，而且對(duì)薄膜折射率和材料組分能做出準(zhǔn)確估計(jì)的薄膜檢測(cè)光學(xué)傳 感器。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是構(gòu)建一種檢測(cè)薄膜生長(zhǎng)率和應(yīng)力的光學(xué)傳感器，利 用該光學(xué)傳感器檢測(cè)出薄膜生長(zhǎng)率和應(yīng)力。該光學(xué)傳感器包括泵浦二極管激光器、斬 波器、分光棱鏡、二元光柵分束器，其中，第一泵浦二極管激光器和第二泵浦二極管激 光器輸出不同頻率的兩束激光，通過斬波器的調(diào)制輸出一束激光，這一束激光通過分光 棱鏡照射到二元光柵分束器上形成二維光束陣列，該光束陣列經(jīng)薄膜樣品反射在CCD焦 平面上成像，顯示出反射光束陣列的光點(diǎn)位置分布信息和每個(gè)點(diǎn)光強(qiáng)的變化信息，通過 擬合虛擬界面下薄膜反射率曲線計(jì)算薄膜生長(zhǎng)率；利用光杠桿偏移信息和Stoney方程計(jì) 算薄膜應(yīng)力；根據(jù)Brunner提出入射光真空波長(zhǎng)入。和鋁組分x的函數(shù)的模型估計(jì)材料組 分，具體過程如下
(1) 將薄膜樣品置于光學(xué)傳感器的光路中，通過CCD器件探測(cè)該檢測(cè)樣品的反射 光光束陣列的光點(diǎn)位置分布信息和每個(gè)點(diǎn)光強(qiáng)的變化信息，得到薄膜生長(zhǎng)的反射率曲 線；
(2) 通過MATLAB軟件對(duì)反射率曲線進(jìn)行參數(shù)擬合，得到薄膜的生長(zhǎng)率及折射率
{曰息；
(3) 測(cè)量薄膜襯底曲率的改變量，即用二維會(huì)聚光束陣列照射薄膜樣品表面，通 過CCD器件探測(cè)該薄膜樣品在反射方向上的反射光束陣列信息，測(cè)出入射激光束陣列間距 d、入射角a 、樣品與陣列傳感器之間的相對(duì)距離U L處光束的偏轉(zhuǎn)位移S和薄膜厚度^
參量；
(4)根據(jù)步驟(3)測(cè)出的薄膜襯底曲率改變量，利用如下Stoney關(guān)系方程計(jì)算薄 膜應(yīng)力o :<formula>formula see original document page 6</formula>
式中，o為沉積后的薄膜應(yīng)力，r一為沉積之后的襯底曲面曲率，rv。為沉 積之前的襯底曲面曲率，E為楊氏模量，v為Poisson系數(shù)，hs為襯底厚度，~為薄膜厚度。
本發(fā)明由于采用了搭建光學(xué)傳感器平臺(tái)的結(jié)構(gòu)，因而可實(shí)現(xiàn)在薄膜生長(zhǎng)過程中對(duì)薄 膜應(yīng)力和生長(zhǎng)率的實(shí)時(shí)檢測(cè)，并以此為依據(jù)，調(diào)整氣體流速、壓力、溫度等參數(shù)來控制 薄膜應(yīng)力、厚度和化學(xué)組分，不僅增強(qiáng)了 M0CVD試驗(yàn)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，使制造高性能 的半導(dǎo)體材料和器件成為可能，而且可提高M(jìn)0CVD圓片生長(zhǎng)的質(zhì)量和產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)M0CVD 設(shè)備和產(chǎn)品的工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖2為本發(fā)明分束后任一行光點(diǎn)的光強(qiáng)分布曲線圖； 圖3為本發(fā)明測(cè)薄膜應(yīng)力的原理圖4為本發(fā)明在一個(gè)位置上的反射率隨時(shí)間變化曲線圖； 圖5為本發(fā)明在CCD上的激光點(diǎn)束陣列圖像； 圖6為本發(fā)明圖像處理流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
參照?qǐng)Dl，本發(fā)明的光學(xué)傳感器由第一激光器1、第二激光器2、可控?cái)夭ㄆ?，分 光棱鏡4， 二元分束器5組成。該斬波器3由外部電路控制，使第一泵浦二極管激光器l 和第二泵浦二極管激光器2輸出的不同頻率的兩束激光，交替透過斬波器，最終只輸出 一束激光進(jìn)入分光棱鏡4。該二元光柵分束器5由二維Damraann光柵和Fresnel波帶板組 成，用以產(chǎn)生自會(huì)聚多光束陣列。本發(fā)明采用雙色光入射和可控光學(xué)斬波器的結(jié)構(gòu)，可 得到圖4所示的同一薄膜沉積過程的兩個(gè)不同波長(zhǎng)下的光的反射率變化曲線，以提高測(cè) 量精度。本發(fā)明的光路原理為第一激光器1和第二激光器2輸出不同頻率的激光，該 兩束光通過受PC機(jī)程序控制的斬波器3的調(diào)制，使得斬波器3交替遮擋第一激光器1和 第二激光器2的光路，在任意時(shí)刻只允許其中的一束激光進(jìn)入分光棱鏡4，當(dāng)?shù)谝患す馄?1發(fā)出的激光通過斬波器3時(shí)經(jīng)分光棱鏡4大部分能透射到二元分束器5上，這時(shí)第二激光器2發(fā)出的激光被斬波器3遮擋；當(dāng)?shù)诙す馄?發(fā)出的激光通過斬波器3時(shí)在分光 棱鏡4上發(fā)生全反射照射到二元分束器5上，這時(shí)第一激光器1發(fā)出的激光被斬波器3 遮擋。激光通過二元分束器5后形成一個(gè)二維的光束陣列，如圖5所示，該陣列上的每 個(gè)光點(diǎn)強(qiáng)度及光點(diǎn)之間的間隔都相同，如圖2所示，改變?cè)摱S光束陣列發(fā)散點(diǎn)到分束 器的距離可改變點(diǎn)陣陣列光點(diǎn)之間的距離，實(shí)現(xiàn)光束間距可調(diào)。光束陣列上的這些光點(diǎn) 經(jīng)薄膜樣品6反射后，透過濾光片在CCD的焦平面7上成像，顯示出反射光束陣列的光 點(diǎn)位置分布信息和每個(gè)點(diǎn)光強(qiáng)的變化信息，如圖5所示。該成像中的光束點(diǎn)間距數(shù)據(jù)， 反映了沉積中的薄膜表面曲率變化和薄膜應(yīng)力的變化；成像中光束點(diǎn)光強(qiáng)的變化數(shù)據(jù)， 反映了薄膜內(nèi)部反射率的變化和折射率的變化。圖5所示的光束陣列從無應(yīng)力的襯底表 面反射，即虛線點(diǎn)陣，若有一個(gè)力非均勻的施加在硅片上使其曲率改變，將造成反射到 傳感器上光點(diǎn)成像位置的變化，即實(shí)線點(diǎn)陣。對(duì)圖5所示這些信息通過DSP處理器系統(tǒng)8 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息后送入PC機(jī)進(jìn)行軟件運(yùn)行，用圖像上的光點(diǎn)位置分布信息測(cè)試 出薄膜的應(yīng)力，用圖像的光電灰度信息測(cè)試出薄膜生長(zhǎng)率和折射率，并得到薄膜化學(xué)組 分和折射率。 '
利用上述光學(xué)傳感器在線測(cè)試薄膜的方法是通過擬合虛擬界面下薄膜反射率曲線 計(jì)算薄膜生長(zhǎng)率和折射率；通過Stoney方程對(duì)圖5所示的光束偏移信息進(jìn)行計(jì)算，得出 薄膜應(yīng)力；利用計(jì)算出的折射率，通過入射光真空波長(zhǎng)入。和鋁組分x的函數(shù)模型估計(jì)出 薄膜材料的組分，實(shí)現(xiàn)薄膜生長(zhǎng)過程中的在線測(cè)量，具體過程如下
(1) 通過CCD器件探測(cè)反射光光強(qiáng)變化得到薄膜生長(zhǎng)的反射率曲線，如圖4,該反 射率曲線可以近似的認(rèn)為是個(gè)衰減振蕩曲線，其中曲線振蕩頻率、振蕩幅值中心和衰減 因子包含了我們想要得到的生長(zhǎng)率和薄膜折射率的信息，顯然，截取曲線的任何一段都 包含了上述的曲線振蕩頻率、振蕩幅值中心和衰減因子的信息；
(2) 通過MATLAB軟件編寫算法，對(duì)圖4所示的反射率曲線進(jìn)行參數(shù)擬合，即從理 論分析得出曲線方程和需要擬合的參數(shù)關(guān)系近似為
=及 — 2V^(1 —及 >_" cos(M —
i (/)為在薄膜表面探測(cè)到的反射率
i^為等效層結(jié)構(gòu)最頂層無窮厚薄膜的反射率
7 ,為層內(nèi)反射率r為曲線的e衰減指數(shù) w為曲線的角頻率 0為曲線的初相位 該式可表示成為一個(gè)含a、 y0、 r、 w、 0等五參數(shù)的表達(dá)式，即
_y = or +—"cos(w/ — (9)
這里 "表示的是曲線方程中的&項(xiàng)
々表示的是曲線方程中的-2V^(1-&)項(xiàng)
通過取得曲線上的n個(gè)離散數(shù)據(jù)()v /,)、 (h， G)…(h， , )，給定衰減指數(shù)
r的一個(gè)初始值，利用正弦曲線擬合算法IEEE 1057國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)可給出其它四參數(shù)的估計(jì)值， 再利用其它四參數(shù)的值對(duì)r進(jìn)行最小方差擬合，兩者反復(fù)操作得到所有參數(shù)i^、《、r、
w和^的估計(jì)值，達(dá)到我們要求的精度為止。 薄膜內(nèi)部不變的折射率定義為iV = w -汰，
n為折射率的實(shí)部
k為折射率的虛部 由理論分析得到的方程
(l + ^y)(i^ -I)"2 +2(i^ +-1 = 0就能根據(jù)已知參數(shù)的值解得折射
率表達(dá)式的實(shí)部n，再由理論分析得到的方程 & = —w
G為薄膜生長(zhǎng)率 義為入射波長(zhǎng) ;r為數(shù)學(xué)常系數(shù) 從而得到薄膜的生長(zhǎng)率G和折射率表達(dá)式的虛部k。
(3)測(cè)量薄膜襯底曲率改變量，當(dāng)薄膜剛剛在襯底上沉積時(shí)，薄膜應(yīng)力就開始引 起襯底曲率變化，故可由襯底曲率的改變量計(jì)算薄膜應(yīng)力，即用二維會(huì)聚光束陣列照射 薄膜樣品6的表面，通過CCD器件在該薄膜樣品的反射方向上探測(cè)反射光束陣列信息，按照?qǐng)D3所示的原理圖，分別測(cè)得入射激光束陣列間距d，入射角ci，樣品與陣列傳感器 間的相對(duì)距離L、 L處光束的偏轉(zhuǎn)位移S及薄膜厚度hf參量；
(4)由圖4所示襯底曲率的改變量計(jì)算薄膜應(yīng)力，即由如下Stoney關(guān)系方程計(jì)算薄 膜應(yīng)力o
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中o為沉積后的薄膜應(yīng)力；r—為沉積之后的襯底曲面曲率，rp 為沉積之前的 襯底曲面曲率，E為楊氏模量，v為Poisson系數(shù)，hs為襯底厚度，hf為薄膜厚度；
(5)利用Brunner模型估計(jì)薄膜材料鋁組分x。，即利用Brunner提出的將^,Gfl卜,W
薄膜的折射率精確地表示為入射光真空波長(zhǎng)入。和鋁組分x的函數(shù)模型
"2(;u) = c(jc)+爿(;c)(2 - ^^2-式中的A(x)和c(x)是兩個(gè)關(guān)于x的函數(shù)，；^;c,;i,r)是x、波長(zhǎng)和溫度的函數(shù)，在測(cè)量溫
度和入射波長(zhǎng)已知的條件下，通過解上述方程，得到薄膜材料的鋁組分x。
所述的"虛擬界面"與在光學(xué)濾波器設(shè)計(jì)中沿用很多年的"等效層結(jié)構(gòu)"和"有效 界面"相同，是指人為給定的計(jì)算薄膜生長(zhǎng)的界面，虛擬界面以下為虛擬襯底。
所述的"集成二元光柵"指Fresnel波帶板和Dammann光柵組合成的一個(gè)元件,它同 時(shí)具有分束和聚焦功能。該"Dammann光柵"是一種二維的二元位相型光柵，這種光柵 產(chǎn)生的0， ±1， ±2，…，±N級(jí)衍射光的振幅相等，用一束相干光照射一維Dammann光柵可 得到(2N+1)束沿不同方向傳播的等強(qiáng)度衍射光，對(duì)于二維Dammann光柵則可有(2N+l) X (2N+1)束等強(qiáng)度衍射光。
參照?qǐng)D6，本發(fā)明的圖像處理過程為檢測(cè)樣品反射回來的光束陣列通過前端鏡頭和 濾光處理后在面陣CCD焦平面上成像，對(duì)該圖像進(jìn)行處理，即把包含了光點(diǎn)位置信息和 光強(qiáng)信息的光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成用于數(shù)據(jù)處理的數(shù)字信息，最 后由PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算，得出最終要測(cè)試的薄膜應(yīng)力o 、折射率"-汰、生長(zhǎng)率G及薄 膜鋁組分x。
權(quán)利要求
1.一種在線檢測(cè)薄膜生長(zhǎng)率和應(yīng)力的方法，包括如下過程(1)將薄膜樣品置于光學(xué)傳感器的光路中，通過CCD器件探測(cè)該檢測(cè)樣品的反射光光束陣列的光點(diǎn)位置分布信息和每個(gè)點(diǎn)光強(qiáng)的變化信息，得到薄膜生長(zhǎng)的反射率曲線；(2)通過MATLAB軟件對(duì)反射率曲線進(jìn)行參數(shù)擬合，得到薄膜的生長(zhǎng)率及折射率信息；(3)測(cè)量薄膜襯底曲率的改變量，即用二維會(huì)聚光束陣列照射薄膜樣品表面，通過CCD器件探測(cè)該薄膜樣品在反射方向上的反射光束陣列信息，測(cè)出入射激光束陣列間距d、入射角α、樣品與陣列傳感器之間的相對(duì)距離L、L處光束的偏轉(zhuǎn)位移δ和薄膜厚度hf參量；(4)根據(jù)步驟(3)測(cè)出的薄膜襯底曲率改變量，利用如下Stoney關(guān)系方程計(jì)算薄膜應(yīng)力σ<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>σ</mi><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mn>6</mn></mfrac><mo>·</mo><mo>[</mo><mfrac> <mn>1</mn> <msub><mi>r</mi><mi>post</mi> </msub></mfrac><mo>-</mo><mfrac> <mn>1</mn> <msub><mi>r</mi><mi>pre</mi> </msub></mfrac><mo>]</mo><mo>·</mo><mfrac> <mi>E</mi> <mrow><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>v</mi> </mrow></mfrac><mo>·</mo><mfrac> <msubsup><mi>h</mi><mi>s</mi><mn>2</mn> </msubsup> <msub><mi>h</mi><mi>f</mi> </msub></mfrac> </mrow>]]></math></maths>式中，σ為沉積后的薄膜應(yīng)力，rpost為沉積之后的襯底曲面曲率，rpre為沉積之前的襯底曲面曲率，E為楊氏模量，v為Poisson系數(shù)，hs為襯底厚度，hf為薄膜厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線檢測(cè)薄膜生長(zhǎng)率和應(yīng)力的方法，其中所述的CCD 器件探測(cè)檢測(cè)樣品反射光光束陣列的光點(diǎn)位置分布信息和每個(gè)點(diǎn)光強(qiáng)的變化信息，是將 檢測(cè)樣品反射回來的光束陣列通過前端鏡頭和濾光處理后在面陣CCD焦平面上成像，并 對(duì)該圖像進(jìn)行處理，即把包含了光點(diǎn)位置信息和光強(qiáng)信息的光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，再經(jīng) 模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成用于數(shù)據(jù)處理的數(shù)字信息，最后由PC機(jī)通過MATLAB軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn) 算，得出薄膜生長(zhǎng)率G。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的在線檢測(cè)薄膜生長(zhǎng)率和應(yīng)力的方法，其中通過MATLAB 軟件對(duì)反射率曲線進(jìn)行參數(shù)擬合，得到薄膜的生長(zhǎng)率及折射率信息，按如下過程進(jìn)行 1)由薄膜生長(zhǎng)的反射率曲線得出曲線方程和需要擬合的參數(shù)關(guān)系為及(O = & — 2V^X(1 — &" cos(W - P) (1)式中，及(o為在薄膜表面探測(cè)到的反射率，^為等效層結(jié)構(gòu)最頂層無窮厚薄膜的反射率，i ,.為層內(nèi)反射率，r為曲線的e衰減指數(shù)，w為曲線的角頻率，0為曲線的初相位；2)將(1)式表示為一個(gè)含a、 / 、 r、 w、 0等五參數(shù)的表達(dá)式，即_y = a + f cos(w卜P) (2)式中，《表示的是曲線方程中的^項(xiàng)，z 表示的是曲線方程中的-2V^(i-^)項(xiàng)，通過取得曲線上的n個(gè)離散數(shù)據(jù)(jv (少2， f2)…(h， ~)，給定衰減指數(shù)r的一個(gè)初始值；3) 用正弦曲線擬合算法ieee 1057國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)可給出其它四參數(shù)的估計(jì)值，再利用其它四參數(shù)的值對(duì)r進(jìn)行最小方差擬合，兩者反復(fù)操作得到所有參數(shù)i^、 i ,、 r、 w和0的估計(jì)值，直到達(dá)到精度要求為止；4) 將薄膜內(nèi)部不變的折射率定義為jV-"-汰， (3)n為折射率的實(shí)部k為折射率的虛部根據(jù)已知參數(shù)的值由如下方程式(4)解得薄膜的生長(zhǎng)率g和折射率表達(dá)式的虛部k即-(1 +—l)"2 +2(/ M +1)" + /^ —1 = 0 (4)A: = —w4址式中，g為薄膜生長(zhǎng)率，義為入射波長(zhǎng)，"為數(shù)學(xué)常系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在線檢測(cè)薄膜生長(zhǎng)率和應(yīng)力的方法。其過程是(1)將薄膜樣品置于光學(xué)傳感器的光路中，通過CCD器件探測(cè)該檢測(cè)樣品的反射光光束陣列的光點(diǎn)位置分布信息和每個(gè)點(diǎn)光強(qiáng)的變化信息，得到薄膜生長(zhǎng)的反射率曲線；(2)通過MATLAB軟件對(duì)反射率曲線進(jìn)行參數(shù)擬合，得到薄膜的生長(zhǎng)率及折射率信息；(3)用二維會(huì)聚光束陣列照射薄膜樣品表面，并通過CCD器件探測(cè)其在反射方向上的反射光束陣列信息，測(cè)出入射激光束陣列間距d、入射角α、樣品與陣列傳感器之間的相對(duì)距離L、L處光束的偏轉(zhuǎn)位移δ和薄膜厚度h<sub>f</sub>參量；(4)根據(jù)測(cè)出的這些薄膜襯底曲率參數(shù)，利用Stoney關(guān)系方程計(jì)算薄膜應(yīng)力σ。本發(fā)明可用于半導(dǎo)體材料和器件制作領(lǐng)域的薄膜在線測(cè)量。
文檔編號(hào)H01L21/66GK101515558SQ200810137700
公開日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2006年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月30日
發(fā)明者林曉春 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)