[发明专利]单片工艺腔的晶圆检测装置和方法

说明书

本发明公开了一种单片工艺腔的晶圆检测装置，包括：光信号发射端、光信号接收端和模式控制部件；模式控制部件在晶圆作业过程中关闭光信号发射端，以防止光信号发射端发射的光信号和作业过程中的晶圆的膜层产生光化学反应。本发明还提供一种单片工艺腔的晶圆检测方法。本发明能防止晶圆检测装置的光信号对晶圆的膜层产生光化学反应并从而能避免由此产生的缺陷，特别有利于防止双大马士革工艺中的沟槽或通孔开口的干法刻蚀后的湿法刻蚀中的铜扩散。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种单片工艺腔的晶圆检测装置。本发明还涉及一种单片工艺腔的晶圆检测方法。

背景技术

CMOS制程后段工艺(BEOL)普遍采用Cu互连技术，Cu互连技术中需要采用大马士革工艺，大马士革工艺是在层间膜中刻蚀凹槽，之后再在凹槽中填充铜，是一种镶嵌工艺。Cu互连工艺中包括了Cu互连线和通孔(via)，Cu互连线是通过填充于沟槽(trench)中的铜组成，通孔是通过填充在通孔的开口中的铜组成。

在双大马士革工艺中，会在形成层间膜之后，同时形成沟槽和通孔开口，这是通过干法刻蚀形成，这种干法刻蚀也称为

其中干法刻蚀采用的大马士革工艺具有同时形成Trench和Via开口的工艺特点，即所谓多合一(All in one，AIO)刻蚀。在AIO刻蚀后会在Trench和Via开口的侧面(sidewall)形成较重的聚合物残留物(polymer residue)。因此在AIO刻蚀之后，必须进行一道湿法清洗也即湿法刻蚀去除这些polymer residue。在湿法清洗之后，Trench和via开口底部的Cu直接暴露，在外界因素的作用下会形成一种铜扩散缺陷(Cu diffuse defect)，这会严重影响芯片的可靠性。

如图1所示，是现有双大马士革工艺中沟槽和通孔开口刻蚀后去除聚合物残留物的湿法刻蚀后形成的铜扩散缺陷结构示意图；通孔开口105和沟槽106是通过对层间膜101进行干法刻蚀形成。

在层间膜101的底部还形成有底层层间膜101a以及底层铜线102。

通常，层间膜101的底部的底层层间膜101a和底层铜线102的表面还形成有扩散阻挡层103，扩散阻挡层103用于阻挡铜线102的铜向层间膜101中扩散。扩散阻挡层103通常采用氮掺杂的碳化硅(NDC)，也可表示为SiCN。

层间膜101和101a通常都采用低介电常数层，如采用的材料为SiCOH。

在双大马士革工艺中，还会在层间膜101表面形成金属硬质掩膜层104，金属硬质掩膜层104用于定义出沟槽106的图形，金属硬质掩膜层104的材料包括TiN。在层间膜101和金属硬质掩膜层104之间还能形成氧化层如TEOS氧化层。

由图1所示可知，通孔开口105和沟槽106的干法刻蚀后会进行湿法清洗工艺，在湿法清洗过程中，在通孔开口105的底部的底层铜线102会暴露出来，并最后会沿通孔开口105和沟槽106的侧面扩散形成如标记107所示的铜扩散缺陷。

如图2所示，是图1中铜扩散缺陷照片。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种单片工艺腔的晶圆检测装置，能防止晶圆检测装置的光信号对晶圆的膜层产生光化学反应并从而能避免由此产生的缺陷。为此，本发明还提供一种单片工艺腔的晶圆检测方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的单片工艺腔的晶圆检测装置包括：光信号发射端、光信号接收端和模式控制部件。

所述模式控制部件在晶圆作业过程中关闭所述光信号发射端，以防止所述光信号发射端发射的光信号和作业过程中的所述晶圆的膜层产生光化学反应。

进一步的改进是，所述模式控制部件在所述晶圆作业之前打开所述光信号发射端。