专利名称：检测测试机台测量稳定性的方法
技术领域：
本发明涉及一种检测测试机台的方法，且特别涉及一种半导体工艺中用于 检测测试机台测量稳定性的方法。
背景技术：
用来制作铜导线互连结构的工艺中，其铜金属沉积以及研磨率都可能存在 着不均匀性，如果不仔细加以控制的话，会造成厚度不一，或是在晶圆的表面 残留不想要的物质。厚度不一会影响到电阻，进而造成组件的失效或整体效能 降低。残留在内部的物质可能造成导线之间的短路，同样会导致组件失效及良 率损失。目前存在一种非破坏性的方式，可以直接在次微米的导线数组结构中 测量出厚度，以便控制铜金属的沉积以及研磨率。
这种方法即是利用微秒超音波雷射声纳(Picosecond Ultrasonic Laser Sonar)，其是利用一种波长很短的激光脉冲波，来暂时加热样品的表面，造成样 品表面快速的膨胀，进而发出一种传送到样品内的声波。当声波碰到薄膜层之 间的界面时，有一部分会反射回到表面；到达表面的回音，在反射特性上产生 可让人侦测的改变。从回音的产生到折回所经过的时间，再配合我们对样品本 身材质所具有的声波特性相关的知识，就能够计算表面和其下方各界面间的距 离。对于比镭射所形成的5x7微米光径还大的平面结构，如铜金属接合垫，厚 度的测量是比较直接。此外，还可以藉由振幅数值的改变和反射系数响应的形 状，而自动辨识材料的种类，因此系统能自动侦测材质的种类介电层、阻挡 层、或铜金属层，并应用适当的讯号处理技术来计算其厚度。
对于微秒超音波雷射声纳这种测试装置测量稳定性的检测， 一般使用控片 作为测试晶圆，请参考图1，图1所示为现有技术中检测测试机台方法的示意图。 其在控片的半导体衬底100上形成氧化层110，该氧化层110成分为S02，然后 在氧化层110上电镀铜金属层120，之后利用微秒超音波雷射声纳测试装置150
3对控片上的铜金属层120进行测量得出厚度值。由于铜金属层120暴露在空气 中，当微秒超音波雷射声纳150发出激光脉冲波到达铜金属层120表面时，铜 金属层120表面会受热氧化形成氧化铜覆盖，由于不同点的氧化程度并不一样， 造成了铜金属层120表面的平整度不好，形成部分凹凸不平的区域，特别是经 过较长时间的一次以上测量，控片表面的铜金属层120 —次以上受热且长时间 暴露在空气中，铜金属层120所受到的氧化程度比较严重，不同点的氧化物厚 度差别比较大，在进行测量时由于声波在铜金属层120和其氧化物中的传播速 度不一致，因此影响了不同点的回声时间，从而造成了测量铜金属层120的厚 度值结果不一致，根据这种方法得出的金属层的厚度值本身就具有较大偏差， 请参考图2，图2所示为现有技术中检测测试机台的结果示意图，从图中可见经 过较长时间之后，所得的测量结果彼此相差较大，因此不能用来判断微秒超音 波雷射声纳测试装置的测量稳定性是否在可接受的范围之内。发明内容本发明提出 一种半导体工艺中用于检测测试机台测量稳定性的方法，能够 准确的判断测试机台的测量稳定性是否在可接受的范围之内。为了达到上述目的，本发明提出一种半导体工艺中用于检测测试机台测量 稳定性的方法，其包括下列步骤提供表面依次形成有氧化层和金属层的控片；对所述金属层进行退火和研磨处理；在所述金属层上沉积抗氧化层；利用测试机台对所述控片的金属层厚度进行一次以上测量；根据测量所得的一个以上金属层厚度值判断所述测试机台测量的稳定性。可选的，所述抗氧化层的厚度为100埃~500埃。可选的，所述抗氧化层成分为氮化硅。可选的，所述氧化层的厚度为1000埃~ 4000埃。可选的，所述金属层的厚度为1000埃~ 10000埃。可选的，所述金属层为铜金属层。可选的，所述退火处理的温度为200摄氏度，处理时间为90秒。可选的，判断所述测试机台测量的稳定性的步骤为为对测量所得的一个以 上金属层厚度值进行计算得出标准偏差值，然后根据所述标准偏差值判断所述 测试机台测量的稳定性。本发明的有益效果为本发明提出的检测测试机台测量稳定性的方法，先 在控片上形成氧化层和金属层并对金属层进行退火和化学机械研磨处理，接着 在金属层上形成抗氧化层，用于防止金属层被氧化形成凹凸不平的区域从而造 成的金属层厚度测量不准确，然后利用测试机台对所述控片的金属层进行一次 以上测量，根据测量所得的一个以上金属层厚度值即能够判断测试机台的测量 稳定性是否在可接受的范围之内，其操作简单有效，结果易于观察判断。可选的，对测量所得的 一个以上金属层厚度值进行计算得出标准偏差值， 根据所得的标准偏差值能够更加准确的判断测试机台的测量稳定性是否在可接 受的范围之内。
图1所示为现有技术中检测测试机台方法的示意图。 图2所示为现有技术中检测测试机台的结果示意图。 图3所示为本发明较佳实施例中检测测试机台方法的示意图。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。 请参考图3,图3所示为本发明较佳实施例中检测测试机台方法的示意图。 本发明提出的检测测试机台测量稳定性的方法，针对微秒超音波雷射声纳这种 测试装置，首先提供控片作为测试晶圓，并在控片的半导体衬底200上形成氧 化层210，该氧化层210成分为S02，所述氧化层210的厚度可为1000埃~ 4000 埃，形成该氧化层210的目的是为了防止之后电镀的铜金属层220的铜离子在 退火过程中扩散到半导体衬底200中，因此以该氧化层210作为阻挡层。然后 在氧化层210上电镀铜金属层220，本发明较佳实施例采用化学电镀 (Electro-Chemical Plating, ECP)方法在氧化层210上电镀铜金属层220，所述以按照不同的测试控片 做调整，以达到针对不同的控片做测试的目的。接着对所述铜金属层220进行 退火和研磨处理，退火处理主要是指将材料曝露于高温一段很长时间后，然后 再慢慢冷却的热处理制程，在本发明较佳实施例中所采用的退火处理为在200 摄氏度的环境下进行90秒的退火处理，然后对经过退火处理的铜金属层220进 行化学机械研磨处理(Chemical mechanical planarization, CMP)，化学机械研磨是 将铜金属层220上高低不平的部分去除，从而达到平坦化的目的。接着在所述铜金属层220上沉积抗氧化层230，在本发明较佳实施例中所沉 积的抗氧化层230成分为氮化硅，其也可为含钽或者钛的氮化合物，以氮化硅 为佳，抗氧化层230可以防止铜金属层220因暴露在空气中受热氧化形成氧化 铜覆盖，避免在铜金属层220上形成部分凹凸不平的区域，所述抗氧化层230 的厚度可为100埃~ 500埃，较佳的为200埃~ 300埃之间，既能达到防止氧化 的目的又可以方^f更测量厚度。所采用的沉积方法为化学气相沉积(Chemical vapor deposition, CVD)，其^^应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉 积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。然后利用测试机台即微秒超音波雷射声纳测试装置250对所述控片的铜金 属层220进行一次以上测量，因为微秒超音波雷射声纳测试装置250可以藉由 振幅数值的改变和反射系数响应的形状，而自动辨识材料的种类，其能自动侦 测材质的种类为介电层、阻挡层、或铜金属层，并应用适当的讯号处理技术来 计算其厚度，在本发明较佳实施例中微秒超音波雷射声纳测试装置250能够计 算得出抗氧化层230的厚度以及铜金属层220的厚度，通过设置可以直接在结 果中只显示铜金属层220的厚度值。根据测量所得的一个以上金属层220厚度值即可判断所述测试机台即微秒 超音波雷射声纳测试装置250测量的稳定性是否在可接受范围内。请参考图4，图中可以看出，经过较长时间的一次以上测试所得的金属层220厚度值彼此相 差不大，变化较为平稳，对测量所得的金属层220的厚度值进行计算得出标准 偏差值，当计算得出的标准偏差值不超过标准值的1/6时判定所测的^:秒超音波 雷射声纳测试装置250具有较好的测量稳定性，否则判定其测量稳定性较差，6需要进一步检查是否出现故障或者设置错误。虽然本发明已以寿交佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明 所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各 种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种检测测试机台测量稳定性的方法，其特征在于包括下列步骤提供表面依次形成有氧化层和金属层的控片；对所述金属层进行退火和研磨处理；在所述金属层上沉积抗氧化层；利用测试机台对所述控片的金属层厚度进行一次以上测量；根据测量所得的一个以上金属层厚度值判断所述测试机台测量的稳定性。
2. 根据权利要求1所述的检测测试机台测量稳定性的方法，其特征在于所 述抗氧化层的厚度为100埃~500埃。
3. 根据权利要求1所述的检测测试机台测量稳定性的方法，其特征在于所 述抗氧化层成分为氮化硅。
4. 根据权利要求1所迷的检测测试机台测量稳定性的方法，其特征在于所 述氧化层的厚度为1000埃~ 4000埃。
5. 根据权利要求1所述的检测测试机台测量稳定性的方法，其特征在于所 述金属层的厚度为1000埃~ 10000埃。
6. 根据权利要求1所述的检测测试机台测量稳定性的方法，其特征在于所 述金属层为铜金属层。
7.根据权利要求1所述的检测测试机台测量稳定性的方法，其特征在于所 述退火处理的温度为200摄氏度，处理时间为90秒。
8. 根据权利要求1所述的检测测试机台测量稳定性的方法，其特征在于判 断所述测试机台测量的稳定性的步骤为为对测量所得的一个以上金属层厚度值 进行计算得出标准偏差值，然后根据所述标准偏差值判断所述测试机台测量的 稳定性。
全文摘要
本发明提出一种检测测试机台测量稳定性的方法，其包括下列步骤提供控片作为测试晶圆，并在半导体衬底上电镀金属层；在所述金属层上沉积抗氧化层；利用测试机台对所述控片的金属层厚度进行一次以上测量；根据测量所得的一个以上金属层厚度值判断所述测试机台测量的稳定性是否在可接受范围内。本发明对测量所得的一个以上金属层厚度值进行计算得出标准偏差值，根据所得的标准偏差值即能够准确的判断测试机台的测量稳定性是否在可接受的范围之内，其操作简单有效，结果易于观察判断。
文档编号H01L21/66GK101673659SQ20081004273
公开日2010年3月17日 申请日期2008年9月10日 优先权日2008年9月10日
发明者吕秋玲, 张振华, 方明海 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司