本實用新型涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種監(jiān)控晶圓。

背景技術(shù)：

在半導(dǎo)體器件的制造過程中，晶圓需經(jīng)過各個工藝流程的加工設(shè)備進(jìn)行加工制造，而于制造過程中，晶圓表面可能會留有污染物，如顆粒物、金屬粒子、有機(jī)物等。圖1為晶圓表面檢測到的污染物(圖1虛線圈內(nèi))的示意圖，這些附著于晶圓上的污染物，可能會影響后續(xù)所形成的器件的性能。這些污染物可能來源于空氣環(huán)境中，也可能來源于晶圓的加工設(shè)備中。隨著半導(dǎo)體芯片的集成度越來越高，對晶圓表面的清潔度要求也越來越嚴(yán)格，因此對生產(chǎn)工藝流程中的加工設(shè)備的監(jiān)控，特別是加工設(shè)備的清潔度的監(jiān)控顯得尤為重要。

圖2為使用監(jiān)控晶圓對機(jī)臺進(jìn)行監(jiān)控測試的流程示意圖。如圖2所示，使用監(jiān)控晶圓對機(jī)臺進(jìn)行監(jiān)控測試，尤其是對機(jī)臺的清潔度進(jìn)行監(jiān)控測試時，將一監(jiān)控晶圓放置于機(jī)臺內(nèi)運(yùn)行，該監(jiān)控晶圓一般為裸晶圓或于裸晶圓上生長有硅薄膜的晶圓片；所述監(jiān)控晶圓于機(jī)臺內(nèi)運(yùn)行完畢后，使用檢測設(shè)備對監(jiān)控晶圓進(jìn)行檢測，并根據(jù)檢測設(shè)備檢測出的缺陷判斷機(jī)臺的清潔度，從而確認(rèn)機(jī)臺是否異常。

上述監(jiān)控方法中，需使用檢測設(shè)備對監(jiān)控晶圓進(jìn)行缺陷檢測，再根據(jù)檢測結(jié)果判定機(jī)臺的異常狀況。現(xiàn)有的晶圓缺陷的檢測設(shè)備，其工作的基本原理是將光學(xué)顯微鏡下獲得的芯片上的圖像轉(zhuǎn)換成為數(shù)據(jù)圖像，然后通過與相鄰芯片上的數(shù)據(jù)圖像進(jìn)行比較來檢測缺陷所在的位置。然而，由于裸晶圓及裸晶圓上生長有硅薄膜的晶圓片，均沒有經(jīng)過蝕刻而形成圖形，因此檢測設(shè)備對于裸晶圓及裸晶圓上生長有硅薄膜的晶圓片的檢測靈敏度較低。這種情況下往往導(dǎo)致量產(chǎn)中的產(chǎn)品已檢測到缺陷，但是使用裸晶圓對加工設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控檢測時卻未能偵測到異常，使得異常機(jī)臺繼續(xù)投入使用，造成更多不良的晶圓片，甚至更多的不良影響批次。

圖3為生產(chǎn)中的晶圓產(chǎn)品于日常抽檢時的缺陷數(shù)量圖，在圖3中，橫坐標(biāo)代表日期，縱坐標(biāo)代表晶圓上的缺陷數(shù)量。圖4為對機(jī)臺進(jìn)行日常監(jiān)控測試時監(jiān)控晶圓上的缺陷數(shù)量圖，在圖4中，橫坐標(biāo)代表日期，縱坐標(biāo)代表監(jiān)控晶圓上的缺陷數(shù)量。參考圖3與圖4所示，當(dāng)機(jī)臺處于異常狀態(tài)下，生產(chǎn)的晶圓產(chǎn)品中已檢測到大量缺陷(如圖3中虛線框所示)，然而在對應(yīng)的時間段內(nèi)使用監(jiān)控晶圓對異常機(jī)臺進(jìn)行監(jiān)控測試時，監(jiān)控晶圓上的缺陷數(shù)量于正常范圍內(nèi)波動(如圖4中虛線框所示)，并未檢測到異常，即使用上述監(jiān)控晶圓對機(jī)臺進(jìn)行監(jiān)控的靈敏度低，無法及時監(jiān)控到機(jī)臺異常。

因此，有必要提供一種監(jiān)控晶圓以提高機(jī)臺的監(jiān)控靈敏度，及時發(fā)現(xiàn)和解決實際生產(chǎn)中的問題，并且不改變生產(chǎn)線上工藝設(shè)備的特性本身。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中，對生產(chǎn)工藝流程中的加工設(shè)備的監(jiān)控，特別是加工設(shè)備的清潔度的監(jiān)控的靈敏度較低的問題。

本實用新型提供一種監(jiān)控晶圓，包括裸晶圓以及形成于所述裸晶圓上的圖形化的膜層。

可選的，圖形化的膜層為圖形化的氧化層。

可選的，監(jiān)控晶圓還包括形成于所述裸晶圓上的緩沖層和形成于所述緩沖層上的金屬層，所述圖形化的氧化層形成于所述金屬層上。

可選的，圖形化的氧化層的材質(zhì)為二氧化硅。

可選的，緩沖層的材質(zhì)為二氧化硅。

可選的，金屬層的材質(zhì)為銅或鋁。

可選的，圖形化的膜層為圖形化的金屬層。

可選的，監(jiān)控晶圓還包括形成于所述裸晶圓上的緩沖層，所述圖形化的金屬層形成于所述緩沖層上。

可選的，圖形化的金屬層的材質(zhì)為銅或鋁。

可選的，緩沖層的材質(zhì)是二氧化硅。

可選的，圖形化的膜層的圖形為矩形陣列。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的監(jiān)控晶圓包括裸晶圓以及形成于所述裸晶圓上的圖形化的膜層，即所述監(jiān)控晶圓表面具有圖形，可在不改變生產(chǎn)線上檢測設(shè)備的本身特性的前提下，使得檢測設(shè)備對監(jiān)控晶圓上的缺陷具有更高的缺陷檢出率，從而提高機(jī)臺的監(jiān)控靈敏度。

進(jìn)一步的，本實用新型提供的監(jiān)控晶圓具有金屬層，當(dāng)對帶有液體參與的機(jī)臺進(jìn)行監(jiān)控測試時，所述金屬層可與機(jī)臺內(nèi)的液體接觸，由于金屬置于空氣中，金屬表面可自然形成一金屬氧化物薄膜，金屬氧化膜為帶有極性的群組，有利于空氣或水中的微量有機(jī)分子附著于晶圓表面上。因此利用金屬薄膜的這一特質(zhì)，能更為明顯的體現(xiàn)機(jī)臺的清潔度狀況，同時檢測設(shè)備也能更容易的檢測到監(jiān)控晶圓上的缺點，當(dāng)設(shè)備處于異常狀況時，能及時的發(fā)現(xiàn)異常，以避免不良影響擴(kuò)大化。

附圖說明

圖1為晶圓表面的污染物示意圖；

圖2為使用監(jiān)控晶圓對機(jī)臺進(jìn)行監(jiān)控測試的流程示意框圖；

圖3為生產(chǎn)中的晶圓產(chǎn)品于日常抽檢時的缺陷數(shù)量圖；

圖4為現(xiàn)有技術(shù)中對機(jī)臺進(jìn)行監(jiān)控測試時監(jiān)控晶圓上缺陷數(shù)量圖；

圖5為本實用新型實施例一的監(jiān)控晶圓的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實用新型實施例二的監(jiān)控晶圓的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本實用新型實施例三的監(jiān)控晶圓的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8采用現(xiàn)有技術(shù)的監(jiān)控晶圓以及本實用新型實施例二的監(jiān)控晶圓對機(jī)臺進(jìn)行監(jiān)控檢測時的缺陷數(shù)量對比圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進(jìn)一步說明，以便對本實用新型的構(gòu)思、所解決的技術(shù)問題、構(gòu)成技術(shù)方案的技術(shù)特征和帶來的技術(shù)效果有更進(jìn)一步的了解。但是，需要說明的是，對這些實施方式的說明是示意性的，并不構(gòu)成對本實用新型的具體限定。附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通常晶圓缺陷檢測設(shè)備對帶有圖形的晶圓的檢測靈敏度均大于對裸晶圓的檢測靈敏度，基于此，本實用新型提供一種監(jiān)控晶圓，所述監(jiān)控晶圓包括裸晶圓以及形成于所述裸晶圓上的圖形化的膜層。由于所述監(jiān)控晶圓上形成有圖形化的膜層，使得檢測設(shè)備對監(jiān)控晶圓上的缺陷具有了更高的缺陷檢出率，提高機(jī)臺的監(jiān)控靈敏度。

下面結(jié)合剖面示意圖對本實用新型的監(jiān)控晶圓進(jìn)行更詳細(xì)的描述。

圖5為本實用新型實施一的監(jiān)控晶圓的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，所述監(jiān)控晶圓包括裸晶圓110以及形成于所述裸晶圓110上的圖形化的膜層120。較佳的，所述圖形化的膜層120是圖形化的金屬層，所述圖形化的金屬層具有圖形，其是通過圖形化工藝(比如光刻和刻蝕工藝)形成。由于金屬置于空氣中，金屬表面易被氧化形成一金屬氧化物薄膜，金屬氧化物薄膜為帶有極性的群組(如‐OH)，因此當(dāng)有機(jī)分子帶有極性群組時，則會以氫鍵或疏水鍵附著于金屬氧化膜上，有利于空氣或水中的微量有機(jī)分子附著于晶圓表面上。例如當(dāng)采用該監(jiān)控晶圓進(jìn)行機(jī)臺的清潔度監(jiān)控時，利用金屬薄膜的這一特質(zhì)，能更為明顯的體現(xiàn)機(jī)臺的清潔度狀況，同時檢測設(shè)備也能更容易的檢測到監(jiān)控晶圓上的缺點，從而可及時發(fā)現(xiàn)機(jī)臺的異常狀況，避免不良影響的擴(kuò)大。當(dāng)然，本實用新型并不限制圖形化的膜層120的材質(zhì)，所述圖形化的膜層120也可以為圖形化的氧化層或者圖形化的氮化層。

此外，本實用新型提供的監(jiān)控晶圓還可以是于所述裸晶圓上至少形成有兩層薄膜，并對其中一層或多層薄膜進(jìn)行圖形化(光刻和蝕刻)，形成帶有圖形的晶圓片。優(yōu)選方案中，所述監(jiān)控晶圓上沉積的多層薄膜中包含一金屬薄膜，所述金屬薄膜至少部分暴露出來。利用該監(jiān)控晶圓進(jìn)行機(jī)臺的清潔度監(jiān)控時，所述機(jī)臺往往包含帶有液體參與的部分，所述暴露出來的金屬薄膜可與機(jī)臺內(nèi)的液體接觸。如上所述，由于金屬表面易被氧化形成金屬氧化膜薄膜，所述金屬氧化物薄膜為帶有極性的群組，從而有利于液體中的微量有機(jī)分子附著于晶圓表面上。進(jìn)一步的，所述監(jiān)控晶圓上的多層薄膜均由不與機(jī)臺內(nèi)的液體發(fā)生反應(yīng)的材質(zhì)制成，例如，所述液體是水，那么除金屬層外的其它薄膜的材質(zhì)為二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氮氧化硅(SiON)中的一種或多種，這樣，所述監(jiān)控晶圓可重復(fù)利用，減少資源浪費(fèi)。

以下結(jié)合附圖6對本實用新型提供的具有三層薄膜的監(jiān)控晶圓進(jìn)一步舉例說明。如圖6所示，本實施例中，所述監(jiān)控晶圓上生長有三層薄膜，所述三層薄膜分別為：形成于裸晶圓210上的緩沖層220，形成于所述緩沖層220上的金屬層230，以及形成于所述金屬層230上的圖形化的氧化層240。其中，所述圖形化的氧化層240是通過光刻和蝕刻工藝形成的。所述圖形化的氧化層240的圖形為矩形，所述圖形的尺寸例如是80μm*80μm。本實施例中，所述緩沖層220與圖形化的氧化層240均為SiO₂層，所述金屬層230為銅(Cu)層或鋁(Al)層。目前，很多生產(chǎn)線上并不具備刻蝕金屬層如銅層的條件，但普遍具備刻蝕氧化層的條件，因此，本實施例中，圖形化的氧化層240上形成有圖形，而金屬層230上未形成圖形，可滿足普遍生產(chǎn)線的生產(chǎn)要求。

以下結(jié)合附圖7對本實用新型提供的具有兩層薄膜的監(jiān)控晶圓進(jìn)一步舉例說明。如圖7所示，所述監(jiān)控晶圓上生長有兩層薄膜，所述兩層薄膜分別為：形成于裸晶圓310上的緩沖層320，以及形成于所述緩沖層320上的圖形化的金屬層330。同樣的，所述圖形化的金屬層330是通過光刻和蝕刻形成的。所述圖形化的金屬層330的圖形為矩形，所述圖形的尺寸例如是80μm*80μm。本實施例中，所述緩沖層320為SiO₂層，所述金屬層330為Al層。本實施例中監(jiān)控晶圓只需形成兩層薄膜，工藝更為簡單。

圖8為采用不同的監(jiān)控晶圓對機(jī)臺進(jìn)行監(jiān)控測試時，監(jiān)控晶圓上的缺陷數(shù)量比對圖。如圖8所示，于2015年5月8日之前采用裸晶圓對機(jī)臺進(jìn)行監(jiān)控測試，于2015年5月8日之后采用實施例二提供的監(jiān)控晶圓對機(jī)臺進(jìn)行監(jiān)控測試，可明顯看出2015年5月8日之后于監(jiān)控晶圓上檢測出的缺陷較之前有明顯的波動且波動較大，據(jù)統(tǒng)計，采用實施例一提供的監(jiān)控晶圓之后缺陷檢出率為之前的缺陷檢出率的3.9倍，有效地提高了機(jī)臺的監(jiān)控靈敏度。

上述是以監(jiān)控機(jī)臺的清潔度為例說明了監(jiān)控晶圓的工作原理，但應(yīng)理解，所述監(jiān)控晶圓并不局限于監(jiān)控清潔度，還可用于監(jiān)控機(jī)臺的其它性能，實驗發(fā)現(xiàn)，只要采用有圖形的監(jiān)控晶圓就有利于提高晶圓缺陷檢測設(shè)備的靈敏度。

上述描述僅是對本實用新型較佳實施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。