DE102013103502B4

DE102013103502B4 - System und Verfahren zur Reinigung von FOUP

Info

Publication number: DE102013103502B4
Application number: DE102013103502.7A
Authority: DE
Inventors: Jyh-Shiou Hsu; Chi-Ming Yang; Kuo-Sheng Chuang
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2012-12-06
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2020-09-24
Anticipated expiration: 2033-04-10
Also published as: CN103846262A; CN103846262B; US20140158172A1; US9579697B2; DE102013103502A1

Abstract

System zum Reinigen eines Behälters, das Folgendes umfasst:ein Gehäuse (301);eine Reinigungseinheit (320) in dem Gehäuse (301), wobei die Reinigungseinheit (320) eine Reinigungskammer (321) umfasst, die konfiguriert ist, ein Reinigungsmittel in einen Behälter in der Reinigungskammer (321) zu sprühen und den Behälter zu trocknen;eine Analyseeinheit (340) in dem Gehäuse (301), wobei die Analyseeinheit (340) konfiguriert ist, Luft in dem aus der Reinigungskammer kommenden Behälter zu analysieren und ein Testergebnis für Inhaltsstoffe von möglicher luftgetragener molekularer Kontamination und Feuchtigkeit bereitzustellen;eine Vakuumeinheit (360) in dem Gehäuse (301), wobei die Vakuumeinheit eine Vakuumkammer (361) umfasst, die konfiguriert ist, um Vakuum auf den Behälter anzuwenden, wenn das Testergebnis für einen der Inhaltsstoffe höher als ein entsprechender vorbestimmter Schwellenwert ist;mindestens eine Ladeöffnung (302), die konfiguriert ist, einen Behälter bereitzustellen;ein Ausrüstungs-Front-End-Modul (EFEM), das mit der mindestens einen Ladeöffnung (302) verbunden ist;einen Toröffnungsbereich (306), der mit dem Ausrüstungs-Front-End-Modul (EFEM) verbunden ist, undeinen Torschließbereich (310) in dem Gehäuse (301), der mit dem Ausrüstungs-Front-End-Modul (EFEM) verbunden ist; undeine Pufferstation (308) zwischen dem Toröffnungsbereich (306) und der Reinigungskammer (321) der Reinigungseinheit (320) und zwischen der Analyseeinheit (340) und dem Torschließbereich (310),wobei die Pufferstation (308) konfiguriert ist, den Behälter in die Reinigungskammer (321) zu bewegen, und auch konfiguriert ist, den Behälter von der Analyseeinheit (340) zu dem Torschließbereich (310) zu bewegen, wenn das Testergebnis für einen Inhaltsstoff nicht höher als ein entsprechender vorbestimmter Schwellenwert ist.

Description

GEBIET
Diese Offenbarung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für Halbleiter. Insbesondere betrifft der offenbarte Gegenstand ein System und Verfahren zur Reinigung eines Behälters, wie etwa eines Universalbehälters mit Frontöffnung (Front Opening Unified Pod, FOUP).
HINTERGRUND
Mehrere Wafer werden üblicherweise gemeinsam in Stapeln durch einen Wafer-Träger überall in einer Halbleiterherstellungsanlage („fab“) zwischen den Ladetoren von verschiedenen Waferverarbeitungswerkzeugen oder -vorrichtungen gelagert und transportiert. Solche Werkzeuge führen im Allgemeinen verschiedene Photolithographie-, Ätz-, Material-/Schichtablagerungs-, Aushärte-, Ausheil-, Untersuchungs- oder andere Verfahren durch, die in der IC-Chip-Herstellung verwendet werden. Ein solcher Wafer-Träger ist ein Universalbehälter oder einheitlicher Behälter mit Frontöffnung (FOUP), der eine Plastik-Hülle ist, die dazu konzipiert ist, eine Mehrzahl von Wafern, deren Größe zwischen 300 mm und 450 mm liegt, in einer kontrollierten Umgebung zu tragen. Üblicherweise trägt jeder Wafer-Träger etwa 25 Wafer. Die einzelnen Wafer sind vertikal in dem FOUP gestapelt und in einem Wafer-Trägerrahmen gelagert, der mehrere getrennte Wafer-Fächer oder -Slots aufweist.
Die DE 10 2005 030 275 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen und Trocknen von Transportbehältern für Halbleiterwafer gemäß dem Stand der Technik. Eine Vorrichtung zum Messen der Verunreinigungen in einem Wafer-Transportbehälter ist in der US 2012 / 0 259 449 A1 beschrieben.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird am besten aus der folgenden detaillierten Beschreibung verstanden, wenn sie mit Bezug auf die beigefügten Figuren gelesen wird. Es wird betont, dass, in Übereinstimmung mit dem üblichen Vorgehen, die verschiedenen Merkmale der Figuren nicht notwendigerweise im Maßstab gezeichnet sind. Im Gegenteil sind die Abmessungen der verschiedenen Merkmale zur besseren Klarheit beliebig vergrößert oder verkleinert. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Merkmale in der gesamten Beschreibung und den gesamten Figuren.

1 ist ein Blockdiagramm, das ein Verfahren zur Reinigung eines FOUP darstellt.
2 ist ein Blockdiagramm, das ein System oder eine Vorrichtung zur Reinigung eines Behälters, wie etwa eines FOUPs, darstellt, in Übereinstimmung mit manchen Ausführungen.
3 ist eine schematische Draufsicht eines beispielhaften Systems zur Reinigung eines Behälters, wie etwa eines FOUPs, in Übereinstimmung mit manchen Ausführungen.
4 ist eine schematische Schnittdarstellung einer beispielhaften Reinigungseinheit, die eine Reinigungskammer umfasst, in Übereinstimmung mit manchen Ausführungen.
5 ist eine schematische Schnittdarstellung einer beispielhaften Analyseeinheit, die eine Analysekammer umfasst, in Übereinstimmung mit manchen Ausführungen.
6 ist eine schematische Schnittdarstellung einer beispielhaften Vakuumeinheit, die eine Vakuumkammer umfasst, in Übereinstimmung mit manchen Ausführungen.
7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Reinigung eines Behälters, wie etwa eines FOUPs, darstellt, in Übereinstimmung mit manchen Ausführungen.
8 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Reinigung und Trocknung eines Behälters, wie etwa eines FOUPs, in manchen Ausführungen darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Diese Beschreibung der beispielhaften Ausführungen soll zusammen mit den beigefügten Figuren gelesen werden, die als Teil der gesamten schriftlichen Beschreibung angesehen werden. In der Beschreibung sollen relative Begriffe, wie etwa „unterer“, „oberer“, „horizontal“, „vertikal“, „über“, „unter“, „herauf“, „herunter“, „oberster“, „unterster“ sowie Ableitungen daraus (z.B. „in horizontaler Richtung“, „nach unten“, „nach oben“ etc.) so verstanden werden, dass sie sich auf die Orientierung, wie sie dort beschrieben ist oder wie sie in den erläuterten Figuren gezeigt ist, beziehen. Diese relativen Begriffe dienen der einfacheren Beschreibung und erfordern nicht, dass die Vorrichtung in einer bestimmten Orientierung konstruiert oder betrieben wird. Begriffe, die Befestigung, Verbindung und Ähnliches betreffen, wie etwa „verbunden“ und „verknüpft“, betreffen eine Beziehung, in der Strukturen aneinander entweder direkt oder durch dazwischen liegende Strukturen befestigt oder verbunden sind, sowie sowohl bewegliche wie feste Befestigungen oder Beziehungen, außer es ist ausdrücklich anders beschrieben.
Die Größe von Halbleiterwafern hat sich vergrößert, um den Durchsatz zu erhöhen und die Kosten pro Chip zu verringern. In dem Übergang von der 300 mm zur 450 mm-Wafergröße vergrößert sich die Waferfläche beispielsweise um 125%. Das Kontrolliern der Wafer-Umgebung in der räumlichen Umgebung um den Wafer (einschließlich innerhalb eines FOUPs) zu jeder Zeit wird immer wichtiger, damit der mehr als doppelt so große Wafer alle Defekte vermeidet. Nach der Verwendung kann ein FOUP luftgetragene molekulare Kontamination (Airborne Molecular Contamination, AMC) enthalten, die von Herstellungsmaterialien in einem Reinraum, Wafer-Verarbeitungsausrüstung, nachverarbeiteten Wafern und Chemikalien, die in der Waferverarbeitung verwendet werden, ausgasen können. AMC und andere Verunreinigungen können die Wafer-Verarbeitung direkt beeinträchtigen oder mit Feuchtigkeit oder anderen Inhaltsstoffen in der Umgebung reagieren, um Staubverunreinigung auf einem Wafer abzulagern.
Die vorliegende Offenbarung gibt ein System und ein Verfahren an, um einen Behälter, wie etwa einen Halbleiter-Waferträger, zu reinigen. Beispiele eines Behälters umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, einen FOUP, der verwendet wird, um 300 mm oder 450 mm-Wafer zu tragen. Nach der Verwendung kann einen FOUP luftgetragene molekulare Kontamination (AMC) enthalten, was die Halbleiterverarbeitung beeinträchtigen kann oder mit Feuchtigkeit reagieren kann, so dass Staubverunreinigung auf einer inneren Wand eines FOUPs und möglicherweise nachfolgend auf einem Wafer ablagern. Daher ist es erstrebenswert, einen FOUP regelmäßig zu reinigen, um jede mögliche Verunreinigung zu verringern oder zu entfernen.
Mit Bezug auf die 1 stellt das Blockdiagramm 100 Verfahren zu Reinigung eines FOUPs dar, in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungen der vorliegenden Erfindung. Ein ungereinigter FOUP (wie er in Block 102 gezeigt ist), der AMC/Feuchtigkeit enthalten kann, wird zu einer FOUP-Reinigungsstation geschickt (wie in Block 104 gezeigt ist). Nach der Reinigung kann der FOUP durch ein automatisches Handhabungssystem (Automated Material Handling System, AMHS) zu eine Prüfstation geschickt werden, die einen AMC-/Feuchtigkeitsanzeiger umfasst (wie in Block 106 gezeigt ist). Zusammensetzung und Inhaltsstoffe von möglicher AMC und Feuchtigkeit innerhalb des FOUPs werden dann gemessen. Die Testergebnisse werden mit einer Gruppe von vorbestimmten Kriterien verglichen (wie in Block 108 gezeigt ist). Wenn die Testergebnisse die vorbestimmten Kriterien erfüllen, kann der FOUP zur Halbleiterverarbeitung oder -herstellung freigegeben werden (wie in Block 110 gezeigt ist). Wenn die Testergebnisse die vorbestimmten Kriterien nicht erfüllen, wird dieser FOUP zur weiteren Reinigung einbehalten (wie in Block 112 gezeigt ist). Dieser FOUP kann zu der Reinigungsstation zurück geschickt werden (Block 104). Der FOUP kann erneut manuell durch einen Bediener oder automatisch in einer Reinigungsvorrichtung gereinigt werden. Nach dem erneuten Reinigen wird der FOUP dann zu einer Prüfstation verschoben (Block 106), bis er die vorbestimmten Kriterien erfüllt und für ein Halbleiterverfahren in der Herstellung freigegeben wird (Block 110). In manchen Fällen können diese Vorgänge in verschiedenen Stationen zu zusätzlichen Verunreinigungen führen.
Die Erfinder haben jedoch ein anderes Verfahren mit höherer Wirksamkeit erdacht, um einen Waferträger, wie etwa einen FOUP, zu reinigen und zu handhaben. Die Erfinder haben somit ein System und Verfahren zur Reinigung eines Behälters erdacht, in Übereinstimmung mit manchen unten beschriebenen Ausführungen.
In den 2 bis 6 werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und im Interesse einer straffen Darstellung wird die Beschreibung der Struktur, die oben mit Bezug auf die vorangegangenen Figuren angegeben ist, nicht wiederholt. Die Verfahren, die in den 7 und 8 beschrieben sind, werden mit Bezug auf das beispielhafte System oder die beispielhafte Vorrichtung, das in den 2 bis 6 gezeigt ist, beschrieben.
Mit Bezug auf 2 stellt das Blockdiagramm 200 ein Arbeitsprinzip eines Systems oder einer Vorrichtung zur Reinigung eines Behälters 312 dar, in Übereinstimmung mit manchen Ausführungen. In manchen Ausführungen ist der Behälter 312 ein Universalbehälter mit Frontöffnung (FOUP). Die 3 ist eine schematische Draufsicht eines beispielhaften Systems oder einer beispielhaften Vorrichtung 300 zur Reinigung eines Behälters 312, wie etwa eines FOUPs, in manchen Ausführungen. Wie von Block 202 bis Block 204 in der 2 gezeigt ist, wird ein ungereinigter FOUP in eine Reinigungseinheit 320 des Systems 300 bewegt.
Mit Bezug auf die 3 umfasst das System 300 ein Gehäuse 301, eine Reinigungseinheit 320, eine Analyseeinheit 340 und eine Vakuumeinheit 360. Die Reinigungseinheit 320, die Analyseeinheit 340 und die Vakuumeinheit 360 liegen in dem Gehäuse 301.
Die Reinigungseinheit 320 umfasst eine Reinigungskammer 321 und ist konfiguriert, ein Reinigungsmittel 327 in einen Behälter 312 in der Reinigungskammer 321 zu sprühen und den Behälter 312 zu trocknen. Die 4 ist eine schematische Schnittdarstellung einer beispielhaften Reinigungseinheit 320, die eine Reinigungskammer 321 umfasst, in Übereinstimmung mit manchen Ausführungen.
Wie in der 4 gezeigt ist, umfasst in manchen Ausführungen die Reinigungseinheit 320 mindestens eine Düse 318, die konfiguriert ist, um Reinigungsmittel 327 in dem Behälter 312 zu versprühen. Der Behälter 312, wie etwa ein FOUP 312, kann eine vordere Öffnung oder Frontöffnung aufweisen. Die mindestens eine Düse 318 kann automatisch gesteuert sein und ist konfiguriert, um in die Frontöffnung des Behälters 312 einzudringen und sich in dem Innenraum des Behälters 312 zu bewegen. In manchen Ausführungen kann die mindestens eine Düse 318 mit einem Antrieb 326 und einem Aktuator (nicht gezeigt) für eine solche Bewegung und ein solches Sprühen, wie es beschrieben ist, verbunden sein. Beispiele eines geeigneten Reinigungsmittels 327 umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, gefiltertes deionisiertes Wasser oder ultrareines Wasser. In manchen Ausführungen kann ein geeignetes Sprüh-Reinigungsmittel 327 optional einen oberflächenaktiven Stoff, ein Lösungsmittel oder eine andere geeignete Chemikalie umfassen. Das Reinigungsmittel 327 wird auf 0,1 Mikrometer oder weniger gefiltert, beispielsweise auf 50 nm, um jede mögliche Staubverunreinigung zu entfernen. In manchen Ausführungen kann die mindestens eine Düse 318 auch Reinigungsmittel 327 um den Außenraum des Behälters 312 versprühen. In anderen Ausführungen kann die Reinigungseinheit 320 mindestens eine zusätzliche Düse (nicht gezeigt) umfassen, um Reinigungsmittel 327 um den Außenraum des Behälters 312 zu versprühen.
Nach dem Sprühen, wie es beschrieben ist, kann das Reinigungsmittel 327 in manchen Ausführungen von innerhalb und außerhalb des Behälters 312 entfernt werden, um wechselseitige Verunreinigung zu vermeiden.
In manchen Ausführungen umfasst die Reinigungseinheit 320 weiter mindestens eine Düse 322, die konfiguriert ist, um ein Gas 329 innerhalb des Behälters 312 zu versprühen. In manchen Ausführungen kann die mindestens eine Düse 322 mit einem Antrieb 328 und einem Aktuator (nicht gezeigt) verbunden sein, um sich im Innenraum des Behälters 312 zu bewegen und Gas 329 zu versprühen, wie beschrieben wurde. Beispiele eines geeigneten Gases 329 umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, ein Inertgas, wie etwa Stickstoff, und heiße Luft. Die Temperatur des Inertgases oder der Luft kann im Bereich von 25°C und 80°C liegen, beispielsweise bei 60°C in manchen Ausführungen. In manchen Ausführungen ist die mindestens eine Düse 318, die konfiguriert ist, um Reinigungsmittel 327 zu versprühen, dieselbe Düse wie die mindestens eine Düse 322, die konfiguriert ist, um Gas 329 zu versprühen. In manchen Ausführungen kann die mindestens eine Düse 322 auch Gas 329 um den Außenraum des Behälters 312 versprühen.
In manchen Ausführungen kann die Reinigungseinheit 320 weiter ein Heizelement 324 umfassen, das konfiguriert ist, um den Behälter 312 in der Reinigungskammer 321 zu erwärmen. Beispiele einer Temperatur des Heizelements 324 können in dem Bereich von 25°C bis 80°C liegen, beispielsweise bei 60°C. In manchen Ausführungen kann der Behälter 312 auf Umgebungstemperatur abgekühlt werden, nachdem er erwärmt wurde. In manchen Ausführungen ist der Behälter 312, wie etwa ein FOUP, über einer Halterung 314 angeordnet und wird optional während der Reinigungs- und Trocknungsschritte durch einen Antrieb 316, der mit der Halterung 314 verbunden ist, gedreht.
Mit Bezug auf die 3 ist eine Analyseeinheit 340 innerhalb des Gehäuses 301 konfiguriert, um Luft innerhalb des Behälters 312, der aus der Reinigungskammer 321 kommt, zu analysieren und ein Testergebnis für jeden der Inhaltsstoffe von möglicher luftgetragener molekularer Kontamination (AMC) und Feuchtigkeit bereitzustellen. Wie von Block 204 bis Block 206 in der 2 gezeigt ist, wird jeder Behälter 312, nachdem er in der Reinigungseinheit 320 gereinigt wurde, in die Analyseeinheit 340 bewegt und Tests und Überwachung nach AMC und Feuchtigkeit innerhalb des Behälters 312 ausgesetzt.
Die 5 ist eine schematische Schnittdarstellung einer beispielhaften Analyseeinheit 340, die eine Analysekammer 341 umfasst, in Übereinstimmung mit manchen Ausführungen. Wie in der 5 gezeigt ist, kann die Analyseeinheit 340 eine Analysekammer 341 umfassen, die konfiguriert ist, einen Behälter 312, wie etwa einen FOUP, aufzunehmen. Die Analyseeinheit 340 kann weiter einen AMC-/Feuchtigkeitsanalysator 344 und ein Proben-Verbindungstor 342 umfassen, das konfiguriert ist, um eine bestimmte Luftprobe in dem Behälter 312 zu nehmen und die Probe dem AMC-/Feuchtigkeitsanalysator 344 zuzuführen. Eine Tür oder Frontöffnung des Behälters 312 wird während der Entnahme der Luftprobe geschlossen. In manchen Ausführungen ist der AMC-/Feuchtigkeitsanalysator 344 außerhalb der Analysekammer 341 angeordnet. Ein Proben-Verbindungstor 342 geht durch eine Wand der Analysekammer 341. Beispiele eines geeigneten AMC-/Feuchtigkeitsanalysators 344 umfassen, sind aber nicht beschränkt auf eine Vorrichtung für akustische Oberflächenwellen (Surface Acoustic Wave, SAW) und ein ionisiertes Atmosphärendruck-Massenspektrometer (Atmosphere Pressure Ionized Mass Spectrometer, APIMS). In manchen Ausführungen kann ein AMC-/Feuchtigkeitsanalysator 344 ein Instrument sein, das in der Analysekammer 341 für Online-Überwachung angeordnet ist.
Ein AMC-/Feuchtigkeitskammeranalysator 344 wird verwendet, um einen Inhaltsstoff von AMC und Feuchtigkeit zu testen und dafür ein Testergebnis des Inhalts bereitzustellen. Beispiele eines Inhaltsstoffs umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Säuren, Amine, HF-Gas, SO₂, flüchtige organische Verbindungen (Volatile Organic Compounds, VOC) und relative Feuchtigkeit (Relative Humidity, RH). Für jeden Inhaltsstoff gibt es einen Schwellenwert als ein vorbestimmtes Kriterium in einer Gruppe von vorbestimmten Spezifikationen. Wie in der 2 (von Block 208 bis Block 210) gezeigt ist, kann, wenn ein entsprechendes Ergebnis für jeden der Inhaltsstoffe das entsprechende vorbestimmte Kriterium für diesen Inhaltsstoff erfüllt (d.h., dass der entsprechende Gehalt jedes dieser Inhaltsstoffe nicht größer als der entsprechende Schwellenwert ist), der Behälter 312 für die Halbleiterverarbeitung in der Produktion freigegeben werden. In manchen Ausführungen kann ein Prozessor, wie etwa ein Computer 370, mit dem AMC-/Feuchtigkeitsanalysator 344 verbunden sein. Das vorbestimmte Kriterium oder die vorbestimmte Spezifikation ist in dem Prozessor 370 gespeichert. Der Prozessor 370 ist konfiguriert, um das Testergebnis mit dem vorbestimmten Kriterium oder der vorbestimmten Spezifikation zu vergleichen und dann Befehle in Bezug auf den Behälter 312 bereitzustellen. Wie in der 2 (von Block 208 bis Block 212) gezeigt ist, wird, wenn ein Testergebnis höher als der entsprechende vorbestimmte Schwellenwert ist, der Behälter 312 in die Vakuumeinheit 360 bewegt. Der Behälter 312 wird für die Herstellung nur freigegeben, nachdem ein Testergebnis nicht höher als der entsprechende vorbestimmte Schwellenwert ist, wie von Block 212 bis Block 206 und Block 208 in der 2 gezeigt ist.
Mit Bezug auf die 2 und 3 umfasst die Vakuumeinheit 360 eine Vakuumkammer 361, die konfiguriert ist, um ein Vakuum auf einen Behälter 312 anzuwenden, wenn das Testergebnis für einen Inhaltsstoff höher als ein entsprechender Schwellenwert ist. Die 6 ist ein schematischer Querschnitt 600 einer beispielhaften Vakuumeinheit 360, die eine Vakuumkammer 361 umfasst, in Übereinstimmung mit manchen Ausführungen. Wie in der 6 gezeigt ist, kann die Vakuumeinheit 360 auch eine Öffnung 364 in einer Wand der Vakuumkammer 361 aufweisen und die Öffnung 364 ist mit einer Vakuumpumpe 366 außerhalb der Vakuumkammer 361 verbunden. Wie in der 6 gezeigt ist, ist in manchen Ausführungen die Vakuumeinheit 360 konfiguriert, den Behälter 312 innerhalb der Vakuumkammer 361 aufzunehmen und Vakuum sowohl innerhalb als auch außerhalb des Behälters 312 anzuwenden. Eine Tür oder eine Frontöffnung des Behälters 312 wird während des Vakuumverfahrens offen gehalten. In anderen Ausführungen kann die Öffnung 364 direkt mit dem Behälter 312 verbunden sein. Vakuum wird nur innerhalb des Behälters 312 angewendet.
Bezieht man sich wieder auf die 3, so umfasst das System 300 mindestens eine Ladeöffnung 302, die konfiguriert ist, um einen Behälter 312 bereitzustellen, ein Ausrüstungs-Front-End-Modul (Equipment Front End Module, EFEM) 304, das mit der mindestens einen Ladeöffnung 302 verbunden ist, einen Toröffnungsbereich 306, der mit dem EFEM 304 verbunden ist, und einen Torschließbereich 310, der mit dem EFEM 304 verbunden ist.
Das System 300 umfasst weiter eine Pufferstation 308 zwischen dem Toröffnungsbereich 306 und der Reinigungskammer 321 der Reinigungseinheit 320. Die Pufferstation 308 ist konfiguriert, um den Behälter 312 in die Reinigungskammer 321 zu bewegen.
Die Pufferstation 308 ist teilweise zwischen der Analyseeinheit 340 und dem Torschließbereich 310 angeschlossen. Die Pufferstation 308 ist konfiguriert, um den Behälter 312 von der Analyseeinheit 340 zu dem Torschließbereich 310 zu bewegen, wenn das Testergebnis eines Inhaltsstoffes nicht höher als ein entsprechender Schwellenwert ist.
Die 7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 700 zum Reinigen eines Behälters 312, wie etwa eines FOUPs, darstellt, in Übereinstimmung mit manchen Ausführungen. Bei Schritt 702 wird ein Behälter 312 in einer Reinigungskammer 321 einer Reinigungseinheit 320 innerhalb des Gehäuses 301 mittels eines Reinigungsmittels 327 gereinigt, wie in den 2 und 3 beschrieben ist. Die 8 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren 800 als ein Beispiel eines detaillierten Ablaufs des Schritts 702 darstellt, um einen Behälter in manchen Ausführungen zu reinigen und zu trocknen. Bei Schritt 802 von 8 wird ein Reinigungsmittel 327 in den Behälter 312 gesprüht. Das Reinigungsmittel 327 kann beispielsweise durch mindestens eine automatisch gesteuerte Düse 318 von einem offenen Tor oder einer Frontöffnung des Behälters 312 versprüht werden. Beispiele eines geeigneten Reinigungsmittels 327 umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, gefiltertes deionisiertes Wasser oder ultrareines Wasser, das optional einen oberflächenaktiven Stoff, ein Lösungsmittel oder eine andere geeignete Chemikalie enthält.
In manchen Ausführungen kann der Schritt 702 des Reinigens eines Behälters 312 in einer Reinigungskammer 321 optional das Sprühen von Reinigungsmittel 327 auf Außenwände des Behälters 312 umfassen. Mit Bezug auf 8 ist Schritt 804 ein optionaler Schritt. Bei Schritt 804 kann ein Reinigungsmittel 327 auf Außenwände eines Behälters 312 gesprüht werden. Das Reinigungsmittel 327 kann, nachdem es innerhalb und außerhalb des Behälters 312 versprüht wurde, getrennt gespeichert werden, um wechselseitige Verunreinigung zu vermeiden.
Bei Schritt 806 umfasst in manchen Ausführungen der Schritt des Trocknens des Behälters 312 zumindest das Sprühen eines Inertgases 329, wie etwa Stickstoff, in den Behälter 312, das Sprühen von heißer Luft in den Behälter 312 oder das Erwärmen des Behälters 312 auf eine erhöhte Temperatur. Jede Kombination von einem oder mehreren dieser möglichen Schritte kann verwendet werden. Beispiele einer Temperatur der heißen Luft oder einer erhöhten Temperatur während der Erwärmung können im Bereich von 25°C bis 80°C liegen, beispielsweise bei 60°C in manchen Ausführungen. In manchen Ausführungen kann der Behälter 312 nach dem Erwärmen auf Umgebungstemperatur abgekühlt werden.
Bezieht man sich wieder auf die 7, wird bei Schritt 704, nachdem der Behälter 312 gereinigt wurde, Luft in dem Behälter 312 in einer Analyseeinheit 340 analysiert, wie in den 3 und 5 beschrieben wurde. In diesem Verfahren liegen die Analyseeinheit 340 und die Reinigungseinheit 320 in demselben Gehäuse 301 und sind mit einander verbunden. Bei Schritt 704 wird auch ein Testergebnis für jeden der Inhaltsstoffe von möglicher luftgetragener molekularer Kontamination (AMC) und Feuchtigkeit bereitgestellt.
Bei Schritt 706 ermittelt das Verfahren, ob das Testergebnis für einen der Inhaltsstoffe höher als ein entsprechender Schwellenwert ist. In manchen Ausführungen sind die entsprechenden Schwellenwerte in einer Gruppe von vorbestimmten Spezifikationen enthalten. In manchen Ausführungen umfassen die Spezifikationen beispielsweise Folgendes: einen Säuregehalt von weniger als 15 Teilen pro Milliarde (Parts Per Billion) nach Volumen (ppbv), einen HF-Gehalt von weniger als 20 ppbv, einen S02-Gehalt von weniger als 1,0 ppbv, einen Amin-Gehalt von weniger als 20 ppbv, einen Gehalt flüchtiger organischer Inhaltsstoffe von weniger als 1000 ppbv und einen relativen Feuchtigkeitspegel von weniger als 55%.
Wie in der 3 beschrieben ist, wird, wenn das Testergebnis für einen der Inhaltsstoffe nicht höher als sein entsprechender Schwellenwert ist, der Behälter 312 bei Schritt 708 zur Halbleiterverarbeitung freigegeben. Wenn das Testergebnis für einen der Inhaltsstoffe höher als sein entsprechender Schwellenwert ist, wird der Behälter 312 bei Schritt 710 in einer Vakuumkammer 344 einer Vakuumeinheit 340 innerhalb desselben Gehäuses 301 bereitgestellt, und Vakuum wird auf den Behälter 312 angewendet, um jeden Inhaltsstoff von AMC und Feuchtigkeit auf einen niedrigeren Wert als den entsprechenden Schwellenwert zu bringen. In manchen Ausführungen befindet sich der Behälter 312 in der Vakuumkammer 344, und bei Schritt 710 wird Vakuum sowohl auf die Innenseite als auch auf die Außenseite angewendet.
Manche Ausführungen des Verfahrens umfassen ein durch einen Prozessor implementiertes Verfahren, in dem die vorbestimmten Kriterien oder die vorbestimmte Spezifikation in einem nicht flüchtigen, computerlesbaren Speichermedium des Prozessors 370 (der in der 3 gezeigt ist), wie etwa einem Computer, einer Steuerung oder einem integriertem Prozessor, gespeichert werden. Der Computer 370 ist speziell programmiert, um die Schritte, die in den 7 und 8 gezeigt sind, auszuführen. Durch ein computer-implementiertes Programm vergleicht der Prozessor die Testergebnisse mit den vorbestimmten Kriterien oder Spezifikationen und stellt dann Befehle mit Bezug auf den Behälter 312 gemäß den Verfahren der 7 und 8 bereit.
Die vorliegende Offenbarung gibt ein System und Verfahren zur Reinigung eines Behälters an, wie etwa eines Halbleiterwafer-Trägers. Das System umfasst ein Gehäuse, eine Reinigungseinheit in dem Gehäuse, eine Analyseeinheit in dem Gehäuse und eine Vakuumeinheit in dem Gehäuse. Die Reinigungseinheit umfasst eine Reinigungskammer und ist konfiguriert, um ein Reinigungsmittel in den Behälter in der Reinigungskammer zu sprühen und den Behälter zu trocknen. Die Analyseeinheit ist konfiguriert, um Luft in dem Behälter, der aus der Reinigungskammer kommt, zu analysieren und ein Testergebnis für jeden der Inhaltsstoffe von möglicher luftgetragener molekularer Kontamination (AMC) und Feuchtigkeit bereitzustellen. Die Vakuumeinheit umfasst eine Vakuumkammer, die konfiguriert ist, um Vakuum auf einen Behälter anzuwenden, wenn das Testergebnis für einen Inhaltsstoff höher als ein entsprechender Schwellenwert ist. In manchen Ausführungen ist der Behälter ein einheitlicher Behälter mit Frontöffnung (FOUP). In manchen Ausführungen ist die Vakuumeinheit konfiguriert, um den Behälter in der Vakuumkammer aufzunehmen und Vakuum sowohl innerhalb als auch außerhalb des Behälters anzuwenden.
Das System umfasst weiter mindestens eine Ladeöffnung, die konfiguriert ist, um einen Behälter bereitzustellen, ein Ausrüstungs-Front-End-Modul (EFEM), das mit der mindestens einen Ladeöffnung verbunden ist, einen Toröffnungsbereich, der mit dem EFEM verbunden ist, und einen Torschließbereich, der mit dem EFEM verbunden ist. Das System umfasst weiter eine Pufferstation zwischen dem Toröffnungsbereich und der Reinigungskammer der Reinigungseinheit. Die Pufferstation ist konfiguriert, um den Behälter in die Reinigungskammer zu bewegen. Die Pufferstation ist teilweise zwischen der Analyseeinheit und dem Torschließbereich angeschlossen. Die Pufferstation ist konfiguriert, um den Behälter von der Analyseeinheit zu dem Torschließbereich zu bewegen, wenn das Testergebnis für einen Inhaltsstoff nicht höher als ein entsprechender Schwellenwert ist.
In manchen Ausführungen umfasst die Reinigungseinheit mindestens eine Düse, die konfiguriert ist, um Reinigungsmittel in den Behälter zu sprühen. In manchen Ausführungen umfasst die Reinigungseinheit weiter mindestens eine Düse, die konfiguriert ist, um Gas in den Behälter zu sprühen. In manchen Ausführungen ist die mindestens eine Düse, die konfiguriert ist, um das Reinigungsmittel zu versprühen, dieselbe, wie die mindestens eine Düse, die konfiguriert ist, das Gas zu versprühen. In manchen Ausführungen umfasst die Reinigungseinheit weiter ein Heizelement, das konfiguriert ist, um den Behälter in der Reinigungskammer zu erwärmen.
In manchen Ausführungen sieht die vorliegende Offenbarung eine Vorrichtung zur Reinigung eines FOUPs 312 vor. Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse, eine Reinigungseinheit in dem Gehäuse, eine Analyseeinheit in dem Gehäuse und eine Vakuumeinheit in dem Gehäuse. Die Reinigungseinheit umfasst eine Reinigungskammer, die konfiguriert ist, um ein Reinigungsmittel in einen Behälter in der Reinigungskammer zu sprühen und den Behälter zu trocknen. Die Analyseeinheit, die mit der Reinigungseinheit verbunden ist, ist konfiguriert, um Luft in dem Behälter von der Reinigungskammer zu analysieren und ein Testergebnis für jeden der Inhaltsstoffe von möglicher AMC und Feuchtigkeit bereitzustellen. Die Vakuumeinheit umfasst eine Vakuumkammer, die mit der Analyseeinheit verbunden ist. Die Vakuumeinheit ist konfiguriert, um Vakuum auf einen Behälter in der Vakuumkammer anzuwenden, wenn das Testergebnis für einen der Inhaltsstoffe höher als ein entsprechender Schwellenwert ist. In manchen Ausführungen umfasst die Reinigungseinheit mindestens eine Düse, die konfiguriert ist, um das Reinigungsmittel in dem Behälter zu versprühen. Die Reinigungseinheit kann weiter mindestens eine Düse umfassen, die konfiguriert ist, um ein Gas in dem Behälter zu versprühen. In manchen Ausführungen ist die mindestens eine Düse zum Sprühen von Gas, dieselbe Düse, die auch das Reinigungsmittel versprüht. In manchen Ausführungen umfasst die Vorrichtung weiter mindestens eine Ladeöffnung, die konfiguriert ist, um einen Behälter bereitzustellen, ein Ausrüstungs-Front-End-Modul (EFEM), das mit der mindestens einen Ladeöffnung verbunden ist, einen Toröffnungsbereich, der mit dem EFEM verbunden ist, und einen Torschließbereich, der mit dem EFEM verbunden ist. In manchen Ausführungen umfasst die Vorrichtung weiter eine Pufferstation zwischen dem Toröffnungsbereich und der Reinigungskammer der Reinigungseinheit, die teilweise zwischen der Analyseeinheit und dem Torschließbereich angeschlossen ist. Die Pufferstation ist konfiguriert, um den Behälter in die Reinigungskammer zu bewegen. Die Pufferstation ist auch konfiguriert, um den Behälter von der Analyseeinheit zu dem Torschließbereich zu bewegen, wenn das Testergebnis für einen Inhaltsstoff nicht höher als ein entsprechender Schwellenwert ist.
Unter einem anderen Aspekt gibt die vorliegende Offenbarung auch ein Verfahren zum Reinigen eines Behälters mit dem oben beschriebenen System an. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: ein Behälter wird in der Reinigungskammer der Reinigungseinheit gereinigt. Nachdem der Behälter gereinigt wurde, wird Luft in dem Behälter in der Analyseeinheit analysiert, die mit der Reinigungseinheit verbunden ist. Ein entsprechendes Testergebnis für jeden der Inhaltsstoffe von möglicher luftgetragener molekularer Kontamination (AMC) und Feuchtigkeit wird bereitgestellt. Dann wird ermittelt, ob das Testergebnis für einen der Inhaltsstoffe höher als ein entsprechender Schwellenwert ist. Wenn das Testergebnis für einen der Inhaltsstoffe nicht höher als sein entsprechender Schwellenwert ist, wird der Behälter für die Halbleiterverarbeitung freigegeben. Wenn das Testergebnis für einen der Inhaltsstoffe höher als sein entsprechender Schwellenwert ist, wird der Behälter in der Vakuumkammer der Vakuumeinheit eingebracht und Vakuum wird auf den Behälter angewendet, um jeden Inhaltsstoff von AMC und Feuchtigkeit auf einen niedrigeren Wert als den entsprechenden Schwellenwert zu bringen.
In manchen Ausführungen sind die entsprechenden Schwellenwerte in einer Gruppe von vorbestimmten Spezifikationen enthalten. Die Spezifikationen umfassen Folgendes: einen Säuregehalt von weniger als 15 Teilen pro Milliarde (Parts Per Billion) nach Volumen (ppbv), einen HF-Gehalt von weniger als 20 ppbv, einen S02-Gehalt von weniger als 1,0 ppbv, einen Amin-Gehalt von weniger als 20 ppbv, einen Gehalt flüchtiger organischer Inhaltsstoffe von weniger als 1000 ppbv und einen relativen Feuchtigkeitspegel von weniger als 55%. In manchen Ausführungen befindet sich der Behälter in der Vakuumkammer und Vakuum wird sowohl innerhalb als auch außerhalb des Behälters angewendet. Der Schritt des Reinigens des Behälters in einer Reinigungskammer kann das Sprühen eines Reinigungsmittels in den Behälter und das Trocknen des Behälters umfassen.
In manchen Ausführungen umfasst der Schritt des Reinigens des Behälters in einer Reinigungskammer weiter das Sprühen von Reinigungsmittel auf die Außenwände des Behälters. In manchen Ausführungen umfasst der Schritt des Trocknens des Behälters mindestens das Sprühen eines Inertgases in den Behälter, das Sprühen von heißer Luft in den Behälter oder das Erwärmen des Behälters auf eine erhöhte Temperatur.
Die Verfahren und das System, die hier beschrieben wurden, können zumindest teilweise in der Form von computer-implementierten Verfahren und Vorrichtungen zur Ausführung dieser Verfahren verkörpert sein. Die offenbarten Verfahren können auch zumindest teilweise in der Form von konkreten nicht flüchtigen maschinenlesbaren Speichermedien verkörpert sein, die mit Computer-Programmcode programmiert sind. Die Medien können beispielsweise RAMs, ROMs, CD-ROMs, DVD-ROMs, BD-ROMs, Festplattenlaufwerke, Flash-Speicher oder jedes andere nicht flüchtige maschinenlesbare Speichermedium oder jede Kombination aus diesen Medien umfassen, wobei, wenn der Computer-Programmcode durch einen Computer geladen und ausgeführt wird, der Computer eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens wird. Die Verfahren können auch zumindest teilweise in Form eines Computers verkörpert sein, in dem Computer-Programmcode geladen und/oder ausgeführt wird, so dass der Computer zu einer Vorrichtung wird, die die Verfahren ausführt. Wenn sie auf einem Mehrzweck-Prozessor implementiert sind, konfigurieren die Computer-Programmcode-Segmente den Prozessor, um spezielle Logikschaltungen zu erzeugen. Die Verfahren können alternativ teilweise in einem digitalen Signalprozessor verkörpert sein, der aus anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen zum Ausführen der Verfahren ausgebildet sein kann.

Claims

System zum Reinigen eines Behälters, das Folgendes umfasst: ein Gehäuse (301); eine Reinigungseinheit (320) in dem Gehäuse (301), wobei die Reinigungseinheit (320) eine Reinigungskammer (321) umfasst, die konfiguriert ist, ein Reinigungsmittel in einen Behälter in der Reinigungskammer (321) zu sprühen und den Behälter zu trocknen; eine Analyseeinheit (340) in dem Gehäuse (301), wobei die Analyseeinheit (340) konfiguriert ist, Luft in dem aus der Reinigungskammer kommenden Behälter zu analysieren und ein Testergebnis für Inhaltsstoffe von möglicher luftgetragener molekularer Kontamination und Feuchtigkeit bereitzustellen; eine Vakuumeinheit (360) in dem Gehäuse (301), wobei die Vakuumeinheit eine Vakuumkammer (361) umfasst, die konfiguriert ist, um Vakuum auf den Behälter anzuwenden, wenn das Testergebnis für einen der Inhaltsstoffe höher als ein entsprechender vorbestimmter Schwellenwert ist; mindestens eine Ladeöffnung (302), die konfiguriert ist, einen Behälter bereitzustellen; ein Ausrüstungs-Front-End-Modul (EFEM), das mit der mindestens einen Ladeöffnung (302) verbunden ist; einen Toröffnungsbereich (306), der mit dem Ausrüstungs-Front-End-Modul (EFEM) verbunden ist, und einen Torschließbereich (310) in dem Gehäuse (301), der mit dem Ausrüstungs-Front-End-Modul (EFEM) verbunden ist; und eine Pufferstation (308) zwischen dem Toröffnungsbereich (306) und der Reinigungskammer (321) der Reinigungseinheit (320) und zwischen der Analyseeinheit (340) und dem Torschließbereich (310), wobei die Pufferstation (308) konfiguriert ist, den Behälter in die Reinigungskammer (321) zu bewegen, und auch konfiguriert ist, den Behälter von der Analyseeinheit (340) zu dem Torschließbereich (310) zu bewegen, wenn das Testergebnis für einen Inhaltsstoff nicht höher als ein entsprechender vorbestimmter Schwellenwert ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Behälter ein einheitlicher Behälter mit Frontöffnung (FOUP) ist.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vakuumeinheit (360) konfiguriert ist, den Behälter in der Vakuumkammer (361) aufzunehmen und Vakuum sowohl innerhalb als auch außerhalb des Behälters anzuwenden.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Reinigungseinheit (320) mindestens eine Düse (318) umfasst, die konfiguriert ist, das Reinigungsmittel in dem Behälter zu versprühen.
System nach Anspruch 4, wobei die Reinigungseinheit (320) weiter mindestens eine Düse (318) umfasst, die konfiguriert ist, ein Gas in dem Behälter zu versprühen.
System nach Anspruch 5, wobei die mindestens eine Düse (318), die konfiguriert ist, das Reinigungsmittel zu versprühen, dieselbe ist wie die mindestens eine Düse (318), die konfiguriert ist, das Gas zu versprühen.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Reinigungseinheit (320) weiter ein Heizelement (324) umfasst, das konfiguriert ist, den Behälter in der Reinigungskammer zu erwärmen.
Verfahren zum Reinigen eines Behälters mit einem System nach einem der vorangehenden Ansprüche, das Folgendes umfasst: • Reinigen eines Behälters (312) in der Reinigungskammer (321) der Reinigungseinheit (320); • Analysieren von Luft in dem Behälter (312) in der Analyseeinheit (340), die mit der Reinigungseinheit verbunden ist, nach dem Reinigen des Behälters, um ein jeweiliges Testergebnis für Inhaltsstoffe von möglicher luftgetragener molekularer Kontamination und Feuchtigkeit bereitzustellen; und • Ermitteln, ob das Testergebnis höher als ein entsprechender vorbestimmter Schwellenwert ist, wobei dann, ♦ wenn das Testergebnis für einen der Inhaltsstoffe nicht höher als sein entsprechender Schwellenwert ist, der Behälter (312) für die Halbleiterverarbeitung freigegeben wird; ♦ wenn das Testergebnis für einen der Inhaltsstoffe höher als sein entsprechender Schwellenwert ist, der Behälter (312) in der Vakuumkammer (361) der Vakuumeinheit (360) eingebracht und Vakuum auf den Behälter (312) angewendet wird, um jeden Inhaltsstoff von luftgetragener molekularer Kontamination und Feuchtigkeit auf einen Wert zu bringen, der niedriger als der entsprechende Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die entsprechenden vorbestimmten Schwellenwerte in einer Gruppe von vorbestimmten Spezifikationen umfasst sind, die Folgendes umfassen: einen Säuregehalt von weniger als 15•10^-7 vol%; einen HF-Gehalt von weniger als 20•10^-7 vol%; einen S02-Gehalt von weniger als 1,0•10^-7 vol%; einen Amin-Gehalt von weniger als 20•10^-7 vol%; einen Gehalt flüchtiger organischer Inhaltsstoffe von weniger als 1000•10^-7 vol%; und einen relativen Feuchtigkeitspegel von weniger als 55%.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei dann, wenn sich der Behälter (312) in der Vakuumkammer (361) befindet, Vakuum sowohl innerhalb als auch außerhalb des Behälters (312) angewendet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, wobei der Schritt des Reinigens des Behälters (312) in der Reinigungskammer (321) Folgendes umfasst: Sprühen eines Reinigungsmittels in den Behälter (312); und Trocknen des Behälters (312).
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Reinigen des Behälters (312) in der Reinigungskammer (321) weiter Folgendes umfasst: Sprühen des Reinigungsmittels auf Außenwände des Behälters (312).
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Schritt des Trocknens des Behälters (312) zumindest das Sprühen eines Inertgases in den Behälter (312), Sprühen von heißer Luft in den Behälter (312), oder Erwärmen des Behälters (312) auf eine erhöhte Temperatur umfasst.