[发明专利]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

说明书

用于鉴定半导体清洁溶液中的污染物的方法及设备，包括：使半导体清洁溶液接触半导体制造部件以形成含有一种或多种不溶性待测分析物的排出液；使该含有一种或多种不溶性待测分析物的排出液接触一光学设备，该光学设备经构造以感测来自该一种或多种待测分析物的荧光及可选的拉曼信号，其中该设备包括电子倍增电荷耦合器件及光栅光谱仪，以用来对该荧光进行光谱色散并将该荧光投射在该电子倍增电荷耦合器件上；及鉴定该一种或多种待测分析物。

技术领域

本公开内容的实施方式大体上关于颗粒检测，且特别是关于分析和检测来自半导体制造部件的液体中的纳米颗粒。

背景技术

随着半导体基板处理工艺朝向越来越小的特征尺寸及线宽发展，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，可能造成器件无法运作的污染物颗粒的尺寸也变得较小且更难移除，例如直径小于50纳米或例如直径为10纳米至30纳米的颗粒(即，纳米颗粒)。结果是，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进行化学特异性表征(chemically-specificcharacterization)。

典型的半导体制造腔室部件清洁工艺设计使腔室部件浸泡在液体清洁溶液中并分析该清洁溶液的样本以确定颗粒特性，如颗粒的数目(颗粒计数)及该等颗粒的组成(例如，金属、氧化物、陶瓷、碳氢化合物、聚合物)。

在确定颗粒计数时，会使用液体颗粒计数器(liquid particle counter,LPC)工具来确定清洁溶液中的颗粒计数，该液体颗粒计数器(LPC)工具运作的原理是检测从纳米颗粒散射出的激光。然而，发明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计数。发明人已确定纳米颗粒的表面性质(例如，纳米颗粒的荷质比(specific charge))是在纳米颗粒的凝聚作用中的重要因素，并据此是精确确定纳米颗粒计数的重要因素。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(zeta potential)工具检测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(electrokinetic potential)的科学术语。ζ电位是指在界面双层中的滑动平面的位置相对于远离界面的主体流体中某一点的电位。换言之，ζ电位是分散介质(dispersion medium)与附着于分散颗粒上的流体的稳定层(stationary layer)之间的电位差。

此外，现行的液体颗粒计数器(LPC)能够检测可能存在于用于清洁半导体工艺部件及工具的洗涤液(eluent)中的约50纳米的颗粒尺寸。然而，基于动态光散射(瑞立散射，Rayleigh scattering)的LPC工具仅能纪录存在于洗涤液中的散射颗粒的尺寸分布情况，却不能推断出污染物颗粒的本质或化学性质。

因此，发明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计数、ζ电位及化学特异性表征的改良方法及设备，以便通过将纳米颗粒凝聚作用纳入考虑来有利地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。

发明内容

本文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，鉴定半导体清洁溶液中的污染物的方法包括：使半导体清洁溶液接触半导体部件以形成包含一种或多种不溶性待测分析物(analytes-of-interest)的排出液；使包含一种或多种不溶性待测分析物的该排出液接触一光学设备，该光学设备经构造以用来测量来自该一种或多种待测分析物的荧光及可选的拉曼信号；及鉴定该一种或多种待测分析物。