JP2007192829A - 清浄環境で粒子をモニターするアンサンブルマニホルド、システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体製造装置等の製造で用いられる加工具内の微小環境で汚染をモニターするための新規のシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】ミニ環境中で作動する、粒子検知器（４５０、５７０）にアンサンブル流れを供給するアンサンブルマニホルドシステム（４００、５００）であって：複数の試料ポート（４４２、５４２）；複数の試料チューブ（４３０）であって、該試料チューブの各々が、該ミニ環境内の別個の可能な汚染現象源に接続された第一端部、および該試料ポートの１つに接続された第二端部を有する、複数の試料チューブ；粒子検知器のフローセルであって、ここで、該試料ポートを通って流れる流体は、開閉バルブまたは他の流れセレクタを使用することなく合体される、フローセル；ならびに該フローセルに接続されている、出口ポートを備える。
【選択図】図４

Description

（発明の背景）
（１．発明の分野）
本発明の分野は、集積回路、電子工業、製薬工業および他の工業の清浄環境で粒子をモニターする装置および方法に関する。

（２．問題点の説明）
半導体工業およびデータ記憶工業は、外気に晒した加工環境を備えたボールルームクリーンルームから、自律エアハンドリングシステムを備えた密閉加工具へと移り変わっている。各加工具は、ミニ環境（ｍｉｎｉ−ｅｎｖｉｒｏｍｅｎｔ）（ここでは、１つまたはいくつかの加工機能が実行される）を含むと見なされ得る。ミニ環境ベースの加工具は、１つまたは１つより多くのクリーンゾーンを含み得、各クリーンゾーンは、別個の濾過サービスおよび製品取り扱いシステムを組み込んでいる。それゆえ、現代の集積回路製造プラントは、通例、ファブ（ｆａｂ）として知られているが、典型的には、何百もの小さく縮小したミニ環境を含む。ミニ環境は、広範囲のサイズで存在しており、典型的なサイズは、３ｍ×３ｍ×３ｍの体積を有する。ミニ環境のエアハンドリングシステムは、その製品に近いので、極めて隔離された汚染現象が起こる。汚染は、しばしば、絶えず起こるのではなく、むしろ、加工作業の結果であり得る。それゆえ、汚染現象は、空間的または経時的に孤立され得る。集積回路製造工業、および非常に清浄な環境が要求される他の工業の重大な問題の１つには、これらの孤立現象の検出がある。

典型的な製作手順では、フロント−オープニング−ユニィファイド−ポッド（ｆｒｏｎｔ−ｏｐｅｎｉｎｇ−ｕｎｉｆｉｅｄ ｐｏｄ）（ＦＯＵＰ）が、多くのミニ環境にウエハを運び、ロボットが、ウエハをＦＯＵＰから製造加工ゾーンへと移動し、加工後、これらのウエハは、ＦＯＵＰに戻る。ミニ環境からのデータから、それらが最初に想像した程には清浄でないことが明らかとなる。結果的に、ミニ環境には、粒子のモニタリングが必要であり、このミニ環境の間接エアハンドリングおよび区画化特性は、寸法が小さく、そして孤立した粒子現象の検出確率が高い粒子カウンタを必要としている。

ミニ環境をモニターするいくつかの基本的な方法が当該技術分野で公知である。第一の方法は、各ミニ環境に対する専用センサを使用して、連続モニタリングをすることである。第二の方法は、多重システムを使用することであり、このシステムは、ステッピングマニホルドシステムおよび単一粒子検知器を含む。この方法を使って、試料は、多数のミニ環境からまたは単一ミニ環境の多数の地点から連続的に引き出され、一度に１個の試料ずつ、複数の段階で連続的に測定される。第三の非自動化方法は、移動センサを使用し、これは、１つのミニ環境から他のものへと移動する。このセンサは、このミニ環境上の「粒子ポート」に装着されている。

図１は、当該技術分野で公知の専用センサシステム１００の略図を示す。加工具１０２は、密閉気体ミニ環境１０４を含み、これは、サンプリングプローブ１０６（これは、１０８にサンプリングすることにより、粒子検知器１１０に接続されている）の使用についてモニターされている。専用センサは、短い断続的な現象を捕捉して、その試料プローブのサンプリングゾーンを連続的にモニターするという明らかな利点をもたらす。しかしながら、重大な欠点には、専用センサのサンプリングゾーンが比較的に小さく、典型的には、１平方フィート未満のフットプリントを有することがある。従って、専用センサは、限られた空間的適用範囲しかなく、このサンプリングゾーンにおいてのみ粒子を検出し、このミニ環境の他の位置においては粒子を検出しない。例えば、加工具２０２の図が図２で描写されており、これは、ミニ環境２０４および４つのプロセス機能２０６、２０８、２１０、２１２を含む。加工具２０２を通る半導体ウエハ２１４の運動は、破線領域２２０で指定したゾーンを通る移動を含み、これは、加工機能２０６、２０８、２１０の液体環境を含む。加工具２０２を通る運動はまた、矢印２３０で指定した経路に沿った気体状清浄ゾーンを通る移動を含む。１２インチのウエハは、０．８平方フィートの表面積を有する。もし、この加工具の気体状ミニ環境を通る露出経路が、２４フィートであるなら、このウエハに対する有効露出面積は、１９平方フィートとなる。粒子汚染現象は、一般に、１平方フィート以下に対応する領域に限局されている。それゆえ、２４フィートの露出した加工経路２３０に沿った単一地点に位置している専用センサなら、その現象がサンプリングプローブの位置の数インチ以内で起こる場合に限り、汚染現象を検出する。しかしながら、加工具の加工経路全体を連続的にモニターするために、多数の専用サンプリングプローブおよび対応する高価な粒子カウンタを設けることは、経済的に、また、時には、物理的に、実用的ではない。

多重モニタリングシステムでは、多数のサンプリングプローブが、多重ステッピングマニホルドに接続されている。多重モニタリングシステム３００の略図は、図３で描写されている。典型的には、流体は、ポンプ３５０により、多重ステッピングマニホルド３１０を連続的に通して、各試料地点３０２から引き出される。順に、マニホルド制御器３１２は、粒子検知器３３０で検査される単一試料３２０を選択し、その間、選択されない試料からの他の全ての流体流れは、排出システム３４０で捨てられる。多重ステッピングマニホルドシステム３００により、単一の粒子検知器を使用して、多くの位置をモニタリングすることが可能となる。しかしながら、多重システムには、そのプローブ位置からの試料が多重手順におけるその順番に達するまで汚染現象が比較的に長時間にわたって未検出のままであり得るという欠点がある。実際、短時間または断続的な汚染現象は、その出現が多重手順の時機と一致しないなら、完全に未検出となり得る。混合流体マニホルド技術と呼ばれる別の技術では、２個の粒子検知器は、各ステッピングマニホルドに接続されている。このマニホルドにより、単一の試料が選択され、基本システムと同様に、１個の粒子検知器に送られるが、この間、他の全ての試料プローブからの試料は、合体されて、混合物として、第二粒子検知器に送られる。このようにして、各試料プローブ位置は、順に、個々にモニターされ、この間、残りの全試料の合体した混合流体ストリームは、連続的にモニターされる。しかしながら、この技術は、追加の制御装置と共に２個の粒子検知器および高価な多重ステッピングマニホルドを必要とするので、高価である。

ステッピングマニホルドを使用して多数の試料地点でミニ環境をモニターする従来のモニタリングシステムは、典型的に、各試料地点から、大容量の空気を引き出し、これは、時には、１立方フィートより大きい。これは、全流体環境に悪影響を与え得る。それらのプローブに至る配管は、この加工具の限られた空間を占める。多くのサンプリング地点をモニターするとき、それらのサンプリングプローブの全てへの配管にアクセスすることは不可能であり得る。この配管内の粒子（特に、エアロゾル粒子）は、その配管中で沈降し得、間違った低い測定値または負の測定値を生じ、また、この配管を詰まらせる。従来技術で使用されているステッピングマニホルドは、典型的には、２０ポンド程度の様式であり、大きな空間容量を占め、１フィート以上の直径を有する。

この移動システムは、資本コストが最も低いという利点を有する。しかし、それは、労働力コストが高いという欠点があり、また、非常に低いデューティサイクルを有する。

気体状清浄環境をモニターすることに関する上記問題点はまた、液状清浄環境を維持する際にも遭遇する。

集積回路製造工業、および清浄環境を必要とする他の工業で、経済的かつ物理的に実現可能な様式で、時間的に著しい間隙なしで、良好な空間的適用範囲を与えつつ、清浄環境で汚染現象をモニターし検出する粒子モニタリングシステムが必要とされている。

（解決手段）
本明細書で記述した発明は、上記問題点を軽減するアンサンブルマニホルド、システムおよび方法を提供する。

本発明によるアンサンブルマニホルドは、清浄環境で収集した流体試料の全てを組み合わせ、このアンサンブル流れを粒子検知器に供給する。アンサンブルマニホルドは、以下の部分を含む：複数の試料ポート；粒子検知器に流体接続するように適合されている、送達ポート；および流れ接合部であって、該流れ接合部は、該試料ポートと該送達ポートとの間に位置しており、ここで、該試料ポートを通って流れる流体が合体される、流れ接合部。

他の局面では、アンサンブルマニホルドは、以下の部分を含む：複数の試料ポート；粒子検知器のフローセルであって、ここで、該試料ポートを通って流れる流体が合体される、フローセル；および出口ポート。

本発明による、清浄環境で粒子を検出するシステムは、以下の部分を含む：アンサンブルマニホルドであって、該アンサンブルマニホルドは、複数の試料ポートおよび送達ポートを有する、アンサンブルマニホルド；複数の流体源であって、該流体源は、該清浄環境に位置しており、該流体源の各々は、該試料ポートの１個に流体接続されている、流体源；該アンサンブルマニホルドの該送達ポートに流体接続されている、粒子検知器。本発明によるシステムの１実施形態は、前記流体源と流体接触した複数のサンプリングプローブを含み、各該サンプリングプローブは、前記試料ポートの１つと流体接続されている。好ましくは、前記サンプリングプローブは、等速性サンプリングプローブである。典型的には、前記清浄環境は、半導体ウエハ加工具のミニ環境である。流体試料は、ハウス真空または真空ポンプまたは他の適切な手段を使用して、この清浄環境からアンサンブルマニホルドへと引き出され得る。好ましい実施形態では、システムは、複数の試料チューブを含み、各試料チューブの一端は、前記サンプリングプローブの一端に装着され、そして該試料チューブの他端は、前記試料ポートの一端に装着されている。好ましくは、アンサンブルマニホルドは、そのアンサンブルマニホルドを選択した粒子検知器に直接取り付けるように設計された特定のマニホルド適応を含む。別の実施形態では、システムは、アンサンブルマニホルドの出口（送達ポート）を前記粒子検知器に接続する送達チューブを含み得る。前記送達チューブは、２個の末端を有し、該送達チューブの一端は、前記アンサンブルマニホルドの前記送達ポートに装着され、そして該送達チューブの他端は、前記粒子検知器に装着されている。

本発明による、清浄環境で粒子を検出する方法は、以下の工程を包含する：複数の流体試料を、該清浄環境にある複数の試料地点で連続的に同時に引き出す工程；該複数の流体試料の全てを合体流体ストリーム（アンサンブル流れ）に連続的に合流する工程；該合体流体ストリームを粒子検知器に連続的に流す工程；および該合体流体ストリームを該粒子検知器でモニターする工程。典型的には、前記流体試料の各々は、前記複数のサンプリング地点に位置している複数のサンプリングプローブの１個を通って引き出され、該サンプリングプローブの各々は、前記試料ポートの１個に流体接続されている。好ましくは、前記流体試料の引き出しは、等速で行われる。この理由のために、前記サンプリングプローブは、好ましくは、等速サンプリングプローブである。好ましくは、前記清浄環境は、半導体ウエハ加工具のミニ環境である。本発明による方法は、前記流体試料が気体状流体を含み前記粒子がエアロゾル粒子であるとき、有用である。本発明による方法はまた、前記流体試料が液体流体を含むとき、有用である。

より特定すれば、本願発明は、以下の項目に関し得る。

（項目１）ミニ環境中で作動する、粒子検知器（４５０、５７０）にアンサンブル流れを供給するアンサンブルマニホルドシステム（４００、５００）であって、このシステムは、以下：複数の試料ポート（４４２、５４２）；複数の試料チューブ（４３０）であって、これらの試料チューブの各々は、上記ミニ環境内の別個の可能な汚染現象源に接続された第一端部、および上記試料ポートの１つに接続された第二端部を有する、複数の試料チューブ；粒子検知器のフローセルであって、ここで、上記試料ポートを通って流れる流体は、開閉バルブまたは他の流れセレクタを使用することなく合体される、フローセル；ならびに該フローセルに接続されている、出口ポート、を備える、システム。

（項目２）粒子検知器（４５０、５７０）にアンサンブル流れを供給する、ミニ環境のアンサンブルマニホルドシステム（４００、５００）であって、このアンサンブルマニホルドシステムは、以下：アンサンブルマニホルドであって、以下：複数の試料ポート（４４２、５４２）；送達ポート（４４８、５４８）であって、この送達ポートは、粒子検知器に流体接続するように適合されている、送達ポート；および流れ接合部（４４６、５４６）であって、この流れ接合部において、上記試料ポートからの流体が混合され、この流れ接合部は、上記試料ポートの全てを上記送達ポートに接続する、流れ接合部、を備える、アンサンブルマニホルド；ならびに複数の試料チューブ（４３０）であって、これらの試料チューブの各々が、上記ミニ環境内の別個の可能な汚染現象源に接続された第一端部、および上記試料ポートの１つに接続された第二端部を有する、複数の試料チューブ、を備え；上記アンサンブルマニホルドシステムは、上記流体汚染源の異なるものを異なる時点で選択するための、流れセレクタを有しない、アンサンブルマニホルドシステム。

（項目３）上記アンサンブルマニホルドが、粒子検知器に直接取り付けられている、（項目２）に記載のアンサンブルマニホルドシステム。

（項目４）上記アンサンブルマニホルドが、２．２２４ニュートン未満の重量である、（項目２）に記載のアンサンブルマニホルドシステム。

（項目５）上記アンサンブルマニホルドが、１９７立方センチメートル未満の全容量を有する、（項目２）記載のアンサンブルマニホルドシステム。

（項目６）さらに、上記流体源と流体接触した複数のサンプリングプローブ（５１２）を含み、各該サンプリングプローブが、流体導管の１つと流体接続されている、（項目２）に記載のアンサンブルマニホルドシステム。

（項目７）上記サンプリングプローブが、等速性サンプリングプローブである、（項目６）に記載のアンサンブルマニホルドシステム。

（項目８）さらに、２個の末端を有する送達チューブ（４５２）を含み、上記送達チューブの一端が、上記アンサンブルマニホルドの前記送達ポートに装着され、そして上記試料チューブの他端が、上記粒子検知器に装着されている、（項目２）２に記載のシステム。

（項目９）粒子を検出する方法であって、この方法は、以下の工程：複数の可能な汚染現象源を有するミニ環境（４１０、５１０）を提供する工程；複数の流体試料の各々を、上記ミニ環境における該可能な汚染現象源の１つから連続的に同時に引き出す工程；上記複数の流体試料の全てを合体流体ストリームに連続的に合流する工程；上記合体流体ストリームを粒子検知器（４５０、５７０）に連続的に流す工程；および上記引き出しと上記合流との間の隔離された囲まれた領域内に、各該流体試料を閉じ込める工程、を包含する、方法。

（項目１０）上記流体試料の各々が、上記複数の可能な汚染源に位置している複数のサンプリングプローブ（５１２）の１個を通して引き出され、上記サンプリングプローブの各々が、上記試料ポートの１個に流体接続されている（項目９）に記載の方法。

（項目１１）上記流体試料の引き出しが、等速で行われる、（項目９）に記載の方法。

（項目１２）上記流体試料が、気体状流体、エアロゾル粒子および液状流体からなる群から選択される流体を含有する、(項目９)に記載の方法。

（項目１３）アンサンブルマニホルドを、上記粒子検知器に直接取り付ける工程をさらに包含する、(項目９)に記載の方法。

本願発明のシステムは、半導体製造装置等で用いられる複数のミニ環境をモニターする従来のシステムのように、開閉バルブまたは流れセレクタ機構(または切換機構)を含まず、それによって、バルブのタイミングおよび切換を制御する制御装置を必要とすることはなく、コスト、システムの保守管理が容易であるので、マイクロ環境または他の清浄環境の一部で汚染が存在しているとき、その汚染の場所が同定されるという特有の効果を提供する。

（好ましい実施形態の詳細な説明）
（１．概説）
本発明を、図４〜９の助けによって、以下で説明する。図４および５は、いずれの特定のアンサンブルマニホルドにも特定の粒子検知システムにも相当しないことを理解すべきである。本発明によるアンサンブルマニホルド、粒子検知システムおよび方法は、多くの異なる形式で具体化され得、これらは、事実上、本明細書中で記述した実施形態から逸脱しない。図６〜８は、本発明によるアンサンブルマニホルドの例にすぎず、これらの図は、図４および５と同様に、本発明の範囲（これは、上記の特許請求の範囲で規定されている）を限定しないことがさらに理解できるはずである。

「アンサンブルマニホルド」との用語は、本発明によるマニホルド装置を当該技術分野で公知の他のマニホルドと区別するために使用される。本発明によるアンサンブルマニホルドは、複数の試料入口ポート、接合部（ここで、その試料源の全てからの試料流体は、合体される）、および出口または送達ポート（そこを通って、合体した試料ストリームは、粒子検知器へと流れる）を有する。全ての実用的な目的のために、本発明によるアンサンブルマニホルドは、可動部を有しない。従来技術の粒子検知システムで使用されるマニホルドとは対照的に、アンサンブルマニホルドは、典型的には、開閉バルブ、流れセレクタ機構および切換機構を含まない。さらに、アンサンブルマニホルドは、バルブのタイミングおよび切換を制御する制御装置を必要としない。結果として、本発明によるアンサンブルマニホルドは、物理的に、従来のステッピングマニホルドのサイズよりも小さい。また、アンサンブルマニホルドの資本コストは、ステッピングマニホルドのコストよりも少ない。アンサンブルマニホルドは、事実上、保守管理がいらない。

「アンサンブル流れ」との用語は、アンサンブルマニホルドから粒子検知器への流体試料の合体流れを意味する。「アンサンブル流れ」との用語は、従来のシステム（これらは、そのマニホルドへと流れる流体試料の全てを同時に測定しない）で測定される流れと区別するために使用される。

「直接接続」および「直接流体接続」との用語およびそれらと類似した用語は、本明細書中では、アンサンブルマニホルドから粒子検知器への接続を参照して、使用される。これらの用語は、本発明によるアンサンブルマニホルドの好ましい実施形態が配管を介在させることなく粒子検知器に流体接続できることを意味する。「直接」または「直接取り付けられている」またはそれらと類似した用語は、本明細書中では、アンサンブルマニホルドが粒子検知器に直接接続され支持されている実施形態を参照して、使用される。これは、従来のシステム（ここで、粒子検知器とミニ環境の他の部品との両方は、支持体枠組みまたはハウジングに個々に別々に支持されている）とは対照的であるが、しかしながら、本発明によるアンサンブルマニホルドは、別々の適合手段を使用してアンサンブルマニホルドの送達ポートを粒子検知器の入口に接続する特定の用途で、使用され得ることが理解されるはずである。

事実上、本発明のアンサンブルマニホルドを設計し操作し得る試料ポートの数には、理論的な制限はない。同様に、本発明によるシステムおよび方法は、モニターするための２個程度に少ない流体源を含み得、またはアンサンブルマニホルドを通って粒子検知器に流すための１０個までの流体試料源を含み得る。

（２．詳細な説明）
図４は、清浄環境４１０にて粒子を検出するシステム４００を示す。清浄環境４１０は、典型的には、加工具中のミニ環境であるが、流体試料源４２０を含む。流体試料は、試料チューブ４３０を通って、複数の試料ポート４４２を通り抜け、アンサンブルマニホルド４４０に流入する。試料ポート４４２を貫流する流体は、入口チャンネル４４４を貫流し続け、流れ接合部４４６で合体する。得られた合体流体ストリームは、送達ポート４４８を通って、送達チューブ４５２を経由し、粒子検知器４５０へと流れる。粒子検知器４５０での測定後、この流体ストリームは、排出システム４６０を通って出ていく。

図５は、本発明によるアンサンブルマニホルドおよびシステムの好ましい実施形態を描写している。清浄環境５１０、典型的には、ミニ環境は、複数のサンプリング地点５１２を含む。複数のサンプリングプローブ５２０（好ましくは、等速サンプリングプローブ（「ＩＳＰ」））は、サンプリング地点５１２に対応している。流体試料は、試料地点５１２から、サンプリングプローブ５２０を通って、ほぼ連続的に引き出される。これらの流体試料は、種々の技術により、サンプリングプローブ５２０を通して引き出され得、これらの技術には、流体試料が液状であるか気体状であるかに依存して、また、多数の加工変数に依存して、ハウス真空、真空ポンプまたは他の手段が挙げられる。これらの複数の流体試料は、試料プローブ５２０から、試料チューブ５３０を通って、対応する複数の試料ポート５４２を通り抜けて、アンサンブルマニホルド５４０に流入する。好ましい実施形態では、試料チューブ５３０は、可撓性プラスチックである。この配管のサイズは、各サンプリングプローブ５２０を通って引き出される流体試料の容量流速に依存して、変わり得る。この配管の可撓性およびその小さい直径（典型的には、１／４インチのＩＤを超えない）により、この加工具またはその付近で、多数の試料チューブにアクセス可能になる。それゆえ、多数の試料地点からの試料は、多数のサンプリングプローブ５２０によって収集でき、そして試料チューブ５３０を通って、アンサンブルマニホルド５４０へと流れることができる。また、この試料配管の直径が小さいことで、これらの試料チューブ内での流体速度が維持され、それにより、試料チューブでの粒子の沈降を最小にする。試料チューブ５３０の末端のサンプリングプローブ５２０および試料ポート５４２への接続は、種々のコネクタおよび他の当該技術分野で公知の手段により得る。下記のように、好ましい接続手段は、その配管の内壁とサンプリングプローブ５２０および試料ポート５４２の傾いた末端との間で密接に接触させることにより形成された圧力シールである。アンサンブルマニホルド５４０は、それ自体、従来技術で使用されているステッピングマニホルドと比べると、比較的に小さい。以下の実施例で記述するように、７個の試料ポート５４２を有するアンサンブルマニホルドは、１．５インチの外径および約１インチの高さを有し得る。マニホルド５４０は、比較的にサイズが小さく軽量であるので、マニホルドアダプタ５６０により、マニホルド５４０は、粒子検知器５７０に直接取り付けることが可能となる。殆どの用途では、本発明によるアンサンブルマニホルドは、３インチを超えない直径および類似の高さ寸法を有し、好ましくは、アンサンブルマニホルドは、２ポンド未満の重量である。典型的には、アンサンブルマニホルドは、重量が１／２ポンドを超えない；典型的には、それは、１４立方インチ未満の全容量を占める。マニホルド５４０は、典型的には、図５で描写しているように、粒子検知器５７０の上部パネルに取り付けられ、「ピンヘッド」外観を作り出す。アンサンブルマニホルド５４０と粒子検知器５７０との間の流体接続は、送達コネクタ５６０（これは、オス末端検知器入口ポート５６２およびメス末端５６４を含む）により行われる。図５のような好ましい実施形態では、メス末端５６４は、送達ポート５４８内で一体化される。しかしながら、アンサンブルマニホルド５４０と粒子検知器５７０との間の流体接続は、非常に多くの異なる形式の接続技術および装置のうちの１つを使用して、本発明に従って行われ得ることが理解されるべきである。好ましくは、それは、迅速接続スナップ方式コネクタ５６０と接続される。コネクタの分野で公知であるように、このようなコネクタは、このアンサンブルマニホルドが粒子検知器上に押し付けられたとき、スナップで適切な位置にくる弾力性部材を使用する。

システム５００は、それにより、従来技術より優れた、いくつかの利点をもたらす。その小径可撓性配管は、清浄環境５１０にある多数のサンプリング地点５１２に便利にアクセスできるようになる。小径配管は、流速を維持し、それにより、粒子の沈降を最小限にとどめる。アンサンブルマニホルド５４０は、従来技術のステッピングマニホルドと比較して、小さく、軽く、安価である。このマニホルドの種々のカスタマイズした適応によって、アンサンブルマニホルド５４０は、種々の異なる形式の粒子検知器に、迅速で直接的かつ便利に装着される。アンサンブルマニホルド５４０は、任意数の試料ポート５４２を有するように、迅速かつ安価に設計され製造され得る。本発明によるアンサンブルマニホルドは、好ましくは、通常の操作中に使用される開閉バルブ、流れセレクタまたは切換機構を含まない（一部の停止機構または入れ換え機構は、典型的には、その粒子検知システムを停止するのに使用されるが）。アンサンブルマニホルド４４０（図４）の実施形態は、典型的には、同じ直径および長さを有する試料ポート４４２および入口チャンネル４４４を含むものの、これらは、均一である必要はない。例えば、特定の入口チャンネルの内径は、そのチャンネルを通る流れ抵抗を少なくするために、他の入口チャンネルよりもかなり大きく、それにより、このチャンネルを通って流れる流体試料の相対サイズを大きくするように設計され得る。このようにして、清浄環境で選択された試料地点から引き出される流体試料は、選択された地点に対する粒子検知システムの全体的な感度を高めるために、他のものと比べて、増加され得る。

（実施例１）
図６、７および８は、本発明による代表的なアンサンブルマニホルドの縮尺図を描写している。図６は、７個の試料ポートおよび１個の送達ポートを有するアンサンブルマニホルド６００の上面図である。図７は、アンサンブルマニホルド６００の断面図である。図８は、下面図である。アンサンブルマニホルド６００は、約１／７立方フィート／分の流速で連続的に試料採取された７個の流体試料を合体するのに適切であり、これらは、合体されて、約１立方フィート／分の合体流体ストリームを形成する。アンサンブルマニホルド６００の外径に相当する寸法６０２は、１．５インチの値を有する。試料ポート６０２は、試料ポート穴６０４およびあご付き取付具６０５を含む。試料ポート穴６０４は、０．３２５インチの深さで、０．２５−２８標準タップで作製される。入口チャンネル６０６は、直径０．０９４インチ、および外径６０８から測定して深さ０．８０インチである。あご付き取付具６０５のあご付き末端６０９は、流体接続を引き起こすために、プラスチック試料チューブの末端に挿入される。図６および７で描写しているように、入口チャンネル６０６は、流れ接合部６１０で収束し、ここでは、流体試料は、操作中に合体して、合体流体ストリーム（アンサンブル流れ）を形成する。好ましくは、アンサンブルマニホルド６００は、ニッケルメッキアルミニウムから作製されるが、当該技術分野で公知の他の適切な材料が使用され得る。

図６および７のアンサンブルマニホルド６００は、カスタマイズされた送達ポート６２０（これは、事実上、任意の粒子検知器に特別に適応されている）によって、粒子検知器に直接取り付け可能である。代表的なアンサンブルマニホルド６００を、エアロゾル粒子検知器Ｍｏｄｅｌ Ａｉｒｎｅｔ，１．０ ＣＦＭ（立方フィート／分）（これは、Ｂｏｕｌｄｅｒ，ＣｏｌｏｒａｄｏのＰａｒｔｉｃｌｅ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．（「ＰＭＳ」）から市販されている）に流体接続し取り付けられるように特別に改造した。図６および図７の代表的なアンサンブルマニホルド６００では、送達ポート６２０は、Ａｉｒｎｅｔ粒子検知器の入口ポート用のレセプタとして機能し、これは、アンサンブルマニホルド６００とＡｉｒｎｅｔ検知器との間で、流体接続を生じるように、送達ポート６２０に挿入される。アンサンブルマニホルド６００（図８を参照）の底部にある穴６２４（これは、図７の円筒形表面６２１で束縛されている）の内径寸法は、０．３４２インチである。

（実施例２）
本発明によるアンサンブルマニホルド、システムおよび方法を、３００ｍｍファブのウエハ−ソーターに存在しているエアロゾル粒子をモニターするのに使用した。その加工具で、従来の方法を使用して、７個のＩＳＰサンプリングプローブを取り付けた。これらの７個のプローブの１つを、この加工具の多くの環境の中心に位置付け、他のプローブを、その装填ポートおよびウエハ移動機構の各々に位置付けた。１／８インチの内径を有する７本の可撓性プラスチックサンプリングチューブは、これらのサンプリングプローブを、実施例１で記述したものと類似したアンサンブルマニホルドの７個の対応する試料ポートに接続した。１／７ｃｆｍの流速で、これらの７個のサンプリングポートを通して、同時かつ連続的に、流体試料を引き出し、そして１．０ ｃｆｍの合体流れストリームにあるアンサンブルマニホルドで合体した。このアンサンブルマニホルドから合体した流れストリームを分析し、そして粒子検知器であるＰＭＳモデルＡｉｒｎｅｔ（１．０ ＣＦＭエアロゾル粒子検知器）で測定した。

単一のサンプリングプローブおよび専用粒子カウンタを含む専用システムで、１．０ ＣＦＭの流速で連続的に引き出した単一流体試料を測定した。この単一プローブを、上述のように、この加工具の同じ中心位置に設置した。

この専用システムおよび本発明のシステムから得た粒子計数測定結果は、図９のグラフにプロットしている。図９のグラフでは、時間（分）の関数として、正規化した粒子数をプロットしている。その専用センサは、図９でピーク９１０およびピーク９２０で表わされる２つの短時間汚染現象だけを検出した。ピーク９１０は、約１１分で起こり、また、ピーク９２０は、約６２分で起こった。対照的に、本発明による代表的なシステムおよび方法により、７分、１８分、２２分、２９分、４４分、４６分および６１分で開始する汚染現象を検出した。７分および６１分で開始する現象中に本発明に従って検出された粒子数は、その専用センサで検出した現象と比較して、非常に多かった。図９で示した代表的な結果は、本発明による方法およびシステムの有用性を立証している。

本発明の特徴は、マイクロ環境または他の清浄環境の一部で汚染が存在しているとき、その環境でのシステムの操作が望ましくないことを認識することである。すなわち、従来技術のシステムは、どこで汚染が起こっているかを正確に確認しようとするのに、複雑なスイッチなどを使用していた。しかしながら、現実には、何らかの汚染が起こると、そのシステムは、この汚染が正されるまで、作動が中止される。一般に、その中断時間中にて、このシステムは、通常の方法を使用して検査される。それゆえ、本発明によるシステムは、当該技術分野で一般的な作業と併用するとき、実用的かつ効率的であるだけでなく、経済的でもある。

本発明によるアンサンブルマニホルドの代替実施形態では、このアンサンブルマニホルドは、粒子検知器のフローセルを含む。例えば、図４を参照すると、粒子検知器フローセル４６０は、流れ接合部４４６と送達ポート４４８との間に位置し得る。この実施形態を使うと、その合体流れストリームの粒子検出は、このアンサンブルマニホルドそれ自体内で行なわれ、この合体流れ試料を、そのマニホルドの出口から別の粒子検知器ユニットへと流す必要がなくなる。

現在、本発明の好ましい実施形態であると考えられているものが記述されている。本発明は、その精神または重要な特徴から逸脱することなく、他の特定の形態で具体化できることが分かる。例えば、本発明は、エア粒子検知システムに関して記述されているものの、また、水、化学物質および他の検知システムにも組み込まれ得る。このアンサンブルマニホルドと組み合わせて、他の多くのコネクタおよびポートが使用できる。さらに、現在、アンサンブルマニホルドの可能性および利点が記述されているが、開示された原理の多くの改良および異形が考案され得る。本実施形態は、従って、例示と考えられ、限定ではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲で示される。

半導体製造装置等の製造で用いられる加工具内の微小環境で汚染をモニターするためのシステムおよび方法が提供される。

（要約）
清浄環境で粒子を検出するシステムは、アンサンブルマニホルド（４４０）を含み、該アンサンブルマニホルドは、複数の試料ポート（４４２）、送達ポート（４４８）および流れ接合部（４４６）を有し、該流れ接合部は、開閉バルブまたは他の流れセレクタを有さず、該試料ポートの全てを該送達ポートに接続する。１実施形態では、アンサンブルマニホルド（５４０）は、スナップ留めコネクタを使用して、粒子検知器（５７０）に直接取り付けられる。清浄環境（４１０）には、複数の流体源（４２０）が位置しており、該流体源の各々は、該試料ポート（４４２）の１個に流体接続されている。

図１は、当該技術分野で公知の専用センサシステムの略図を示す。 図２は、従来技術の加工具の図を示し、これは、ミニ環境、加工機能、および長いプロセス経路（ここで、短い断続的な汚染現象は、未検出のままである）を含む。 図３は、ステッピングマニホルドを使用する従来技術の多重モニタリングシステムの略図を描写している。 図４は、清浄環境にて粒子を検出する本発明のシステムを描写している。 図５は、本発明によるアンサンブルマニホルドおよびシステムの好ましい実施形態を描写している。 図６は、本発明による代表的なアンサンブルマニホルドの縮尺図を描写している。 図７は、本発明による代表的なアンサンブルマニホルドの縮尺図を描写している。 図８は、本発明による代表的なアンサンブルマニホルドの縮尺図を描写している。 図９は、従来の専用システムおよび本発明のシステムによる粒子計数測定の正規化した粒子数を時間（分）の関数としてプロットしたグラフである。

符号の説明

４００ アンサンブルマニホルドシステム
４１０ 清浄環境
４２０ 流体試料源
４３０ 試料チューブ
４４０ アンサンブルマニホルド
４４２ 試料ポート
４４４ 入口チャンネル
４４６ 流れ接合部
４４８ 送達ポート
４５０ 粒子検知器
４５２ 送達チューブ

Claims (1)

1. ミニ環境中で作動する、粒子検知器（４５０、５７０）にアンサンブル流れを供給するアンサンブルマニホルドシステム（４００、５００）であって、該システムは、以下：
   複数の試料ポート（４４２、５４２）；
   複数の試料チューブ（４３０）であって、該試料チューブの各々が、該ミニ環境内の別個の可能な汚染現象源に接続された第一端部、および該試料ポートの１つに接続された第二端部を有する、複数の試料チューブ；
   粒子検知器のフローセルであって、ここで、該試料ポートを通って流れる流体は、開閉バルブまたは他の流れセレクタを使用することなく合体される、フローセル；ならびに
   該フローセルに接続されている、出口ポート、
   を備える、システム。

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