CN108780768A - 半导体处理装备的30nm排队式液体颗粒计数器测试和清洁 - Google Patents
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Abstract
本文中所述的实施方式一般涉及30nm排队式液体颗粒计数测试装备，所述装备分析和清洁半导体处理装备。更具体而言，所述的实施方式涉及用于稀释、分析和调整流体以允许观察流体的成分的系统。稀释物取样工具与液体颗粒检测器耦合以读取包含来自清洁槽中的半导体处理装备(诸如衬垫、屏蔽物、面板或喷头)的颗粒的提取液的成分。如此，可获得减少颗粒检测器的过饱和的准确液体颗粒读数。
Description
背景
技术领域
本公开内容的实施方式一般涉及半导体处理装备的测试和清洁，并且更具体地涉及用于稀释、分析和调整流体以改善流体成分的观察的装置和方法。
背景技术
可采用光学/流动系统以向成像和光学分析区域运输分析仪器内的流体。一般将液体试样输送进腔室的孔，并且以某种方式询问(interrogate)试样以产生关于试样的本质或性质的分析信息。试样可以是停滞的或流动的。在某些布置中，可使光源朝向腔室以照亮腔室中的成分。获取散射光已是并且仍是检测和观察试样(特别是流体试样)的成分的合理方式。在进行询问时理想的是避免在视野中有太多颗粒，使得可以有效的方式辨别成分。关注的流体可能在它们的粘度和颗粒或固体密度上大大地变化。相对于包括高固体含量的流体，更容易观察到具有低固体含量的流体的成分信息。尽管如此，存在载有可能需要分析的高固体成分的流体。
通过各种观察和分析工具来检验重度负载的流体的成分是可能的。不幸地，这些分析工具或这些重度负载的流体可能需要可观的时间来充分调节流体以接收成分的合理描述，并且评估过程本身可能是耗时的和相对昂贵的。
在半导体处理技术中，在从来自清洁槽里面的半导体腔室部件的提取液(extraction solution)测量液体颗粒时仍然存在额外的挑战。通常，提取液一但与从半导体腔室部件移除的颗粒结合即包含大量的大于或等于30nm的颗粒，如果直接从提取液取样，这可能使液体颗粒计数检测器饱和，因此导致不准确的读数。
因此，需要允许高效和准确地分析具有高的30+nm固体成分的流体的成分的系统和方法。本领域中还需要用于稀释清洁槽中的试样，使得可在不使检测器饱和的情况下高效和准确地检测和计数30+nm液体颗粒的装置和方法。
发明内容
本文中所述的实施方式一般涉及30nm排队式(in-line)液体颗粒计数测试装备，所述装备分析和清洁半导体处理装备。更具体而言，所述的实施方式涉及用于稀释、分析和调整溶液以允许观察溶液的成分的系统。稀释物取样工具与液体颗粒检测器耦合以用于读取包含来自在清洁槽中的半导体处理装备(例如衬垫、屏蔽物、面板、喷头等等)的颗粒的提取液的成分。如此，由于减少颗粒检测器的饱和，可获取准确的液体颗粒读数。
在一个实施方式中，公开一种液体颗粒计数系统。所述液体颗粒计数系统包括：存储槽；第一泵，操作地连接至存储槽；和稀释系统，操作地连接至第一泵。液体颗粒计数系统还包括：稀释源，操作地连接至稀释系统；液体颗粒计数器，操作地连接至稀释系统下游；和至少一个流量计，操作地连接至液体颗粒计数器。
在另一实施方式中，公开一种液体颗粒计数系统。所述液体颗粒计数系统包括存储槽。所述存储槽包括存储区域和通过第一壁与存储区域分隔的声波发生器(sonicator)。所述液体颗粒计数系统进一步包括：第一泵，通过第一管耦合至存储区域下游；稀释系统，通过第二管耦合至第一泵下游；稀释源，通过第三管耦合至稀释系统下游；和液体颗粒计数器，通过第四管耦合至稀释系统下游。
在又一实施方式中，公开一种用于计数半导体部件的液体颗粒的方法。所述方法包括以下步骤：将半导体部件浸入在存储槽里面，其中存储槽包括提取液；和将各种水平的超声振荡能量传递至存储槽，以形成颗粒溶液，其中颗粒溶液包括提取液和来自半导体部件的多个颗粒。所述方法进一步包括以下步骤：将颗粒溶液泵送至稀释系统；以去离子水稀释颗粒溶液以形成稀释的溶液；和将稀释的溶液传输至液体颗粒计数器，其中液体颗粒计数器实时确定稀释的溶液中液体颗粒的数量。所述方法还包括以下步骤：将稀释的溶液传输通过流量计；和在存储槽中将稀释的溶液与提取液结合。
附图说明
可通过参照实施方式(一些实施方式图示于附图中)来得到以上简要概述的本公开内容的更具体说明，使得可详细地理解本公开内容的上述特征的方式。然而，要注意的是，附图仅图示示例性实施方式并且因此不被视为本公开内容的范围的限制，可容许其他等效的实施方式。
依据本文中所述的实施方式，图1图示液体颗粒计数系统的示意性侧视图。
依据本文中所述的实施方式，图2图示示意图，所述示意图图示用于计数半导体部件的液体颗粒的方法的操作。
依据本文中所述的实施方式，图3图示被计数的液体颗粒与存储槽中去离子水的液体颗粒计数器基线运行的时间的关系曲线的数据图，其中将0.1微米过滤器的过滤系统应用至存储槽。
为了促进理解，已尽可能使用相同参考数字指定附图共有的相同元件。设想一个实施方式的元件和特征可在没有进一步记载的情况下有益地并入其他实施方式中。
具体实施方式
本文中所述的实施方式一般涉及30nm排队式液体颗粒计数测试装备，所述装备分析和清洁半导体处理装备。更具体而言，所述的实施方式涉及用于稀释、分析和调整溶液以允许观察溶液的成分的系统。稀释物取样工具与液体颗粒检测器耦合以用于读取包含来自在清洁槽中的半导体处理装备(诸如衬垫、屏蔽物、面板、喷头等等)的颗粒的提取液的成分。如此，可获得减少颗粒检测器的过饱和的准确的液体颗粒读数。
依据一个实施方式，图1示意性图示液体颗粒计数系统100。液体颗粒计数系统100允许稀释、分析和调整溶液，使得可进行溶液的观察。液体颗粒计数系统100包括存储槽102。存储槽102可包括聚丙烯材料、石英材料、聚乙烯材料、聚四氟乙烯材料、其他合适材料或上述材料的混合物和组合。并且，在某些实施方式中，可例如由升降台(未示出)升高或升起存储槽102。存储槽102可被配置为在存储槽102中存储液体溶液，诸如(仅以示例的方式)去离子水。
在某些实施方式中，存储槽102可包括第一存储区域104和第二存储区域106。第一存储区域104可被配置为在第一存储区域104中存储液体溶液，如上所述。第二存储区域106可临近第一存储区域104设置，并且设置在相同的存储槽102内。在某些实施方式中，第二存储区域106也可被配置为存储液体溶液材料。第一存储区域104和第二存储区域106可由第一壁116分隔。第一壁可包括聚丙烯材料、石英材料、聚乙烯材料、聚四氟乙烯材料、其他合适材料或上述材料的混合物和组合。第一壁116可允许能量或波传播通过所述第一壁。第一壁116可延伸存储槽102或存储槽的一部分的长度。
在某些实施方式中，半导体处理装备或半导体处理装备的部分(例如衬垫、屏蔽物、面板、喷头等等)可设置在第一存储区域104内。并且，在某些实施方式中，经使用的半导体处理装备可设置在第一存储区域104内以供进行清洁和/或分析。第一存储区域104可进一步包括提取液，诸如去离子水。半导体处理装备设置在包括提取液的第一存储区域104内，使得半导体处理装备浸入在提取液内。
第二存储区域106可包括布置在第二存储区域106中的声波发生器108。在某些实施方式中，声波发生器108可耦合至第二存储区域106的侧壁110、底面112和/或盖114。在其他实施方式中，声波发生器108可设置在第二存储区域106内的液体溶液(诸如提取液(例如去离子水))中。并且，在某些实施方式中，声波发生器108可接触存储槽102。在某些实施方式中，声波发生器108可操作地连接至电源。在操作时，声波发生器108可在液体溶液内搅动、振动、摇动和/或超声波振荡，以扰动围绕声波发生器108的区域，并且在第二存储区域106和第一存储区域104之间通过第一壁116传递能量或波。在某些实施方式中，声波发生器108可不浸没在液体溶液内，而是可耦合至第二存储区域106的第一壁116和/或侧壁110以提供搅动。通过提供搅动，声波发生器108可允许扰动来自设置在第一存储区域104内的半导体部件的颗粒，因此允许将来自半导体部件的颗粒引进提取液，以产生颗粒溶液。如此，颗粒溶液可例如包括去离子水和来自半导体部件的颗粒。颗粒溶液可用于准确计数包含在颗粒溶液中的颗粒。
在某些实施方式中，声波发生器108可附接至丝杠(lead screw)和电动机(未示出)以跨第二存储区域106的长度前后移动声波发生器108。在某些实施方式中，可在声波发生器108跨第二存储区域106的长度前后移动时升起和降低声波发生器108。在某些实施方式中，多个声波发生器108可设置在第二存储区域106内，并且可在操作时通过开启和关闭声波发生器来控制以模拟第二存储区域106内的声波发生器的移动。已发现的是，通过移动声波发生器108或模拟声波发生器108的移动，在搅动操作期间，产生能量或波来扰动半导体部件上的颗粒可防止不想要的能量集中或从半导体部件上的固定位置反射的波，并且因此带来减少的由搅动操作引起的半导体部件微点蚀。此外，发现通过移动声波发生器108或模拟声波发生器108的移动，不必像一般操作工艺那样停止搅动操作、打开槽并以戴手套的手伸入来转动和旋转半导体部件并且随后重新开始搅动工艺。因为不以声波发生器108的移动中断搅动操作，工艺时间减少了，并且由于伸进槽而污染颗粒溶液的机会也大大减少。
液体颗粒计数系统100进一步包括第一泵118。第一泵118可设置在存储槽102的下游。第一泵118操作地连接至存储槽102，并且在某些实施方式中，第一泵118可通过第一管120操作地连接至第一存储区域104。第一泵118可以是蠕动泵。第一泵118可从第一存储区域104泵送颗粒溶液通过在下文论述的稀释系统122。
如本文中所利用的，“管”可包括用于从第一位置向第二位置传输液体和/或材料的任何管状或空心装置。仅以示例的方式，管状物可包括管道、管、细管(straw)等等，并且可包括任何合适的材料。并且，管状物可以是刚性或柔性的。
在某些实施方式中，第一管120包括乙烯树脂材料、聚合物材料、全氟烷氧基材料、尼龙材料或上述材料的组合和混合物。第一管120可包括透明(clear)材料、不透明材料、半透明材料或透光(transparent)材料。在某些实施方式中，液体可以是可通过第一管120观察的。并且，在某些实施方式中，第一管120可以是可焊接的。
液体颗粒计数系统100还包括稀释系统122。稀释系统122可设置在第一泵118的下游。稀释系统122操作地连接至第一泵118，并且在某些实施方式中，稀释系统122耦合至第一泵118。稀释系统122可控制稀释比。稀释系统122可通过第二管124耦合至第一泵118。第二管124包括乙烯树脂材料、聚合物材料、全氟烷氧基材料、尼龙材料或上述材料的组合和混合物。第二管124可包括透明材料、不透明材料、半透明材料或透光材料。在某些实施方式中，液体可以是可通过第二管124观察的。并且，在某些实施方式中，第二管124可以是可焊接的。
在某些实施方式中，稀释系统122可以是FMT市售的6138模型的精确稀释系统。
液体颗粒计数系统100进一步包括稀释源126。稀释源126操作地连接至稀释系统122。在某些实施方式中，稀释源126直接将额外的稀释溶液馈入稀释系统122。稀释源126可通过第三管128耦合至稀释系统122。第三管128包括乙烯树脂材料、聚合物材料、全氟烷氧基材料、尼龙材料或上述材料的组合和混合物。第三管128可包括透明材料、不透明材料、半透明材料或透光材料。在某些实施方式中，液体可以是可通过第三管128观察的。并且，在某些实施方式中，第三管128可以是可焊接的。
在某些实施方式中，稀释源126将额外的稀释溶液添加至从第一泵118提供至稀释系统122的提取液。在某些实施方式中，稀释溶液可包括额外的去离子水。如此，稀释源126可向稀释系统122提供去离子水以产生稀释的颗粒溶液。通过将额外的稀释溶液结合至颗粒溶液以形成稀释的颗粒溶液，可防止下文所论述的液体颗粒计数器130中传感器的饱和。在离开稀释源126和在进入稀释系统122之前的步骤之间，来自稀释源126的额外稀释溶液可穿过至少一个过滤器。
稀释因子D可用来确定添加至稀释系统122的稀释溶液的量。稀释因子D于下文定义于等式1中。Fd表示通过稀释剂路径的液体流率(mL/min)，Fr表示通过下文所论述的液体颗粒计数器(LPC)130的液体流率(mL/min)，而Fs表示来自LPC槽的试样液体流率(mL/min)。
D＝(Fd+Fr)/Fs
等式1
液体颗粒计数系统100可进一步包括液体颗粒计数器130。液体颗粒计数器130操作地连接至稀释系统122，并且在某些实施方式中，液体颗粒计数器130通过第四管132耦合至稀释系统122。液体颗粒计数器130可设置在稀释系统122下游。
第四管132包括乙烯树脂材料、聚合物材料、全氟烷氧基材料、尼龙材料或上述材料的组合和混合物。第四管132可包括透明材料、不透明材料、半透明材料或透光材料。在某些实施方式中，液体可以是可通过第四管132观察的。并且，在某些实施方式中，第四管132可以是可焊接的。
在某些实施方式中，液体颗粒计数器130可以是LPC检测器，诸如加利福尼亚州佛利蒙市的莱特浩斯公司(Lighthouse Worldwide Solutions)市售的NanoCount 30+液体颗粒计数器。
液体颗粒计数系统100进一步包括至少一个流量计134。至少一个流量计134操作地连接至液体颗粒计数器130，并且在某些实施方式中，至少一个流量计134通过第五管136耦合至液体颗粒计数器130。至少一个流量计134可设置在液体颗粒计数器130下游。在某些实施方式中，设想至少一个流量计134可构建在液体颗粒计数器130中和/或整合在液体颗粒计数器130内。
第五管136包括乙烯树脂材料、聚合物材料、全氟烷氧基材料、尼龙材料或上述材料的组合和混合物。第五管136可包括透明材料、不透明材料、半透明材料或透光材料。在某些实施方式中，液体可以是可通过第五管136观察的。并且，在某些实施方式中，第五管136可以是可焊接的。
至少一个流量计134可进一步通过第六管138操作地连接至第一存储区域104。第六管可使离开流量计的稀释的提取液返回至第一存储区域104。如此，稀释的颗粒溶液可被回收。
在某些实施方式中，可升高第一泵118、稀释系统122、液体颗粒计数器130和/或至少一个流量计134，诸如设置在升起的平台上。
在某些实施方式中设想稀释的颗粒溶液可不返回至第一存储区域104。如此，在某些实施方式中，稀释的颗粒溶液可在离开至少一个流量计134之后被分布至废物处理区域。
此外，在某些实施方式中，液体颗粒计数系统100可进一步包括第二泵150。第二泵150可设置在存储槽102下方，使得第二泵150是重力给料的。第二泵150可从第一存储区域104泵送溶液(溶液可包括下文所论述的稀释的颗粒溶液、提取液和过滤的溶液)通过至少一个颗粒过滤器152。在某些实施方式中，溶液可被泵送通过多个颗粒过滤器152。多个颗粒过滤器152可串联或并联布置，并且各颗粒过滤器152可将颗粒过滤出穿过所述颗粒过滤器的溶液。在某些实施方式中，多个颗粒过滤器152可包括过滤各种尺寸颗粒的颗粒过滤器。多个颗粒过滤器152可耦合至在多个颗粒过滤器152下游的存储槽102的第一存储区域104，使得过滤的溶液可在第一存储区域104中重新结合并且沉积。在某些实施方式中，第七管154可将多个颗粒过滤器152的出口耦合至第一存储区域104。
依据一个实施方式，图2示意性图示用于计数半导体部件的液体颗粒的方法200的操作。可利用所公开的方法200来测试和/或清洁许多不同的半导体部件(例如包括衬垫、屏蔽物、面板、喷头等等)。
在操作210处，半导体部件浸入在存储槽(诸如在前论述的存储槽102)内。半导体部件可浸入在设置在存储槽内的提取液(诸如去离子水提取液)内。
在操作220处，各种水平的能量穿过设置半导体部件存储槽的区域。在某些实施方式中，各种位准的超声振荡能量可传递至存储槽以形成颗粒溶液。能量可搅动和/或振动半导体部件和/或提取液，以移除或松开(loosen)来自半导体部件的颗粒。被松开或移除的颗粒可与提取液结合以形成颗粒溶液。如此，颗粒溶液可包括提取液和来自半导体部件的多个颗粒的组合。
在操作230处，将颗粒溶液从存储槽泵送至稀释系统。可如下文所论述地经由第一管通过蠕动泵泵送颗粒溶液。
在操作240处，以去离子水稀释颗粒溶液以形成稀释的颗粒溶液。为了形成稀释的颗粒溶液，可将额外的提取液、去离子水或其他稀释溶液添加至稀释系统内的颗粒溶液。
在操作250处，稀释的颗粒溶液被传输至液体颗粒计数器。液体颗粒计数器可分析稀释的溶液，并且确定来自包含在稀释的溶液内的半导体部件的液体颗粒的数量。在某些实施方式中，液体颗粒计数器可实时确定其中的液体颗粒的数量。
在操作260处，稀释的颗粒溶液被传输至并且通过流量计。流量计可测量通过系统的稀释的颗粒溶液的流率和/或控制通过系统的稀释的颗粒溶液的流量。而且，在操作270处，稀释的颗粒溶液与容纳在存储槽中的提取液结合。如此，稀释的颗粒溶液通过被重新添加至存储槽而回收。
图3图示存储槽中的去离子水的液体颗粒计数器基线运行的LPC与时间的关系曲线的数据图300，其中存储槽具有0.1微米过滤器的过滤系统。如所示，达成的料想不到的结果是，达成了所计数的液体颗粒的稳定基线。
执行测试并且结果指示的是，成功地通过作为稀释物取样器的精确稀释系统以LPC分析槽建立排队式30nm LPC检测器。在有和没有声波振荡的情况下均达成稳定的去离子水基线。并且，用于稀释的去离子水源在>30nm的尺寸具有17p/mL的基线颗粒。并且，确定蠕动泵以更高的泵送速率产生颗粒，并且如此，最佳的流率被确定为在约0.11ml/min和约0.27ml/min之间，例如在约0.18ml/min和约0.23ml/min之间。此外，稀释系统的工作范围被确定为在约400x和约6000x之间。获取LPC读数和1/D(稀释比)之间的线性关系，并且结果显示所述线性关系与数学运算一致。并且，两个清洁室部件各使用本文中所公开的系统来进行测试，并且各被证明减少检测器饱和的方面是成功的。
本公开内容的益处包括排队式稀释系统，所述系统可用作将30nm LPC检测器连结至清洁槽中的提取液的稀释物取样工具。此系统解除在颗粒量太高而不能直接从提取液测量时的检测器饱和问题，并且允许获取实际的LPC读数。
总而言之，来自半导体部件的提取液一般包含大量的30+nm颗粒，这些颗粒可能在直接取样时使液体颗粒计数器(LPC)检测器饱和，因此导致错误的读数。如此，公开用于稀释提取液的稀释系统和作为排队式检测器的液体颗粒计数器，所述排队式检测器用于从来自清洁槽里面的半导体腔室部件的提取液测量液体颗粒。本文中所述的实施方式一般涉及30nm排队式液体颗粒计数测试装备，所述装备分析和清洁半导体处理装备。更具体而言，所述的实施方式涉及用于稀释、分析和调整流体以允许观察流体的成分的系统。稀释物取样工具与液体颗粒检测器耦合以供读取包含来自清洁槽中的半导体处理装备(诸如衬垫、屏蔽物、面板、喷头)的颗粒的提取液的成分。如此，可获取减少颗粒检测器的过饱和的准确液体颗粒读数。
尽管以上所述针对本公开内容的实施方式，可在不脱离本公开内容的基本范围的情况下设计本公开内容的其他和进一步的实施方式，本公开内容的范围是由随附的权利要求书确定的。
Claims (15)
1.一种液体颗粒计数系统，包括：
存储槽；
第一泵，操作地连接至所述存储槽；
稀释系统，操作地连接至所述第一泵；
液体颗粒计数器，操作地连接至所述稀释系统下游；和
至少一个流量计，操作地连接至所述液体颗粒计数器。
2.如权利要求1所述的液体颗粒计数系统，进一步包括：
稀释源，操作地连接至所述稀释系统；和
声波发生器，接触所述存储槽。
3.如权利要求1所述的液体颗粒计数系统，其中所述存储槽包括聚丙烯材料、石英材料、聚乙烯材料、聚四氟乙烯材料或上述材料的组合。
4.如权利要求1所述的液体颗粒计数系统，其中所述至少一个流量计操作地耦合至第一管的第一端并且操作地耦合至所述存储槽。
5.如权利要求1所述的液体颗粒计数系统，其中所述第一泵是蠕动泵。
6.如权利要求1所述的液体颗粒计数系统，进一步包括：
第二泵，操作地耦合至所述存储槽，其中所述第二泵是重力给料的；和至少一个颗粒过滤器，在第一端处操作地耦合至所述第二泵并且操作地耦合至所述存储槽的入口。
7.一种液体颗粒计数系统，包括：
存储槽，包括：
第一存储区域；
第二存储区域；和
声波发生器，设置在所述第二存储区域中，其中所述第二存储区域通过第一壁与所述第一存储区域分隔；
第一泵，通过第一管耦合至所述第一存储区域下游；
稀释系统，通过第二管耦合至所述第一泵下游；
稀释源，通过第三管耦合至所述稀释系统；和
液体颗粒计数器，通过第四管耦合至所述稀释系统下游。
8.如权利要求7所述的液体颗粒计数系统，其中所述第一壁包括聚丙烯材料、石英材料、聚乙烯材料或上述材料的组合。
9.如权利要求7所述的液体颗粒计数系统，其中所述存储槽包括聚丙烯材料、石英材料、聚乙烯材料、聚四氟乙烯材料或上述材料的组合。
10.如权利要求7所述的液体颗粒计数系统，其中所述第一泵是蠕动泵。
11.如权利要求7所述的液体颗粒计数系统，进一步包括至少一个流量计，所述至少一个流量计通过第五管操作地连接至所述液体颗粒计数器下游并且通过第六管操作地连接至所述第一存储区域。
12.如权利要求7所述的液体颗粒计数系统，其中所述第一管、所述第二管、所述第三管和所述第四管包括乙烯树脂材料、聚合物材料、全氟烷氧基材料、尼龙材料或上述材料的组合和混合物。
13.如权利要求7所述的液体颗粒计数系统，进一步包括：
第二泵，操作地耦合至所述第一存储区域；和
至少一个颗粒过滤器，在第一端处通过第七管操作地耦合至所述第二泵，其中所述至少一个颗粒过滤器在第二端处操作地耦合至第八管的入口，并且其中所述第八管具有设置于所述存储槽的入口处的出口。
14.如权利要求13所述的液体颗粒计数系统，其中所述第二泵是重力给料泵，并且其中所述至少一个颗粒过滤器是串联或并联连接的多个颗粒过滤器。
15.一种用于计数半导体部件的液体颗粒的方法，包括以下步骤：
将所述半导体部件浸入在存储槽里面，其中所述存储槽包括提取液；
将各种水平的超声振荡能量传递至所述存储槽，以形成颗粒溶液，其中所述颗粒溶液包括所述提取液和来自所述半导体部件的多个颗粒；
将所述颗粒溶液泵送至稀释系统；
以去离子水稀释所述颗粒溶液以形成稀释的溶液；
将所述稀释的溶液传输至液体颗粒计数器，其中所述液体颗粒计数器实时确定所述稀释的溶液中的液体颗粒的数量；
将所述稀释的溶液传输通过流量计；和
在所述存储槽中将所述稀释的溶液与所述提取液结合。
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