[发明专利]一种CMP过程后晶圆厚度测量装置及方法、清洗腔室

说明书

本发明涉及一种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。

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺技术领域，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。

背景技术

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。

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。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种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。

一方面，本发明提供一种CMP过程后晶圆厚度测量装置，包括晶圆厚度测量设备；

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。

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；

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。

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。

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。