[发明专利]基于自适应拟随机搜索的晶圆膜厚测量方法

说明书

本发明公开了一种自适应拟随机搜索的晶圆膜厚测量方法，主要包括以下步骤：步骤一通过光谱仪测量待测二氧化硅晶圆片，获取白光反射率谱，该谱表现为该膜厚下不同波长对应的反射率关系；步骤二将步骤一采集所得的白光反射率谱信号采样作为输入参数，初始化自适应拟随机搜索法参数R1、R2，计算R1、R2的理论白光反射率谱与输入量的差方值，自适应调节R1、R2值直到均方差值小于一定的量；步骤三输出最佳参数值R1、R2，取平均值即认为是所测量晶圆膜的膜厚值。本发明将自适应随机搜索法运用在晶圆膜厚测量当中，获取精确的膜厚值，有效提高了测量值的精度。

技术领域

本发明属于光学精密测量和信号处理领域，是一种基于自适应拟随机搜索的晶圆膜厚测量方法。

背景技术

如果采用更高精度的半导体工艺对半导体器件进行加工，将对芯片的电学性能如：功耗、频带响应等特性有着显著的提升作用。而高精度测量则是提升加工精度不可获取的一环。白光反射率谱(White Light Reflectance Spectroscopy, WLRS)技术的测量模型如说明书附图1所示。其主要原理是从白光发射器发射出的白光在介质表面S₁、S₂不断地折射反射，使得光线相位发生变化。可以通过分析计算相位变化得到一组反射率与波长之间的关系曲线，该曲线就是WLRS 曲线。同种晶圆材料，不同厚度条件下测得的WLRS曲线也不同，由此可根据 WLRS曲线拟合求得晶圆膜厚。附图2所示为不同膜厚的二氧化硅WLRS曲线。

在实际加工的过程中，往往会因为种种原因如：晶体杂质浓度、不可避免的噪声等，造成实测曲线与实验室理想环境所测得的曲线存在一定的差异，如何获取实际条件下的晶圆膜厚是当今研究的一大热点。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于自适应拟随机搜索法测量晶圆膜厚的方法，有效通过测量待测晶圆的WLRS曲线求得晶圆膜厚。本发明所采用的技术方案，包括以下步骤：

步骤一：利用白光发射器由空气向待测薄膜发射白光，在信号采集区域获取折射反射光线得到一组原始WLRS信号；

步骤二：将步骤一采集到的WLRS信号作为输入信号，待测膜厚以R0标志，使用自适应拟随机搜索法计算晶圆膜厚；其中自适应拟随机搜索法具体步骤如下：

步骤a：初始化膜厚参数R1＝10，R2＝1000，搜索范围均为[10,1000]，其中 R2大于R1；

步骤b：依次计算R1、R2条件下的反射率谱与输入信号的均方差值；

步骤c：若σR1σR2，则表明R2值相较于R1值更接近于R0，则通过随机数改变R1值。

步骤d：若则输出R1与R2，反之返回步骤c。

步骤三：将步骤二所得的R1、R2取平均，认为该平均值即为R0值。由此测得待测晶圆膜厚值。

本发明的有益效果：本发明可有效通过测量待测晶圆的WLRS曲线求得晶圆膜厚。

附图说明

图1为WLRS信号采集装置结构图；

图2为不同膜厚的二氧化硅晶圆膜的WLRS曲线图；

图3为本发明整体流程图；

图4为本发明的自适应拟随机搜索法应用流程图；

图5为实测WLRS信号与计算所得膜厚的理论反射率对比图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

步骤一：如附图1所示，本发明采用白光发射器由空气向待测二氧化硅晶圆膜发射白光，在信号采集区域获取WLRS信号。