[发明专利]金属离子监控系统

说明书

本申请公开了一种金属离子监控系统，包括：采样模块，用于每隔预定时间段，从清洗设备的清洗槽中获取清洗试剂的样品；检测模块，用于通过差分脉冲阳极溶出伏安法检测样品中的金属离子浓度；反馈模块，用于反馈金属离子浓度。本申请通过采样模块每隔预定时间段从清洗设备的清洗槽中获取清洗试剂的样品，检测模块通过差分脉冲阳极溶出伏安法检测样品中的金属离子浓度，反馈模块反馈金属离子浓度，由于每隔预定时间段进行采样检测，且通过耗时较短的差分脉冲阳极溶出伏安法，从而实现了对清洗槽中的清洗试剂的金属离子进行实时监控，降低了晶圆硅损伤的几率，在一定程度上提高了良率。

技术领域

本申请涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种应用于半导体制造工艺的清洗工序中的金属离子监控系统。

背景技术

在半导体制造工业中，清洗设备，尤其是应用于炉管工艺前的清洗，以及氧化物薄膜/氮化物薄膜清洗的清洗设备(例如，日本DNS公司的型号为FC3100的清洗设备)的清洗槽中的清洗试剂的化学成分受供给系统和过货情况影响较大，由于金属离子的存在，在一定程度上会造成晶圆的硅损伤(silicon damage)。

示例性的，以铜离子(Cu²⁺)为例，通过以下公式说明金属离子对硅的腐蚀：

Cu²⁺+e^-＝Cu⁺，Si＝Si⁴⁺+4e^-，铜离子作为催化剂，有：

Si4⁺+3H₂O＝H₂SiO₃+4H⁺，2H⁺+2Cu⁺+1/2O₂＝2Cu²⁺+H₂O

针对上述问题，相关技术中提出了对于清洗设备的清洗槽中的金属离子进行监控，其通过人工方式，定期或者不定期对清洗槽中的清洗试剂取样，然后通过电感耦合等离子体质谱(inductively coupled plasma massspectrometry，ICP-MS)对样品进行分析，确定清洗槽中的金属离子情况。

然而，通过人工的方式取样并不能对清洗槽进行实时监控，且ICP-MS设备对样品的检测时间较长，从而导致无法实时监控清洗槽中清洗试剂中的金属离子情况，进而对产品的良率造成影响。

发明内容

本申请提供了一种金属离子监控系统，可以解决相关技术中通过人工的方式取样在ICP-MS设备上检测样品对清洗槽进行监控耗时较长且无法实施监控的问题。

一方面，本申请实施例提供了一种金属离子监控系统，所述系统应用于半导体制造领域中的清洗设备中，所述系统包括：

采样模块，用于每隔预定时间段，从所述清洗设备的清洗槽中获取清洗试剂的样品；

检测模块，用于通过差分脉冲阳极溶出伏安法检测所述样品中的金属离子浓度；

反馈模块，用于反馈所述金属离子浓度。

可选的，所述检测模块包括测试子模块和电化学子模块和分析子模块；

所述测试子模块，用于将所述样品分成至少两份测试样品，对每份所述测试样品引入缓冲液，所述每份测试样品用于测试一种金属离子；

所述电化学子模块，用于对所述测试样品施加正向沉积电压进行沉积，施加反向扫描电压和脉冲电压进行电解，测量所述测试样品中的电流；

所述分析子模块，用于根据所述测试样品对应的金属离子的扫描电位和所述测试样品中的电流，得到所述测试样品对应的金属离子的电流-电位曲线，根据所述电流-电位曲线计算得到所述测试样品对应的金属离子浓度。