CN103454334B - 晶圆表面的超微量阴阳离子检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭露了一种晶圆表面的超微量阴阳离子检测方法和设备系统。该系统包括微腔室处理装置和超微量阴阳离子检测装置。所述微腔室处理装置的上腔室部和下腔室部在打开和关闭位置之间相对移动，当所述上腔室部和所述下腔室部处于关闭位置时形成一微腔室，所述半导体晶圆安装于所述微腔室内，所述上腔室部和/或所述下腔室部包括一个或多个供超纯水进入所述微腔室的入口和一个或多个供超纯水处理液排出所述微腔室的出口。超微量阴阳离子检测装置将超纯水处理液中的阴离子和阳离子进行分离，随后分别对分离后的阴阳离子进行浓缩，之后分别对浓缩后的阴阳离子进行阴阳离子检测。这样，可以实现对晶圆表面的超微量阴阳离子进行在线检测和/或分析。

Description

晶圆表面的超微量阴阳离子检测系统

【技术领域】

本发明涉及半导体晶圆或相似工件的表面处理领域，特别涉及一种晶圆表面的超微量阴阳离子检测系统。

【背景技术】

半导体晶圆是生产集成电路所用的载体。在半导体集成电路制造的工艺流程中，有近100个以上的步骤与晶圆表面清洗和化学处理有关，这些步骤占总生产流程步骤的25％至35％。其中，最应用普遍的湿法处理过程为：先用适当的化学制剂对晶圆表面进行处理，再用大量超纯水(Ultra Pure Water，简称UPW)进行冲洗。留在晶圆表面的各种化学残余都会造成生产工艺中的误差和缺陷，包括不均匀性、晶格缺陷、空穴、漏电、短路以及超载等，直接影响工艺成品率。化学污染是半导体生产中主要的检测分析对象之一。

目前，半导体工艺中使用的化学污染检测技术主要分为点和全面积两种检测方式。点检测主要是应用全反射X射线荧光(TXRF)和飞行时间离子质谱仪(SIMS)，对单面积的晶圆表面上异物颗粒化学成分和污染空间分布的检测。TXRF对检测原子数大于硅的元素的化学污染非常有用，但对更轻的元素检测精度并不灵敏，同时其检测精度在1010原子/平方厘米量级，高于SIA科技发展表中对半导体工艺的要求。SIMS对所有的元素均有很好的检测精度，对人工使用的要求很高，很难实现自动控制，是一种有损检测技术，对工艺质量监控会造成每星期上千美元的芯片浪费。全面积检测则是指利用气相沉积(VPD)方法提取整个晶圆表面的化学污染物，继而利用上述仪器加以检测，以达到全面反应整个晶圆表面的化学污染情况。此外，针对上述仪器的缺点，可联合利用其他化学分析仪器进行检测，比如检测金属的电感耦合等离子体–质谱仪，阴阳离子检测的液相离子色谱等等。

上述化学污染的检测分析方式对处理晶圆的化学制剂残留情况不能实现在线监控，对晶圆处理效果更不能达到化学污染超微量的检测水平。

因此有必要提供一种新的解决方案来解决上述问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种晶圆表面的超微量阴阳离子检测系统，用于定性定量分析晶圆表面超微量阴阳离子。

为实现上述目的，本发明提供一种晶圆表面的超微量阴阳离子检测系统，其包括：微腔室处理装置，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驱动装置的驱动下在一装载和/或移除半导体晶圆的打开位置和一用于容纳该半导体晶圆的关闭位置之间相对移动，当所述上腔室部和所述下腔室部处于关闭位置时形成一微腔室，所述半导体晶圆安装于所述微腔室内，所述上腔室部和/或所述下腔室部包括一个或多个供超纯水进入所述微腔室的入口和一个或多个供超纯水处理液排出所述微腔室的出口；超微量阴阳离子检测装置，其将超纯水处理液中的阴离子和阳离子进行分离，随后分别对分离后的阴阳离子进行浓缩，再分别对浓缩后的阴阳离子进行阴阳离子检测。

进一步的，所述超微量阴阳离子检测装置包括阴阳离子分离装置、阴离子浓缩装置、阳离子浓缩装置、阴离子检测装置和阳离子检测装置。所述阴阳离子分离装置接收来自微腔室处理装置的超纯水处理液，利用电去离子技术基于所述超纯水处理液得到含有阳离子的溶液和含有阴离子的溶液；所述阴离子浓缩装置接收来自所述阴阳离子分离装置的含有阴离子的溶液，先将该含有阴离子的溶液中的阴离子进行浓缩，而后通过所述阴离子检测装置对浓缩后的阴离子进行检测；所述阳离子浓缩装置接收来自所述阴阳离子分离装置的含有阳离子的溶液，先将该含有阳离子的溶液中的阳离子进行浓缩，而后通过所述阳离子检测装置对浓缩后的阳离子进行检测。

更进一步的，所述阴阳离子分离装置包括依次间隔设置的阴极、第二阴离子交换膜、第一阳离子交换膜、第一阴离子交换膜、第二阳离子交换膜和阳极，在第一阳离子交换膜和第一阴离子交换膜之间可填充有离子交换树脂，其中阴极和第二阴离子交换膜之间形成第一极水室，第二阴离子交换膜和第一阳离子交换膜之间形成第一浓水室，第一阳离子交换膜和第一阴离子交换膜和之间形成淡水室，第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜之间形成第二浓水室，第二阳离子交换膜和阳极之间形成第二极水室，来自微腔室处理装置的超纯水处理液进入所述淡水室，来自外部的部分极水溶液流入第一极水室，来自外部的部分极水溶液流入第二极水室，来自外部的超纯水分别流入第一浓水室和第二浓水室。

再进一步的，所述超纯水进入微腔处理装置内对晶圆表面进行清洗，将留在晶圆表面上的化学制剂残余带出微腔室处理装置，所述超纯水处理液含有残留在晶圆表面上的各种化学制剂的阴阳离子。在阴极和阳极上施加直流电，在电压的驱动下，所述淡水室中的来自超纯水处理液中的阳离子穿过第一阳离子交换膜进入到第一浓水室，第一极水室内的阴离子穿过第二阴离子交换膜进入第一浓水室，来自第一极水室的阴离子与来自淡水室的阳离子结合形成含有阳离子的溶液。在电压的驱动下，所述淡水室内的来自超纯水处理液中的阴离子穿过第一阴离子交换膜进入到第二浓水室，第二极水室内的阳离子穿过第二阳离子交换膜进入第二浓水室，来自第二极水室的阳离子和来自淡水室的阴离子结合形成含有阴离子的溶液。

与现有测试分析技术相比，本发明中使用超纯水通过微腔室处理装置的微腔室对半导体晶圆进行表面处理，将晶圆表面上的化学制剂残留的阴阳离子提取到超纯水处理液里，然后采用超微量阴阳离子检测装置，实现对晶圆表面的超微量阴阳离子的检测和分析。

【附图说明】

结合参考附图及接下来的详细描述，本发明将更容易理解，其中同样的附图标记对应同样的结构部件，其中：

图1为本发明中的晶圆表面的超微量阴阳离子检测系统在一个实施例中的结构示意图；

图2为图1中的微腔室处理装置在一个实施例中的立体结构示意图；

图3为图1中的微腔室处理装置在一个实施例中的剖面结构示意图；

图4为图1中的超微量阴阳离子检测装置在一个实施例中的结构原理示意图；

图5为图1中的超微量阴阳离子检测装置在另一个实施例中的结构原理示意图；

图6为图1中的微腔室处理装置在另一个实施例中的立体示意图；

图7为图6中的微腔室处理装置的主视示意图；

图8为图6中的下盒装置在一个实施例中的立体示意图；

图9为图6中的下腔室板在一个实施例中与所述下盒装置的组装示意图；

图10为图6中的插件在一个实施例中的反面立体示意图；

图11为图6中的上盒装置在一个实施例中的立体示意图；

图12为图6中的上盒装置在一个实施例中的俯视示意图；和

图13为图6中的隔板在一个实施例中的俯视示意图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指与所述实施例相关的特定特征、结构或特性至少可包含于本发明至少一个实现方式中。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非必须都指同一个实施例，也不必须是与其他实施例互相排斥的单独或选择实施例。本发明中的“多个”、“若干”表示两个或两个以上。本发明中的“和/或”表示“和”或者“或”。

本发明提出一种晶圆表面的超微量阴阳离子检测系统10，其可以检测晶圆表面上的超微量阴阳离子，实现对化学制剂残留情况的在线监控，对晶圆处理效果质量监测和分析。图1为本发明中的晶圆表面的超微量阴阳离子检测系统10在一个实施例中的结构示意图。如图1所示，所述晶圆表面的超微量阴阳离子检测系统10包括微腔室处理装置100和超微量阴阳离子检测装置。

图2示出了所述微腔室处理装置100的一个示意性的实施例。如图2所示，所述微腔室处理装置100包括上腔室部110和下腔室部120，所述上腔室部110和所述下腔室部120可在一驱动装置的驱动下在装载和/或移除该半导体晶圆的打开位置和一用于容纳该半导体晶圆的关闭位置之间相对移动。当上腔室部110和所述下腔室部120处于关闭位置时形成一微腔室，半导体晶圆安装于所述微腔室内，所述上腔室部110和/或所述下腔室部120中包括一个或多个供超纯水进入所述微腔室的入口和一个或多个供UPW处理液排出所述微腔室的出口。

为了进一步了解所述微腔室处理装置100，图3示出了图1中的微腔室处理装置的剖面示意图。请参阅图3所示，所述微腔室处理装置100的上腔室部110上形成一上工作表面111以及环绕所述上工作表面111的第一凸缘112。所述微腔室处理装置100的下腔室部120上形成一下工作表面121以及环绕所述下工作表面121的第二凸缘122。通常来讲，所述第一凸缘112和第二凸缘122的位置是相对的，并且为了能够紧密贴合，所述第一凸缘112和第二凸缘122之间还可以包含有耦合结构或者诸如橡胶质地的密封圈130。当然，所述第一凸缘112和第二凸缘122也可以不是相对的而是互相咬合的，或者所述第一凸缘112和第二凸缘122根据具体实施例而被设计为其它类型的相互吻合形状，比如相对的凸缘和凹槽。

被处理的半导体晶圆300被容纳于所述上工作表面111、下工作表面121、第一凸缘112和第二凸缘122形成的微腔室140内。所述半导体晶圆300与所述上下工作表面之间还应当存在预期的空隙，所述空隙的预定宽度通常在0.01mm与10mm之间。当然，所述微腔室处理装置100设有一个以上开口供超纯水进入和排出，注意，在所述微腔室处理装置100供超纯水进入和排出的开口中，有些开口即可为超纯水的进入，也可为超纯水处理液的排出口。为了方便讨论，所述微腔室的一些开口为供超纯水入口，其标记为150和一些开口为供UPW处理液排出的出口，其标记为160。

如图1所示，所述超微量阴阳离子检测装置包括阴阳离子分离装置210、阴离子浓缩装置220、阳离子浓缩装置230、阴离子检测装置240和阳离子检测装置250。

所述阴阳离子分离装置210利用电去离子技术(Electrodeionization)将来自微腔室处理装置100的UPW(超纯水)处理液转换成3组溶液，即含有阳离子的溶液、含有阴离子的溶液以及废液。

所述阴离子浓缩装置220接收来自所述阴阳离子分离装置210的含有阴离子的溶液，并对所述阴离子进行浓缩。所述阴离子检测装置240对浓缩后的阴离子进行检测，从而可以最终实现对UPW处理液中的阴离子的检测。所述阳离子浓缩装置230接收来自所述阴阳离子分离装置210的含有阳离子的溶液，并对所述阳离子进行浓缩。所述阳离子检测装置250对浓缩后的阳离子进行检测，从而可以最终实现对UPW处理液中的阳离子的检测。

图4为图1中的所述超微量阴阳离子检测装置在一个实施例中的结构原理示意图，图5为图1中的所述超微量阴阳离子检测装置在另一个实施例中的结构原理示意图。在图4和图5中并未明确示出阳离子检测装置和阴离子检测装置。

所述阴阳离子分离装置210包括依次间隔设置的阴极、第二阴离子交换膜、第一阳离子交换膜、第一阴离子交换膜、第二阳离子交换膜和阳极，在第一阳离子交换膜和第一阴离子交换膜之间可填充有离子交换树脂，其中阴极和第二阴离子交换膜之间形成第一极水室，第二阴离子交换膜和第一阳离子交换膜之间形成第一浓水室，第一阳离子交换膜和第一阴离子交换膜和之间形成淡水室，第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜之间形成第二浓水室，第二阳离子交换膜和阳极之间形成第二极水室，每个水室都有入口和出口。

所述离子交换树脂的作用是将给水中的离子与树脂上的离子进行交换，提高离子迁移速度。离子交换膜的作用是只允许特定的离子迁移，阴离子交换膜只允许阴离子透过，阳离子交换膜只允许阳离子透过。

化学制剂对微腔处理装置100内晶圆处理后，UPW进入微腔处理装置100对晶圆表面作进一步的清洗。所述UPW处理液通过所述淡水室的入口流入所述淡水室，所述UPW处理液的主要成分为残留在晶圆表面的各种化学制剂的阳离子M⁺和阴离子N^-。在阴极和阳极上加直流电，在电压的驱动下，所述淡水室中的阳离子M⁺穿过第一阳离子交换膜进入到第一浓水室；所述淡水室内的阴离子N^-穿过第一阴离子交换膜进入到第二浓水室；所述淡水室流出废液。

此外，来自外部的部分极水溶液流入第一极水室，来自外部的部分极水溶液流入第二极水室，来自外部的超纯水分别流入第一浓水室和第二浓水室。所述极水溶液可以是超纯水，也可以是化学稀释液。第一浓水室流出含有阳离子的溶液，第二浓水室流出含有阴离子的溶液。

在图4的一个实施例中，所述极水溶液为超纯水，来自外部的部分超纯水通过第一极水室的入口进入第一极水室；来自外部的部分超纯水通过第二极水室的入口进入第二极水室。当在阴极和阳极上加较大直流电时，进入第一极水室的超纯水在其内电解产生H₂和OH^-离子，OH^-离子在电压的驱动下经过第二阴离子交换膜进入第一浓水室，从第一极水室流出的是含有氢气的水（H₂O/H₂），该流出物经脱气装置处理后可引入第一极水室入口，以循环使用。同时，进入第二极水室的超纯水在其内电解产生O₂和H⁺离子，H⁺在电压的驱动下经过第二阳离子交换膜进入第二浓水室，从第二极水室流出的是含有氧气的水（H₂O/O₂），该流出物经脱气装置处理后可再引入第二极水室入口，以循环使用。

在第一浓水室内，来自淡水室的阳离子M⁺与来自第一极水的OH^-离子结合形成含有阳离子M⁺的溶液，所述含有阳离子M⁺的溶液通过第一浓水室的出口流出。流出第一浓水室的含有阳离子M⁺的溶液流至所述阳离子浓缩装置，所述阳离子浓缩装置对所述含有阳离子M⁺的溶液中的阳离子进行浓缩。阳离子检测装置（图4未示出）对所述阳离子浓缩装置中的浓缩后的阳离子进行检测。

在第二浓水室内，来自淡水室的阴离子N^-与来自第二极水室的H⁺离子结合形成含有阴离子N^-的溶液，所述含有阴离子N^-的溶液通过第二浓水室的出口流出。流出第二浓水室的含有阴离子N^-的溶液流至所述阴离子浓缩装置，所述阴离子浓缩装置对所述含有阴离子N^-的溶液中的阴离子进行浓缩。阴离子检测装置（图4未示出）对所述阴离子浓缩柱中的浓缩后的阴离子进行检测。

这样，超微量阴阳离子检测装置就可以实现对化学制剂残留情况的在线监控，对晶圆处理效果达到化学污染超微量的分析水平。值得注意的是，第一浓水室和第二浓水室的水流方向可以与淡水室的相反。

在图5的另一个实施例中，所述极水溶液为化学稀释液，流入第一极水室的化学稀释液为硝酸钠溶液，流入第二极水室的化学稀释液为氢氧化钾溶液。来自外部的硝酸钠溶液通过第一极水室的入口进入第一极水室；来自外部的氢氧化钾溶液通过第二极水室的入口进入第二极水室。当在阴极和阳极上加较小直流电时，第一极水室和第二极水室内的水不发生电解反应。进入第一极水室的硝酸钠溶液的NO₃ ^-离子在电压的驱动下经过第二阴离子交换膜进入第一浓水室，从第二极水室流出的是更稀释的硝酸钠溶液，该流出物可引入第一极水室入口，以循环使用。同时，进入第二极水室的氢氧化钾溶液的K⁺离子经过第二阳离子交换膜进入第二浓水室，从第二极水室流出的是更稀释的氢氧化钾溶液，该流出物可引入第二极水室入口，以循环使用。

在第一浓水室内，来自淡水室的阳离子M⁺与来自第一极水的NO₃ ^-离子结合形成硝酸盐溶液，该溶液流至相关设备进行浓缩、检测；在第二浓水室内，来自淡水室的阴离子N^-与来自第二极水室的K⁺离子结合形成钾盐溶液，该溶液流至相关设备进行浓缩、检测。当然，所述极水溶液可以是其他的化学稀释液。

上文仅结合图2和图3对微腔室处理装置100进行了简单的介绍，图5和6示出了所述微腔室处理装置100的一个更为详细的实施例，下面结合图5和图6对所述微腔室处理装置100进行详细介绍。

请参考图6和图7，其分别示出了本发明中的微腔室处理装置在一个实施例中的立体示意图和正面示意图。简单来讲，所述微腔室处理装置包括平整校正装置510、微腔室模块520、驱动装置530和立柱装置540。所述前三个模块中的各个组件由四根互相平行的立柱装置540所固定、支撑或导引，并沿所述立柱装置540由下往上分别为驱动装置530、微腔室模块520和平整校正装置510。其中微腔室模块520包括一处理半导体晶圆的微腔室，所述微腔室包括有上腔室板522和下腔室板526，所述上腔室板522由上盒装置524支撑，并由位于其上方的平整校正装置510固定于所述上盒装置524内；相应地，所述下腔室板526由下盒装置528支撑，下盒装置528又由位于其下方的驱动装置530支撑并驱动。

所述驱动装置530可驱动所述下盒装置528依所述立柱装置540导引而相对于所述上盒装置524移动，以便当需要装载及移除半导体晶圆时能够打开或关闭上盒装置524和下盒装置528，也即能够打开或关闭上腔室板522和下腔室板526形成的微腔室。当关闭所述微腔室时，可将化学试剂及其他流体通过所述微腔室的入口引入所述微腔室内部以供对其内的半导体晶圆进行化学分析、清洁、蚀刻及其他处理，并在处理完毕后，将所述化学试剂及其他流体通过所述微腔室的出口引出所述微腔室。

为了便于描述本发明，首先描述所述驱动装置530，所述驱动装置530由下向上依次包括底板532、位于底板上方的第一中间板534、位于第一中间板534上方的第二中间板536和位于第二中间板536上方的上板538。所述底板532、第一中间板534、第二中间板536和上板538形成的一个圆柱形的空腔，其内部空间可容纳有驱动器，所述驱动器是现有技术中较为成熟的产品，比如说气动驱动器，类似地，也可以采用其他诸如机械驱动、电动驱动或者液压驱动原理的驱动器。但是应当了解到，当所述驱动器产生向上的驱动力时，所述第二中间板536和上板538会被所述驱动器的驱动力所驱动而向上移动；当所述驱动器产生向下的驱动力时，所述第二中间板536和上板538会被所述驱动器的驱动力和自身重力所驱动而向下移动，从而使所述微腔室完成从打开状态到关闭状态的变换。易于思及的，在另外一个实施例中，所述底板532和第一中间板534可以一体成型制作成为一块底部板；所述第二中间板536和上板538可以结合制作成为一块顶部板。也就是说，所述驱动装置530并不拘泥于上述实施例中描述的实施例，只要能够达到同样的或者更优的效果的实施方式皆可。

接着描述如图5和图6中所示出的微腔室模块520。所述微腔室模块520由下向上依次包括下盒装置528、由下盒装置528支撑的下腔室板526、隔板525、隔板525上方的上盒装置524和由上盒装置524支撑的上腔室板522。所述下盒装置528和由下盒装置528支撑的下腔室板526可在所述驱动装置530的驱动下沿所述立柱装置540的导引而向上或者向下移动。所述隔板525、隔板525上方的上盒装置524和由上盒装置524支撑的上腔室板522通常静止不动，只可由所述平整校正装置510进行有关平整性的略微调整，有关该细节下文将会详述。当所述下盒装置528和由下盒装置528支撑的下腔室板526在所述驱动装置530的驱动下沿所述立柱装置540的导引而向上移动并与所述上腔室板522和上盒装置524闭合后，将形成微腔室。

图8为所述下盒装置524在一个实施例中700的立体示意图。所述下盒装置700的形状大体上呈底面为正方形的无盖盒状。在所述下盒装置700的四角包括对应于所述立柱装置540的四个柱位孔702。所述下盒装置700的底面较厚，且相对于上盒装置524的一面包括有三个倾斜角度和倾斜方式相同、并列且宽度相同的斜坡面704，此处包括斜坡面的底面设计用于收集位于其上方的下腔室板滴漏的化学药剂或者其他流体。藉由上述斜坡面，化学制剂或者其他流体最终可流动到所述斜坡面704的坡底。此时再配合连通所述斜坡面的坡底704的导流凹槽、孔洞、管线或者收纳盒之类的装置即可收集该流体。

同时应当认识到所述奇数斜坡面的坡底704朝向的盒壁缺失不存在的，而其他三个盒壁706与所述底面接触的内壁部位向水平方向凹陷形成一凹槽707。所述下腔室板528可经由缺失的盒壁部位，沿其他盒壁706上的凹槽707水平滑动进入所述下盒装置700并由所述底面支撑。同理，当所述下腔室板528位于下盒装置700内时也可以沿所述凹槽707滑动，从缺失的盒壁部位滑动出所述下盒装置700。所述下盒装置700的四边还分别形成有矩形的缺口708。

请参考图9，其示出了所述下腔室板528在一个实施例800中与所述下盒装置700的组装示意图。虽然所述下腔室板800通常为一体成型。所述下腔室板800包含下部820和位于所述下部820之上的上部840。所述下部820的尺寸和边缘厚度分别对应于所述下盒装置700的盒壁706之间的距离和凹槽707的宽度。以使所述下腔室板800可以沿所述下盒装置700的盒壁706上的凹槽707滑动。所述上部840上形成有腔壁，所述腔壁围成开口空腔，空腔的底面为所述微腔室的下工作面。

应当认识到，所述下腔室板800采用可抽拉式的方式滑动进入或者移出，可以非常方便地进行装载和移除。由于半导体晶圆的大小分为4英寸、5英寸、6英寸、8英寸等等规格，加工时需要根据不同尺寸的晶圆更换匹配的下腔室板。同时，在所述下腔室板800滑动进入所述下盒装置700时，还可以使用一插件560（如图5中所示）将其卡合于所述下盒装置内，在图9中示出了所述插件560在一个实施例900中的反面立体示意图。所述插件900的两边包含与所述下盒装置700的凹槽707对应的凸肋902，所述插件900的底部也即图示中的上面包含有对应于所述偶数斜坡面的凸起904和奇数斜坡面的凹陷906以对应所述下盒装置700的底面构造。显然地，藉由所述插件900的固定作用，所述下腔室板800可以被固定于所述下盒装置700内。

所述上腔室板522基本包括有大体上对称于所述下腔室板800的结构。所述上腔室板522包括呈正方形的上部和呈圆盘形的下部，本领域的技术人员通过图8非常易于思及到所述上腔室板522的构造，故本文省略所述上腔室板522的相关示意图。显然，所述上腔室板522的正方形的上部的边长和所述圆盘形下部的直径都可以与所述下腔室板800相同或者相近，且所述下部上形成有腔壁，所述腔壁围成开口空腔，空腔的底面为所述微腔室的上工作面。应当认识到，当所述下腔室板800的腔壁和所述上腔室板的腔壁闭合或者紧贴时，其中会形成一用于容纳半导体晶圆的空腔。

图11和图12分别示出了所述上盒装置524在一个实施例1000中的立体示意图和仰视图。所述上盒装置1000的形状大体上为底部为正方形的无盖盒装。所述上盒装置1000的四角分别有对应于所述立柱装置540的柱位孔1020所述底部的中央部分包含有略大于所述上腔室板的下部的圆形空腔1040，所述圆形空腔1040包含有向下延伸出所述底部的圆周凸肋1042。并且藉由包含三个盒壁1060的与所述上腔室板522的上部相吻合的盒状空间，形成可紧密容纳所述上腔室板522的结构。藉由该结构，所述上腔室板522可以被所述上盒装置1000所稳定的支撑。

图13示出了所述隔板525在一个实施例1200中的俯视示意图。所述隔板1200的形状呈正方形，并在所述隔板1200的四角包括对应于所述立柱装置540的四个柱位孔1220。所述隔板1200的中央部分包含有可以紧密接收上盒装置1000的圆周凸肋1042的圆形缺口1240。所述隔板1200的主要作用是支撑位于其上方的上盒装置1000和容纳于所述上盒装置1000内的上腔室板522。所述隔板1200的四边还分别形成有矩形的缺口1260，所述缺口1260可以用于容纳管线及安装其他诸如阀、流动控制器、感测器之类的元件。在一个实施例中，所述隔板1200可以采用不锈钢材料制作。

所述平整校正装置510包括校正板514、顶板512以及螺钉552。首先通过调节所述校正板514的四角上方的螺帽给予所述校正板514的四角适当的压力，可以初步调节所述上腔室板522的平整性。再利用现有的水平测量装置或者观察闭合状态的微腔室，根据测量结果或者观察结果，配合多个螺钉552在顶板512上的安装，可以精确地调整所述校正板522上的压力分布，从而使得所述上腔室板522处于较为符合工艺要求的状态。当然，在一些实施例中，也可能需要调节所述上腔室板522处于一定倾角的状态，以方便对半导体晶圆做相应的处理，此时调节所述上腔室板522的方式可以从上述描述中很容易地联想到。

所述平整校正装置510可以使所述上腔室板522的下表面处于较为合适的固定状态，而所述驱动装置530可以使所述下腔室板526的上表面下降或者上升而使得所述上腔室板522的下表面和所述下腔室板526的上表面形成的微腔室处于打开或者关闭状态。当然，为了获得较为严密的微腔室，所述上腔室板522的下表面和所述下腔室板526的上表面可以具有相应的贴合或者耦合结构，所述上腔室板522、上盒装置524、下腔室板526和下盒装置528的贴合处还可以采用诸如橡胶质地的密封O环等元件。同时为了能够使化学制剂或者其他流体能够进入和排出微腔室，所述上腔室板522和下腔室板526还应当具有中空的微小管道和导流槽之类的入口和出口结构。譬如需要使得半导体晶圆在所述微腔室内部时，半导体晶圆和所述微腔室的内壁形成有可供化学制剂流通的空隙，该空隙的预定宽度通常在0.01mm与10mm之间。诸如上述这些本文中未详细描述的部分，均为本领域技术人员所熟知的内容，在此不再累述。

在一个具体的实施例中，当采用本发明中的微腔室处理装置500处理半导体晶圆时，处理过程大概可分为如下几个过程：腔室板更换过程、化学处理过程。

在腔室板更换过程，可以根据要处理的半导体晶圆尺寸而更换匹配的腔室板。首先将驱动器产生向下的驱动力而使下盒装置528和下腔室板526下降，然后打开或者拔出插件560，再将原有的下腔室板526沿所述下盒装置528的导航凹槽中滑动取出。将合适的所述下腔室板526沿所述下盒装置528的导航凹槽中滑动装入，安装所述插件560以使所述下腔室板526固定于所述下盒装置528内。

在化学处理过程，首先利用所述驱动装置530将所述微腔室闭合，再通过所述上腔室板522内的中空的微小管道及入口将化学制剂或其他流体引入所述微腔室以对内部的晶圆进行诸如分析、蚀刻之类的处理，然后通过内部的压力、诸如气体的运载或者重力驱使所述化学制剂或其他流体经由所述下腔室板526内的中空的微小管道或者导流槽之内的结构以及出口排出。特别地，由于上腔室板522和下腔室板526在设计时需要考虑诸如中空的微小管道或者导流槽之类的结构，根据具体实施例所述上腔室板522和下腔室板526可能有多种变形和更为复杂的结构，并不完全如本文中对于上腔室板522和下腔室板526的描述，故有关此处的区别不应当作为制约本发明的保护范围的因素。

除了图6和7示出的结构，所述微腔室处理装置100还可以是采用其他类似的微腔室的结构。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于所述具体实施方式。

Claims (9)

1.一种晶圆表面的超微量阴阳离子检测系统，其特征在于，其包括：

微腔室处理装置，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驱动装置的驱动下在一装载和/或移除半导体晶圆的打开位置和一用于容纳该半导体晶圆的关闭位置之间相对移动，当所述上腔室部和所述下腔室部处于关闭位置时形成一微腔室，所述半导体晶圆安装于所述微腔室内，所述上腔室部和/或所述下腔室部包括一个或多个供超纯水进入所述微腔室的入口和一个或多个供超纯水处理液排出所述微腔室的出口；

超微量阴阳离子检测装置，其将超纯水处理液中的阴离子和阳离子进行分离，随后分别对分离后的阴阳离子进行浓缩，再分别对浓缩后的阴阳离子进行阴阳离子检测，

所述超微量阴阳离子检测装置包括阴阳离子分离装置、阴离子浓缩装置、阳离子浓缩装置、阴离子检测装置和阳离子检测装置，

所述阴阳离子分离装置接收来自微腔室处理装置的超纯水处理液，利用电去离子技术基于所述超纯水处理液得到含有阳离子的溶液和含有阴离子的溶液；

所述阴离子浓缩装置接收来自所述阴阳离子分离装置的含有阴离子的溶液，先将该含有阴离子的溶液中的阴离子进行浓缩，而后通过所述阴离子检测装置对浓缩后的阴离子进行检测；

所述阳离子浓缩装置接收来自所述阴阳离子分离装置的含有阳离子的溶液，先将该含有阳离子的溶液中的阳离子进行浓缩，而后通过所述阳离子检测装置对浓缩后的阳离子进行检测。

2.根据权利要求1所述的晶圆表面的超微量阴阳离子检测系统，其特征在于，所述阴阳离子分离装置包括依次间隔设置的阴极、第二阴离子交换膜、第一阳离子交换膜、第一阴离子交换膜、第二阳离子交换膜和阳极，在第一阳离子交换膜和第一阴离子交换膜之间可填充有离子交换树脂，其中阴极和第二阴离子交换膜之间形成第一极水室，第二阴离子交换膜和第一阳离子交换膜之间形成第一浓水室，第一阳离子交换膜和第一阴离子交换膜和之间形成淡水室，第一阴离子交换膜和第二阳离子交换膜之间形成第二浓水室，第二阳离子交换膜和阳极之间形成第二极水室，来自微腔室处理装置的超纯水处理液进入所述淡水室，来自外部的部分极水溶液流入第一极水室，来自外部的部分极水溶液流入第二极水室，来自外部的超纯水分别流入第一浓水室和第二浓水室。

3.根据权利要求2所述的晶圆表面的超微量阴阳离子检测系统，其特征在于，所述超纯水进入微腔室处理装置内对晶圆表面进行清洗，将留在晶圆表面上的化学制剂残余带出微腔室处理装置，所述超纯水处理液含有残留在晶圆表面上的各种化学制剂的阴阳离子，

在阴极和阳极上施加直流电，在电压的驱动下，所述淡水室中的来自超纯水处理液中的阳离子穿过第一阳离子交换膜进入到第一浓水室，第一极水室内的阴离子穿过第二阴离子交换膜进入第一浓水室，来自第一极水室的阴离子与来自淡水室的阳离子结合形成含有阳离子的溶液，

在电压的驱动下，所述淡水室内的来自超纯水处理液中的阴离子穿过第一阴离子交换膜进入到第二浓水室，第二极水室内的阳离子穿过第二阳离子交换膜进入第二浓水室，来自第二极水室的阳离子和来自淡水室的阴离子结合形成含有阴离子的溶液。

4.根据权利要求2所述的晶圆表面的超微量阴阳离子检测系统，其特征在于，分别流入第一极水室和第二极水室的极水溶液是超纯水或化学稀释液。

5.根据权利要求1所述的晶圆表面的超微量阴阳离子检测系统，其特征在于，所述下腔室部包括形成下工作表面的下腔室板和容纳所述下腔室板的下盒装置，所述下盒装置包含侧面开口的无盖空腔，所述下腔室板可从所述侧面开口滑动进入或者移出所述无盖空腔。

6.根据权利要求5所述的晶圆表面的超微量阴阳离子检测系统，其特征在于，所述无盖空腔的侧面形成有开口，且所述无盖空腔对应于所述下腔室板的下部的边缘形成有凹槽，所述下腔室板从所述侧面开口沿所述凹槽滑动进入或者移出所述无盖空腔。

7.根据权利要求6所述的晶圆表面的超微量阴阳离子检测系统，其特征在于，其还包括一插件，所述插件的形状符合所述侧面开口的形状，当所述下腔室板装载进入所述无盖空腔后，通过将所述插件插入所述侧面开口固定所述下腔室板在所述无盖空腔内。

8.根据权利要求5所述的晶圆表面的超微量阴阳离子检测系统，其特征在于，所述无盖空腔的表面包含有可导引流体最终流向同一方向的导流凹槽。

9.根据权利要求8所述的晶圆表面的超微量阴阳离子检测系统，其特征在于，所述导流凹槽包括排布在所述无盖空腔的下表面的若干个倾斜角度和倾斜方式相同、互相并列的斜坡面，所述斜坡面的坡底位于所述侧面开口处。