一种CMP过程后晶圆厚度测量装置及方法、清洗腔室制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种CMP过程后晶圆厚度测量装置及方法、清洗腔室，属于半导体制造工艺技术领域，解决了现有技术中晶圆表面薄膜厚度测量需要单独的步骤，工艺步骤浪费，生产效率低；可能造成颗粒的再次飘落和附着；设备空间占用大，设备制造成本攀升的问题。本发明专利技术的CMP过程后晶圆厚度测量装置，包括晶圆厚度测量设备；晶圆厚度测量设备设置在清洗腔室内，且位于清洗剂池上方的干燥气体喷射口的上方；晶圆厚度测量设备用于在晶圆清洗完成后的上升过程中对晶圆厚度进行测量。实现了在马兰戈尼干燥的同时对CMP效果进行测量。同时对CMP效果进行测量。同时对CMP效果进行测量。

【技术实现步骤摘要】
一种CMP过程后晶圆厚度测量装置及方法、清洗腔室


[0001]本专利技术涉及半导体制造工艺
，尤其涉及一种CMP过程后晶圆厚度测量装置基于马兰戈尼干燥的CMP效果测量装置及方法、清洗腔室。

技术介绍

[0002]CMP(化学机械抛光)是利用机械力的同时加以化学辅助研磨至晶圆平坦化的工艺。为保护晶圆上的图案并且除去刻蚀产生图形凹凸不平，为了后续光刻等工序，因此需要成膜平坦化。CMP前通常经过多次沉积的办法生成作用不同、厚度不同的各种沉积薄膜，因此CMP分为多个研磨进程，在不同的阶段对薄膜厚度研磨程度不同，以此实现对图案的选择性保护。对CMP的研磨进程进行检测和对CMP效果进行测量需要对CMP后晶圆表面的薄膜厚度进行测定。但晶圆在研磨过程中，研磨头和承载盘的高速旋转容易导致研磨液飞溅出来或形成雾状流，这些飞溅出来的研磨液容易累积形成结晶，如果这些结晶体掉落甚至残留在晶圆的表面，造成无法准确测定研磨后晶圆表面薄膜厚度。因此在CMP结束后，必须对晶圆进行清洗后才能准确测定研磨后晶圆表面薄膜厚度。
[0003]现有技术中，对CMP效果测量必须在清洗结束后将晶圆转移至测量腔室的测厚仪上，再对晶圆表面薄膜的厚度进行测定，以此对CMP效果进行测量。这样操作存在诸多问题，在多CMP进程中，需要经过多次CMP，每次CMP后晶圆经过清洗后进入测量腔室进行测量，会造成大量的步骤重复，生产效率低。同时，将晶圆转移至测量腔室的过程，还可能存在固体颗粒的飘落在晶圆表面，使得测量准确度无法得到保证，而且晶圆表面附着颗粒会对晶圆表面造成损伤；在晶圆从清洗装置转移至测量腔室放置于测厚仪平台上，再从测厚仪平台上转移至下一步工艺，需要经过机械手多次夹取，夹取需要对晶圆施加物理作用力，夹取次数的增加会增加晶圆破损的风险。同时对于整个工艺来说，需要设置单独的测量腔室实现晶圆表面薄膜厚度的测定，设备空间占用大，设备制造成本攀升。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种CMP过程后晶圆厚度测量装置及方法、清洗腔室，至少能解决以下技术问题之一：(1)晶圆表面薄膜厚度测量需要单独的步骤，工艺步骤浪费，生产效率低；(2)晶圆转移至测量腔室的过程，可能造成颗粒的再次飘落和附着，测量准确性降低，晶圆有划伤的风险，并对后续生产工艺造成影响；(3)晶圆转移至测厚仪平台上再进入后续工艺，需要承受机械手的多次夹取产生的力，增加晶圆破损的风险；(4)整个制造过程需要单独设置测量腔室对晶圆表面薄膜厚度的测定，设备空间占用大，设备制造成本攀升。
[0005]一方面，本专利技术提供一种CMP过程后晶圆厚度测量装置，包括晶圆厚度测量设备；
[0006]所述晶圆厚度测量设备设置在清洗腔室内，且位于清洗剂池上方的干燥气体喷射口的上方；
[0007]所述晶圆厚度测量设备用于在晶圆清洗完成后的上升过程中对晶圆厚度进行测
量。
[0008]进一步地，所述晶圆厚度测量设备包括光学发射器和光学接收器；
[0009]所述光学发射器和光学接收器均设置在清洗腔室内，且位于清洗剂池上方的干燥气体喷射口的上方；
[0010]所述光学发射器用于发射检测光；
[0011]所述光学接收器用于接收经晶圆表面反射和折射后的检测光。
[0012]进一步地，所述光学发射器为激光发射器，光学接收器为激光接收器。
[0013]进一步地，所述光学发射器、光学接收器与干燥气体喷射口同时启动工作。
[0014]进一步地，晶圆上升方向平行于晶圆表面，所述光学发射器和光学接收器距离晶圆表面1
‑
4cm。
[0015]进一步地，所述光学发射器和光学接收器的安装位置不高于晶圆上升的最高位置。
[0016]进一步地，所述光学发射器为线形光学发射器，光学接收器为线形光学接收器。
[0017]进一步地，所述线形光学发射器和线形光学接收器水平放置，线形光学发射器的检测光的检测宽度d1不小于晶圆直径d，线形光学接收器的检测光的检测宽度d2不小于d1的1.1倍。
[0018]进一步地，所述干燥为马兰戈尼干燥，所述晶圆清洗完成后在顶升机构的作用下上升。
[0019]一方面，本专利技术提供一种CMP过程后晶圆厚度测量方法，包括：
[0020]CMP过程后的晶圆进入清洗腔室；
[0021]晶圆在清洗腔室的清洗剂池中完成清洗后，在顶升装置的作用下上升；
[0022]晶圆开始上升时，干燥气体喷射口开始喷射马兰戈尼干燥气体；
[0023]晶圆最高处平齐于干燥气体喷射口时，干燥气体喷射口上方的晶圆厚度测量设备开始工作，对上升中的晶圆厚度进行实时检测。
[0024]进一步地，所述干燥气体喷射口设置在喷射杆上，喷射的气体为异丙醇的高温蒸汽和氮气的混合气体，异丙醇和氮气的体积比为1:4至4:1。
[0025]另一方面，本专利技术提供一种CMP过程后晶圆清洗腔室，包括：晶圆厚度测量设备、顶升装置、清洗池和干燥气体喷射杆；
[0026]所述干燥气体喷射杆位于清洗池上方，用于喷射干燥气体；
[0027]所述晶圆厚度测量设备位于干燥气体喷射杆上方，用于在晶圆清洗完成后的上升过程中进行晶圆厚度的测量；
[0028]所述顶升装置用于将清洗完成后的晶圆沿晶圆表面方向提升；
[0029]所述清洗池内装有液体清洗剂。
[0030]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0031](1)现有技术的晶圆表面薄膜厚度测量需要单独的步骤，晶圆表面薄膜测厚装置安装于单独的测量腔室中，本申请的测量装置基于马兰戈尼干燥装置，安装于马兰戈尼干燥装置的气体喷射杆上方，不必设置单独测量晶圆表面薄膜厚度的装置，节省了宝贵的设备空间，大幅降低了设备制造成本。
[0032](2)现有技术的晶圆表面薄膜测厚在CMP后的清洗干燥之后，属于单独的测量工艺
流程，本专利技术的CMP效果测量与马兰戈尼干燥时间完全重合，有效利用了CMP清洗后的马兰戈尼干燥时间，减少了工艺步骤，压缩了工艺时间，提高了整个半导体生产流水线的生产效率，需要多次进行CMP的流程中对效率的提升极为明显。
[0033](3)本专利技术晶圆表面薄膜测厚基于马兰戈尼干燥，对干燥后的晶圆表面薄膜厚度进行实时在线测量，有效防止现有技术中经过传送设备和工艺过程中可能造成的颗粒的二次污染，避免了晶圆的划伤，并且减少了晶圆被机械手的多次夹取和放置，降低了因机械手的夹持的机械力晶圆破损情况的发生。
[0034]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0035]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CMP过程后晶圆厚度测量装置，其特征在于，包括晶圆厚度测量设备；所述晶圆厚度测量设备设置在清洗腔室内，且位于清洗剂池上方的干燥气体喷射口的上方；所述晶圆厚度测量设备用于在晶圆清洗完成后的上升过程中对晶圆厚度进行测量。2.根据权利要求1所述的CMP过程后晶圆厚度测量装置，其特征在于，所述晶圆厚度测量设备包括光学发射器和光学接收器；所述光学发射器和光学接收器均设置在清洗腔室内，且位于清洗剂池上方的干燥气体喷射口的上方；所述光学发射器用于发射检测光；所述光学接收器用于接收经晶圆表面反射和折射后的检测光。3.根据权利要求2所述的CMP过程后晶圆厚度测量装置，其特征在于，所述光学发射器为激光发射器，光学接收器为激光接收器。4.根据权利要求2所述的CMP过程后晶圆厚度测量装置，其特征在于，所述光学发射器、光学接收器与干燥气体喷射口同时启动工作。5.根据权利要求2所述的CMP过程后晶圆厚度测量装置，其特征在于，晶圆上升方向平行于晶圆表面，所述光学发射器和光学接收器距离晶圆表面1
‑
4cm。6.根据权利要求2所述的CMP过程后晶圆厚度测量装置，其特征在于，所述光学发射器和光学接收器的安装位置不高于晶圆上升的最高位置。7.根据权利要求2所述的CMP过程后晶圆厚度测量装置，其特征在于，所述光学发射器为线形光学发射器，光学接收器为线形光学接收器。8.根据权利要求7所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：金相一，张月，杨涛，卢一泓，刘青，
申请(专利权)人：真芯北京半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：