工藝腔室及檢測(cè)其工藝環(huán)境的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體生產(chǎn)領(lǐng)域，特別是涉及一種半導(dǎo)體生產(chǎn)領(lǐng)域中的工藝腔室。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，預(yù)清洗(Preclean)技術(shù)是銅互連工藝中非常重要的一環(huán)，預(yù)清洗保證了器件的可靠性。
[0003]在28nm技術(shù)節(jié)點(diǎn),將采用超低介電常數(shù)材料(ultra low k material, k<2.5)作為制作介質(zhì)層的材料，然而超低介電常數(shù)材料通常結(jié)構(gòu)疏松，非常柔軟，為多孔結(jié)構(gòu)，如常見的S1CH。
[0004]當(dāng)進(jìn)行預(yù)清洗工藝時(shí)，容易對(duì)超低介電常數(shù)材料造成等離子體損傷，即使是使用H2等還原性氣體為工藝氣體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)型預(yù)清洗，也容易對(duì)超低介電常數(shù)材料的成分及屬性造成影響，大多表現(xiàn)在介質(zhì)材料的K值升高以及介質(zhì)材料表面疏水性變差等。為此需要實(shí)時(shí)檢測(cè)預(yù)清洗工藝中晶圓附近離子流的密度，預(yù)防離子流對(duì)超低介電常數(shù)材料造成損傷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，有必要提供一種能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)工藝腔室中工藝環(huán)境的工藝腔室及方法，以提聞廣品優(yōu)良率。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]一種工藝腔室，在所述工藝腔室中設(shè)置有檢測(cè)所述工藝腔室中工藝環(huán)境的裝置，所述裝置包括檢測(cè)器和檢測(cè)電路；所述檢測(cè)電路包括穩(wěn)壓電源和測(cè)試電阻，所述穩(wěn)壓電源的一端接地，所述穩(wěn)壓電源的另一端與所述測(cè)試電阻的一端電連接；所述測(cè)試電阻的另一端與所述檢測(cè)器電連接；所述檢測(cè)器置于所述工藝腔室的腔體的內(nèi)部，所述檢測(cè)器用于檢測(cè)所述工藝腔室內(nèi)的離子流密度。
[0008]作為一種可實(shí)施方式，所述檢測(cè)器的檢測(cè)點(diǎn)位于放置在所述工藝腔室中的晶圓的附近，且所述檢測(cè)器的檢測(cè)點(diǎn)與放置在所述工藝腔室中的晶圓的上表面處于同一水平面。
[0009]作為一種可實(shí)施方式，所述工藝腔室包括固定所述晶圓的環(huán)形壓邊；在所述環(huán)形壓邊的上表面設(shè)置凹槽；所述檢測(cè)器放置在所述環(huán)形壓邊的凹槽內(nèi)。
[0010]作為一種可實(shí)施方式，所述凹槽與所述環(huán)形壓邊的內(nèi)環(huán)的距離為0.5cm。
[0011]作為一種可實(shí)施方式，，所述檢測(cè)器為檢測(cè)探針或環(huán)形檢測(cè)線圈，所述檢測(cè)器為金屬材質(zhì)。
[0012]作為一種可實(shí)施方式，所述檢測(cè)器為檢測(cè)線圈，所述凹槽為環(huán)形凹槽，且所述凹槽與所述環(huán)形壓邊同軸設(shè)置。
[0013]作為一種可實(shí)施方式,所述檢測(cè)線圈的直徑為0.6mm至0.8mm。
[0014]作為一種可實(shí)施方式，所述檢測(cè)器為檢測(cè)探針，所述檢測(cè)探針在所述凹槽內(nèi)的高度為0.7mm。
[0015]作為一種可實(shí)施方式，所述檢測(cè)探針為直徑為0.8_至1.2mm的圓柱形金屬探針。
[0016]作為一種可實(shí)施方式，所述穩(wěn)壓電源的正極接地，負(fù)極與所述測(cè)試電阻電連接，且所述穩(wěn)壓電源的的輸出電壓小于或等于-40伏。
[0017]作為一種可實(shí)施方式，所述檢測(cè)電路還包括濾波器，所述濾波器的一端連接到所述測(cè)試電阻，另一端連接到所述檢測(cè)器。
[0018]本發(fā)明還提供一種檢測(cè)工藝腔室中工藝環(huán)境的方法，所述方法采用一種檢測(cè)工藝腔室中工藝環(huán)境的裝置，所述裝置包括檢測(cè)器和檢測(cè)電路；所述檢測(cè)電路包括穩(wěn)壓電源和測(cè)試電阻，所述穩(wěn)壓電源的一端接地，所述穩(wěn)壓電源的另一端與所述測(cè)試電阻的一端電連接；所述測(cè)試電阻的另一端與所述檢測(cè)器電連接；所述方法的工作步驟如下:
[0019]將所述檢測(cè)器置于所述工藝腔室的腔體的內(nèi)部；
[0020]開始工藝，在工藝腔室中激發(fā)產(chǎn)生等離子體后，測(cè)量測(cè)試電阻兩端的電壓；
[0021]然后根據(jù)測(cè)得的所述電壓計(jì)算所述工藝腔室內(nèi)離子流的密度，與離子流的密度的正常值范圍進(jìn)行比對(duì)。
[0022]作為一種可實(shí)施方式，當(dāng)離子流的密度高于正常值范圍時(shí)，停止工藝。
[0023]作為一種可實(shí)施方式，測(cè)量所述測(cè)試電阻兩端的電壓后，根據(jù)以下公式計(jì)算離子流的密度，
[0024]φ = V(RXS)，其中，V為所述測(cè)試電阻兩端的電壓，R為所述測(cè)試電阻的阻值，S為檢測(cè)器的檢測(cè)點(diǎn)的表面積。
[0025]作為一種可實(shí)施方式，所述離子流的密度的正常值范圍為0.luA/cm2?0.25uA/
2
cm ο
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)比較本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的工藝腔室中設(shè)置了檢測(cè)腔室中的裝置，該裝置能夠在不影響工藝過程的同時(shí)，對(duì)晶圓表面的離子流密度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)離子流的異常，進(jìn)而預(yù)防離子流對(duì)介質(zhì)層的超低介電常數(shù)材料造成損傷。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的工藝腔室的一個(gè)實(shí)施例在工作狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為圖1所示的工藝腔室在工作狀態(tài)時(shí)環(huán)形壓邊與晶圓的位置關(guān)系示意圖；
[0029]圖3為本發(fā)明的工藝腔室的檢測(cè)工藝腔室中工藝環(huán)境的裝置的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4為本發(fā)明的工藝腔室的檢測(cè)工藝腔室中工藝環(huán)境的裝置的實(shí)施例二的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖5為本發(fā)明的檢測(cè)工藝腔室中工藝環(huán)境的裝置的檢測(cè)電路的濾波器的電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為了解決離子流對(duì)超低介電常數(shù)材料造成損傷的問題，提出了一種新的工藝腔室來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)，進(jìn)而在離子流密度超出正常值的時(shí)候停止工藝，避免出現(xiàn)不合格產(chǎn)品。
[0033]以下以預(yù)清洗腔室為例(即工藝腔室為預(yù)清洗腔室)并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說明。
[0034]請(qǐng)參閱圖1所示，圖1為預(yù)清洗腔室在工作狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖，預(yù)清洗腔室100包括腔體110、篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)180、加熱器130、加熱基座140 (Heater)、射頻系統(tǒng)150、螺旋管線圈160與石英頂170。
[0035]螺旋管線圈160安裝在石英頂170上，本實(shí)施例中，射頻系統(tǒng)150采用2MHz的電源。
[0036]作為一種可實(shí)施方式，預(yù)清洗腔室100還包括環(huán)形壓邊120 (Edge ring)，環(huán)形壓邊120位于加熱器130上，用來固定晶圓(Wafer)。環(huán)形壓邊120由絕緣材料制成。
[0037]請(qǐng)結(jié)合圖2所示，其為預(yù)清洗腔室在工作狀態(tài)時(shí)環(huán)形壓邊與晶圓的位置關(guān)系示意圖，本實(shí)施例中，需要進(jìn)行預(yù)清洗處理的晶圓放置在預(yù)清洗腔室100的加熱器130上，晶圓和加熱器130接觸并置于其中部。當(dāng)進(jìn)行預(yù)清洗工藝時(shí)，加熱器130和環(huán)形壓邊120上升到工藝位置后，環(huán)形壓邊120均勻地壓在晶圓的邊緣，將其固定，防止晶圓偏移。
[0038]預(yù)清洗工藝進(jìn)行時(shí)，射頻系統(tǒng)150將工藝氣體H2激發(fā)為H+和H自由基，其中的H+會(huì)導(dǎo)致介質(zhì)層的超低介電常數(shù)材料中的C元素減少，進(jìn)而導(dǎo)致K值升高；另外由于介質(zhì)層的超低介電常數(shù)材料通常比較疏松、多孔；如果晶圓表面附近存在較多的離子，離子會(huì)在鞘層電壓的作用下，對(duì)晶圓進(jìn)行轟擊，導(dǎo)致溝槽形貌發(fā)生變化。雖然預(yù)清洗腔室100中接地的篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)180會(huì)過濾掉一部分H+，而讓大部分H自由基到達(dá)晶圓表面進(jìn)行預(yù)清洗工藝。但是篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)180不能有效過濾掉的殘留H+就會(huì)對(duì)超低介電常數(shù)材料造成損傷。因此本發(fā)明設(shè)置了檢測(cè)粒子流密度的裝置來實(shí)時(shí)檢測(cè)工藝過程中晶圓表面的H+離子流的密度，預(yù)防其對(duì)介質(zhì)層的超低介電常數(shù)材料的損傷，從而提高后續(xù)銅互連工藝的可靠性和產(chǎn)品良率。
[0039]請(qǐng)參閱圖3所示，其為本發(fā)明的檢測(cè)工藝腔室中工藝環(huán)境的裝置的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明的檢測(cè)工藝腔室中工藝環(huán)境的裝置200包括檢測(cè)器210和檢測(cè)電路，檢測(cè)器210與所述檢測(cè)電路連接；檢測(cè)電路包括測(cè)試電阻230與穩(wěn)壓電源240，穩(wěn)壓電源240的一端接地，另一端與測(cè)試電阻230電連接；測(cè)試電阻230的另一端與檢測(cè)器210電連接。檢測(cè)器210用于檢測(cè)所述腔室內(nèi)的離子流密度。
[0040]作為一種可實(shí)施方式，檢測(cè)器210的檢測(cè)點(diǎn)位于放置在預(yù)清洗腔室100中的晶圓140的附近，且檢測(cè)器210的檢測(cè)點(diǎn)與放置在預(yù)清洗腔室100中的晶圓140的上表面處于同一水平面。如圖3所示，檢測(cè)器210置于腔體110的內(nèi)部，此時(shí)檢測(cè)器210的檢測(cè)點(diǎn)與放置在預(yù)清洗腔室100中的晶圓140的上表面處于同一平面。這種設(shè)計(jì)保證了檢測(cè)器210的檢測(cè)精度，使得檢測(cè)器檢測(cè)時(shí)晶圓附近的離子流密度。測(cè)試電阻230與穩(wěn)壓電源240置于腔體110的外部，這樣可以避免檢測(cè)離子流密度的裝置影響晶圓工藝，同時(shí)可以節(jié)省空間。檢測(cè)器210實(shí)時(shí)檢測(cè)預(yù)清洗腔室100中晶圓140附近離子流的密度，