[发明专利]金属薄膜厚度测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种金属薄膜厚度测量方法。

背景技术

在半导体器件的制作过程中，通常需要在晶圆上形成金属薄膜，以形成金属互连层、金属薄膜电阻等，金属薄膜的厚度作为重要参数，对于最终形成的半导体器件的性能具有重要的影响。所以，对与金属薄膜厚度的测量显得尤为重要。

目前，现有的薄膜厚度测量技术主要有光路测量、方块电阻测量和X射线测量。光路测量主要通过薄膜对光线的折射效应，通过测量入射光和出射光角度，获得薄膜厚度，但是由于金属薄膜具有不透明的属性，光路测量无法正确测量其厚度；方块电阻测量方法则是通过测量薄膜的方块电阻，得到薄膜的厚度，需要采用探针施加电压，获得电阻值，容易对金属薄膜及晶圆造成损伤；X射线测量，采用X射线作为测量手段，由于X射线的能量较高，也容易对金属薄膜及晶圆造成损伤，当晶圆上形成有器件时，采用上述方法容易对器件造成损伤，造成产品失效。所以，在半导体器件的制作工艺流程中，上述方法均无法实现对在线产品的金属薄膜厚度的测量。

所以，亟需一种金属薄膜厚度的测量方法，以实现在线产品的金属薄膜厚度测量。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种金属薄膜厚度测量方法，实现金属薄膜厚度的在线测量。

为解决上述问题，本发明提供一种金属薄膜厚度测量方法，包括：提供多个在线生产的产品晶圆；在不同产品晶圆上分别形成不同厚度的金属薄膜；分别测量各个产品晶圆形成金属薄膜后的曲率半径，获得曲率半径值；通过所述曲率半径值，计算各个产品晶圆的翘曲高度，分别得到各个产品晶圆形成金属薄膜后的翘曲高度值，所述翘曲高度是指晶圆上翘曲处与晶圆边缘所在水平面之间的距离；将多个产品晶圆上的金属薄膜厚度及其各自对应的翘曲高度值进行数据拟合，获得金属薄膜厚度与翘曲高度值的关系式；提供待测量产品晶圆，在所述待测量产品晶圆表面形成待测量金属薄膜；测量所述形成待测量金属薄膜后的产品晶圆的曲率半径，获得待测量曲率半径值；通过所述待测量曲率半径值计算得到待测量翘曲高度值；将所述待测量翘曲高度代入金属薄膜厚度与翘曲高度值的关系式内，获得待测量金属薄膜厚度值。

可选的，所述在线生产的产品晶圆的数量为两个以上。

可选的，还包括：提供多个测试晶圆，在所述多个测试晶圆表面分别形成不同厚度的测试金属薄膜，通过线下测量方式测量得到各个测试金属薄膜的厚度值；所述测试晶圆的数量与产品晶圆的数量相同。

可选的，将各个产品晶圆与测试晶圆一一对应，采用与在测试晶圆上形成测试金属薄膜相同的工艺和工艺参数，在所述测试晶圆对应的产品晶圆上形成金属薄膜，使得产品晶圆上的金属薄膜与对应的测试晶圆上的测试金属薄膜具有相同的厚度。

可选的，产品晶圆上形成金属薄膜的沉积速率、沉积时间与所述产品晶圆所对应的测试晶圆上形成测试金属薄膜的沉积速率、沉积时间相同。

可选的，所述线下测量方式包括：X射线测量、方块电阻测量。

可选的，所述金属薄膜的厚度大于0。

可选的，提供一个产品晶圆，此时具有第一金属薄膜厚度，所述第一金属薄膜厚度为0，测量获得所述产品晶圆的曲率半径，得到第一曲率半径值；通过该第一曲率半径值计算产品晶圆的翘曲高度，得到第一翘曲高度值；在所述产品晶圆表面形成金属薄膜，所述金属薄膜具有第二金属薄膜厚度；测量表面形成金属薄膜后的产品晶圆的曲率半径，得到第二曲率半径值；通过该第二曲率半径值计算表面形成金属薄膜后的产品晶圆的翘曲高度，得到第二翘曲高度值；将产品晶圆表面形成金属薄膜前的第一金属薄膜厚度、第一翘曲高度值与产品晶圆表面形成金属薄膜后的第二金属薄膜厚度、第二翘曲高度值进行数据拟合，获得金属薄膜厚度与翘曲高度值的关系式。

可选的，产品晶圆形成金属薄膜后的曲率半径为R，产品晶圆形成金属薄膜后的翘曲高度值为H，H＝R-R×cos(ARC/2R)，ARC为晶圆的直径。

可选的，金属薄膜的厚度与翘曲高度值呈线性关系。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：