一种晶片应力测量方法
【专利摘要】本发明公开了一种晶片应力测量方法，属于半导体器件【技术领域】。该方法包括步骤1：测量沿X方向的各入射光束被晶片反射后的沿X方向的光斑偏移量，旋转样品托盘，使晶片旋转，测量各入射光束在晶片上沿Y方向扫描时，各入射点沿Y方向的光斑偏移量；步骤2：通过沿X方向的各入射光束的光斑偏移量，计算出晶片沿X方向的曲率半径，通过沿Y方向的各入射点的光斑偏移量，计算出晶片沿Y方向的曲率半径；步骤3：根据式（1）计算出应力；应用该测量装置及测量方法能够同时测量晶片X方向及Y方向应力的晶片应力。
【专利说明】一种晶片应力测量方法
[0001]本申请是2013年2月7日受理的申请号为201310049375.2，发明名称为“一种晶
片应力测量装置及测量方法”的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及半导体器件【技术领域】，特别涉及一种在半导体器件中应用的晶片的应力测量测量方法。
【背景技术】
[0003]在半导体制造工艺中，为了实现芯片功能，通常包括在硅晶片上生长出一系列薄膜或者刻蚀出特定形状的步骤。当薄膜生长在衬底上，如在半导体晶片上时，在薄膜和衬底上会产生机械应力，该应力能够导致晶片形成裂纹、空隙、小丘，或者导致薄膜隆起，造成晶片产量减少、合格率降低。因此，需要从整体上测量晶片的弯曲度，即晶片表面的应力。现有技术中，通常是通过从晶片表面反射的单色光束测量曲率半径，然后通过式(I)确定晶片
的表面应力。
[0004]
【权利要求】
1.一种晶片应力测量方法，其特征在于，用于实现所述晶片应力测量方法的晶片应力测量装置包括探测光发生装置、分束镜、腔室、样品托盘和位置探测装置，所述样品托盘置于所述腔室底部，晶片置于所述样品托盘上，所述腔室顶部设有狭缝窗口，所述探测光发生装置发出的探测光依次经过所述分束镜和所述狭缝窗口后垂直射向晶片，被晶片反射后，依次经过所述狭缝窗口和分束镜后射向所述位置探测装置，所述样品托盘能够带动所述晶片旋转，使所述探测光在所述晶片上扫描； 所述晶片应力测量方法包括以下步骤: 步骤1:测量沿X方向的各入射光束被晶片反射后的沿X方向的光斑偏移量， 旋转所述样品托盘，使晶片旋转，测量各入射光束在晶片上沿Y方向扫描时，各入射点沿Y方向的光斑偏移量； 步骤2:通过沿X方向的各入射光束的光斑偏移量，计算出晶片沿X方向的曲率半径， 通过沿Y方向的各入射点的光斑偏移量，计算出晶片沿Y方向的曲率半径； 步骤3:根据式(I)计算出应力；
2.根据权利要求1所述的晶片应力测量方法，其特征在于，所述样品托盘呈圆形，多个晶片均匀地布设于所述样品托盘上，各所述晶片的圆周与所述样品托盘的圆周内切。
3.根据权利要求1所述的晶片应力测量方法，其特征在于，所述探测光发生装置为激光二极管阵列，所述激光二极管阵列在所述样品托盘上的投影经过所述样品托盘的旋转轴，所述位置探测装置为位置灵敏探测器阵列。
4.根据权利要求1所述的晶片应力测量方法，其特征在于， 所述沿X方向的曲率半径的计算方法为: 通过式(2)~(4)，利用任意两束相邻的分别入射到取样点A，B的入射光束在X方向的光斑偏移量计算出曲率半径，再对求出的曲率半径求平均值即为晶片沿X方向的曲率半径; 所述沿Y方向的曲率半径的计算方法为: 通过式(2)~(4)，利用同一入射光束分别入射在任意两个相邻的取样点y-1，y上时在Y方向的光斑偏移量计算出曲率半径，再对求出的曲率半径求平均值即为晶片沿Y方向的曲率半径； Δ X1=H.tan2 Θ l(2), Δ X2=H.tan2 θ 2(3),
R.sin Θ「R.sin θ 2=x (4),其中:R，曲率半径； Ax1，入射光束经过晶片上入射点A反射之后在X方向或者经过晶片上入射点y-Ι反射之后在Y方向偏离原入射路径的距离； Ax2，入射光束经过晶片上入射点B反射之后在X方向或者经过晶片上入射点y反射之后在Y方向偏离原入射路径的距离； Θ i，入射光束经过晶片上入射点A或者晶片上入射点y-Ι反射之后的光线与入射光束之间的夹角； Θ 2，入射光束经过晶片上入射点B或者晶片上入射点y反射之后的光线与入射光束之间的夹角； X，入射点A和入射点B之间的水平距离或入射点y-Ι和入射点I之间的水平距离； H，晶片样品表面距离所述位置探测装置感光表面的光学距离。
5.根据权利要求4所述的晶片应力测量方法，其特征在于，所述入射光束经过晶片上入射点反射之后的光斑偏移量为入射到位置探测装置的待测光斑的位置与参考光斑的位置的差值，所述参考光斑是入射光束被表面平整的参考样品反射后的光斑。
6.根据权利要求5所述的晶片应力测量方法，其特征在于，所述位置探测装置能够输出两个信号IxpIyit5
7.根据权利要求6所述的晶片应力测量方法，其特征在于，待测光斑在Y方向的位置计算方法如式(5)所示:
8.根据权利要求5所述的晶片应力测量方法，其特征在于，所述位置探测装置能够输出两个Y方向信号IX1、Iyi和两个X方向信号Imp Ini。
9.根据权利要求8所述的晶片应力测量方法，其特征在于， 待测光斑在Y方向的位置计算方法如式(7)所示:
【文档编号】G01L1/00GK103985653SQ201310271765
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2013年2月7日 优先权日:2013年2月7日
【发明者】李成敏, 刘健鹏, 严冬, 叶龙茂, 谌雅琴, 王林梓, 焦宏达 申请人:北京智朗芯光科技有限公司