專利名稱：檢測測試機(jī)臺(tái)測量穩(wěn)定性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測測試機(jī)臺(tái)的方法，且特別涉及一種半導(dǎo)體工藝中用于 檢測測試機(jī)臺(tái)測量穩(wěn)定性的方法。
背景技術(shù)：
用來制作銅導(dǎo)線互連結(jié)構(gòu)的工藝中，其銅金屬沉積以及研磨率都可能存在 著不均勻性，如果不仔細(xì)加以控制的話，會(huì)造成厚度不一，或是在晶圓的表面 殘留不想要的物質(zhì)。厚度不一會(huì)影響到電阻，進(jìn)而造成組件的失效或整體效能 降低。殘留在內(nèi)部的物質(zhì)可能造成導(dǎo)線之間的短路，同樣會(huì)導(dǎo)致組件失效及良 率損失。目前存在一種非破壞性的方式，可以直接在次微米的導(dǎo)線數(shù)組結(jié)構(gòu)中 測量出厚度，以便控制銅金屬的沉積以及研磨率。
這種方法即是利用微秒超音波雷射聲納(Picosecond Ultrasonic Laser Sonar)，其是利用一種波長很短的激光脈沖波，來暫時(shí)加熱樣品的表面，造成樣 品表面快速的膨脹，進(jìn)而發(fā)出一種傳送到樣品內(nèi)的聲波。當(dāng)聲波碰到薄膜層之 間的界面時(shí)，有一部分會(huì)反射回到表面；到達(dá)表面的回音，在反射特性上產(chǎn)生 可讓人偵測的改變。從回音的產(chǎn)生到折回所經(jīng)過的時(shí)間，再配合我們對樣品本 身材質(zhì)所具有的聲波特性相關(guān)的知識，就能夠計(jì)算表面和其下方各界面間的距 離。對于比鐳射所形成的5x7微米光徑還大的平面結(jié)構(gòu)，如銅金屬接合墊，厚 度的測量是比較直接。此外，還可以藉由振幅數(shù)值的改變和反射系數(shù)響應(yīng)的形 狀，而自動(dòng)辨識材料的種類，因此系統(tǒng)能自動(dòng)偵測材質(zhì)的種類介電層、阻擋 層、或銅金屬層，并應(yīng)用適當(dāng)?shù)挠嵦柼幚砑夹g(shù)來計(jì)算其厚度。
對于微秒超音波雷射聲納這種測試裝置測量穩(wěn)定性的檢測， 一般使用控片 作為測試晶圓，請參考圖1，圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中檢測測試機(jī)臺(tái)方法的示意圖。 其在控片的半導(dǎo)體襯底100上形成氧化層110，該氧化層110成分為S02，然后 在氧化層110上電鍍銅金屬層120，之后利用微秒超音波雷射聲納測試裝置150
3對控片上的銅金屬層120進(jìn)行測量得出厚度值。由于銅金屬層120暴露在空氣 中，當(dāng)微秒超音波雷射聲納150發(fā)出激光脈沖波到達(dá)銅金屬層120表面時(shí)，銅 金屬層120表面會(huì)受熱氧化形成氧化銅覆蓋，由于不同點(diǎn)的氧化程度并不一樣， 造成了銅金屬層120表面的平整度不好，形成部分凹凸不平的區(qū)域，特別是經(jīng) 過較長時(shí)間的一次以上測量，控片表面的銅金屬層120 —次以上受熱且長時(shí)間 暴露在空氣中，銅金屬層120所受到的氧化程度比較嚴(yán)重，不同點(diǎn)的氧化物厚 度差別比較大，在進(jìn)行測量時(shí)由于聲波在銅金屬層120和其氧化物中的傳播速 度不一致，因此影響了不同點(diǎn)的回聲時(shí)間，從而造成了測量銅金屬層120的厚 度值結(jié)果不一致，根據(jù)這種方法得出的金屬層的厚度值本身就具有較大偏差， 請參考圖2，圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)中檢測測試機(jī)臺(tái)的結(jié)果示意圖，從圖中可見經(jīng) 過較長時(shí)間之后，所得的測量結(jié)果彼此相差較大，因此不能用來判斷微秒超音 波雷射聲納測試裝置的測量穩(wěn)定性是否在可接受的范圍之內(nèi)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提出 一種半導(dǎo)體工藝中用于檢測測試機(jī)臺(tái)測量穩(wěn)定性的方法，能夠 準(zhǔn)確的判斷測試機(jī)臺(tái)的測量穩(wěn)定性是否在可接受的范圍之內(nèi)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種半導(dǎo)體工藝中用于檢測測試機(jī)臺(tái)測量 穩(wěn)定性的方法，其包括下列步驟提供表面依次形成有氧化層和金屬層的控片；對所述金屬層進(jìn)行退火和研磨處理；在所述金屬層上沉積抗氧化層；利用測試機(jī)臺(tái)對所述控片的金屬層厚度進(jìn)行一次以上測量；根據(jù)測量所得的一個(gè)以上金屬層厚度值判斷所述測試機(jī)臺(tái)測量的穩(wěn)定性。可選的，所述抗氧化層的厚度為100埃~500埃?？蛇x的，所述抗氧化層成分為氮化硅?？蛇x的，所述氧化層的厚度為1000埃~ 4000埃?？蛇x的，所述金屬層的厚度為1000埃~ 10000埃?？蛇x的，所述金屬層為銅金屬層?？蛇x的，所述退火處理的溫度為200攝氏度，處理時(shí)間為90秒?？蛇x的，判斷所述測試機(jī)臺(tái)測量的穩(wěn)定性的步驟為為對測量所得的一個(gè)以 上金屬層厚度值進(jìn)行計(jì)算得出標(biāo)準(zhǔn)偏差值，然后根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)偏差值判斷所述 測試機(jī)臺(tái)測量的穩(wěn)定性。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明提出的檢測測試機(jī)臺(tái)測量穩(wěn)定性的方法，先 在控片上形成氧化層和金屬層并對金屬層進(jìn)行退火和化學(xué)機(jī)械研磨處理，接著 在金屬層上形成抗氧化層，用于防止金屬層被氧化形成凹凸不平的區(qū)域從而造 成的金屬層厚度測量不準(zhǔn)確，然后利用測試機(jī)臺(tái)對所述控片的金屬層進(jìn)行一次 以上測量，根據(jù)測量所得的一個(gè)以上金屬層厚度值即能夠判斷測試機(jī)臺(tái)的測量 穩(wěn)定性是否在可接受的范圍之內(nèi)，其操作簡單有效，結(jié)果易于觀察判斷?？蛇x的，對測量所得的 一個(gè)以上金屬層厚度值進(jìn)行計(jì)算得出標(biāo)準(zhǔn)偏差值， 根據(jù)所得的標(biāo)準(zhǔn)偏差值能夠更加準(zhǔn)確的判斷測試機(jī)臺(tái)的測量穩(wěn)定性是否在可接 受的范圍之內(nèi)。
圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中檢測測試機(jī)臺(tái)方法的示意圖。 圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)中檢測測試機(jī)臺(tái)的結(jié)果示意圖。 圖3所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例中檢測測試機(jī)臺(tái)方法的示意圖。
具體實(shí)施方式
為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實(shí)施例并配合所附圖式說明如下。 請參考圖3,圖3所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例中檢測測試機(jī)臺(tái)方法的示意圖。 本發(fā)明提出的檢測測試機(jī)臺(tái)測量穩(wěn)定性的方法，針對微秒超音波雷射聲納這種 測試裝置，首先提供控片作為測試晶圓，并在控片的半導(dǎo)體襯底200上形成氧 化層210，該氧化層210成分為S02，所述氧化層210的厚度可為1000埃~ 4000 埃，形成該氧化層210的目的是為了防止之后電鍍的銅金屬層220的銅離子在 退火過程中擴(kuò)散到半導(dǎo)體襯底200中，因此以該氧化層210作為阻擋層。然后 在氧化層210上電鍍銅金屬層220，本發(fā)明較佳實(shí)施例采用化學(xué)電鍍 (Electro-Chemical Plating, ECP)方法在氧化層210上電鍍銅金屬層220，所述以按照不同的測試控片 做調(diào)整，以達(dá)到針對不同的控片做測試的目的。接著對所述銅金屬層220進(jìn)行 退火和研磨處理，退火處理主要是指將材料曝露于高溫一段很長時(shí)間后，然后 再慢慢冷卻的熱處理制程，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中所采用的退火處理為在200 攝氏度的環(huán)境下進(jìn)行90秒的退火處理，然后對經(jīng)過退火處理的銅金屬層220進(jìn) 行化學(xué)機(jī)械研磨處理(Chemical mechanical planarization, CMP)，化學(xué)機(jī)械研磨是 將銅金屬層220上高低不平的部分去除，從而達(dá)到平坦化的目的。接著在所述銅金屬層220上沉積抗氧化層230，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中所沉 積的抗氧化層230成分為氮化硅，其也可為含鉭或者鈦的氮化合物，以氮化硅 為佳，抗氧化層230可以防止銅金屬層220因暴露在空氣中受熱氧化形成氧化 銅覆蓋，避免在銅金屬層220上形成部分凹凸不平的區(qū)域，所述抗氧化層230 的厚度可為100埃~ 500埃，較佳的為200埃~ 300埃之間，既能達(dá)到防止氧化 的目的又可以方^f更測量厚度。所采用的沉積方法為化學(xué)氣相沉積(Chemical vapor deposition, CVD)，其^^應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)物質(zhì)沉 積在加熱的固態(tài)基體表面，進(jìn)而制得固體材料的工藝技術(shù)。然后利用測試機(jī)臺(tái)即微秒超音波雷射聲納測試裝置250對所述控片的銅金 屬層220進(jìn)行一次以上測量，因?yàn)槲⒚氤舨ɡ咨渎暭{測試裝置250可以藉由 振幅數(shù)值的改變和反射系數(shù)響應(yīng)的形狀，而自動(dòng)辨識材料的種類，其能自動(dòng)偵 測材質(zhì)的種類為介電層、阻擋層、或銅金屬層，并應(yīng)用適當(dāng)?shù)挠嵦柼幚砑夹g(shù)來 計(jì)算其厚度，在本發(fā)明較佳實(shí)施例中微秒超音波雷射聲納測試裝置250能夠計(jì) 算得出抗氧化層230的厚度以及銅金屬層220的厚度，通過設(shè)置可以直接在結(jié) 果中只顯示銅金屬層220的厚度值。根據(jù)測量所得的一個(gè)以上金屬層220厚度值即可判斷所述測試機(jī)臺(tái)即微秒 超音波雷射聲納測試裝置250測量的穩(wěn)定性是否在可接受范圍內(nèi)。請參考圖4，圖中可以看出，經(jīng)過較長時(shí)間的一次以上測試所得的金屬層220厚度值彼此相 差不大，變化較為平穩(wěn)，對測量所得的金屬層220的厚度值進(jìn)行計(jì)算得出標(biāo)準(zhǔn) 偏差值，當(dāng)計(jì)算得出的標(biāo)準(zhǔn)偏差值不超過標(biāo)準(zhǔn)值的1/6時(shí)判定所測的^:秒超音波 雷射聲納測試裝置250具有較好的測量穩(wěn)定性，否則判定其測量穩(wěn)定性較差，6需要進(jìn)一步檢查是否出現(xiàn)故障或者設(shè)置錯(cuò)誤。雖然本發(fā)明已以壽交佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明 所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各 種的更動(dòng)與潤飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種檢測測試機(jī)臺(tái)測量穩(wěn)定性的方法，其特征在于包括下列步驟提供表面依次形成有氧化層和金屬層的控片；對所述金屬層進(jìn)行退火和研磨處理；在所述金屬層上沉積抗氧化層；利用測試機(jī)臺(tái)對所述控片的金屬層厚度進(jìn)行一次以上測量；根據(jù)測量所得的一個(gè)以上金屬層厚度值判斷所述測試機(jī)臺(tái)測量的穩(wěn)定性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測測試機(jī)臺(tái)測量穩(wěn)定性的方法，其特征在于所 述抗氧化層的厚度為100埃~500埃。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測測試機(jī)臺(tái)測量穩(wěn)定性的方法，其特征在于所 述抗氧化層成分為氮化硅。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所迷的檢測測試機(jī)臺(tái)測量穩(wěn)定性的方法，其特征在于所 述氧化層的厚度為1000埃~ 4000埃。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測測試機(jī)臺(tái)測量穩(wěn)定性的方法，其特征在于所 述金屬層的厚度為1000埃~ 10000埃。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測測試機(jī)臺(tái)測量穩(wěn)定性的方法，其特征在于所 述金屬層為銅金屬層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測測試機(jī)臺(tái)測量穩(wěn)定性的方法，其特征在于所 述退火處理的溫度為200攝氏度，處理時(shí)間為90秒。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測測試機(jī)臺(tái)測量穩(wěn)定性的方法，其特征在于判 斷所述測試機(jī)臺(tái)測量的穩(wěn)定性的步驟為為對測量所得的一個(gè)以上金屬層厚度值 進(jìn)行計(jì)算得出標(biāo)準(zhǔn)偏差值，然后根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)偏差值判斷所述測試機(jī)臺(tái)測量的 穩(wěn)定性。
全文摘要
本發(fā)明提出一種檢測測試機(jī)臺(tái)測量穩(wěn)定性的方法，其包括下列步驟提供控片作為測試晶圓，并在半導(dǎo)體襯底上電鍍金屬層；在所述金屬層上沉積抗氧化層；利用測試機(jī)臺(tái)對所述控片的金屬層厚度進(jìn)行一次以上測量；根據(jù)測量所得的一個(gè)以上金屬層厚度值判斷所述測試機(jī)臺(tái)測量的穩(wěn)定性是否在可接受范圍內(nèi)。本發(fā)明對測量所得的一個(gè)以上金屬層厚度值進(jìn)行計(jì)算得出標(biāo)準(zhǔn)偏差值，根據(jù)所得的標(biāo)準(zhǔn)偏差值即能夠準(zhǔn)確的判斷測試機(jī)臺(tái)的測量穩(wěn)定性是否在可接受的范圍之內(nèi)，其操作簡單有效，結(jié)果易于觀察判斷。
文檔編號H01L21/66GK101673659SQ20081004273
公開日2010年3月17日 申請日期2008年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月10日
發(fā)明者呂秋玲, 張振華, 方明海 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司