[發明專利]晶圓表面的超微量陰陽離子檢測系統

有效

• 申請號: 201210171681.9
• 申請日: 2012-05-29
• 公開（公告）號: CN103454334A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 溫子瑛
• 申請（專利權）人: 無錫華瑛微電子技術有限公司
• 主分類號: G01N27/49
• 分類號: G01N27/49
• 代理公司: 無錫互維知識產權代理有限公司 32236
• 代理人: 王愛偉

【技術領域】

本發明涉及半導體晶圓或相似工件的表面處理領域，特別涉及一種晶圓表面的超微量陰陽離子檢測系統。

【背景技術】

半導體晶圓是生產集成電路所用的載體。在半導體集成電路制造的工藝流程中，有近100個以上的步驟與晶圓表面清洗和化學處理有關，這些步驟占總生產流程步驟的25％至35％。其中，最應用普遍的濕法處理過程為：先用適當的化學制劑對晶圓表面進行處理，再用大量超純水(Ultra?Pure?Water，簡稱UPW)進行沖洗。留在晶圓表面的各種化學殘余都會造成生產工藝中的誤差和缺陷，包括不均勻性、晶格缺陷、空穴、漏電、短路以及超載等，直接影響工藝成品率。化學污染是半導體生產中主要的檢測分析對象之一。

目前，半導體工藝中使用的化學污染檢測技術主要分為點和全面積兩種檢測方式。點檢測主要是應用全反射X射線熒光(TXRF)和飛行時間離子質譜儀(SIMS)，對單面積的晶圓表面上異物顆粒化學成分和污染空間分布的檢測。TXRF對檢測原子數大于硅的元素的化學污染非常有用，但對更輕的元素檢測精度并不靈敏，同時其檢測精度在1010原子/平方厘米量級，高于SIA科技發展表中對半導體工藝的要求。SIMS對所有的元素均有很好的檢測精度，對人工使用的要求很高，很難實現自動控制，是一種有損檢測技術，對工藝質量監控會造成每星期上千美元的芯片浪費。全面積檢測則是指利用氣相沉積(VPD)方法提取整個晶圓表面的化學污染物，繼而利用上述儀器加以檢測，以達到全面反應整個晶圓表面的化學污染情況。此外，針對上述儀器的缺點，可聯合利用其他化學分析儀器進行檢測，比如檢測金屬的電感耦合等離子體–質譜儀，陰陽離子檢測的液相離子色譜等等。

上述化學污染的檢測分析方式對處理晶圓的化學制劑殘留情況不能實現在線監控，對晶圓處理效果更不能達到化學污染超微量的檢測水平。

因此有必要提供一種新的解決方案來解決上述問題。

【發明內容】

本發明的目的在于提供一種晶圓表面的超微量陰陽離子檢測系統，用于定性定量分析晶圓表面超微量陰陽離子。

為實現上述目的，本發明提供一種晶圓表面的超微量陰陽離子檢測系統，其包括：微腔室處理裝置，其包括上腔室部和下腔室部，所述上腔室部和所述下腔室部在一驅動裝置的驅動下在一裝載和/或移除半導體晶圓的打開位置和一用于容納該半導體晶圓的關閉位置之間相對移動，當所述上腔室部和所述下腔室部處于關閉位置時形成一微腔室，所述半導體晶圓安裝于所述微腔室內，所述上腔室部和/或所述下腔室部包括一個或多個供超純水進入所述微腔室的入口和一個或多個供超純水處理液排出所述微腔室的出口；超微量陰陽離子檢測裝置，其將超純水處理液中的陰離子和陽離子進行分離，隨后分別對分離后的陰陽離子進行濃縮，再分別對濃縮后的陰陽離子進行陰陽離子檢測。

進一步的，所述超微量陰陽離子檢測裝置包括陰陽離子分離裝置、陰離子濃縮裝置、陽離子濃縮裝置、陰離子檢測裝置和陽離子檢測裝置。所述陰陽離子分離裝置接收來自微腔室處理裝置的超純水處理液，利用電去離子技術基于所述超純水處理液得到含有陽離子的溶液和含有陰離子的溶液；所述陰離子濃縮裝置接收來自所述陰陽離子分離裝置的含有陰離子的溶液，先將該含有陰離子的溶液中的陰離子進行濃縮，而后通過所述陰離子檢測裝置對濃縮后的陰離子進行檢測；所述陽離子濃縮裝置接收來自所述陰陽離子分離裝置的含有陽離子的溶液，先將該含有陽離子的溶液中的陽離子進行濃縮，而后通過所述陽離子檢測裝置對濃縮后的陽離子進行檢測。

更進一步的，所述陰陽離子分離裝置包括依次間隔設置的陰極、第二陰離子交換膜、第一陽離子交換膜、第一陰離子交換膜、第二陽離子交換膜和陽極，在第一陽離子交換膜和第一陰離子交換膜之間可填充有離子交換樹脂，其中陰極和第二陰離子交換膜之間形成第一極水室，第二陰離子交換膜和第一陽離子交換膜之間形成第一濃水室，第一陽離子交換膜和第一陰離子交換膜和之間形成淡水室，第一陰離子交換膜和第二陽離子交換膜之間形成第二濃水室，第二陽離子交換膜和陽極之間形成第二極水室，來自微腔室處理裝置的超純水處理液進入所述淡水室，來自外部的部分極水溶液流入第一極水室，來自外部的部分極水溶液流入第二極水室，來自外部的超純水分別流入第一濃水室和第二濃水室。