專利名稱：電鍍工藝穩(wěn)定性的在線監(jiān)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電鍍工藝穩(wěn)定性的在線監(jiān)控方 法。
背景技術(shù)：
電鍍(Electrochemical Plating)工藝是半導(dǎo)體制作工藝中比較常見的一種工藝 形式，例如用于在溝槽(trench)或者孔(via)中沉積金屬以形成金屬互連線，或者在凸點(diǎn) (Bump)制作工藝中，經(jīng)常用電鍍工藝形成凸點(diǎn)下金屬層以及凸點(diǎn)材料層。
但是，在電鍍工藝中，電鍍?nèi)芤褐械碾x子濃度，例如主要金屬離子，添加劑濃度等 都會(huì)由于工藝過程中的消耗而發(fā)生變化，這就需要及時(shí)檢測(cè)電鍍?nèi)芤褐懈鞣N離子的濃度變 化情況，以及時(shí)調(diào)整電鍍?nèi)芤海瑥亩闺婂內(nèi)芤旱男阅鼙３址€(wěn)定。目前，監(jiān)控電鍍?nèi)芤盒阅?的方法通常都是采用離線(offline)的方法進(jìn)行，隨機(jī)選取電鍍液，離線進(jìn)行濃度測(cè)試，但 是，所述的離線方法晶圓并不能實(shí)時(shí)有效反映電鍍過程中電鍍?nèi)芤夯蛘唠婂児に囆阅艿淖?化。
參考附圖1所示，為現(xiàn)有的離線監(jiān)控方法獲取的數(shù)據(jù)，圖中的橫坐標(biāo)表示選取對(duì) 應(yīng)數(shù)值的日期，縱坐標(biāo)表示電鍍?nèi)芤褐蟹磻?yīng)加速劑的濃度(單位ml/L，即每升電鍍?nèi)芤褐?反應(yīng)加速劑的量)的變化，一般來說，只要所述反應(yīng)加速劑的濃度數(shù)值在設(shè)定的兩條控制 線之間，就說明反應(yīng)加速劑濃度變化滿足工藝要求，電鍍?nèi)芤旱男阅芑旧鲜欠€(wěn)定的，從附 圖1中可以看出，離線的監(jiān)控方法是每天離線檢測(cè)一個(gè)數(shù)值點(diǎn)來判斷電鍍?nèi)芤盒阅艿姆€(wěn)定 性，這種評(píng)價(jià)方法無法實(shí)時(shí)反應(yīng)電鍍?nèi)芤旱男阅?尤其是鍍液中反應(yīng)加速劑濃度)變化。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是現(xiàn)有的離線監(jiān)控方法無法反應(yīng)電鍍?nèi)芤杭磿r(shí)的性能變化的 缺陷。
本發(fā)明提供了一種電鍍工藝穩(wěn)定性的在線監(jiān)控方法，包括
提供具有溝槽的晶圓，采用電鍍工藝在所述溝槽內(nèi)沉積金屬，所述電鍍工藝的電 鍍?nèi)芤褐邪磻?yīng)加速劑，使溝槽位置金屬的沉積速度大于其它位置；
測(cè)量溝槽位置與其它位置沉積的金屬層的厚度差；
如果所述的厚度差數(shù)值不在設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值之間，根據(jù)金屬層厚度差的變化情 況，對(duì)電鍍?nèi)芤哼M(jìn)行調(diào)整。
可選的，所述的金屬為銅。
可選的，所述的溝槽內(nèi)填充的金屬層用于形成金屬銅互連結(jié)構(gòu)。
可選的，所述的對(duì)電鍍?nèi)芤哼M(jìn)行調(diào)整指調(diào)整電鍍?nèi)芤褐蟹磻?yīng)加速劑的質(zhì)量百分比 含量或者摩爾百分比含量。
由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以在線監(jiān)控電鍍?nèi)芤旱姆€(wěn) 定性，從而保證形成的金屬層的性能穩(wěn)定。


圖1為現(xiàn)有的離線監(jiān)控方法獲取的有關(guān)電鍍?nèi)芤盒阅艿臄?shù)據(jù)圖2至圖4為本發(fā)明具體實(shí)施方式
所述的在溝槽內(nèi)電鍍銅的工藝過程圖5為本發(fā)明具體實(shí)施方式
形成的金屬層在溝槽位置與其它位置的厚度差和對(duì) 應(yīng)的電鍍?nèi)芤褐蟹磻?yīng)加速劑濃度的變化曲線圖。
具體實(shí)施方式
在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然 而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以 實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn) 行描述。
為了徹底了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟，以便說明本發(fā)明是如 何對(duì)電鍍工藝的穩(wěn)定性進(jìn)行在線監(jiān)控的。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于半導(dǎo)體領(lǐng)域的技 術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外， 本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。
本實(shí)施例提供一種電鍍工藝穩(wěn)定性的在線監(jiān)控方法，包括
步驟Sl 提供具有溝槽的晶圓，采用電鍍工藝在所述溝槽內(nèi)沉積金屬，所述電鍍 工藝的電鍍?nèi)芤褐邪磻?yīng)加速劑，使溝槽位置金屬的沉積速度大于其它位置；
參考附圖2，為本實(shí)施例所述的電鍍工藝的一個(gè)詳細(xì)描述，為了簡(jiǎn)便，附圖2沒有 畫出整個(gè)晶圓，而僅僅畫出位于晶圓上的一個(gè)溝槽結(jié)構(gòu)，所述的溝槽結(jié)構(gòu)通常形成于介電 層中，在溝槽中采用電鍍工藝沉積金屬之后，用于制作金屬互連線，或者用于形成凸點(diǎn)。所 述的介電層材料例如為氧化硅，氮氧化硅等，在溝槽中沉積的金屬材料例如是金屬銅用于 形成金屬互連線。
所述的電鍍?nèi)芤褐兄饕?br> 主要金屬離子，在電鍍銅的工藝中，所述的主要金屬離子為銅離子；
反應(yīng)加速劑(Accelerator)，主要是小分子量的有機(jī)分子/原子(organic molecules)，例如硫醇或者二硫化物基的有機(jī)分子/原子(thiol/disulfide based)，所述 的反應(yīng)加速劑促使主要金屬離子在溝槽位置快速沉積；
反應(yīng)抑止劑(Suppressors)主要是高分子量的聚合表面活性劑(high Mw polymeric surfactants),例如聚乙;I；希己二醇基的高分子材料(polyalkylene glycol based)，所述的反應(yīng)抑止劑主要通過改變晶圓表面的極性來抑止金屬離子在除溝槽之外的 其它位置沉積，尤其是在溝槽邊緣位置的沉積。
平衡劑(Levelers)是一種離子表面活性劑(ionic surfactant)，平衡劑傾向于 吸附在具有高電勢(shì)的區(qū)域(比如溝槽邊緣)，從而極大地降低了金屬離子向這些區(qū)域表面 的擴(kuò)散，同時(shí)也抑制了多余的電鍍。
在所述電鍍?nèi)芤褐懈鞣N成份的共同作用下，在電鍍金屬銅時(shí)，所述的金屬銅在溝 槽位置快速沉積，參考附圖3所示，因此，電鍍工藝結(jié)束后，在溝槽位置上形成的金屬層的 高度大于其它位置的高度，參考附圖4所示。如果電鍍過程中電鍍?nèi)芤旱男阅芊€(wěn)定，即電鍍?nèi)芤褐懈鞣N成份的濃度變化不大，對(duì)于不同批次的晶圓，在位置對(duì)應(yīng)的區(qū)域，晶圓溝槽位置 上金屬層與其它位置金屬層的高度差是幾乎相同的，如果所述的高度差波動(dòng)較大，則說明 電鍍?nèi)芤褐懈鞒煞莸臐舛劝l(fā)生變化，導(dǎo)致電鍍?nèi)芤旱姆€(wěn)定性變差，則需要調(diào)整電鍍?nèi)芤旱?成份。
步驟S2 測(cè)量溝槽位置與其它位置沉積的金屬層的厚度差；如附圖4所示，測(cè)量溝 槽中心的最高點(diǎn)與其它位置的高度差h。通常情況下，對(duì)于高度差H，具有設(shè)定的數(shù)值變化 范圍，如果其在設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，則說明電鍍?nèi)芤悍€(wěn)定。所述高度差的設(shè)定值根據(jù)具體的 電鍍工藝、以及工藝要求的不同而不同。
步驟S3 如果所述的厚度差數(shù)值不在設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值之間，根據(jù)金屬層厚度差的 變化情況，對(duì)電鍍?nèi)芤哼M(jìn)行調(diào)整。如果所述金屬層的厚度差一直在設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值之間，說 明電鍍工藝中電鍍?nèi)芤旱男阅芊€(wěn)定，無需調(diào)整電鍍?nèi)芤骸?br> 參考附圖5所示，為針對(duì)不同的電鍍樣本，溝槽位置與其它位置沉積的金屬層的 厚度差的變化值，以及對(duì)應(yīng)的電鍍?nèi)芤褐蟹磻?yīng)加速劑的濃度變化值，從附圖中可以看出，厚 度差的變化趨勢(shì)基本上與反應(yīng)加速劑的濃度變化趨勢(shì)相同，因此，如果高度差發(fā)生較大的 波動(dòng)，則電鍍?nèi)芤褐蟹磻?yīng)加速劑的濃度液必定發(fā)生了較大的波動(dòng)。
采用本實(shí)施例所述的方法，可以直接根據(jù)溝槽位置與其它位置沉積的金屬層的厚 度差的穩(wěn)定性，來判斷電鍍?nèi)芤旱男阅芊€(wěn)定性，尤其是電鍍?nèi)芤褐蟹磻?yīng)加速劑的濃度穩(wěn)定 性。
在發(fā)現(xiàn)電鍍?nèi)芤旱男阅馨l(fā)生變化后，可根據(jù)現(xiàn)有的電鍍?nèi)芤褐懈麟x子的濃度測(cè)定 方法測(cè)定電鍍?nèi)芤褐须x子的濃度(質(zhì)量百分比濃度或者摩爾百分比濃度)，并進(jìn)行調(diào)整。
雖然本發(fā)明己以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù) 人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng) 當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種電鍍工藝穩(wěn)定性的在線監(jiān)控方法，其特征在于，包括提供具有溝槽的晶圓，采用電鍍工藝在所述溝槽內(nèi)沉積金屬，所述電鍍工藝的電鍍?nèi)?液中包含反應(yīng)加速劑，使溝槽位置金屬的沉積速度大于其它位置；測(cè)量溝槽位置與其它位置沉積的金屬層的厚度差；如果所述的厚度差數(shù)值不在設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值之間，根據(jù)金屬層厚度差的變化情況，對(duì) 電鍍?nèi)芤哼M(jìn)行調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍工藝穩(wěn)定性的在線監(jiān)控方法，其特征在于，所述的金屬 為銅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍工藝穩(wěn)定性的在線監(jiān)控方法，其特征在于，所述的溝槽 內(nèi)填充的金屬層用于形成金屬銅互連結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電鍍工藝穩(wěn)定性的在線監(jiān)控方法，其特征在于，所述的對(duì)電 鍍?nèi)芤哼M(jìn)行調(diào)整指調(diào)整電鍍?nèi)芤褐蟹磻?yīng)加速劑的質(zhì)量百分比含量或者摩爾百分比含量。
全文摘要
一種電鍍工藝穩(wěn)定性的在線監(jiān)控方法，包括提供具有溝槽的晶圓，采用電鍍工藝在所述溝槽內(nèi)沉積金屬，所述電鍍工藝的電鍍?nèi)芤褐邪磻?yīng)加速劑，使溝槽位置金屬的沉積速度大于其它位置；測(cè)量溝槽位置與其它位置沉積的金屬層的厚度差；如果所述的厚度差數(shù)值不在設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值之間，根據(jù)金屬層厚度差的變化情況，對(duì)電鍍?nèi)芤哼M(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明可以在線監(jiān)控電鍍?nèi)芤旱姆€(wěn)定性，從而保證形成的金屬層的性能穩(wěn)定。
文檔編號(hào)C25D21/12GK102031554SQ200910196468
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者劉盛, 聶佳相 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司