清洁系统和方法
【专利说明】清洁系统和方法
[0001 ]本申请是申请人动力微系统公司的国际申请日为2012年6月23日的国际申请号为PCT/IB2012/001250的申请的分案申请，其进入中国国家阶段日期是2013年12月23日，进入中国国家申请号为201280031013.4。
[0002]本申请主张2011年6月23日提出申请的题目为“Semiconductor cleaner systemsand methods”的美国临时专利申请第61/500,608号的优先权，该申请通过引用在此并入供参考。
【背景技术】
[0003]半导体元件的制造要求清洁度，例如对颗粒、杂质或异物的控制。这些微粒的存在可能会影响处理好的晶片内的合格装置的产量。因此，通常在专用输送容器中执行这些晶片的输送，例如，暗盒、托架或盘以及可打开或可密封容器或箱，包括前开式统集盒(FOUP)、前开式输送箱(FOSB)、标准机械接口(SMIF)盒或箱。FOUP通常在两个面对长侧处具有用于支撑晶片的梳状引导件，并且可以使用可移除罩闭合。在没有罩的情况下，FOUP是具有带有矩形表面面积的壶状基本形状的中空容器。除了晶片之外，掩模版被存储在掩模版载具中，所述掩模版载具存储在掩模版存储机中。当需要掩模曝光时，掩模版载具被输送到光刻仪。
[0004]有时候需要清洁FOUP和掩模版载具以保持在处理半导体晶片时所需的清洁度的标准。可以在专用清理和干燥设备中执行清洁处理。在对清洁度的要求越来越高的情况下，在现代化半导体工厂中的清洁周期数与对清洁度的增加的要求一起升高。例如，理想的是在每一个个体使用之后清洁FOUP以防止例如从一个晶片负载到下一个晶片负载的交叉污染。
[0005]因此，理想的是缩短FOUP的全部清洁所需的时间。此外，还期望的是保持清洁消耗尽可能小，尤其是在增加清洁周期的情况下。另一方面，清理必须非常彻底以便满足现代化半导体工厂的清洁度要求。
【发明内容】
[0006]在一个实施例中，本发明公开了一种用于清洁诸如载具的工件的清洁系统和方法。清洁系统包括:分离的肮脏环境和洁净环境中的至少一个;用于双容器载具的不同部件的单独的清洁室；用于使用相同的机械手拾取和放置不同部件的夹持臂；用于将部件保持在不同位置处的夹持臂；用于外容器的水平自旋清洁和干燥;热水和热空气(70°C)清洁处理；用于通过热空气喷嘴清洁内容器以进行干燥的垂直喷嘴和格栅式兆声波喷嘴；用于使用吹扫气体除气不同部件的单独的真空净化室，例如，在高真空(例如，<10—6托)情况下，用于内容器的真空净化室和用于外容器的真空净化室;在真空室内部的加热器和气体监测器(例如，RGA传感器)；吹扫气体组装台；和吹扫气体装载和卸载台。
【附图说明】
[0007]图1示出了要被清洁的EUV掩模版载具的一个示例性结构；
[0008]图2示出了根据本发明的一个实施例的清洗系统的示例性结构；
[0009]图3A-3C示出了根据本发明的一个实施例的用于清洁系统的不同结构；
[0010]图4A-4B示出了根据本发明的一个实施例的在肮脏环境和洁净环境的示例性流动结构；
[0011]图5A-5B示出了根据本发明的一个实施例的用于清洗清洁室的示例性结构；
[0012]图6A-6B示出了根据本发明的一个实施例的用于使用分离的肮脏环境和洁净环境清洁对象的示例性流程图；
[0013]图7示出了根据本发明的一个实施例的使用分离的肮脏环境洁净环境的另一个示例性清洁过程；
[0014]图8A-8B示出了根据本发明的一个实施例的用于对象的不同组分的示例性分离清洁室；
[0015]图9示出了根据本发明的一个实施例的使用用于对象的不同部件的单独的清洁室的示例性清洁系统；
[0016]图10A-10B示出了根据本发明的一个实施例的用于使用单独的清洁室清洁对象的示例性流程图；
[0017]图11示出了根据本发明的一个实施例的用于使用单独的清洁室分别清洁对象的示例性流程图；
[0018]图12A-12B示出了根据本发明的一个实施例的示例性机械手；
[0019]图13A-13C示出了根据本发明的一个实施例的夹持臂的示例性夹持结构；
[0020]图14A-14B示出了根据本发明的一个实施例的用于使用本夹持臂夹持对象的示例性流程图；
[0021]图15示出了根据本发明的一个实施例的用于使用单独的清洁室分别清洁对象的示例性流程图；
[0022]图16A-16C示出了根据本发明的一个实施例的对象的示例性清洁次序；
[0023]图17A-17B示出了根据本发明的一个实施例的用于清洁对象的示例性流程图；
[0024]图18A-18C和19A-19B示出了根据本发明的一个实施例的采用超音速或兆声波液体喷射的示例性清洁室；
[0025]图20A-20B示出了根据本发明的一个实施例的用于清洁对象的示例性流程图；
[0026]图21A示出了根据本发明的一个实施例的示例性净化室；
[0027]图21B示出了根据本发明的一个实施例的另一个示例性净化室；
[0028]图22A-22B示出了根据本发明的一个实施例的用于对对象进行净化的示例性流程图；
[0029]图23A-23B示出了根据本发明的一个实施例的示例性组装台和过程；
[0030]图24A-24B示出了根据本发明的一个实施例的用于组装对象的示例性流程图；
[0031]图25示出了根据本发明的一个实施例的具有吹扫喷嘴的示例性输送和/或存储台；
[0032]图26A-26B示出了根据本发明的一些实施例的清洁器的示例；
[0033]图27示出了根据本发明的一些实施例的混合清洁系统的示例；以及
[0034]图28示出了根据本发明的一些实施例的清洁系统的示例。
【具体实施方式】
[0035]本发明公开了用于诸如半导体工件容器和掩模版载具的对象的综合清洁的方法和设备。清洁过程可以包括液体清洁、干燥、和真空净化。
[0036]清洁方法包括除去诸如有机、无机金属、自然氧化物和微粒物的颗粒和/或污染物以及除去水渍的方法。对于诸如暗盒、F0UP、保持器、载具等的半导体制品来说清洁可能是关键的要求。在清洁处理中，在几微米范围内除去颗粒降至子微米水平并减少残余污染物(金属或离子)已经变成半导体清洁行业所关心的问题的一部分。
[0037]清洁处理可以提供具有最小液体剩余的有效对象清洁，这可以有助于随后的干燥处理。例如，要被清洁的物品以最小液阱位于例如水平或垂直表面上。另外，在可能的圈闭位置处，气体喷嘴可以被定位成吹走任何被圈闭液体以有助于最小化液体残余并辅助干燥处理。气体喷嘴优选地提供氮气或过滤空气，但是还可以提供液体或充气液体。在一个方面中，气体喷嘴可以执行清洁动作，并且液体喷嘴可以除去圈闭液体。
[0038]在一个实施例中，本发明公开了用于诸如超紫外线(EUV)掩模版载具的高水平清洁度物品的清洁方法和系统。随后的描述使用超紫外辐射掩模版载是示例性的，但是本发明不受此限制，而是可以被应用于具有严格清洁度要求的任何对象，例如低微粒污染物和低除气部件。
[0039]图1示出了要被清洁的EUV掩模版载具79的一个示例性结构。EUV掩模版70通常被存储在双容器载具79中，且在内容器与外容器之间的空间77中具有氮气。内容器通常由金属制成，所述内容器包括与下支撑件配合的上罩71。外容器通常由低除气聚合物制成，所述外容器包括与下支撑件74配合的上罩73。两个容器都可以具有用于被操作者或自动输送系统保持的手柄。手柄75被显示为用于外容器的上罩73。外容器的支撑件74可以具有用于接收清除到掩模版载具的内容积77的氮气的入口。
[0040]双容器EUV掩模版载具是用于半导体处理的高水平清洁度的一个示例，其中掩模版被存储在两个水平的容器中以防止污染。另外，两个水平之间的容积被氮气清除以避免细菌增长，或防止来自外容器的除气颗粒附到内容器。因此，用于这种清洁对象的种清洁系统需要在被清洁之后保持期望的清洁度水平的改进的特征。
[0041 ]在一个实施例中，本发明公开了在清洁之后，在洁净环境下进行清洁之前，分离肮脏环境。分离可以例如通过防止清洁对象被肮脏环境中的污染物所污染来在对象被清洁之后保持对象的清洁度。在以下说明中，术语“肮脏”用于表示与术语“清洁”的关系，并表示不洁净环境。例如，对象可能是肮脏的，例如需要清洁，在半导体处理所需的清洁度水平方面，而不是日常操作方面。在清洁之后，对象可以是洁净的，例如，比当对象在肮脏状态时更洁净。
[0042]在一个实施例中，清洁系统包括一个或多个清洁室，所述清洁室具有与分离的肮脏环境和洁净环境连通的分离的输入端口和输出端口。例如，清洁室具有连接到肮脏环境用于接收将要被清洁的对象的输入端口。清洁室还具有连接到洁净环境以用于将在清洁室中被清洁之后的对象输送到洁净环境的单独的输出端口。清洁室因此将清洁系统分成输入肮脏环境和输出洁净环境。清洁室的输入端口和输出端口同步以防止肮脏环境与洁净环境之间的交叉污染。例如，一次仅打开一个端口以防止肮脏环境中的脏空气进入洁净环境。在一个实施例中，在打开朝向洁净环境的输出端口之前，清洁室具有清洁清除气体(或者清洁压缩空气或氮气)。另外，在打开朝向肮脏环境的输入端口之前，可以在清洁室中建立正压力，因此最小化来自肮脏环境的脏空气的任何回流。可以在打开朝向洁净环境的输出端口之前在清洁室中建立负压力，从而最小化脏空气到洁净环境的任何回流。
[0043]在一个实施例中，可以使用不同的装载端口。例如，输入装载端口用于肮脏环境中以用于接收要被清洁的对象。分开的输出卸载端口用于洁净环境中以用于输出清洁对象。进一步地，可以使用不同的机器人操作系统。例如，脏机器人用于肮脏环境中，而分开的清洁机器人用于洁净环境中。
[0044]可以在肮脏环境和洁净环境中建立不同的清洁度水平。例如，肮脏环境可以具有过滤层流。洁净环境可以具有提高的清洁度，例如，具有增加的底部和冷却器的过滤的再循环空气或氮气流。洁净环境中的再循环流可以使清洁室与外部环境隔离，从而最小化来自外部空气的任何可能的污染物。冷却器可以安装在再循环通路、冷却空气或氮气流中并防止空气分子的热瑞流。
[0045]另外，在与清洁室的输出端口的接口处包括在顶部顶板处的风扇和在底部地板处的风扇的清洁空气帘可以进一步隔离洁净环境与肮脏环境的任何可能连通。
[0046]在一个实施例，耐用部件优选地位于肮脏环境中以最小化对洁净环境的方位，从而尽可能保持洁净环境清洁。
[0047]图2示出了根据本发明的一个实施例的清洗系统的示例性结构。清洁室14将肮脏环境12与洁净环境16分开，且脏机器人12B和输入装载端口 12A位于肮脏环境12中，而清洁机器人16B和输出卸载端口 16位于洁净环境16中。在典型工件流中，将要被清洁的对象(例如，EUV掩模版载具)被装载到输入装载端口 12A中(步骤11 )，接着通过脏机器人12B被输送到清洁14在(步骤13)。在清洁室14中被清洁之后，清洁对象通过清洁机器人16B被输送到输出卸载端口 16A(步骤15)以被卸载(步骤17)。清洁室可以具有分开的输入门和输出门，且脏对象进入肮脏的输入门13，而清洁对象离开清洁输出门15。进一步地考虑可以被包括以防止洁净环境与肮脏环境之间的交叉污染。例如，可以在清洁对象的输送期间在洁净环境中建立高压力以产生远离洁净环境的层流，从而最小化来自肮脏环境的颗粒回流。另外，可以例如通过使清洁室门互锁而在洁净环境和肮脏环境之间建立隔离，从而防止同时打开输入门和输出门。
[0048]图3A