一种外延片厚度测量方法及测量系统技术方案

本公开提供了一种外延片厚度测量方法及测量系统，该外延片厚度测量方法通过傅里叶红外变换光谱分析仪来测定待测外延片的厚度，所述方法包括：根据所述待测外延片的厚度范围值，选择参考外延片，参考外延片与待测外延片的性能参数的各参数差值小于或等于阈值，性能参数包括电阻率、掺杂浓度、表面性质；设定傅里叶红外变换光谱分析仪的配方参数；傅里叶红外变换光谱分析仪测量得到参考外延片的参考光谱图及待测外延片的样品光谱图，以获取对照光谱图；根据配方参数确定对照光谱图中的特征波段，进行分析计算，得到待测外延片的厚度测定结果。本公开提供的外延片厚度测量方法及测量系统，能够提高测量结果准确性，可实现对大尺寸外延片厚度测量。

【技术实现步骤摘要】
一种外延片厚度测量方法及测量系统
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种外延片厚度测量方法及测量系统。
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。外延片相比抛光片，其晶片品质更高，是因为它在抛光片衬底上于真空条件下通过化学沉积生长了一层不含缺陷及杂质的单晶硅薄膜，消除了抛光片在晶体生长和机械加工过程中引入的表面及体缺陷。外延片主要应用于具有精密特性及小尺寸的器件上。因此其晶片质量要求很高，而外延片质量的关键指标就在于外延层厚度及电阻率的均匀性控制。为了表征外延层的均匀性好坏，简捷、高效的测量得到外延层的厚度是非常重要的。并且，随着芯片产业产品率及利润率的要求不断提高，外延片的尺寸要求也不断增大。因此外延片越来越趋向于大尺寸生产，这样可以提高芯片生产的利用率，进而节省成本，提升利润。在相关技术中，目前所采用的外延片厚度测量方法存在不同程度的缺点：1.目前的外延片测量方法随着外延片厚度越来越薄，测量结果不准确；2.针对大尺寸外延片，尤其是300mm(12英寸)的外延片，目前尚没有其厚度测量方法相关技术。
技术实现思路
本公开实施例提供了一种外延片厚度测量方法及测量系统，能够提高测量结果准确性，并且可实现对大尺寸外延片厚度测量。本公开实施例所提供的技术方案如下：本公开实施例提供了一种外延片厚度测量方法，所述方法是通过傅里叶红外变换光谱分析仪来测定待测外延片的厚度，所述方法包括：根据所述待测外延片的厚度范围值，选择参考外延片，其中所述参考外延片与所述待测外延片的性能参数的各参数差值小于或等于阈值，所述性能参数包括电阻率、掺杂浓度、表面性质；设定所述傅里叶红外变换光谱分析仪的配方参数；所述傅里叶红外变换光谱分析仪测量得到所述参考外延片的参考光谱图及所述待测外延片的样品光谱图，以获取对照光谱图；根据所述配方参数确定所述对照光谱图中的特征波段，进行分析计算，得到所述待测外延片的厚度测定结果。示例性的，所述方法中，根据所述待测外延片的厚度范围值，选择参考外延片时，所述待测外延片与参考外延片之间满足以下预定关系：当所述待测外延层的厚度n为大于或等于0.3μm，小于或等于2μm时，选择所述参考外延片的厚度大于或等于10μm；当所述待测外延层的厚度n大于2μm时，选择所述参考外延片的厚度Ref为Ref＝n±10μm，或者Ref＝0。示例性的，所述方法中，设定所述傅里叶红外变换光谱分析仪的配方参数，具体包括：所述配方参数包括：中心波峰排除窗口、参考边缘波峰排除窗口和边缘波峰最小高度；其中设定所述中心波峰排除窗口大于所述对照光谱图的中心波峰整个峰的宽度，设定所述参考边缘波峰排除窗口大于所述参考光谱图中的边缘波峰整个峰的宽度，设定所述边缘波峰最小高度的信号强度大于所述对照光谱图中边缘波峰最小高度的信号强度。示例性的，所述方法中，所述傅里叶红外变换光谱分析仪的扫描方式为：在所述待测外延片上的至少9个采样点进行扫描，每个采样点至少扫描5次。示例性的，所述傅里叶红外变换光谱分析仪测量得到所述参考外延片的参考光谱图及所述待测外延片的样品光谱图之前，所述方法还包括：对所述傅里叶红外变换光谱分析仪进行校正，具体包括：在不勾选所述傅里叶红外变换光谱分析仪的“校正测试”选项时，采用一校正用参考基准外延片，在所述傅里叶红外变换光谱分析仪设定为所述配方参数条件下，测量所述校正用参考基准外延片的厚度数值；对照标准参考片认证值，利用线性方程f(x)＝ax+b进行校正，其中a为线性值，b为常数项；校正完成后，勾选“校正测试”选项，以进行待测外延片厚度测量。示例性的，所述方法中，所述傅里叶红外变换光谱分析仪测量得到所述参考外延片的参考光谱图及所述待测外延片的样品光谱图，具体包括：所述傅里叶红外变换光谱分析仪中预先存储不同厚度的所述参考外延片的参考光谱图数据，并测量所述待测外延片的样品光谱图，根据预先存储的所述参考光谱图数据与所述待测外延片的样品光谱图，得到所述对照光谱图。示例性的，所述方法还包括：在测量所述待测外延片的厚度之前，更新所述傅里叶红外变换光谱分析仪中预先存储的所述参考外延片的光谱图数据。示例性的，所述方法还包括，在得到所述外延片的厚度测定结果之后，对所述待测外延片的厚度测定结果进行验证，具体包括：选取一已知厚度的外延片样片、第一参考外延片和第二参考外延片，所述第一参考外延片的厚度与所述外延片样片的厚度之间满足所述预定关系，所述第二参考外延片的厚度与所述外延片样片的厚度之间不满足所述预定关系；通过所述傅里叶红外变换光谱分析仪，按照设定好的所述配方参数，测量得到所述第一参考外延片与所述外延片样片的第一对照光谱图，并对所述第一对照光谱图进行分析计算，得到所述外延片样片的第一厚度测定结果；通过所述傅里叶红外变换光谱分析仪，按照设定好的所述配方参数，测量得到所述第二参考外延片与所述外延片样片的第二对照光谱图，并对所述第二对照光谱图进行分析计算，得到所述外延片样片的第二厚度测定结果；将所述第一厚度测定结果和所述第二厚度测定结果进行对比分析，以验证所述待测外延片的厚度测定结果的可靠性。示例性的，所述待测外延片的直径尺寸范围为150～450mm。本公开实施例还提供一种外延片厚度测量系统，包括傅里叶红外变换光谱分析仪，所述傅里叶红外变换光谱分析仪包括：参考外延片选择单元，用于根据所述待测外延片的厚度范围值，选择参考外延片，其中所述参考外延片与所述待测外延片的性能参数的各参数差值小于或等于阈值，所述性能参数包括电阻率、掺杂浓度、表面性质；配方参数设定单元，用于设定配方参数；测量单元，用于测量得到所述参考外延片的参考光谱图与所述待测外延片的样品光谱图，以获取对照光谱图；及，处理器，用于根据所述配方参数确定所述对照光谱图中的特征波段，进行分析计算，得到所述待测外延片的厚度测定结果。本公开实施例所带来的有益效果如下：本公开实施例所提供的外延片厚度测量方法及测量系统，根据待测外延片的厚度范围值，来选择相应的参考外延片，并通过设定傅里叶红外变换光谱分析仪的配方参数，选择对照光谱图的特征波段，从而根据参考外延片与待测外延片的对照光谱图进行分析计算，以确定待测外延片的厚度。这种测量方法，测量方法快速便捷，且测量结果精确，克服了现有技术中对外延片的厚度，尤其是厚度很薄(例如厚度为0.3-2微米)的外延片厚度测量不准确的缺点，测量结果可靠，有助于高效生产，利于企业节省生产成本，增加利润；且本公开实施例所提供的测量方法及测量系统，可以应用于各种尺寸外延片的厚度，尤其是，可适用于大尺寸外延片(例如直径尺寸为300mm或300mm以上的外延片)的厚度测量，解决了现有技术中无法对大尺寸外延片厚度测量的技术难题。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种外延片厚度测量方法，其特征在于，所述方法是通过傅里叶红外变换光谱分析仪来测定待测外延片的厚度，所述方法包括：/n根据所述待测外延片的厚度范围值，选择参考外延片，其中所述参考外延片与所述待测外延片的性能参数的各参数差值小于或等于阈值，所述性能参数包括电阻率、掺杂浓度、表面性质；/n设定所述傅里叶红外变换光谱分析仪的配方参数；/n所述傅里叶红外变换光谱分析仪测量得到所述参考外延片的参考光谱图及所述待测外延片的样品光谱图，以获取对照光谱图；/n根据所述配方参数确定所述对照光谱图中的特征波段，进行分析计算，得到所述待测外延片的厚度测定结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种外延片厚度测量方法，其特征在于，所述方法是通过傅里叶红外变换光谱分析仪来测定待测外延片的厚度，所述方法包括：
根据所述待测外延片的厚度范围值，选择参考外延片，其中所述参考外延片与所述待测外延片的性能参数的各参数差值小于或等于阈值，所述性能参数包括电阻率、掺杂浓度、表面性质；
设定所述傅里叶红外变换光谱分析仪的配方参数；
所述傅里叶红外变换光谱分析仪测量得到所述参考外延片的参考光谱图及所述待测外延片的样品光谱图，以获取对照光谱图；
根据所述配方参数确定所述对照光谱图中的特征波段，进行分析计算，得到所述待测外延片的厚度测定结果。


2.根据权利要求1所述的外延片厚度测量方法，其特征在于，
所述方法中，根据所述待测外延片的厚度范围值，选择参考外延片时，所述待测外延片与参考外延片之间满足以下预定关系：
当所述待测外延层的厚度n为大于或等于0.3μm，小于或等于2μm时，选择所述参考外延片的厚度大于或等于10μm；
当所述待测外延层的厚度n大于2μm时，选择所述参考外延片的厚度Ref为Ref＝n±10μm，或者Ref＝0。


3.根据权利要求1所述的外延片厚度测量方法，其特征在于，
所述方法中，设定所述傅里叶红外变换光谱分析仪的配方参数，具体包括：
所述配方参数包括：中心波峰排除窗口、参考边缘波峰排除窗口和边缘波峰最小高度；其中，设定所述中心波峰排除窗口大于所述对照光谱图的中心波峰整个峰的宽度，设定所述参考边缘波峰排除窗口大于所述参考光谱图中的边缘波峰整个峰的宽度，设定所述边缘波峰最小高度的信号强度大于所述对照光谱图中边缘波峰最小高度的信号强度。


4.根据权利要求1所述的外延片厚度测量方法，其特征在于，
所述方法中，所述傅里叶红外变换光谱分析仪的扫描方式为：在所述待测外延片上的至少9个采样点进行扫描，每个采样点至少扫描5次。


5.根据权利要求1所述的外延片厚度测量方法，其特征在于，
所述傅里叶红外变换光谱分析仪测量得到所述参考外延片的参考光谱图及所述待测外延片的样品光谱图之前，所述方法还包括：
对所述傅里叶红外变换光谱分析仪进行校正，具体包括：
在不勾选所述傅里叶红外变换光谱分析仪的“校正测试”选项时，采用一校正用参考基准外延片，在所述傅里叶红外变换光谱分析仪设定为所述配方参数条件下，测量所述校正用参考基准外延片的厚度数值；
对照标准参考片认证值，利用线性方程f(x)＝ax+b进行校正，其中a为线性值，b为常数项；
校正完成后，勾选“校正测试”选项，以进行待测...

【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