外延层厚度测试装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种外延层厚度测试装置和方法，所述装置包括红外光源、检测器、载物基座和控制模块，红外光源和检测器设置在载物基座的上方，待测外延片固定在载物基座上；控制模块用于控制载物基座进行预设轨迹运动，以使红外光源的入射光线照射到待测外延片的指定位置处，并使得入射光线通过待测外延片反射至检测器；检测器用于根据入射光线计算待测外延片的厚度。该外延层厚度测试装置和方法中的载物基座既能够做水平二维运动，也能够进行旋转运动，从而克服了红外光在试样边缘倒角处的能量逸散问题，确保可全面准确地测量外延片边缘区域的外延层厚度。

Device and method for measuring thickness of epitaxial layer

【技术实现步骤摘要】
外延层厚度测试装置和方法
本专利技术涉及晶圆制造加工
，更具体地，涉及一种外延层厚度测试装置和方法。
技术介绍
外延是在抛光片的单晶衬底上，按照衬底的晶向沉积一层排列有序的单晶硅薄层的技术，新生长的单晶层就是外延层，带有外延层的衬底称为外延片。外延层厚度是外延片的关键质量参数，现有技术中通常用傅里叶变换红外光谱仪(FourierTransformInfraredSpectrometer，FTIR)来进行厚度测量。在外延层厚度测试过程中，主要通过红外干涉法进行厚度测量。当一束红外光以入射角θ射向外延片表面时，一部分在空气/外延层表面发生反射，另一部分折射进入外延层，再在外延层/衬底界面发生反射，因这两束光的路径不同，所以产生了光程差，根据光程差就可以计算出外延层的厚度。由于现有的FTIR设备在测量外延片的边缘厚度时，红外(InfraredRadiation，IR)光源和检测器的位置固定不变，位于外延片上方，承载着外延片的基座带动外延片在水平面上沿X-Y方向移动。IR光线以固定角度入射到外延片表面上，当入射光照射在外延片边缘一侧的倒角处时，反射光方向发生改变，使得红外光能量逸散，检测器无法接收该处的厚度测量信号，致使边缘区域的厚度测量不准确。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种外延层厚度测试装置和一种外延层厚度测试方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术的一个方面提供了一种外延层厚度测试装置，包括红外光源、检测器、载物基座和控制模块，其中，所述红外光源和所述检测器设置在所述载物基座的上方，待测外延片固定在所述载物基座上；所述控制模块用于控制所述载物基座进行预设轨迹运动，以使所述红外光源的入射光线照射到所述待测外延片的指定位置处，并使得所述入射光线通过所述待测外延片反射至所述检测器；所述检测器用于根据所述入射光线计算所述待测外延片的外延层厚度。在本专利技术的一个实施例中，所述载物基座连接有第一驱动模块和第二驱动模块，其中，所述第一驱动模块用于根据所述控制模块的控制信号驱动所述载物基座进行水平二维运动；所述第二驱动模块用于根据所述控制模块的控制信号驱动所述载物基座绕其中心轴线进行旋转运动。在本专利技术的一个实施例中，所述控制模块包括参数设定单元，用于设定所述待测外延片上测试点的位置坐标和测量次数，所述测试点能够接收所述红外光源的入射光线的照射。在本专利技术的一个实施例中，所述控制模块还用于根据所述位置坐标和所述测量次数确定所述载物基座的运动参数以及所述红外光源的光照参数。在本专利技术的一个实施例中，所述载物基座的运动参数包括所述载物基座的运动线路、运动速度、旋转速度以及旋转角度中的至少一种；所述红外光源的光照参数包括所述红外光源的单次光照时长以及相邻两次光照的时间间隔中的至少一种。在本专利技术的一个实施例中，所述第二驱动模块为电动马达，所述电动马达连接至所述载物基座的下端，以驱动所述载物基座旋转。在本专利技术的一个实施例中，所述载物基座的下表面中心处固定连接有竖向的转轴，所述转轴的下端连接至第二驱动模块的旋转轴。本专利技术的另一方面提供了一种外延层厚度测试方法，根据上述实施例中任一项所述的外延片厚度测试装置进行测试，所述方法包括：设定待测外延片上测试点的位置坐标和测量次数；根据所述位置坐标和所述测量次数确定装载有待测外延片的载物基座的运动参数以及红外光源的照射参数；控制所述载物基座进行水平运动和旋转运动，以使所述红外光源照射到所述测试点处，并对所述测试点的外延层厚度进行测试。在本专利技术的一个实施例中，设定待测外延片上测试点的位置坐标和测量次数，包括：在所述待测外延片上随机选取多个点作为测试点，并记录每个测试点的位置坐标；设置所述测试点的测试次数，且使得每个测试点的测试次数相同。在本专利技术的一个实施例中，控制所述载物基座进行水平运动和旋转运动，以使所述红外光源照射到所述测试点处，并对所述测试点的外延层厚度进行测试，包括：根据所述载物基座的运动参数控制所述载物基座运行至适当的位置，使得所述红外光源发出的光线能够通过所述测试点反射至所述检测器；通过所述红外光源对所述测试点进行多次照射并将反射光反射至所述检测器；通过所述检测器接收所述反射光并计算得到多个外延层厚度数据；对所述多个外延层厚度数据取平均值，获得所述测试点的外延层厚度值。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的外延层厚度测试装置和方法通过在载物基座上设置旋转驱动装置，使载物基座既能够做水平二维运动，也能够进行旋转运动，使得待测外延片上的待测点能够运动到更合适的位置处进行测试，从而克服了红外光在试样边缘倒角处的能量逸散问题，确保可全面准确地测量外延片边缘区域的外延层厚度。以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是现有技术的一种傅里叶变换红外光谱仪的截面示意图；图2是现有技术的一种傅里叶变换红外光谱仪的俯视示意图；图3是一种外延片表面的测试点分布示意图；图4a至图4c是现有技术的一种傅里叶变换红外光谱仪的测试过程光路示意图；图5是本专利技术实施例提供的一种外延层厚度测试装置的截面示意图；图6是本专利技术实施例提供的一种外延层厚度测试装置的控制机构示意图；图7是本专利技术实施例提供的一种外延层厚度测试装置的测试过程光路示意图；图8是本专利技术实施例提供的一种外延片表面的测试点分布示意图；图9是本专利技术实施例提供的一种外延层厚度测试方法的流程图。附图标记说明：1-红外光源；2-检测器；3-载物基座；4-控制模块；41-参数设定单元；5-待测外延片；6-第一驱动模块；7-第二驱动模块；8-试样夹持件；9-转轴。具体实施方式为了使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。有关本专利技术的前述及其他
技术实现思路
、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本专利技术为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本专利技术的技术方案加以限制。应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种外延层厚度测试装置，其特征在于，包括红外光源(1)、检测器(2)、载物基座(3)和控制模块(4)，其中，/n所述红外光源(1)和所述检测器(2)设置在所述载物基座(3)的上方，待测外延片(5)固定在所述载物基座(3)上；/n所述控制模块(4)用于控制所述载物基座(3)进行预设轨迹运动，以使所述红外光源(1)的入射光线照射到所述待测外延片(5)的指定位置处，并使得所述入射光线通过所述待测外延片(5)反射至所述检测器(2)；/n所述检测器(2)用于根据所述入射光线计算所述待测外延片(5)的外延层厚度。/n

【技术特征摘要】
1.一种外延层厚度测试装置，其特征在于，包括红外光源(1)、检测器(2)、载物基座(3)和控制模块(4)，其中，
所述红外光源(1)和所述检测器(2)设置在所述载物基座(3)的上方，待测外延片(5)固定在所述载物基座(3)上；
所述控制模块(4)用于控制所述载物基座(3)进行预设轨迹运动，以使所述红外光源(1)的入射光线照射到所述待测外延片(5)的指定位置处，并使得所述入射光线通过所述待测外延片(5)反射至所述检测器(2)；
所述检测器(2)用于根据所述入射光线计算所述待测外延片(5)的外延层厚度。


2.根据权利要求1所述的外延层厚度测试装置，其特征在于，所述载物基座(3)连接有第一驱动模块(6)和第二驱动模块(7)，其中，所述第一驱动模块(6)用于根据所述控制模块(4)的控制信号驱动所述载物基座(3)进行水平二维运动；所述第二驱动模块(7)用于根据所述控制模块(4)的控制信号驱动所述载物基座(3)绕其中心轴线进行旋转运动。


3.根据权利要求1所述的外延层厚度测试装置，其特征在于，所述控制模块(4)包括参数设定单元(41)，用于设定所述待测外延片(5)上测试点的位置坐标和测量次数，所述测试点能够接收所述红外光源(1)的入射光线的照射。


4.根据权利要求3所述的外延层厚度测试装置，其特征在于，所述控制模块(4)还用于根据所述位置坐标和所述测量次数确定所述载物基座(3)的运动参数以及所述红外光源(1)的光照参数。


5.根据权利要求4所述的外延层厚度测试装置，其特征在于，所述载物基座(3)的运动参数包括所述载物基座(3)的运动线路、运动速度、旋转速度以及旋转角度中的至少一种；所述红外光源(1)的光照参数包括所述红外光源(1)的单次光照时长以及相邻两次光照的时间间隔中的至少一种。
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【专利技术属性】
技术研发人员：张凌云，金柱炫，
申请(专利权)人：西安奕斯伟硅片技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61