用于确定化学元素浓度并控制半导体工艺的热磷酸的自动采样制造技术

描述了用于确定化学元素浓度和控制半导体工艺的样品的自动采样系统和方法。一个系统的实施例包括被配置为在第一位置收集磷酸样品的远程采样系统，所述远程采样系统包括远程阀，所述远程阀具有与其耦合的保持环；以及被配置为用于定位在远离所述第一位置的第二位置的分析系统，所述分析系统经由输送管线耦合到远程阀，所述分析系统包括被配置为确定磷酸样品的一个或多个成分浓度的分析设备，并且包括被配置为将样品从保持环引入输送管线以利用分析设备进行分析的第二位置处的样品泵。

Automatic sampling of hot phosphoric acid used to determine the concentration of chemical elements and control the process of semiconductor

An automatic sampling system and method for determining a concentration of a chemical element and controlling a semiconductor process are described. The embodiment of a system includes a processor configured to collect the first position in the remote acid sample sampling system, the remote sampling system includes a remote valve, the remote valve has a retaining ring coupled thereto; and is configured for positioning in the analysis system away from the first position of the second position, the analysis system the pipeline is coupled to the remote valve, the analysis system including analysis of equipment is configured to determine one or more components of the sample concentration of phosphoric acid, and is configured to sample pump samples from the retaining ring into second position pipeline using analysis equipment analysis.

【技术实现步骤摘要】
用于确定化学元素浓度并控制半导体工艺的热磷酸的自动采样相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119(e)要求享有于2015年12月8日提交的、标题为“AUTOMATICSAMPLINGOFHOTPHOSPHORICACIDFORTHEDETERMINATIONOFCHEMICALELEMENTCONCENTRATIONSANDCONTROLOFSEMICONDUCTORPROCESSES”的美国临时申请序号No.62/264,740的权益。美国临时申请序号No.62/264,740通过以其全文引用的方式并入本文中。
技术介绍
光谱测定法指的是将辐射强度的测量结果作为波长的函数以识别材料的一部分成分。电感耦合等离子体(ICP)光谱测定法是常用于确定液体样品中的微量元素浓度和同位素比的分析技术。例如，在半导体工业中，ICP光谱测定法可以用于确定样品中的金属浓度。ICP光谱测定法采用电磁产生的部分电离的氩等离子体，其达到大约7,000K的温度。当样品被引入等离子体时，高温使得样品原子电离或发光。由于每种化学元素产生特征质谱或发射光谱，测量所发射的质量或光的谱图允许确定原始样品的元素组成。待分析样品经常以样品混合物的方式被提供。样品引入系统可以用于将液体样品引入ICP光谱测定仪器(例如，电感耦合等离子体质谱仪(ICP/ICP-MS)、电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)等)以进行分析。例如，样品引入系统可以从容器中抽取等分的液体样品，并且之后将该等分试样传送到喷雾器，该喷雾器通过ICP光谱测定仪器将该等分试样转换为适合于以等离子体电离的多分散气溶胶。随后在喷雾室中对气溶胶进行分类以去除较大的气溶胶颗粒。在离开喷雾室时，通过ICP-MS或ICP-AES仪器的等离子体炬管组件将气溶胶引入等离子体以进行分析。
技术实现思路
描述了用于确定化学元素浓度和控制半导体工艺的样品的自动采样系统和方法。一个系统的实施例包括被配置为在第一位置收集磷酸样品的远程采样系统，所述远程采样系统包括远程阀，所述远程阀具有与其耦合的保持环；以及被配置为用于定位在远离所述第一位置的第二位置的分析系统，所述分析系统经由输送管线耦合到远程阀，所述分析系统包括被配置为确定磷酸样品的一个或多个成分浓度的分析设备，并且包括被配置为将样品从保持环引入输送管线以利用分析设备进行分析的第二位置处的样品泵。提供本
技术实现思路
以用简化的形式引入概念的选择，这些概念将在以下的具体实施方式中进一步地描述。本
技术实现思路
不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。附图说明参考附图描述了具体实施方式。在附图中，在说明书和附图中的不同实例中使用的相同的附图标记可以指示相似或相同的项。图1是根据本公开内容的示例性实施方式的用于化学元素浓度的自动分析的远程分析系统的示意图。图2是根据本公开内容的示例性实施方式的用于热磷酸自动采样以及经由样品的远程稀释来分析磷酸中的化学元素浓度的系统的示意图。图3A是根据本公开内容的示例性实施方式的具有热护套的受控样品输送管线的示意图。图3B是根据本公开内容的示例性实施方式的图3A的具有热护套的受控样品输送管线的截面图。图4是根据本公开内容的示例性实施方式的均都具有热护套的多个受控样品输送管线的示意图。图5是根据本公开内容的示例性实施方式的经由用于化学元素浓度自动分析的远程分析系统的一个或多个输出的蚀刻系统的控制协议的示意图。具体实施方式参考图1-5，描述了用于确定化学元素浓度和控制半导体工艺的样品(例如，热磷酸)的自动采样的系统和方法。对于半导体制造，可以采用某些蚀刻技术以利用精确控制来化学去除半导体晶圆层。例如，对于氮化物半导体晶圆，该氮化物膜可以被精确地蚀刻而不损害其它组件或层。可以通过使用热磷酸(例如，具有从约150℃到约180℃温度的磷酸(H3PO4))的湿蚀刻工艺来促进这种蚀刻，其中蚀刻速率取决于热磷酸中硅的浓度。因此蚀刻工艺的时间控制可以取决于对磷酸中硅量的精确控制。磷酸中太多的硅会大幅减缓或基本终止蚀刻速率，然而磷酸中太少的硅会导致蚀刻速率过快，从而可能损害被制造的设备。进一步地，热磷酸中的硅浓度会随着时间变化，因为蚀刻工艺本身将硅添加到磷酸浴中，由此改变了硅浓度。因此，本公开内容是针对用于确定化学元素浓度和控制半导体工艺的热磷酸自动采样的系统和方法。在实施方式中，使用热磷酸样品的远程稀释或热磷酸样品的热传输中的一种或多种，该系统和方法包括对热磷酸的采样和分析以用于准确确定金属(例如，硅、钨、铜、钛等)和非金属的浓度。该样品可以从第一位置处的远程采样点传输至在第二位置处的具有ICP或ICP-MS检测器的集中分析器系统，以用于确定化学元素浓度。在实施方式中，该系统包括在传输和利用分析器系统进行分析之前在第一位置稀释样品(例如，热磷酸样品)的泵系统。稀释可以包括从约5倍的稀释至约20倍的稀释。在实施方式中，该稀释因子可以更低(例如，低于5倍的稀释)或更高(例如，高达约100倍的稀释)。进一步地，该系统和方法可以包括化学元素浓度的确定、化学元素浓度数据的报告(例如，经由一个或多个通信协议)，以及基于化学元素浓度数据的半导体工艺条件的自动控制(例如，相对于氮化物蚀刻的热磷酸的反馈响应控制)。在以下讨论中，提出了用于确定化学元素浓度和控制半导体工艺的热磷酸的自动采样技术的示例性实施方式。示例性实施方式一般地参考图1到图5，描述了被配置为分析从第一位置处的远程采样点经过一个或多个距离传输到第二位置处的集中式分析器系统的样品的示例性系统。在实施方式中，样品包括用于包括硅的化学蚀刻工艺(例如，氮化物湿蚀刻)的半导体制造工艺的热磷酸。在这种蚀刻期间，在远程采样位置的采样点处的热磷酸可以超过150℃，例如，热磷酸可以维持在从约150℃到约180℃。高于约165℃的温度会导致氮化硅(例如，Si3N4)的更快的蚀刻或去除，但是会降低对氧化硅(例如，SiO2)和硅的选择性。系统100包括位于第一位置处的分析系统102。系统100还包括位于远离第一位置的第二位置处的一个或多个远程采样系统104。系统100还可以包括位于第三位置、第四位置等等处的一个或多个远程采样系统104，其中第三位置和/或第四位置远离第一位置。在一些实施例中，系统100还可以包括位于第一位置处(例如，靠近分析系统102)的一个或多个采样系统。例如，第一位置处的采样系统可以包括与分析系统102耦合的采样设备132。该一个或多个远程采样系统104可以能够操作用于从第二位置、第三位置、第四位置等接收样品，并且系统100可以能够操作用于将样品从一个或多个远程采样系统104传送到分析系统102以进行分析。例如，该一个或多个远程采样系统104可以包括自动采样器或其它采样设备，其被配置为将样品从采样点引入系统100中，例如通过吸气、泵操作(例如，注射泵、蠕动泵等)等。远程采样系统104可以被配置为从采样点接收样品112并且制备用于传送和/或分析的样品112。在实施例中，远程采样系统104可以以离分析系统102的各种距离进行设置(例如，在第一位置与第二位置之间为1m、5m、10m、50m、100m、1000m等)。在实施方式中，远程采样系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：被配置为收集在第一位置处的磷酸样品的远程采样系统，所述远程采样系统包括远程阀，所述远程阀具有与其耦合的保持环；以及被配置为定位在远离所述第一位置的第二位置处的分析系统，所述分析系统经由输送管线耦合到所述远程阀，所述分析系统包括分析设备，所述分析设备被配置为确定所述磷酸样品的一种或多种成分的浓度，并且所述分析系统包括位于所述第二位置处的样品泵，所述样品泵被配置为将所述样品从所述保持环引入到所述输送管线中以通过所述分析设备进行分析。

【技术特征摘要】
2015.12.08 US 62/264,740;2016.12.01 US 15/366,2501.一种系统，包括：被配置为收集在第一位置处的磷酸样品的远程采样系统，所述远程采样系统包括远程阀，所述远程阀具有与其耦合的保持环；以及被配置为定位在远离所述第一位置的第二位置处的分析系统，所述分析系统经由输送管线耦合到所述远程阀，所述分析系统包括分析设备，所述分析设备被配置为确定所述磷酸样品的一种或多种成分的浓度，并且所述分析系统包括位于所述第二位置处的样品泵，所述样品泵被配置为将所述样品从所述保持环引入到所述输送管线中以通过所述分析设备进行分析。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述磷酸样品在所述第一位置处具有从约150℃到约180℃的温度。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述分析系统还包括本地样品阀，所述本地样品阀耦合到所述分析设备并且经由所述输送管线耦合到所述远程阀。4.根据权利要求1所述的系统，还包括：围绕所述输送管线的至少一部分的热护套。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述热护套包括在所述热护套与所述输送管线之间的环形区域中的温度受到调节的流体。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述分析系统包括以下各项的至少其中之一：载体泵，所述载体泵经由载体流体管线耦合到所述远程阀；稀释液泵，所述稀释液泵经由稀释液流体管线耦合到所述远程阀；或者标准液泵，所述标准液泵经由标准液流体管线耦合到所述远程泵。7.根据权利要求6所述的系统，还包括：热护套，所述热护套围绕所述输送管线的至少一部分以及所述载体流体管线、所述稀释液流体管线或所述标准液流体管线的至少其中之一。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述热护套包括在所述热护套与所述输送管线之间的环形区域中的温度受到调节的流体。9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述载体流体管线、所述稀释液流体管线或所述标准液流体管线的所述至少其中之一位于所述热护套与所述输送管线之间的环形区域中。10.根据权利要求1所述的系统，还包括通信耦合部，所述通信耦合部被配置为在所述分析系统与以下各项中的一个或多个之间提供控制信号：位于所述第一位置处的磷酸蚀刻系统的加热器；被配置为使所述磷酸蚀刻系统的磷酸再循环的再循环泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·W·尤尔迈耶，J·S·李，D·R·维德林，P·沙利文，
申请(专利权)人：基础科学公司，
类型：发明
国别省市：美国,US