[發明專利]薄膜靜態腐蝕速率測量方法

無效

• 申請號: 201210496284.9
• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN103852410A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 蔡鑫元;荊建芬;張建;王雨春
• 申請（專利權）人: 安集微電子（上海）有限公司
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 上海翰鴻律師事務所 31246
• 代理人: 李佳銘

技術領域

本發明涉及一種薄膜靜態腐蝕速率的測量方法。

背景技術

在半導體器件中金屬如鋁、銅、鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、鎢、鈷、銣等通常被作為導線或阻擋層來使用，化學機械拋光作為半導體制造工藝中的一種最有效的平坦化方法，常常被用來去除多余的金屬和阻擋層并達到平坦化。在金屬的化學機械拋光中，既要有較高的金屬去除速率，又要很好地控制拋光后金屬導線的缺陷如腐蝕。因此控制金屬化學機械拋光液對金屬的腐蝕速率非常重要。而器件中所使用的非金屬材料如二氧化硅，單晶硅，多晶硅，氮氧化硅、低k介電材料如摻碳二氧化硅等通常是靠拋光液的機械作用來去除，化學腐蝕速率通常較低。

薄膜靜態腐蝕的測量通常是將晶片浸泡在化學機械拋光液中，通過測量浸泡前后的厚度差或重量差來得到其靜態腐蝕速率。在這兩種測量方法中，金屬薄膜的厚度通常是四點探針測得薄膜的方塊電阻計算而得到（見附圖1），在附圖1為金屬薄膜厚度測量原理圖，其中附圖標記1為方阻計，2為四點探頭，3為金屬薄膜，這種測量方法在實際應用中存在一些問題，如果被測金屬薄膜表面不干凈或在空氣中暴露時間過長形成氧化層，會影響測試的穩定性和測試精度。另外無法測得一些電阻率未知的薄膜的厚度。非金屬薄膜的厚度通常是依據光反射的原理來測得，如附圖2所示，為非金屬薄膜厚度測量原理圖，其中被測非金屬薄膜7的下方設有襯底材料8，在薄膜7表面垂直照射可見光，入射光4的一部分在薄膜表面反射，即反射光5，另一部分透進薄膜，然后在薄膜與底層之間的界面反射，即反射光6，薄膜表面反射的光和薄膜底部反射的光產生干涉現象，利用這種干涉現象來測量薄膜的厚度。用這種方法需要知道晶片的薄膜的反射率和層疊情況，無法測得一些未知反射率的薄膜如不同摻雜的多晶硅的厚度，而非金屬的腐蝕速率較低，測量精度也無法滿足。而使用重量法來測腐蝕速率時，由于薄膜的腐蝕通常需要控制的比較小（埃/分鐘），浸泡前后晶片的重量差很小，重量法的精度也往往無法達到要求。US6407546B提供了一種測量半導體晶片厚度的方法和系統，該裝置包括一個探測器和計算機，被測物的厚度通過一些擬合曲線和插入法計算得出。

CN102005401A提供了一種外延薄膜厚度測量方法，需要形成一個參考薄膜，利用掃描電子顯微鏡測出參考薄膜的厚度以及外延薄膜與參考薄膜的厚度差來算出外延薄膜的厚度掃描電子顯微鏡測量薄膜厚度的精確度不夠

因此，需要采用更有效的測量方法來測量薄膜的靜態腐蝕速率。

發明內容

本發明為了解決上述現有技術存在的問題提供了一種更高效，更精確的測量薄膜的靜態腐蝕速率。

本發明提供了一種靜態腐蝕速率的測量方法，包括以下步驟：

（1）將晶片的一部分浸泡在拋光液中，另一部分在液面上；

（2）浸泡一段時間后取出使用輪廓儀測量液面內外薄膜的高度差。

優選地，步驟2中浸泡時間為1～60分鐘。

其中，當獲得高度差后可通過下式換算得靜態腐蝕速率：

靜態腐蝕速率=所述高度差/浸泡時間。

本發明的薄膜靜態腐蝕的測量通過將晶片浸泡在拋光液中，以測量浸泡前后的厚度差來得到其靜態腐蝕速率，可適用于金屬拋光液，例如針對鋁、銅、鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦、鎢、鈷、銣，銅阻擋層拋光液以及非金屬拋光液，例如針對二氧化硅，單晶硅，多晶硅，氮氧化硅、低k介電材料等的拋光液。

本發明所用試劑、原料以及產品均市售可得。

本發明的積極進步效果在于：可以更加精確地，快速地測量薄膜的靜態腐蝕速率。

附圖說明

圖1為現有技術中測量金屬薄膜厚度的方法；

圖2為現有技術中測量非金屬薄膜厚度的方法；

圖3為本發明中測量薄膜靜態腐蝕速率方法的第一步驟；

圖4為本發明中測量薄膜靜態腐蝕速率方法的第二步驟；

圖5為使用本發明測量薄膜靜態腐蝕速率方法獲得的結果。

具體實施方式

下面通過具體實施例進一步闡述本發明的優點，但本發明的保護范圍不僅僅局限于下述實施例。