CN112687574A - 晶圆清洗状态的监测系统及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆清洗状态的监测系统及监测方法，其中，晶圆清洗状态的监测系统包括容器、三通药液阀及第一传感器器，所述容器包括第一入口及第二入口，所述第一入口用于将去离子水输送至所述容器内，所述第二入口用于将清洗液输送至所述容器内，从而使所述去离子水与所述清洗液混合形成混合液；所述三通药液阀中的一接口与所述第一入口连通，用于将所述清洗液引入至所述容器内；所述第一传感器设置于所述容器内，用于获取所述容器内的所述混合液的参数值，进而判断所述晶圆的清洗状态是否正常。

Description

晶圆清洗状态的监测系统及监测方法

技术领域

本发明涉及一种晶圆清洗状态的监测系统及监测方法。

背景技术

现有技术中，随着半导体产品的设计要求的微小化，半导体产品的清洗设备的晶圆均匀化/颗粒等的管理空间也越来越小，由此，通常将晶圆的处理方式由批量处理转换为枚叶式处理。批量处理的设备在最后阶段会通过测量电阻来判断晶圆的品质，以确保晶圆的品质，但是，枚叶式处理中，由于枚叶式清洗设备结构上的限制，在对晶圆进行处理之后，无法对晶圆进行进一步的监测，如此无法确保晶圆品质。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供提供一种晶圆清洗状态的监测系统，在枚叶式处理中也能够确保晶圆的品质。

此外，还有必要提供一种晶圆清洗状态的监测方法，在枚叶式处理中也能够进行监测以确保晶圆的品质。

一种晶圆清洗状态的监测系统，包括：

容器，所述容器包括第一入口及第二入口，所述第一入口用于将去离子水输送至所述容器内，所述第二入口用于将清洗液输送至所述容器内，从而使所述去离子水与所述清洗液混合形成混合液；

三通药液阀，所述三通药液阀中的一接口与所述第一入口连通，用于将所述清洗液引入至所述容器内；

第一传感器，设置于所述容器内，用于获取所述容器内的所述混合液的参数值，进而判断所述晶圆的清洗状态是否正常。

一种晶圆清洗状态的监测方法，包括：

向容器内输送去离子水；

将清洗液输送至所述容器内，以使所述去离子水和所述清洗液混合形成混合液；

获取所述混合液的参数值，进而判断所述晶圆的清洗状态是否正常。

相较于现有技术，本发明提供的晶圆清洗状态的监测系统，通过将清洗过程中预设时间段的清洗液引入至容器内而与去离子水混合得到混合液，并通过设置第一传感器来监测混合液的参数值，以判断该清洗过程是否正常，以确保晶圆的品质。

附图说明

图1表示本发明一实施方式的晶圆清洗状态的监测系统的结构框图；

图2表示一具体实施方式中图1所示的监测系统的状态变化图；

图3表示本发明一实施方式的晶圆清洗状态的监测方法的流程示意图。

主要元件符号说明

监测系统 100

容器 10

第一入口 11

第二入口 12

第一排出口 13

第二排出口 14

三通药液阀 30

第一接口 31

第二接口 32

第三接口 33

第一传感器 50

第二传感器 70

清洗设备 200

具体实施方式

请参阅图1，本发明提供一种晶圆清洗状态的监测系统100。本实施方式中，监测系统100与清洗设备200连通，用于引入清洗设备200中的至少部分清洗液，以监测晶圆的清洗状态，该清洗设备200可为但不限于为枚叶式清洗设备。该监测系统100包括容器10、三通药液阀30、第一传感器50以及第二传感器70。

具体地，容器10包括第一入口11及第二入口12，第一入口11用于将去离子水输送至容器10内，第二入口12用于将清洗液输送至容器10内，从而使去离子水与清洗液混合形成混合液。本实施方式中，去离子水是未使用过的去离子水，而清洗液是使用去离子水清洗晶圆之后，含有各种化学物质的液体。

进一步地，容器10还包括第一排出口13及第二排出口14，本实施方式中，第一排出口13设置于容器10的侧壁，在去离子水输送至容器10时，排出少量的去离子水，以使去离子水处于流动循环状态，而非完全静止状态；第二排出口14设置于容器10的底壁，以在完成监测晶圆的清洗状态后，将混合液排出。当然，在其它实施方式中，第一排出口13及第二排出口14可设置于其它的位置，在此不作限定。

可以理解，第一入口11、第二入口12、第一排出口13及第二排出口14均连接有管道，并通过控制阀进行控制。

三通药液阀30用于将预设时间段的清洗液引入至容器10内。本实施方式中，三通药液阀30包括第一接口31、第二接口32以及第三接口33，其中第一接口31通过管道与清洗设备200连通，第二接口32通过管道与第一入口11连通，以能够将清洗液引入至容器10内，第三接口33通过管道与外部连通，以将清洗液排出至外部。

其中，预设时间段定义为清洗设备清洗晶圆的整个过程的至少一个时间段。可以理解，该预设时间段可以是清洗设备清洗晶圆的整个清洗过程的后期时间段或中间时间段，在此不作限定。

具体地，三通药液阀30根据系统的需求进行切换，分别使得第一接口31与第二接口32连通，以将清洗液导入至容器10内，或者第一接口31与第三接口33连通，使得清洗液排出至外部。

可以理解，由于清洗设备200在清洗晶圆的初期，清洗液中所含的化学物质所占比例较高，为了获取精确的参数值，通常将清洗过程后期时间段的清洗液引入至容器10内进行监测。

例如，请参阅图2，清洗设备200清洗晶圆的整个过程所需的时间设为90s，则在晶圆的清洗过程的初期时间段的30s，第一接口31与第三接口33连通(如图2(a)所示)，使得清洗液排出至外部；在晶圆的清洗过程的中期时间段的30s，通过切换三通药液阀30，使得第一接口31与第二接口32连通(如图2(b)所示)，从而将清洗液引入容器10内进行监测；在晶圆的清洗过程的后期时间段的30s，第一接口31与第三接口33连通，使得清洗液排出至外部，而容器10内的混合液通过第一排出口13及第二排出口14排出(如图2(c)所示)。当然，在其它实施方式中，也可以根据需求选取清洗过程的任意时间段的清洗液引入至容器10内进行监测，在此不作限定。

第一传感器50设置于容器10内，用于获取容器10内的混合液的参数值，进而判断晶圆的清洗状态是否正常。

本实施方式中，若参数值大于或等于预设参数值，则判断为晶圆的清洗状态正常；若参数值小于预设参数值，则判断为晶圆的清洗状态异常从而触发报警器以提示工作人员。

在另一实施方式中，监测系统100还包括报警器(未图示)，在混合液的参数值小于预设参数值的情况下被触动而提示工作人员。

本实施方式中，第一传感器50为电导率传感器或pH传感器，当然，在其它实施方式中，还可以为其它的传感器，例如浓度计，在此不作限定。

第一传感器50为电导率传感器时，参数值为电导率，预设参数值的范围即预设电导率的范围为大于15.0MΩ.㎝；第一传感器50为pH传感器时，参数值为pH值，预设参数值的范围即预设pH值的范围为6～8，例如6、7或8等。可以理解，在同一清洗制程中，预设参数值相同，而在不同的清洗制程中，可以根据需求在预设参数值的范围内选择合适的预设参数值，在此不作限定。

可以理解，通过设置第一传感器50获取混合液的参数值，以判断参数值是否大于或等于预设参数值进而判断清洗晶圆的状态是否正常，从而能够有效确保晶圆的品质。本实施方式中，混合液中清洗液与去离子水的体积比的范围为1:1～1:100，例如，1:1、1:50或1:100等。

可以理解，在不同设备的清洗制程中，由于清洗液的浓度各不相同，使混合液的参数值达到预设参数值所需的去离子水的量不同。具体地，清洗液所含的化学成分所占比例越高，即清洗液的浓度越高，所需的去离子水越多，则清洗液与去离子水的体积比越小；相反，清洗液所含的化学成分的比例越低，即清洗液的浓度越低，所需的去离子水越少，则清洗液与去离子水的体积比越大，因此，需要根据清洗制程来调整清洗液与去离子水的体积比。

在一具体实施方式中，清洗液与去离子水的体积比是通过以下方式获取的。在某一清洗制程中，通过清洗后的晶圆性能等判断清洗结果是否正常，若是正常，则选取其中一时间段的清洗液与去离子混合，使得该清洗液与去离子水混合稀释后的参数值大于或等于预设范围值，例如电导率值为16.0MΩ.cm，此时，就可获得将该时间段内的清洗液稀释至预设参数值时清洗液与去离子水的体积比。如此，在后续同一制程中，则将该时间段作为预设时间段，并按获得的清洗液与去离子水的体积比稀释该预设时间段内的清洗液，从而判断稀释后的混合液的参数值是大于或等于预设参数值，进而判断晶圆的清洗状态是否正常。

可以理解，在其它的清洗制程中，也是通过同样的方式获得清洗液与去离子水的体积比。

第二传感器70设置于容器10内并位于第一传感器50的上方，用于检测容器10内的去离子水的液位是否达到预设液位，以确保第一传感器50浸泡于去离子水内。

可以理解，第二传感器70能够检测到去离子水的液位，从而确保在输送清洗液之前第一传感器50需完全浸泡于去离子水内。

本发明提供的晶圆清洗状态的监测系统100，通过将清洗过程中预设时间段的清洗液引入至容器10内而与去离子水混合得到混合液，并通过设置第一传感器50来监测混合液的参数值，以判断该清洗过程是否正常，以确保晶圆的品质。

请参阅图3，本发明还提供一种晶圆清洗状态的监测方法，包括：

步骤S101，向容器内输送去离子水。

本实施方式中，容器包括第一入口，第一入口用于将去离子水输送至容器内。

步骤S102，将预设时间段的清洗液输送至容器内，以使去离子水和清洗液混合形成混合液。

本实施方式中，容器还包括第二入口，第二入口用于将清洗液输送至容器内，从而使去离子水与清洗液混合形成混合液，其中，清洗液是使用去离子水清洗晶圆之后，含有各种化学物质的液体。

其中，预设时间段定义为清洗设备清洗晶圆的整个过程的至少一个时间段。可以理解，该预设时间段可以是清洗设备清洗晶圆的整个清洗过程的后期时间段或中间时间段，在此不作限定。

可以理解，由于清洗设备在清洗晶圆的初期，清洗液所含的化学物质所占比例较高，为了获取精确的参数值，通常将清洗过程后期时间段的清洗液引入至容器内进行监测。当然，在其它实施方式中，也可以根据需求选取清洗过程的任意时间段的清洗液引入至容器内进行监测，在此不作限定。

步骤S103，获取混合液的参数值，进而判断晶圆的清洗状态是否正常。

具体地，判断晶圆的清洗状态是否正常的步骤包括：

比较参数值与预设参数值的大小，若参数值大于或等于预设参数值，则判断为晶圆的清洗状态正常；若参数值小于预设参数值，则判断为晶圆的清洗状态异常。

其中，参数值为电导率，预设参数值的范围即预设电导率的范围为大于15.0MΩ.㎝；参数值为pH值，预设参数值的范围即预设pH值的范围为6～8，例如6、7或8等。可以理解，在同一清洗制程中，预设参数值相同，而在不同的清洗制程中，可以根据需求在预设参数值的范围内选择合适的预设参数值，在此不作限定。

可以理解，通过获取混合液的参数值，以根据参数值来判断清洗晶圆的状态是否正常，从而能够有效确保晶圆的品质。本实施方式中，混合液中清洗液与去离子水的体积比的范围为1:1～1:100，例如，1:1、1:50或1:100等。

可以理解，在不同设备的清洗制程中，由于清洗液的浓度各不相同，使混合液的参数值大于或等于预设参数值所需的去离子水的量不同。具体地，清洗液所含的化学成分所占比例越高，即清洗液的浓度越高，所需的去离子水越多，则清洗液与去离子水的体积比越小；相反，清洗液所含的化学成分的比例越低，即清洗液的浓度越低，所需的去离子水越少，则清洗液与去离子水的体积比越大，因此，需要根据清洗制程调整清洗液与去离子水体积比。

在一实施方式中，将清洗液输送至容器内的步骤之前，进一步包括：

检测容器内的去离子水的液位是否达到预设液位，以确保第一传感器浸泡于去离子水内。

可以理解，通过检测到去离子水的液位，从而确保在输送清洗液之前第一传感器需完全浸泡于去离子水内。

本发明提供的晶圆清洗状态的监测方法，通过将清洗过程中预设时间段的清洗液引入至容器内而与去离子水混合得到混合液，并通过监测混合液的参数值，来判断该清洗过程是否正常，进而确保晶圆的品质。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种晶圆清洗状态的监测系统，其特征在于，包括：

容器，所述容器包括第一入口及第二入口，所述第一入口用于将去离子水输送至所述容器内，所述第二入口用于将清洗液输送至所述容器内，从而使所述去离子水与所述清洗液混合形成混合液；

三通药液阀，所述三通药液阀中的一接口与所述第一入口连通，用于将所述清洗液引入至所述容器内；

第一传感器，设置于所述容器内，用于获取所述容器内的所述混合液的参数值，进而判断所述晶圆的清洗状态是否正常。

2.根据权利要求1所述的晶圆清洗状态的监测系统，其特征在于，所述晶圆清洗状态的监测系统进一步包括：

第二传感器，设置于所述容器内并位于所述第一传感器的上方，用于检测所述容器内的所述去离子水的液位是否达到预设液位，以确保所述第一传感器浸泡于所述去离子水内。

3.根据权利要求1所述的晶圆清洗状态的监测系统，其特征在于，所述混合液中所述清洗液与所述去离子水的体积比的范围为1:1～1:100。

4.根据权利要求1所述的晶圆清洗状态的监测系统，其特征在于，所述参数值为电导率或pH值。

5.根据权利要求4所述的晶圆清洗状态的监测系统，其特征在于，所述参数值为电导率时，则所述预设参数值的范围为大于15.0MΩ.㎝；所述参数值为pH值时，则所述预设参数值的范围为6～8。

6.一种晶圆清洗状态的监测方法，其特征在于，包括：

向容器内输送去离子水；

将清洗液输送至所述容器内，以使所述去离子水和所述清洗液混合形成混合液；

获取所述混合液的参数值，进而判断所述晶圆的清洗状态是否正常。

7.根据权利要求6所述的晶圆清洗状态的监测方法，其特征在于，所述判断所述晶圆的清洗状态是否正常的步骤包括：

比较所述参数值与预设参数值的大小，若所述参数值大于或等于所述预设参数值，则判断为所述晶圆的清洗状态正常；若所述参数值小于所述预设参数值，则判断为所述晶圆的清洗状态异常。

8.根据权利要求7所述的晶圆清洗状态的监测方法，其特征在于，所述参数值为电导率或pH值。

9.根据权利要求8所述的晶圆清洗状态的监测方法，其特征在于，所述参数值为电导率时，则所述预设参数值的范围为大于15.0MΩ.㎝；所述参数值为pH值时，则所述预设参数值的范围为6～8。

10.根据权利要求6所述的晶圆清洗状态的监测方法，其特征在于，所述混合液中所述清洗液与所述去离子水的体积比的范围为1:1～1:100。

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