[发明专利]晶圆表面金属膜厚度测量方法

说明书

本发明提供一种晶圆表面金属膜厚度测量方法，其包括如下步骤：获得常数参数：在晶圆表面的两个预设点处，获得声波在晶圆表面金属膜内传播的时间差；获得所述两个预设点处的表面高度差；将所述高度差及所述时间差的比值作为所述常数参数；晶圆表面金属膜厚度测量：在晶圆表面的测量点处，获得声波在晶圆表面金属膜内传播的时间，以所述时间与所述常数参数的乘积作为所述测量点处的金属膜厚度。本发明测量方法能够实时监测晶圆表面金属膜的厚度，且测量准确度高，大大提高了产能，节约了成本；并且，无需破坏晶圆即可获得两个预设点处的表面高度差，避免晶圆被破坏，提供了一种无损测量方法。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种晶圆表面金属膜厚度测量方法。

背景技术

晶圆生产过程中，会在其表面形成各种膜层，包括金属膜。其中，在形成金属膜的金属电镀工艺中，基底结构的致密区和疏松区的金属生长速率差异巨大。致密区的厚度会达到疏松区的厚度的两倍以上，这对后续金属研磨制程造成极大的挑战。若晶圆的致密区和疏松区的金属膜的厚度差异太大，则在进行金属研磨制程时，疏松区表面的金属膜已经完全磨掉，而致密区表面的金属膜还未被去除，其表面还有金属残留，会导致这层金属互联，使得器件短路，功能丧失。

目前，金属镀膜制程站点没有实时监测金属膜厚度的手段。通常需要在金属研磨制程之后才去测量金属层厚度，达不到实时监测的目的。由于在金属研磨制程之前无法实时监测金属膜厚度，所以为了使金属研磨制程后疏松区和致密区最终保留的金属互连线的厚度满足需求，电镀金属的时候就会增加电镀厚度，而厚度增加，电镀时间相应增加，电镀设备产出率降低，材料消耗增加，花费增大；同时，电镀厚度增加，后续金属研磨制程中，金属研磨设备产出率降低，研磨液使用量增加，产能降低，花费增大。

可见，金属膜厚度的实时监控对提高产能及节约成本均很重要。因此，亟需一种新的晶圆表面金属膜厚度的测量方法，克服上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种晶圆表面金属膜厚度测量方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种晶圆表面金属膜厚度测量方法，其包括如下步骤：获得常数参数：在晶圆表面的两个预设点处，获得声波在晶圆表面金属膜内传播的时间差；获得所述两个预设点处的表面高度差；将所述高度差及所述时间差的比值作为所述常数参数；晶圆表面金属膜厚度测量：在晶圆表面的测量点处，获得声波在晶圆表面金属膜内传播的时间，以所述时间与所述常数参数的乘积作为所述测量点处的金属膜厚度。

进一步，所述晶圆包括基底疏松区及基底致密区，在获得所述常数参数的步骤中，一个所述预设点位于所述基底疏松区，一个所述预设点位于所述基底致密区。

进一步，在获得所述常数参数的步骤中，获得声波在金属表面金属膜内传播的时间差的方法是，采用金属超快激光脉冲设备测量声波在各个所述预设点处的金属膜内传播的时间，并将获得的两个所述时间作差，得到所述时间差。

进一步，在获得所述常数参数的步骤中，获得所述两个预设点处的表面高度差的方法是：对包含所述预设点的晶圆表面区域进行形貌测量，以获得所述两个预设点处的表面高度差。

进一步，在晶圆表面的两个预设点处获得声波在金属表面金属膜内传播的时间差的步骤中使用的测量设备与在晶圆表面的测量点处获得声波在金属表面金属膜内传播的时间的步骤中使用的测量设备相同。

进一步，在获得常数参数的步骤中，设置多个预设点，并将所述预设点两两组合，获得多个所述高度差及所述时间差的比值，获取多个所述高度差及所述时间差的比值的平均值，并将其作为所述常数参数。

进一步，在获得常数参数的步骤中，设置多个预设点，并将所述预设点两两组合，获得多个所述高度差及多个所述时间差，取多个所述高度差的平均值及多个所述时间差的平均值的比值，将其作为所述常数参数。

进一步，在获得常数参数的步骤中，两个所述预设点的高度差大于一设定值。