[发明专利]薄膜静态腐蚀速率测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜静态腐蚀速率的测量方法。

背景技术

在半导体器件中金属如铝、铜、钽、氮化钽、钛、氮化钛、钨、钴、铷等通常被作为导线或阻挡层来使用，化学机械抛光作为半导体制造工艺中的一种最有效的平坦化方法，常常被用来去除多余的金属和阻挡层并达到平坦化。在金属的化学机械抛光中，既要有较高的金属去除速率，又要很好地控制抛光后金属导线的缺陷如腐蚀。因此控制金属化学机械抛光液对金属的腐蚀速率非常重要。而器件中所使用的非金属材料如二氧化硅，单晶硅，多晶硅，氮氧化硅、低k介电材料如掺碳二氧化硅等通常是靠抛光液的机械作用来去除，化学腐蚀速率通常较低。

薄膜静态腐蚀的测量通常是将晶片浸泡在化学机械抛光液中，通过测量浸泡前后的厚度差或重量差来得到其静态腐蚀速率。在这两种测量方法中，金属薄膜的厚度通常是四点探针测得薄膜的方块电阻计算而得到（见附图1），在附图1为金属薄膜厚度测量原理图，其中附图标记1为方阻计，2为四点探头，3为金属薄膜，这种测量方法在实际应用中存在一些问题，如果被测金属薄膜表面不干净或在空气中暴露时间过长形成氧化层，会影响测试的稳定性和测试精度。另外无法测得一些电阻率未知的薄膜的厚度。非金属薄膜的厚度通常是依据光反射的原理来测得，如附图2所示，为非金属薄膜厚度测量原理图，其中被测非金属薄膜7的下方设有衬底材料8，在薄膜7表面垂直照射可见光，入射光4的一部分在薄膜表面反射，即反射光5，另一部分透进薄膜，然后在薄膜与底层之间的界面反射，即反射光6，薄膜表面反射的光和薄膜底部反射的光产生干涉现象，利用这种干涉现象来测量薄膜的厚度。用这种方法需要知道晶片的薄膜的反射率和层叠情况，无法测得一些未知反射率的薄膜如不同掺杂的多晶硅的厚度，而非金属的腐蚀速率较低，测量精度也无法满足。而使用重量法来测腐蚀速率时，由于薄膜的腐蚀通常需要控制的比较小（埃/分钟），浸泡前后晶片的重量差很小，重量法的精度也往往无法达到要求。US6407546B提供了一种测量半导体晶片厚度的方法和系统，该装置包括一个探测器和计算机，被测物的厚度通过一些拟合曲线和插入法计算得出。

CN102005401A提供了一种外延薄膜厚度测量方法，需要形成一个参考薄膜，利用扫描电子显微镜测出参考薄膜的厚度以及外延薄膜与参考薄膜的厚度差来算出外延薄膜的厚度扫描电子显微镜测量薄膜厚度的精确度不够

因此，需要采用更有效的测量方法来测量薄膜的静态腐蚀速率。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术存在的问题提供了一种更高效，更精确的测量薄膜的静态腐蚀速率。

本发明提供了一种静态腐蚀速率的测量方法，包括以下步骤：

（1）将晶片的一部分浸泡在抛光液中，另一部分在液面上；

（2）浸泡一段时间后取出使用轮廓仪测量液面内外薄膜的高度差。

优选地，步骤2中浸泡时间为1～60分钟。

其中，当获得高度差后可通过下式换算得静态腐蚀速率：

静态腐蚀速率=所述高度差/浸泡时间。

本发明的薄膜静态腐蚀的测量通过将晶片浸泡在抛光液中，以测量浸泡前后的厚度差来得到其静态腐蚀速率，可适用于金属抛光液，例如针对铝、铜、钽、氮化钽、钛、氮化钛、钨、钴、铷，铜阻挡层抛光液以及非金属抛光液，例如针对二氧化硅，单晶硅，多晶硅，氮氧化硅、低k介电材料等的抛光液。

本发明所用试剂、原料以及产品均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：可以更加精确地，快速地测量薄膜的静态腐蚀速率。

附图说明

图1为现有技术中测量金属薄膜厚度的方法；

图2为现有技术中测量非金属薄膜厚度的方法；

图3为本发明中测量薄膜静态腐蚀速率方法的第一步骤；

图4为本发明中测量薄膜静态腐蚀速率方法的第二步骤；

图5为使用本发明测量薄膜静态腐蚀速率方法获得的结果。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步阐述本发明的优点，但本发明的保护范围不仅仅局限于下述实施例。