[发明专利]介质膜层的应力检测方法及应力检测系统

说明书

本发明提供一种介质膜层的应力检测方法，其特征在于，所述应力检测方法包括：在至少一片晶片上沉积形成初始参考有机膜；对形成有所述初始参考有机膜的晶片进行预热处理，获得最终参考有机膜；检测所述最终参考有机膜的第一曲率半径；在所述最终参考有机膜上形成所述介质膜层；测量形成有所述介质膜层的最终参考有机膜层的第二曲率半径；根据同一个晶片上的测得的所述第一曲率半径和所述第二曲率半径计算反应该晶片上的介质膜层的应力的参数。本发明还提供一种介质膜层的应力检测系统。利用所述应力检测方法可以精确地检测介质膜层的应力。

技术领域

本发明涉及干法刻蚀工艺，具体地，涉及一种介质膜层的应力检测方法及一种实现该应力检测方法的应力检测系统。

背景技术

随着半导体技术进入28nm及以下工艺，干法刻蚀工艺必须非常准确的将光刻图形转移到晶片上，并避免晶片上形成的图形的轮廓受损。

由于TiN对ULK电介质具有很高的刻蚀选择比，因此，在对金属进行刻蚀时常常利用TiN膜作为硬掩膜。但是，TiN膜具有压缩应力，随着芯片尺寸的减小，TiN膜的压缩应力可能会导致干法刻蚀后的图形变形或倒塌，如图1所示。因此，在进行干法刻蚀时，需要对TiN膜的应力进行检测。

现有技术中，对TiN膜进行应力检测时，需要先在晶圆上沉积形成一层参考有机膜，测量参考有机膜的曲率半径，然后对参考有机膜进行脱气处理，最终在脱气处理后的参考有机膜上形成TiN，再次测量参考有机膜的曲率半径。通过对比两侧测得的曲率半径可以获得TiN膜的应力大小。

并且，现有技术中，每隔一定时间就需要对TiN沉积设备进行检测，以判断TiN沉积设备是否发生异常。具体地，在多各晶片上沉积参考有机膜，每隔两天在一个形成有参考有机膜的晶片上沉积形成TiN膜，并检测该TiN膜的应力，并据此判断TiN沉积设备是否异常。这种方法中，经常得出TiN机台异常的结论，图2中所示的是沉积有参考有机膜和TiN膜层的晶片在空气中的放置时间与TiN膜层的应力之间的关系曲线。通过该曲线可知，随着时间的延长，TiN膜层的应力逐渐增大。这种情况表明沉积形成TiN膜层的沉积设备发生了异常。而根据该结论对TiN机台进行检修时又得出沉积设备正常的结论。由此可知，利用上述方法检获得的结果并不正确。

因此，如何准确地检测TiN膜层的应力成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种介质膜层的应力检测方法及一种实现该应力检测方法的应力检测系统。利用所述应力检测方法能够准确地检测所述介质膜层的应力。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种介质膜层的应力检测方法，其中，所述应力检测方法包括：

在至少一片晶片上沉积形成初始参考有机膜；

对形成有所述初始参考有机膜的晶片进行预热处理，获得最终参考有机膜；

检测所述最终参考有机膜的第一曲率半径；

在所述最终参考有机膜上形成所述介质膜层；

测量形成有所述介质膜层的最终参考有机膜层的第二曲率半径；

根据同一个晶片上的测得的所述第一曲率半径和所述第二曲率半径计算反应该晶片上的介质膜层的应力的参数。

优选地，所述预热处理的温度不超过所述初始参考有机膜的沉积温度，并且所述预热处理的温度与所述沉积温度之间的差值不超过100℃

优选地，所述预热温度在350℃至400℃之间。

优选地，所述初始参考有机膜的材料包括正硅酸乙酯，所述介质膜层的材料包括TiN。

优选地，在多片所述晶片上形成初始参考有机膜；