[发明专利]硅衬底薄膜膜厚的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜测量技术，尤其涉及一种利用硅探头进行硅衬底薄膜膜厚的测量方法。

背景技术

微电子技术是当今高新技术领域中最为重要的领域之一，而支持微电子技术发展的重要材料之一就是薄膜材料。薄膜是人工制作的厚度在1微米(10^-6米)以下的固体膜，一般都是被制备在一个衬底如玻璃、半导体硅等上，薄膜厚度(膜厚)是薄膜材料的一个最为基本、最为重要的物理量，它在很大程度上决定着薄膜材料的物理特性，如电学性质、光学性质、磁学性质、力学性质、铁电性质等，因此，膜厚的测量在薄膜材料的科研开发和生产中占有非常重要的地位。

目前，测量各种薄膜膜厚的方法有很多种，对于透明薄膜，一般采用光学方法测量其膜厚，通过在薄膜上垂直照射可视光，光的一部分在膜的表面反射，另一部分透进薄膜，在膜与衬底之间的界面反射。薄膜表面反射的光和薄膜底部反射的光产生干涉现象，利用干涉现象实现对薄膜厚度的测量。对于非透明薄膜，一般是利用射线对薄膜进行激发，薄膜中电子受激后进行跃迁，利用各种薄膜的专用探头来测量电子跃迁所释放的特征信号的强度，不同的元素释放的电子特征信号强度不同，通过测量电子特征信号的强度值来确定薄膜厚度，其原理是，由于射线可穿透整个薄膜的膜层，因此，薄膜越厚，经射线激发所释放的电子特征信号强度就越强，在射线可穿透整个薄膜的膜层情况下，电子特征信号的强度值与薄膜厚度成线性关系。各薄膜专用探头即是利用这一原理进行薄膜厚度测量的。一般来说，薄膜专用探头测量的是含有某一元素的薄膜的厚度，例如，硅薄膜的膜厚测量就得选用硅探头，同样地，含钛、铝、钨等的薄膜需要分别选用钛探头、铝探头及钨探头进行测量。由于薄膜种类较多，因此所需的专用探头种类也比较多，而每种探头的价格均比较昂贵，专用探头测量的专用性使得专用探头的使用效率较低，但又必须配备，这导致了薄膜测量部门的投入成本及维护成本比较高。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种硅衬底薄膜膜厚的测量方法，利用硅探头即可实现对多种硅衬底薄膜的膜厚进行测量。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种硅衬底薄膜膜厚的测量方法，包括以下步骤：

A、选取至少两种厚度的薄膜并分别沉积于硅衬底上，标定出所述至少两种厚度薄膜的尺寸；

B、对所述至少两种厚度的薄膜进行射线激发，利用硅探头分别检测被激发的硅电子特征信号的强度值；

C、利用所标定的薄膜尺寸及所检测的硅电子特征信号强度值建立薄膜厚度与硅电子特征信号强度之间的函数关系；

D、对待测量的硅衬底薄膜进行射线激发，利用硅探头检测被激发的硅电子特征信号的强度值，根据步骤C所建立的函数关系确定所述待测量硅衬底薄膜的厚度。

优选地，步骤B和步骤D中的射线强度相等，所述射线强度能穿透薄膜但不能穿透硅衬底。

优选地，所述射线为X射线，由X射线管发射。

优选地，所述薄膜标定由专用薄膜标定设备标定或通过专用薄膜探头测量薄膜的厚度。

优选地，步骤B中所述函数为线性函数。

优选地，所述薄膜为除纯硅薄膜外的任一薄膜。

优选地，所述薄膜包括：钛薄膜、铝薄膜、钨薄膜、氮化钛薄膜、钨硅薄膜、二氧化硅薄膜、氮化铝薄膜、碳化钛薄膜。

本发明根据待测量薄膜的种类，选取该类型薄膜的至少两种厚度进行标定，利用硅探头进行测量，根据所检测的硅特征信号强度值与所标定的薄膜尺寸建立薄膜厚度与硅特征信号强度之间的函数关系。利用硅探头对待测量的硅衬底薄膜进行测量时，测量出待测量硅衬底薄膜的硅特征信号强度值，根据所确定的函数关系即可确定出待测量硅衬底薄膜的厚度。本发明适合于任何硅衬底的单材质薄膜厚度的测量，测量成本低且实现简单。

附图说明

图1为本发明实施例中硅衬底薄膜膜厚的测量方法流程图。

具体实施方式