[发明专利]一种基于实时光谱的外延片多参数原位监测方法和装置

摘要

本发明属于半导体制造技术领域，提出了基于实时光谱的外延片多参数原位监测方法和装置，包括以下步骤：S1、获取外延片生长反应腔内的背景噪声；S2、获取生成各外延片对应的热辐射光谱和至少五组反射光谱；S3、对所述热辐射光谱和反射光谱光谱信号进行平滑、基线校正的预处理过程；S4、根据预处理校正后的光谱对外延片信息进行解析；S5、判断该外延片的薄膜参数是否满足工艺要求，若满足要求，则进行后续工艺流程，并重复步骤S3~S5，不满足则停止当前工艺，进行相应修改后重复步骤S3~S5。本发明可以同时得到外延片生长过程中的多种薄膜参数，为外延片生长工艺的优化提供数据参考，可广泛应用于半导体光学检测领域。

主权项

1.一种基于实时光谱的外延片多参数原位监测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过原位监测装置获取外延片生长反应腔内的背景噪声；S2、通过原位监测装置同时获取生成各外延片对应的热辐射光谱和至少五组反射光谱；S3、对所述热辐射光谱和反射光谱信号进行平滑、基线校正的预处理过程；S4、根据预处理校正后的光谱对外延片信息进行解析，具体为：根据各个外延片对应的辐射光谱中的红外光谱，计算得到各个外延片的温度信息，根据各个外延片对应的至少五组反射光谱，计算得到外延片的反射率、厚度、生长率、光学常数、粗糙度、组分及比例；S5、判断该外延片的薄膜参数是否满足工艺要求，若满足要求，则进行后续工艺流程，并重复步骤S3～S5，不满足要求，则停止当前工艺，进行相应修改后重复步骤S3～S5；所述原位监测装置包括：宽带光源、光学组件、光谱仪、数据处理单元；所述宽带光源用于产生宽带光束；所述光学组件用于使所述宽带光束经外延片生长反应室上的窗口垂直入射到各外延片上，以及使各外延片表面反射的光入射到所述光谱仪；所述通过原位监测装置同时获取生成各外延片对应的辐射光谱和至少五组反射光谱包括以下步骤：确定石墨盘每旋转一周光谱仪采集数据的次数，其中，石墨盘每旋转一周光谱仪采集数据的次数N1＝M/n，式中M为石墨盘外周上的外延片的数量，n为正整数，且M能被n整除；根据石墨盘每旋转一周光谱仪采集数据的次数以及所述石墨盘的旋转周期T，得到光谱仪采集数据的周期，其中，所述光谱仪采集数据的周期为T1＝T/N1；以石墨盘每旋转两圈为一个数据采集周期，在每个数据采集周期内，当石墨盘旋转第一圈时，使所述宽带光源不发光，光谱仪采集对应的各个外延片表面的反射光，记为第一光谱；当石墨盘旋转第二圈时，使所述宽带光源发光，光谱仪采集各个外延片表面的反射光，记为第二光谱，将各个外延片对应的第一光谱‑背景噪声，即生成对应外延片的热辐射光谱，将各个外延片对应的第二光谱‑各个外延片对应的第一光谱，即生成对应外延片的反射光谱；连续改变每个数据周期对应的起始外延片，测量n个周期，使所述光谱仪采集的数据遍历所有外延片，得到所有外延片的反射光谱和热辐射光谱；重复测量，得到所有外延片的至少五组反射光谱。