CN103115575A - SiO2薄膜厚度的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及SiO2薄膜厚度的测量方法，涉及采用光学方法计量厚度，是基于光纤激光器的SiO2薄膜厚度的测量方法，分为测量在SiO2氧化炉中Si片上生长的SiO2薄膜的厚度的动态测量方法和测量生长有SiO2薄膜的Si片上的SiO2薄膜厚度的静态测量方法两种，在测量操作的实施中采用在线实时测量操作或离线单独测量操作，所用的仪器和部件包括光纤激光器、载物架、接收屏、A/D转换器和DSP微处理器，该测量方法对SiO2薄膜的膜的表面没有损伤，克服了现有技术测量SiO2薄膜厚度的精度不高或所用设备的价格昂贵的缺点。
Description
技术领域
本发明的技术方案涉及采用光学方法计量厚度，具体地说是SiO2薄膜厚度的测量方法。
背景技术
对于SiO2薄膜的制备和其厚度的测量是集成电路生产的重要步骤。SiO2薄膜厚度直接影响着集成电路的性能和稳定性。因此，SiO2薄膜厚度的测量是至关重要的。
现有的SiO2薄膜厚度的测量方法有：称重法、台阶仪、光干涉法、椭圆偏振法、红外线测量仪和隧道扫面电镜测量方法。用称重法测量SiO2薄膜厚度，精度不高；用台阶仪、光干涉法或椭圆偏振法测量SiO2薄膜厚度，对SiO2薄膜会造成损伤；用红外线测量仪或隧道扫面电镜测量SiO2薄膜厚度，精度虽然较高，但所用设备的价格昂贵。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供SiO2薄膜厚度的测量方法，是基于光纤激光器的SiO2薄膜厚度的测量方法，克服了现有技术测量SiO2薄膜厚度的精度不高或所用设备的价格昂贵的缺点。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：SiO2薄膜厚度的测量方法，是基于光纤激光器的SiO2薄膜厚度的测量方法，分为测量在SiO2氧化炉中Si片上生长的SiO2薄膜厚度的动态测量方法和测量生长有SiO2薄膜的Si片上的SiO2薄膜厚度的静态测量方法两种，所用的仪器和部件包括光纤激光器、载物架、接收屏、A/D转换器和DSP微处理器，
A.动态测量方法，步骤是：
第一步，把待测生长SiO2薄膜厚度的Si片样品放置在载物架上，再一起安放于SiO2氧化炉里专门放样品的地方，将光纤激光器置于该待测Si片样品左上方并紧挨着SiO2氧化炉壁，与上述Si片样品垂直方向的角度为15°≤α≤75°，激光入射角为15°≤α≤75°，接收屏垂直置于与上述Si片样品右上方的位置，接收屏与A/D转换器通过有线连接，A/D转换器与DSP微处理器通过有线连接；
第二步，将第一步中设置的光纤激光器发射的入射光以α角度入射到待测Si片样品表面，反射光则被接收屏接收，该接收屏将接收后的光信号转换成电信号，经A/D转换器转换数字信号，由DSP微处理器记录并储存此反射光坐标的位置数据为i1，作为采集待测SiO2薄膜生长的起始位置数据；
第三步，随着待测Si片样品在SiO2氧化炉里氧化，待测Si片样品上的SiO2薄膜按单原子层连续生长，反射光坐标的位置数据也随之在接收屏上移动，DSP微处理器记录并储存此反射光坐标的位置数据作为采集待测SiO2薄膜生长的当前位置数据i2，然后对数据进行如下第四步的数据的处理；
第四步，数据的处理，得出待测SiO2薄膜厚度
两次记录并储的反射光坐标的位置数据之差h＝|i1－i2|，
待测SiO2薄膜的厚度
B.静态测量方法，步骤是：
第一步，把待测SiO2薄膜厚度的已经生长了SiO2薄膜的Si片样品放置在载物架上，将光纤激光器置于该待测Si片样品左上方,与上述Si片样品垂直方向的角度为15°≤α≤75°，激光入射角为15°≤α≤75°，接收屏置于与上述Si片样品右上方的位置，接收屏与A/D转换器通过有线连接，A/D转换器与DSP微处理器通过有线连接；
第二步，将第一步中设置的光纤激光器发射的入射光以α角度入射到待测Si片样品表面，反射光则被接收屏接收，该接收屏将接收后的光信号转换成电信号，经A/D转换器转换数字信号，由DSP微处理器记录并储存此反射光坐标的位置数据为i1，作为采集待测SiO2薄膜的起始位置数据；
第三步，对上述Si片上的SiO2薄膜进行刻蚀，刻蚀深度至Si—SiO2界面处，
第四步，将第一步中设置的光纤激光器发射的入射光以α角度入射到经第三步刻蚀后的Si片表面，反射光则被接收屏接收，该接收屏将接收后的光信号转换成电信号，经A/D转换器转换数字信号，由DSP微处理器记录并储存此反射光坐标的位置数据为i2，作为采集待测SiO2薄膜刻蚀后的位置数据，然后对数据进行如下第五步的数据的处理；
第五步，数据的处理，得出待测SiO2薄膜厚度
两次记录并储的反射光坐标的位置数据之差h＝|i1－i2|，
待测SiO2薄膜的厚度X=h/2。
上述SiO2薄膜厚度的测量方法，该方法在测量操作的实施中采用以下的在线实时测量操作或离线单独测量操作：在线测量实时操作是指将所用的测量仪器长期安置在固定地方，连续不断地进行测量操作和数据处理，不断得出待测SiO2薄膜的厚度并实时进行数据分析；离线单独测量操作是指所用的测量仪器临时安置在测量操作处，进行测量操作和数据处理，一次性测量得出待测SiO2薄膜的厚度，并对数据进行分析，测量完毕后即取下所临时安置的测量装置。
上述SiO2薄膜厚度的测量方法，在动态测量方法中，作为采集待测SiO2薄膜生长的起始位置数据依然为i1，而对于作为采集待测SiO2薄膜生长的作为采集待测SiO2薄膜生长的当前位置数据i2，优选采用下述八次测量求其平均值的操作方法，即把待测SiO2薄膜厚度的Si片样品放置在载物架上并一起安放于SiO2氧化炉里专门放样品的地方之后，随着待测Si片样品在SiO2氧化炉里氧化，待测Si片样品上的SiO2薄膜按单原子层连续生长，反射光坐标的位置数据也随之在接收屏上移动，当SiO2薄膜生长到所需厚度时，DSP微处理器记录并储存此反射光坐标的位置数据作为采集待测SiO2薄膜生长的当前位置数据为i21，然后水平移动载物架七次，反射光坐标的位置数据也随之在接收屏上移动，每次移动距离L为5×10-3mm，分别采集每次移动距离L后的七个反射光坐标的位置数据，共得八个反射光坐标的位置数据，分别为i21、i22、i23、i24、i25、i26、i27和i28，每次测得的反射光坐标的位置数据均由DSP微处理器记录并储存后，求得i21～i28的平均值为i2，将该平均值i2作为采集待测SiO2薄膜生长的当前位置数据，然后对数据进行处理如下：
两次记录并储的反射光坐标的位置数据之差h＝|i1－平均值i2|，
待测SiO2薄膜的厚度
上述SiO2薄膜厚度的测量方法，在静态测量方法中，作为采集待测SiO2薄膜生长的起始位置数据依然为i1，而对于经刻蚀后的Si片表面的反射光则被接收屏接收并作为采集待测SiO2薄膜的当前位置数据的反射光坐标的位置数据i2，优选采用下述八次测量求其平均值的操作方法，第一次采集经刻蚀后的Si片表面的反射光坐标的位置数据为i21，之后水平移动载物架七次，每次移动距离L为5×10-3mm，分别采集每次移动距离L后的七个反射光坐标的位置数据，共得八个反射光坐标的位置数据分别为i21、i22、i23、i24、i25、i26、i27和i28，每次的测得反射光坐标的位置数据均由DSP微处理器记录并储存后，求的i21～i28的平均值i2，将该平均值i2作为采集待测SiO2薄膜刻蚀后的当前位置数据，然后对数据进行处理如下：
两次记录并储的反射光坐标的位置数据之差h＝|i1－平均值i2|，
待测SiO2薄膜的厚度X=h/2。
上述SiO2薄膜厚度的测量方法，所述DSP微处理器中的动态测量方法的操作程序的流程是：
开始→初始化→采集待测SiO2薄膜的起始位置数据i1→采集待测SiO2薄膜生长的当前位置数据i2→作差h＝|i1－i2|→求得SiO2薄膜厚度X→结束；
或
开始→初始化→采集待测SiO2薄膜的起始位置数据i1→采集当前坐标位置i21→分别采集每次移动距离L前后的7个反射光坐标的位置数据i22～i28→用八个反射光坐标的位置数据i21～i28的平均值i2作差h＝|i1－平均值i2|→求SiO2薄膜厚度均值X→结束。
上述SiO2薄膜厚度的测量方法，所述DSP微处理器中的静态测量方法的操作程序的流程是：
开始→初始化→采集待测SiO2薄膜刻蚀的起始位置数据i1→采集待测SiO2薄膜刻蚀后的位置数据i2→作差h＝|i1-i2|→求得SiO2薄膜厚度X→结束；
或
开始→初始化→采集待测SiO2薄膜刻蚀的起始位置数据i1→对SiO2薄膜进行刻蚀→分别采集每次移动距离L前后的八个反射光坐标的位置数据i21～i28→用八个反射光坐标的位置数据i21～i28的平均值i2作差h＝|i1-平均值i2|→求SiO2薄膜厚度均值X→结束。
上述SiO2薄膜厚度的测量方法，所述光纤激光器选用445nm～1550nm的光纤激光器。
上述SiO2薄膜厚度的测量方法，所用接收屏是电荷耦合元件。
上述SiO2薄膜厚度的测量方法，所述光纤激光器置于该待测Si片样品左上方，其距离为2.5cm；所述接收屏垂直置于与上述Si样品右上方的位置未1cm处。
上述SiO2薄膜厚度的测量方法，所说“左”“右”方位是相应附图1和附图2中显示的位置而言（下同）。
上述SiO2薄膜厚度的测量方法，所述测量装置中的仪器和部件均通过公知的途径获得，测量装置中的设备和部件的安装方法和连接方法是本技术领域的技术人员所熟知的。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明SiO2薄膜厚度的测量方法的突出的实质性特点是：
（1）在上述SiO2薄膜厚度的测量方法的动态测量方法中，由于SiO2分子密度是CSiO2=2.2x1022/cm3,每个SiO2含一个Si原子，所以SiO2所含的硅原子数也为CSiO2=2.2x1022/cm3。硅晶体的原子密度是Csi=5.0x1022/cm3,根据物质守恒原理，可以得出下面公式：
L=1.79h
其中，L为SiO2薄膜厚度，h为生长新的SiO2薄膜层的厚度所消耗Si的厚度。所以我们把测量SiO2薄膜的厚度，就转化为待测Si片样品的SiO2薄膜生长前后的SiO2薄膜厚度之差，即两次记录并储的反射光坐标的位置数据之差h。所用光纤激光器的光不是垂直入射的，与被测Si片样品之间有一个夹角α,根据图1和图2的几何关系，得出则待测SiO2薄膜的厚度X为：
（2）由于光纤激光器的单模光的光束质量非常的好，因而测量SiO2薄膜厚度的精度很高。
（3）由于待测Si片样品表面不光滑或者缺陷的存在可能是造成测量误差，经过认真的思考和大量的实验证明，水平移动载物架和待测Si片样品，采集每次移动距离L前后的八个反射光坐标的位置数据i21～i28，对其求平均值i2=(i21+i22+i23+i24+i25+i26+i27+i28)/8，这样误差就大大减小了，达到提高测量精度的效果。
与现有技术相比，本发明SiO2薄膜厚度的测量方法的显著进步在于：
（1）这种测量方法对SiO2薄膜的膜的表面没有损伤，测量精度高；
（2）光纤激光器的体积非常的小，整套测量装置的体积也很小，成本也比较低。
（3）本发明方法根据实际需要，既可以进行动态测量，又可以进行静态测量；既可以采用在线实时测量的方法，有可以采用离线单独的测量方法。
（4）在本发明的动态测量方法中，只要SiO2薄膜的生长不停止，就一直能够获得SiO2薄膜厚度的准确连续的数据。一般在集成电路生产中，只要达到需要的SiO2薄膜厚度时SiO2薄膜就停止生长了。所以，本发明方法能够直接进行生长的SiO2薄膜的厚度终止位置的判断，由此对集成电路的生产带来了许多的便利。
（5）本发明方法不仅对SiO2薄膜厚度的测量方便和快捷，也可以用于其他类似薄膜厚度的测量。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明SiO2薄膜厚度的测量方法中的动态测量方法操作示意图。
图2为本发明SiO2薄膜厚度的测量方法中的静态测量方法操作示意图。
图3为本发明SiO2薄膜厚度的测量方法中的动态测量方法的DSP微处理器的操作程序的流程图。
图4为本发明SiO2薄膜厚度的测量方法中的静态测量方法的DSP微处理器的操作程序的流程图。
图中，1.光纤激光器，2.SiO2薄膜，3.接收屏，4.A/D转换器，5.DSP微处理器，6.Si片样品，7.载物架。
具体实施方式
图1所示实施例表明，本发明SiO2薄膜厚度的测量方法中的动态测量方法操作过程是：把待测SiO2薄膜2厚度的Si片样品6放置在载物架7上，再一起安放于SiO2氧化炉里专门放样品的地方，将光纤激光器1置于Si片样品6的左上方紧挨着SiO2氧化炉壁，与Si片样品6垂直方向的角度为15°≤α≤75°，激光入射角为15°≤α≤75°，接收屏3垂直置于与Si片样品6右上方的位置，接收屏3与A/D转换器4通过有线连接，A/D转换器4与DSP微处理器5通过有线连接；两次的激光入射角和反射角均为α，两次反射光线Re1和Re2的位置在接收屏3上显示，接收屏3将接收后的光信号转换成电信号，经A/D转换器4转换数字信号，再由DSP微处理器5记录并储存作为采集待测SiO2薄膜2生长的起始位置数据i1和采集待测SiO2薄膜2生长的当前位置数据i2。Si片样品6上待测SiO2薄膜2生长前后在接收屏3上的反射光线Re1和Re2的位置之差为h，待测SiO2薄膜的厚度为X。
图2所示实施例表明，本发明SiO2薄膜厚度的测量方法中的静态测量方法操作过程是：把待测SiO2薄膜2厚度的已经生长了SiO2薄膜2的Si片样品6放置在载物架7上，将光纤激光器1置于Si片样品6左上方,与Si片样品6垂直方向的角度为15°≤α≤75°，激光入射角为15°≤α≤75°，接收屏3置于与Si片样品6垂直的位置，接收屏3与A/D转换器4通过有线连接，A/D转换器4与DSP微处理器5通过有线连接；刻蚀Si片样品6上的待测SiO2薄膜2前后的激光入射角和反射角均为α，两次反射光线Re1和Re2的位置在接收屏3上显示，接收屏3将接收后的光信号转换成电信号，经A/D转换器4转换数字信号，再由DSP微处理器5记录并储存作为采集待测SiO2薄膜2刻蚀前的起始位置数据i1和采集待测SiO2薄膜2刻蚀后的当前位置数据i2。Si片样品6上SiO2薄膜2被刻蚀前后在接收屏3上的反射光线Re1和Re2的位置之差为h，待测SiO2薄膜2厚度为X。
上述图1和图2所示实施例均既可以采用在线测量操作，也可以采用离线测量操作。
图3所示实施例表明，本发明SiO2薄膜厚度的测量方法的DSP微处理器中的动态测量方法的操作程序的流程是：
开始→初始化→采集待测SiO2薄膜生长的起始位置数据i1→采集待测SiO2薄膜生长的当前位置数据i2→作差h＝|i1－i2|→求得SiO2薄膜厚度X→结束；
或
开始→初始化→采集待测SiO2薄膜生长的起始位置数据i1→采集当前坐标位置i21→分别采集每次移动距离L前后的八个反射光坐标的位置数据i21～i28→用八个反射光坐标的位置数据i21～i28的平均值i2作差h＝|i1－平均值i2|→求SiO2薄膜厚度均值X→结束。
图4所示实施例表明，本发明SiO2薄膜厚度的测量方法的DSP微处理器中的静态测量方法的操作程序的流程是：
开始→初始化→采集待测SiO2薄膜的起始位置数据i1→采集待测SiO2薄膜刻蚀后的位置数据i2→作差h＝|i1－i2|→求得SiO2薄膜厚度X→结束；
或
开始→初始化→采集待测SiO2薄膜刻蚀的起始位置数据i1→对SiO2薄膜进行刻蚀→分别采集每次移动距离L前后的八个反射光坐标的位置数据i21～i28→用八个反射光坐标的位置数据i21～i28的平均值i2作差h＝|i1－平均值i2|→求SiO2薄膜厚度均值X→结束。
实施例1
所用光纤激光器1型号为GSDL-445-300的445nm的光纤激光器，接收屏3为电荷耦合元件。
第一步，把待测SiO2薄膜2厚度的Si片样品6放置在载物架7上，再一起安放于TEMPRESS公司的型号为TS61004的SiO2氧化炉里专门放样品的地方，将光纤激光器1置于该待测Si片样品6左上方2.5cm处并紧挨着SiO2氧化炉壁，与Si片样品6垂直方向的角度为α=45°，激光入射角为α=45°，接收屏3垂直置于与Si片样品6的右上方1cm的位置，接收屏3与A/D转换器4通过有线连接，A/D转换器4与DSP微处理器5通过有线连接；
第二步，将第一步中设置的光纤激光器1发射的入射光以α=45°入射到待测Si片样品6表面，反射光则被接收屏3接收，反射光入射点与接收屏3相距2cm，该接收屏3将接收后的光信号转换成电信号，经A/D转换器4转换数字信号，由DSP微处理器记录5并储存此反射光坐标的位置数据为i1=0.50000cm，作为采集待测SiO2薄膜2生长的起始位置数据；
第三步，随着待测Si片样品6在SiO2氧化炉里氧化，待测Si片样品6上的SiO2薄膜2按单原子层连续生长，反射光坐标的位置数据也随之在接收屏3上移动，当SiO2薄膜生2长到所需厚度时，DSP微处理器记录并储存此反射光坐标的位置数据作为采集待测SiO2薄膜2生长的当前位置数据，为i2=0.50558cm，然后对数据进行如下第四步的数据的处理；
第四步，数据的处理，得出待测SiO2薄膜2厚度
两次记录并储的反射光坐标的位置数据之差h＝|i1－i2|＝0.00558cm，
待测SiO2薄膜2的厚度
实施例2
所用光纤激光器1型号为GSDL-445-300的445nm的光纤激光器，接收屏3为电荷耦合元件。
第一步，把待测SiO2薄膜2厚度的，已经生长了SiO2薄膜2的Si片样品6放置在载物架7上，将光纤激光器1置于Si片样品6左上方2.5cm处,与Si片样品6垂直方向的角度为α=30°，激光入射角也为α=30°，接收屏3垂直置于Si片样品6的右上方1cm的位置，接收屏3与A/D转换器4通过有线连接，A/D转换器4与DSP微处理器5通过有线连接；
第二步，将第一步中设置的光纤激光器1发射的入射光以α=30°的角度入射到待测已经生长了SiO2薄膜的Si片样品6表面，反射光则被接收屏3接收，反射光的入射点距离接收屏3的距离为1.5cm，该接收屏3将接收后的光信号转换成电信号，经A/D转换器4转换数字信号，由DSP微处理器5记录并储存此反射光坐标的位置数据为i1=0.86254cm，作为采集待测SiO2薄膜2被刻蚀前的起始位置数据；
第三步，对Si片样品6上的SiO2薄膜2进行刻蚀，刻蚀深度至Si—SiO2界面处，
第四步，将第一步中设置的光纤激光器1发射的入射光以α=30°的角度入射到经第三步刻蚀后的Si片样品6表面，反射光则被接收屏3接收，该接收屏3将接收后的光信号转换成电信号，经A/D转换器4转换数字信号，由DSP微处理器5记录并储存此反射光坐标的位置数据为i2=0.8600cm，作为采集待测SiO2薄膜2被刻蚀后的当前位置数据，然后对数据进行如下第五步的数据的处理；
第五步，数据的处理，得出待测SiO2薄膜的厚度
两次记录并储的反射光坐标的位置数据之差h＝|i1－i2|＝0.00254cm，
待测SiO2薄膜2的厚度X=h/2=12.7μm
实施例3
所用光纤激光器1型号为GSDL-445-300的445nm的光纤激光器，接收屏3为电荷耦合元件。采用在线测量实时操作的方法，即将所用的测量仪器长期安置在固定地方，连续不断地进行测量操作和数据处理，不断得出待测SiO2薄膜的厚度并实时进行数据分析。
第一步，把待测SiO2薄膜2厚度的Si片样品6放置在载物架7上，再一起安放于TEMPRESS公司的型号为TS61004的SiO2氧化炉里专门放样品的地方，将光纤激光器1置于该待测Si片样品6左上方2.5cm处并紧挨着SiO2氧化炉壁，与Si片样品6垂直方向的角度为α=45°，激光入射角为α=45°，接收屏3垂直置于与Si片样品6的右上方1cm的位置，接收屏3与A/D转换器4通过有线连接，A/D转换器4与DSP微处理器5通过有线连接；
第二步，将第一步中设置的光纤激光器1发射的入射光以α=45°入射到待测Si片样品6表面，反射光则被接收屏3接收，反射光入射点与接收屏3相距2cm，该接收屏3将接收后的光信号转换成电信号，经A/D转换器4转换数字信号，由DSP微处理器记录5并储存此反射光坐标的位置数据为i1=0.50000cm，作为采集待测SiO2薄膜2生长的起始位置数据；
第三步，随着待测Si片样品6在SiO2氧化炉里氧化，待测Si片样品6上的SiO2薄膜2按单原子层连续生长，当SiO2薄膜生长到所需厚度时，DSP微处理器记录并储存此反射光坐标的位置数据作为采集待测SiO2薄膜2生长的当前位置数据为i21，然后水平移动载物架七次，反射光坐标的位置数据也随之在接收屏3上移动，每次移动距离L为5×10-3mm，采集每次移动距离L前后的八个反射光坐标的位置数据，分别为：i21=0.50558cm、i22=0.50554cm、i23=0.50560cm、i24＝0.50562cm、i25＝0.50559cm、i26＝0.50556cm、i27＝0.50550cm和i28＝0.50564cm，每次的测得反射光坐标的位置数据均由DSP微处理器5记录并储存后，求得i21～i28的平均值i2=0.50558cm，作为采集待测SiO2薄膜2生长的当前位置数据，然后对数据进行如下第四步的数据的处理；
第四步，数据的处理，得出待测SiO2薄膜2的厚度
两次记录并储的反射光坐标的位置数据之差h＝|i1－平均值i2|＝0.00558cm，
待测SiO2薄膜的厚度
实施例4
所用光纤激光器型号为GSDL-445-300的445nm的光纤激光器，接收屏3为电荷耦合元件。采用离线单独测量操作方法，即所用的测量仪器临时安置在测量操作处，进行测量操作和数据处理，一次性测量得出待测SiO2薄膜的厚度，并对数据进行分析，测量完毕后即取下所临时安置的测量装置。
第一步，把待测SiO2薄膜2厚度的已经生长了SiO2薄膜2的Si片样品6放置在载物架7上，将光纤激光器1置于该待测Si片样品6左上方2.5cm处,与Si片样品6垂直方向的角度为α=30°，激光入射角也为α=30°，接收屏3垂直置于与Si片样品6的右上方1cm的位置，接收屏3与A/D转换器4通过有线连接，A/D转换器4与DSP微处理器5通过有线连接；
第二步，将第一步中设置的光纤激光器1发射的入射光以α=30°的角度入射到待测Si片样品6表面，反射光则被接收屏3接收，反射光的入射点距离接收屏3的距离为1.5cm，该接收屏3将接收后的光信号转换成电信号，经A/D转换器4转换数字信号，由DSP微处理器5记录并储存此反射光坐标的位置数据为i1=0.86254cm，作为采集待测SiO2薄膜2被刻蚀前的起始位置数据；
第三步，对Si片样品6上的SiO2薄膜进行刻蚀，刻蚀深度至Si-SiO2界面处，
第四步，将第一步中设置的光纤激光器发射的入射光以α=30°的角度入射到经第三步刻蚀后的Si片样品6表面，反射光则被接收屏3接收，然后水平移动载物架七次，每次移动距离L为5×10-4cm，采集每次移动距离L前后的八个反射光坐标的位置数据，分别为i21=0.86001cm、i22=0.86003cm、i23=0.85998cm、i24＝0.86005cm、i25＝0.85996cm、i26＝0.85997cm、i27＝i27=0.86003cm和i28＝0.85997cm，每次的测得反射光坐标的位置数据均由DSP微处理器5记录并储存后，求得i21～i28的平均值i2=0.86000cm，作为采集待测SiO2薄膜2被刻蚀后的当前位置数据，然后对数据进行如下第四步的数据的处理；
第五步，数据的处理，得出待测SiO2薄膜的厚度
两次记录并储的反射光坐标的位置数据之差h＝|i1-平均值i2|＝25.4μm，
待测SiO2薄膜的厚度X=h/2=12.7μm。
上述实施例中所用的仪器和部件均通过公知的途径获得，测量装置中的设备和部件的安装方法和连接方法是本技术领域的技术人员所熟知的。
Claims (9)
1.SiO2薄膜厚度的测量方法，其特征在于：是基于光纤激光器的SiO2薄膜厚度的测量方法，分为测量在SiO2氧化炉中Si片上生长的SiO2薄膜厚度的动态测量方法和测量生长有SiO2薄膜的Si片上的SiO2薄膜厚度的静态测量方法两种，所用的仪器和部件包括光纤激光器、载物架、接收屏、A/D转换器和DSP微处理器，
A.动态测量方法，步骤是：
第一步，把待测生长SiO2薄膜厚度的Si片样品放置在载物架上，再一起安放于SiO2氧化炉里专门放样品的地方，将光纤激光器置于该待测Si片样品左上方并紧挨着SiO2氧化炉壁，与上述Si片样品垂直方向的角度为15°≤α≤75°，激光入射角为15°≤α≤75°，接收屏垂直置于与上述Si片样品右上方的位置，接收屏与A/D转换器通过有线连接，A/D转换器与DSP微处理器通过有线连接；
第二步，将第一步中设置的光纤激光器发射的入射光以α角度入射到待测Si片样品表面，反射光则被接收屏接收，该接收屏将接收后的光信号转换成电信号，经A/D转换器转换数字信号，由DSP微处理器记录并储存此反射光坐标的位置数据为i1，作为采集待测SiO2薄膜生长的起始位置数据；
第三步，随着待测Si片样品在SiO2氧化炉里氧化，待测Si片样品上的SiO2薄膜按单原子层连续生长，反射光坐标的位置数据也随之在接收屏上移动，DSP微处理器记录并储存此反射光坐标的位置数据作为采集待测SiO2薄膜生长的当前位置数据i2，然后对数据进行如下第四步的数据的处理；
第四步，数据的处理，得出待测SiO2薄膜厚度
两次记录并储的反射光坐标的位置数据之差h＝|i1－i2|，
待测SiO2薄膜的厚度
B.静态测量方法，步骤是：
第一步，把待测SiO2薄膜厚度的已经生长了SiO2薄膜的Si片样品放置在载物架上，将光纤激光器置于该待测Si片样品左上方,与上述Si片样品垂直方向的角度为15°≤α≤75°，激光入射角为15°≤α≤75°，接收屏置于与上述Si片样品右上方的位置，接收屏与A/D转换器通过有线连接，A/D转换器与DSP微处理器通过有线连接；
第二步，将第一步中设置的光纤激光器发射的入射光以α角度入射到待测Si片样品表面，反射光则被接收屏接收，该接收屏将接收后的光信号转换成电信号，经A/D转换器转换数字信号，由DSP微处理器记录并储存此反射光坐标的位置数据为i1，作为采集待测SiO2薄膜的起始位置数据；
第三步，对上述Si片上的SiO2薄膜进行刻蚀，刻蚀深度至Si-SiO2界面处，
第四步，将第一步中设置的光纤激光器发射的入射光以α角度入射到经第三步刻蚀后的Si片表面，反射光则被接收屏接收，该接收屏将接收后的光信号转换成电信号，经A/D转换器转换数字信号，由DSP微处理器记录并储存此反射光坐标的位置数据为i2，作为采集待测SiO2薄膜刻蚀后的位置数据，然后对数据进行如下第五步的数据的处理；
第五步，数据的处理，得出待测SiO2薄膜厚度
两次记录并储的反射光坐标的位置数据之差h＝|i1－i2|，
待测SiO2薄膜的厚度X=h/2。
2.根据权利要求1所述SiO2薄膜厚度的测量方法，其特征在于：该方法在测量操作的实施中采用以下的在线实时测量操作或离线单独测量操作：在线测量实时操作是指将所用的测量仪器长期安置在固定地方，连续不断地进行测量操作和数据处理，不断得出待测SiO2薄膜的厚度并实时进行数据分析；离线单独测量操作是指所用的测量仪器临时安置在测量操作处，进行测量操作和数据处理，一次性测量得出待测SiO2薄膜的厚度，并对数据进行分析，测量完毕后即取下所临时安置的测量装置。
3.根据权利要求1所述SiO2薄膜厚度的测量方法，其特征在于：在动态测量方法中，作为采集待测SiO2薄膜生长的起始位置数据依然为i1，而对于作为采集待测SiO2薄膜生长的作为采集待测SiO2薄膜生长的当前位置数据i2，采用下述八次测量求其平均值的操作方法，即把待测SiO2薄膜厚度的Si片样品放置在载物架上并一起安放于SiO2氧化炉里专门放样品的地方之后，随着待测Si片样品在SiO2氧化炉里氧化，待测Si片样品上的SiO2薄膜按单原子层连续生长，反射光坐标的位置数据也随之在接收屏上移动，当SiO2薄膜生长到所需厚度时，DSP微处理器记录并储存此反射光坐标的位置数据作为采集待测SiO2薄膜生长的当前位置数据为i21，然后水平移动载物架七次，反射光坐标的位置数据也随之在接收屏上移动，每次移动距离L为5×10-3mm，分别采集每次移动距离L后的七个反射光坐标的位置数据，共得八个反射光坐标的位置数据，分别为i21、i22、i23、i24、i25、i26、i27和i28，每次测得的反射光坐标的位置数据均由DSP微处理器记录并储存后，求得i21～i28的平均值为i2，将该平均值i2作为采集待测SiO2薄膜生长的当前位置数据，然后对数据进行处理如下：
两次记录并储的反射光坐标的位置数据之差h＝|i1－平均值i2|，
待测SiO2薄膜的厚度
4.根据权利要求1所述SiO2薄膜厚度的测量方法，其特征在于：在静态测量方法中，作为采集待测SiO2薄膜生长的起始位置数据依然为i1，而对于经刻蚀后的Si片表面的反射光则被接收屏接收并作为采集待测SiO2薄膜的当前位置数据的反射光坐标的位置数据i2，优选采用下述八次测量求其平均值的操作方法，第一次采集经刻蚀后的Si片表面的反射光坐标的位置数据为i21，之后水平移动载物架七次，每次移动距离L为5×10-3mm，分别采集每次移动距离L后的七个反射光坐标的位置数据，共得八个反射光坐标的位置数据分别为i21、i22、i23、i24、i25、i26、i27和i28，每次的测得反射光坐标的位置数据均由DSP微处理器记录并储存后，求的i21～i28的平均值i2，将该平均值i2作为采集待测SiO2薄膜刻蚀后的当前位置数据，然后对数据进行处理如下：
两次记录并储的反射光坐标的位置数据之差h＝|i1-平均值i2|，
待测SiO2薄膜的厚度X=h/2。
5.根据权利要求1所述SiO2薄膜厚度的测量方法，其特征在于：所述DSP微处理器中的动态测量方法的操作程序的流程是：
开始→初始化→采集待测SiO2薄膜的起始位置数据i1→采集待测SiO2薄膜生长的当前位置数据i2→作差h＝|i1－i2|→求得SiO2薄膜厚度X→结束；
或
开始→初始化→采集待测SiO2薄膜的起始位置数据i1→采集当前坐标位置i21→分别采集每次移动距离L前后的7个反射光坐标的位置数据i22～i28→用八个反射光坐标的位置数据i21～i28的平均值i2作差h＝|i1－平均值i2|→求SiO2薄膜厚度均值X→结束。
6.根据权利要求1所述SiO2薄膜厚度的测量方法，其特征在于：所述DSP微处理器中的静态测量方法的操作程序的流程是：
开始→初始化→采集待测SiO2薄膜刻蚀的起始位置数据i1→采集待测SiO2薄膜刻蚀后的位置数据i2→作差h＝|i1－i2|→求得SiO2薄膜厚度X→结束；
或
开始→初始化→采集待测SiO2薄膜刻蚀的起始位置数据i1→对SiO2薄膜进行刻蚀→分别采集每次移动距离L前后的八个反射光坐标的位置数据i21～i28→用八个反射光坐标的位置数据i21～i28的平均值i2作差h＝|i1－平均值i2|→求SiO2薄膜厚度均值X→结束。
7.根据权利要求1所述SiO2薄膜厚度的测量方法，其特征在于：所述光纤激光器选用445nm～1550nm的光纤激光器。
8.根据权利要求1所述SiO2薄膜厚度的测量方法，其特征在于：所用接收屏是电荷耦合元件。
9.根据权利要求1所述SiO2薄膜厚度的测量方法，其特征在于：所述光纤激光器置于该待测Si片样品左上方，其距离为2.5cm；所述接收屏垂直置于与上述Si样品右上方的位置为1cm处。
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103644851A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-03-19 | 大连日佳电子有限公司 | 一种在线厚度监控仪及在线厚度监控方法 |
| CN104089582A (zh) * | 2014-07-07 | 2014-10-08 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 金属膜光学检测装置和检测方法 |
| CN104121857A (zh) * | 2014-07-25 | 2014-10-29 | 南京信息工程大学 | 磁头飞行中磁盘表面润滑膜变化的观测方法及装置 |
| CN104748690A (zh) * | 2013-12-25 | 2015-07-01 | 远景能源（江苏）有限公司 | 测定非晶体固体电解质界面膜的厚度的拉曼光谱方法 |
| CN106500609A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-03-15 | 铜陵市铜创电子科技有限公司 | 一种电容器薄膜膜厚检测装置 |
| CN106643528A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-05-10 | 铜陵市铜创电子科技有限公司 | 一种金属化薄膜膜厚观察装置 |
| CN107560557A (zh) * | 2017-08-31 | 2018-01-09 | 长江存储科技有限责任公司 | 一种测量深孔侧壁薄膜厚度的方法及装置 |
| CN107655415A (zh) * | 2017-09-19 | 2018-02-02 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种基于拉曼光谱***测定薄膜厚度的装置及方法 |
| CN108225195A (zh) * | 2016-12-21 | 2018-06-29 | 肯纳金属公司 | 无损测试切削刀片以确定涂层厚度的方法 |
| CN113410308A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-17 | 弘大芯源(深圳)半导体有限公司 | 一种金属-氧化物半导体场效应晶体管 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63295907A (ja) * | 1987-05-27 | 1988-12-02 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
| EP0666337A1 (en) * | 1994-01-28 | 1995-08-09 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for measuring the deposition rate of opaque films |
| CN2349537Y (zh) * | 1998-12-29 | 1999-11-17 | 西安交通大学 | 激光在线测厚仪 |
| CN101726253A (zh) * | 2008-10-31 | 2010-06-09 | 徐熙平 | 石英管壁厚光电检测*** |
| CN102625902A (zh) * | 2009-06-23 | 2012-08-01 | 徐逢敏 | 用于测量厚度变化的设备、使用该设备的***、使用该设备的形貌显微镜、测量厚度变化的方法、以及使用该测量方法获取形貌图像的方法 |
-
2013
- 2013-01-16 CN CN201310015956.4A patent/CN103115575B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63295907A (ja) * | 1987-05-27 | 1988-12-02 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
| EP0666337A1 (en) * | 1994-01-28 | 1995-08-09 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for measuring the deposition rate of opaque films |
| CN2349537Y (zh) * | 1998-12-29 | 1999-11-17 | 西安交通大学 | 激光在线测厚仪 |
| CN101726253A (zh) * | 2008-10-31 | 2010-06-09 | 徐熙平 | 石英管壁厚光电检测*** |
| CN102625902A (zh) * | 2009-06-23 | 2012-08-01 | 徐逢敏 | 用于测量厚度变化的设备、使用该设备的***、使用该设备的形貌显微镜、测量厚度变化的方法、以及使用该测量方法获取形貌图像的方法 |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103644851A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-03-19 | 大连日佳电子有限公司 | 一种在线厚度监控仪及在线厚度监控方法 |
| CN104748690A (zh) * | 2013-12-25 | 2015-07-01 | 远景能源（江苏）有限公司 | 测定非晶体固体电解质界面膜的厚度的拉曼光谱方法 |
| CN104748690B (zh) * | 2013-12-25 | 2018-01-12 | 远景能源（江苏）有限公司 | 测定非晶体固体电解质界面膜的厚度的拉曼光谱方法 |
| CN104089582A (zh) * | 2014-07-07 | 2014-10-08 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 金属膜光学检测装置和检测方法 |
| WO2016004669A1 (zh) * | 2014-07-07 | 2016-01-14 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 金属膜光学检测装置和检测方法 |
| CN104121857A (zh) * | 2014-07-25 | 2014-10-29 | 南京信息工程大学 | 磁头飞行中磁盘表面润滑膜变化的观测方法及装置 |
| CN106643528A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-05-10 | 铜陵市铜创电子科技有限公司 | 一种金属化薄膜膜厚观察装置 |
| CN106500609A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-03-15 | 铜陵市铜创电子科技有限公司 | 一种电容器薄膜膜厚检测装置 |
| CN108225195A (zh) * | 2016-12-21 | 2018-06-29 | 肯纳金属公司 | 无损测试切削刀片以确定涂层厚度的方法 |
| CN107560557A (zh) * | 2017-08-31 | 2018-01-09 | 长江存储科技有限责任公司 | 一种测量深孔侧壁薄膜厚度的方法及装置 |
| CN107560557B (zh) * | 2017-08-31 | 2019-08-06 | 长江存储科技有限责任公司 | 一种测量深孔侧壁薄膜厚度的方法及装置 |
| CN107655415A (zh) * | 2017-09-19 | 2018-02-02 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种基于拉曼光谱***测定薄膜厚度的装置及方法 |
| CN113410308A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-17 | 弘大芯源(深圳)半导体有限公司 | 一种金属-氧化物半导体场效应晶体管 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| CN103115575B (zh) | 2015-11-11 |
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