[發明專利]一種用于測量薄膜厚度的方法

有效

• 申請號: 201310011223.3
• 申請日: 2013-01-11
• 公開（公告）號: CN103075986A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 王謙;賈松良;陳瑜;陳禹吉;蔡堅;王水弟
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01B21/08
• 分類號: G01B21/08;G01B11/06
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 南毅寧;肖冰濱

技術領域

本發明涉及半導體領域，尤其涉及一種用于測量薄膜厚度的方法。

背景技術

在半導體領域中，出于保護等目的，通常會在基體上沉積薄膜。對薄膜的厚度進行測量的方法有多種。

對于微米量級的單層薄膜，常見的厚度測量方法通常是先采用腐蝕等方法對沉積在基體1上的薄膜2進行腐蝕以形成圖1所示的臺階，之后利用臺階儀3對薄膜2的厚度進行測量，其中在進行厚度測量時，臺階儀3可以沿著圖1中所示的箭頭方向進行移動從而實現對薄膜2的厚度的測量。

對于包含性質相差比較大的兩層鍍層的金屬薄膜（比如位于鋼基體上的鎳層和金層），可以用X熒光測厚儀對金屬薄膜中各層鍍層的厚度進行測量，但X熒光測厚儀能夠測量的層數有限，一般不能超過兩層，否則會給標定帶來困難，造成測量結果不準確。

對于包含兩層以上金屬鍍層的薄膜厚度的測量，常規上，對于質地比較硬的金屬材料，比如鐵、鎳、鉻等，可以在采用金相制樣后，根據薄膜的厚度和所需的測量精度，利用光學顯微鏡或電子顯微鏡對薄膜的各層厚度進行測量，而且測量的層數不受限制。但對于表層是易延展金屬層的包含兩層以上金屬鍍層的薄膜而言，其厚度測量就比較復雜，原因如下：（1）X熒光測厚儀因受到層數限制而不能用其進行測量；（2）聚焦離子束（FIB）設備雖然測量準確但其成本昂貴，不適于工業生產的在線使用；（3）若采用金相制樣的方式進行測量，則由于表層是易延展的金屬層，所以在研磨、拋光過程中該易延展金屬層容易被碾壓變形，從而難以準確測量這種易延展金屬層的厚度。圖2和圖3分別示出了采用FIB設備和金相制樣法對位于鐵鎳合金基體上的包含鎳層、金層、鎳層、金層四層金屬鍍層的薄膜的各層厚度進行測量所得到的照片，其中圖2和圖3中的標號4都表示表層易延展金層。從圖3可以看出，表層的易延展金層因碾壓變形而已明顯被展寬。

發明內容

本發明針對現有技術中沒有更好的方法來測量表層是易延展金屬層的多層薄膜的各層厚度的缺陷，提供一種能夠克服該缺陷的用于測量薄膜厚度的方法。

本發明提供一種用于測量薄膜厚度的方法，該方法包括：

在不破壞包括多層鍍層的薄膜的最外層鍍層的情況下，在所述薄膜的所述最外層鍍層的表面上覆蓋不易變形的保護層；

將形成所述保護層后的所述薄膜進行固定；

對固定后的所述薄膜進行研磨和拋光，以得到便于對各個鍍層的厚度進行測量的剖面；

基于所述剖面對各個鍍層的厚度進行測量。

根據本發明的方法首先在不破壞包括多層鍍層的薄膜的最外層鍍層的情況下在所述薄膜的所述最外層鍍層的表面上覆蓋不易變形的保護層，并隨后對薄膜進行固定、研磨、拋光和測量，由于所覆蓋的保護層不易變形，所以即使最外層鍍層是易延展的金屬層，也不會在隨后的研磨和拋光過程中使得該最外層鍍層因被碾壓變形而展寬，從而根據本發明的方法能夠實現薄膜中各層鍍層厚度的精確測量。

附圖說明

附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1是采用臺階儀對薄膜厚度進行測量的示意圖；

圖2是用FIB設備對位于鐵鎳合金基體上的包含鎳層、金層、鎳層、金層四層金屬鍍層的薄膜的各層厚度進行測量所得到的照片；

圖3是用金相制樣方法對位于鐵鎳合金基體上的包含鎳層、金層、鎳層、金層四層金屬鍍層的薄膜的各層厚度進行測量所得到的照片；

圖4是根據本發明一種實施方式的對薄膜厚度進行測量的流程圖；

圖5是根據本發明的方法中所采用的夾具的一種示意圖；以及

圖6示出采用根據本發明的方法對位于鐵鎳合金基體上的包含鎳層、金層、鎳層、金層四層金屬鍍層的薄膜的各層厚度進行測量所得到的照片。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。

如圖4所示，根據本發明一種實施方式的用于測量薄膜厚度的方法包括：

S41、在不破壞包括多層鍍層的薄膜的最外層鍍層的情況下，在所述薄膜的所述最外層鍍層的表面上覆蓋不易變形的保護層。