[发明专利]晶圆夹盘

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制造装置，尤其涉及一种能实时测量金属膜厚度的晶圆夹盘。

背景技术

金属膜厚度测量在半导体器件制造过程中的作用不容忽视，随着半导体技术的快速发展，对半导体器件的质量和性能的要求越来越高，任何一道工序掌控不好，都有可能导致半导体器件的报废或质量和性能降低，例如，在金属沉积过程中，如果不能实时测量金属膜厚度，致使沉积的金属膜厚度过厚，有可能会出现金属膜脱层的现象。再例如，在电化学抛光过程中，如果不能实时测量金属膜厚度，使得电化学抛光后余留的金属膜厚度仍较厚，后续再采用化学机械研磨去除余留的金属膜时，化学机械研磨的时间会较长，化学机械研磨产生的机械应力容易造成介质层的损伤。

然而，现有的金属膜厚度基本上无法做到在线实时测量，通常需等金属沉积工艺或电化学抛光工艺完成后，再对金属膜厚度进行测量，较为常用的是采用四探针法测量金属膜厚度。这种测量方式既无法保证工艺精度，也会使半导体器件制造工艺变得繁琐，降低了半导体器件制造效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶圆夹盘，该晶圆夹盘能在线实时测量晶圆上金属膜的厚度。

为实现上述目的，本发明提出的晶圆夹盘，包括：夹盘本体、支撑轴及金属膜厚度测量装置。夹盘本体具有承载晶圆的正面和与正面相对的背面，夹盘本体开设有至少一个安装孔。支撑轴与夹盘本体的背面固定连接，支撑轴旋转带动夹盘本体旋转。金属膜厚度测量装置测量晶圆上金属膜的厚度，金属膜厚度测量装置包括至少一个电涡流传感器，电涡流传感器安装于夹盘本体的安装孔内。支撑轴上设有两个间隔一定距离的导电环，支撑轴的一侧设置有止挡件，两个石墨棒夹持于止挡件与导电环之间，每个石墨棒的一端抵接于一导电环，该石墨棒的另一端与止挡件相连接，电涡流传感器分别与两个导电环电连接，两个导电环分别与各自相对应的石墨棒电连接。

支撑轴的材料为导体材料，支撑轴的外围包裹有绝缘环，绝缘环上套设有两个间隔一定距离的导电环。或者，支撑轴的材料为非导体材料，支撑轴上套设有两个间隔一定距离的导电环。

止挡件包括挡板，挡板与支撑轴相对的一侧连接有两个弹簧，每个石墨棒的一端抵接于一导电环，该石墨棒的另一端与一相对应的弹簧连接。

金属膜厚度测量装置还包括：测力装置、信号处理装置及信号采集装置，测力装置与两个石墨棒电连接，测力装置测量电涡流传感器受到的金属膜的电磁力的大小，信号处理装置与两个石墨棒电连接，信号处理装置向电涡流传感器输入特定频率的交流电，信号处理装置还与测力装置相连，用来获取测力装置所测量到的电磁力信号，并把电磁力信号转换为模拟电信号，信号采集装置与信号处理装置相连，信号采集装置将模拟电信号转换为数字信号用以得到电涡流传感器受到的电磁力的测量值。

电涡流传感器的数量为1个，夹盘本体上与电涡流传感器相对称的位置设置有重量与电涡流传感器相同的传感器模型。或者，电涡流传感器的数量为两个或两个以上，两个或两个以上的电涡流传感器对称分布在夹盘本体上。

本发明通过将金属膜厚度测量装置集成于晶圆夹盘上，晶圆夹盘夹持晶圆进行工艺加工时，可以在线实时测量晶圆上金属膜的厚度。与传统金属膜厚度测量装置相比，本发明在线实时测量金属膜厚度，既提高了工艺加工精度，同时也大大提高了工艺加工效率。

附图说明

图1揭示了根据本发明一实施例的晶圆夹盘的正视图。

图2揭示了根据本发明一实施例的晶圆夹盘的剖面结构示意图。

图3揭示了根据本发明又一实施例的晶圆夹盘的剖面结构示意图。

图4揭示了根据本发明又一实施例的晶圆夹盘的正视图。

图5揭示了根据本发明又一实施例的晶圆夹盘的正视图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合图式予以详细说明。