检测和分析来自半导体腔室部件的纳米颗粒的方法和设备技术

在此提供用于分析和检测来自半导体制造部件的液体中的纳米颗粒的方法和设备。在某些实施方式中，确定基板处理腔室部件清洁溶液中的纳米颗粒的颗粒数、颗粒尺寸及ζ电位的方法包括：(a)以来自基板处理腔室部件清洁槽内的清洁溶液填充样本槽，基板处理腔室部件清洁槽装有半导体处理腔室部件；(b)将来自激光器的光导向该样本槽，其中该清洁溶液中的纳米颗粒散射来自该激光器的光；及(c)经由位在该样本槽附近的一个或多个检测器来检测散射光以确定该清洁溶液中的纳米颗粒的ζ电位、颗粒尺寸及颗粒数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】检测和分析来自半导体腔室部件的纳米颗粒的方法和设备
本公开内容的实施方式一般地涉及颗粒检测，且特别是涉及来自半导体制造部件的液体中的纳米颗粒的分析和检测。
技术介绍
随着半导体基板处理朝向越来越小的特征尺寸及线宽前进，在半导体基板上更精准地进行遮蔽、蚀刻及沉积材料也越显重要。然而，随着半导体特征的缩小，可能造成装置无法运作的污染物颗粒的尺寸也变得更小且更难去除，例如直径小于50纳米，例如直径为10纳米至30纳米的颗粒(即，纳米颗粒)。因此，要了解会对半导体制造工具及半导体制造腔室部件产生影响的微缺陷及污染物的性质及来源，必须对纳米颗粒进行监控及化学特定特性鉴定(characterization)。典型的半导体制造腔室部件清洁工艺包括使腔室部件浸泡在液体清洁溶液中且分析该清洁溶液的样本以确定颗粒特性，例如，颗粒的数目(颗粒数)及这些颗粒的组成(例如，金属、氧化物、陶瓷、碳氢化合物、聚合物)。在确定颗粒数时，会使用液体颗粒计数(LPC)工具来确定清洁溶液中的颗粒数，该液体颗粒计数(LPC)工具运作的原理是检测由纳米颗粒散射的激光。然而，本案专利技术人观察到在某些情况中，污染物纳米颗粒会凝聚成团，导致在LPC工具中进行分析时得到不正确的颗粒数。本案专利技术人已确定纳米颗粒的表面性质(例如，这些纳米颗粒的荷质比)在纳米颗粒的凝聚作用中是重要因素且从而是精确确定纳米颗粒数的重要因素。然而，LPC工具无法提供有关纳米颗粒的表面性质的任何信息。可使用ζ电位(zetapotential)工具确定基板处理腔室部件清洁溶液中的纳米颗粒的表面性质。ζ电位是用来表示胶态分散液中的动电位的科学术语。ζ电位是指在界面双层中的滑动面(slippingplane)的位置相对于远离界面的主体流体(bulkfluid)中某一点的电位。换言之，ζ电位是该分散介质(dispersionmedium)与附着于该分散颗粒上的流体稳定层(stationarylayer)之间的电位差。此外，现行的液体颗粒计数器(LPC)能够检测约50纳米的颗粒尺寸，在用来清洁半导体处理部件及工具的洗涤液中可能出现约50纳米的颗粒尺寸。然而，依据动态光散射(瑞利散射，Rayleighscattering)所设计的LPC工具仅能记录该洗涤液中的散射颗粒的尺寸分布情况却不能推断出这些污染物颗粒的本质或化学性质。因此，本案专利技术人开发出可用来确定半导体工艺中所产生的污染物纳米颗粒的纳米颗粒数、ζ电位及化学特性鉴定的改良方法及设备，以利于借由将纳米颗粒凝聚作用纳入考虑来提供改进的纳米颗粒计数信息及改进的纳米颗粒计数分析效率。
技术实现思路
在此提供用于分析和检测来自半导体制造部件的液体中的纳米颗粒的方法和设备。在某些实施方式中，检测基板处理腔室部件清洁溶液中的纳米颗粒的颗粒数(particlecount)及ζ电位的方法包括：(a)以来自基板处理腔室部件清洁槽内的清洁溶液填充样本槽，基板处理腔室部件清洁槽装有基板处理腔室部件，其中该清洁溶液包含从该基板处理腔室部件上去除的材料纳米颗粒；(b)将来自激光器的光导向该样本槽，在该样本槽中，该清洁溶液中的纳米颗粒散射来自该激光器的光以形成散射光；及(c)经由位在该样本槽附近的一个或多个检测器检测该散射光以确定该清洁溶液中的纳米颗粒的ζ电位及颗粒数。在某些实施方式中，一种确定基板处理腔室部件清洁溶液中的纳米颗粒的颗粒数及ζ电位的方法包括：(a)以来自基板处理腔室部件清洁槽内的清洁溶液填充样本槽，基板处理腔室部件装有半导体处理腔室部件；(b)使来自激光器的光导向该样本槽，在该样本槽内，该清洁溶液中的纳米颗粒散射来自该激光器的光以形成散射光；及(c)经由位在该样本槽附近的一或多个检测器检测该散射光以确定该清洁溶液中的纳米颗粒的ζ电位及颗粒数。在某些实施方式中，一种用于定量及定性分析待测分析物(analytes-of-interest)的系统包括：与被构造成测量一或多个待测分析物的ζ电位的设备流体连通的液体颗粒计数器。在某些实施方式中，一种使清洁溶液改性的方法包括：使含有一或多个纳米颗粒污染物的清洁溶液与设备接触，该设备被构造成确定该清洁溶液中的所述一或多个纳米颗粒污染物的ζ电位和/或颗粒数；鉴定所述一或多个纳米颗粒污染物的ζ电位和/或颗粒数；及根据所述一或多个纳米颗粒污染物的该ζ电位和/或颗粒数来使该清洁溶液改性。以下描述本专利技术的其他及进一步的实施方式。附图说明参阅附图中所绘示的本公开内容的示例性实施方式可了解以上简要阐述及以下更详细讨论的本专利技术实施方式。然而，这些附图仅绘示本公开内容的典型实施方式，因而这些附图不应视为对本专利技术的范围的限制，因为本公开内容可允许其他等同有效的实施方式。图1描绘根据本公开内容某些实施方式的可用于确定基板处理腔室部件清洁溶液中的颗粒的ζ电位及液体颗粒计数的设备。图2描绘根据本公开内容某些实施方式的用于确定基板处理腔室部件清洁溶液中的颗粒的ζ电位及液体颗粒计数的方法流程图。图3A至图3E描绘根据本公开内容某些实施方式的用于对基板处理腔室部件清洁溶液中的纳米颗粒进行化学鉴定的设备。图4A至图4C描绘根据本公开内容某些实施方式用于确定清洁溶液中纳米颗粒的ζ电位的设备。图5A描绘根据本公开内容某些实施方式用于选择性检测氟化物的设备，该设备可用于化学鉴定纳米颗粒。图5B示意性描绘氟离子在晶格空位中的移动。为了便于了解，尽可能地使用相同附图标号来标示图式中共通的相同元件。所述图式未按比例绘制且可能为了清晰而简化。在没有进一步地描述下，可将实施方式中的元件及特征有利地并入其他实施方式中。具体实施方式在此提供用于分析和检测来自半导体制造部件的液体中的纳米颗粒的方法及设备。本专利技术的新颖方法及设备有益于确定基板处理腔室部件清洁溶液中的颗粒的颗粒数及ζ电位两者，以利于借由将纳米颗粒凝聚作用(agglomeration)纳入考虑来提供改进的颗粒计数信息以及改进的颗粒计数分析效率。此外，本专利技术的方法是依据纳米颗粒荧光、拉曼(Raman)散射光和/或离子选择性电极来检测半导体工艺中所产生的这些污染物纳米颗粒及对这些污染物纳米颗粒进行化学特性鉴定(chemicalcharacterization)，这些污染物纳米颗粒通常为金属、金属离子、氟化物、来自蚀刻残余物的纳米颗粒、聚合物、有机金属聚合物等等，本案中所述的新颖方法显著改善对腔室衬垫反应或处理气体间的任何其他寄生反应的检测及产量，这类寄生反应会导致在处理工具及腔室上形成非所欲的非挥发性副产物及污染物的涂层。再者，使用本公开内容的方法及设备所得到的有关来自微电子制造腔室及其部件的污染物的定量及定性信息可用来使清洁溶液改性以增进整体清洁性能。图2描绘根据本公开内容某些实施方式用于确定基板处理腔室部件清洁溶液中颗粒的颗粒数及ζ电位两者的方法200的流程图。确定清洁溶液中的纳米颗粒的ζ电位可提供纳米颗粒的性质(即，所述纳米颗粒的电荷大小及该电荷的本质，如正电、负电或中性)。所述纳米颗粒的性质有助于确定该清洁溶液用来清除该半导体处理腔室部件表面上的污染物颗粒及使所述纳米颗粒保持悬浮在清洁溶液中所必需的理想pH及配方。例如，可在如以下参照图1所描述的适用的设备100中进行方法200。半导体处理腔室本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定基板处理腔室部件清洁溶液中的纳米颗粒的颗粒数及ζ电位的方法，包括以下步骤：(a)以来自基板处理腔室部件清洁槽的清洁溶液填充样本槽，所述基板处理腔室部件清洁槽装有基板处理腔室部件，其中所述清洁溶液包含从所述基板处理腔室部件去除的材料的纳米颗粒；(b)将来自激光器的光导向所述样本槽，其中在所述清洁溶液内的纳米颗粒散射来自所述激光器的光以形成散射光；及(c)经由位在所述样本槽附近的一或多个检测器检测所述散射光以确定所述清洁溶液中的纳米颗粒的ζ电位及颗粒数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.07 US 62/418,6791.一种确定基板处理腔室部件清洁溶液中的纳米颗粒的颗粒数及ζ电位的方法，包括以下步骤：(a)以来自基板处理腔室部件清洁槽的清洁溶液填充样本槽，所述基板处理腔室部件清洁槽装有基板处理腔室部件，其中所述清洁溶液包含从所述基板处理腔室部件去除的材料的纳米颗粒；(b)将来自激光器的光导向所述样本槽，其中在所述清洁溶液内的纳米颗粒散射来自所述激光器的光以形成散射光；及(c)经由位在所述样本槽附近的一或多个检测器检测所述散射光以确定所述清洁溶液中的纳米颗粒的ζ电位及颗粒数。2.如权利要求1所述的方法，其中(a)步骤进一步包括以下步骤：使所述清洁溶液经由第一流管从所述基板处理腔室部件清洁槽中流出，所述第一流管具有与所述基板处理腔室部件清洁槽的出口耦接的第一端及与所述样本槽耦接的第二端。3.如权利要求2所述的方法，其中所述样本槽包括管状通道，所述管状通道从所述样本槽的第一端水平或垂直地贯通所述样本槽的底部而至所述样本槽的第二端，所述样本槽的所述第一端耦接至流管的第二端。4.如权利要求3所述的方法，进一步包括在经由一或多个检测器检测散射光之后，经由与所述样本槽104的所述第二端耦接的第二流管排出所述清洁溶液。5.如权利要求1所述的方法，进一步包括使所述清洁溶液与液体颗粒计数器接触。6.如权利要求1所述的方法，进一步包括使所述清洁溶液与一或多个离子选择性电极接触。7.如权利要求6所述的方法，其中所述一或多个离子选择性电极适合用于检测选自由下列离子所...

【专利技术属性】
技术研发人员：普莉娜·古拉迪雅，桑克萨·博伊亚尔，罗伯特·简·维瑟，维杰·班·夏尔马，雷努卡·沙哈内，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US