专利名称：用于半导体器件生产环境评估的取样装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及硅半导体器件技术领域，特别涉及一种用于半导体器件生产环境 评估的取样装置。
背景技术：
在半导体器件的制造过程中，生产环境对产品良率影响重大。当各种样品进入 半导体器件生产环境中时，它们会释放多种污染气体，例如空气分子污染物(Airborne Molecular Contaminant, AMC)和易挥发性有机化合物(VolatileOrganic Compound, V0C) 等，进而影响生产环境，造成产品良率的损失。不同样品释放的污染气体的量是不同的，因 此对生产环境的影响程度也不同。然而，这些污染气体难于测量，给半导体器件生产环境的 评估带来很大的困难。现有技术是加强生产环境的取样和测试频率，只有在生产环境出现 异常时才能监测到。这种监测方式具有很大的滞后性，很有可能导致相当大的良率损失。因 此，预先评估各种样品对半导体器件生产环境的影响显得十分重要。

实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种用于半导体器件生产环境评估的取样装置，可以 预先评估样品对半导体器件生产环境的影响。本实用新型提供一种用于半导体器件生产环境评估的取样装置，包括腔室，其具 有开口和用于盖住所述开口的封盖，所述腔室用于放置待进入所述半导体器件生产环境的 样品，所述样品释放多种污染气体；进气管和出气管，分别设置于所述腔室的两侧，所述进 气管通入高纯度气体到所述腔室中，所述出气管取样所述腔室中的气体混合物；进气阀，设 置于所述进气管中，用于控制所述高纯度气体的通入量；出气阀，设置于所述出气管中，用 于控制所述气体混合物的取样量。优选的，所述高纯度气体为氮气或惰性气体中的一种。优选的，其特征在于，所述腔室的材料为不锈钢或可溶性聚四氟乙烯塑料。优选的，其特征在于，所述腔室的体积为30升 200升。优选的，所述腔室的形状为长方体。优选的，所述腔室的长度为20厘米 80厘米，宽度为20厘米 80厘米，高度为 20厘米 100厘米。优选的，所述腔室内保持恒定的温度和压强，所述温度为-5摄氏度 50摄氏度， 所述压强为0. 5个大气压 3. 0个大气压。优选的，所述取样装置还包括加热板，所述加热板位于所述腔室外并与所述腔室 接触。优选的，所述取样装置还包括压力计，所述压力计设置于所述进气管上，用于记录 所述腔室内的压强。优选的，所述进气管和所述出气管相对设置。
3[0014]与现有技术相比，本实用新型提供了一种用于半导体器件生产环境评估的取样装 置，通过将待进入半导体器件生产环境的样品放置于腔室中，并从出气管取样腔室中的气 体混合物，对该气体混合物进行测试便可得到该样品在单位时间单位体积内释放的污染气 体的量，预先评估各种样品对半导体器件生产环境的影响，有利于判断该样品是否适合于 生产环境的使用。类似的，如果将制造过程中完成某一步骤的晶圆放置于腔室中，该取样装 置便可用于评估晶圆表面吸附有机物的含量，从而有利于改善方案的提出。此外，该取样装 置结构简单，操作方便，并且可以反复使用，成本低。

图1为根据本实用新型的用于半导体器件生产环境评估的取样装置的结构示意 图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、特征更明显易懂，
以下结合附图对本实用新型的具体实 施方式作进一步的说明。图1为根据本实用新型的用于半导体器件生产环境评估的取样装置的结构示意 图。图1中，该取样装置包括腔室10，其具有开口 101和用于盖住所述开口 101的封盖 102，所述腔室10用于放置待进入所述半导体器件生产环境的样品，所述样品释放多种污 染气体；进气管20和出气管30，分别设置于所述腔室10的两侧，所述进气管20通入高纯度 气体到所述腔室10中，所述出气管30取样所述腔室10中的气体混合物；进气阀21，设置 于所述进气管20中，用于控制所述高纯度气体的通入量；出气阀31，设置于所述出气管30 中，用于控制所述气体混合物的取样量。其中，所述进气管20和所述出气管30相对设置，所 述进气管20中通入的所述高纯度气体为氮气或惰性气体(诸如氦气、氩气)中的一种，其 纯度大于或等于99. 999%，从而使得腔室10对所述样品而言成为一个相对较纯净的环境。 所述腔室10的材料可以为不锈钢或可溶性聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PFA) 塑料。所述腔室10的体积可以为30升 200升。优选的，所述腔室10的形状优选为长方 体，其长度L为20厘米 80厘米，宽度W为20厘米 80厘米，高度H为20厘米 100厘 米。优选的，所述腔室内保持恒定的温度和压强，所述温度为-5摄氏度 50摄氏度， 所述压强为0. 5个大气压 3. 0个大气压。为此，所述取样装置还可以包括加热板40和压 力计50。其中，所述加热板40位于所述腔室10外并与所述腔室10接触，进而给所述腔室 10提供恒定的温度。所述压力计50设置于所述进气管20上，用于记录所述腔室10内的压 强。根据菲克第一定律，对于一种样品，在恒定的温度和压强下，该样品释放的污染气体的 扩散速率和样品中污染物的浓度成正比。因此，通过测试得到该样品在单位时间单位体积 内释放的污染气体的量，便可以评估样品中污染物的总量。下面描述根据本实用新型的用于半导体器件生产环境评估的取样装置的工作过 程。该过程主要分为空白测试(blank test)和样品测试(sample test)两个阶段。一、空白测试空白测试时腔室10内不放入任何样品，主要目的在于保证腔室10内的初始环境
4满足要求。首先，用封盖102盖住开口 101，打开进气阀21和出气阀31，从进气管20中通 入高纯度氮气。接着，调节进气阀21，控制氮气的通入量，通过压力计50控制腔室10内压 强为1个大气压，同时温度保持为室温。然后，关闭进气阀21和出气阀31，等待第一预定时 间后，打开出气阀31，开始从出气管30中取样第一预定体积的腔室10中的气体混合物，取 样结束后关闭出气阀31。之后，对取样得到的气体混合物进行测试以判断其中的污染气体 含量是否满足要求。如果满足则开始后续的样品测试，如果不满足则再打开进气阀21和出 气阀31，用氮气流吹洗和清洁腔室10内部，重新设置腔室10的压强和温度，再取样测试。 如此重复直到测试结果满足要求。二、样品测试样品测试便是评估样品对半导体器件生产环境的影响的过程。首先，打开封盖 102，从开口 101处将样品放置于腔室10中，盖上封盖102。接着，打开进气阀21和出气阀 31，用氮气流吹洗和清洁样品表面，如此重复3次。然后，调节进气阀21，控制氮气的通入 量，通过压力计50控制腔室10内压强为1个大气压，同时温度保持为室温。之后，关闭进 气阀21和出气阀31 ；等待第二预定时间t后，打开出气阀31，开始从出气管30中取样第二 预定体积V的腔室10中的气体混合物，取样结束后关闭出气阀31。接下来，对取样得到的 气体混合物进行测试，测得气体混合物中样品释放的每种污染气体的质量m，进而针对每种 污染气体，计算得到其质量浓度m/V及其在单位时间单位体积内的释放量m/ (V*t)。由此， 根据这些数据便可预先评估样品对半导体器件生产环境的影响。当然，如果将制造过程中完成某一步骤的晶圆放置于腔室10中，该取样装置便可 用于评估晶圆表面吸附有机物的含量，从而有利于改善方案的提出。从上面的描述还可以 看出，该取样装置结构简单，操作方便，并且可以反复使用，成本低。综上所述，本实用新型提供了一种用于半导体器件生产环境评估的取样装置，通 过将待进入半导体器件生产环境的样品放置于腔室中，并从出气管取样腔室中的气体混 合物，对该气体混合物进行测试便可得到该样品在单位时间单位体积内释放的污染气体的 量，预先评估各种样品对半导体器件生产环境的影响，有利于判断该样品是否适合于生产 环境的使用。类似的，如果将制造过程中完成某一步骤的晶圆放置于腔室中，该取样装置便 可用于评估晶圆表面吸附有机物的含量，从而有利于改善方案的提出。此外，该取样装置结 构简单，操作方便，并且可以反复使用，成本低。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用 新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及 其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求一种用于半导体器件生产环境评估的取样装置，其特征在于，包括腔室，其具有开口和用于盖住所述开口的封盖，所述腔室用于放置待进入所述半导体器件生产环境的样品，所述样品释放多种污染气体；进气管和出气管，分别设置于所述腔室的两侧，所述进气管通入高纯度气体到所述腔室中，所述出气管取样所述腔室中的气体混合物；进气阀，设置于所述进气管中，用于控制所述高纯度气体的通入量；出气阀，设置于所述出气管中，用于控制所述气体混合物的取样量。
2.如权利要求1所述的用于半导体器件生产环境评估的取样装置，其特征在于，所述 高纯度气体为氮气或惰性气体中的一种。
3.如权利要求1所述的用于半导体器件生产环境评估的取样装置，其特征在于，所述 腔室的材料为不锈钢或可溶性聚四氟乙烯塑料。
4.如权利要求1所述的用于半导体器件生产环境评估的取样装置，其特征在于，所述 腔室的体积为30升 200升。
5.如权利要求1所述的用于半导体器件生产环境评估的取样装置，其特征在于，所述 腔室的形状为长方体。
6.如权利要求5所述的用于半导体器件生产环境评估的取样装置，其特征在于，所述 腔室的长度为20厘米 80厘米，宽度为20厘米 80厘米，高度为20厘米 100厘米。
7.如权利要求1所述的用于半导体器件生产环境评估的取样装置，其特征在于，所述 腔室内保持恒定的温度和压强，所述温度为_5摄氏度 50摄氏度，所述压强为0. 5个大气 压 3.0个大气压。
8.如权利要求7所述的用于半导体器件生产环境评估的取样装置，其特征在于，所述 取样装置还包括加热板，所述加热板位于所述腔室外并与所述腔室接触。
9.如权利要求7所述的用于半导体器件生产环境评估的取样装置，其特征在于，所述 取样装置还包括压力计，所述压力计设置于所述进气管上，用于记录所述腔室内的压强。
10.如权利要求1所述的用于半导体器件生产环境评估的取样装置，其特征在于，所述 进气管和所述出气管相对设置。
专利摘要本实用新型公开了一种用于半导体器件生产环境评估的取样装置，包括腔室，其具有开口和用于盖住所述开口的封盖，所述腔室用于放置待进入所述半导体器件生产环境的样品，所述样品释放多种污染气体；进气管和出气管，分别设置于所述腔室的两侧，所述进气管通入高纯度气体到所述腔室中，所述出气管取样所述腔室中的气体混合物；进气阀，设置于所述进气管中，用于控制所述高纯度气体的通入量；出气阀，设置于所述出气管中，用于控制所述气体混合物的取样量。
文档编号G01N1/22GK201732021SQ20102020108
公开日2011年2月2日 申请日期2010年5月21日 优先权日2010年5月21日
发明者刘克斌, 吴静銮, 张士仁, 方明海, 谢渊 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司;武汉新芯集成电路制造有限公司