一种半导体工艺中制备样品溶液的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及半导体领域，公开一种半导体工艺中制备样品溶液的系统及方法。该系统包括反应腔、气体吹扫装置、排气装置、冲洗装置、翻转装置、升降装置、标准溶液供应装置、标准溶液装载装置和取样装置；反应腔分别与气体吹扫装置、排气装置和冲洗装置连接；反应腔具有开口，开口用于作为传送晶圆的入口和出口；标准溶液装载装置设置于反应腔的底部，分别与标准溶液供应装置和取样装置连接；翻转装置设置于反应腔的内部；升降装置用于接收来自翻转装置的晶圆，并调整晶圆的高度和/或水平度，通过与翻转装置的配合使得晶圆的表面与标准溶液装载装置中装载的标准溶液接触。制样过程无需人工操作，避免代入污染，安全性高，时效性强，便于连续制样。续制样。续制样。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体工艺中制备样品溶液的系统及方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种半导体工艺中制备样品溶液的系统及方法。

技术介绍

[0002]薄膜和扩散工艺在半导体制程工艺过程中扮演着重要的作用，半导体的很多电学特性都与掺杂的元素浓度有关，为了提高半导体器件的电学性能，通常会在薄膜和扩散工艺中掺杂B、P等元素以提高材料的导电性能，固此对掺杂元素浓度的精准度要求较高。所以在进行例如Poly、GeSi和BPSG(Boron Phosphorus Silicon Glass，BP硅玻璃)等浓度测试时，对样品采集制作和精度要求极高。

技术实现思路

[0003]根据一些实施例，本申请第一方面提供一种半导体工艺中制备样品溶液的系统，包括：反应腔、气体吹扫装置、排气装置、冲洗装置、翻转装置、升降装置、标准溶液供应装置、标准溶液装载装置和取样装置；
[0004]所述反应腔分别与所述气体吹扫装置、所述排气装置和所述冲洗装置连接；
[0005]所述反应腔具有开口，所述开口用于作为传送晶圆的入口和出口；
[0006]所述标准溶液装载装置设置于所述反应腔的底部，分别与所述标准溶液供应装置和所述取样装置连接，用于接收来自所述标准溶液供应装置的标准溶液，并将制备的样品溶液输出至所述取样装置；
[0007]所述翻转装置设置于所述反应腔的内部，用于吸附、传送和翻转晶圆；
[0008]所述升降装置用于接收来自所述翻转装置的晶圆，并调整所述晶圆的高度和/或水平度，通过与所述翻转装置的配合使得所述晶圆的表面与所述标准溶液装载装置中装载的标准溶液接触。
[0009]申请人在研究中发现，目前半导体厂针对Poly、SiGe和BPSG等的浓度测试都是在开放式制样盒内用真空吸笔吸住晶圆，先将标准溶液均匀的倒在晶圆正面，待正面溶解完全，用PFA(Perfluoroalkoxy，可熔性聚四氟乙烯)镊子将晶圆翻面，继续溶解背面，直至溶解完全，再收集溶解后的溶液。前述制样过程中存在如下弊端：
[0010]①
手动制样的过程，可能代入污染因素，致使数据误判。
[0011]②
由于标准溶液中含有高浓度的HF和HNO3，在开放式的制样盒内制样，很容易造成标准溶液倾洒和溅射，加上排风不及时，制样后需要人工清洗制样盒，耗时费力，安全性低。
[0012]③
手动制样时间把控不一，腐蚀程度不一致，存在过度腐蚀的风险，且时效性差。
[0013]本申请的实施例至少具有以下优点：
[0014]本申请中制样过程在反应腔内部进行，为了保证反应腔内部的洁净度，在样品溶液制备前需要对反应腔内部进行清洁操作，气体吹扫装置可以将洁净气体通入反应腔内
部，配合排气装置对反应腔内部进行吹扫操作，确保反应腔内酸性气体排空；冲洗装置可以对反应腔内部进行冲洗操作。制样过程中，标准溶液供应装置可以将标准溶液通入反应腔内部的标准溶液装载装置内；反应腔内部的翻转装置可以自反应腔上的开口将晶圆吸附传送至升降装置，升降装置可以调整晶圆的高度和/或水平度，并使晶圆的表面与标准溶液装载装置中装载的标准溶液接触，以对晶圆的表面进行蚀刻；升降装置还可以通过调整晶圆的高度精准控制蚀刻时间；晶圆的一个表面蚀刻完成后，翻转装置可以将晶圆翻转一定角度，并与升降装置配合对晶圆的其它表面进行蚀刻。制样结束后，标准溶液装载装置中制备的样品溶液可以直接输出至取样装置，进行取样。取样结束后，还可以通过冲洗装置对反应腔内部进行冲洗操作。因此，本申请提供的半导体工艺中制备样品溶液的系统无需人工操作，可以避免代入污染因素，保证数据的准确度；制样过程中承载标准溶液的标准溶液承载装置位于反应腔内部，避免了标准溶液的倾撒和溅撒，同时，排风装置保证了反应腔的排风，制样前后可以自动对反应腔内部进行清洁操作，省时省力，安全性高且便于连续制样；并且，制样过程中升降装置精准控制蚀刻时间，同时通过升降装置调整晶圆的水平度保证晶圆表面蚀刻的均匀性，时效性强。
[0015]在一些实施例中，所述标准溶液装载装置包括用于装载标准溶液的装载盘，所述装载盘的开口面的尺寸和底面的尺寸满足：晶圆水平设置时，允许所述晶圆朝向所述装载盘的底面的表面均与所述装载盘中装载的标准溶液接触。
[0016]在一些实施例中，所述翻转装置包括处理器、传感器、传动臂、以及安装于所述传动臂的真空吸笔；
[0017]所述传感器、所述传动臂以及所述真空吸笔均与所述处理器信号连接；
[0018]所述传感器用于检测所述晶圆距离所述反应腔的底部表面的高度信息和/或所述晶圆的水平度信息，并将所述高度信息和/或所述水平度信息发送至所述处理器；
[0019]所述传动臂一端安装于所述反应腔的内壁，另一端与所述真空吸笔球铰；
[0020]所述真空吸笔用于吸附所述晶圆，并可在所述传动臂的驱动下传送和翻转所述晶圆。
[0021]在一些实施例中，所述传感器设置在所述反应腔的内壁；或者，
[0022]所述传感器设置在所述传动臂上。
[0023]在一些实施例中，所述传动臂包括多个连杆，所述多个连杆依次首尾传动连接。
[0024]在一些实施例中，所述升降装置包括升降杆控制器、驱动机构以及与所述驱动机构传动连接的多个升降杆；
[0025]所述多个升降杆设置于所述装载盘的边缘且沿所述装载盘的周向分布；
[0026]所述多个升降杆背离所述反应腔的底部表面共面，以承载所述晶圆；
[0027]所述驱动机构与所述升降杆控制器信号连接，用于驱动所述多个升降杆动作以调节所述晶圆的高度和/或水平度。
[0028]在一些实施例中，所述气体吹扫装置包括气体供应部和第一阀组，所述第一阀组设置于所述气体供应部与所述反应腔之间的管路上。
[0029]在一些实施例中，所述第一阀组包括两位两通电磁阀和第一控制阀，所述两位两通电磁阀用于控制所述气体供应部与所述反应腔之间的管路内的洁净气体流量；所述第一控制阀用于控制所述气体供应部与所述反应腔之间的管路通断。
[0030]在一些实施例中，所述冲洗装置包括冲洗液供应部和第二控制阀，所述第二控制阀设置于所述冲洗液供应部与所述反应腔之间的管路上，用于控制管路的通断。
[0031]在一些实施例中，所述标准溶液供应装置包括标准溶液储罐、第三控制阀、进料泵和进料控制器，所述第三控制阀、所述进料泵和所述进料控制器均设置于所述标准溶液储罐与所述反应腔之间的管路上；所述第三控制阀用于控制所述标准溶液储罐与所述反应腔之间的管路通断；所述进料控制器与所述进料泵信号连接，用于控制进入所述反应腔内部的标准溶液总量。
[0032]在一些实施例中，所述反应腔上具有多个标准溶液入口，所述多个标准溶液入口沿所述反应腔的周向布置，且所述多个标准溶液入口均与所述进料控制器和所述标准溶液装载装置通过管路连接。
[0033]在一些实施例中，所述取样装置包括取样瓶和第二阀组，所述第二阀组设于所述取样瓶与所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体工艺中制备样品溶液的系统，其特征在于，包括：反应腔、气体吹扫装置、排气装置、冲洗装置、翻转装置、升降装置、标准溶液供应装置、标准溶液装载装置和取样装置；所述反应腔分别与所述气体吹扫装置、所述排气装置和所述冲洗装置连接；所述反应腔具有开口，所述开口用于作为传送晶圆的入口和出口；所述标准溶液装载装置设置于所述反应腔的底部，分别与所述标准溶液供应装置和所述取样装置连接，用于接收来自所述标准溶液供应装置的标准溶液，并将制备的样品溶液输出至所述取样装置；所述翻转装置设置于所述反应腔的内部，用于吸附、传送和翻转晶圆；所述升降装置用于接收来自所述翻转装置的晶圆，并调整所述晶圆的高度和/或水平度，通过与所述翻转装置的配合使得所述晶圆的表面与所述标准溶液装载装置中装载的标准溶液接触。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述标准溶液装载装置包括用于装载标准溶液的装载盘，所述装载盘的开口面的尺寸和底面的尺寸满足：晶圆水平设置时，允许所述晶圆朝向所述装载盘的底面的表面均与所述装载盘中装载的标准溶液接触。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述翻转装置包括处理器、传感器、传动臂、以及安装于所述传动臂的真空吸笔；所述传感器、所述传动臂以及所述真空吸笔均与所述处理器信号连接；所述传感器用于检测所述晶圆距离所述反应腔的底部表面的高度信息和/或所述晶圆的水平度信息，并将所述高度信息和/或所述水平度信息发送至所述处理器；所述传动臂一端安装于所述反应腔的内壁，另一端与所述真空吸笔球铰；所述真空吸笔用于吸附所述晶圆，并可在所述传动臂的驱动下传送和翻转所述晶圆。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述传感器设置在所述反应腔的内壁；或者，所述传感器设置在所述传动臂上。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述传动臂包括多个连杆，所述多个连杆依次首尾传动连接。6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述升降装置包括升降杆控制器、驱动机构以及与所述驱动机构传动连接的多个升降杆；所述多个升降杆设置于所述装载盘的边缘且沿所述装载盘的周向分布；所述多个升降杆背离所述反应腔的底部表面共面，以承载所述晶圆；所述驱动机构与所述升降杆控制器信号连接，用于驱动所述多个升降杆动作以调节所述晶圆的高度和/或水平度。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气体吹扫装置包括气体供应部和第一阀组，所述第一阀组设置于所述气体供应部与所述反应腔之间的管路上。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一阀组包括两位两通电磁阀和第一控制阀，所述两位两通电磁阀用于控制所述气体供应部与所述反应腔之间的管路内的洁净气体流量；所述第一控制阀用于控制所述气体供应部与所述反应腔之间的管路通断。9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冲洗装置包括冲洗液供应部和第二控
制阀，所述第二控制阀设置于所述冲洗液供应部与所述反应腔之间的管路上，用于控制管路的通断。10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述标准溶液供应装置包括标准溶液储罐、第三控制阀、进料泵和进料控制器，所述第三控制阀、所述进料泵和所述进料控制器均设置于所述标准溶液储罐与所述反应腔之间的管路上；所述第三控制阀用于控制所述标准溶液储罐与所述反应腔之间的管路通断；所述进料控制器与所述进料泵信号连接，用于控制进入所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高明校，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：发明
国别省市：