專利名稱：一種用于測量薄膜厚度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導體領(lǐng)域，尤其涉及一種用于測量薄膜厚度的方法。
背景技術(shù)：
在半導體領(lǐng)域中，出于保護等目的，通常會在基體上沉積薄膜。對薄膜的厚度進行測量的方法有多種。對于微米量級的單層薄膜，常見的厚度測量方法通常是先采用腐蝕等方法對沉積在基體I上的薄膜2進行腐蝕以形成圖1所示的臺階，之后利用臺階儀3對薄膜2的厚度進行測量，其中在進行厚度測量時，臺階儀3可以沿著圖1中所示的箭頭方向進行移動從而實現(xiàn)對薄膜2的厚度的測量。對于包含性質(zhì)相差比較大的兩層鍍層的金屬薄膜(比如位于鋼基體上的鎳層和金層)，可以用X熒光測厚儀對金屬薄膜中各層鍍層的厚度進行測量，但X熒光測厚儀能夠測量的層數(shù)有限，一般不能超過兩層，否則會給標定帶來困難，造成測量結(jié)果不準確。對于包含兩層以上金屬鍍層的薄膜厚度的測量，常規(guī)上，對于質(zhì)地比較硬的金屬材料，比如鐵、鎳、鉻等，可以在采用金相制樣后，根據(jù)薄膜的厚度和所需的測量精度，利用光學顯微鏡或電子顯微鏡對薄膜的各層厚度進行測量，而且測量的層數(shù)不受限制。但對于表層是易延展金屬層的包含兩層以上金屬鍍層的薄膜而言，其厚度測量就比較復雜，原因如下(I) X熒光測厚儀因受到層數(shù)限制而不能用其進行測量；(2)聚焦離子束(FIB)設(shè)備雖然測量準確但其成本昂貴，不適于工業(yè)生產(chǎn)的在線使用；(3)若采用金相制樣的方式進行測量，則由于表層是易延展的金屬層，所以在研磨、拋光過程中該易延展金屬層容易被碾壓變形，從而難以準確測量這種易延展金屬層的厚度。圖2和圖3分別示出了采用FIB設(shè)備和金相制樣法對位于鐵鎳合金基體上的包含鎳層、金層、鎳層、金層四層金屬鍍層的薄膜的各層厚度進行測量所得到的照片，其中圖2和圖3中的標號4都表示表層易延展金層。從圖3可以看出，表層的易延展金層因碾壓變形而已明顯被展寬。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中沒有更好的方法來測量表層是易延展金屬層的多層薄膜的各層厚度的缺陷，提供一種能夠克服該缺陷的用于測量薄膜厚度的方法。本發(fā)明提供一種用于測量薄膜厚度的方法，該方法包括在不破壞包括多層鍍層的薄膜的最外層鍍層的情況下，在所述薄膜的所述最外層鍍層的表面上覆蓋不易變形的保護層；將形成所述保護層后的所述薄膜進行固定；對固定后的所述薄膜進行研磨和拋光，以得到便于對各個鍍層的厚度進行測量的剖面；基于所述剖面對各個鍍層的厚度進行測量。根據(jù)本發(fā)明的方法首先在不破壞包括多層鍍層的薄膜的最外層鍍層的情況下在所述薄膜的所述最外層鍍層的表面上覆蓋不易變形的保護層，并隨后對薄膜進行固定、研磨、拋光和測量，由于所覆蓋的保護層不易變形，所以即使最外層鍍層是易延展的金屬層，也不會在隨后的研磨和拋光過程中使得該最外層鍍層因被碾壓變形而展寬，從而根據(jù)本發(fā)明的方法能夠?qū)崿F(xiàn)薄膜中各層鍍層厚度的精確測量。


附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式
一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中圖1是采用臺階儀對薄膜厚度進行測量的示意圖；圖2是用FIB設(shè)備對位于鐵鎳合金基體上的包含鎳層、金層、鎳層、金層四層金屬鍍層的薄膜的各層厚度進行測量所得到的照片；圖3是用金相制樣方法對位于鐵鎳合金基體上的包含鎳層、金層、鎳層、金層四層金屬鍍層的薄膜的各層厚度進行測量所得到的照片；圖4是根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的對薄膜厚度進行測量的流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的方法中所采用的夾具的一種示意圖；以及圖6示出采用根據(jù)本發(fā)明的方法對位于鐵鎳合金基體上的包含鎳層、金層、鎳層、金層四層金屬鍍層的薄膜的各層厚度進行測量所得到的照片。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的用于測量薄膜厚度的方法包括S41、在不破壞包括多層鍍層的薄膜的最外層鍍層的情況下，在所述薄膜的所述最外層鍍層的表面上覆蓋不易變形的保護層。不破壞最外層鍍層的目的是確保測量的準確性。其中，所述保護層應當是高硬度的保護層，諸如為鐵層、鉻層、鎳層等中的至少一者。而且，所述保護層可以通過濺射、電鍍、化學鍍、物理氣相淀積、化學氣相淀積等中的至少一種方法覆蓋在所述最外層鍍層的表面上。另外，選用不易變形的保護層的目的就是為了使得在后續(xù)的研磨、拋光過程中能夠很好地固定尤其是易延展鍍層的最外層鍍層，從而避免尤其是易延展鍍層的最外層鍍層在后續(xù)的研磨、拋光過程中因被碾壓變形而展寬。S42、將形成所述保護層后的所述薄膜進行固定。其中，對形成所述保護層后的所述薄膜進行固定可以包括(1)用夾具對形成所述保護層后的所述薄膜進行固定，圖5示出了一種示例性的夾具，該夾具包括上壓板51、下壓板52和螺絲53，當將被測薄膜50放置在上壓板51與下壓板52之間并用螺絲53將上壓板51與下壓板52固定在一起時就能夠簡單快捷地實現(xiàn)被測薄膜50的固定，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解的是，所述夾具并不局限于圖5所示的夾具，因為本發(fā)明對夾具的形狀、大小、連接關(guān)系等都沒有特別的限制，只要其能夠?qū)崿F(xiàn)固定被測薄膜50的目的即可；或者
(2)用鑲樣的方法將形成所述保護層后的所述薄膜鑲嵌在樹脂中，其中，所述鑲樣可以包括熱鑲和冷鑲。第一種方法與第二種方法相比，更為簡單快捷，因為其免去了鑲樣方法中灌注樹脂的固化時間，從而更有利于薄膜的快速測量。S43、對固定后的所述薄膜進行研磨和拋光，以得到便于對各個鍍層的厚度進行測量的剖面。其中，研磨的目的是獲得極小損傷的平表面，而這些微小的損傷在隨后的拋光過程中用很短的時間就可以消除掉。所述研磨可以包括粗磨和精磨，粗磨是將所有被測樣品的表面成為相似的表面，使用較為粗大的、固定的研磨顆?？梢匝杆俚匮心サ粑镔|(zhì)，而精磨會使樣品有些微變形，但是這些變形在拋光過程中就會被消除掉。S44、基于所述剖面對各個鍍層的厚度進行測量。其中，對于被測薄膜各層的厚度在幾微米以上的情況，可以直接用光學顯微鏡對薄膜各層的厚度進行測量，對于被測薄膜各層的厚度在亞微米量級以及以下或需要精確測量的情況，可以使用電子顯微鏡對薄膜各層的厚度進行測量。另外，在步驟S41之前，該方法還可以包括在不影響所述最外層鍍層的厚度的情況下，對所述最外層鍍層的表面進行清洗。這樣，如果最外層鍍層的表面上存在著灰塵或其他雜質(zhì)，清洗之后更有利于在最外層鍍層的表面上覆蓋不易變形的保護層。圖6示出采用根據(jù)本發(fā)明的方法對位于鐵鎳合金基體上的包含鎳層、金層、鎳層、金層四層金屬鍍層的薄膜的各層厚度進行測量所得到的照片，在該圖中，標號60表示薄膜的最外層鍍層即易延展的金層，標號61表示不易變形的保護層，從該圖中可以看出，雖然根據(jù)本發(fā)明的方法也采用了研磨和拋光操作，但是最外層的易延展金層仍然沒有被碾壓變形，從而確保了薄膜厚度測量的準確性。雖然本發(fā)明已通過上述實施例所公開，然而上述實施例并非用以限定本發(fā)明，任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，應當可以作各種的變動與修改。因此本發(fā)明的保護范圍應當以所附權(quán)利要求書所界定的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種用于測量薄膜厚度的方法，該方法包括: 在不破壞包括多層鍍層的薄膜的最外層鍍層的情況下，在所述薄膜的所述最外層鍍層的表面上覆蓋不易變形的保護層； 將形成所述保護層后的所述薄膜進行固定； 對固定后的所述薄膜進行研磨和拋光，以得到便于對各個鍍層的厚度進行測量的剖面； 基于所述剖面對各個鍍層的厚度進行測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述保護層為鐵層、鉻層、鎳層中的至少一者。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述保護層通過濺射、電鍍、化學鍍、物理氣相淀積、化學氣相淀積中的至少一種方法覆蓋在所述最外層鍍層的表面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，對形成所述保護層后的所述薄膜進行固定包括: 用夾具對形成所述保護層后的所述薄膜進行固定；或者 用鑲樣的方法將形成所述保護層后的所述薄膜鑲嵌在樹脂中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述鑲樣包括熱鑲和冷鑲。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述研磨包括粗磨和精磨。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述基于所述剖面對各個鍍層的厚度進行測量包括: 使用光學顯微鏡或電子顯微鏡來基于所述剖面對各個鍍層的厚度進行測量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中，在所述薄膜的所述最外層鍍層的表面上覆蓋不易變形的保護層之前，該方法還包括: 在不影響所述最外層鍍層的厚度的情況下，對所述最外層鍍層的表面進行清洗。
全文摘要
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中沒有更好的方法來測量表層是易延展金屬層的多層薄膜的各層厚度的缺陷，提供一種能夠克服該缺陷的用于測量薄膜厚度的方法。本發(fā)明提供一種用于測量薄膜厚度的方法，該方法包括在不破壞包括多層鍍層的薄膜的最外層鍍層的情況下，在所述薄膜的所述最外層鍍層的表面上覆蓋不易變形的保護層；將形成所述保護層后的所述薄膜進行固定；對固定后的所述薄膜進行研磨和拋光，以得到便于對各個鍍層的厚度進行測量的剖面；基于所述剖面對各個鍍層的厚度進行測量。
文檔編號G01B11/06GK103075986SQ20131001122
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者王謙, 賈松良, 陳瑜, 陳禹吉, 蔡堅, 王水弟 申請人:清華大學