一种溅射工艺稳定性评估方法技术

本发明专利技术提供了一种溅射工艺稳定性评估方法，在假片上设置均匀分布的点位，通过PVD工艺在假片的二氧化硅所在面沉积金属，用金属膜厚测量仪测量各个点位的金属膜厚；采用SPC方法进行溅射工艺稳定性评估，对溅射的金属膜厚进行监控，要求每次得到的金属膜厚均值处于控制线（a，b）范围内，金属膜厚标准差处于控制线（c，d）范围内，如超出控制线则需要复测或排查原因。本发明专利技术实现了同一假片上多点测量，并且将测量数据制作为SPC的均值控制图和标准差控制图，通过若干组多点数据形成的SPC控制线评估溅射的均匀性，在评估溅射工艺稳定性时，组内样本量大，减小了测量的误差，因此评估结果快捷准确。捷准确。捷准确。

【技术实现步骤摘要】
一种溅射工艺稳定性评估方法


[0001]本专利技术涉及一种溅射工艺，具体涉及一种溅射薄膜厚度的测量方法。

技术介绍

[0002]溅射属于物理气相沉积技术的一种，它利用离子源产生的离子，在高真空中经过加速聚集，形成高速度能的离子束流，轰击固体表面。离子和固体表面原子发生动能交换，使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面。
[0003]传统溅射薄膜厚度测量方法和溅射工艺稳定性的评估方法如下：
[0004]1、在假片(Dummywafer)1表面贴高温胶带2，如图1，高温胶带2长约3cm，宽0.8cm；
[0005]2、在假片1上溅射需要测量的金属层3；
[0006]3、待假片1冷却后，揭开高温胶带2，沿着胶带2边缘出现台阶，台阶顶部是金属层3，底部是假片1平面，台阶的高度即为溅射金属层3的厚度；
[0007]4、使用台阶仪4测量台阶的高度，如图2，得到金属层3厚度。
[0008]这种方法测量耗时长，增加测量点位将极大的增大时间成本，难以对溅射均匀性进行评估。

技术实现思路

[0009]专利技术目的：本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提供一种溅射工艺稳定性评估方法，在评估溅射工艺稳定性时，样本量大，减小了测量的误差。
[0010]技术方案：本专利技术提供了一种溅射工艺稳定性评估方法，包括以下步骤：
[0011]第一步，确定待测金属的电阻率，将电阻率输入金属膜厚测量仪；
[0012]第二步，在假片上设置均匀分布的点位，通过PVD工艺在假片的二氧化硅所在面沉积金属，用金属膜厚测量仪测量各个点位的金属膜厚；
[0013]第三步，采用SPC方法进行溅射工艺稳定性评估：
[0014]每天用假片的各点位进行一次测量得到一组厚度数据，一段时期后得到多组厚度数据，制作SPC均值控制图和标准差控制图，并得到金属膜厚均值控制线(a，b)和金属膜厚标准差控制线(c，d)；
[0015]此后对溅射的金属膜厚进行监控，要求每次得到的金属膜厚均值处于控制线(a，b)范围内，金属膜厚标准差处于控制线(c，d)范围内，如超出控制线则需要复测或排查原因。
[0016]进一步，第一步确定待测金属的电阻率包括以下步骤：
[0017]1)通过PVD工艺，在假片二氧化硅所在面沉积金属；
[0018]2)将假片置于金属膜厚测量仪上测量单点位置的方阻值，测量若干次求得方阻的平均值Rs1；
[0019]3)获取步骤2)测量单点位置的薄膜真实厚度W1；
[0020]4)确定待测金属的电阻率，将方阻平均值Rs1和薄膜厚度W1代入公式：电阻率ρ＝
方阻Rs
×
薄膜厚度W，得到待测金属的电阻率ρ1。
[0021]进一步，沉积金属为单质金属，包括Cu、Ti、Al或Au。
[0022]更进一步，步骤3)通过SEM或FIB方法获得测量单点位置的薄膜真实厚度W1。
[0023]进一步，第二步设置的点位包括假片的中心点以及围绕中心点的圆周线上均匀分布的各点位，其中边缘的测量点位距离假片边缘5um。
[0024]更进一步，第一圆周线上相邻的测量点位与假片中心点的连线形成的夹角为45
°
，第二圆周线上相邻的测量点位与假片中心点的连线形成的夹角为22.5
°
，第三圆周线上相邻的测量点位与假片中心点的连线形成的夹角为15
°
，第一圆周线、第二圆周线和第三圆周线之间的距离相等。
[0025]进一步，第二步沉积的金属厚度为100nm～400nm。
[0026]进一步，第三步中a为第一中心线减去第一标准差的3倍，b为第一中心线加上第一标准差的3倍，所述第一中心线为每组厚度均值的平均值，所述第一标准差为每组均值的标准差。
[0027]进一步，c为第二中心线减去第二标准差的3倍，d为第二中心线加上第二标准差的3倍，所述第二中心线为每组厚度标准差的平均值，所述第二标准差为每组标准差的标准差。
[0028]进一步，第三步需要25天以上的测量数据制作SPC均值控制图和标准差控制图。
[0029]有益效果：与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0030]实现了同一假片上多点测量，并且将测量数据制作为SPC的均值控制图和标准差控制图，通过若干组多点数据形成的SPC控制线评估溅射的均匀性，在评估溅射工艺稳定性时，组内样本量大，减小了测量的误差，因此评估结果快捷准确。
附图说明
[0031]图1是
技术介绍
中假片表面贴胶带示意图；
[0032]图2是台阶法测量金属厚度示意图；
[0033]图3为本专利技术假片上测量点位布置示意图。
具体实施方式
[0034]下面通过附图对本专利技术技术方案进行详细说明，但是本专利技术的保护范围不局限于所述实施例。
[0035]一种溅射工艺稳定性评估方法，具体步骤如下：
[0036]1、确定待测金属的电阻率：
[0037]1)首先通过PVD工艺，在氧化硅片带二氧化硅的一面沉积金属，能够测的金属为Cu、Ti、Al、Au等单质金属；
[0038]2)将样品置于四探针金属膜厚测量仪上测量单点，测量5次后得到方阻的平均值Rs1；
[0039]3)通过其他途径如SEM或FIB等方式获取样品上述测量点位的薄膜真实厚度W1；
[0040]4)确定待测金属的电阻率，电阻率ρ＝方阻Rs
×
薄膜厚度W，其中方阻Rs1、薄膜厚度W1代入后可计算得到待测金属的电阻率ρ1。
[0041]2、在四探针金属膜厚测量仪上建立自动测量程序：
[0042]将ρ1设定在测量设备中，电阻率ρ1一经确定，不得随意更改；设定样品单次测量的点数为49点，均匀分布，最边缘的测量点距离边缘，如图3；程序建立后后续测量只需选择程序即可完成自动测量。
[0043]3、测量溅射薄膜厚度：
[0044]通过PVD工艺，在氧化硅片带二氧化硅的一面沉积金属，在四探针金属膜厚测量仪上测量得到各个点位的金属膜厚；使用的二氧化硅片可以通过腐蚀、清洗等方法复原，可重复使用。
[0045]4、溅射工艺稳定性评估：
[0046]评估溅射工艺的稳定性，一般可以从薄膜厚度、薄膜厚度均匀性等方面去入手。使用四探针金属薄膜测厚仪，可以快速获取上述数据用以分析。每天用氧化硅片对溅射工艺进行一次测量，得到一组49点的厚度数据，当监控数据达到25组时，可以制作SPC均值控制图和标准差控制图，得到均值的控制线(a，b)和标准差的控制线(c，d)。之后每天监控的数据计算其平均值，要求平均值处于控制范围(a，b)内，如果平均值超出控制线(a，b)，说明薄膜厚度异常，则需要复测或排查原因；计算每组数据的标准差，要求该组数据的标准差处于控制范围(c，d))内；若标准差超出控制线(c，d)，说明薄膜厚度的均匀性异常，需要复测或排查原因。
[0047]本实施例以铜膜厚度监本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种溅射工艺稳定性评估方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步，确定待测金属的电阻率，将电阻率输入金属膜厚测量仪；第二步，在假片上设置均匀分布的点位，通过PVD工艺在假片的二氧化硅所在面沉积金属，用金属膜厚测量仪测量各个点位的金属膜厚；第三步，采用SPC方法进行溅射工艺稳定性评估：每天用假片的各点位进行一次测量得到一组厚度数据，一段时期后得到多组厚度数据，制作SPC均值控制图和标准差控制图，并得到金属膜厚均值控制线（a，b）和金属膜厚标准差控制线（c，d）；此后对溅射的金属膜厚进行监控，要求每次得到的金属膜厚均值处于控制线（a，b）范围内，金属膜厚标准差处于控制线（c，d）范围内，如超出控制线则需要复测或排查原因。2.根据权利要求1所述的溅射工艺稳定性评估方法，其特征在于：第一步确定待测金属的电阻率包括以下步骤：1）通过PVD工艺，在假片二氧化硅所在面沉积金属；2）将假片置于金属膜厚测量仪上测量单点位置的方阻值，测量若干次求得方阻的平均值Rs1；3) 获取步骤2）测量单点位置的薄膜真实厚度W1；4）确定待测金属的电阻率，将方阻平均值Rs1和薄膜厚度W1代入公式：电阻率ρ=方阻Rs
×
薄膜厚度W，得到待测金属的电阻率ρ1。3.根据权利要求1所述的溅射工艺稳定性评估方法，其特征在于：沉积金属为单质金属，包括Cu、Ti、Al或Au。4.根据权利要求2所述的溅射工艺稳定性评估方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张义帆，田佳佳，
申请(专利权)人：江苏芯德半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：