一种具有在线监测功能的半导体清洗装置的制作方法

本发明涉及工艺监测技术领域，尤其涉及一种具有在线监测功能的半导体清洗装置。

背景技术：

无论是集成电路、先进封装、半导体照明器件还是功率电子器件，它们的性能优劣均高度依赖于对半导体材料清洗过程的品质控制。

在半导体材料清洗过程中，要达到清洗材料的均匀性、高效率、低损伤、低残留、无再氧化等要求，在材料清洗过程中，需要对清洗池内反应温度、清洗后材料的翘曲、清洗的速度、清洗液流量、清洗冲击压力、清洗装置温度等对材料性能具有直接影响的指标参数进行实时精确控制。

随着半导体器件的微细化、高密度集成化以及配线多层化等的快速发展，在半导体材料制备过程中，颗粒和金属杂质、表面吸附化学物质等微小的沾污物质，对半导体材料的合格率和可靠性的影响越来越显著。因此，去除表面残留物的清洗过程成为影响半导体材料可靠性和成品率的重要技术过程。

目前，关于半导体材料清洗过程中清洗质量的监测已开展一定的研究，并取得部分成果。但是，主要集中在单一方面的检测，检测能力较差，而材料清洗过程涉及到材料微观结构的演变、材料的应力变化等过程。目前，缺少采用多种更先进的测量手段来检测这些微观的变化过程，以从本质上探索材料清洗的过程，从而更科学的优化材料清洗过程，为不同材料确定最佳的清洗工艺。

技术实现要素：

针对上述问题，现提供一种具有在线监测功能的半导体清洗装置，旨在在线监测获得阵列基片的表面形貌、粗糙度及晶相组织等信息反向优化清洗工艺。

具体技术方案如下：

一种具有在线监测功能的半导体清洗装置，具有这样的特征，包括：清洗腔室、设于清洗腔室内并用于对刻蚀后阵列基片进行清洗的清洗装置、监测腔室、抽气装置、用于监测清洗后阵列基片外观形貌及表面粗糙度的第一监测装置、用于监测清洗后阵列基片表面晶相变化的第二监测装置、用于监测清洗后阵列基片表面翘曲变化的第三监测装置以及用于传送阵列基片的传送装置，清洗装置及监测腔室依次与蚀刻腔连通，抽气装置的进气口与监测腔室连通，第一监测装置及第二监测装置设于监测腔室上，第三监测装置设于监测腔室内。

上述的半导体清洗装置，还具有这样的特征，清洗装置包括用于承载刻蚀后阵列基片的清洗池及位于清洗池上方并用于对清洗池内阵列基片进行清洗的清洗喷嘴，清洗喷嘴设于清洗腔室内。

上述的半导体清洗装置，还具有这样的特征，清洗装置还包括用于加热并控制清洗池温度的温控台，清洗池坐设于温控台上，温控台固定于传送装置上。

上述的半导体清洗装置，还具有这样的特征，第一监测装置包括透镜结构和电子发生结构，透镜结构设于电子发生结构上，电子发生结构固定于监测腔室上。

上述的半导体清洗装置，还具有这样的特征，第一监测装置还包括二轴滑台，二轴滑台设于监测腔室顶部，电子发生结构设于二轴滑台中的纵向滑台上。

上述的半导体清洗装置，还具有这样的特征，第二监测装置包括x射线发生器及x射线探测器，x射线发生器和x射线探测器固定于监测腔室上。

上述的半导体清洗装置，还具有这样的特征，第三监测装置包括ccd相机和ccd相机一侧的光线发生器，ccd相机及光线发生器设于监测腔室上。

上述的半导体清洗装置，还具有这样的特征，抽气装置为冷凝泵。

上述方案的有益效果是：

本发明提供的半导体清洗装置中利用相应的监测装置对清洗后阵列基片进行监测，从而实现在线获得晶相组分、表面粗糙度等参数，以反馈并调节清洗工艺并进一步提高生产效率和良品率。

附图说明

图1为本发明的实施例中提供的半导体清洗装置的结构示意图。

附图中：1、清洗腔室；2、清洗装置；3、监测腔室；4、抽气装置；5、第一监测装置；6、第二监测装置；7、第三监测装置；8、传送装置；9、清洗池；10、清洗喷嘴；11、温控台；12、透镜结构；13、电子发生结构；14、二轴滑台；15、x射线发生器；16、x射线探测器；17、ccd相机；18、光线发生器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

图1为本发明的实施例中提供的半导体清洗装置的结构示意图。如图1所示，本发明的实施例中提供的半导体清洗装置，包括：清洗腔室1、设于清洗腔室1内并用于对刻蚀后阵列基片进行清洗的清洗装置2、用于对清洗后阵列基片进行在线监测的监测腔室3、抽气装置4、用于监测清洗后阵列基片外观形貌及表面粗糙度的第一监测装置5、用于监测清洗后阵列基片表面晶相变化的第二监测装置6、用于监测清洗后阵列基片表面翘曲变化的第三监测装置7以及用于传送阵列基片的传送装置8，清洗装置2及监测腔室3依次与蚀刻腔连通，抽气装置4的进气口与监测腔室3连通，第一监测装置5及第二监测装置6设于监测腔室3上，第三监测装置7设于监测腔室3内。

本发明中清洗腔室1与监测腔室3之间通过位于清洗腔室1上的传送门连通，传送装置8通过传送门将清洗完成后的阵列基片从清洗腔室1内传送至监测腔室3内，再由抽气装置4(可为冷凝泵)将监测腔室3内抽至高真空状态时再由相应监测装置进行相应监测，并根据相应的监测结果反馈并调节清洗装置2的清洗操作。

具体的，本发明中清洗装置2包括用于承载刻蚀后阵列基片的清洗池9及位于清洗池9上方并用于对清洗池9内阵列基片进行清洗的清洗喷嘴10，本发明中利用清洗喷嘴10导入清洗剂并清洗刻蚀后的阵列基片。本发明中清洗池9可通过传送装置8传送。为提高效率，本发明中还可设置温控台11，并以温控台11调节并控制清洗池9温度，当设置温控台11时本发明中清洗池9可固定于温控台11上。本发明中还可于清洗喷嘴10的连接管道上设置流量调节阀和夹锁式流量传感器，以调节清洗时的清洗流量及冲击应力，从而降低对材料微细结构的影响，保证清洗质量，满足多种材料清洗时的使用需要。

具体的，本发明中第一监测装置5包括透镜结构12和电子发生结构13，透镜结构12设于电子发生结构13上，电子发生结构13固定于监测腔室3上，即本发明中第一监测装置5为扫描电子显微镜，本发明中透镜结构12设于电子发生结构13上，电子发生结构13固定于监测腔室3上，本发明中通过第一监测装置5获得待监测区域内材料形貌的sem图。为提升效率，本发明中电子发生结构13可二轴滑台14中的纵向滑台上，本发明中二轴滑台14包括可沿高度方向做上、下运动的纵向滑台和可沿水平方向做左、右运动的水平滑台，配合传送装置8的前后运动，即可实现对待监测区域进行快速监测。

具体的，本发明中第二监测装置6包括x射线发生器15及x射线探测器16，x射线发生器15和x射线探测器16固定于监测腔室3上，本发明中通过检测清洗后阵列基片表面x射线衍射峰的位置、形状、强度的变化来反映清洗过程中阵列基片薄膜结构、成分、表面粗糙度等数据变化，进而反馈调节清洗时间、流量等清洗工艺。

具体的，本发明中第三监测装置7包括ccd相机17和ccd相机17一侧的光线发生器18(可为钠光光源)，ccd相机17及光线发生器18设于监测腔室3上，本发明中第三监测装置7为采用牛顿环法的测试系统，本发明中利用第三监测装置7测试清洗后阵列基片的翘曲度，并反馈调节清洗工艺。

以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明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发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。