CN111656485B - 装备清洁设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本文描述的实施方式涉及清洁装置和用于清洁物体的方法。在一个实施方式中，通过沿着物体的表面移动清洁头来清洁物体。超临界二氧化碳流体通过超临界二氧化碳流体容器被输送到物体表面。通过真空泵将超临界二氧化碳流体和污染物质从物体去除至检测器。通过检测器确定污染物质的一个或多个测量结果。通过收集器收集污染物质的样本。通过分析器确定物体表面的污染程度。

Description

装备清洁设备和方法
背景
领域
本公开内容的实施方式一般涉及用于清洁装备的设备和方法。更具体而言，本公开内容的实施方式涉及用于清洁半导体、OLED和平板装置的设备和方法。
相关技术的说明
在半导体、OLED和平板装置的清洁中，通常希望从基板表面去除污染物，从而留下清洁的表面。例如，在半导体处理期间，通常也需要清洁处理发生所在的腔室。在没有清洁的情况下，可能存在会负面地影响半导体器件性能的污染物。
清洁腔室(称为工艺维护或PM)会关停生产。在PM期间，腔室中不能处理半导体器件。因此，PM极大地影响半导体器件的产量。因此，减少PM时间将是有益的。半导体器件(诸如基板、腔室部件、腔室工具、腔室和腔室主框架(mainframe))的清洁度影响产品产量、腔室正常运行时间和客户的拥有成本。
大多数当前的湿式清洁技术利用真空清洁器从待清洁物体的表面去除污染物质。然而，使用真空清洁器不足以从物体表面去除污染物质，因此不是时间上有效的。此外，随后的颗粒和表面污染的测量需要额外的时间，这降低微芯片的产量、减少工具的正常运行时间，并且增加客户的拥有成本。
因此，本领域需要改良的清洁装置和用于清洁物体的方法。
发明内容
在一个实施方式中，提供一种方法。所述方法包括沿着物体的表面移动清洁装置。将超临界二氧化碳流体输送到物体的表面。从物体去除超临界二氧化碳流体和污染物质。确定污染物质的一个或多个测量结果。收集污染物质的样本。
在一个实施方式中，提供一种方法。所述方法包括沿第一物体的表面移动清洁装置。将超临界二氧化碳流体输送到第一物体的表面。从第一物体去除超临界二氧化碳流体和污染物质。确定来自第一物体的污染物质的一个或多个测量结果。收集来自第一物体的污染物质的样本。沿第二物体的表面移动清洁装置。将超临界二氧化碳流体输送到第二物体的表面。从第二物体去除超临界二氧化碳流体和污染物质。确定来自第二物体的污染物质的一个或多个测量结果。收集来自第二物体的污染物质的样本。
在另一个实施方式中，提供一种装置。所述装置包括清洁头。光学通道耦接到分析器。光学通道耦接到清洁头。检测器耦接到所述清洁头，并且收集器耦接到所述检测器。真空泵耦接到收集器。
附图简要说明
为了详细地理解本公开内容的上述特征，可以通过参考实施方式而获得上面简要概述的本公开内容的更具体的描述，其中一些实施方式在附图中图示。然而，应注意，附图仅图示示例性实施方式，因此不应视为限制本公开内容的范围，并且可允许其他同等有效的实施方式。
图1A～图1D是根据实施方式的清洁期间物体的示意性平面图。
图2是根据一个实施方式的清洁装置的示意性横截面图。
图3是图示根据实施方式的用于清洁物体的方法的操作的流程图。
为了便于理解，已尽可能使用相同的参考数字来表示图中共有的相同元件。可以预期的是，一个实施方式的元件和特征可以有利地并入其他实施方式中而无需进一步叙述。
具体实施方式
本文描述的实施方式涉及清洁装置和用于清洁物体的方法。在一个实施方式中，通过沿着物体的表面移动清洁头来清洁物体。通过超临界二氧化碳流体容器将超临界二氧化碳流体输送到物体表面。通过真空泵从物体去除超临界二氧化碳流体和污染物质而至检测器。通过检测器确定污染物质的一个或多个测量结果。通过收集器收集污染物质的样本。通过分析器确定物体表面的污染程度。
图1A是物体100的示意性平面图，物体100具有表面102，在清洁之前，表面102上形成有污染物质104。物体100可以是基板、腔室部件、腔室工具、腔室和腔室主框架。物体100可在处理之前或处理之后具有在表面102上形成的污染物质104。污染物质可包括多个颗粒106。
图1B是在清洁工艺之后具有表面102的物体100的示意性平面图。如图1B中所示，物体100的表面102看起来没有污染物质104。然而，如图1C(图1B的物体100的示意性平面图的放大比例)中所示，污染物质104仍然存在于表面102上。由于去除污染物质104的效率低并且在清洁工艺期间无法确定物体100的表面102的污染程度，污染物质104仍然存在于表面102上。
图1D是在用于清洁物体100的方法300之后的物体100的放大比例的示意性平面图。物体100的表面102大体上没有污染物质104。在一个实施方式中，物体100是进入的腔室部件，并且方法300在并入到腔室中之前清洁腔室部件。在另一个实施方式中，在处理之前利用方法300清洁腔室和腔室的部件。在又一个实施方式中，在处理之后利用方法300清洁腔室和腔室部件的部件作为预防性维护和/或故障排除的实践。
图2是根据一个实施方式的清洁装置200的示意性横截面图。应当理解，下面描述的清洁装置是示例性清洁装置，并且包括来自其他制造商的清洁装置的其他清洁装置可以与本公开内容的方面一起使用或经修改以实现本公开内容的方面。
清洁装置200包括清洁头202，清洁头202具有耦接到分析器212的通道210。在一个实施方式中，清洁头202还耦接到移动机构220。移动机构220可操作以沿着物体100的表面102移动清洁头。在一个实施方式中，移动机构220被配置为沿着物体100的表面102自主地(autonomously)移动清洁头。在另一个实施方式中，移动机构220被配置为从使用者接收输入命令的信号并且沿着物体100的表面102移动清洁头。在又一个实施方式中，移动机构220是使用者，并且使用者沿着物体100的表面102物理地移动清洁头。
分析器212经配置以确定物体100的表面102的污染程度。在一个实施方式中，分析器212是表面分析仪(surface analyst)。表面分析仪(例如可从BTG Labs购得的SurfaceAnalystTM)经由分析仪导管214与通道210流体连通。通道210配备有检查头。探针流体的小液滴从来自表面分析仪的液滴的脉冲流而分布在表面102上。由液滴确定接触角测量结果，接触角测量结果对应于表面清洁度和能量的测量结果。表面分析仪可输出接触角测量结果或对应于接触角测量结果是否落入预定的通过、警告或失败范围内的通过、警告或失败输出信号。
分析器212可以是红外和/或反射光谱分析仪。在一个实施方式中，分析器212是傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析仪(例如可从Agilent Technologies获得的4300HandheldFTIR)，并且通道210包括一个或多个光学通道。FTIR分析仪包括传感器和红外光源，所述传感器经由分析仪导管214而与通道210光学连通，红外光源例如是红外发光二极管(LED)，所述红外光源经由分析仪导管214而与通道210光学连通。FTIR分析仪被配置为检测碳氢化合物和硅油污染物、评估水分含量、绘制热损伤图、识别和验证污染物质104的成分、通过测量由光源产生由表面102反射并且由传感器接收的掠射角来测量物体100的表面102的氧化损伤。FTIR分析仪可输出测量结果或对应于测量结果是否落在预定的通过、警告或失败范围内的通过、警告或失败输出信号。
在另一个实施方式中，分析器212是发光光谱分析仪(例如可从SITA ProcessSolutions获得的SITA CleanoSpector)，并且通道210包括一个或多个光学通道。发光光谱分析仪包括传感器和LED，所述传感器经由分析仪导管214而与通道210光学连通，所述LED经由分析仪导管214而与通道210光学连通。传感器通过测量物体100的表面102的荧光来检测残留污染物质，所述荧光由来自LED的紫外光激发。传感器头中的光电二极管测量荧光强度。发光光谱分析仪还被配置以测量残留污染物质的厚度。发光光谱分析仪可以输出荧光性(fluorescence)和/或残留污染物质的厚度或对应于荧光性和/或残留污染物的厚度是否在预定的通过、警告或失败范围内的通过、警告或失败输出信号。
清洁装置200配置成从物体100的表面102去除颗粒。清洁装置200包括真空泵208，真空泵208配置成产生抽吸并且将包括多个颗粒106的污染物质104从物体100的表面102通过第一真空导管222排出到检测器204。检测器经由第一真空导管222与清洁头202流体连通。检测器204接收包括多个颗粒106的污染物质104，并且经配置以确定多个颗粒106的一个或多个测量结果。
在一个实施方式中，检测器204经配置以确定多个颗粒106的每个颗粒的密度。所述检测器204可以是表面颗粒检测器(如能从Pentagon Technologies获得的)，表面颗粒检测器配置成利用光散射式颗粒大小分析(light scattering particle sizeanalysis)来确定每个颗粒的密度、平均颗粒密度和/或颗粒密度分布。表面颗粒检测器可包括光源(例如激光束)、傅立叶透镜、流动池(flow cell)、后检测器、侧检测器和环形检测器。多个颗粒106流过流动池。激光束通过傅立叶透镜扩展而传播到流动池，并且基于多个颗粒106中的每个颗粒的密度以各种角度被多个颗粒106散射。后检测器、侧检测器和环形检测器确定由各种角度产生的散射图案的变化，以确定每个颗粒的密度、平均颗粒密度和/或颗粒密度分布。
收集器206经由第二真空导管224与检测器204流体连通。收集器206被配置为收集包括多个颗粒106的污染物质104的样本。污染物质的样本可用于进一步分析。在一个实施方式中，收集器206包括颗粒捕集器(trap)上的网格。在清洁物体100之后，去除颗粒捕集器以用于颗粒成像和用于扫描电子显微镜(SEM)和/或能量分散X射线分析(EDX)以确定污染物质104的元素组成和/或定量组成数据。
清洁装置200还可包括超临界二氧化碳(CO2)流体容器216，超临界二氧化碳(CO2)流体容器216经由第二CO2导管230与CO2气源218流体连通。超临界CO2流体容器216能够改变CO2气体的相并且在超临界相温度和压力下维持超临界CO2流体。超临界CO2流体容器216经由第一CO2导管228与清洁头202流体连通，并且配置成以某个速度输送超临界CO2流体，以改善从物体100的表面102的颗粒剥离。在一个实施方式中，超临界CO2流体容器216配置成以大于500磅/平方英寸(psi)的压力输送超临界CO2流体。包括多个颗粒106的污染物质104和超临界CO2流体经由第一真空导管222而从物体去除。
图3是图示用于清洁物体100的方法300的操作的流程图。在操作301，清洁装置200沿物体100的表面102移动。在一个实施方式中，清洁装置200包括具有移动机构220的清洁头202，移动机构220被配置为沿着物体100的表面102自主地移动清洁头。在另一个实施方式中，清洁头202接收来自使用者的输入命令的信号并且沿物体100的表面102移动。在又一个实施方式中，使用者沿着物体100的表面102物理地移动清洁头202。
在操作302，将超临界二氧化碳(CO2)流体输送到物体100的表面102。输送超临界二氧化碳流体的步骤从物体100的表面102去除污染物质104。污染物质可包括多个颗粒106。以某个速度输送超临界CO2流体的步骤将多个颗粒106从物体100的表面102去除。在一个实施方式中，清洁装置200包括超临界CO2流体容器216，超临界CO2流体容器216经由第二CO2导管230与CO2气源218流体连通。超临界二氧化碳CO2流体容器216改变CO2气体的相并且在超临界相温度和压力下维持超临界CO2流体。超临界CO2流体容器216经由第一CO2导管228与清洁头202流体连通，并且以所述速度输送超临界CO2流体，以改善从物体100的表面102剥离颗粒。超临界CO2流体可以在大于500psi的压力下输送。
在操作303，从物体100的表面去除污染物质104和超临界CO2。在一个实施方式中，清洁装置200经由第一真空导管222从物体100去除包括多个颗粒106的污染物质104和超临界CO2流体。清洁装置200包括真空泵208，真空泵208产生抽吸并且将包括多个颗粒106的污染物质104从物体100的表面102通过第一真空导管222排出到检测器204，检测器204经由第一真空导管222与清洁头202流体连通。
在操作304，确定污染物质104的一个或多个测量结果。在一个实施方式中，检测器204接收包括多个颗粒106的污染物质104。检测器204确定多个颗粒106的每个颗粒的密度。检测器204可以执行光散射式颗粒大小分析以确定每个颗粒的密度、平均颗粒密度和/或颗粒密度分布。检测器204可包括光源(例如激光束)、傅立叶透镜、流动池、后检测器、侧检测器和环形检测器。多个颗粒106流过流动池，并且激光束通过傅立叶透镜扩展而传播到流动池，并且基于每个颗粒的密度以各种角度被多个颗粒106散射。后检测器、侧检测器和环形检测器确定由各种角度产生的散射图案的变化，以确定每个颗粒的密度、平均颗粒密度和/或颗粒密度分布。可以在去除污染物质104期间确定一个或多个测量结果以优化清洁时间。
在操作305，收集污染物质104的样本。在一个实施方式中，收集器206经由第二真空导管224与检测器204流体连通，收集包括多个颗粒106的污染物质104的样本。污染物质的样本可用于进一步分析。在清洁物体100之后，去除颗粒捕集器以用于颗粒成像和用于扫描电子显微镜(SEM)和/或能量分散X射线分析(EDX)以确定污染物质104的元素组成和/或定量组成数据。
在操作306，确定物体100的表面102的污染程度。可以在去除污染物质104之前和/或在去除污染物质104期间确定表面102的污染程度，以确定是否已经去除了大体上所有的污染物质104。
在一个实施方式中，耦接到清洁头202的分析器212确定物体100的表面102的污染程度。在一个实施方式中，分析器212是表面分析仪，表面分析仪从来自表面分析仪的脉冲微液滴流分配表面102的探针流体的小液滴。由液滴确定接触角测量结果，接触角测量结果对应于表面清洁度和能量的测量结果。分析器212可输出接触角测量结果或对应于接触角测量结果是否落入预定的通过、警告或失败范围内的通过、警告或失败输出信号。接触角测量结果和/或通过、警告或失败输出的输出信号可以对应于腔室部件和/或腔室位置的目标输出。目标输出可以对应于方法300的终点。
在另一个实施方式中，分析器212是红外和/或反射光谱分析仪。分析器212可检测碳氢化合物和硅油污染物、评估水分含量、绘制热损伤图、识别和验证污染物质104的成分，并且通过测量由光源产生、由表面102反射并且由传感器接收的掠射角来测量物体100的表面102的氧化损伤。分析器212可输出测量结果或对应于测量结果是否落入预定的通过、警告或失败范围内的通过、警告或失败输出信号。测量结果和/或通过、警告或失败输出的输出信号可以对应于腔室部件和/或腔室位置的目标输出。
在又一个实施方式中，分析器212是发光光谱分析仪。分析器212通过测量物体100的表面102的荧光来检测残留污染物，所述荧光由来自LED的紫外光激发。通过分析器212进一步确定荧光的强度。分析器212还可以测量污染物质104的厚度。分析器212可输出荧光性和/或残留污染物质的厚度或对应于荧光性和/或残留污染物质的厚度是否在预定的通过、警告或失败范围内的通过、警告或失败输出。荧光性和/或残留污染物质的厚度和/或通过、警告或失败输出的输出信号可以对应于腔室部件和/或腔室位置的目标输出。
可以重复方法300以清洁后续的物体。例如，腔室可包括多个部件，每个部件对应于物体100。通过用于清洁物体100的方法300清洁第一物体。确定第一物体的表面102上的污染物质104的每个颗粒的密度、平均颗粒密度和/或颗粒密度分布连同第一物体的污染程度。通过用于清洁物体100的方法300清洁第二物体。确定第二物体的表面102上的污染物质104的每个颗粒的密度、平均颗粒密度和/或颗粒密度分布连同第二物体的污染程度。随后，通过用于清洁物体100的方法300清洁腔室的部件(每个部件对应于物体100)。符合每个物体100的表面102上的污染物质104的每个颗粒的密度、平均颗粒密度和/或颗粒密度分布与每个物体100的污染程度的技术要求。所述技术要求可以用于在预定的通过、警告或失败范围内基于污染程度的预防性维护和/或故障排除实践。
综上所述，本文描述清洁装置和用于清洁物体的方法。利用以某个速度输送超临界CO2流体来改善颗粒剥离并且利用去除超临界CO2流体和污染物质来允许物体大体上所有表面都没有污染物质。此外，确定污染物质的一个或多个测量结果、收集污染物质的样本和确定污染物程度带来微芯片产量增加、增加工具正常运行时间并且降低拥有成本。
尽管前述内容针对本公开内容的实例，但是可以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例，并且本公开内容的范围由所附的权利要求书确定。

Claims (18)

1.一种用于清洁物体的方法，包括以下步骤：
沿着所述物体的表面移动清洁头；
将超临界二氧化碳流体输送到所述物体的所述表面；
从所述物体去除所述超临界二氧化碳流体和污染物质；
确定通过真空泵排出到检测器的所述污染物质的一个或多个测量结果；和
通过收集器收集所述污染物质的样本，其中所述收集器耦接到所述真空泵和所述检测器；和
通过分析器确定所述物体的所述表面的污染程度，其中光学通道耦接到所述分析器和所述清洁头。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述超临界二氧化碳流体在大于500磅/平方英寸(psi)的压力下输送。
3.根据权利要求1所述的方法，其中：
输送超临界二氧化碳流体的步骤从所述物体的所述表面去除所述污染物质，所述污染物质包括多个颗粒；
通过所述真空泵去除所述超临界二氧化碳流体和所述污染物质；并且
确定所述污染物质的所述一个或多个测量结果的步骤包括确定所述污染物质的每个颗粒的密度。
4.一种用于清洁物体的方法，包括以下步骤：
沿第一物体的表面移动清洁头；
将超临界二氧化碳流体输送到所述第一物体的所述表面；
从所述第一物体去除所述超临界二氧化碳流体和污染物质；
确定通过真空泵排出到检测器的来自所述第一物体的所述污染物质的一个或多个测量结果；
通过收集器收集来自所述第一物体的所述污染物质的样本，其中所述收集器耦接到所述真空泵和所述检测器；和
通过分析器确定所述第一物体的所述表面的污染程度，其中光学通道耦接到所述分析器和所述清洁头；
沿第二物体的表面移动所述清洁头；
将所述超临界二氧化碳流体输送到所述第二物体的所述表面；
从所述第二物体去除所述超临界二氧化碳流体和污染物质；
确定通过所述真空泵排出到所述检测器的来自所述第二物体的所述污染物质的一个或多个测量结果；和
通过所述收集器收集来自所述第二物体的所述污染物质的样本；和
通过所述分析器确定所述第二物体的所述表面的污染程度。
5.根据权利要求4所述的方法，其中将所述超临界二氧化碳流体输送到所述第一物体的所述表面的步骤从所述第一物体的所述表面去除所述污染物质，其中将所述超临界二氧化碳流体输送到所述第二物体的所述表面的步骤从所述第二物体的所述表面去除所述污染物质，并且其中所述污染物质包括多个颗粒。
6.根据权利要求5所述的方法，其中通过所述真空泵从所述第一物体去除所述超临界二氧化碳流体和所述污染物质，并且其中通过所述真空泵从所述第二物体去除所述超临界二氧化碳流体和所述污染物质。
7.根据权利要求6所述的方法，其中确定来自所述第一物体的所述污染物质的一个或多个测量结果的步骤包括确定来自所述第一物体的所述污染物质的每个颗粒的密度，并且其中确定来自所述第二物体的所述污染物质的一个或多个测量结果的步骤包括确定来自所述第二物体的所述污染物质的每个颗粒的密度。
8.一种清洁装置，包括：
清洁头；
光学通道，所述光学通道耦接到分析器，所述光学通道耦接到所述清洁头；
检测器，所述检测器耦接到所述清洁头，所述检测器可操作以确定污染物质的颗粒的密度；
收集器，所述收集器耦接到所述检测器；和
真空泵，所述真空泵耦接到所述收集器，所述真空泵可操作以将包括所述污染物质的这些颗粒的所述污染物质排出到所述检测器。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述检测器经配置以确定所述污染物质的每个颗粒的密度。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述收集器经配置以收集所述污染物质的样本。
11.根据权利要求8所述的装置，进一步包括耦接到所述清洁头的移动机构。
12.根据权利要求8所述的装置，其中所述分析器经配置以确定污染程度。
13.根据权利要求8所述的装置，进一步包括超临界二氧化碳流体容器，所述超临界二氧化碳流体容器耦接到所述清洁头，并且经配置以输送超临界二氧化碳。
14.一种清洁装置，包括：
清洁头，所述清洁头耦接至移动机构，所述移动机构可操作以沿着物体的表面移动所述清洁头；
分析器，所述分析器耦接到所述清洁头的光学通道，所述分析器可操作以确定所述物体的所述表面的污染程度；
真空泵，所述真空泵经由真空导管与所述清洁头流体连通；
检测器，所述检测器与所述真空泵流体连通，其中：
所述真空泵可操作以将包括多个颗粒的污染物质从所述物体的所述表面通过所述真空导管排出到所述检测器；并且
所述检测器可操作以确定所述多个颗粒的一个或多个测量结果；和
收集器，所述收集器耦接到所述检测器，所述收集器可操作以收集所述污染物质的样本。
15.根据权利要求14所述的装置，其中可操作以由所述检测器确定的所述一个或多个测量结果包括以下项中的至少一个：所述多个颗粒的每个颗粒的密度、平均颗粒密度和颗粒密度分布。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述检测器是表面颗粒检测器。
17.根据权利要求16所述的装置，其中所述表面颗粒检测器包括光源、傅立叶透镜、流动池、后检测器、侧检测器和环形检测器。
18.根据权利要求14所述的装置，其中所述移动机构可操作以沿着所述物体的所述表面自主地移动所述清洁头。
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