TW202109006A - 用二氧化碳偵測腔室元件的表面顆粒 - Google Patents

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Abstract

本文中揭露了一種方法，該方法包括以下步驟：從分佈單元朝向製品引導包括固體CO2 顆粒或CO2 液滴中的至少一者的流，其中該製品包括複數個表面顆粒，且其中包括固體CO2 顆粒或CO2 液滴中的至少一者的該流使得從該製品的表面去除該製品上的該複數個表面顆粒的至少一部分；在基板的表面、或實時煙霧取樣單元上收集該複數個表面顆粒的從該製品的該表面去除的該部分中的至少一些，該基板具有預定的初始狀態，該預定初始狀態包括該基板的該表面上的初始表面顆粒；在執行該收集步驟之後分析該基板的該表面；及決定該複數個表面顆粒的從該製品的該表面去除且收集在該基板的該表面上的該部分的尺寸、形態、化學組成、顆粒數量濃度、或顆粒尺寸分佈中的至少一者。

Description

用二氧化碳偵測腔室元件的表面顆粒
本揭示內容的實施例大致與基於CO2 （具體而言是固體CO2 顆粒流及/或液體CO2 液滴流）的使用來偵測腔室元件的表面顆粒相關。
製造半導體器件時所使用的元件的表面上的顆粒的存在在半導體工業中帶來了常見的挑戰。充分了解這些元件的表面上的粒子類型以及粒子數量可以幫助控制半導體器件的製造工序。在不偵測及控制這些表面顆粒的情況下，可能將污染物引入到半導體工序腔室中，這可能造成最終產品中的明顯缺陷。例如，沉積於元件表面上的陶瓷顆粒（例如氧化釔、氧化鋁、氧化鋯等等）往往在暴露於真空及電漿條件的期間剝離，從而造成晶圓缺陷及成品率損失。
標準的表面顆粒偵測方法通常在偵測元件的一或更多個表面上的很大一部分顆粒時無效。例如，液體粒子計數器（LPC）不能夠高效地偵測尺寸小於100 nm的表面顆粒、不能夠提供表面顆粒的組成、且很可能從用來分析表面顆粒的液體引入交叉污染，從而使得難以獲得關於表面顆粒的準確資料。進一步地，LPC不能夠瞄準元件的特定表面以供分析，因此使得難以將顆粒與元件的一個表面區分開來。使用嗅探技術（即藉由柔和的空氣流從表面去除顆粒及收集去除的顆粒以供分析）的儀器也不能夠偵測尺寸小於100 nm的表面顆粒，因為用於此技術的空氣流太柔和而不能有效地去除尺寸小於100 nm的顆粒。因為標準表面顆粒偵測方法無法提供準確的表面顆粒計量，對半導體工業中的表面顆粒的了解及控制有限，且大量的缺陷可能在製造工序期間發生。這些限制可能提高製造腔室元件的成本，有時候甚至高達三倍或更多。
本文中所述的實施例中的一些涵蓋了一種從分佈單元朝向製品引導固體CO2 顆粒流及/或CO2 液滴流的方法，其中該製品包括表面顆粒。包括固體CO2 顆粒及/或CO2 液滴的該流使得該製品上的該等表面顆粒的一部分從該製品的該表面去除且變得是在空中傳播的。可以接著在具有預定初始狀態的基板的表面上收集這些表面顆粒的一部分。該預定的初始狀態可以包括該基板的該表面上已知的初始表面顆粒。可以在執行該收集步驟之後分析該基板的該表面。可以決定該等表面顆粒的從該製品的該表面去除且收集在該基板的該表面上的該部分的尺寸、形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈。
在一些實施例中，一種裝置包括：分佈單元，被配置為產生固體CO2 顆粒流或CO2 液滴流。該裝置更包括：控制器，被配置為朝向包括表面顆粒的製品引導該固體CO2 顆粒流或CO2 液滴流，其中該流使得從該製品的該表面去除該製品上的該等表面顆粒的一部分。該裝置也包括：基板，具有該基板的表面上的表面顆粒的預定初始狀態，其中該基板的表面將收集表面顆粒的從該製品的該表面去除的該部分。將分析該製品的該表面，以決定該等表面顆粒的從該製品的該表面去除且收集在該基板的該表面上的該部分的尺寸、形態、化學組成、顆粒數量濃度、或顆粒尺寸分佈。
在一些實施例中，一種裝置包括：分佈單元，被配置為產生固體CO2 顆粒流或CO2 液滴流。該裝置更包括：控制器，被配置為朝向包括表面顆粒的製品引導包括固體CO2 顆粒或CO2 液滴的該流。該流使得從該製品的該表面去除該製品上的該等表面顆粒的一部分。該裝置也包括：實時煙霧取樣元件，被配置為收集從該製品的該表面去除的該等表面顆粒，其中將分析表面顆粒的該收集的部分以實時地決定顆粒數量濃度、顆粒尺寸、或顆粒尺寸分佈。
本文中所述的實施例與用於決定製品的表面上的顆粒的一部分的尺寸、形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈的系統及方法相關。可以朝向製品的表面引導固體CO2 顆粒流及/或液體CO2 液滴流以去除表面顆粒的部分。可以藉由一或更多個表面顆粒收集元件（例如乾淨的基板及/或實時煙霧取樣元件）來收集去除的表面顆粒的一部分。可以分析收集的表面顆粒以決定收集的表面顆粒的尺寸、形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈。基於分析，可以針對製品上的表面顆粒的其餘部分決定關於尺寸、形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈的資訊。
在一個實施例中，可以在約400磅每平方英寸（psi）到約1,200 psi之間的壓力下將液體CO2 從液體CO2 源經由供應管線泵送到噴霧噴嘴。在液體CO2 離開噴霧噴嘴時，液體CO2 可以轉換成加壓的固體CO2 顆粒流及/或液體CO2 液滴流。固體CO2 顆粒流及/或液體CO2 液滴流可以通過噴霧噴嘴的孔離開，該孔具有介於約0.25 mm與約1.25 mm之間的直徑。在一些實施例中，可以將噴霧噴嘴相對於製品的表面定位在約0.25英寸到約4英寸的距離處。在一些實施例中，可以將噴霧噴嘴相對於製品的表面定位及維持在約15o 與約75o 之間的角度下。噴霧噴嘴可以是自動及/或手動地可調整的，使得噴霧噴嘴相對於製品安置在適當距離處且相對於製品的表面用適當的角度安置。在一些實施例中，噴霧噴嘴可以是可攜式顆粒偵測單元的手持式CO2 噴射器的一部分。在一些實施例中，噴霧噴嘴附接到可以基於來自控制器的指令重新定位的機器手臂或用其他方式可動的組件。
朝向製品引導固體CO2 顆粒流及/或液體CO2 液滴，從而使得去除製品上的表面顆粒的至少一部分。固體CO2 顆粒流及/或液體CO2 液滴流可以去除表面顆粒，包括尺寸小於100 nm的顆粒。在一些實施例中，表面顆粒可以包括以下項目中的至少一者：YO-AlZr、YO-Al、YOF-AlZr、Si-YOF-AlZr、YO(Zr)、AlO、YFO(Al)、SiO、或YFO顆粒。表面顆粒的類型可以取決於固體CO2 顆粒流及/或液體CO2 液滴流所指向的元件的材料。
在一個實施例中，可以在乾淨的基板上收集去除的顆粒的一部分。基板可能先前已被分析以至少決定基板的表面上的表面顆粒的形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈。在來自製品的去除的顆粒的該部分已經被收集在基板上之後，可以分析基板以決定基板的表面上的所有顆粒的形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈。可以從關於隨後（在收集表面顆粒之後）存在於基板上的所有顆粒的資料減去關於起初存在的顆粒的資料。基於在收集去除的表面顆粒之前執行的分析及在收集去除的表面顆粒之後執行的分析，可以決定關於製品上的表面顆粒的其餘部分的形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈資訊。此資訊可以用來決定是否應在將製品用在製造工序中之前執行對製品的進一步清潔或尋找顆粒漂移的根本原因。
可以附加性或替代性地藉由實時煙霧取樣元件來收集去除的顆粒的該部分。實時煙霧取樣元件可以是光學顆粒計數器、雷射顆粒計數器、空氣動力粒度分級器、冷凝顆粒計數器、或超細冷凝顆粒計數器。在一些實施例中，實時煙霧取樣元件可能在收集去除的表面顆粒之前已經決定顆粒偵測系統的一或更多個顆粒（在本文中稱為背景顆粒）的顆粒數量濃度、顆粒尺寸、及/或顆粒尺寸分佈。在去除的顆粒的該部分已經由煙霧取樣元件所收集之後，可以針對由煙霧取樣元件所偵測到的所有顆粒（即背景顆粒及收集的去除的顆粒）實時地決定顆粒數量濃度、顆粒尺寸、及/或顆粒尺寸分佈。基於在收集去除的表面顆粒之前執行的分析及在收集去除的表面顆粒之後執行的分析，可以決定關於製品上的表面顆粒的其餘部分的顆粒數量濃度、顆粒尺寸、及/或顆粒尺寸分佈的資訊。在一些實施例中，可以並行使用基板及實時煙霧取樣元件以分析去除的表面顆粒。
在一些實施例中，可以在顆粒偵測系統內提供層狀流以促進將去除的表面顆粒從製品運輸到該一或更多個表面顆粒偵測元件。層狀流可以藉由將空氣從顆粒偵測系統的外部提供通過提供在顆粒偵測系統的入口處的整流器來產生。在一些實施例中，可以提供預過濾器及/或高效顆粒空氣過濾器以及整流器以移除來自外部空氣源的可能干擾由表面顆粒偵測元件對去除的表面顆粒進行的偵測的顆粒。在一些實施例中，可以在顆粒偵測系統內提供一或更多個顆粒電荷中和器以減少由運輸到表面顆粒偵測元件的去除的表面顆粒所攜帶的電荷量。
偵測製品的表面上的顆粒以在將製品用在製造工序中之前決定是否需要對製品進行進一步處理及/或清潔可以是有利的。製品的表面上的顆粒的尺寸、形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈可以指示在將製品用在製造工序中之前要執行的額外的處理及/或清潔步驟。使用固體CO2 顆粒流及/或液體CO2 液滴流來從製品的一或更多個表面去除顆粒可以是有利的。固體CO2 顆粒流及/或液體CO2 液滴流改善了對表面顆粒的偵測，因為CO2 流去除製品的表面上的小顆粒，包括尺寸小於100 nm的顆粒。藉由從製品的表面去除尺寸小於100 nm的顆粒，可以決定製品的表面上的顆粒的準確的尺寸、形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈。使用固體CO2 顆粒流及/或液體CO2 液滴流來去除表面顆粒可以是進一步有利的，因為CO2 流可以不干擾製品的功能性。進一步地，可以向製品的表面的選定部分引導CO2 流，以便決定表面的選定部分而不是製品的整個表面的尺寸、形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈。此類資訊可以指示是否可以在將製品用在製造工序中之前執行目標的處理及/或清潔步驟。
論述了關於對附著或沉積於腔室元件的表面上的表面顆粒進行偵測的實施例。然而，應了解，本文中所述的實施例也適用於對沉積於其他製造的元件的表面上的表面顆粒進行偵測。
圖 1 描繪依據本揭示內容的實施例的處理腔室100的截面圖。處理腔室100可以用於提供有腐蝕性電漿環境的工序。例如，處理腔室100可以是用於電漿蝕刻器或電漿蝕刻反應器、電漿清潔器等等的腔室。在替代性的實施例中，可以使用其他的處理腔室，其可以或可以不暴露於腐蝕性的電漿環境。腔室元件的一些示例包括化學氣相沉積（CVD）腔室、物理氣相沉積（PVD）腔室、原子層沉積（ALD）腔室、離子輔助沉積（IAD）腔室、蝕刻腔室、及其他類型的處理腔室。
可以依據本文中所述的實施例被分析表面顆粒的腔室元件的示例包括但不限於基板支撐組件148、靜電卡盤（ESC）150、氣體分佈板、噴嘴、淋噴頭、流量均衡器、冷卻基部、氣體饋送器、腔室蓋、襯墊、環、檢視端口等等。實施例可以與包括一或更多個孔的腔室元件以及不包括任何孔的腔室元件一起使用。腔室元件可以是具有以下項目中的至少一者的組成的陶瓷製品：Al2 O3 、AlN、SiO2 、Y3 Al5 O12 、Y4 Al2 O9 、Y2 O3 、Er2 O3 、Gd2 O3 、Gd3 Al5 O12 、YF3 、Nd2 O3 、Er4 Al2 O9 、Er3 Al5 O12 、ErAlO3 、Gd4 Al2 O9 、GdAlO3 、Nd3 Al5 O12 、Nd4 Al2 O9 、NdAlO3 、或包括Y4 Al2 O9 以及Y2 O3 -ZrO2 的固溶體的陶瓷化合物。或者，腔室元件可以是另一種陶瓷、可以是金屬（例如Al、不銹鋼等等）、或金屬合金。腔室元件也可以包括陶瓷部分及非陶瓷（例如金屬）部分。
在一個實施例中，處理腔室100包括包圍內部容積106的腔室主體102及淋噴頭130。淋噴頭130可以包括淋噴頭基部及淋噴頭氣體分佈板。或者，淋噴頭130可以在一些實施例中用蓋及噴嘴替換或在其他的實施例中用多個派形淋噴頭隔室及電漿產生單元替換。腔室主體102可以由鋁、不銹鋼、或其他合適的材料（例如鈦（Ti））製造。腔室主體102大致包括側壁108及底部110。
可以將外襯墊116設置在側壁108附近以保護腔室主體102。可以將外襯墊116製造為包括一或更多個孔。在一個實施例中，外襯墊116由氧化鋁製造。
可以將排氣端口126界定在腔室主體102中，且可以將內部容積106耦接到泵系統128。泵系統128可以包括一或更多個泵及節流閥，其用來抽空及調節處理腔室100的內部容積106的壓力。
可以將淋噴頭130支撐在腔室主體102的側壁108上。淋噴頭130（或蓋）可以開啟以允許進出處理腔室100的內部容積106，且可以在關閉的同時為處理腔室100提供密封。氣體面板158可以耦接到處理腔室100以通過淋噴頭130或蓋及噴嘴（例如通過淋噴頭或蓋及噴嘴的孔）向內部容積106提供工序及/或清潔氣體。淋噴頭130可以用於用於介電體蝕刻（蝕刻介電材料）的處理腔室。淋噴頭130可以包括氣體分佈板（GDP），且可以在整個GDP內具有多個氣體遞送孔洞132（也稱為通道）。淋噴頭130可以由金屬或合金板所形成，其被如本文中所述的多層保護塗層保護。金屬或合金板可以包括鋁、鋁合金、或另一種金屬或金屬合金。可以將淋噴頭130形成為其中GDP結合到鋁基部或陽極化的鋁基部。GDP可以由Si或SiC製成，或可以是陶瓷，例如Y2 O3 、Al2 O3 、Y3 Al5 O12 （YAG）等等。
對於用於導體蝕刻（蝕刻導電材料）的處理腔室而言，可以使用蓋而不是淋噴頭。蓋可以包括符合蓋的中心孔洞的中心噴嘴。蓋可以是陶瓷，例如Al2 O3 、Y2 O3 、YAG、或包括Y4 Al2 O9 以及Y2 O3 -ZrO2 的固溶體的陶瓷化合物。噴嘴也可以是陶瓷，例如Y2 O3 、YAG、或包括Y4 Al2 O9 以及Y2 O3 -ZrO2 的固溶體的陶瓷化合物。
可以用來處理處理腔室100中的基板的處理氣體的示例包括含鹵素的氣體（例如C2 F6 、SF6 、SiCl4 、HBr、NF3 、CF4 、CHF3 、CH2 F3 、F、NF3 、Cl2 、CCl4 、BCl3 、及SiF4 等等）及其他氣體（例如O2 或N2 O）。遠端電漿可以由這些及/或其他的處理氣體中的任一者所形成，然後遞送通過電漿遞送管線112到腔室100。因此，遠端電漿可以包括C2 F6 、SF6 、SiCl4 、HBr、NF3 、CF4 、CHF3 、CH2 F3 、F、NF3 、Cl2 、CCl4 、BCl3 、及SiF4 等等，及其他的氣體，例如O2 或N2 O。載體氣體的示例包括N2 、He、Ar、及對工序氣體有惰性的其他氣體（例如非反應性氣體）。
基板支撐組件148被設置在處理腔室100的內部容積106中且位於淋噴頭130下方。基板支撐組件148在處理期間固持基板144。環（例如單個環）可以覆蓋靜電卡盤150的一部分，且可以在處理期間保護覆蓋的部分免於暴露於電漿。在一個實施例中，環可以是矽或石英。
可以將內襯墊塗覆在基板支撐組件148的周邊上。內襯墊可以是抗含鹵素氣體的材料，例如參照外襯墊116論述的彼等材料。在一個實施例中，內襯墊可以由與外襯墊116相同的材料製造。
在一個實施例中，基板支撐組件148包括托座152，該托座支撐靜電卡盤150。靜電卡盤150更包括導熱基部及靜電定位盤，該靜電定位盤藉由結合物結合到導熱基部，在一個實施例中，該結合物可以是矽氧烷結合物。靜電卡盤150的導熱基部及/或靜電定位盤可以包括一或更多個可選的嵌入的加熱構件、嵌入的隔熱器、及/或導管，以控制基板支撐組件148的側向溫度分佈。靜電定位盤可以更包括多個氣體通路，例如凹槽、臺地、及可以形成於靜電定位盤的上表面中的其他表面特徵。氣體通路可以經由在靜電定位盤中鑽出的孔洞流體耦接到導熱（或背側）氣體（例如He）的來源。操作時，可以在受控的壓力下將背側氣體提供到氣體通路中以增強靜電定位盤與支撐的基板144之間的導熱。靜電卡盤150可以包括由卡緊電源所控制的至少一個夾緊電極。
圖 2 描繪依據本揭示內容的實施例的製造系統200的示例性架構。製造系統200可以是陶瓷製造系統，其可以包括處理腔室100。製造系統200可以更包括顆粒偵測系統205、設備自動化層215、及計算設備220。在替代性的實施例中，製造系統200可以包括更多或更少的元件。例如，製造系統200可以僅包括顆粒偵測系統205，其可以是手動離線機器。
顆粒偵測系統205可以是設計為朝向製品（例如用於半導體處理腔室中的陶瓷製品）的一或更多個表面引導固體CO2 顆粒流及/或CO2 液滴流的機器。顆粒偵測系統205可以包括可調整的製品支撐組件，該可調整的製品支撐組件用來在朝向製品引導固體CO2 顆粒流及/或CO2 液滴流時將製品固持在適當的位置。顆粒偵測系統205也可以包括液體CO2 的儲存器及分佈單元（例如噴霧噴嘴）以供由液體CO2 產生固體CO2 顆粒及/或液體CO2 液滴。本文中提供了關於顆粒偵測系統205的另外的細節。
顆粒偵測系統205可以是可以被程式化為具有工序配方（例如使用可程式化控制器來程式化）的離線機器。工序配方可以控制製品的定向、分佈單元中的CO2 壓力、分佈單元相對於製品的定向、工序時間持續時間、製品溫度、及/或腔室溫度、或任何其他合適的參數。每個工序參數均將在本文中更詳細地論述。或者，顆粒偵測系統205可以是線上自動化機器，其可以經由設備自動化層215從計算設備220（例如個人電腦、伺服器機器等等）接收工序配方。設備自動化層215可以將顆粒偵測系統205與計算設備220、其他製造機器、計量工具、及/或其他設備互連。
設備自動化層215可以包括網路（例如區域網路（LAN）、路由器、網關、伺服器、資料儲存器等等）。顆粒偵測系統205可以經由SEMI設備通訊標準/通用設備模型（SECS/GEM）介面、經由乙太網路介面、及/或經由其他介面連接到設備自動化層215。在一個實施例中，設備自動化層215允許將工序資料儲存在資料儲存器（未示出）中。在一個替代性的實施例中，計算設備220直接連接到顆粒偵測系統205。
在一個實施例中，顆粒偵測系統205可以包括可程式化控制器，該可程式化控制器可以加載、儲存、及執行工序協定。可程式化控制器可以為由顆粒偵測系統205所執行的工序控制壓力設定、流體流量設定、時間設定等等。可程式化控制器可以包括主記憶體（例如唯讀記憶體（ROM）、快閃記憶體、動態隨機存取記憶體（DRAM）、靜態隨機存取記憶體（SRAM）等等）及/或輔助記憶體（例如資料儲存設備，例如磁碟機）。如本文中所述，主記憶體及/或輔助記憶體可以儲存用於偵測製品的表面上的表面顆粒的指令。
可程式化控制器也可以包括耦接到主記憶體及/或輔助記憶體（例如經由匯流排耦接）以執行指令的處理設備。處理設備可以是通用處理設備，例如微處理器、中央處理單元等等。處理設備也可以是特殊用途處理設備，例如應用特定集成電路（ASIC）、現場可程式化邏輯閘陣列（FPGA）、數位訊號處理器（DSP）、網路處理器等等。在一個實施例中，可程式化控制器是可程式化邏輯控制器（PLC）。
圖 3 描繪依據本揭示內容的實施例的示例性顆粒偵測腔室300的截面圖。例如，顆粒偵測腔室300可以與針對圖 2 所描述的顆粒偵測系統205相同或類似。可以將顆粒偵測腔室300配置為從製品302的至少一個表面去除顆粒的一部分。製品302可以是針對圖 1 所描述的任何合適的腔室元件，包括基板支撐組件、靜電卡盤（ESC）、腔室壁、基部、噴嘴、氣體分佈板或淋噴頭、襯墊、襯墊套組、屏蔽物、電漿網、流量均衡器、冷卻基部、腔室蓋等等。製品302可以是陶瓷材料、金屬-陶瓷複合物、或聚合物-陶瓷複合物。製品302可以具有任何合適的尺度以供結合到半導體腔室中。在一些實施例中，製品302可以是還未塗覆或用其他方式處理的新製造的腔室元件。在其他的實施例中，製品302可以是塗覆的腔室元件或可以是使用過的腔室元件。
可以藉由製品支撐組件304將製品302支撐在顆粒偵測腔室300內。製品支撐組件304可以是自動及/或手動可調整的，以在顆粒偵測工序期間定位製品302，且可以能夠在三個維度上旋轉、傾斜、及/或平移製品302。在一些實施例中，製品支撐組件304可以操作耦接到針對圖 2 所描述的可程式化控制器（未示出）。可程式化控制器可以儲存與顆粒偵測工序相關聯的一或更多個工序配方。每個工序配方均可以包括與製品支撐組件304的定向相關的執行協定。在顆粒偵測工序期間，可程式化控制器可以使得製品支撐組件304依據工序配方的一或更多個執行協定旋轉、傾斜、及/或平移。
在一些實施例中，製品支撐組件304可以是有孔的板或格網，其被配置為將製品302支撐在顆粒偵測系統300內。在一些實施例中，有孔的板或格網可以由不銹鋼或聚四氟乙烯（即鐵氟龍）製成。從製品302的表面去除的顆粒可以在顆粒偵測工序期間穿過有孔的板或格網。在其他的實施例中，製品支撐組件304可以包括一或更多個抓取件（未示出），其中每個抓取件均被配置為接觸製品302的表面以防止製品302滑動。可以用足夠的力將抓取件施用於製品302以牢固地將製品302固持在適當的位置，同時也最小化與製品302的接觸面積。在一些實施例中，製品支撐組件304可以包括一或更多個加熱構件，該一或更多個加熱構件可以啟動以控制製品302的溫度。
顆粒偵測腔室300也可以包括分佈單元，例如噴霧噴嘴306。噴霧噴嘴306可以經由供應管線310流體耦接到液體CO2 源308。供應管線310可以包括一或更多個閥門以供控制向噴霧噴嘴306提供的液體CO2 。此外，還可以使用泵（未示出）來從液體CO2 源308將液體CO2 泵送通過噴霧噴嘴306及控制液體CO2 的壓力。
可以從液體CO2 源308將液體CO2 泵送通過噴霧噴嘴306及引導到製品302的表面的一部分。在液體CO2 離開噴霧噴嘴306時，可以將液體CO2 轉換成朝向製品302引導的固體CO2 顆粒及/或液體CO2 液滴的流312（在本文中稱為CO2 流）。在一些實施例中，可以在約400 psi到約1,200 psi之間的壓力下向噴霧噴嘴306供應液體CO2 。在一個實施例中，可以在約700 psi到約900 psi之間的壓力下向噴霧噴嘴306供應液體CO2 。在一些實施例中，噴霧噴嘴306可以是節流噴嘴，其造成液體CO2 的等焓膨脹，使得在CO2 離開噴嘴306時，CO2 膨脹成CO2 流312。在一些實施例中，CO2 流312通過噴霧噴嘴306的孔離開，該孔具有約0.25 mm與約1.25 mm之間的直徑。在一個實施例中，噴霧噴嘴306的孔可以具有小於1 mm的直徑。
雖然不被現有理論束縛，但據信，固體CO2 顆粒及液體CO2 液滴撞擊製品302的表面上的表面顆粒，從而傳遞動量到表面顆粒，使得從製品302的表面去除表面顆粒。在一些實施例中，流路徑相對於製品302的表面用一定角度定向，這可以向表面顆粒提供較高的動量，同時與可能由於直接朝向製品302定向流路徑而發生的損傷相比，最小化對製品302的損傷。在一個實施例中，角度可以介於約15o 與約75o 之間。
可以將噴霧噴嘴306相對於製品302的表面定位及維持在約0.25英寸到約4英寸的距離處。在一個實施例中，可以將噴霧噴嘴306相對於製品302的表面定位及維持在約0.5英寸到約2英寸的距離處。噴霧噴嘴306可以是自動及/或手動地可調整的，使得噴霧噴嘴306相對於製品302安置在適當距離處且相對於製品302的表面用適當的角度安置。在一些實施例中，噴霧噴嘴306可以操作耦接到可程式化控制器，其中由可程式化控制器所儲存的一或更多個工序配方包括與噴霧噴嘴306的定向相關的執行協定。在一個實施例中，依據工序配方的一或更多個執行協定，可程式化控制器可以使得噴霧噴嘴306朝向或遠離製品302而平移，及使得相對於製品302的表面的角度增加或減少。替代性地或附加性地，依據工序配方的一或更多個執行協定，可以在顆粒偵測工序期間協調地調整噴霧噴嘴306及製品支撐組件304的定向。
在一些實施例中，液體CO2 可以穿過細網過濾器314（例如鎳網過濾器）以在離開噴霧噴嘴306之前從液體CO2 源308及/或供應管線310移除大顆粒（即具有大於網格的間隔的尺寸的CO2 顆粒）。可以將細網過濾器314定位在噴嘴306的輸入處、噴嘴306的輸出處、或噴嘴306內的中間位置處。
可以將噴霧噴嘴306配置為用噴霧模式或掃描模式中的任一者朝向製品302引導CO2 流312。噴霧模式可以包括連續噴霧模式及/或脈衝噴霧模式。掃描模式可以包括點式掃描模式及/或區域掃描模式。在連續噴霧模式期間，可以連續地朝向製品302引導CO2 流312達第一時間段，直到在製品302的表面上形成了的第一固體CO2 層為止。第一固體CO2 可以使得製品302的溫度減少。在第一時間段期間，可以從製品302的表面去除表面顆粒的一部分。在第一固體CO2 層已經形成且已經去除表面顆粒的該部分之後，可以給予恢復時間段（即第二時間段）以允許第一固體CO2 層升華（即從固相過渡到氣相）及允許製品302的溫度增加。在一些實施例中，可以增加顆粒偵測腔室300內所提供的層狀流316的溫度（其在本文中被更詳細地描述）以促進增加製品302的溫度。在其他的實施例中，可以啟動包括在製品支撐組件304中的加熱構件以促進增加製品302的溫度。在第一固體CO2 層已經升華且製品302的溫度已經增加到閾值溫度之後，可以連續地朝向製品302引導CO2 流312達第三時間段，直到在製品302的表面上形成了第二固體CO2 層為止。第二固體CO2 層可以使得從製品302的表面去除表面顆粒的一部分。可以給予另一個恢復時間段（即第四時間段）以允許第二固體CO2 層升華及允許製品302的溫度增加。在一些實施例中，可以重複執行上述的工序（形成固體CO2 層及升華）（例如直到在製品302的表面上保留閾值數量的表面顆粒為止）。依據本文中所述的實施例，可以在形成固體CO2 層之後測量製品302的表面上的表面顆粒的數量。
在脈衝噴霧模式期間，可以用一致的頻率週期性地開啟及關閉噴霧噴嘴306，直到決定（例如藉由本文中更詳細描述的實時煙霧取樣元件來決定）已經從製品302的表面去除了閾值數量的顆粒為止。在一些實施例中，可以在脈衝噴霧模式期間在製品302的表面上形成固體CO2 層。
如先前所論述，也可以用點式掃描模式或區域掃描模式引導CO2 流312。在點式掃描模式期間，可以將噴霧噴嘴306固定在顆粒偵測系統300內且瞄準製品302的表面的單個部分。可以將單個部分內的顆粒從表面去除及至少藉由實時煙霧取樣儀器332來分析以至少決定去除的顆粒的顆粒數量濃度、顆粒尺寸、及/或顆粒尺寸分佈。噴霧噴嘴306相對於製品302的表面的位置可以在顆粒偵測工序期間改變以瞄準製品302的表面上的不同部分，且可以分析來自每個瞄準的部分的去除的顆粒。藉由瞄準製品302的不同部分，可以決定製品302的表面上的各種位點的表面清潔度水平。
在區域掃描模式期間，可以在CO2 流312朝向製品302引導時連續地改變噴霧噴嘴306相對於製品302的表面的位置。在一些實施例中，可以用恆定的速度在製品302的表面上呈連續的線或圓形的圖案改變噴霧噴嘴306的位置。在一個實施例中，恆定的速度可以介於0.25英寸/秒到約2英寸/秒之間。可以將去除的表面顆粒收集及至少藉由實時煙霧取樣儀器332來分析以至少決定去除的表面顆粒的顆粒數量濃度、顆粒尺寸、及/或顆粒尺寸分佈。藉由連續地改變製品302的表面的由噴霧噴嘴306所瞄準的的區域，可以決定平均製品表面清潔度。
為了防止去除的表面顆粒重新沉積在製品302的表面上或沉積在顆粒偵測腔室300的一或更多個內壁上，可以在顆粒偵測腔室300內提供層狀流316。層狀流316可以藉由從顆粒偵測腔室300的外部通過提供在顆粒偵測腔室300的入口處的整流器318提供空氣（在本文中稱為載體空氣）來產生。在一些實施例中，整流器318可以是蜂巢狀或編織的不銹鋼板。可以用約0.5 m/s到約1 m/s之間的速度通過整流器318提供層狀流316。層狀流316可以在顆粒偵測腔室300的入口處提供且朝向顆粒偵測腔室300的出口320運輸去除的表面顆粒。在一些實施例中，可以提供預過濾器322以及整流器318以從載體空氣移除可能干擾對從製品302的表面去除的表面顆粒的偵測的顆粒（在本文中稱為背景顆粒）。此外，可以提供高效顆粒空氣過濾器324以及整流器318以移除未被預過濾器322移除的額外的背景顆粒。在一些實施例中，預過濾器322及顆粒空氣過濾器324都可以被提供在整流器318的上游。在其他的實施例中，可以將預過濾器322提供在整流器318的上游，且可以將顆粒空氣過濾器324提供在整流器318的下游。
可以在顆粒偵測腔室300內提供一或更多個顆粒電荷中和器326以減少由去除的表面顆粒所攜帶的電荷量，藉此減少由靜電吸引所引起的顆粒運輸損耗。在一些實施例中，顆粒電荷中和器326可以是放射源，例如一或更多個釙-210條帶。顆粒電荷中和器可以安置在顆粒偵測腔室300的一或更多個內壁上，且可以在藉由層狀流316朝向出口320運輸去除的表面顆粒時減少由去除的表面顆粒所攜帶的電荷量。
可以將基板328提供在製品302下方（如所繪示）、或顆粒偵測腔室300的靠近製品302的側面上，以收集從製品302朝向出口320運輸的去除的表面顆粒的樣本。基板328可以由基板支撐組件330所支撐。基板支撐組件330可以與製品支撐組件304相同。基板328可以是配置為收集來自製品302的去除的表面顆粒的樣本的任何乾淨的表面。在一些實施例中，基板328可以是具有300 mm或更小的直徑的乾淨的晶圓。
可以在收集去除的表面顆粒的一部分之前分析基板328的表面，以決定基板328的表面上的表面顆粒的形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈。在基板328已經收集了來自製品302的去除的表面顆粒的至少一部分之後，可以分析基板328以決定基板328的表面上的所有顆粒的尺寸、形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈。基於在收集去除的表面顆粒之前執行的分析及在收集去除的表面顆粒之後執行的分析，可以在顆粒偵測工序完成之後針對殘留在製品302上的表面顆粒決定基板328可能的尺寸、形態、化學組成、顆粒數量濃度、顆粒尺寸分佈、及/或總顆粒數。此類決定可以提供對製品302的表面的清潔度的定量指示。在一些實施例中，可以藉由各種計量學來分析基板328，例如掃描式電子顯微鏡（SEM）/能量散佈X射線（EDX）計量學。在其他的實施例中，可以藉由表面掃描計量裝置（例如由KLA公司所製造的SurfScan®計量學）來分析基板328，以決定基板328上的表面顆粒的顆粒尺寸及總顆粒數。
在一些實施例中，顆粒偵測腔室300可以更包括實時煙霧取樣元件332。可以與基板328同時提供、或替代於基板328而提供實時煙霧取樣元件332。可以將煙霧取樣元件332配置為收集來自製品302的表面的去除的表面顆粒的至少一部分，及實時地決定收集的去除的表面顆粒的該部分的顆粒數量濃度、顆粒尺寸、及/或顆粒尺寸分佈。煙霧取樣元件332可以在收集及分析來自製品302的表面的去除的表面顆粒的該部分之前收集及分析顆粒偵測系統300內的背景顆粒的一部分。煙霧取樣元件332可以接著收集及分析來自製品302的去除的表面顆粒的該部分。基於在收集去除的表面顆粒之前執行的分析及在收集去除的表面顆粒之後執行的分析，可以針對製品302上的表面顆粒的其餘部分決定顆粒數量濃度、顆粒尺寸、及/或顆粒尺寸分佈。
煙霧取樣元件332可以包括光學顆粒計數器、雷射顆粒計數器、空氣動力粒度分級器、冷凝顆粒計數器、或超細冷凝顆粒計數器中的至少一者。在一些實施例中，可以附加於或替代於煙霧取樣元件332提供級聯衝擊器以收集去除的表面顆粒樣本以供進一步分析（例如藉由SEM/EDX計量學來分析）。在一些實施例中，可以將層狀流316的速度調整為與煙霧取樣元件332的取樣流速對應，以經由煙霧取樣探針334實現等動力取樣。
可以將煙霧取樣探針334提供為煙霧取樣元件332的一部分，以收集從製品302運輸的去除的表面顆粒的至少一部分。在一些實施例中，可以經由管道將煙霧取樣探針334連接到煙霧取樣元件的煙霧取樣儀器。在一些實施例中，管道可以具有約2英寸與5英寸之間的長度。在一些實施例中，管道應盡可能地短以減少煙霧取樣探針334與煙霧取樣儀器之間的顆粒運輸損耗。管道可以包括金屬（例如不銹鋼或Tygon）以減少表面顆粒運輸損耗。
在去除的顆粒被基板328及/或煙霧取樣元件332收集且依據先前所述的實施例來分析之後（即顆粒偵測循環完成），可以吹掃顆粒偵測腔室300以移除殘留在顆粒偵測腔室300的內部內的去除的表面顆粒及/或背景顆粒的至少一部分。在一些實施例中，可以使用侵略性的過濾的乾淨乾空氣（CDA）來吹掃顆粒偵測腔室300。提供在顆粒偵測腔室300內的一或更多個CDA噴嘴336可以瞄準顆粒偵測腔室300的內壁。可以藉由CDA噴嘴336來提供CDA以移除沉積於顆粒偵測腔室300的內壁上的任何去除的表面顆粒以及從先前的顆粒偵測循環殘留的任何背景顆粒。
在一些實施例中，也可以顯著增加層狀流316的速度以促進去除及運輸沉積於顆粒偵測腔室300的內壁上的表面顆粒及/或背景顆粒。在一個實施例中，可以將層狀流316的速度增加到10 m/s。煙霧取樣元件332可以收集從顆粒偵測腔室300吹掃的顆粒的至少一部分，且實時地至少決定收集的顆粒的顆粒數量濃度。
在一些實施例中，可以執行高流量、低流量吹掃循環以從顆粒偵測腔室300吹掃顆粒。在高流量、低流量吹掃循環中，可以在顆粒沉積腔室300內增加層狀流316的速度達第一時間段（在本文中稱為高流量時期）。在第一時間段期滿之後，可以減少層狀流316的速度（例如減少到約1 m/s）達第二時間段（在本文中稱為低流量時期）。煙霧取樣元件332可以收集在第一時間段及第二時間段期間吹掃的顆粒的至少一部分，及實時地至少決定收集的顆粒的顆粒數量濃度。可以重複高流量時期及低流量時期，直到由煙霧取樣元件332所決定的顆粒濃度降低到低於閾值顆粒濃度（例如1顆粒/cm3）為止。在一些實施例中，可以在高流量時期及低流量時期期間藉由CDA噴嘴336來提供CDA。
在大量使用顆粒偵測腔室300之後，由煙霧取樣元件332所決定的顆粒濃度可能不會依據先前所述的實施例由於吹掃顆粒偵測腔室300而降低到低於閾值顆粒濃度。在一些實施例中，可以使用異丙醇（IPA）溶液來清潔顆粒偵測腔室300的一或更多個內壁表面以移除沉積於內壁表面上的顆粒的至少一部分。在一個實施例中，可以將9%的IPA溶液擦拭到一或更多個內壁的表面上以移除顆粒的至少一部分。在一些實施例中，可以類似地使用IPA溶液來清潔製品支撐組件304以移除沉積於製品支撐組件304的一或更多個表面上的顆粒的至少一部分。在其他的實施例中，可以將製品支撐組件304從顆粒偵測腔室300移除及藉由超音波去離子水浴來清潔。
圖 4 描繪依據本揭示內容的實施例的另一個顆粒偵測系統400的截面圖。顆粒偵測系統400可以與針對圖 2 所描述的顆粒偵測系統205相同或類似。可以將顆粒偵測腔室400配置為從製品402的至少一個表面去除表面顆粒的至少一部分。製品402可以是針對圖 1 及圖 3 所描述的任何合適的腔室元件。
在一些實施例中，顆粒偵測系統400可以包括系統主體404，其中可以將製品402提供在系統主體404內。在一些實施例中，系統主體404可以是小的不銹鋼固定物，例如圓柱形不銹鋼杯。可以將系統主體404配置為在分佈單元（例如噴霧噴嘴408）與製品402之間維持固定的距離。如針對圖 3 所描述，噴霧噴嘴408可以經由供應管線（未示出）流體耦接到液體CO2 源（未示出）。可以使用泵（未示出）來從液體CO2 源將液體CO2 泵送通過噴霧噴嘴408及控制液體CO2 的壓力。在液體CO2 離開噴霧噴嘴408時，可以將液體CO2 轉換成朝向製品402引導的CO2 流410（即固體CO2 顆粒流及/或液體CO2 液滴流）。在一些實施例中，噴霧噴嘴408與製品402之間的固定距離可以取決於CO2 流410的壓力（及/或流速）。例如，若在約400 psi到約1,200 psi之間的壓力下朝向製品402引導CO2 流410，則噴霧噴嘴408與製品402之間的固定距離可以介於約0.25英寸與4英寸之間。
可以藉由支撐組件412將製品402支撐在顆粒偵測系統400內。可以將支撐組件固定在顆粒偵測系統400內。在一些實施例中，支撐組件412可以是配置為在噴霧噴嘴408與製品402之間用固定的距離支撐製品402的有孔的板或格網。在此類實施例中，支撐組件412可以防止正壓力累積在顆粒偵測系統400內。在一個實施例中，支撐組件412可以由不銹鋼製成。從製品402的表面去除的表面顆粒可以在顆粒偵測工序期間穿過支撐組件412。在其他的實施例中，如先前針對圖 3 所描述，支撐組件412可以包括一或更多個抓取件（未示出）。
可以將基板414提供在製品402下方以收集從製品402的表面去除的表面顆粒的樣本。在一些實施例中，基板414可以在顆粒偵測系統400的底部處位移。在其他的實施例中，基板414可以由基板支撐組件（未示出）所支撐。基板414可以是配置為收集去除的表面顆粒的樣本的任何乾淨的表面。在一些實施例中，基板414可以是具有300 nm或更小的直徑的乾淨的晶圓。在一些實施例中，可以在收集去除的表面顆粒的一部分之前分析基板414，以決定沉積於基板414上的所有背景顆粒的形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈。響應於收集去除的表面顆粒的該部分，可以分析基板414以決定基板414的表面上的所有顆粒的尺寸、形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈。基於在收集去除的表面顆粒之前執行的分析及在收集去除的表面顆粒之後執行的分析，可以針對由基板414所收集的所有去除的表面顆粒決定尺寸、形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈。
在一些實施例中，CO2 流410可以在顆粒偵測系統400內造成湍流416。湍流416可以促進將去除的顆粒（其可能變得是空中傳播的）從製品402的表面運輸到基板414。湍流416也可以確保去除的表面顆粒在系統主體404內部充分混合。在一些實施例中，系統主體404可以包括一或更多個開口418，在該一或更多個開口處，系統主體404的內部暴露於外部系統主體404。開口418可以最小化由湍流416所造成的累積在系統主體404內部的正壓力。
在一些實施例中，可以在顆粒偵測系統400內提供實時煙霧取樣元件420。可以將煙霧取樣元件420配置為收集來自製品402的表面的去除的表面顆粒的至少一部分，及實時地決定收集的去除的表面顆粒的該部分的顆粒數量濃度、顆粒尺寸、及/或顆粒尺寸分佈。煙霧取樣元件420可以包括光學顆粒計數器、雷射顆粒計數器、空氣動力粒度分級器、冷凝顆粒計數器、或超細冷凝顆粒計數器中的至少一者。
圖 5 描繪依據本揭示內容的其他實施例的可攜式顆粒偵測單元500的截面圖。可攜式顆粒偵測單元500可以與針對圖 2 所描述的顆粒偵測205相同或類似。可以將可攜式顆粒偵測單元500配置為從製品502的至少一個表面去除表面顆粒的至少一部分。製品502可以是針對圖 1 及圖 3 所描述的任何合適的腔室元件。
可攜式顆粒偵測單元500可以包括手持式CO2 噴射器504。手持式CO2 噴射器504可以包括分佈單元（例如噴霧噴嘴506）及把手508。如針對圖 3 所描述，噴霧噴嘴506可以經由供應管線512流體耦接到液體CO2 源510。在一些實施例中，液體CO2 源510可以是填有壓縮CO2 的儲槽。在其他的實施例中，液體CO2 源308可以是可攜式CO2 容器。可以將液體CO2 從液體CO2 源510泵送通過噴霧噴嘴506。在液體CO2 離開噴霧噴嘴506時，可以將液體CO2 轉換成朝向製品502引導的CO2 流514（即固體CO2 顆粒流及/或液體CO2 液滴流）。操作員可以使用把手508來相對於製品502移動手持式CO2 噴射器504。操作員可以使用把手508來控制噴霧噴嘴506與製品502之間的距離、朝向製品502引導CO2 流514的角度、及/或製品502的一部分，CO2 流514被引導到該製品的該部分中。CO2 流514可以使得從至少一部分表面去除製品502上的表面顆粒的至少一部分。
可以相對於製品502配置基板516，使得基板516收集來自製品502的一或更多個表面的去除的表面顆粒的至少一部分。製品502可以成角度，使得在朝向製品502引導CO2 流514時，可以藉由重力朝向基板516運輸從製品502的表面去除的表面顆粒的一部分。在一些實施例中，可以在收集去除的表面顆粒的一部分之前分析基板516，以決定沉積於基板516上的所有背景顆粒的形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈。響應於收集去除的表面顆粒的該部分，可以分析基板516以決定基板516的表面上的所有顆粒的尺寸、形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈。基於在收集去除的表面顆粒之前執行的分析及在收集去除的表面顆粒之後執行的分析，可以針對由基板516所收集的所有去除的表面顆粒決定尺寸、形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈。
圖 6 繪示依據本揭示內容的實施例用於偵測及測量製品的一或更多個表面上的顆粒的方法600。在方塊610處，可以決定基板的表面上的表面顆粒的尺寸、形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈。在一些實施例中，可以藉由各種計量學（例如SEM/EDX計量學）或藉由表面掃描計量裝置來分析基板，以決定基板上的顆粒尺寸及總顆粒數。可以在收集來自製品的一或更多個表面的去除的表面顆粒之前決定基板的表面上的表面顆粒的尺寸、形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈，以便在起始表面顆粒收集工序之前識別與存在於顆粒偵測系統內的顆粒（即背景顆粒）相關聯的特性。
在方塊620處，將基板及包括表面顆粒的製品提供到顆粒偵測系統。在一些實施例中，顆粒偵測系統可以是圖 3 的顆粒偵測腔室300、圖 4 的顆粒偵測系統400、或圖 5 的可攜式顆粒偵測單元500。可以藉由製品支撐組件將製品支撐在顆粒偵測系統內，同時可以藉由基板支撐組件來支撐基板。製品支撐組件可以是自動及/或手動地可調整的以在顆粒偵測工序期間定位製品，且可以能夠在三個維度上旋轉、傾斜、或平移製品。可以將基板提供在顆粒偵測系統內，以便收集從製品的表面去除的表面顆粒的樣本（即如圖 3 中所繪示地在製品下方收集、在顆粒偵測系統的一側收集等等）。
在方塊630處，朝向製品引導固體CO2 顆粒流及/或CO2 液滴流（CO2 流），從而使得從製品的表面去除表面顆粒的一部分。可以藉由顆粒偵測系統內的分佈單元（例如噴霧噴嘴）來提供CO2 流，該分佈單元被配置為朝向製品的表面引導CO2 流。分佈單元可以經由供應管線流體耦接到液體CO2 源，其中可以將液體CO2 從液體CO2 源泵送通過分佈單元及轉換成CO2 流。CO2 流可以使得要從製品的表面去除的表面顆粒的一部分運輸到基板。
在方塊640處，可以在製品的表面周圍產生層狀流以促進向基板運輸去除的表面顆粒。層狀流可以藉由將載體空氣提供通過提供在顆粒偵測系統的入口處的整流器來產生。在一些實施例中，載體空氣穿過預過濾器以及顆粒偵測系統的入口處的整流器以從載體空氣移除背景顆粒。在一個實施例中，高效顆粒空氣過濾器也可以裝設有整流器以移除未被預過濾器移除的額外顆粒。在一些實施例中，可以在顆粒偵測系統內提供一或更多個顆粒電荷中和器以移除由去除的表面顆粒所攜帶的電荷量，藉此減少由靜電吸引所引起的顆粒運輸損耗。
在方塊650處，在基板的表面上收集從製品的表面去除的表面顆粒的一部分。在方塊660處，分析基板的表面以決定基板的表面上的所有顆粒的尺寸、形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈。在一些實施例中，可以藉由各種計量學來分析基板，例如SEM/EDX計量學。在其他的實施例中，可以藉由表面掃描計量裝置來分析基板上的顆粒尺寸及總顆粒數。
在方塊670處，決定基板的表面上所收集的去除的表面顆粒的尺寸、形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈。可以使用上述計量設備及/或技術中的任一者來決定這些顆粒性質。可以藉由從在方塊660處執行的分析的對應值減去在方塊610處決定的對應值來決定尺寸、形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈。藉由從方塊660的值減去方塊610的值，決定了餘數，該餘數指示由基板所收集的去除的表面顆粒的尺寸、形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈。
在一些實施例中，可以與基板同時提供實時煙霧取樣元件。煙霧取樣元件可以收集去除的表面顆粒的一部分，及實時地決定去除的表面顆粒的顆粒數量濃度、顆粒尺寸、及/或顆粒尺寸分佈。
在方塊680處，可以吹掃顆粒偵測系統以去除在朝向製品的表面引導CO2 流之後重新沉積在顆粒偵測腔室的一或更多個內壁上的表面顆粒。在一些實施例中，可以使用侵略性的過濾的CDA來吹掃顆粒偵測系統。可以在顆粒偵測系統內提供一或更多個CDA噴嘴，該一或更多個CDA噴嘴可以瞄準顆粒偵測系統的內壁且可以提供CDA以移除重新沉積的表面顆粒的一部分。在一些實施例中，可以顯著增加針對方塊640所描述的層狀流的速度以促進去除及運輸顆粒偵測系統的內壁上的重新沉積的表面顆粒。在一些實施例中，在一或更多個顆粒偵測循環之後，依據先前所述的實施例，可以使用IPA溶液來清潔顆粒偵測系統的一或更多個內壁表面、及/或製品支撐組件以移除重新沉積的顆粒的至少一部分。
圖 7 繪示依據本揭示內容的實施例用於偵測及測量來自製品的表面的表面顆粒的方法700。在方塊710處，使用實時煙霧取樣元件來決定顆粒偵測系統中的背景顆粒的顆粒數量濃度、顆粒尺寸、及/或顆粒尺寸分佈。可以將煙霧取樣元件配置為收集背景顆粒的一部分，及實時地決定收集的背景顆粒的該部分的顆粒數量濃度、顆粒尺寸、及/或顆粒尺寸分佈。煙霧取樣元件可以包括光學顆粒計數器、雷射顆粒計數器、空氣動力粒度分級器、冷凝顆粒計數器、或超細冷凝顆粒計數器中的至少一者。
在方塊720處，將製品提供到顆粒偵測系統。在一些實施例中，顆粒偵測系統可以是圖 3 的顆粒偵測腔室300或圖 4 的顆粒偵測系統400。可以藉由製品支撐組件將製品支撐在顆粒偵測系統內。製品支撐組件可以是自動及/或手動地可調整的以在顆粒偵測工序期間定位製品，且可以能夠在三個維度上旋轉、傾斜、或平移製品。
在方塊730處，朝向製品引導固體CO2 顆粒流及/或CO2 液滴流（CO2 流），從而使得從製品的表面去除表面顆粒的一部分。可以藉由顆粒偵測系統內的分佈單元（例如噴霧噴嘴）來提供CO2 流，該分佈單元被配置為朝向製品的表面引導CO2流。分佈單元可以經由供應管線流體耦接到液體CO2 源，其中可以將液體CO2 從液體CO2 源泵送通過分佈單元及轉換成CO2 流。CO2 流可以使得將表面顆粒的一部分從製品的表面去除及運輸到煙霧取樣元件。在方塊740處，可以在製品周圍產生層狀流以將從製品的表面去除的表面顆粒的該部分運輸到煙霧取樣元件。在一些實施例中，在顆粒偵測系統內提供的一或更多個顆粒電荷中和器可以移除由去除的表面顆粒所攜帶的電荷量，藉此減少由靜電吸引所引起的顆粒運輸損耗。
在方塊750處，藉由煙霧取樣元件來收集去除的表面顆粒的一部分。煙霧取樣元件可以實時地決定收集的去除的表面顆粒的顆粒數量濃度、顆粒尺寸、及/或顆粒尺寸分佈。
在方塊760處，決定由煙霧取樣元件所收集的去除的表面顆粒的顆粒數量濃度、顆粒尺寸、及/或顆粒尺寸分佈。可以藉由從在方塊750處執行的分析的對應值減去在方塊710處決定的對應值來決定顆粒數量濃度、顆粒尺寸、及/或顆粒尺寸分佈。藉由從方塊750的值減去方塊710的值，決定了餘數，該餘數指示由煙霧取樣元件所去除收集的去除的表面顆粒的尺寸、形態、化學組成、顆粒數量濃度、及/或顆粒尺寸分佈。
在方塊770處，可以吹掃顆粒偵測腔室以去除在朝向製品的表面引導CO2 流之後重新沉積在顆粒偵測腔室的一或更多個內壁上的表面顆粒。在一些實施例中，可以使用侵略性的過濾的CDA來吹掃顆粒偵測系統。可以在顆粒偵測系統內提供一或更多個CDA噴嘴，該一或更多個CDA噴嘴可以瞄準顆粒偵測系統的內壁且可以提供CDA以移除重新沉積的表面顆粒的一部分。在一些實施例中，可以顯著增加針對方塊740所描述的層狀流的速度以促進去除及運輸顆粒偵測系統的內壁上的重新沉積的表面顆粒。在一些實施例中，在一或更多個顆粒偵測循環之後，依據先前所述的實施例，可以使用IPA溶液來清潔顆粒偵測系統的一或更多個內壁表面、及/或製品支撐組件以移除重新沉積的表面顆粒的一部分。
圖 8 繪示依據本揭示內容的實施例用於去除製品的一或更多個表面上的顆粒的方法800。在方塊810處，朝向製品引導固體CO2 顆粒流及/或CO2 液滴流（CO2 流），從而使得從製品的表面去除表面顆粒的一部分。依據本文中先前所述的實施例，可以藉由顆粒偵測系統內的分佈單元（例如噴霧噴嘴）來提供CO2 流，該分佈單元被配置為朝向製品引導CO2 流。可以在製品的表面上形成第一固體CO2 層。CO2 流可以使得從製品的表面去除表面顆粒的一部分。
在方塊820處，藉由實時煙霧取樣元件來收集去除的表面顆粒的該部分。煙霧取樣元件可以包括光學顆粒計數器、雷射顆粒計數器、空氣動力粒度分級器、冷凝顆粒計數器、或超細冷凝顆粒計數器中的至少一者。在方塊830處，依據本文中先前所述的實施例，決定由煙霧取樣元件所收集的去除的表面顆粒的顆粒數量濃度。在方塊840處，決定顆粒數量濃度是否超過閾值顆粒數量濃度。在一些實施例中，閾值顆粒數量濃度可以為1顆粒/cm3 。
響應於決定顆粒數量濃度超過閾值顆粒數量濃度，方法800可以繼續到方塊850，在方塊850處，增加製品的溫度以促進升華製品的表面上的第一固體CO2 層。在一些實施例中，可以藉由增加製品支撐組件的溫度來增加製品的溫度。在其他的實施例中，可以藉由增加層狀流的溫度來增加製品的溫度。在製品的表面上的第一固體CO2 層已經升華之後，方法800可以返回方塊810，在方塊810處，朝向製品的表面引導第二CO2 流以在製品的表面上形成第二固體CO2 層，從而使得表面顆粒的第二部分被去除。響應於決定顆粒數量濃度不超過閾值顆粒數量濃度，方法800可以終止。
前述說明闡述了許多具體細節（例如特定系統、元件、方法等等的示例），以提供對本揭示內容的幾個實施例的良好了解。然而，本領域中的技術人員將理解，可以在沒有這些具體細節的情況下實行本揭示內容的至少一些實施例。在其他的情況下，眾所周知的元件或方法不詳細描述或呈現在簡單方塊圖格式中，以避免不必要地使本揭示內容模糊。因此，具體細節的闡述僅是示例性的。特定的實施方式可以與這些示例性細節不同，且仍然被認為是在本揭示內容的範圍之內。
整篇此說明書內對於「一個實施例」或「一實施例」的指稱意味著，與該實施例結合描述的特定特徵、結構、或特性被包括在至少一個實施例中。因此，整篇此說明書內的各種地方中的語句「在一個實施例中」或「在一實施例中」的出現不一定都指相同的實施例。此外，用語「或」旨在意指包括性的「或」而不是排他性的「或」。在本文中使用用語「約」或「大約」時，此用語旨在意味著，所呈現的標稱值精確在± 10%內。
雖然本文中的方法的操作是用特定的順序示出及描述，但也可以變更每個方法的操作順序，使得可以用相反的順序執行某些操作，使得某些操作可以至少部分地與其他操作並行地執行。在另一個實施例中，相異操作的指令或子操作可以用間歇及/或交替的方式進行。
應了解，以上說明旨在是說明性的，而非限制性的。在閱讀及了解以上說明之後，本領域中的技術人員將理解許多其他的實施方式。因此，將參照隨附的請求項以及此類請求項所賦予的等效物的整個範圍來決定本揭示內容的範圍。
100:處理腔室 102:腔室主體 106:內部容積 108:側壁 110:底部 112:電漿遞送管線 116:外襯墊 126:排氣端口 128:泵系統 130:淋噴頭 132:氣體遞送孔洞 144:基板 148:基板支撐組件 150:靜電卡盤 152:托座 158:氣體面板 200:製造系統 205:顆粒偵測系統 215:設備自動化層 220:計算設備 300:顆粒偵測腔室 302:製品 304:製品支撐組件 306:噴霧噴嘴 308:液體CO2源 310:供應管線 312:CO2流 314:細網過濾器 316:層狀流 318:整流器 320:出口 322:預過濾器 324:高效顆粒空氣過濾器 326:顆粒電荷中和器 328:基板 330:基板支撐組件 332:實時煙霧取樣元件 334:煙霧取樣探針 336:CDA噴嘴 400:顆粒偵測系統 402:製品 404:系統主體 408:噴霧噴嘴 410:CO2 流 412:支撐組件 414:基板 416:湍流 418:開口 420:實時煙霧取樣元件 500:可攜式顆粒偵測單元 502:製品 504:手持式CO2 噴射器 506:噴霧噴嘴 508:把手 510:液體CO2 源 512:供應管線 514:CO2 流 516:基板 600:方法 610:方塊 620:方塊 630:方塊 640:方塊 650:方塊 660:方塊 670:方塊 680:方塊 700:方法 710:方塊 720:方塊 730:方塊 740:方塊 750:方塊 760:方塊 770:方塊 800:方法 810:方塊 820:方塊 830:方塊 840:方塊 850:方塊
藉由示例的方式而非限制的方式在附圖的圖式中繪示本揭示內容，在該等附圖中，類似的參考符號指示類似的構件。應注意，在此揭示內容中對於「一」或「一個」實施例的不同指稱不一定指相同的實施例，且此類指稱意指至少一個。
圖 1 描繪依據本揭示內容的實施例的處理腔室的截面圖。
圖 2 描繪依據本揭示內容的實施例的製造系統的示例性架構。
圖 3 描繪依據本揭示內容的實施例的顆粒偵測腔室的截面圖。
圖 4 描繪依據本揭示內容的實施例的顆粒偵測系統的截面圖。
圖 5 描繪依據本揭示內容的其他實施例的可攜式顆粒偵測單元的截面圖。
圖 6 繪示依據本揭示內容的實施例用於偵測及測量製品的一或更多個表面上的顆粒的方法。
圖 7 繪示依據本揭示內容的實施例用於偵測及測量製品的一或更多個表面上的顆粒的另一個方法。
圖 8 繪示依據本揭示內容的實施例用於去除製品的一或更多個表面上的顆粒的方法。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
300:顆粒偵測腔室
302:製品
304:製品支撐組件
306:噴霧噴嘴
308:液體CO2源
310:供應管線
312:CO2流
314:細網過濾器
316:層狀流
318:整流器
320:出口
322:預過濾器
324:高效顆粒空氣過濾器
326:顆粒電荷中和器
328:基板
330:基板支撐組件
332:實時煙霧取樣元件
334:煙霧取樣探針
336:CDA噴嘴

Claims (20)

  1. 一種方法，包括以下步驟： 從一分佈單元朝向一製品引導包括固體CO2 顆粒或CO2 液滴中的至少一者的一流，其中該製品包括複數個表面顆粒，且其中包括固體CO2 顆粒或CO2 液滴中的至少一者的該流使得從該製品的一表面去除該製品上的該複數個表面顆粒的至少一部分； 在一基板的一表面上收集該複數個表面顆粒的從該製品的該表面去除的該部分中的至少一些，該基板具有一預定初始狀態，該預定初始狀態包括該基板的該表面上的初始表面顆粒； 在執行該收集步驟之後分析該基板的該表面；及 決定該複數個表面顆粒的從該製品的該表面去除且收集在該基板的該表面上的該部分的一尺寸、一形態、一化學組成、一顆粒數量濃度、或一顆粒尺寸分佈中的至少一者。
  2. 如請求項1所述之方法，更包括以下步驟： 決定關於該製品上的該複數個表面顆粒的其餘部分的一尺寸、一形態、一化學組成、一顆粒數量濃度、或一顆粒尺寸分佈中的至少一者的資訊。
  3. 如請求項1所述之方法，更包括以下步驟： 決定該基板上的所有可偵測的表面顆粒的一尺寸、一形態、一化學組成、一顆粒數量濃度、或一顆粒尺寸分佈中的至少一者；及 減去包括在該預定初始狀態中的預定顆粒的一尺寸、一形態、一化學組成、一顆粒數量濃度、或一顆粒尺寸分佈中的至少一者； 其中該基板上的所有可偵測的表面顆粒該尺寸、該形態、該化學組成、該顆粒數量濃度、或該顆粒尺寸分佈中的至少一者的一餘數表示該複數個表面顆粒的從該製品的該表面去除且收集在該基板的該表面上的該部分的資料。
  4. 如請求項1所述之方法，更包括以下步驟： 在該製品周圍產生一層狀流以將該複數個表面顆粒的從該製品的該表面去除的該部分運輸到該基板。
  5. 如請求項1所述之方法，更包括以下步驟： 藉由一或更多個顆粒電荷中和器減少該複數個表面顆粒的從該製品的該表面去除的該部分的一電荷，以便促進運輸到該基板。
  6. 如請求項1所述之方法，其中朝向該製品引導包括固體CO2 顆粒或CO2 液滴中的至少一者的該流包括以下步驟： 在該製品的該表面上形成一第一固體CO2 層，其中該第一固體CO2 層使得從該製品的該表面去除該複數個表面顆粒的該部分，且其中該等去除的表面顆粒的至少一部分將被收集在該製品的該表面上； 增加該製品的一溫度以促進升華該第一固體CO2 層；及 在該製品的該表面上形成一第二固體CO2 層，其中該第二固體CO2 層使得從該製品的該表面去除該等去除的表面顆粒的該部分。
  7. 如請求項1所述之方法，其中朝向該製品引導包括固體CO2 顆粒或CO2 液滴中的至少一者的該流包括以下步驟： 使液體CO2 流動到該分佈單元中，其中該液體CO2 在離開該分佈單元之後就轉換成固體CO2 顆粒或CO2 液滴中的至少一者。
  8. 一種裝置，包括： 一分佈單元，被配置為產生包括固體CO2 顆粒或CO2 液滴中的至少一者的一流； 一控制器，被配置為朝向包括複數個表面顆粒的一製品引導包括固體CO2 顆粒或CO2 液滴中的至少一者的該流，其中該流使得從該製品的一表面去除該製品上的該複數個表面顆粒的至少一部分；及 一基板，具有一預定初始狀態，該預定初始狀態包括該基板的一表面上的表面顆粒，其中該基板的一表面用來收集該複數個表面顆粒的從該製品的該表面去除的該部分，且其中將分析該基板的該表面以決定該複數個表面顆粒的從該製品的該表面去除且收集在該基板的該表面上的該部分的一尺寸、一形態、一化學組成、一顆粒數量濃度、或一顆粒尺寸分佈中的至少一者。
  9. 如請求項8所述之裝置，其中基於對該複數個表面顆粒的從該製品的該表面去除且收集在該基板的該表面上的該部分的一尺寸、一形態、一化學組成、一顆粒數量濃度、或一顆粒尺寸分佈中的至少一者的一決定，來決定關於該製品上的該複數個表面顆粒的其餘部分的一尺寸、一形態、一化學組成、一顆粒數量濃度、或一顆粒尺寸分佈中的至少一者的資訊。
  10. 如請求項8所述之裝置，更包括：一層狀流元件，被配置為在該製品周圍產生一層狀流以將該複數個表面顆粒的從該製品的該表面去除的該部分運輸到該基板。
  11. 如請求項8所述之裝置，更包括：一或更多個顆粒電荷中和器，被配置為減少該複數個表面顆粒的從該製品的該表面去除的該部分的一電荷，以便促進運輸到該基板。
  12. 如請求項8所述之裝置，更包括：一液體CO2 源，流體耦接到該分佈單元，其中液體CO2 被配置為從該液體CO2 源流動到該分佈單元中，使得該液體CO2 在離開該分佈單元之後就轉換成固體CO2 顆粒或CO2 液滴中的至少一者。
  13. 如請求項8所述之裝置，其中該控制器更被配置為： 朝向該製品引導包括固體CO2 顆粒或CO2 液滴中的至少一者的一第一流達一第一時間段，其中該第一流使得在該製品上形成一第一固體CO2 層，且其中該第一固體CO2 層使得從該製品的該表面去除該複數個表面顆粒的該部分，且其中該等去除的表面顆粒的至少一部分將被收集在該製品的該表面上； 停止該第一流達一第二時間段，在該第二時間段期間，增加該製品的一溫度以促進升華該製品的該表面上的該第一固體CO2 層；及 朝向該製品引導包括固體CO2 顆粒或CO2 液滴中的至少一者的一第二流達一第三時間段，其中該第二流使得在該製品上形成一第二固體CO2 層，且其中該第二固體CO2 層使得從該製品的該表面去除該等去除的表面顆粒的該部分。
  14. 一種裝置，包括： 一分佈單元，被配置為產生包括固體CO2 顆粒或CO2 液滴中的至少一者的一流； 一控制器，被配置為朝向包括複數個表面顆粒的一製品引導包括固體CO2 顆粒或CO2 液滴中的至少一者的該流，其中該流使得從該製品的一表面去除該製品上的該複數個表面顆粒的至少一部分；及 一實時煙霧取樣元件，被配置為收集該複數個表面顆粒的從該製品的該表面去除的該部分，其中將分析表面顆粒的該收集的部分以實時地決定一顆粒數量濃度、一顆粒尺寸、或一顆粒尺寸分佈中的至少一者。
  15. 如請求項14所述之裝置，其中基於對該複數個表面顆粒的從該製品的該表面去除且由該實時煙霧取樣元件所收集的該部分的一顆粒數量濃度、一顆粒尺寸、或一顆粒尺寸分佈中的至少一者的一決定，來決定關於該製品上的該複數個表面顆粒的其餘部分的一尺寸、一顆粒數量濃度、一顆粒尺寸、或一顆粒尺寸分佈中的至少一者的資訊。
  16. 如請求項14所述之裝置，更包括：一層狀流元件，被配置為在該製品周圍產生一層狀流以將該複數個表面顆粒的從該製品的該表面去除的該部分運輸到該實時煙霧取樣元件。
  17. 如請求項14所述之裝置，更包括：一或更多個顆粒電荷中和器，被配置為減少該複數個表面顆粒的從該製品的該表面去除的該部分的一電荷，以便促進運輸到該實時煙霧取樣元件。
  18. 如請求項14所述之裝置，更包括：一液體CO2 源，流體耦接到該分佈單元，其中液體CO2 被配置為從該液體CO2 源流動到該分佈單元中，使得該液體CO2 在離開該分佈單元之後就轉換成固體CO2 顆粒或CO2 液滴中的至少一者。
  19. 如請求項14所述之裝置，其中該控制器更被配置為： 朝向該製品引導包括固體CO2 顆粒或CO2 液滴中的至少一者的一第一流達一第一時間段，其中該第一流使得在該製品上形成一第一固體CO2 層，且其中該第一固體CO2 層使得從該製品的該表面去除該複數個表面顆粒的該部分，且其中該等去除的表面顆粒的至少一部分將被收集在該製品的該表面上； 停止該第一流達一第二時間段，在該第二時間段期間，增加該製品的一溫度以促進升華該製品的該表面上的該第一固體CO2 層；及 朝向該製品引導包括固體CO2 顆粒或CO2 液滴中的至少一者的一第二流達一第三時間段，其中該第二流使得在該製品上形成一第二固體CO2 層，且其中該第二固體CO2 層使得從該製品的該表面去除該等去除的表面顆粒的該部分。
  20. 如請求項14所述之裝置，其中該實時煙霧取樣元件包括一雷射顆粒計數器、一空氣動力粒度分級器、一冷凝顆粒計數器、或一超細冷凝顆粒計數器中的至少一者。
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