一种对反应室中的溶液成分进行监测的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开的一种对反应室中的溶液成分进行监测的系统，包括：反应室的进液口和出液口通过一第一循环管道相连通，且第一循环管道上按反应室溶液流出到流入的顺序依次设置有第一水泵、三通阀、第一过滤器；该系统还包括，单向管道、气动阀、样品容器、开关控制器以及一溶液监测器；单向管道一端通过三通阀与第一循环管道相连通，另一端与样品容器相连通；气动阀设置于单向管道上，样品容器通过开关控制器控制气动阀的开启与关闭状态，以调节样品容器中溶液的液位；通过该系统可以快速地发现半导体制备工艺出现的铜阳极反应室溶液中渗漏进有机添加剂的问题，进而能够及时地解决问题，节约了生产成本。
【专利说明】一种对反应室中的溶液成分进行监测的系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种半导体制造【技术领域】，尤其涉及一种对反应室中的溶液成分进行监测的系统。
【背景技术】
[0002]在半导体制造【技术领域】中对器件的精度以及纯度都有严格的要求，随着科学技术的发展，越来越多的设备的都应用到大规模的半导体器件的制备工艺中，因此维持半导体器件的精度、纯度成为现在技术中一个非常重要的环节。
[0003]在半导体的电镀工艺中，如图1所示，独立的铜阳极反应室2里所包含各种化学离子成分，比如，H+、Cu2+、S042-、Cl-，并不含有任何的有机添加剂，但是电镀室I中除铜阳极反应室2中的溶液之外的其它电镀室内的溶液是含有机添加剂的，并且铜阳极反应室2对有机添加剂仅的隔离是通过一层单透膜3来完成。此外，在半导体器件的制备过程中，由于存在某种原因使电镀室内的溶液渗漏到铜阳极反应室内，会使生产出来的晶圆因达不到生产的要求而报废，从而造成了资源和能源的浪费。因铜阳极反应室的溶液在循环回路中会与电镀室内的溶液发生化学反应产生某些化学物质，该化学物质将不能逃脱过滤器的的过滤，这样会导致过滤器的颜色由原来的蓝色变成黑色，并且测机系统的数据制图将会显示出RS与TH有非常明显的偏离基准线的现象。因此工程师可以根据上述的两种现象来判断有机添加剂是否渗漏到铜阳极反应室中，进而判断是否继续进行后续的晶圆生产工艺，以保持晶圆达到生产的要求。但是由于循环回路中的过滤器变黑是一个渐变过程，并非短时间内能够显现出来，而且测机系统每24小时进行一个实验，所以若发生渗漏现象，我们并不能从上述两个现象中实现快速地发现问题，可能会导致大批晶圆产品在制备工艺中出现异常。
[0004]中国专利(CN101663736A)公开了一化学制剂流体处理系统，限定为提供若干化学制剂至混合歧管的若干流体输入；该化学制剂流体处理系统包括若干流体再循环回路，用于独立预处理和控制该多个化学制剂每个的供应；该流体再循环回路每个限定为除气、加热和过滤该多个化学制剂成分的具体一个；该混合歧管限定为混合该多个化学制剂以形成该无电镀溶液；该混合歧管包括连接到供应管线的流体输出；该供应管线连接以将该无电镀溶液供应至无电镀室内的溶槽。
[0005]上述专利公开的一化学制剂流体处理系统，通过一无电镀工艺来完成对半导体器件的制作，从而避免了因电镀室内溶液中的有机离子渗漏到铜电极反应室而造成后续工艺中晶圆质量下降的问题，但是现有技术中，电镀室内溶液中有机离子的电镀生产出来的晶圆要远远大于无电镀工艺，因此需要设计可以测量有机离子的系统后才可以提高晶圆的质量。
实用新型内容
[0006]针对上述存在的问题，本实用新型公开了一种对反应室中的溶液成分进行监测的系统，以解决现有技术中由于单透膜损坏等原因造成电镀室内的溶液渗漏到铜阳极反应室内，导致生产出来的晶圆因达不到工艺需求而报废，进而造成资源和能源的浪费等问题。
[0007]为达到上述目的，本实用新型采取如下具体技术方案:
[0008]一种对反应室中的溶液成分进行监测的系统，所述反应室的进液口和出液口通过一第一循环管道相连通，且该第一循环管道上按所述反应室溶液流出到流入的顺序依次设置有第一水泵、三通阀、第一过滤器；所述系统还包括，单向管道、气动阀、样品容器、开关控制器以及一溶液监测器；
[0009]所述单向管道一端通过所述三通阀与所述第一循环管道相连通，另一端与所述样品容器相连通；
[0010]所述气动阀设置于所述单向管道上，所述样品容器通过所述开关控制器控制所述气动阀的开启与关闭状态，以调节所述样品容器中溶液的液位；
[0011]所述溶液监测器监测所述样品容器中溶液的成分。
[0012]上述的对反应室中的溶液成分进行监测的系统，其中，所述反应室为铜阳极反应室，所述铜阳极反应室中的溶液为硫酸铜溶液。
[0013]上述的对反应室中的溶液成分进行监测的系统，其中，所述系统还包括一溶液注入装置，所述溶液注入装置向所述第一循环管道注入与所述铜阳极反应室中相同浓度的硫酸铜溶液。
[0014]上述的对反应室中的溶液成分进行监测的系统，其中，所述第一循环管道上还设有一第一流量计，用于监测所述第一循环管道中溶液的流量。
[0015]上述的对反应室中的溶液成分进行监测的系统，其中，所述单向管道为一长6m的1/8’孔径的聚乙烯管。
[0016]上述的对反应室中的溶液成分进行监测的系统，其中，所述样品容器的容积为10mlo
[0017]上述的对反应室中的溶液成分进行监测的系统，其中，所述样品容器的侧壁上还设置有一液面位置传感器，通过所述液面位置传感器侦测到的样品容器中溶液的液位来调节气动阀的开启和关闭状态，以使得所述样品容器中的溶液的液位处于预定的范围。
[0018]上述的对反应室中的溶液成分进行监测的系统，其中，所述铜阳极反应室位于一电镀室内，且所述电镀室的进液口和出液口通过一第二循环管道连通，且所述第二循环管道按照所述电镀室溶液流出到流入的顺序依次设置有第二水泵、第二流量计、第二过滤器。
[0019]上述的对反应室中的溶液成分进行监测的系统，其中，所述铜阳极反应室中的溶液与所述电镀室中的溶液之间通过单透膜隔离。
[0020]上述技术方案具有如下优点或有益效果:
[0021]本实用新型公开的一种对反应室中的溶液成分进行监测的系统，通过在铜阳极反应室的循环回路中设置一与该循环回路连通的单向管道，并在该单向管道上设置气动阀、开关控制器、样品容器以及监测该样品容器内溶液成分的溶液监测器，使得该溶液监测器可以随时监测铜阳极反应室中溶液的成分，从而可以及时地发现并解决反应室中的漏液情况，进而使后续工艺中生产出来的晶圆能够达到生产的要求，从而节约了资源和能源，并降低了工艺制造的成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]参考所附附图，以更加充分的描述本实用新型的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本实用新型范围的限制。
[0023]图1是现有技术中铜阳极反应室与电镀室的结构示意图；
[0024]图2是本实用新型实施例中的样品容器的结构示意图；
[0025]图3是本实用新型实施例中的对反应室中的溶液成分进行监测的系统的结构示意图；
[0026]图4是本实用新型实施例中对反应室中的溶液成分进行监测的系统监测到的溶液浓度参数示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和具体的实施例对本实用新型作进一步的说明，但是不作为本实用新型的限定。
[0028]一种对反应室中的溶液成分进行监测的系统，其中该反应室的进液口和出液口通过一第一循环管道相连通，且该第一循环管道上按该反应室溶液流出到流入的顺序依次设置有第一水泵(cell pump)、三通阀、第一过滤器；该系统还包括，单向管道、气动阀、样品容器、开关控制器以及一溶液监测器；
[0029]该单向管道一端通过该三通阀与该第一循环管道相连通，另一端与该样品容器相连通；
[0030]该气动阀设置于该单向管道上，该样品容器通过开关控制器控制该气动阀的开启与关闭状态，以调节样品容器中溶液的液位；
[0031]该溶液监测器可以监测样品容器中溶液的成分。
[0032]在半导体器件的制备工艺中，为了实现制备的过程中快速地发现制备工艺问题，防止大批晶圆产品在制备工艺中出现异常，需要设计一种对反应室中的溶液成分进行监测的系统来解决这类问题。
[0033]如图3所示:本实施例涉及一种对反应室中的溶液成分进行监测的系统，该系统包括一设置于电镀室I内的铜阳极反应室2，该铜阳极反应室2的进液口和出液口通过一第一循环管道6相连通，在该第一循环管道6上按该反应室溶液流出到流入的顺序依次设有第一水泵(即水泵I)、一三通阀、一第一过滤器(Fiter)，即图3中的过滤器I和一第一流量计(cell flow sensor),即图3中的流量计I, 一单向管道8—端通过上述三通阀与第一循环管道6相连通，另一端与样品容器相连通；一气动阀设置于单向管道8上，此外，该样品容器的侧壁上设置的液面位置传感器(图中未示出)与一开关控制器电连接，上述开关控制器分别与该气动阀和一用于检测样品容器中的溶液成分的溶液监测器电连接，上述样品容器通过开关控制器控制上述气动阀的开启与关闭状态，以调节样品容器中溶液的液位。
[0034]在本实用新型的实施例中，上述电镀室I中的溶液与铜阳极反应室2中的溶液通过单透膜3隔离。上述第一水泵(即水泵I)为铜阳极反应室2内的溶液在该第一循环管道6中的循环流动提供动力，且铜阳极反应室2的溶液经第一循环管道6后由第一过滤器(即过滤器I)过滤，从而起到过滤铜阳极反应室2的溶液杂质的效果，另外，该第一流量计(流量计I)可以随时监测所述第一循环管道中溶液的流量。
[0035]上述铜阳极反应室2中的溶液为硫酸铜溶液。
[0036]如图2所示，通过设置在该样品容器的侧壁上的液面位置传感器侦测到的样品容器中溶液的液位来调节气动阀的开启和关闭状态，以使得样品容器中的溶液的液位处于低位4和高位5之间的位置，便于溶液监测器监测该溶液的成分。
[0037]优选的，上述的样品容器的容积为100ml。
[0038]优选的，上述单向管道8的长度可以根据溶液监测器与三通阀之间的距离具体设定，在本实施例中，该单向管道8为一 6m长的1/8’孔径的聚乙烯管。
[0039]此外，上述系统的工作原理为:铜阳极反应室2内的溶液通过第一循环管道6输送至样品容器中，当样品容器中的液面到达高位时，液面位置传感器就会发出反馈信号通过信号电路输送到开关控制器，此时开关控制器发出指令关闭气动阀，避免铜阳极反应室2中的溶液继续输送，并同时传递信号给溶液监测器开始量测或者继续当前量测样品容器中的溶液成分；当样品容器中的液面到达低位时，液面位置传感器会发出反馈信号通过信号电路输送到开关控制器，此时开关控制器发出指令打开气动阀，在样品容器中继续注入铜阳极反应室2内的溶液，直到样品容器中的溶液液面到达高位时停止注入，以达到自动控制、检测的效果。
[0040]在本实用新型的实施例中，该第一水泵(即水泵I)与铜阳极反应室2的出液口之间的第一循环管道6上还连通有注入管道9，一溶液注入装置通过该注入管道9向第一循环管道6注入新鲜硫酸铜溶液溶液，即该注入管道9可根据具体需求通过第一循环管道6向铜阳极反应室内注入新鲜硫酸铜溶液溶液，且该溶液注入装置注入的溶液为与铜阳极反应室2中的硫酸铜溶液浓度相同的硫酸铜溶液。
[0041]优选的，上述的溶液监测器可以同时对多个样品容器中的溶液进行量测，即该溶液监测器一个独立的量测系统。该溶液监测器可显示出当前铜阳极反应室2内的溶液浓度，正常情况下(电镀室有机溶液没有渗漏到下面的铜阳极反应室的情况)溶液监测器检测到有机三项(SUPP/ACEL/LEV)的相关参数(有机量测值)均为零，如图4所示。若发生电镀室I中的有机溶剂向铜阳极反应室2中渗漏的现象，该溶液监测器检测到有机三项的相关参数不为零。因此工程师可以根据上述的参数的变化来判断电镀室I中的有机添加剂是否渗漏到铜阳极反应室2中。
[0042]此外，该电镀室I的出液口与进液口还通过一第二循环管道7相连通，在该第二循环管道7上按照溶液流动的方向还依次设有一第二水泵(即水泵2)、一第二流量计(即流量计2)、第二过滤器(即过滤器2)。
[0043]上述的第二水泵为电镀室I内的溶液经过一缓冲器(bath)后在第二循环管道7中的循环流动提供动力，并且上述的第二过滤器(即过滤器2)用于过滤电镀室I内的溶液中的电镀杂质，其中，该第二第二流量计(即流量计2)可以监测所述该第二循环管道7中溶液的流量，由于本实用新型的改进并不涉及该第二循环管道，在此便不予赘述。
[0044]综上所述，本实用新型公开的一种对反应室中的溶液成分进行监测的系统，使半导体器件在制备过程中，即使存在某种原因使电镀室内的有机溶剂渗漏到阳极反应室内，但是由于该系统可以实时的监测铜阳极反应室内有机三项的浓度，根据该三项浓度的变化可以快速的发现的半导体制备工艺出现的问题，进而使后续工艺中生产出来的晶圆达到生产的要求，从而节约了资源和能源，降低了工艺制造的成本。
[0045]以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所做出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种对反应室中的溶液成分进行监测的系统，其特征在于，所述反应室的进液口和出液口通过一第一循环管道相连通，且该第一循环管道上按所述反应室溶液流出到流入的顺序依次设置有第一水泵、三通阀、第一过滤器；所述系统还包括，单向管道、气动阀、样品容器、开关控制器以及一溶液监测器； 所述单向管道一端通过所述三通阀与所述第一循环管道相连通，另一端与所述样品容器相连通； 所述气动阀设置于所述单向管道上，所述样品容器通过所述开关控制器控制所述气动阀的开启与关闭状态，以调节所述样品容器中溶液的液位； 所述溶液监测器监测所述样品容器中溶液的成分。
2.如权利要求1所述的对反应室中的溶液成分进行监测的系统，其特征在于，所述反应室为铜阳极反应室，所述铜阳极反应室中的溶液为硫酸铜溶液。
3.如权利要求2所述的对反应室中的溶液成分进行监测的系统，其特征在于，所述系统还包括一溶液注入装置，所述溶液注入装置向所述第一循环管道注入与所述铜阳极反应室中相同浓度的硫酸铜溶液。
4.如权利要求1所述的对反应室中的溶液成分进行监测的系统，其特征在于，所述第一循环管道上还设有一第一流量计，用于监测所述第一循环管道中溶液的流量。
5.如权利要求1所述的一种对反应室中的溶液成分进行监测的系统，其特征在于，所述样品容器的容积为100ml。
6.如权利要求1所述的一种对反应室中的溶液成分进行监测的系统，其特征在于，所述样品容器的侧壁上还设置有一液面位置传感器，通过所述液面位置传感器侦测到的样品容器中溶液的液位来调节气动阀的开启和关闭状态，以使得所述样品容器中的溶液的液位处于预定的范围。
7.如权利要求2所述的一种对反应室中的溶液成分进行监测的系统，其特征在于，所述铜阳极反应室位于一电镀室内，且所述电镀室的进液口和出液口通过一第二循环管道连通，且所述第二循环管道按照所述电镀室溶液流出到流入的顺序依次设置有第二水泵、第二流量计、第二过滤器。
8.如权利要求7所述的一种对反应室中的溶液成分进行监测的系统，其特征在于，所述铜阳极反应室中的溶液与所述电镀室中的溶液之间通过单透膜隔离。
【文档编号】G01N33/00GK204008596SQ201420283149
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】王宇 申请人:武汉新芯集成电路制造有限公司