一种薄膜层应力的测量方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体制造工艺领域，尤其涉及一种薄膜层应力的测量方法和系统。
【背景技术】
[0002] 薄膜层的应力，通常而言包括内应力和热应力，其中内应力主要来自于薄膜层内 部的晶格缺陷和非晶内部的畸变等，而产生热应力的主要原因是薄膜层的热膨胀系数与基 片材料的热膨胀系数不同。比如某膜层是在780摄氏度的工艺条件下通过化学气相淀积的 方法生长于基片上的，在膜层与基片从780摄氏度冷却至室温的过程中，由于该膜层与基 片的热膨胀系数有差异，从而产生一定的应力。在半导体工艺中，会用到很多种薄膜层材 料，比如氧化硅、氮化硅等薄膜层。薄膜层的应力对于半导体工艺来说是一个很重要的参 数，一方面，不可控的应力会导致薄膜层的龟裂、甚至产生晶格缺陷等；另一方面，应力对半 导体器件的电参数和性能也有重要影响。因此，对于薄膜层的应力的测量，是很重要的。
[0003] 薄膜层的应力会导致薄膜层与基片在应力的作用下发生形变，包括压缩、拉伸、翘 曲、尺寸涨缩等，这些形变都是非常微观的，难以用肉眼测量。现有方法中通常都是在薄膜 层生长前、后分别采用专业设备测量基片的曲率半径，从而计算出在薄膜层生长前、后基片 的曲率半径的变化情况，然后计算出薄膜层应力。
[0004] 根据以上描述可以看出，在现有技术中，虽然能够采用专业设备尽量精确地测量 基片的曲率半径，但测量精度依然较低，尤其是在薄膜层应力较小的情况下，利用现有方法 所测量的应力的重复性很差，无法得到较为准确的应力值。
【发明内容】
[0005] (一）要解决的技术问题
[0006] 本发明提供一种薄膜层应力的测量方法和系统，以解决现有技术中薄膜层应力测 量精度不高的技术问题。
[0007](二）技术方案
[0008] 为解决上述技术问题，本发明提供一种薄膜层应力的测量方法，包括：
[0009] 在基片表面形成多个标记，记录每个标记在基片表面的原始坐标值；
[0010] 在做标记的基片表面生长薄膜层，所述薄膜层覆盖在所述基片和所述标记上；
[0011] 测量生长薄膜层后的每个标记的现有坐标值，得到每个标记现有坐标值和原始坐 标值之间的偏差值；
[0012] 根据每个标记的原始坐标值和所述偏差值，计算所述薄膜层的应力值。
[0013] 进一步地，所述根据每个标记的原始坐标值和所述偏差值，计算所述薄膜层的应 力值包括：根据每个标记的原始坐标值和所述偏差值，计算所述薄膜层生长前后基片曲率 半径的变化，根据所述曲率半径的变化计算所述薄膜层的应力值。
[0014] 进一步地，所述方法还包括：根据每个标记在基片表面的原始坐标值和所述偏差 值，计算薄膜层应力在基片上的分布情况。
[0015] 进一步地，
[0016] 所述在基片表面形成多个标记包括：在基片表面通过光刻刻蚀工艺形成多个标 记；
[0017] 和/或，所述记录每个标记在基片表面的原始坐标值包括：利用光刻机测量并记 录每个标记在基片表面的原始坐标值；
[0018] 和/或，所述测量生长薄膜层后的每个标记的现有坐标值包括：利用光刻机测量 生长薄膜层后的每个标记的现有坐标值；
[0019] 和/或，所述标记的个数为8-15个；
[0020] 和/或，所述标记在基片表面的分布为：放射状分布；或，环状分布；或，散点分 布。
[0021] 进一步地，
[0022] 所述薄膜层的厚度为：1?lOOOOnm。
[0023] 另一方面，本发明还提供一种薄膜层应力的测量系统，包括：标记处理单元、薄膜 生长单元、测量单元和应力计算单元，标记处理单元与薄膜生长单元和测量单元分别相连， 测量单元还与应力计算单元相连，其中：
[0024] 标记处理单元，用于在基片表面形成多个标记；记录每个标记在基片表面的原始 坐标值；以及记录生长薄膜层后的每个标记的现有坐标值；
[0025] 薄膜生长单元，用于在做标记的基片表面生长薄膜层，所述薄膜层覆盖在所述基 片和所述标记上；
[0026] 测量单元，用于得到所述标记处理单元记录的每个标记现有坐标值和原始坐标值 之间的偏差值；
[0027] 应力计算单元，用于根据每个标记的原始坐标值和所述偏差值，计算所述薄膜层 的应力值。
[0028] 进一步地，所述应力计算单元包括：
[0029] 曲率半径计算子单元，用于根据每个标记的原始坐标值和所述偏差值，计算所述 薄膜层生长前后基片曲率半径的变化；
[0030] 应力值计算子单元，用于根据所述曲率半径的变化计算所述薄膜层的应力值。
[0031] 进一步地，所述系统还包括：分布计算单元，与测量单元相连，用于根据每个标记 在基片表面的原始坐标值和所述偏差值，计算薄膜层应力在基片上的分布情况。
[0032] 进一步地，
[0033] 所述标记处理单元包括：光刻机，用于在基片表面通过光刻刻蚀工艺形成多个标 记；测量每个标记在基片表面的原始坐标值；测量生长薄膜层后的每个标记的现有坐标 值；
[0034] 和/或，所述标记处理单元用于形成标记的个数为：8_15个；
[0035] 和/或，所述标记处理单元用于形成标记在基片表面的分布为：放射状分布；或， 环状分布；或，散点分布。
[0036] 进一步地，其特征在于，所述薄膜生长单元用于生长的薄膜层的厚度为：1? 10000nm〇
[0037] (三）有益效果
[0038] 可见，在本发明提出的一种薄膜层应力的测量方法和系统中，能够利用在基片表 面做标记的方法，记录每个标记的原始坐标值和现有坐标值，通过得到二者之间的偏差值， 计算出薄膜层的应力值。这种测量基片表面标记坐标值的方法精确度很高，所以由此得到 的薄膜层的应力值精确度也很高，解决了现有技术中对应力测量精度较低的技术问题。
[0039] 另外，本发明还可以根据需要，设计所做标记在基片表面的分布状态和数量，从而 得到薄膜层在基片上的应力分布情况，具有更高的应用价值。
【附图说明】
[0040] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根 据这些附图获得其他的附图。
[0041] 图1是本发明实施例薄膜层应力的测量方法的基本流程示意图；
[0042] 图2是本发明一个优选实施例薄膜层应力的测量方法流程示意图；
[0043] 图3是本发明一个优选实施例标记的分布示意图；
[0044] 图4是本发明实施例薄膜层应力的测量系统的基本结构示意图；
[0045] 图5是本发明一个优选实施例薄膜层应力的测量结构示意图。
【具体实施方式】
[0046] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0047] 本发明实施例首先提出一种薄膜层应力的测量方法，参见图1，该方法包括：
[0048] 步骤101 :在基片表面形成多个标记,记录每个标记在基片表面的原始坐标值。
[0049] 步骤102 :在做标记的基片表面生长薄膜层，所述薄膜层覆盖在所述基片和所述 标记上。
[0050] 步骤103 :测量生长薄膜层后的每个标记的现有坐标值，得到每个标记现有坐标 值和原始坐标值之间的偏差值。