一种晶圆薄膜曲率半径-应力优化表征模型
摘要
为实时监测晶圆薄膜生长过程中的应力演变规律，对晶圆薄膜应力测试理论进行研究。首先，通过多物理场耦合建模仿真，揭示薄膜应力生成机制及其空间梯度分布规律；其次，创新地提出一种基于应力测试理论和最小二乘法的曲率半径-应力表征模型，该模型通过最小二乘拟合圆的方法优化曲率半径计算过程，提高曲率半径的重复性和准确度；最后，基于该模型组建多参数协同的接触式应力测试系统，通过精准化控制弹性模量、泊松比、基板曲率半径、薄膜厚度以及基板厚度等关键参数，建立曲率-应力定量转化机制。为验证应力表征模型的测量准确度，使用40、150和300 MPa应力调校器对测试系统进行验证。实验结果显示：两种表征模型在低应力场（≤40 MPa）中差异性较小。此外，基于最小二乘法的表征模型在高应力场（≥150 MPa）中收敛性较好，显著优于n阶多项式法（如300 MPa时，最小二乘法的重复性为0.16 MPa，较n阶多项式的0.30 MPa降低46.7%），具有更强的鲁棒性，能够满足半导体制造工艺对薄膜应力监测的精度要求。
引用本文（GB/T 7714）
张晓东 Zhang Xiaodong, 韩志国 Han Zhiguo, 赵琳 Zhao Lin, 等. 一种晶圆薄膜曲率半径-应力优化表征模型[J]. Acta Optica Sinica, 2025.
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