DE102021207365B4

DE102021207365B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Verunreinigungen von einem Bauteil für die Halbleiterfertigung

Info

Publication number: DE102021207365B4
Application number: DE102021207365.4A
Authority: DE
Inventors: Patrick Paul; Jan Szabo
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2021-07-12
Filing date: 2021-07-12
Publication date: 2024-02-22
Anticipated expiration: 2041-07-13
Also published as: DE102021207365A1

Abstract

Verfahren zum Entfernen von Zinn-Verunreinigungen (22) von einem Bauteil (2) für die Halbleiterfertigung, umfassend:Ausstoßen von Partikeln (21) aus festem Kohlendioxid aus mindestens einer Strahldüse (17a,b) auf das Bauteil (2), wobei mindestens zwei Strahldüsen (17a, 17b) zur Erzeugung von Gasstrahlen (20) mit unterschiedlichen Strahlprofilen an einem Roboterarm (7a) angebracht sind, der automatisiert entlang des Bauteils (2) bewegt wird.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von Zinn-Verunreinigungen, von einem Bauteil für die Halbleiterfertigung.
In EUV-Lithographieanlagen für die Halbleiterfertigung werden unter anderem Bauteile in Form von Kollektorspiegelmodulen verwendet, deren Aufgabe es ist, EUV-Strahlung zu bündeln, die von einer EUV-Strahlungsquelle ausgeht. Ein solches Kollektorspiegelmodul besteht aus einer Spiegelschale und einem mechanischen Modul, das zur Halterung der Spiegelschale dient. Eine Oberfläche der Spiegelschale bildet eine optische Fläche zur Reflexion von EUV-Strahlung. Bei der Montage des Kollektorspiegelmoduls bestehen hohe Anforderungen an die Ausrichtung der optischen Fläche zu dem mechanischen Modul.
Beim Betrieb der EUV-Strahlungsquelle wird Laserstrahlung auf ein Zinn-Tröpfchen fokussiert und dadurch wird ein Zinn-Plasma gebildet, welches die EUV-Strahlung emittiert. Das Kollektorspiegelmodul ist zur Bündelung der EUV-Strahlung in der Nähe der Zinn-Tröpfchen angeordnet, so dass es zu Zinn-Verunreinigungen auf der optischen Fläche und auf dem mechanischen Modul des Kollektorspiegelmoduls kommt. Wenn die Reflektivität der optischen Fläche des Kollektorspiegelmoduls aufgrund der Zinn-Ablagerungen für den Betrieb der EUV-Lithographieanlage zu gering wird, wird das Kollektorspiegelmodul aus der EUV-Lithographieanlage ausgebaut und durch ein neues Kollektorspiegelmodul ersetzt.
Das alte Kollektorspiegelmodul wird zur Aufarbeitung (Refurbishment) in der Regel zu einem auf Entzinnung spezialisierten Dienstleister gesandt. Dort wird das Kollektorspiegelmodul in Einzelteile und Baugruppen demontiert, die einzeln nasschemisch entzinnt, gereinigt und schließlich gesäubert wieder montiert werden. Für die Schritte der Desintegration, Reinigung und Montage wird viel Zeit benötigt, so dass die Durchlaufzeiten bei der Aufarbeitung eines Kollektorspiegelmoduls recht hoch sind und typischerweise in der Größenordnung von mehr als zehn Wochen liegen.
Für die nasschemische Reinigung der Oberflächen des Kollektorspiegelmoduls oder anderer Bauteile für die Halbleiterfertigung, an denen z.B. metallische Verunreinigungen haften, werden üblicherweise giftige Stoffe benötigt. Die nasschemische Reinigung kann zudem in der Regel nur auf Einzelbauteil-Ebene erfolgen, d.h. es kann im Falle eines Bauteils in Form einer zusammengesetzten Baugruppe nicht die gesamte Baugruppe, d.h. im Falle des Kollektorspiegelmoduls nicht das gesamte Kollektorspiegelmodul bzw. das gesamte mechanische Modul gereinigt werden. Zudem ist für kleinere Bauteile eine Aufbereitung nicht wirtschaftlich möglich, so dass diese durch Neuteile ersetzt werden, was ebenfalls zu einer Steigerung der Kosten führt. Auch kann es durch die nasschemischen Bäder zu zusätzlichen Kontaminationen der zu reinigenden Bauteile kommen.
Bezüglich von aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren zur Reinigung von Oberflächen optischer Anordnungen von EUV-Lithographieanlagen wird beispielhaft auf die Druckschriften DE 10 2019 213 914 A1 , DE 10 2013 219 585 A1 , US 2016/0062251 A1 und US 2012/0 298 134 A1 verwiesen.
Darüber hinaus ist in der Druckschrift DE 10 2006 050 835 A1 ein Verfahren zur Reinigung eines austauschbaren Objektivteils vor dem Einbau in ein Objektiv außerhalb eines Objektivinnenraums in mindestens einem von einer Umgebungsatmosphäre abgeschlossenen Reinigungsraum beschrieben, wobei das Objektivteil sofort nach der Reinigung ohne Kontakt mit der Umgebungsatmosphäre in das Objektiv eingebaut wird.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung eines Bauteils für die Halbleiterfertigung bereitzustellen, welche die oben genannten Nachteile vermeiden.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, umfassend: Ausstoßen von Partikeln aus festem Kohlendioxid aus mindestens einer Strahldüse auf das Bauteil, wobei mindestens zwei Strahldüsen zur Erzeugung von Gasstrahlen mit unterschiedlichen Strahlprofilen an einem Roboterarm angebracht sind und automatisiert - mittels eines Roboters - entlang des Bauteils bewegt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird an Stelle der weiter oben beschriebenen nasschemischen Reinigung eine automatisierte Reinigung mit Hilfe von Partikeln aus festem Kohlendioxid durchgeführt, um die Verunreinigungen in Form von Zinn-Verunreinigungen von dem Bauteil zu entfernen. Zur Bildung der Partikel aus festem Kohlendioxid kann am Austritt aus der Strahldüse überkritisches Kohlendioxid relaxiert werden, wobei es sich so stark abkühlt, dass Partikel in Form von CO₂-Schnee (CO₂-Kristalle) gebildet werden. Die Partikel aus festem Kohlendioxid sind beim Austritt aus der Strahldüse in einem gasförmigen Medium (Gasstrahl, beispielsweise Druckluftstrahl) enthalten und werden mit diesem auf das zu reinigende Bauteil beschleunigt bzw. geschossen. Die Partikel aus festem Kohlendioxid haben beim Austritt aus der Strahldüse eine Temperatur von weniger als ca. -78,5°C, da festes Kohlendioxid bei höheren Temperaturen sublimiert und unmittelbar vom festen in den gasförmigen Aggregatszustand übergeht.
Bei den Partikeln aus festem Kohlendioxid kann es sich um CO₂-Kristalle handeln, die auch als CO₂-Schnee bezeichnet werden (s.o.) oder um CO₂-Pellets. CO₂-Pellets werden gebildet, indem Trockeneis zerkleinert wird. Entsprechend weisen Partikel aus festem Kohlendioxid in Form von CO₂-Pellets einen größeren Durchmesser auf als Partikel in Form von CO₂-Schnee. Für die Reinigung von Bauteilen für die Halbleiterlithographie hat sich die Verwendung von CO₂-Schnee bzw. von CO₂-Kristallen als günstig erwiesen, um einen ungewollten Materialabtrag zu vermeiden, grundsätzlich ist aber auch die Verwendung von CO₂-Pellets möglich.
Beim Aufprall der CO₂-Kristalle auf die Oberfläche verspröden auch metallische Kontaminationen. Die CO₂-Kristalle sublimieren und die entstehende Kraft aus der Volumenexpansion führt dazu, dass die metallischen Verunreinigungen abgetragen werden. Untersuchungen der Oberfläche eines durch CO₂-Schneestrahlen gereinigten Bauteils mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie (engl. „X-ray photoelectron spectroscopy“, XPS) haben gezeigt, dass durch eine solche Schneestrahlreinigung Zinn-Verunreinigungen praktisch ohne Rückstände von der Oberfläche des Bauteils entfernt werden können, auch wenn es sich um eine raue Oberfläche handelt.
Erfindungsgemäß sind mindestens zwei Strahldüsen zur Erzeugung von Gasstrahlen mit unterschiedlichen Strahlprofilen an dem Roboterarm angebracht und zum Entfernen der Verunreinigungen wird wahlweise jeweils eine der Strahldüsen auf das Bauteil ausgerichtet.
Die Erfinder haben erkannt, dass metallische Verunreinigungen in Form von Zinn-Verunreinigungen, in unterschiedlichen Arten an der Oberfläche des Bauteils abgelagert sein können. Beispielsweise kann es sich um Schmauch, um Blasen, um einen flächigen Belag, um Konglomerate, etc. handeln. Abhängig von der Form der (Zinn-)Verunreinigungen kann eine jeweilige Strahldüse ausgewählt und auf das Bauteil ausgerichtet werden. Bei den Strahldüsen kann es sich beispielsweise um eine Rundstrahldüse zur punktuellen Reinigung der Oberfläche des Bauteils und um eine Flachstrahldüse handeln, die eine Flächenreinigung zur Zinnstaubbefreiung der Oberfläche ermöglicht. Eine jeweilige Strahldüse, die auf das Bauteil ausgerichtet wird, kann abhängig von einer Position des Roboterarms beim Abfahren einer Bahnkurve ausgewählt werden, d.h. abhängig von der jeweiligen Position an der Oberfläche des Bauteils, an welcher der Roboterarm entlang bewegt wird. Hierbei kann die Auswahl der jeweiligen Strahldüse entlang der Bahnkurve im Voraus festgelegt sein, z.B. abhängig von Erfahrungswerten hinsichtlich der ortsabhängig auftretenden Arten von Verunreinigungen an dem zu reinigenden Bauteil, die durch die Einbaulage in dem optischen System bedingt sind, aus dem das Bauteil entnommen wird.
Das zu reinigende Bauteil weist typischerweise eine Größe auf, die über den Strahlquerschnitt des aus der Strahldüse austretenden Gasstrahls hinausgeht. Daher ist es erforderlich, die mindestens zwei Strahldüsen über das Bauteil zu bewegen. In der DE 20 2015 101 684 U1 wird vorgeschlagen, zur Bewegung einer Strahldüse über ein Bauteil zum Trockeneisstrahlen oder zum CO₂-Schneestrahlen eine ortsfest vorgesehene Lineareinheit mit einem entlang der Lineareinheit verfahrbaren Schlitten vorzusehen. Eine solche Bewegung der Strahldüse ermöglicht aber keine Reinigung des Bauteils aus unterschiedlichen Richtungen, z.B. von unten und von oben. Dies wird durch die Verwendung eines Roboters bzw. eines Roboterarms ermöglicht, der es erlaubt, die Strahldüse beliebig im Raum auszurichten und das Bauteil entlang von Bewegungsbahnen mit unterschiedlicher Annäherung bzw. mit unterschiedlichem Abstand abzufahren. Der Roboter ist relativ zu dem Bauteil typischerweise derart angeordnet, dass die Strahldüse auf jede beliebige Position, zumindest aber auf jede im Hinblick auf Verunreinigungen kritische Position an der Oberfläche des Bauteils ausgerichtet werden kann. Mit Hilfe des Roboters lassen sich zudem wichtige Prozessparameter für die Reinigung einstellen, beispielsweise der Winkel der Strahldüse zum Bauteil, der Abstand der Strahldüse zum Bauteil sowie die Fahrgeschwindigkeit der Strahldüse bei der Bewegung entlang des Bauteils. Auch die Prozessparameter des aus der Strahldüse austretenden Gasstrahls, beispielsweise die Temperatur der austretenden Druckluft, die Menge und der Druck der austretenden Druckluft sowie die Menge an CO₂-Partikeln, die aus der Strahldüse austreten, können eingestellt werden. Alle diese Prozessparameter haben einen Einfluss auf das Reinigungsergebnis. Zudem kann das Reinigungsverfahren schnell durchgeführt werden und es kann insbesondere eine größere Fläche effektiv gereinigt werden, wodurch sich die Durchlaufzeiten auf weniger als eine Woche reduzieren lassen.
Die Verwendung eines Roboters für die Reinigung hat zudem den Vorteil, dass arbeitsschutzrechtliche Anforderungen bei der Reinigung eingehalten werden können, da CO₂ ab einer Konzentration von 20% in der Atmosphäre als tödliches Gas gilt.
Bei einer Variante wird das Bauteil während des Entfernens der Verunreinigungen in einer Reinraumkammer angeordnet, wobei das Einbringen des Bauteils in die Reinraumkammer und das Entfernen des Bauteils aus der Reinraumkammer bevorzugt automatisiert über eine jeweilige Schleuse erfolgen. Für Bauteile, die in der Halbleiterfertigung eingesetzt werden, gelten generell hohe Sauberkeitsanforderungen, so dass diese im Reinraum gehandhabt werden sollten. Für die vorliegende Anwendung ist es günstig, wenn das Bauteil nach dem Ausbau aus dem optischen System, in dem dieses angeordnet ist, nur in Rein- und Sauberkeitsräumen bewegt wird, da auf diese Weise die einzig zu erwartende Verschmutzung des Bauteils in der Regel eine metallische Verschmutzung, im Falle eines Kollektorspiegelmoduls eine Zinn-Verschmutzung, ist. Es ist ebenfalls günstig, wenn das Bauteil nach dem Reinigen bis zur Integration in das optische System, in das dieses eingebaut werden soll, ebenfalls nur in einem Reinraum gehandhabt wird, um die hohen Anforderungen an die Partikelfreiheit zu erfüllen, die an Bauteile für die Halbleiterfertigung typischerweise gestellt werden.
Für das automatisierte Ein- und Ausbringen des Bauteils in die bzw. aus der Reinraumkammer kann eine Bauteilaufnahme in Verbindung mit einer Vorschubeinrichtung bzw. einer Linearführung verwendet werden. Die Vorschubeinrichtung kann beispielsweise in Form eines Förderbandes oder einer Rollenbahn ausgebildet sein, auf dem eine jeweilige Bauteilaufnahme angeordnet wird. Das Bauteil kann manuell oder unter Zuhilfenahme eines weiteren Roboters in einem Bestückungsbereich auf der Bauteilaufnahme abgelegt werden, die auf dem Förderband positioniert wird. Zum Einbringen des Bauteils in die Reinraumkammer wird das Förderband mit der Bauteilaufnahme bewegt und die eingangsseitige Schleuse der Reinraumkammer wird geöffnet. Nach dem Ende der Reinigung wird die ausgangsseitige Schleuse der Reinraumkammer geöffnet und die Bauteilaufnahme wird gemeinsam mit dem Bauteil in einen Analyse- und Abblasbereich bewegt, in dem das gereinigte Bauteil inspiziert und mit Hilfe einer Luftdusche von Partikeln befreit wird. Aus dem Analyse- und Abblasbereich wird das gereinigte Bauteil über eine Schleuse in einen Reinraum transportiert. Sowohl der Bestückungsbereich als auch der Analyse- und Abblasbereich können gemeinsam mit einem Reinigungsbereich der Reinraumkammer, in der die Reinigung stattfindet, in einer gemeinsamen Reinigungskabine untergebracht sein. In diesem Fall kann der gesamte Innenraum der Reinigungskabine einen Reinraum bilden, d.h. nicht nur die Reinraumkammer selbst, sondern auch eine Bestückungskammer mit dem Bestückungsbereich und eine Analyse- und Abblaskammer mit dem Analyse- und Abblasbereich können einen Reinraum bilden. In der Regel ist es ausreichend, wenn der Bestückungsbereich bzw. die Bestückungskammer einen Sauberkeitsbereich bildet, an den nicht die hohen Anforderungen wie an einen Reinraum gestellt werden. Der Reinigungsbereich und der Analyse- und Abblasbereich zur Überprüfung des Reinigungsergebnisses (s.u.) sollten aber einen Reinraum bilden.
Bei einer weiteren Variante bildet das Bauteil eine zusammengesetzte Baugruppe, bevorzugt ein mechanisches Modul eines Kollektorspiegelmoduls für eine EUV-Lithographieanlage. Für die hier beschriebene Reinigung ist es typischerweise nicht erforderlich, ein zusammengesetztes Bauteil in seine Einzelteile zu zerlegen, wie dies beim nasschemischen Ätzen der Fall wäre. Es versteht sich, dass vor der Reinigung einzelne Bauteile von der Baugruppe entfernt werden können. Beispielsweise kann für den Fall, dass es sich bei dem Bauteil um ein mechanisches Modul eines Kollektorspiegelmoduls handelt, die Spiegelschale des Kollektorspiegelmoduls vor dem Reinigen bzw. vor dem Einbringen in die Reinraumkammer von dem mechanischen Modul abgetrennt und nach dem Reinigen wieder an dem mechanischen Modul montiert werden.
Abhängig von der Form bzw. der Art der Verunreinigungen können die Prozessparameter bei der Reinigung geeignet eingestellt werden. Beispielsweise kann der Winkel, unter dem die Strahldüse zum Bauteil ausgerichtet wird, der Abstand zwischen der Strahldüse und dem Bauteil sowie die Fahrgeschwindigkeit der Strahldüse eingestellt werden. Auch die Prozessparameter des aus der Strahldüse austretenden Gasstrahls, beispielsweise die Temperatur der austretenden Druckluft, die Menge und der Druck der austretenden Druckluft sowie die Menge an CO₂-Partikeln, die aus der Strahldüse austreten, können geeignet eingestellt werden.
Bei einer weiteren Variante umfasst das Verfahren: Analysieren einer Oberfläche des Bauteils zum Detektieren von Verunreinigungen auf dem Bauteil. Die Analyse der Oberfläche des Bauteils zum Detektieren der Verunreinigungen kann vor, während oder nach dem Bewegen des Roboterarms zum Reinigen des Bauteils erfolgen.
Für den Fall, dass die Analyse der Oberfläche nach der Reinigung des Bauteils erfolgt, kann dies beispielsweise in dem weiter oben erwähnten Analyse- und Abblasbereich erfolgen, der sich zwischen dem Reinigungsbereich und einem Reinraum befindet. In dem Analyse- und Abblasbereich kann ein Messplatz angeordnet sein, an dem typischerweise ein Abblasen des gereinigten Bauteils durchgeführt wird. Das Bauteil kann in dem Analyse- und Abblasbereich bzw. an dem Messplatz z.B. in einer Halterung aufgenommen werden, in der dieses um 360° um eine vertikale Achse drehbar gelagert ist. Die Analyseeinrichtung kann in unterschiedlichen Höhen neben dem Bauteil fixiert sein (z.B. in Form eines Kamera-Arrays). Während der Analyse dreht sich das Bauteil, wobei Bilder aufgenommen werden, die mit Hilfe einer Bildanalyse-Software weiter bearbeitet werden, um Rückstände der Verunreinigungen zu erkennen. Mit Hilfe der Bildanalyse bzw. unter Zuhilfenahme von Trainingsdaten kann entschieden werden, ob das Bauteil ggf. nochmals gereinigt werden muss.
Wird eine Eingangsanalyse durchgeführt, d.h. wird die Oberfläche des Bauteils vor der Reinigung analysiert, können Bereiche an der Oberfläche identifiziert werden, die gereinigt werden müssen, bzw. die Oberfläche kann in Bereiche eingeteilt werden, die einzeln gereinigt werden müssen. Diese Bereiche können von anderen Bereichen der Oberfläche unterschieden werden, an denen keine Reinigung notwendig ist. Auf diese Weise können Prozesszeiten bei der Reinigung reduziert werden. Eine Schnittstelle zwischen der Analyseeinrichtung und dem Roboter ermöglicht es in diesem Fall, die bei der Analyse gewonnenen Daten bei der Bahnplanung des Roboters zu berücksichtigen.
Bei einer Weiterbildung dieser Variante wird die Bewegung des Roboterarms in Abhängigkeit von den detektierten Verunreinigungen an der Oberfläche angepasst und/oder es wird in Abhängigkeit von den detektierten Verunreinigungen eine von mehreren an dem Roboterarm angebrachten Strahldüsen zur Ausrichtung auf das Bauteil ausgewählt.
Bei dieser Variante werden Verunreinigungen an der Oberfläche des Bauteils vor oder während des Reinigens erkannt bzw. detektiert und die Bahnkurve des Roboterarms wird an die detektierte Form der Verunreinigungen bzw. an den Verschmutzungsgrad der Oberfläche angepasst. Die Analyse der Oberfläche des Bauteils kann vor der Reinigung erfolgen, beispielsweise indem der Roboterarm, an dem eine geeignete Analyseeinrichtung angebracht ist, über das Bauteil bewegt wird, bevor das Bauteil gereinigt wird. Bei der Analyseeinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Inspektionskopf handeln, der an Stelle einer Strahldüse an dem Roboterarm angebracht wird und für die Reinigung gegen eine Strahldüse ausgetauscht wird. Es ist aber auch möglich, dass in diesem Fall die Analyse der Oberfläche des Bauteils mit Hilfe einer Analyseeinrichtung erfolgt, die an einem Ort außerhalb der Reinraumkammer angeordnet ist, in welcher die Reinigung des Bauteils erfolgt. Mit Hilfe von „machine learning“ ist auch eine Analyse des Bauteils während der Reinigung möglich, wobei die Bahnkurve des Roboterarms praktisch instantan in Abhängigkeit von den bei der Analyse detektierten Verunreinigungen an der Oberfläche des Bauteils angepasst wird.
In Abhängigkeit von der Form der Verunreinigungen (Schmauch, Konglomerate, etc.) an der Oberfläche kann auch eine von mehreren der weiter oben beschriebenen Strahldüsen ausgewählt werden. Beispielsweise kann für den Fall, dass ein flächiger Belag detektiert wird, eine Flachstrahldüse ausgewählt werden und für den Fall, dass Verunreinigungen in Form von Konglomeraten an der Oberfläche detektiert werden, eine Rundstrahldüse ausgewählt werden. Grundsätzlich kann mit Hilfe der weiter oben beschriebenen Analyse der Oberfläche des Bauteils eine Vielzahl von unterschiedlichen Bauteilen automatisiert erkannt und automatisiert gereinigt werden.
Bei einer weiteren Variante wird zum Analysieren der Oberfläche ein Analyse-Verfahren verwendet, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: optische Bildanalyse, Dunkelfeldmikroskopie, Spektroskopie, bevorzugt Röntgenfluoreszenz-Spektroskopie oder Infrarot-Spektroskopie. Für die (ortsaufgelöste) Detektion von Verunreinigungen an der Oberfläche, z.B. von Zinn, kann eine optische Bildanalyse erfolgen, d.h. es wird mit Hilfe einer Kamera ein Bild der Oberfläche erfasst und ggf. zusätzlich mit Hilfe von geeigneten Methoden der Bildverarbeitung analysiert. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Messverfahren zur Analyse der Oberfläche des Bauteils möglich, von denen exemplarisch mehrere weiter oben aufgezählt sind. Die spektroskopischen Verfahren können grundsätzlich ebenfalls mit Hilfe einer geeigneten Analyseeinrichtung durchgeführt werden, die an dem Roboterarm angebracht oder an einem anderen Ort, z.B. einem Messplatz in einem Analysebereich, angeordnet ist.
Bei einer weiteren Variante werden die von dem Bauteil entfernten Verunreinigungen mittels einer Absaugeinrichtung abgesaugt, wobei eine Absaugöffnung der Absaugeinrichtung bevorzugt auf eine Position an dem Bauteil ausgerichtet wird, auf welche die Strahldüse ausgerichtet wird. Um zu vermeiden, dass von der Oberfläche des Bauteils entfernte Verunreinigungen sich in Form von Partikeln erneut auf der Oberfläche des Bauteils ablagern, so dass das Bauteil nach der Reinigung die Spezifikation hinsichtlich der Kontamination mit Partikeln nicht mehr erfüllt, ist eine in unmittelbarer Nähe des Bauteils angeordnete Absaugeinrichtung günstig. Insbesondere ist es günstig, wenn eine Absaugöffnung auf die Position an dem Bauteil ausgerichtet wird, auf die auch die Strahldüse ausgerichtet wird, um die von der Oberfläche des Bauteils entfernten Partikel unmittelbar abzusaugen.
Für den Fall, dass das Bauteil eine Durchgangsöffnung bzw. ein Loch aufweist, wie dies beispielsweise bei dem weiter oben beschriebenen Kollektorspiegelmodul der Fall ist, kann die Absaugung der von der Oberfläche entfernten Verunreinigungen durch diese (zentrische) Öffnung hindurch erfolgen. Dies ist insbesondere günstig, weil die Strömungsrichtung des aus der Strahldüse austretenden Gasstroms in der Regel zumindest eine Strömungskomponente aufweist, die in Richtung auf die Öffnung in dem Kollektorspiegelmodul verläuft.
In der Absaugeinrichtung können die abgesaugten Partikel, beispielsweise in Form von Zinn-Partikeln, in mehreren Stufen (kaskadiert) abgeschieden werden. Beispielsweise kann zur Abscheidung zunächst ein Grobfilter dienen, an den sich ein Zyklon-Abscheider anschließt. Eine dritte Stufe der Abscheidung kann ein Schwebstofffilter, beispielsweise ein HEPA(„Highefficiency Particulate Air“)-Filter bilden. Die für die Abscheidung verwendeten Filter können überwacht werden, so dass eine Meldung an einen Bediener ausgegeben wird, wenn die Filter getauscht werden müssen.
Ein weiterer Aspekt betrifft eine Vorrichtung zum Entfernen von Zinn-Verunreinigungen von einem Bauteil für die Halbleiterfertigung, umfassend: mindestens zwei Strahldüsen mit unterschiedlichen Strahlprofilen zum Ausstoßen von Partikeln aus festem Kohlendioxid auf das Bauteil, sowie einen Roboter, der einen Roboterarm aufweist, an dem die mindestens zwei Strahldüse angebracht sind, wobei der Roboter ausgebildet ist, den Roboterarm zum Entfernen der Verunreinigungen automatisiert entlang des Bauteils zu bewegen. Die Vorrichtung umfasst auch eine Steuerungseinrichtung, die ausgebildet ist, den Roboter anzusteuern, um den Roboterarm entlang einer vorgegebenen Bahnkurve bzw. entlang von vorgegebenen Bahnkurven über das Bauteil bzw. entlang des Bauteils zu bewegen. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann mit Hilfe einer solchen Reinigungsvorrichtung eine effiziente und schnelle Reinigung von Bauteilen für die Halbleiterfertigung von Zinn-Verunreinigungen realisiert werden.
Erfindungsgemäß sind dabei mindestens zwei Strahldüsen zur Erzeugung von Gasstrahlen mit unterschiedlichen Strahlprofilen an dem Roboterarm angebracht, wobei bevorzugt eine erste Strahldüse eine Flachstrahldüse zum flächigen Reinigen des Bauteils ist und wobei bevorzugt eine zweite Strahldüse eine Rundstrahldüse zum punktuellen Reinigen des Bauteils bildet. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann die z.B. metallische Verunreinigung an der Oberfläche des Bauteils unterschiedliche Formen aufweisen, beispielsweise einen flächigen Belag bilden, der mit Hilfe der Flachstrahldüse entfernt werden kann, oder in Form von punktuellen Verunreinigungen, z.B. in Form von Blasen, Konglomeraten etc., auftreten, die bevorzugt mit der Rundstrahldüse entfernt werden.
Bei einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Reinraumkammer, in welcher der Roboter angeordnet ist, eine erste Schleuse zum bevorzugt automatisierten Einbringen des Bauteils in die Reinraumkammer sowie eine zweite Schleuse zum bevorzugt automatisierten Entfernen des Bauteils aus der Reinraumkammer. Wie weiter oben beschrieben wurde, erfolgt die Reinigung bzw. die Entfernung von Verunreinigungen von Bauteilen für die Halbleiterfertigung günstigerweise in einem Reinraum. Wird das Bauteil nach dem Ausbau aus dem optischen System, in dem dieses betrieben wurde, nur im Reinraum bzw. in Sauberkeitsräumen gehandhabt, ist davon auszugehen, dass die einzigen Verunreinigungen an dem Bauteil die metallischen Verunreinigungen sind, die im Betrieb des optischen Systems erzeugt wurden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass das Bauteil nach der Entfernung der metallischen Verunreinigungen wieder in das optische System integriert werden kann, ohne dass weitere Reinigungsschritte erforderlich sind.
Wie weiter oben beschrieben wurde, kann es sich bei dem Bauteil für die Halbleiterfertigung beispielsweise um ein mechanisches Modul eines Kollektorspiegelmoduls für eine EUV-Lithographieanlage handeln, aber auch um ein anderes optisches Bauteil, z.B. um einen anderen Spiegel, oder um ein nicht-optisches Bauteil, welches typischerweise durch metallische Verunreinigungen kontaminiert wird. Für den Fall, dass es sich um ein Kollektorspiegelmodul handelt, wird die Spiegelschale mit der reflektierenden Fläche zunächst von dem mechanischen Modul entfernt (typischerweise im Reinraum), bevor das mechanische Modul in die Reinraumkammer eingebracht wird. Nach der Reinigung wird das Kollektorspiegelmodul (typischerweise im Reinraum) wieder zusammengesetzt, d.h. die Spiegelfläche wird wieder an dem mechanischen Modul angebracht, bevor das Kollektorspiegelmodul für die erneute Integration in dem optischen System für den Transport vorbereitet (verpackt) oder unmittelbar in das optische System integriert wird.
Die Reinraumkammer wird durch jeweils eine Schleuse von einem Bestückungsbereich und von einem Analyse- und Abblasbereich getrennt. Die Schleusen können auf unterschiedliche Weise ausgebildet sein, beispielsweise in Form von automatischen Türen, Klappen oder dergleichen. Im Gegensatz zu dem Bestückungsbereich und ggf. Analyse- und Abblasbereich sollte die Reinraumkammer typischerweise aufgrund der in der Regel hohen CO₂-Konzentration nicht von einem Bediener betreten werden.
Sowohl der Bestückungsbereich, die Reinraumkammer als auch der Analyse- und Abblasbereich können in einer gemeinsamen Reinigungskabine untergebracht sein. Der gesamte Innenraum der Reinigungskabine kann einen Reinraum bilden. Für die Erzeugung des Reinraums weist die Vorrichtung eine an sich bekannte Belüftungseinrichtung auf, die z.B. dazu dienen kann, einen Gasvorhang in der Reinraumkammer zu erzeugen.
Für den Fall, dass es sich bei dem Bauteil, das gereinigt werden soll, um das mechanische Modul des Kollektorspiegelmoduls handelt, kann die Desintegration, d.h. die Entfernung der Spiegelschale, beispielsweise in dem Bestückungsbereich erfolgen und der Zusammenbau des mechanischen Moduls mit der Spiegelschale kann - nach Prüfung des Reinigungsergebnisses - in dem Analyse- und Abblasbereich erfolgen. Beides ist aber nicht zwingend erforderlich.
Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zusätzlich eine Vorschubeinrichtung zum automatisierten Transport des Bauteils in die Reinraumkammer und aus der Reinraumkammer. Bei der Vorschubeinrichtung kann es sich beispielsweise um ein Förderband, eine Rollenbahn oder dergleichen handeln, auf dem das Bauteil in einer Bauteilaufnahme abgelegt wird und typischerweise in einer Linearbewegung in die Reinraumkammer hinein und aus der Reinraumkammer heraus bewegt wird. Die Bauteilaufnahme kann in dem Bestückungsbereich z.B. manuell auf dem Förderband positioniert werden. Das Bauteil kann ebenfalls manuell oder unter Zuhilfenahme eines weiteren Roboters in dem Bestückungsbereich auf der Bauteilaufnahme positioniert werden. Gleiches gilt für die Entnahme in dem Entnahmebereich.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zusätzlich eine Analyseeinrichtung zur Analyse einer Oberfläche des Bauteils zum Detektieren von Verunreinigungen an dem Bauteil. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann die Analyseeinrichtung zur Analyse der Oberfläche des Bauteils vor, während oder nach der Reinigung dienen. Die Analyseeinrichtung kann zu diesem Zweck an dem Roboterarm oder an einem eigenen Messplatz vorgesehen sein.
Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Steuerungseinrichtung auf, die zur Anpassung der Bewegung des Roboterarms in Abhängigkeit von den detektierten Verunreinigungen an der Oberfläche ausgebildet ist und/oder die ausgebildet ist, in Abhängigkeit von den detektierten Verunreinigungen eine von mehreren (mindestens zwei) an dem Roboterarm angebrachten Strahldüsen zur Ausrichtung auf das Bauteil auszuwählen. Die Analyseeinrichtung kann insbesondere an dem Roboterarm bzw. im Bereich einer Roboterhand angeordnet sein, dies ist aber nicht zwingend erforderlich. Die Analyseeinrichtung kann ggf. gegen die bzw. gegen eine der Strahldüsen ausgetauscht werden, um die Analyse der Oberfläche durchführen zu können.
Wie weiter oben in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben wurde, kann mit Hilfe der Analyseeinrichtung, bei der es sich beispielsweise um eine Kamera handeln kann, eine Erkennung der Art bzw. der Verteilung der z.B. metallischen Verunreinigungen an dem Bauteil, genauer gesagt an den Oberflächen des Bauteils, erfolgen. Die Steuerung des Roboterarms, genauer gesagt der Bahnkurven des Roboterarms, kann in Abhängigkeit von den detektierten Verunreinigungen angepasst werden. Beispielsweise kann hierbei der Abstand des Roboterarms bzw. der Strahldüse(n) bei der Bewegung entlang des Bauteils geeignet eingestellt werden und die Bahnkurve kann so angepasst werden, dass bestimmte Teilbereiche, in denen keine Verunreinigungen detektiert werden, nicht von der Strahldüse überfahren werden. Dies kann anhand einer Analyse der Oberfläche vor oder auch während der Bewegung des Roboterarms erfolgen.
Wie ebenfalls weiter oben beschrieben wurde, kann die Analyseeinrichtung auch auf andere Weise ausgebildet sein, beispielsweise als (Dunkelfeld-)Mikroskop, als Spektroskop, bevorzugt zur Durchführung von Röntgenfluoreszenz-Spektroskopie oder Infrarot-Spektroskopie. In diesem Fall kann die automatisierte Analyse des Bauteils grundsätzlich während der Bewegung des Roboterarms erfolgen, typischerweise wird das Bauteil aber vor dem Einbringen in die Reinraumkammer oder nach dem Abschluss der Reinigung mit Hilfe der oben beschriebenen Analyseeinrichtungen im Hinblick auf Verunreinigungen untersucht. Die Verwendung von spektroskopischen Analyseverfahren ermöglicht es, zusätzlich zur Verteilung der Verunreinigungen auf dem Bauteil auch die Art des Materials der Verunreinigungen zu erkennen, sofern diese nicht vorab bekannt ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zusätzlich eine Absaugeinrichtung, die ausgebildet ist, von dem Bauteil entfernte Verunreinigungen (Partikel) abzusaugen, wobei eine Absaugöffnung der Absaugeinrichtung bevorzugt auf eine Position an dem Bauteil ausgerichtet ist, auf die auch die Strahldüse ausgerichtet ist. Wie in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben wurde, sollte eine Re-Kontamination mit Partikeln der von der Oberfläche des Bauteils entfernten Verunreinigungen vermieden werden, was durch eine geeignete Absaugeinrichtung sichergestellt werden kann. Die Absaugeinrichtung sollte es auch ermöglichen, die abgesaugten, z.B. metallischen Partikel abzuscheiden, was in mehreren Abscheidestufen erfolgen kann. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann im Falle eines Bauteils, das eine Durchgangsöffnung aufweist, die Absaugung durch die Durchgangsöffnung hindurch erfolgen, d.h. die Absaugöffnung der Absaugeinrichtung kann sich an die Durchgangsöffnung des zu reinigenden Bauteils anschließen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt

1a,b schematische Darstellungen einer Reinigungskabine und einer Vorrichtung zur Entfernung von z.B. metallischen Verunreinigungen von Bauteilen für die Halbleiterfertigung,
2a,b schematische Darstellungen eines Kollektorspiegelmoduls vor und nach dem Entfernen einer Spiegelschale,
3 eine schematische Darstellung einer Strahldüse zum Ausstoßen von Partikeln aus festem Kohlenstoffdioxid auf eine Oberfläche des Bauteils und einer Absaugeinrichtung zum Absaugen von Partikeln, die von der Oberfläche des Bauteils gelöst wurden,
4 eine schematische Darstellung eines XPS-Spektrums der Oberfläche des Bauteils von 3 nach dem Entfernen von Zinn-Verunreinigungen.

In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
1a,b zeigen eine Vorrichtung 1 zur Entfernung von Verunreinigungen, insbesondere von metallischen Verunreinigungen, von Bauteilen 2 für die Halbleiterfertigung. 1a zeigt eine vereinfachte perspektivische Darstellung eine Reinigungskabine 3 der Vorrichtung 1, 1 b zeigt die gesamte Vorrichtung 1 in einer Draufsicht.
Die in 1a gezeigte Reinigungskabine 3 ist in drei Kammern aufgeteilt: Eine Bestückungskammer 4, die einen Innenraum aufweist, der nachfolgend als Bestückungsbereich 4a bezeichnet wird, eine Reinraumkammer 5, die einen Innenraum aufweist, der nachfolgend als Reinigungsbereich 5a bezeichnet wird, sowie eine Analyse- und Abblaskammer 6, die einen Innenraum aufweist, der nachfolgend als Analyse- und Abblasbereich 6a bezeichnet wird. In dem Reinigungsbereich 5a der Reinraumkammer 5 ist ein Roboter 7 angeordnet, um ein in dem Reinigungsbereich 5a angeordnetes Bauteil 2 zu reinigen.
Wie in 1b zu erkennen ist, weist die Vorrichtung 1 zusätzlich zu der Reinigungskabine 3 eine Steuerungseinrichtung 8 auf, die in einen Schaltschrank integriert ist. Die Steuerungseinrichtung 8 ist als Computer ausgebildet, d.h. diese stellt eine Kombination aus Hard- und Software dar. Die Vorrichtung 1 umfasst auch eine Belüftungseinrichtung 9, in die Teile einer Absaugeinrichtung 10 integriert sind.
Für die Reinigung von Bauteilen 2 mit Hilfe der Vorrichtung 1 wird wie folgt vorgegangen: Zunächst wird ein zu reinigendes Bauteil 2 in den Bestückungsbereich 4a der Bestückungskammer 4 der Reinigungskabine 3 verbracht, wie in 1b durch einen Pfeil angedeutet ist. Die Anlieferung des Bauteils 2 oder ggf. von mehreren Bauteilen 2 kann manuell durch einen Bediener über einen nicht bildlich dargestellten Zugang zu der Bestückungskammer 4 der Reinigungskabine 3 erfolgen.
Bei dem in 1a gezeigten Beispiel ist in dem Bestückungsbereich 4a ein Rollwagen 11 dargestellt, auf dem ein zu reinigendes Bauteil 2 aufliegt. Das Bauteil 2 wird mit Hilfe eines weiteren Roboters 12 automatisiert von dem Rollwagen 11 entnommen und auf einer Bauteilhalterung 13 abgelegt. Wie in 1a gut zu erkennen ist, weist die Bauteilhalterung 13 eine Mehrzahl von vertikal verlaufenden Stützen auf, die eine lediglich punktuelle Auflage bzw. Halterung des Bauteils 2 bewirken. Dies ermöglicht es, dass die Oberfläche des Bauteils 2 mit Ausnahme der punktuellen Auflage auf den Bauteilhalterung 13 von allen Seiten für die Reinigung zugänglich ist.
Wie in 1a ebenfalls zu erkennen ist, ist die Bauteilhalterung 13 auf einem Förderband bzw. einer Rollenbahn 14 angeordnet, die als Vorschubeinrichtung zum automatisierten Transport des Bauteils 2 von dem Bestückungsbereich 4a über den Reinigungsbereich 5a bis zum Analyse- und Abblasbereich 6a dient. Die Reinraumkammer 5 bzw. der Reinigungsbereich 5a steht über eine erste Schleuse 15a in Form einer Schleusentüre mit dem Bestückungsbereich 4a in Verbindung. Entsprechend steht der Reinigungsbereich 5a auch über eine zweite Schleuse 15b in Form einer zweiten Schleusentüre mit dem Analyse- und Abblasbereich 6a in Verbindung. Zum Transport des Bauteils 2 vom Bestückungsbereich 4a zum Reinigungsbereich 5a wird das Bauteil 2 entlang des Förderbandes 14 automatisiert verfahren und die erste Schleuse 15a wird hierbei geöffnet. Während der Reinigung in dem Reinigungsbereich 5a bleiben beide Schleusen 15a,b geschlossen. Nach dem Abschluss der Reinigung wird das Bauteil 2 entlang des Förderbandes 14 automatisiert verfahren und die zweite Schleuse 15b geöffnet, um das Bauteil 2 in den Analyse- und Abblasbereich 6a zu verbringen. Im Analyse- und Abblasbereich 6a erfolgt die Prüfung des Reinigungsergebnisses und die Entladung des Bauteils 2 über eine dritte Schleuse 15c in einen Reinraum, wie in 1b durch einen Pfeil angedeutet ist.
Die Handhabung des Bauteils 2 in der Reinigungskabine 3 erfolgt im gezeigten Beispiel in einem Reinraum bzw. in einer Reinraumumgebung. Um dies zu ermöglichen, ist die Belüftungseinrichtung 10 ist im gezeigten Beispiel als so genannte Filter Fan Unit (FFU) ausgebildet und dient zur Erzeugung eines Reinraums sowohl in der Reinraumkammer 5 als auch in der Entladekammer 6.
Die Belüftungseinrichtung 10 weist zu diesem Zweck einen Ventilator und einen Filter auf, der Luft von oben ansaugt und durch den Filter in den Raum zwischen der Decke 16a der Reinraumkammer 5 und dem Boden 16b der Reinraumkammer 5 in Form einer laminaren Luftströmung einbläst. Die laminare Luftströmung tritt durch einen nicht bildlich dargestellten Gitterboden der Reinraumkammer 5 sowie der Analyse- und Abblaskammer 6 hindurch und wird aus der Reinigungskabine 3 ausgeleitet, um einen Umluft-Strom zu bilden. Die Belüftungseinrichtung 10 weist zudem mehrere Filterkassetten auf, um die bei der Reinigung freigesetzten Partikel, z.B. in Form von Zinnstaub, aus der Abluft zu filtern. Teilweise kann die Abluft über einen Abluftkamin aus dem Gebäude geleitet werden. Auf diese Weise können die Reinraumkammer 5 sowie die Analyse- und Abblaskammer 6 die Reinraumanforderungen erfüllen.
Mit Hilfe der Vorrichtung 1 können unterschiedliche Bauteile 2 für die Halbleiterfertigung gereinigt werden. Beispielhaft ist in 2a,b stark schematisch ein Kollektorspiegelmodul 17 dargestellt, wie es in einer EUV-Lithographieanlage zur Bündelung von EUV-Strahlung verwendet wird. Das Kollektorspiegelmodul 17 weist eine Spiegelschale 18 mit einer Spiegelfläche 18a auf, die im gezeigten Beispiel die Form eines Ellipsoids aufweist. Eine zentrische Öffnung 19 in der Spiegelschale 18 dient zum Durchtritt von Laserstrahlung, die im Betrieb der EUV-Lithographieanlage auf einen Zinn-Tropfen fokussiert wird, um ein Zinn-Plasma zu erzeugen, das die EUV-Strahlung emittiert. Das Kollektorspiegelmodul 17 wird im Betrieb der EUV-Lithographieanlage mit bei der Bestrahlung entstehendem verdampften Zinn verunreinigt, das sich auf der Spiegelfläche 18a und auf einem in 2b dargestellten mechanischen Modul 2 des Kollektorspiegelmoduls 17 ablagert, welches zur Halterung der Spiegelschale 18 dient. Das mechanische Modul 2, das in 2b stark vereinfacht dargestellt ist, weist eine Vielzahl von nicht bildlich dargestellten Baugruppen auf, d.h. es handelt sich um ein assembliertes Bauteil 2.
Wie in 1a und in 2b zu erkennen ist, handelt es sich bei dem zu reinigenden Bauteil 2 um das mechanische Modul des Kollektorspiegelmoduls 17, von dem vor der Durchführung der Reinigung die Spiegelschale 18 abgenommen wurde. Das mechanische Modul 2 kann ohne weitere Zerlegung in seine einzelnen Bestandteile mit Hilfe der Vorrichtung 1 gereinigt werden, wie nachfolgend anhand von 2b und von 3 näher beschrieben wird.
Für die Reinigung des Bauteils 2 sind an dem Roboter 7, genauer gesagt an einem schwenkbaren Roboterarm 7a des Roboters 7, bei dem in 2b gezeigten Beispiel zwei Strahldüsen 17a,b angebracht. Bei der ersten Strahldüse 17a, die in 2b auf das Bauteil 2 ausgerichtet ist, handelt es sich um eine Flachstrahldüse zum flächigen Reinigen des Bauteils 2. Eine zweite Strahldüse bildet eine Rundstrahldüse 17b zum punktuellen Reinigen des Bauteils 2. Wie in 2b zu erkennen ist, ist die Rundstrahldüse 17b nicht auf das Bauteil 2 ausgerichtet, kann aber bei entsprechender Drehung des Roboterarms 7a bzw. der Roboterhand, an der die beiden Strahldüsen 17a,b angebracht sind, auf das Bauteil 2 ausgerichtet werden. Der Roboterarm 7a kann mit Hilfe der Steuerungseinrichtung 8 entlang des Bauteils 2 bewegt werden und auf beliebige Positionen P auf dem Bauteil 2 ausgerichtet werden.
3 zeigt die in 2b dargestellte Oberfläche 2a des Bauteils 2 in Form des mechanischen Moduls in einer Detaildarstellung. Wie in 3 zu erkennen ist, tritt aus der ersten Strahldüse 17a ein Gasstrahl 20 aus, in dem Partikel 21 aus festem Kohlendioxid enthalten sind. Bei den in 3 dargestellten Partikeln 21 handelt es sich um CO₂-Schnee, d.h. um CO₂-Kristalle, es kann sich aber ggf. auch um CO₂-Pellets handeln, auch wenn diese für die hier beschriebene Reinigung in der Regel zu grobkörnig bzw. zu groß sind. Für die Erzeugung der Partikel 21 in Form der CO₂-Kristalle und die Bildung des Gasstrahls 20 (Druckluftstrahls), in dem die CO₂-Kristalle enthalten sind, dient eine herkömmliche CO₂-Schneestrahlanlage, auf deren an sich bekannte Ausgestaltung an dieser Stelle nicht näher eingegangen wird. In 1a sind zwei Zuführungsleitungen dargestellt, die zur Zuführung der Druckluft und von flüssigem CO₂ zu den Strahldüsen 17a,b dienen.
Wie in 3 zu erkennen ist, werdend die Partikel 21 aus festem Kohlendioxid von der Strahldüse 17a auf die Oberfläche 2a des Bauteils 2 ausgestoßen und hierbei stark beschleunigt. Die Partikel 21 prallen auf an der Oberfläche 2a abgelagerte Zinn-Verunreinigungen 22 auf, die beim Aufprall verspröden. Die Partikel 21 in Form der CO₂-Kristalle sublimieren hierbei und die entstehende Kraft aus der Volumenexpansion führt dazu, dass auch metallische Verunreinigungen 22 von der Oberfläche 2a abgetragen werden.
Die von der Oberfläche 2a abgetragenen Verunreinigungen 22a werden von einer Absaugöffnung 10a der Absaugeinrichtung 10 in unmittelbarer Nähe von dem Bauteil 2 abgesaugt, um zu verhindern, dass diese sich erneut auf der Oberfläche 2a absetzen. Zu diesem Zweck ist es günstig, aber nicht zwingend erforderlich, dass die Absaugöffnung 10a der Absaugeinrichtung 10 auf dieselbe Position P an der Oberfläche 2a des Bauteils 2 ausgerichtet ist, auf die auch der Gasstrahl 20 ausgerichtet ist. Bei dem in 2a,b gezeigten Bauteil, welches eine große zentrische Durchgangsöffnung aufweist, kann die Absaugöffnung 10a auch unter dem Bauteil 2 angeordnet sein, um die Verunreinigungen 22a durch die Durchgangsöffnung hindurch nach unten abzusaugen.
Die Absaugeinrichtung 10 ist zur Abscheidung der abgetragenen Verunreinigungen 22a in Form von Zinn-Partikeln ausgebildet. Die Absaugeinrichtung 10 scheidet die Zinn-Partikel in mehreren Stufen ab: Die Zinn-Partikel durchlaufen zunächst einen Grobfilter, nachfolgend einen Zyklon-Abscheider und als dritte Stufe einen Schwebstofffilter (HEPA-Filter). Die für die Abscheidung verwendeten Filter können überwacht werden, so dass eine Meldung an einen Bediener ausgegeben wird, wenn die Filter getauscht werden müssen.
Wie in 2b zu erkennen ist, weist die Vorrichtung 1 auch eine Analyseeinrichtung 23 auf, die zur Analyse der Oberfläche 2a des Bauteils 2 dient, um die Verunreinigungen 22 an der Oberfläche 2a zu detektieren. Bei dem in 2b gezeigten Beispiel handelt es sich bei der Analyseeinrichtung 23 um eine stark schematisch dargestellte Kamera, die ein Bild der Oberfläche 2a aufnimmt, das mit Hilfe der Steuerungseinrichtung 8 bzw. einer geeigneten Bildverarbeitung automatisiert während der Bewegung des Roboterarms 7a ausgewertet wird. Die Steuerungseinrichtung 8 ist ausgebildet, in Abhängigkeit von den detektierten Verunreinigungen 22 die Bewegung des Roboterarms 7a bzw. von dessen Bewegungsbahn anzupassen. Beispielsweise können ein Abstand zwischen einer jeweiligen Strahldüse 17a,b und der Oberfläche 2a des Bauteils 2, ein Winkel, unter dem die Strahldüse 17a,b zu dem Bauteil 2 ausgerichtet ist, sowie die Fahrgeschwindigkeit der Strahldüse 17a,b bei der Bewegung entlang des Bauteils 2 in Abhängigkeit vom Verschmutzungsgrad der Oberfläche 2a angepasst werden.
Es ist auch möglich, die Analyse des Bauteils mit Hilfe einer Analyseeinrichtung 23, z.B. mit Hilfe einer Kamera, an einem eigens dafür vorgesehenen Messplatz vorzunehmen, bevor dieses der Reinraumkammer 5 zugeführt wird, um Bereiche an der Oberfläche 2a des Bauteils 2 zu identifizieren, die gereinigt werden müssen, und um diese von Bereichen zu unterscheiden, an denen keine Reinigung erforderlich ist. Auch in diesem Fall ist die Steuerungseinrichtung 8 ausgebildet, in Abhängigkeit von den detektierten Verunreinigungen 22 die Bewegung des Roboterarms 7a anzupassen.
Es ist ebenfalls möglich, dass die Steuerungseinrichtung 8 in Abhängigkeit von den detektierten Verunreinigungen 22 andere Parameter des Reinigungsprozesses anpasst, beispielsweise Parameter des Gasflusses des aus der jeweiligen Strahldüse 17a,b auf die Oberfläche 2a austretenden Gasstroms 20, z.B. die Temperatur der austretenden Druckluft, die Menge und der Druck der austretenden Druckluft sowie die Menge an CO₂-Partikeln, die aus der Strahldüse 17a,b austreten.
Auch kann in Abhängigkeit von den detektierten Verunreinigungen 22, genauer gesagt der Stärke bzw. der Form der Verunreinigungen 22, eine der beiden Strahldüsen 17a,b ausgewählt werden, die auf die Oberfläche 2a ausgerichtet ist. Beispielsweise kann bei einer Verunreinigung 22 in Form eines flächigen Belags die Flachstrahldüse 17a ausgewählt werden und bei einer im Wesentlichen punktuellen Verunreinigung 22 die Rundstrahldüse 17b. Es versteht sich, dass an dem Roboterarm 7 auch andere als die hier genannten Arten von Strahldüsen angebracht werden können.
Mit Hilfe der Analyseeinrichtung 23 kann eine an die jeweils detektierte Art der Verunreinigung 22 angepasste Reinigung durchgeführt werden. Wie weiter oben beschrieben wurde, können insbesondere auch Teilbereiche der Oberfläche 2a des Bauteils 2, an denen keine Verunreinigungen 22 detektiert werden, von der Reinigung ausgenommen werden, indem die Bewegungsbahn des Roboterarms 7a geeignet angepasst wird. Die Analyseeinrichtung 23 kann ggf. mit Hilfe des Roboterarms 7a an dem Bauteil 2 entlang geführt werden, um die Verschmutzungen 22 zu detektieren, bevor die Reinigung mit Hilfe der Strahldüsen 17a,b durchgeführt wird.
Es ist ebenfalls möglich, dass die Detektion der Verunreinigungen 22 mit Hilfe der Analyseeinrichtung 23 nicht in der Reinraumkammer 5 erfolgt, sondern an einem speziell zu diesem Zweck vorgesehenen Messplatz. Dies ist insbesondere günstig, wenn an Stelle einer Analyseeinrichtung 23 in Form einer Kamera eine andere Analyseeinrichtung 23 verwendet wird, beispielsweise ein Spektrometer zur Durchführung von Röntgenfluoreszenz-Spektroskopie oder Infrarot-Spektroskopie, oder ein (Dunkelfeld-)Mikroskop. Auch mit derartigen Analyseeinrichtungen 23 kann eine automatisierte Detektion von Verunreinigungen 22 erfolgen, die bei der nachfolgenden Reinigung mit Hilfe des CO₂-Schneestrahlens von der Oberfläche 2a des Bauteils 2 entfernt werden können. Gegebenenfalls können auch Bauteile 2 mit für die Vorrichtung 1 bislang unbekannter Geometrie automatisiert analysiert werden und es kann eine automatisierte Reinigung derartiger Bauteile 2 vorgenommen werden („machine learning“).
Die bzw. eine Analyseeinrichtung 23 kann auch dazu dienen, die Oberfläche 2a des Bauteils 2 nach der Reinigung im Hinblick auf Verunreinigungen 22 zu analysieren, um das Ergebnis der Reinigung zu bewerten. Für den Fall, dass sich hierbei herausstellt, dass das Ergebnis der Reinigung nicht zufriedenstellend ist, kann das Bauteil 2 einer erneuten Reinigung zugeführt werden. Die (weitere) Analyseeinrichtung 23 kann z.B. an einem Messplatz durchgeführt werden, der sich in der Analyse- und Abblaskammer 6 befindet. In der Analyse- und Abblaskammer 6 wird ein von der Decke 16a zum Boden 16b strömender Gasstrom in Form einer laminaren Luftströmung eingeblasen, um das gereinigte Bauteil 2 abzublasen und von Partikeln zu befreien. Das gereinigte Bauteil 2 kann in dem Analyse- und Abblasbereich 6a bzw. an dem Messplatz in einer Halterung aufgenommen werden, in der das Bauteil 2 um 360° um eine vertikale Achse drehbar gelagert ist (rotierender Tisch). Die Analyseeinrichtung 23 kann in diesem Fall in unterschiedlichen Höhen neben dem Bauteil 2 fixiert sein (z.B. in Form eines Kamera-Arrays). Während der Analyse dreht sich das Bauteil 2, wobei Bilder aufgenommen werden, die mit Hilfe einer Bildanalyse-Software weiter bearbeitet werden, um Rückstände der Verunreinigungen 22 zu erkennen. Mit Hilfe der Bildanalyse bzw. mit Hilfe von Trainingsdaten kann entschieden werden, ob das Bauteil 2 ggf. nochmals gereinigt werden muss. Das Bauteil 2 kann während der Analyse geeignet beleuchtet werden, beispielsweise mit Hilfe einer Beleuchtungsquelle, die UV-Licht auf das Bauteil 2 einstrahlt. Auf das Abblasen des Bauteils 2 kann ggf. verzichtet werden. In diesem Fall ist an Stelle der Analyse- und Abblaskammer 6 eine Analysekammer 6 in der Vorrichtung 1 vorgesehen.
Ein mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) aufgenommenes Spektrum der Oberfläche 2a des auf die weiter oben beschriebene Weise gereinigten Bauteils 2 ist in 4 dargestellt. Wie an dem in 4 gezeigten Spektrum zu erkennen ist, in dem kein Zinn-Peak zu erkennen ist, können durch eine CO₂-Schneestrahlreinigung Zinn-Verunreinigungen 22 praktisch ohne Rückstände von der Oberfläche 2a des Bauteils 2 entfernt werden.
Es versteht sich, dass für die weiter oben beschriebene Reinigung auch zwei oder mehr Roboter 7 oder ein Roboter 7 mit zwei oder mehr Roboterarmen 7a verwendet werden kann, um die Reinigung zu beschleunigen. In diesem Fall kann an den zwei oder mehr Roboterarmen 7a jeweils eine (unterschiedliche) Art von Strahldüse 17a,b angebracht werden, es ist aber auch möglich, dass an den zwei oder mehr Roboterarmen 7a jeweils zwei oder mehr Strahldüsen angebracht sind, wie dies weiter oben beschrieben ist.

Claims

Verfahren zum Entfernen von Zinn-Verunreinigungen (22) von einem Bauteil (2) für die Halbleiterfertigung, umfassend: Ausstoßen von Partikeln (21) aus festem Kohlendioxid aus mindestens einer Strahldüse (17a,b) auf das Bauteil (2), wobei mindestens zwei Strahldüsen (17a, 17b) zur Erzeugung von Gasstrahlen (20) mit unterschiedlichen Strahlprofilen an einem Roboterarm (7a) angebracht sind, der automatisiert entlang des Bauteils (2) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bauteil (2) während des Entfernens der Verunreinigungen (22) in einer Reinraumkammer (5) angeordnet wird, wobei das Einbringen des Bauteils (2) in die Reinraumkammer (5) und das Entfernen des Bauteils (2) aus der Reinraumkammer (5) bevorzugt automatisiert über eine jeweilige Schleuse (15a,b) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bauteil eine zusammengesetzte Baugruppe bildet, bevorzugt ein mechanisches Modul (2) eines Kollektorspiegelmoduls (17) für eine EUV-Lithographieanlage.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: Analysieren einer Oberfläche (2a) des Bauteils (2) zum Detektieren von Verunreinigungen (22) an der Oberfläche (2a) des Bauteils (2).
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem in Abhängigkeit von den detektierten Verunreinigungen (22) an der Oberfläche (2a) die Bewegung des Roboterarms (7a) angepasst wird und/oder bei dem in Abhängigkeit von den detektierten Verunreinigungen (22) eine von mehreren an dem Roboterarm (7a) angebrachten Strahldüsen (17a,b) zur Ausrichtung auf das Bauteil (2) ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem zum Analysieren der Oberfläche (2a) ein Analyse-Verfahren verwendet wird, das ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: optische Bildanalyse, Dunkelfeldmikroskopie, Spektroskopie, bevorzugt Röntgenfluoreszenz-Spektroskopie oder Infrarot-Spektroskopie.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die von dem Bauteil (2) entfernten Verunreinigungen (22a) mittels einer Absaugeinrichtung (10) abgesaugt werden, wobei eine Absaugöffnung (10a) der Absaugeinrichtung (10) bevorzugt auf eine Position (P) an dem Bauteil (2) ausgerichtet wird, auf welche auch die Strahldüse (17a,b) ausgerichtet wird.
Vorrichtung (1) zum Entfernen von Zinn-Verunreinigungen (22), von einem Bauteil (2) für die Halbleiterfertigung, umfassend: mindestens zwei Strahldüsen (17a,b) mit unterschiedlichen Strahlprofilen zum Ausstoßen von Partikeln (21) aus festem Kohlendioxid auf das Bauteil (2), sowie einen Roboter (7), der einen Roboterarm (7a) aufweist, an dem die mindestens zwei Strahldüsen (17a,b) angebracht sind, wobei mindestens eine erste Strahldüse eine Flachstrahldüse (17a) zum flächigen Reinigen des Bauteils (2) ist und wobei mindestens eine zweite Strahldüse eine Rundstrahldüse (17b) zum punktuellen Reinigen des Bauteils (2) ist und wobei der Roboter (7) ausgebildet ist, den Roboterarm (7a) zum Entfernen der Verunreinigungen (22) entlang des Bauteils (2) zu bewegen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, weiter umfassend: eine Reinraumkammer (5), in welcher der Roboter (7) angeordnet ist, eine erste Schleuse (15a) zum bevorzugt automatisierten Einbringen des Bauteils (2) in die Reinraumkammer (5), sowie eine zweite Schleuse (15b) zum bevorzugt automatisierten Entfernen des Bauteils (2) aus der Reinraumkammer (5).
Vorrichtung nach Anspruch 9, weiter umfassend: eine Vorschubeinrichtung (14) zum automatisierten Transport des Bauteils (2) in die Reinraumkammer (5) und aus der Reinraumkammer (5).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, weiter umfassend: eine Analyseeinrichtung (23) zur Analyse einer Oberfläche (2a) des Bauteils (2) zum Detektieren von Verunreinigungen (22) an der Oberfläche (2a) des Bauteils (2).
Vorrichtung nach Anspruch 11, weiter umfassend: eine Steuerungseinrichtung (8), die zur Anpassung der Bewegung des Roboterarms (7a) in Abhängigkeit von den detektierten Verunreinigungen (22) an der Oberfläche (2a) ausgebildet ist und/oder die ausgebildet ist, in Abhängigkeit von den detektierten Verunreinigungen (22) eine von mehreren an dem Roboterarm (7a) angebrachten Strahldüsen (17a,b) zur Ausrichtung auf das Bauteil (2) auszuwählen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, weiter umfassend: eine Absaugeinrichtung (10), die ausgebildet ist, von dem Bauteil (2) entfernte Verunreinigungen (22a) abzusaugen, wobei eine Absaugöffnung (10a) der Absaugeinrichtung (10) bevorzugt auf eine Position (P) an dem Bauteil (2) ausgerichtet ist, auf welche auf die Strahldüse (17a,b) ausgerichtet ist.