CN1196484A - 测试欲在净化室环境下使用的布料过滤效率的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种测试欲用来制作在制造半导体芯片的净化室环境中使用的工作服、口罩和手套的布料的过滤效率的方法和装置。所述装置包括,一支架;一气体电离器;一可选的加湿器;一颗粒发生器和一颗粒计数组件。在用电离气体除去测量室中的静电,并可选地调整测量室中的温度和湿度后,引入颗粒至测量室中。通过计量引入测量室中的颗粒总数和穿过布料样品的颗粒数来确定过滤效率。基于过滤效率,可以确定用这种布料制作的无尘服的使用寿命。

Description

测试欲在净化室环境下使用的 布料过滤效率的方法和装置

本发明涉及一种用于测试欲在净化室环境下使用的布料过滤效率的方法和装置，并进一步包括一种基于对布料过滤效率的计算来确定采用这种布料制造的无尘服使用寿命的方法。

众所周知，半导体制造过程必须在不断引入洁净空气的净化室环境中进行。但是，在空气中存在的尘埃颗粒会产生可能使高密度和小尺寸半导体器件损害的沾污。当前对改进半导体制造技术的努力集中在通过消除产生尘埃颗粒的因素，来保持并控制净化室的洁净度方面。尘埃颗粒对产品产量，产品可靠性和产品质量有不良的影响。

尘埃颗粒可能由象净化室中使用的工艺设备或消耗性材料等产生。净化室工作人员本身就是颗粒污染源，因为工作人员工作时在净化室内走动会不断产生尘埃。半导体芯片处理设备和消耗性材料已经改进到很少会产生任何颗粒沾污的程度。正是工作人员成了影响在净化室环境中制造的半导体器件质量的尘埃颗粒沾污的主要来源。

理想情况下，半导体器件必须在没有任何人干预的条件下自动制造，但在目前的技术水平下还不可能。因此，一方面集中精力尽量减少制造过程的人工干预，同时，寻求在人工干预仍然必需时抑制颗粒的产生。

在净化室工作的工作人员穿戴特殊设计的并欲在净化室使用的布料制造的无尘服，即无尘外套，无尘口罩和无尘手套。材料过滤的能力，即阻挡尘埃颗粒通过材料的能力称为过滤效率。为了增强工作人员所穿戴的无尘服的过滤效率，需要具有高过滤效率的高效布料。

随着用无尘布料制造的服装的老化，其过滤效率降低，使得其过滤或阻挡由工作人员身体产生的沾污的尘埃颗粒通过的能力降低。结果，沾污颗粒被释放到环境中。用超过使用寿命的材料制造的衣服因而成为净化室中颗粒沾污的来源。相应地，精确测试无尘服过滤效率以确定其使用寿命是必需的。类似地，可以计算新开发的欲在净化室环境使用的布料的过滤效率，以确定其是否适合在这种场合下使用。

因此，就有对设计用于测试欲在净化室环境中使用的布料的过滤效率的装置的需求，尤其需要适合在净化室内使用的这种装置。

本发明的一个目的在于提供一种测量欲在制造半导体芯片的净化室环境中使用的布料的过滤效率的装置和方法。过滤效率是布料过滤，即阻挡尘埃颗粒沾污通过这种材料的能力的量度。一旦过滤效率已知，用这种布料制造的无尘服的使用寿命就可以确定。而且，测量过滤效率使得欲在净化室环境中使用的布料的设计更容易。

为实现上述的和其他的优点，本发明提供一装置，用于测试欲在净化室环境中使用的布料的过滤效率，这种装置包括：一固定被测布料样品的支架，和一提供支架和样品安装空间的测量室。此装置也提供一气体电离器，产生电离气体并引导电离气体从第一个阀门进入测量室以除去测量室中的静电。此装置进一步提供一颗粒发生器，产生颗粒并引导颗粒从第二个阀门进入测量室。引入系统的颗粒总数由颗粒计数组件的第一颗粒计数器计量。穿过样品的颗粒数由颗粒计数组件的第二颗粒计数器计量。在一实施例中，装置可选择地包括一过滤器，它过滤从装置的测量室排出的颗粒，以防止沾污净化室。在另一实施例中，装置可选择地包括一加湿器，它调整测量室的湿度。测量室的温度也可调整。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于计算欲在净化室环境中使用的布料的过滤效率的方法。所述方法包括：把样品固定在支架中，通过引入电离气体到测量室，除去测量室中的任何静电；用加湿器通过一阀门引入水蒸气至测量室，可选地调整测量室的湿度；安装被测布料样品到测量室。样品被装进测量室并密闭地关闭测量室后，用颗粒发生器将颗粒引入到测量室。在所有颗粒引入后但在任何颗粒穿过样品前，由第一颗粒计数器计量引入测量室的颗粒总数。在足以使颗粒穿过样品的一段时间后，由第二颗粒计数器进行第二次测量，测量已穿过样品的颗粒数。布料样品的过滤效率从这些数据确定。

以下结合附图说明本发明的实施例，其中：

图1是根据本发明用于测试欲在净化室环境中使用的布料的过滤效率装置的一实施例的示意图；

图2A和图2B分别为图1中的支架在打开位置的顶视图和侧视图，其中支架的第一块板与第二块板在空间上分离；

图2C和图2D分别为图1中的支架在关闭位置的顶视图和侧视图，其中支架的第一块板与第二块板接触。

图3是根据本发明用于测试欲在净化室环境中使用的布料过滤效率的方法的一实施例的流程图。

图4是用于测试欲在净化室环境中使用的布料的过滤效率装置的另一实施例的示意图，其中在图1的装置的基础上进一步包括一加湿器。

图5是采用图4的装置测试欲在净化室环境中使用的布料过滤效率的方法的另一实施例的流程图。

依据本发明的用于测试欲在净化室环境中使用的布料过滤效率的方法和装置，将参考图1到图5，在下面予以详细描述。

参见图1，此过滤测试装置包括一气体电离器13，用于引入电离气体到测量室11的第一部分11a，和一颗粒发生器15，用于引入颗粒到测量室11的第一部分11a。一支架3，安装在测量室11的第一部分11a和第二部分11b之间。连接在测量室11上的一颗粒计数组件17，用于计量测量室11中的颗粒数。安装了一过滤器19，用来过滤从测量室11排出的颗粒。测量室可打开和关闭，以安装支架，因此，一测量室开/关部件20用于使测量室11的第二部分11b相对第一部分11a移动。其他开/关测量室和安装支架的方法也在本发明的范围之内。例如，测量室部分可以旋转打开。支架也可在测量室两部分中间的空间内滑下。

测量室11的内表面涂敷有防静电膜11c。颗粒计数组件17包括一第一颗粒计数器17a和一第二颗粒计数器17b。第一颗粒计数器17a计量在颗粒穿过样品1之前，测量室11的第一部分11a中的离子数，其中样品1固定于支架3上并安装在测量室11中。第二颗粒计数器17b计量在颗粒穿过样品1之后，测量室11的第二部分11b中的离子数。

如图2A到2D所示，支架3包括一第一块板3a和一第二块板3b，在它们各自的中心有一大小一样的中心开口3e。在第一板3a和第二板3b的预定位置形成有用于插入连接部件3c的孔(未示出)。当连接部件3c插入这些孔中时，连接部件3c就把第一块板3a连接到了第二块板3b。支架3的表面也涂敷有防静电膜3d。在打开位置(图2A和图2B)，其各自的开口(3e)有部分重叠，而在关闭的位置(图2C和图2D)，其各自的开口是对齐的。

采用上述装置测试样品1(即欲在净化室环境下使用的布料)的过滤效率的方法，将参照图3予以描述。

在步骤S1，工作人员展宽支架第一块板3a和第二块板3b之间的空间，如图2A所示，用于插入样品1，如用于在净化室环境下使用的无尘外套，无尘口罩，无尘手套或抹布的布料。

第一块板3a通过连接部件3c连接到第二块板3b，以这种方式，即连接部件3c的一端插入在第一块板上形成的孔(未示出)中，其另一端插入在第二块板上形成的孔(未示出)中。当以相反的方向推或拉第一和第二块板3a和3b时，板3a和3b之间的空间展宽，板处于开启的位置。

当第一和第二块板3a和3b分别在开启的位置时，把待测试的无尘布料样品1插入第一和第二块板3a和3b之间的空间，使得样品1覆盖所安装板上的中心开口3e。为使样品紧固在支架3上，板3a和3b移向图2C所示的关闭位置。注意，样品1必须足够大，以覆盖第一和第二块板3a和3b上的中心开口3e。

在步骤S2，即除去步骤，工作人员打开气体电离器13的阀门V1(见图1)，因此使电离气体进入测量室11以除去测量室11中的静电和任何不需要的颗粒。此时，颗粒发生器15的阀门V2是关闭的。适合本发明使用的气体电离器可以买到。引入电离气体到测量室11中除去测量室中不需要的颗粒，使得可以获得用于计算布料样品过滤效率的精确颗粒数。适合在本发明中使用的电离气体包括氮气，氩气和氦气。

引入电离气体一段时间足以除去测量室11的静电和游离的颗粒后，保留在测量室中的颗粒数在步骤S3用颗粒计数器17计量。第一离子计数器17a直接与测量室的第一部分11a联系，第二离子计数器17b直接与测量室的第二部分11b联系。当颗粒和静电被完全去除后，颗粒计数器17a和17b将显示0。这确保了当计算过滤效率时，仅仅计量由颗粒发生器15引入的颗粒。

在S3步骤中确认测量室11中的颗粒数为0后，工作人员进行步骤S4的操作。在步骤S4中，工作人员安装支架3到测量室11中，而阀门V1和气体电离器继续开着，因此连续引入电离气体到测量室11中，以防止形成静电和游离的颗粒。

在一特例中，为了安装要测量的布料样品，在步骤S41，工作人员用测量室开/关部件20，如空气汽缸或驱动马达，通过朝向后并远离测量室第一部分11a的方向，移动与第一部分11a连着的第二部分11b，打开测量室11。一旦测量室11被打开，工作人员在步骤S43安装支架3到测量室11中预定的位置。步骤S43后接着是步骤S45，在步骤S45中工作人员用测量室开/关部件朝测量室11的第一部分11a的方向移动第二部分11b，从而紧密地关闭测量室11。如前所述，其他安装支架和/或打开和关闭测量室的方法也是本发明的实例所预期的。

在步骤S4期间，电离气体被连续引入测量室11中，因而防止了测量室11的第一和第二部分11a和11b之间的开口空间被沾污，为了确证在安装支架后在测量室11中没有引入颗粒，在进行步骤5以前，工作人员可以可选地用类似步骤3的过程重新计量测量室11中的颗粒数(S46)。

在步骤S5，当测量室11被紧密关闭后，工作人员关闭气体电离器13的阀门V1，并打开颗粒发生器15的阀门V2。颗粒发生器15引入直径从0.1到5.0微米的预定大小的颗粒和氮气至测量室11的第一部分11a，测量室11中的压力调整到预设的大小，约12psi(每平方英寸镑)。压力由与测量室11相连的压力表(未示出)测量。

只有一小部分引入到测量室11的第一部分11a的颗粒和氮气实际通过样品1进入第二部分11b，因为样品1作为过滤器或阻挡物阻挡颗粒的通过。因此，保留在测量室第一部分11a中的颗粒数比通过样品进入第二部分11b颗粒数多得多。

在步骤S6，测量室中的颗粒用两个子步骤来计数。在子步骤6a，在颗粒发生器引入了颗粒到测量室11的第一部分11a后，但在还没有颗粒通过样品1之前，第一颗粒计数器11a计量在第一部分11a中的颗粒数。当足以使颗粒通过被测试的布料样品1的一段时间后，进行第二个子步骤6b，测量室11的第二部分的颗粒数用第二个颗粒计数器17b计量。结果分别显示在每个颗粒计数器的显示器(未示出)上。

在步骤S7，工作人员按照下面的公式计算样品1的过滤效率：

过滤效率(％)＝((A-B)/A)×100

A为引入测量室11的第一部分的颗粒总数，该总数由颗粒计数器17a在子步骤6a中计量。B为穿过样品1进入到测量室11的第二部分的颗粒数，由颗粒计数器17b在子步骤6b中计量。例如，当A为100，B为20时，过滤效率(％)计算为80％。

在实验的最后，保留在第二部分11b中的氮气和颗粒可选地通过与测量室11的第二部分11b直接相连的过滤器19(见图1)。过滤器19除去这些颗粒和氮气，使得没有沾污释放到净化室。本发明的装置因而适合在净化室中使用，因为它不产生沾污。本装置可以可选地在没有过滤器19的情况下测量过滤效率。

本发明的另一实施例基于图1所示的同样的装置，不同的是，在如图4所示的第二个实施例中进一步包括一用于调整测量室11中湿度的加湿器16。为描述方便，与前面描述的部件功能基本相同的部件，在所有图中用共同的参考数标记。

图4的装置包括一加湿器16，用于产生水蒸汽，水蒸气通过第三个阀门V3被引入测量室11的第一部分11a。通过打开和关闭阀门V3来调节测量室11中的湿度大小。

用如图4所示的具有加湿器的第二种装置测试欲用于净化室环境的布料的过滤效率的第二种方法将结合图5来描述。

在步骤S11，用与图3的步骤S1相同的方式把样品1固定到支架3。

在步骤S12，执行与图3的步骤S2相同的除去步骤加上附加的调整测量室11湿度的步骤，通过打开加湿器16的阀门V3，调整测量室11的湿度至预定的净化室的湿度。与此相应，阀门V3打开，直到测量室11中的湿度与净化室中的湿度相同，即约45±5％的湿度。在步骤S12，电离气体被引入到测量室11中以除去静电和任何不需要的颗粒，其中电离气体包括氮气，氩气和氦气，但不仅限于这些气体。

在步骤S13，用颗粒计数器17，在附加的条件即加湿器16的阀门V3开着的情况下，进行与图3的步骤S3相同的计数过程。当颗粒数为零时，工作人员进行步骤S14，在此步骤，装有样品的支架3装入测量室11中。步骤S14相应于图3的步骤S4，其中气体电离器的阀门V1开着；S14含有附加的步骤，即加湿器16的阀门V3也开着。

在进行到步骤S15之前工作人员可能可选地通过进行步骤S141重新计量测量室11中的颗粒数，步骤S141与图3中的步骤S46相同。当颗粒数显示零时，工作人员进行步骤S15。

在步骤S15，测量室11紧密地关闭，在测量室11的湿度保持在与净化室的湿度相同的条件下，进行与图3的步骤S15相同的处理。与步骤S5相似，在步骤S15中，颗粒发生器15引入颗粒和氮气到测量室11的第一部分11a。

在步骤S16和S17，分别进行与图3中步骤S6和S7描述的相同的处理。

在图4和图5的装置和方法中增加加湿器，使得能够计算欲用于净化室环境的布料在具有同这种布料使用的净化室相同湿度的防静电测量室中的过滤效率。过滤效率用于精确确定用相应布料样品制造的无尘服的使用寿命。在本发明的另一实施例中，可采用本领域技术人员公知的许多装置之一调整测量室11中的温度，并保持在需要的温度。

本发明的装置和方法可以在保持测量室11的温度和湿度与穿戴这些无尘服的工作人员的身体的温度和湿度相同的条件下，测量欲用于净化室环境的布料的过滤效率。对在特定的身体温度和湿度下的布料的过滤效率的测量，也使得能进行用于在净化室中的优选材料的设计及用所设计布料制造的无尘服的使用寿命的精确确定。一旦确定了无尘服的使用寿命，就可以通过限制这种服装穿戴的总时间，使其不超过材料的使用寿命，来防止工作人员身体释放的沾污颗粒。

本发明不限于上面所提出的实施例，很明显，在本发明的范围内，任何在本领域的专家都可能制造各种变形的产品。

Claims (25)

1.一种用于测试欲用于净化室环境的布料的过滤效率的装置，包括：

一支架，待测试的布料样品固定在该支架上；

一测量室，提供支架和样品的安装空间；

一气体电离器，产生电离气体并把电离气体通过第一阀门引入到测量室中；

一颗粒发生器，产生颗粒并把颗粒通过第二阀门引入到测量室中；和

一颗粒计数组件，计量通过颗粒发生器引入系统的颗粒总数及穿过样品的颗粒数。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述颗粒计数组件包括：

一第一颗粒计数器，与测量室的第一部分直接相连；和

一第二颗粒计数器，与测量室的第二部分直接相连。

3.根据权利要求1所述的装置，进一步包括与测量室的第二部分直接相连的一过滤器，用于过滤从测量室的第二部分排出的颗粒。

4.根据权利要求1所述的装置，进一步包括一测量室打开/关闭部件，通过使测量室的第二部分相对测量室的第一部分移动，打开和关闭测量室。

5.根据权利要求3所述的装置，进一步包括一测量室打开/关闭部件，通过使测量室的第二部分相对测量室的第一部分移动，打开和关闭测量室。

6.根据权利要求1所述的装置，其中测量室的内表面涂敷有抗静电薄膜。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述电离气体从包含氮乞氩气和氦气的一组气体中选择。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述支架的表面涂敷有抗静电薄膜。

9.根据权利要求1所述的装置，其中所述支架包括：

一具有中心开口的第一块板；

一具有中心开口的第二块板，其开口的直径与第一块板的开口的直径相同；

一用于连接第一块板和第二块板的装置。

10.根据权利要求9所述的装置，其中所述第一块板和第二块板在关闭位置相互接触，并且各自的中心开口对齐。

11.根据权利要求1所述的装置，进一步包括一加湿器，用于产生水蒸气并通过第三阀门把水蒸气引入到测量室中。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述加湿器保持所述测量室中的湿度与净化室中的湿度一样。

13.一种用于测试欲在净化室中使用的布料的过滤效率的方法，包括如下步骤：

固定布料样品到支架上；

通过引入电离气体到测量室，除去测量室中的静电和不需要的颗粒；

安装装有样品的支架到测量室中；

用颗粒发生器引入颗粒到测量室中；

用与测量室第一部分直接相连的颗粒计数组件的第一颗粒计数器计量颗粒穿过样品之前引入到测量室第一部分的颗粒总数；

用与测量室第二部分直接相连的颗粒计数组件的第二颗粒计数器计量从测量室第一部分穿过样品进入到测量室第二部分的颗粒数；和

根据在测量室第一部分和第二部分计量的颗粒数计算样品的过滤效率。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述计数步骤在除去步骤中颗粒数为零后进行。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述样品固定步骤包括如下步骤：

展宽所述支架的第一和第二块板之间的空间，使支架处于打开位置；

把样品放在第一和第二块板之间；和

使第一和第二块板在关闭位置相互接触，从而把样品紧固在支架上。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述支架安装步骤包括如下步骤：

利用打开/关闭部件，通过移动测量室的第二部分使其远离测量室的第一部分来打开测量室；

把支架安装在打开的测量室的第一部分中；和

利用打开/关闭部件，通过移动测量室的第二部分使其靠近已安装了支架的测量室的第一部分来紧密地关闭测量室。

17.根据权利要求13所述的方法，其中在所述支架安装步骤后，由第一颗粒计数器计数的在测量室的第一部分中的颗粒数计量为零，由第二颗粒计数器计数的在测量室的第二部分中的颗粒数计量为零。

18.根据权利要求13所述的方法，其中在所述支架安装步骤期间，电离气体被持续引入到测量室中。

19.根据权利要求18所述的方法，其中即使在测量室打开时电离气体仍被持续引入到测量室中。

20.根据权利要求13所述的方法，其中通过颗粒发生器引入到测量室第一部分的颗粒的直径大约为0.1至5.0微米。

21.根据权利要求19所述的方法，其中所述电离气体从包含氮气，氩气和氦气的一组气体中选择。

22.根据权利要求13所述的方法，进一步包括一步骤：

利用加湿器将水蒸气通过一阀门引入到测量室中，保持测量室中的湿度在要求的大小。

23.根据权利要求22所述的方法，其中即使在测量室打开时水蒸气和电离气体仍被持续引入到测量室中。

24.根据权利要求23所述的方法，其中在测量室中的温度和湿度被调整到与人体相同的温度和湿度。

25.根据权利要求23所述的方法，其中测量室中的温度和湿度被调整到与净化室相同的温度和湿度。

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