CN119501800A 针对晶圆薄膜抛光过程的在线原位厚度测量方法及设备 （北京特思迪半导体设备有限公司）

针对晶圆薄膜抛光过程的在线原位厚度测本发明提供一种针对晶圆薄膜抛光过程的薄膜对单波长光束的反射光的光强度对应的电2第一测量阶段包括在对晶圆薄膜进行抛光的过程中，利用多第二测量阶段包括在厚度达到阈值后对晶圆薄膜进行抛光的膜对单波长光束的反射光的光强度对应的电信号，利用所述电信号确定晶圆薄膜的厚度，采集单波长光束的反射光的光强度对应的电信号un的同时确定所述电信号un随厚根据所述电信号un和标定系数k计算所述晶圆薄膜对所述单波长反射光的反射率Rn建立的参考数据库中匹配得到当前时刻的厚度dn，所述参考数据库中包括不同的厚度对在所述参考数据库中确定包括厚度在内的一根据所述反射率Rn在所述一个周期的数据匹配得到两组数根据un的所述趋势信息在所述两组数据中确定一组数据得到厚度da。所述参考数据库是利用第一测量阶段中测量到的厚度和所述电信号及其趋势信息建根据单波长光束的反射光的光强度对应的电信号un和标定系数k计算所述晶圆薄膜对所述单波长反射光的反射率Rn；根据所述反射率Rn在所述一个周期的数据中匹配得到两组数据，所述两组数据中的3述参考数据库是利用第一测量阶段中测量到的厚度和所述电在所述晶圆薄膜的厚度在所述采样范围内时监测采集的所述电信号中是否依次出现至少两个极值，所述至针对各个不同波长的单波长光，获取晶圆薄膜对该单波长光束针对各个波长的单波长光束测量的所述厚度集取交集得到晶圆根据所述电信号和相应的标定系数计算所述晶圆薄膜对该单波在某一时刻晶圆薄膜对单波长光束的反射光的光强度对应计算已知厚度的晶圆薄膜对单波长光束的反射率，获取已4利用转换系数将适用于单层膜环境的参考数据库转换为适用于多层膜环境的参考数;在抛光过程中执行如权利要求1_19中任意一项所述的针对晶圆薄膜抛光过程的在线原位5采集单波长光束的反射光的光强度对应的电信号un的同时确定所述电信号un根据所述电信号un和标定系数k计算所述晶圆薄膜对所述单波长反射光的反射预先建立的参考数据库中匹配得到当前时刻的厚度da，所述参考数据库中包括不同的厚在所述参考数据库中确定包括厚度在内的一根据所述反射率Rn在所述一个周期的数据匹配得到两组数根据un的所述趋势信息在所述两组数据中确定一组数据得到厚度da。所述参考数据库是利用第一测量阶段中测量到的厚度和所述电信号及其趋势信6根据单波长光束的反射光的光强度对应的电信号un和标定系数k计算所述晶圆薄膜对所述单波长反射光的反射率Rn；从所述阈值开始，确定包括前一时刻的厚度在内的一个周期的厚度及反射根据所述反射率Rn在所述一个周期的数据中匹配得到两组数据，所述两组数据比对所述两组数据中的较大厚度与所述厚度，当所述两组数据中的较大厚利用厚度和参考数据库确定一个周期的厚度及反射率对应数据，其中所述利用至少两个不同厚度及相应的电信号的值，确定电信号与厚度的对应关系模在所述晶圆薄膜的厚度在所述采样范围内时[0014]可选地，第二测量阶段采用至少两个不同波长的单波长光束测量晶圆薄膜的厚针对各个波长的单波长光束测量的所述厚度集取交集得到晶圆7利用转换系数将适用于单层膜环境的参考数据库转换为适用于多层膜环境的参;[0024]本申请还提供一种化学机械抛光设备，用于对晶圆薄膜并在抛光过程中执行上述针对晶圆薄膜抛光过程的在8[0029]如图1所示，本发明实施例提供一种针对晶圆薄膜抛光过程的在线原位厚度测量9是;上述关系计算出波长的值，选用具有此波长的单波长光束，即可使得周期大于或等于阈段的总范围是200nm，这使得在第二测量阶段中的任意时刻测量的电信号至多对应到两个可以根据其测量误差来确定阈值，也就是确定在何厚度以下不再适用多波长光束测量法，采集单波长光束的反射光的光强度对应的电信号un的同时确定电信号un随厚度变化的趋势信息。本实施例中电信号un随厚度变化的趋势信息是指随着厚度减小电信[0046]本实施例中的标定系数k的作用是建立电信号与晶圆薄膜的反射率的联系。标定的参考数据库中匹配得到当前时刻的厚度da，参考数据库中包括不同的厚度对应的反射……[0050]测量得到的反射率Rn和电信号un的趋势信息用于在参考数据库中匹配到唯一[0051]为了便于在参考数据库中匹配到唯一的厚度值，首先需要确定前一时刻的厚度处于参考数据库中的某一个厚度周期中，然后在此厚度周期的中确定唯一一个厚度根据反射率Rn在一个周期的数据匹配得到两组数根据un的趋势信息在两组数据中确定一组数据得到厚度dn。数据库中确定200nm所在的一个厚度周期的数据，则此厚度周期的数据中存在两个与当前数据中的反射率的值相较于相邻的厚度较大的另一条数据中的反……中存在不同的厚度对应相同的反射率。比如厚度的反射率R-i等于厚度的反射率，但两条数据属于不同的参考数据库。测量得到的电;R=ACOS(it)+B；率与厚度的对应关系曲线，多层膜环境中的反射率与厚度的对应关系曲线被压缩或者拉;是用预先标定的转换系数a和b对参考数据库中的反射率进行处获取已知不同厚度的两个晶圆薄膜在多层膜环境下对单波长光束的反射光的反[0064]获取两个晶圆薄膜在单层膜环境下对单波长光束的反射光的反射率和反射率。根据单波长光束的反射光的光强度对应的电信号un和标定系数k计算晶圆薄膜[0067]然后从阈值开始，确定包括前一时刻的厚度在内的一个周期的厚度及反射[0068]根据反射率Rn在一个周期的数据中匹配得到两组数据，两组数据中的反射率与[0069]比对两组数据中的较大厚度与厚度，当两组数据中的较大厚度大于厚度厚度必然小于上一时刻的厚度，因此当两组数据中的较大厚度超过了上一时刻的厚度时，则判定另一个较小的厚度是当前时刻的厚度。如图4所示关系中的d＞＞da，则确定当前时刻的厚度是da。前时刻的厚度是da。利用厚度和参考数据库确定一个周期的厚度及反射率对应数据，其中参考匹配结果与前一时刻厚度的大小关系来确定当前时刻的绝本实施例中的第二测量阶段采用至少两个不同波长的单波长光束测量晶圆薄膜波长。此步骤是采用单波长光束测量法分别采用两种波长的光束照射到晶圆薄膜表面，中匹配得到第一厚度集、利用电信号在第二膜此第一膜厚电信号库中电信号对应到多个厚度值，同理电信号也对应到多个厚度值，层膜环境的参考数据库转换为适用于多层膜环[0083]关于转换系数可参照上述实施例，需要说明的本实施例上述部分实施例中的第二测量阶段中使用了参考数据库，根据上述实施例可知，参考数据库中的厚度及反射率，或者厚度及电信号（利用标定系数将反射率转换为电信[0087]进一步地，第一测量阶段中有多种可选的电信号采集方比如第一种方式是仍将电压信号与厚度的对应关系视为可以用数学模型表达，比如;[0088]在本实施例中系数A和B为未知量，在本实施例中只需要两个不同厚度及相应的得到任意厚度范围与电信号的对应数据作为参考厚度之差即为电信号的半个周期T/2；也可以是检测到两次极大值Umax或者两次极小值对应于420nm（采样范围内的420nm减去周期220nm等于200nm200nm处电信号的值等于[0099]针对已知厚度dz的晶圆薄膜采集对单波长光束的反射光的光强度对应的电信号[0100]根据反射率R2和电信号计算标定系数k。电信