CN211726801U - 适用于半导体制造设备的表面复原装置 - Google Patents

Abstract

一种适用于半导体制造设备的表面复原装置包括一平台、一发射器、一驱动机构以及一控制器。平台用于承载一物件，物件属于一种半导体设备的部件，于物件的一表面上附着有附着物。发射器发出一复原光束用于打在附着物上。驱动机构驱动平台与发射器的两者或一者，以使物件与发射器产生相对运动，使得复原光束扫描附着物并将附着物移离物件，以复原物件的表面。控制器电连接至发射器及驱动机构，并控制复原光束的工作参数及相对运动。

Description

适用于半导体制造设备的表面复原装置

技术领域

本实用新型涉及一种表面复原装置，且特别涉及一种适用于“半导体制造设备”的干式表面复原装置，本实用新型所谓“半导体制造设备”泛指 IC、LED、显示面板、太阳能板…等等产业使用的制造设备。

背景技术

半导体产业发展迅速，利用半导体制造工艺来制造电子产品的技术已经蓬勃发展。半导体制造工艺是利用半导体材料制造电子元件与电子产品 (包括主动元件、被动元件、储存器、微处理器、LED、显示面板、太阳能板…等等)，这些电子元件与电子产品的制作过程包括芯片氧化层成长、微影技术、刻蚀、清洗、杂质扩散、离子植入及薄膜沉积…等等无法尽列的各项技术，所需制造工艺有时可多达数百个步骤。在半导体制造工艺中会使用到许多夹治具(包括夹具及治具)来固定半导体晶圆进行半导体制造工艺，在制造工艺中，夹治具以及腔体内的其他结构体会受到污染，一段时间后必须清除污染物，或者换新。

以石墨材料制成的夹治具的表面清洗而言，第一种传统技术可以通过喷砂工法来破坏表面的污染物，进行吹气吹离残留污染物，再进行超音波水洗，超音波水洗一般约需30至40分钟，然后将夹治具取出水洗槽吹干或置放干燥，再进入到大约150℃的烤箱中烘烤约4小时，以使石墨材料中的毛细孔不存在有水分，接着降温，以便达到夹治具的表面清洁效果，整个表面清洗的流程至少要花掉一天的工作时间。第二种传统技术也可以通过化学药剂(包括氢氟酸、盐酸、硫酸、硝酸、双氧水…等等)来侵蚀掉表面的污染物，接着进行超音波水洗，超音波水洗一般约需30至40分钟，然后将夹治具取出水洗槽吹干或置放干燥，再进入到大约150度C的烤箱中烘烤约4小时，以使石墨材料中的毛细孔不存在有水分，接着降温，以便达到夹治具的表面清洗效果。

半导体制造工艺中所用的夹治具的零件很多，小套的夹治具大约有60 多个零件，大套的夹治具大约有100多个零件，一套的价格可能需要台币 100万元以上，夹治具的表面清洗需要耗费大约14天，不计表面清洗期间无法上线使用的工时损耗，表面清洗施作每套每次另需台币约20万元。使用传统技术来进行夹治具或其他结构体的表面清洁，需要浪费很多化学药剂、水、能源、时间及成本，不但造成污染，且可能使操作人员受到化学药剂的伤害。此外，夹治具或其他结构体在清洁过程中也会受到损害，以夹治具的清洗而言，目前一套夹治具在进行大约20次的清洁过程后，就因为表面损耗太多，而必须报废换新。

实用新型内容

本实用新型的实施例的一个目的是提供一种适用于半导体制造设备的表面复原装置，可复原属于半导体造设备的夹治具、结构体等物件的表面，从而以低成本、低耗能、低污染、接近无损耗的状态回收半导体造设备受污染的部件，让这些半导体造设备的部件可以在半导体制造工艺中被多次复新使用。

为达上述目的，本实用新型的实施例提供一种表面复原装置，包括一平台、一发射器、一驱动机构以及一控制器。平台用于承载一物件，物件属于一种半导体设备的部件，于物件的一表面上附着有附着物。发射器发出一复原光束打在附着物上。驱动机构驱动平台与发射器的两者或一者，以使物件与发射器产生相对运动，使得复原光束扫描附着物并将附着物移离物件，以复原物件的表面。控制器电连接至发射器及驱动机构，并控制复原光束的工作参数及相对运动。

作为上述技术方案的优选，较佳的，物件的材料包括石墨材料。

作为上述技术方案的优选，较佳的，复原光束具有一中间区段及一周边区段，所述中间区段具有截头的强度分布，所述周边区段位于所述中间区段的周边，并且具有向外递减的强度分布，所述中间区段的一部分或全部打在所述附着物上，所述中间区段的复原光束强度大致上低于破坏所述物件的临界损坏强度，而高于剥离所述附着物的临界剥离强度。

作为上述技术方案的优选，较佳的，复原光束包括一高频区段及一低频区段，所述高频区段的频率高于所述低频区段的频率，且所述高频区段的功率低于所述低频区段的功率。

作为上述技术方案的优选，较佳的，表面复原装置还包括一摄影机，电连接至所述控制器，所述摄影机拍摄所述物件而产生一图像信号，所述控制器依据所述图像信号控制所述相对运动。

作为上述技术方案的优选，较佳的，控制器更依据所述图像信号控制所述复原光束的所述工作参数的一部分或全部。

作为上述技术方案的优选，较佳的，表面复原装置还包括一数据库，电连接至所述控制器，所述控制器依据所述图像信号及对应于所述图像信号的所述数据库中的物件数据来控制所述相对运动。

作为上述技术方案的优选，较佳的，控制器依据一使用者输入所述物件的坐标位置及种类，决定所述工作参数及所述相对运动，以控制所述发射器对所述物件进行表面复原。

作为上述技术方案的优选，较佳的，表面复原装置还包括一数据库，电连接至所述控制器，所述控制器依据所述数据库的物件数据决定所述工作参数及所述相对运动，以控制所述发射器对所述物件进行表面复原。

作为上述技术方案的优选，较佳的，发射器具有一发射头及一控制模块，所述控制模块电连接至所述发射头，并控制所述发射头的运作。

通过使用上述实施例的表面复原装置，可以在一天内完成一整套半导体制造工艺中所用的半导体设备受污染的部件的表面复原，大量节省时间与经费，降低对环境与人员的伤害，且几乎对于这些部件无损。再者，单一台表面复原装置所占的空间也比传统技术需要大量的清洗槽、烤箱等设备来得小。因此，上述表面复原装置可以以快速、低成本、低污染及有效的方式来复原半导体设备受污染的部件。

为让本实用新型的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1显示依据本实用新型较佳实施例的表面复原装置的立体示意图。

图2显示依据本实用新型较佳实施例的表面复原装置的细部元件的示意图。

图3显示依据本实用新型较佳实施例的表面复原装置的电路方块示意图。

图4显示发射器的方块示意图。

图5与图6显示依据本实用新型较佳实施例的发射器的复原光束的特性图。

其中，X、Y、Z：坐标轴；C1：低频区段；C2：高频区段；DS：距离信号；IS：图像信号；Ip：临界剥离强度；Ic：临界损坏强度；10：机壳； 11：门；20：平台；30：发射器；31：复原光束；32：中间区段；33：周边区段；35：发射头；36：控制模块；37：冷却模块；40：驱动机构；50：控制器；60：集尘器；65：抽气机；70：测距仪；80：摄影机；90：数据库；95：用户界面；96：抽气口；100：表面复原装置；200：物件；202：表面；210：附着物；300：外接抽气设备。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的实施例采用复原光束来清除半导体设备的物件的表面上的污染物，不破坏物件的本身结构，也就是使用复原光束来复原物件的表面，让物件可以再度被使用在半导体制造工艺中。

如图1至图3所示，本实施例提供一种表面复原装置100，包括：一机壳10及设置于机壳10中的一平台20、一发射器30、一驱动机构40以及一控制器50。

平台20用于承载一物件200或多个物件200，物件200属于半导体设备的部件，包括但不限于使用于半导体制造工艺中的一夹具、一治具或其他结构体等部件。表面复原装置100是以箱体的型式建构，机壳10在本实施例中可以设置数个门11，以利物件200的置入或取出。物件200的一表面202上附着有附着物210，此附着物210为在半导体制造工艺中原本要形成于半导体晶圆上的材料，或制造工艺中使用的化学物质所形成。因为夹治具是用来固定半导体晶圆以利制造工艺进行，所以表面上会形成有附着物210，对于夹治具而言是必须去除的污染物，而譬如其他结构体等零件也是在整个半导体设备中，所以表面上会形成有必须去除的附着物210。物件200的材料包括但不限于石墨材料。附着物210的污染物可为制造工艺中任何可能附着上来的物质，典型来说可选自于氧化硅、二氧化硅、氧化氮、金属、多晶硅、三五族元素(包括砷(Arsenic))与其化合物、残留的刻蚀化学物质、光刻胶、及光刻胶去除剂所组成的群组，而金属可选自于铜、铝、第四族金属 (包括锗(Germanium))、镁及金所组成的群组。

发射器30发出一复原光束31打在附着物210上。平台20可以具有多个透孔或间隙，或是具有网状结构，以让污染物通过透孔或间隙被抽走，并避免物件200被复原光束31打到时弹飞。复原光束31产生强大、极短、快速和移动的光能脉冲，并产生爆发的微等离子体，冲击波和热压，导致物件 200上的附着物210的升华、喷射、蒸发等(可以称为是复原光束31对附着物210进行加工或对物件200进行表面复原)。

驱动机构40驱动平台20与发射器30的两者或一者，以使物件200与发射器30产生相对运动(包括沿着X、Y及Z轴的相对运动)，使得复原光束 31扫描附着物210，并将附着物210移离物件200，以复原物件200的表面 202。驱动机构40可以是多轴(譬如三、四、五、六轴)手臂，以利进行不同角度的加工。

控制器50电连接至发射器30及驱动机构40，并控制复原光束31的工作参数及相对运动。工作参数可包括频率、功率、强度、光束聚焦位置、光束与物件的夹角、及光束宽度等。于一例子中，光束宽度介于0.1至6cm。相对运动可包括路径及速度(复原光束31与物件200的相对速度)。

表面复原装置100可以还包括一集尘器60、一测距仪70、一摄影机 80、一数据库90及一抽气机65。集尘器60设置于机壳10上，并电连接至控制器50以及连通至抽气机65以收集被去除的附着物210。测距仪70设置于发射器30上并电连接至控制器50。测距仪70测量发射器30与物件200 的距离而产生一距离信号DS，控制器50依据距离信号DS控制相对运动(譬如调整发射器30的发射头35与物件200的距离)或控制复原光束31的工作参数。此外，表面复原装置100的机壳10具有一抽气口12，供连通至一外接抽气设备300，以维持机壳10内部(也就是表面复原装置100内部)呈一负压状态，防止被去除的附着物210散逸到外部工作环境中，以维护操作人员的健康。

摄影机80电连接至控制器50，并拍摄物件200而产生一图像信号 IS。控制器50可依据图像信号IS直接控制相对运动(譬如当物件200是一个简单的2维或2.5维构造时)，亦可以依据图像信号IS及另外输入的物件200 的摆设位置(譬如当图像信号IS产生后以人工点出图像中物件200的某一角落点、边界或特定点的坐标)、方位(譬如是物件200的某一特定边的斜率) 及/或种类(例如物件200的材质或附着物210的材料种类)进行自动化表面复原。于一个控制例(1)中，控制器50依据图像信号IS进行辨识处理，直接决定物件200的摆设位置的坐标及物件200的方位，以此控制发射器30对物件 200进行表面复原，无需额外输入物件200的尺寸坐标。于另一控制例(2) 中，控制器50更依据图像信号IS进行辨识处理，进一步决定复原光束31的工作参数的一部分或全部，譬如是，辨识出不同种类的物件200对应于不同的材质、及不同的临界损坏强度等。于又另一控制例(3)中，控制器50依据图像信号IS进行辨识处理，决定附着物210的材料种类，以此控制发射器 30利用对应于所述材料种类的附着物210的工作参数对物件200进行表面复原。

数据库90电连接至控制器50，控制器50依据图像信号IS及对应于图像信号IS的数据库90中的物件数据来控制相对运动，物件数据包括对应于不同的物件200的三维尺寸数据。于一个控制例(4)中，在依据图像信号 IS与物件数据作匹配而找出一个对应尺寸数据以后，可依据此对应尺寸数据控制复原光束31与物件200的相对运动路径。于另一控制例(5)中，物件数据中除包括尺寸数据外，也可以还包括对应于不同的物件200的工作参数组合，因为不同的物件200可能需要不同的复原光束31的工作参数，所以经过设计者对数据库90的详细设定后，可以根据数据库90设定的工作参数组合中提取的工作参数来对特定的物件200进行有效率的表面复原工作。

于另一控制例(6)中，因为物件200所在精确坐标位置有时不是必须的，只需复原光束31的扫描范围涵盖物件200即可，就好像复印一张身份识别(ID)卡时一台复印机会扫描整个A4区域一样，此时可以不需摄影机，而依据人工输入物件200的坐标位置及种类及/或附着物210的材料种类，控制器50依据这些人工输入的数据决定工作参数及相对运动，以控制发射器30 对物件200进行表面复原。相同的，于另一控制例(7)中，也可以不需摄影机，而依据数据库90的物件数据里预先建立好的尺寸数据与工作参数组合等，控制器50依据这些物件数据而决定工作参数及相对运动，以控制发射器30对物件200进行表面复原。

抽气机65装设于发射器30上，并电连接至控制器50以抽离被去除的附着物210，使得被复原光束31打到而剥离(熔解、裂解、喷射或升华)的附着物210可以快速被带走，避免被移除的附着物210影响摄影机80或测距仪 70的运作。

表面复原装置100可以还包括一用户界面95，其电连接控制器50，并与一操作者互动来接收输入，并输出信息。用户界面95可以利用按钮配合显示器来实施，或者由触控屏幕来实施，以让操作者可以操作此表面复原装置 100。

如图4、2与1所示，发射器30具有发射头35(位于机壳10内部)、一控制模块36及一冷却模块37。发射头35发出复原光束31，控制模块36 电连接至发射头35，并控制发射头35的运作，冷却模块37连通至发射头 35，且提供冷却流体以冷却发射头35。当然，本实用新型并不限于此，冷却模块37也可以采用导热管、制冷器(TE Cooler)或其他方式来冷却发射头35，或甚至在环境散热条件足够好、或待处理物件所需消耗发射器30的功耗不大、或所需启动发射器30的时间不长…等等适当情况下，也可以不用冷却模块37。抽气机65与测距仪70固定于发射头35，控制模块36与冷却模块37于本实施例中是设置于机壳10的外部，可以方更换冷却液体等保养或维修工作。

如图5所示，复原光束31具有一中间区段32及一周边区段33，中间区段32具有截头的强度分布(可以通过光纤或其他光学元件来达成)，以避免局部区域强度超越可能破坏物件200的临界损坏强度Ic，但截头后却仍超越剥离附着物210所需的临界剥离强度Ip，具体而言，中间区段32的强度分布大致介于临界损坏强度Ic与临界剥离强度Ip之间即可，不一定需要分布均匀。周边区段33位于中间区段32的周边，并且具有向外快速递减的强度分布，中间区段32的一部分或全部打在附着物210上。因此，中间区段32 的复原光束31打在附着物210上的强度大致上低于破坏物件200的临界损坏强度Ic，而高于剥离附着物210的临界剥离强度Ip。

如图6所示，复原光束31包括一高频区段C2及一低频区段C1，高频区段C2的频率(譬如是30KHz)高于低频区段C1的频率(譬如是10KHz)，且高频区段C2的功率低于低频区段C1的功率。于一例子中，发射器30的工作期间是同时输出多功率来进行表面202的附着物210的去除。

通过使用上述实施例的表面复原装置，可以在一天内完成一整套半导体制造工艺中所用的半导体设备中受污染的部件的表面复原，大量节省时间与经费，降低对环境与人员的伤害，且几乎对于这些部件无损。再者，单一台表面复原装置所占的空间也比传统技术需要大量的清洗槽、烤箱等设备来得小。因此，上述表面复原装置可以以快速、低成本、低污染及有效的方式来复原半导体设备受污染的部件。

在较佳实施例的详细说明中所提出的具体实施例仅用于方便说明本实用新型的技术内容，而非将本实用新型狭义地限制于上述实施例，在不超出本实用新型的精神及权利要求的情况，所做的种种变化实施，皆属于本实用新型的范围。

Claims (10)

1.一种表面复原装置，其特征在于，所述表面复原装置包括：

一平台，用于承载一物件，所述物件属于一种半导体设备的部件，于所述物件的一表面上附着有附着物；

一发射器，发出一复原光束用于打在所述附着物上；

一驱动机构，驱动所述平台与所述发射器的两者或一者，以使所述物件与所述发射器产生相对运动，使得所述复原光束扫描所述附着物并将所述附着物移离所述物件，以复原所述物件的所述表面；以及

一控制器，电连接至所述发射器及所述驱动机构，并控制所述复原光束的工作参数及所述相对运动。

2.根据权利要求1所述的表面复原装置，其特征在于，所述物件的材料包括石墨材料。

3.根据权利要求1所述的表面复原装置，其特征在于，所述复原光束具有一中间区段及一周边区段，所述中间区段具有截头的强度分布，所述周边区段位于所述中间区段的周边，并且具有向外递减的强度分布，所述中间区段的一部分或全部打在所述附着物上，所述中间区段的复原光束强度大致上低于破坏所述物件的临界损坏强度，而高于剥离所述附着物的临界剥离强度。

4.根据权利要求1所述的表面复原装置，其特征在于，所述复原光束包括一高频区段及一低频区段，所述高频区段的频率高于所述低频区段的频率，且所述高频区段的功率低于所述低频区段的功率。

5.根据权利要求1所述的表面复原装置，其特征在于，所述表面复原装置还包括一摄影机，电连接至所述控制器，所述摄影机拍摄所述物件而产生一图像信号，所述控制器依据所述图像信号控制所述相对运动。

6.根据权利要求5所述的表面复原装置，其特征在于，所述控制器更依据所述图像信号控制所述复原光束的所述工作参数的一部分或全部。

7.根据权利要求5所述的表面复原装置，其特征在于，所述表面复原装置还包括一数据库，电连接至所述控制器，所述控制器依据所述图像信号及对应于所述图像信号的所述数据库中的物件数据来控制所述相对运动。

8.根据权利要求1所述的表面复原装置，其特征在于，所述控制器依据一使用者输入所述物件的坐标位置及种类，决定所述工作参数及所述相对运动，以控制所述发射器对所述物件进行表面复原。

9.根据权利要求1所述的表面复原装置，其特征在于，所述表面复原装置还包括一数据库，电连接至所述控制器，所述控制器依据所述数据库的物件数据决定所述工作参数及所述相对运动，以控制所述发射器对所述物件进行表面复原。

10.根据权利要求1所述的表面复原装置，其特征在于，所述发射器具有一发射头及一控制模块，所述控制模块电连接至所述发射头，并控制所述发射头的运作。

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