JP2016506065A - 大気圧において半導体基板を搬送し格納する輸送キャリアにおける粒子汚染を測定するための測定ステーションおよび測定方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、測定ステーションを使用して、大気圧で半導体基板を搬送し格納する輸送キャリアの粒子汚染を測定するための方法に関する。この測定方法は、− 測定モジュール（５）を剛性筐体（２）に結合し、それにより、筐体測定インタフェース（１６）と、結合した剛性筐体（２）との間の第１の測定容積（Ｖ１）を画定し、剛性筐体（２）の内壁の汚染を測定するステップと、− ドア（３）を測定モジュール（５）に結合し、それにより、前記測定面（２２）と、反対側ドア（３）との間の第２の測定容積（Ｖ２）を画定し、ドア（３）の汚染を測定するステップとを備えている。本発明はまた、関連する測定ステーションにも関する。【選択図】 図３ａ

Description

本発明は、大気圧において半導体ウェーハまたはフォトマスク等の半導体基板を搬送し格納する輸送キャリアにおける粒子汚染を測定するための測定ステーションに関する。本発明はまた、対応する測定方法にも関する。

輸送キャリアは、大気圧で外部環境から分離され、１つ以上の基板を搬送し格納するための閉空間を画定している。

半導体の製造に際しては、基板は、キャリアによって、１つの処理装置から別の処理装置に転送されるか、または２つの製造ステップの間に格納されるようになっている。特に、ＦＯＵＰ（正面開口式一体型容器：ｆｒｏｎｔ ｏｐｅｎｉｎｉｇ ｕｎｉｆｉｅｄ ｐｏｄ）、またはＦＯＳＢ（正面開口式運搬箱：ｆｒｏｎｔ ｏｐｅｎｉｎｇ ｓｈｉｐｐｉｎｇ ｂｏｘ）等の正面開口式ウェーハ輸送格納キャリア、またはＳＭＩＦポッド（標準機械インタフェース容器：ｓｔａｎｄａｒｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｐｏｄ：）等の底面開口式ウェーハ輸送格納キャリア、また更には、ＲＳＰ（レチクルＳＭＩＦ容器：ｒｅｔｉｃｌｅ ＳＭＩＦ ｐｏｄ）、ＭＲＰ（複数レチクルＳＭＩＦ容器：ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｒｅｔｉｃｌｅ ＳＭＩＦ ｐｏｄ）等のフォトマスク輸送格納キャリアは標準化されている。

これらの輸送キャリアは、ポリカーボネート等でつくられており、場合により、これらの材料は、汚染物質を濃縮する可能性があり、特に、有機アミンまたは有機酸の汚染物質を濃縮する可能性がある。具体的には、半導体の製造中に、輸送キャリアを取り扱うと、それにより、汚染粒子が形成され、その汚染粒子は、輸送キャリアの壁面に停留して、輸送キャリアを汚染する。壁面に付着した粒子は、後に離脱して、これらキャリアの中に格納されている基板の上に落下し、これらの基板を使用不可能にする。この汚染は、基板にとって非常に有害である可能性がある。従って、これらのキャリアを、清浄にする必要がある。キャリアは、定期的に、純水等の液体で洗浄する必要がある。これらの洗浄ステップは、半導体基板製造工場で独自に、または大気圧輸送キャリアの洗浄専門の会社によって行われる。

キャリアが洗浄を必要とする時期を決定するべく、粒子の汚染を測定するための公知の方法では、液体粒子検出器を使用して、輸送キャリアの壁に付着した粒子の数を測定する。しかし、この方法は、工業的半導体製造工程において実施するには、時間がかかり、かつ困難であるという欠点を有している。また、このタイプのステップは、再現性がない。具体的には、得られた測定は、この測定業務を実行するための専門の会社に直接に依存しており、品質管理の工程を標準化することができない。従って、汚染粒子のない輸送キャリアが洗浄されることがあり、そのため、不必要に生産速度が低下するか、または粒子で汚染されている半導体基板輸送格納キャリアを使用し続けることになり、基板汚染の潜在的危険性を排除することはできない。

従って業界では、基板の欠陥レベルに影響がないようにするために、頻繁に予防洗浄を実施している。

これを防止するために、生産工場で直接リアルタイムに、輸送キャリアの粒子汚染を測定するようになっている装置が知られている。これは例えば、特許文献１に記載されている。この測定装置は、輸送キャリアのドアを取り外すようになっている第１のチャンバと、輸送キャリアにおける剛性筐体の粒子汚染を測定するようになっている第２のチャンバとを備えている。インタフェースは、剛性筐体の内壁に対してガスジェットを方向付けるヒンジ式注入ノズルを備え、これにより、粒子を剥離させ、粒子カウンタを使用して、粒子数を測定することができる。ガス流をパルス状に注入することにより、粒子の分離を改善することができる。

しかし、この測定装置では、ドアの粒子汚染レベルを測定することはできない。ドアは、輸送キャリアの内壁の中で、最も激しく、最も頻繁に、汚染が観測される部分である。

国際公開第２００９／１３８６３７号

従って、本発明の目的の１つは、大気圧輸送キャリアにおける、ドアを含む全ての内壁の粒子汚染のレベルを測定することができる測定ステーションと、これに対応する測定方法を提供することである。

この目的のために、本発明の１つの主題は、大気圧で半導体基板を搬送し格納する輸送キャリアの粒子汚染を測定するための測定ステーションである。前記輸送キャリアは、剛性筐体を備え、剛性筐体は、開口と、開口を閉じることができる着脱可能なドアを備えている。測定ステーションは、
− 少なくとも１つの負荷ポートを備える、制御された環境のチャンバ（制御環境チャンバ）であって、少なくとも１つの負荷ポートは、剛性筐体と、輸送キャリアのドアとの両方に結合するようになっており、これにより、ドアを制御環境チャンバの中に移動させることができる制御環境チャンバと、
− 粒子測定ユニットを備える測定モジュールとを備え、この測定モジュールは、
− 筐体測定インタフェースであって、制御環境チャンバに結合した剛性筐体と、ドアに代わって結合するようになっており、これにより、第１の測定容積を画定し、また、少なくとも１つの注入ノズルと、粒子測定ユニットに接続された第１のサンプル開口とを備えている、筐体測定インタフェースと、
− 中空状ドア測定インタフェースであって、ドアと結合して、測定モジュールの測定面と反対側ドアとの間の第２の測定容積を画定するようになっており、前記測定面は、少なくとも１つの注入ノズルと、粒子測定ユニットに接続された第２のサンプル開口とを有する、中空状ドア測定インタフェースとを備えていることを特徴としている。

従って、中空状のドアの測定インタフェースによって、閉じた測定容積を画定することができ、測定が実行される際には、その中に注入ノズルからガスを吹き込んで、ドアから粒子を剥離させ、そこから、粒子測定ユニットに接続された第２のサンプル開口から、ガスサンプルを取り出す。このようにして、ドアの粒子汚染を測定することができる。更に、輸送キャリアの貝殻状の形状の筐体を使用して、制御環境チャンバから分離された測定容積を画定することができる。

中空状ドアの測定インタフェースは、一般的に、例えば、枠状の形状を有している。

ドアは、例えば、中空状ドアの測定インタフェースの方向に移動させることができる。

測定モジュールは、モジュール移動機構を備えることができ、モジュール移動機構は、筐体測定インタフェースを、休止位置と、結合剛性筐体の中の測定位置との間を移動させるようになっている。

１つの実施形態においては、筐体測定インタフェースと、中空状ドア測定インタフェースとは、背中合わせに配置されている。例えば、筐体測定インタフェースは、結合剛性筐体の中を移動することができ、ドアは、中空状ドア測定インタフェースの方向に移動することができる。

粒子測定ユニットのサンプルラインは、弁装置を備え、これにより、第１および第２のサンプル開口の間を、選択的に切り替えることができるようになっている。従って、単一の粒子カウンタを使用して、ドアの粒子汚染レベルと、剛性筐体の内壁の粒子汚染レベルとの両方を測定することができ、測定ステーションの費用と、保守費用との両方を削減することができる。

１つの実施形態においては、筐体測定インタフェースは、少なくとも２つの注入ノズルを備え、これら少なくとも２つの注入ノズルは、制御環境チャンバに結合した剛性筐体における、少なくとも２つの異なる個所に、ガスジェットを導くようになっている。注入ノズルのそれぞれの方向は、結合剛性筐体に対して固定されている。

このように、本発明では、従来技術におけるように、注入ノズルを移動させて、剛性筐体の上の異なる区域にガスを吹き付けるのではない。本発明では、ガスは、固定された方向の注入ノズルから吹き付けられ、これにより粒子を剥離させる。測定は、筐体測定インタフェースによって閉じられた剛性筐体の閉空間の中で、可動部分を使用することなく行われる。吹きつけ操作の際に、注入ノズルを移動させることなく、剛性筐体の内壁に対して、極力近傍から、確実にガスを吹き付けることができる。

更に、注入ノズルの吐出孔と、剛性筐体の内壁との間の距離を制御して、最適にすることができる。

更に、ガスジェットの方向と、注入ノズルの流速および圧力の組み合わせとを制御することができ、一度設定すれば、その後は、全ての場合に対して、同一の粒子剥離条件を再現することができ、そのため、測定の再現性は保証される。

測定ステーションは、注入ノズルへのガスの選択的注入を制御するようになっている処理ユニットを備えることができる。

１つの実施形態においては、筐体測定インタフェースは、筐体測定インタフェースの基部から突出している測定ヘッドを備えている。例えば、前記測定ヘッドは、一般的に平行六面体の形状を有し、測定ヘッドの５面のそれぞれは、筐体測定インタフェースの基部から突出し、少なくとも１つの注入ノズルを備えることができる。従って、剛性筐体の５面のそれぞれの面に対するガスの注入を選択的に制御して、５面のそれぞれの面の汚染を測定することができ、これにより、汚染の由来源、および清浄状態を、輸送キャリアの各内壁に対して、高い精度で測定することができる。

注入ノズルは、ルビー、サファイア、ジルコニア等の硬質材料で作られたインジェクタ備えることができ、これにより、注入開口を高精度に規定することができる。従って、良好な測定再現性を得ることができる。更に、硬質材料で作られたインジェクタは、疲労に対する耐性を有し、寸法の経時変化を回避することができる。

注入ノズルは、例えば、互いに直交し、制御環境チャンバに結合した剛性輸送キャリア筐体の壁と直交する、少なくとも２つの方向にガスジェットを導くように構成することができる。壁に直交するガスジェットは、剛性筐体の内壁に対する影響を軽減し、内壁に付着した粒子を効果的に剥離させることができる。

粒子測定ユニットは、サンプルラインの中にパージガスを注入するようになっている洗浄手段を備えることができる。

ドア作動機構、および／またはモジュールの移動機構のアクチュエータは、制御環境チャンバ内に配置することができる。制御環境チャンバは、濾過層流ユニットを備えることができ、これにより、制御環境チャンバの内部雰囲気を濾過空気の層流の下に置くことができる。従って、アクチュエータによって生成されるいずれの粒子も、測定ステーションから排出することができる。

測定ステーションは、制御環境チャンバの横側に位置する電気キャビネットを備えることができる。電気キャビネットは、粒子測定ユニットの真空ポンプを収容し、これにより、電気キャビネットの中に収容された種々の構成部品からの制御環境チャンバに対する汚染を防ぐことができる。

１つの実施形態においては、制御環境チャンバは、２つの負荷ポートを備え、２つの負荷ポートは、それぞれの輸送キャリアに結合することができる。モジュール移動機構は、例えば、筐体測定インタフェースを、休止位置と、どちらかの結合剛性筐体の中の測定位置との間を移動させるようになっている。

本発明の別の課題は、上記した測定ステーションを使用して、大気圧で半導体基板を搬送し格納する輸送キャリアの粒子汚染を測定するための測定方法の提供であり、この測定方法は、
− 測定モジュールを剛性筐体と結合させ、それにより、筐体測定インタフェースと結合剛性筐体の間の第１の測定容積を画定し、剛性筐体の内壁の汚染を測定するステップと、
− ドアを測定モジュールと結合させ、それにより、前記測定面と反対側ドアとの間の第２の測定容積を画定し、ドアの汚染を測定するステップとを備えている。

１つの実施形態においては、第１の隙間が、筐体測定インタフェースと、筐体測定インタフェースに結合された剛性筐体との間に残される。注入ノズル内に注入されるガスジェットは、サンプルされるガスに応じて条件が変えられており、漏れガス流が生成される。漏れガス流は、第１の隙間を通って、剛性筐体の外部に導かれる。第２の隙間は、中空状ドア測定インタフェースと、中空状ドア測定インタフェースと結合された剛性筐体との間に残される。注入ノズル内に注入されるガスジェットは、サンプルされるガスと比較して、条件が変えられており、漏れガス流が生成される。漏れガス流は、第２の隙間を通って、中空状ドア測定インタフェースの外部に導かれる。

サンプルされるガスよりも多くのガスを注入することにより、剛性筐体、およびドアは、いずれも汚染されることはない。

従って、迅速な自動測定、および再現性のある測定が可能であり、更に、輸送キャリアの内壁に関する粒子の由来源についての詳細を得ることができる。

他の利点および特徴は、本発明の例示的かつ非限定的な実施例の説明、および添付の図面から明らかになると思う。

粒子汚染を測定するための測定ステーションの第１の実施形態の斜視図である。測定ステーションは、輸送キャリアに結合されている。 輸送キャリアの剛性筐体の拡大図である。輸送キャリアは、測定位置にある測定モジュールを使用して測定ステーションに接続されている。 測定ステーション、および輸送キャリアを示す図である。 測定方法の第１のステップにおける、図３ａと同様の図である。第１のステップでは、測定ステーションの負荷ポートは、輸送キャリアのドアと結合されている。 測定方法の第２のステップにおける、図３ａと同様の図である。第２のステップでは、負荷ポートおよび結合されているドアは、制御環境チャンバの中に移動させられる。 測定方法の第４のステップにおける、図３ａと同様の図である。第４のステップでは、筐体測定インタフェースは、剛性筐体と結合される。 測定方法の第７のステップにおける、図３ａと同様の図である。第７のステップでは、ドアは、測定モジュールと結合される。 測定ヘッドの１つの実施形態を示す図である。 中空状ドア測定インタフェースと負荷ポートドアとの間に挟まれたドアの側面図である。 粒子汚染を測定するための測定ステーションの第２の実施形態の斜視図である。 図６に示す粒子測定ステーションの平面図である。

図１は、大気圧で半導体基板を搬送し格納するＦＯＵＰ輸送キャリアに結合された、粒子汚染を測定するための測定ステーション１を示す。

図は、ＦＯＵＰ輸送キャリアに結合している測定ステーションを示しているが、この測定ステーションは、特に、ＳＭＩＦ、ＦＯＳＢ、ＲＳＰ、またはＭＲＰ等の、大気圧で半導体基板を搬送し格納するための輸送キャリアとして標準化された他の種類のキャリアに適合させることもできる。

これらの輸送キャリアは、大気圧で閉じ込められた空気、または窒素内部雰囲気（すなわち、クリーンルームの動作環境における圧力とほぼ同等の圧力）を有する。しかし、周囲環境からは、分離されている。

図２および図３ａに示すように、輸送キャリアは、周辺剛性筐体２を備え、周辺剛性筐体２は、実質的に平行六面体の形状を有し、開口を含んでいる。開口は、着脱可能なドア３で閉じることができ、基板を挿入し、取り出すことができる寸法となっている。筐体２、およびドア３は、ポリカーボネート等の材料で作られている。 ＦＯＵＰ輸送キャリアの場合には、剛性筐体２は、ほぼ円筒状の底壁を有している。剛性筐体２の内側および底壁、およびドア３は、基板を保持するためのスロットが装備されている。キャリアは、比較的よく密封されてはいるが、そのシールレベルは、わずかな漏れが、剛性筐体２とドア３との間に配置されたシールを通して発生するようなレベルである。特定の輸送キャリア、特にＦＯＵＰキャリアでは、濾過ガス通気口が設けられており、これにより、輸送キャリアの内部と外部との間の圧力の平衡を得ることができる。

測定のためには、基板を取り出して、輸送キャリアを空にする。

図３ａに示すように、測定ステーション１は、制御環境チャンバ４と、測定モジュール５とを備えている。

制御環境チャンバ４の内部の雰囲気は、上記で定義した大気圧である。制御環境チャンバ４は、クリーンルームチャンバである。これは、例えば、ＩＳＯ標準１４６６４４−１に従って認証されたＩＳＯ３であり、「ミニ環境（ｍｉｎｉ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）」と呼ばれる環境を形成している。この目的のために、制御環境チャンバ４は、濾過層流ユニット６を備えることができる。

濾過層流ユニット６は、空気フィルタを備え、制御環境チャンバ４の中に浸透する外部空気から、粒子を濾過する。濾過層流ユニット６は、また、流れ拡散器を備え、濾過空気を層流に拡散する。この層流は、例えば、測定ステーション１の頂部から底部に向かって流れる。これは、図３ａにおいて、矢印Ｆ１で示してある。更に、制御環境チャンバ４の底部は、穿孔を有し、これを通して、層流を吹き抜けさせることができる。従って、濾過層流ユニット６によって、制御環境チャンバ４の内部の雰囲気は、濾過空気の層流によって掃引され、これにより、空気循環、または制御環境チャンバ４内の可動部品によって生成される可能性がある粒子の侵入を制限するとともに、それら粒子の排出を確実にしている。

測定ステーション１は、電気キャビネット７を備え、電気キャビネット７は、測定ステーションの電気部品の全てまたは一部を収容し、それらに電力を供給することができる。電気キャビネット７は、制御環境チャンバ４の横側で濾過空気の層流の外に設置すると有利である。このようにすると、電気キャビネット７内に収容されている種々の構成部品による制御環境チャンバ４の汚染を防止することができる。

制御環境チャンバ４は、正面板１０、および正面板１０の下に位置する負荷ポート８を備えている。

負荷ポート８は、剛性筐体２と、輸送キャリアのドア３との両方に結合されるようになっており、これにより、制御環境チャンバ４内にドア３を移動させ、剛性筐体２の内部を制御環境チャンバ４の内部と連通させることができる。

負荷ポート８は、プラットフォーム９を備え、これにより、輸送キャリアを受け入れて、設置することができる。プラットフォーム９は、存在センサを備え、存在センサは、輸送キャリアモデルが、測定ステーション１と適合するか否かを検査して受け入れるようになっている。更に、負荷ポート８のプラットフォーム９は、剛性筐体２と結合するために、ドッキング手段を備え、ドッキング手段は、剛性筐体２をクランプするとともに、剛性筐体２を、制御環境チャンバ４のアクセス１０の方に前進させるようになっている（図３ａの中の矢印Ｄ１）。

負荷ポート８はまた、負荷ポートドア１１を備えている。負荷ポートドア１１は、輸送キャリアのドア３と実質的に同じ寸法である。負荷ポートドア１１は、輸送キャリアがないときには、制御環境チャンバ４のアクセス１０を閉じることができる。負荷ポートドア１１は更に、ロック作動手段を備え、このロック作動手段は、ドア３のロック部材をロックおよびロック解除することができる。

ドア３のロック部材は、それ自体は公知の部材であり、例えば、ドア３側に取り付けられたボルトを備えている。このボルトは、半径方向または横方向の摺動運動によって作動し、輸送キャリアが閉じられるときに、輸送キャリアの剛性筐体２と係合する。

ロック部材がロック解除されると、ロック作動手段は、逆に、ドア３を負荷ポートドア１１に固定する。そしてドア／ドアアセンブリ３、１１は、一体となって、制御環境チャンバ４の中に移動される。これを行うために、負荷ポートドア１１は、ドア作動機構を備えている。

ドア作動機構は、例えば、第１のモータ駆動直線軸（図示せず）を備え、直線並進移動（水平並進移動等）させることができる。これは、図３ｂの中の矢印Ｄ２で示されている。これらの作動機構は、磁気軸受けアクチュエータであるのが好ましく、これにより、それらを、摩擦がなく、従って清浄に動かすことができる。ドア作動機構は、濾過層流の下の制御環境チャンバ４内に配置されていることが好ましく、これにより、ドア作動機構によって生成されるいかなる粒子も排出させることができる。

ドア／ドアアセンブリ３、１１ は、アクセス１０の正面区域から外れて、例えば、制御環境チャンバ４の内壁の近くでアクセス１０の反対側に移動させられる。別の実施形態（図示せず）においては、ドア作動機構は、ドア／ドアアセンブリ３、１１ を、水平方向ではなくて、制御環境チャンバ４の底部に向かって移動させる。

ドア３が、剛性筐体２から離されて移動すると、剛性筐体２の内部は、制御環境チャンバ４の内部空間と連通状態となる。

測定モジュール５は、筐体測定インタフェース１６を備え、筐体測定インタフェース１６は、制御環境チャンバ４に連結された剛性輸送キャリア筐体２に、ドア３、粒子測定ユニット１４、およびモジュール移動機構１５に代わって結合するようになっている。

筐体測定インタフェース１６は、少なくとも２つの注入ノズル２０を備えている。この少なくとも２つの注入ノズル２０は、接続された剛性筐体２の上の、異なる少なくとも２つの場所に、ガスジェットを導くようになっており、これら注入ノズル２０のそれぞれの方向は、結合剛性筐体２に対して固定されている。筐体測定インタフェース１６はまた、粒子測定ユニット１４に接続された第１のサンプル開口１２を備えている。

サンプル開口１２および注入ノズル２０は、例えば、測定ヘッド１３上に配置され、測定ヘッド１３は、筐体測定インタフェース１６の基部から突出している。

注入ノズル２０は、ルビー、サファイア、ジルコニア等の硬質材料で作られたインジェクタを備えている。インジェクタは、硬質材料からなる中空円筒であり、この中空円筒の内径は、非常に高い精度（数μｍ程度）で規定することができる。この内径は、ガス注入流速と圧力差（制御環境チャンバ４の大気圧とガス吸入孔の圧力との間の圧力差）との組み合わせを規定する。硬質材料製のインジェクタは、疲労に対する耐性を有し、これにより、寸法の経時変化を回避することができ、インジェクタを高い精度で製作することができる。従って、再現性が高い測定が可能になる。

インジェクタは、測定モジュール５のハウジング５ａを通して、分離弁（図示せず）を介して供給されるガスのガス供給システムに接続されている。注入されるガスは、窒素等の不活性ガスである。注入ノズル２０には、更に、粒子フィルタが設けられ、注入されるガスを汚染する粒子を、濾過することができるようになっている。

注入ノズル２０は、例えば、互いに直交し、制御環境チャンバ４に連結された剛性筐体２の壁に対して直交する、少なくとも２つの方向にガスジェットを導くようになっている（図３ｄの中の点線で示されるガスジェットの例参照）。壁に直交するガスジェットは、壁に対する影響を小さくして、粒子を効果的に剥離させることができる。

測定ヘッド１３は、例えば、平行六面体の形状を有している。この形状は、剛性筐体２の内部を、実質的に補完する形状となっている。測定ヘッド１３の５面のそれぞれは、筐体測定インタフェース１６の基部から突出しており、少なくとも１つの注入ノズル２０を備えている。注入ノズル２０は、測定ヘッド１３の面とほぼ直交する方向に、ガスジェットを導く。従って、剛性筐体２の５面の各々を、個別に測定することができる。

更に、それぞれの面は、複数の注入ノズル２０を備えることもでき、これら複数の注入ノズル２０は、ガスジェットを互いに平行な方向に導くようになっている。

例えば図２に示すように、測定ヘッド１３の、５つの突出面の各々は、それぞれ、４つの注入ノズル２０を備えている。１つの面の４つの注入ノズル２０は、正方形の４隅に配置されている。

図４に示す別の例においては、各面の４つの注入ノズル２０は、実質的に正中水平線に沿って整列されている。

測定の信頼性を高めるために、ガスジェットを、剛性筐体２の特に重要な区域（基板を保持するためのスロット、または剛性筐体２の隅）に局在化させることができる。また、１面当たりの注入ノズル２０の数を増加させることにより、内壁の表面に対するカバレッジを最大にすることもできる。

第１のサンプル開口１２は、例えば、測定ヘッド１３の面の内の１つの面に収容することができる。

測定ヘッド１３は、注入ノズル２０の吐出孔と、連結された剛性筐体２の内壁との間の距離が、数センチメートル程度、またはそれ以下、例えば１ｍｍ〜 １０ｃｍとなっている。粒子の剥離を最適化するために、注入ノズル２０の流量は、注入ノズル２０の数に応じて、例えば、１０〜３０リットル／分（例えば、約２０リットル／分）である。注入ノズルの数が増加すれば、流量は減少する。制御環境チャンバ４の大気圧と、ガス吸入孔の圧力との間の圧力差は、例えば、約３〜４バールである。

モジュール移動機構１５は、筐体測定インタフェース１６を、休止位置（図３ａ）と制御環境チャンバ４に接続された剛性筐体２の測定位置（図３ｄ）との間を移動させるようになっている。モジュール移動機構１５は、第２のモータ駆動軸を備えている。第２のモータ駆動軸によって、例えば、２つの直線並進移動をさせることができる。この２つの直線並進移動は、例えば、水平並進移動（図３ｃの矢印Ｄ３で示す）、および、ドア３の移動中に、剛性筐体２に向かって、または剛性筐体２から離して、測定ヘッド１３をアクセス１０の正面区域から出してシフトさせる垂直並進移動である。ドア作動機構に関しては、モジュール移動機構のアクチュエータは、磁気軸受アクチュエータであり、濾過空気の層流の下での制御環境チャンバ４の中に配置されることが有利である。

測定ヘッド１３は、筐体測定インタフェース１６の基部から、制御環境チャンバ４のアクセス１０の方向に突出している。筐体測定インタフェース１６の基部は、輸送キャリアドア３と、ほぼ同じ形状および寸法であり、ドア３に代わって、剛性輸送キャリア筐体２と容易に結合することができる。測定ヘッド１３は、例えば、筐体測定インタフェース１６の基部の中央に固定されている。

筐体測定インタフェース１６が、制御環境チャンバ４に結合した剛性筐体２の中（すなわち測定位置）に移動する際には、筐体測定インタフェース１６は、ドア３に代わって、剛性筐体２を閉じ、これにより、第１の測定容積Ｖ１を画定する。測定ヘッド１３は、この第１の測定容積Ｖ１の中に収容され、これにより、剛性筐体２の内部は、粒子測定ユニット１４に接続された第１のサンプル開口１２、および注入ノズル２０と連通する。このように、輸送キャリアの貝殻状形状周辺筐体を使用して、剛性筐体２と筐体測定インタフェース１６との間に、第１の測定容積Ｖ１が画定される。そして、測定ステーション１の残りの部分から分離された第１の測定容積Ｖ１の中で、測定が実行される。

筐体測定インタフェース１６は、剛性筐体２を密封状態に閉じているのではなく、筐体測定インタフェース１６と剛性筐体２との間にわずかな第１の隙間を残し、漏れ流れの通路を提供している。注入ノズル２０内に注入されるガスの注入流は、条件が変えられていて、第１の測定容積Ｖ１の中には、外部雰囲気と比較して、わずかに過圧力が生成され、そのため、第１隙間を通して外部に向かう気体の流れが促進される。これにより、粒子汚染の危険性が低減される

粒子測定ユニット１４は、例えば、真空ポンプ１７と、真空ポンプ１７の上流側に接続された粒子カウンタ１８と、粒子カウンタ１８の上流のサンプルライン１９を備えている。真空ポンプ１７は、例えば、電気キャビネット７の中に配置されている。

サンプルライン１９は、その端部のところで、測定ヘッド１３の第１のサンプル開口１２に接続されている。サンプルライン１９は、第１の分離弁１９ａを備えることができ、第１の分離弁１９ａは、第１のサンプル開口１２と粒子カウンタ１８との間に配置されている。サンプルライン１９は、十分に可撓性があり、長く、これにより、測定ヘッド１３を前後に移動させることができる。粒子測定ユニット１４は、例えば、ケーブルチェーンを備えることができ、サンプルライン１９を保持して案内する。粒子カウンタ１８は、例えば、制御環境チャンバ４の中に収容され、サンプル開口１２の極力近傍に配置され、これにより、粒子カウンタ１８に接続されたサンプルライン１９の長さを限定することができる。

更に、粒子測定ユニット１４は、洗浄手段２９を備えることができる。洗浄手段２９は、サンプルライン１９の中にパージガスを注入するようになっており、これにより、サンプルライン１９の中に停留している可能性がある粒子を廃棄することができる。

ガスサンプルは、筐体測定インタフェース１６に接続された剛性筐体２の第１の測定容積Ｖ１から、測定ヘッド１３の第１のサンプル開口１２を通しての吸引によって取り出される。ガスサンプルの中に含まれる粒子の数は、粒子カウンタ１８によって測定される。粒子カウンタ１８は、例えば、エアロゾル粒子カウンタである。すなわち、エアロゾル粒子カウンタによって、気体環境中に懸濁された粒子から定量的情報を得ることができる。これは、例えば、レーザー技術に基づいている。真空ポンプ１７の排気流速度は、例えば、約１．７ｍ^３／ｈである。

位置決め手段、輸送キャリアモデルを検査する手段、ロック作動手段、負荷ポートのドア作動手段、およびガス注入手段は、測定ステーション１の処理ユニット２７によって制御される。処理ユニット２７は更に、注入ノズル２０の中へのガスの注入を選択的に制御するようになっている。処理ユニット２７は、ユーザインタフェース２８に接続され、ユーザインタフェース２８は、例えば、スクリーンとキーボードとを備えている。これは、図１に示してある。

測定ステーション１は、また、輸送キャリアのドア３を測定するように設計されている。

これを行うために、測定モジュール５は、中空状ドア測定インタフェース２１を備えている。中空状ドア測定インタフェース２１は、ドア３と結合するようになっており、これにより、測定モジュール５の測定面２２と反対側ドア３との間の第２の測定容積Ｖ２を画定する（図３ｅおよび図５）。負荷ポート８のドア作動機構は、例えば、測定ヘッド１３が剛性筐体２の中に移動された後、中空状ドア測定インタフェース２１の方向にドア３を移動させることができる。

測定面２２は、少なくとも１つの注入ノズル２３と、第２のサンプル開口２４とを備えている。測定面２２は、例えば、４つの注入ノズル２３を備えている。これにより、中空状ドア測定インタフェース２１は、第２の測定容積Ｖ２の内部を、粒子測定ユニット１４に接続された第２のサンプル開口２４、および注入ノズル２３と連通させる。

ドア３が、それ自体としては、剥離された粒子を閉じこめて測定するべき容積部分を提供できない場合には、測定が実行されるときには、この中空状ドア測定インタフェース２１が、第２の測定容積Ｖ２を画定し、その中に注入ノズル２３がガスを吹き込み、ドア３から粒子を剥離して、粒子測定ユニット１４に接続された第２のサンプル開口２４から、ガスサンプルを取り出す（図３ｅ）。

中空状ドア測定インタフェース２１は、例えば、枠状を呈し、その外周の寸法は、ドア３の寸法と実質的に同等である、その厚さは、注入ノズルの吐出孔と結合筐体２の内壁との間の最適な距離と実質的に同等である。最適な距離は、約数ｃｍ、例えば１〜１０ｃｍである。従って、第２の測定容積Ｖ２は、輸送キャリアの内部容積の１／５程度である。

注入ノズル２３は、測定ヘッド１３の注入ノズル２０と同様であり、例えば、測定面２２と、ほぼ直交する方向にガスジェットを導くようになっている（図３ｅの中の点線で示すガスジェットの例参照）。

中空状ドア測定インタフェース２１は、ドア３を、密閉状態に閉じているのではなく、中空状ドア測定インタフェース２１とドア３との間には、わずかな隙間が残されている。注入ノズル２０の中に注入されるガス流の条件は変えられて、第２の測定容積Ｖ２の中には、外部雰囲気と比較してわずかな過圧力が生成され、そのため、第２の隙間を通してのガスの流れが促進される。これにより、粒子汚染の危険性が低減される。

筐体測定インタフェース１６と中空状ドア測定インタフェース２１とは、例えば、背中合わせに配置されている。測定ヘッド１３は、結合剛性筐体２の中に移動することができ、ドア３は、中空状ドア測定インタフェース２１の方向に移動することができる。

サンプルライン１９は、弁装置を備え、第１および第２のサンプル開口１２、２４の間を選択的に切り換える（図３ａ）。

弁装置は、例えば、第１のサンプル開口１２と粒子カウンタ１８との間に配置された第１の分離弁１９ａと、第２のサンプル開口２４と粒子カウンタ１８との間に配置された第２の分離弁１９ｂとを備えている。第１および第２の分離弁１９ａおよび１９ｂは、処理ユニット２７によって制御することができ、これにより、輸送キャリアのドア３と、剛性筐体２の内壁の内の１つとを、選択的に測定することができる。従って、単一の粒子カウンタ１８を使用して、ドア３と剛性筐体２の内壁との両方を測定することができる。別の実施形態においては、弁装置は、三方弁を備えている。

休止位置では、測定モジュール５は、制御環境チャンバ４の中に配置され、制御環境チャンバ４のアクセス１０は、負荷ポートドア１１によって閉じられている（図３ａ）。

次に、オペレータまたはロボットが輸送キャリアを負荷ポート８のプラットフォーム９上に置くと、負荷ポート８は、輸送キャリアを位置決めして、輸送キャリアのモデルを検査する。そして、キャリアの剛性筐体２をクランプし、制御環境チャンバ４のアクセス１０に向かって、剛性筐体２を進める（図３ａの中の矢印Ｄ１）。

負荷ポートドア１１のロック作動手段は、その後、ドア３のロック部材のロックを解除し、ドア３を、負荷ポートドア１１に固定する（第１のステップ：図３ｂ）。

次に、ドア／ドアアセンブリ３、１１は、アクセス１０から離れて、制御環境チャンバ４の中に移動させられる（図３ｂの中の矢印Ｄ２）。これにより、剛性筐体２の内部容積は、制御環境チャンバ４の内部容積と連通状態に置かれる（第２のステップ：図３ｃ）。測定ステーション１は、連動センサを備えることができ、これにより、輸送キャリアが開かれた後に、剛性筐体２が、基板を取り除かれて実際に空になっていることを確認することができる。

第３のステップでは、筐体測定インタフェース１６は、剛性筐体２の方向に移動させられる。

第４のステップで、筐体測定インタフェース１６は、ドア３に代わって剛性筐体２と結合し、測定位置となる。結合された状態では、測定ヘッド１３は、筐体測定インタフェース１６と剛性筐体２とによって画定される第１の測定容積Ｖ１の中に固定される。従って、この第１の測定容積Ｖ１は、粒子測定ユニット１４に接続されて、測定ヘッド１３に収容されている第１のサンプル開口１２と、測定ヘッド１３の注入ノズル２０との両方と連通状態になる（図３ｄ）。

第５のステップにおいて、ガスジェットは、所定の向きの全て注入ノズル２０の中に同時に注入される。例えば、ガスジェットは、測定ヘッド１３の所定の面の４つの注入ノズル２０の中に注入される。ガスジェットは、結合剛性筐体２の内壁の上に存在する粒子のサンプルを剥離する。注入ノズル２０の吐出孔と内壁との間の距離は制御され（特に、測定ヘッド１３の寸法に従って）、それにより、次々に取り扱う輸送キャリアに対して、再現性のよい粒子剥離を行うことができる。

ガスは、サンプルライン１９を通しての吸引によって、第１の測定容積Ｖ１からサンプルされる。ガスサンプルに含まれる粒子の数は、粒子カウンタ１８によって連続して測定される。

注入ガス流によって、第１の測定容積Ｖ１の中には、外部雰囲気と比較してわずかな過圧力が生成される。そのため、筐体測定インタフェース１６と剛性筐体２との間の第１の隙間を通して外部に向かう気体の流れが促進され、それにより、剛性筐体２の粒子汚染の危険性が低減される。

次に、測定操作は、測定ヘッド１３のそれぞれの面上の所定の向きの注入ノズル２０に対して繰り返される。

処理ユニット２７は、輸送キャリアの面毎の清浄状態を、ユーザに通知する。

筐体測定インタフェース１６が、剛性筐体２に結合された後、負荷ポートドア１１、および結合されたドア３は、ドア作動機構の作用によって、中空状ドア測定インタフェース２１の方向に移動される（第６のステップ：図３ｄの中の矢印Ｄ４）。

次に、第７のステップにおいて、ドア３は、測定モジュール５と結合し、これにより、測定モジュール５の測定面と反対側ドア３との間の第２の測定容積Ｖ２を画定する（図３ｅ）。結合された状態では、中空状のドア測定インタフェース２１は、測定面２２に対して固定される。従って、第２の測定容積Ｖ２は、粒子測定ユニット１４に接続されて、測定面２２の中に収容された第２のサンプル開口２４と、測定面２２の注入ノズル２３との両方と連通状態にされる。第７のステップは、第４のステップに引き続いて行うことができる。

第８のステップでは、注入ノズル２３は、ガスジェットをドア３の方向に噴射する。
ガスジェットは、ドア３の上に存在する粒子のサンプルを剥離する。注入ノズル２３の吐出孔とドア３との間の距離は制御され、これにより、次々に取り扱う輸送キャリアに対して、再現性のよい粒子剥離を行うことができる。

ガスは、第１の分離弁１９ａが閉じられて、第２の分離弁１９ｂが開かれた後に、サンプルライン１９を通した吸引によって、第２の測定容積Ｖ２からサンプルされる。ガスサンプルに含まれる粒子の数は、粒子カウンタ１８によって連続的に測定される。注入ガス流は、第２の測定容積Ｖ２の中に、外部雰囲気と比較してわずかな過圧力を生成し、そのため、中空状ドア測定インタフェース２１とドア３との間の第２の隙間を通って外部に向かう気体の流れが促進され、それにより、粒子汚染の危険性が低減される。

処理ユニット２７は、輸送キャリアの、ドア３を含めて、それぞれの面の清浄状態をユーザに通知する。

測定が完了すると、ドア／ドアアセンブリ３、１１は、中空状ドア測定インタフェース２１から離されて、測定ヘッド１３は、剛性筐体２から取り外される。輸送キャリアは、再び閉じられ、その清浄状態に応じて、洗浄のために送られるか、または輸送のために引き続いて使用される。

図６および図７に示す測定ステーションの第２の実施形態においては、制御環境チャンバ４は、２つの負荷ポート８ａおよび８ｂを備え、２つの負荷ポート８ａおよび８ｂは、それぞれの輸送キャリアに接続できるようになっている。

各負荷ポート８ａおよび８ｂは、それぞれ、ドア作動機構２５ａ、および２５ｂを備えている。

モジュール移動機構２６は、測定ヘッド１３を、どちらかの剛性筐体２の中の測定位置へ移動させるようになっている。これを行うために、モジュール移動機構２６は、例えば、測定ヘッド１３を、制御環境チャンバ４の中の、その軸運動の方向に対して横方向に移動させることができる。これにより、測定ヘッド１３は、制御環境チャンバ４のアクセス１０からシフトして、ドア作動機構２５ａまたは２５ｂへの通路から外れる。

１ 測定ステーション
２ 剛性筐体
３ ドア
４ 制御環境チャンバ
５ 測定モジュール
５ａ ハウジング
６ 濾過層流ユニット
７ 電気キャビネット
８ 負荷ポート
８ａ、８ｂ 負荷ポート
９ プラットフォーム
１０ 正面板
１１ 負荷ポートドア
１２ 第１のサンプル開口
１３ 測定ヘッド
１４ 粒子測定ユニット
１５ モジュール移動機構
１６ 筐体測定インタフェース
１７ 真空ポンプ
１８ 粒子カウンタ
１９ サンプルライン
１９ａ 第１の分離弁
１９ｂ 第２の分離弁
２０ 注入ノズル
２１ 中空状ドア測定インタフェース
２２ 測定面
２３ 注入ノズル
２４ 第２のサンプル開口
２５ａ、２５ｂ ドア作動機構
２６ モジュール移動機構
２７ 処理ユニット
２８ ユーザインタフェース
２９ 洗浄手段
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ 矢印
Ｆ１ 矢印
Ｖ１ 第１の測定容積
Ｖ２ 第２の測定容積

Claims (12)

1. 大気圧で半導体基板を搬送し格納する輸送キャリアの粒子汚染を測定するための測定ステーションであって、前記輸送キャリアは、開口と前記開口を閉じるようになっている着脱可能なドア（３）とを有する剛性筐体（２）を備え、前記測定ステーションは、
   − 少なくとも１つの負荷ポート（８）を備える制御環境チャンバ（４）であって、少なくとも１つの負荷ポート（８）は、剛性筐体（２）と前記輸送キャリアのドア（３）との両方に結合されるようになっており、これにより、ドア（３）を制御環境チャンバ（４）の中に移動させることができるようになっている制御環境チャンバ（４）と、
   − 粒子測定ユニット（１４）を備える測定モジュール（５）とを備え、
   前記測定モジュール（５）は、
   − 筐体測定インタフェース（１６）であって、制御環境チャンバ（４）と結合している剛性筐体（２）に、ドア（３）に代わって結合するようになっており、それにより、第１の測定容積（Ｖ１）を画定し、かつ少なくとも１つの注入ノズル（２０）と、粒子測定ユニット（１４）に接続された第１のサンプル開口（１２）とを備えている筐体測定インタフェース（１６）と、
   − 中空状ドア測定インタフェース（２１）であって、ドア（３）と結合するようになっており、それにより、測定モジュール（５）の測定面（２２）と、反対側ドア（３）との間の第２の測定容積（Ｖ２）を画定し、前記測定面（２２）は、少なくとも１つの注入ノズル（２３）と、粒子測定ユニット（１４）に接続された第２のサンプル開口（２４）とを備えている、中空状ドア測定インタフェース（２１）とを備えていることを特徴とする測定ステーション。
2. 中空状ドア測定インタフェース（２１）は、おおむね枠状であることを特徴とする請求項１に記載の測定ステーション。
3. ドア（３）は、中空状ドア測定インタフェース（２１）の方向に移動するようになっていることを特徴とする、請求項１または２に記載の測定ステーション。
4. 測定モジュール（５）は、休止位置と、剛性筐体（２）の中の測定位置との間で、筐体測定インタフェース（１６）を移動させるようになっているモジュール移動機構（１５、２６）を備えていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の測定ステーション。
5. 筐体測定インタフェース（１６）と中空状ドア測定インタフェース（２１）とは、背中合わせに配置され、筐体測定インタフェース（１６）は、剛性筐体（２）の中を並進移動するようになっており、ドア（３）は、中空状ドア測定インタフェース（２１）の方向に移動するようになっていることを特徴とする、請求項３または４に記載の測定ステーション。
6. 粒子測定ユニット（１４）のサンプルライン（１９）は、分離弁（１９ａ、１９ｂ）を備え、第１および第２のサンプル開口（１２、２４）の間を選択的に切り替えるようになっていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の測定ステーション。
7. 筐体測定インタフェース（１６）は、制御環境チャンバ（４）に結合された剛性筐体（２）の上の、異なる、少なくとも２つの場所にガスジェットを導くようになっている、少なくとも２つの注入ノズル（２０）を備え、注入ノズル（２０）のそれぞれの方向は、剛性筐体（２）に対して固定されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の測定ステーション。
8. 筐体測定インタフェース（１６）は、その基部から突出している測定ヘッド（１３）を備えていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の測定ステーション。
9. 前記測定ヘッド（１３）は、平行６面体の形状を有し、測定ヘッド（１３）の５面のそれぞれは、筐体測定インタフェース（１６）の基部から突出しており、かつ少なくとも１つの注入ノズル（２０）を備えていることを特徴とする、請求項８に記載の測定ステーション。
10. 注入ノズル（２０、２３）の中へのガスの注入を選択的に制御するようになっている処理ユニット（２７）を備えていることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか１項に記載の測定ステーション。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の測定ステーションを使用して、大気圧で半導体基板を搬送し、格納する輸送キャリアの粒子汚染を測定するための測定方法であって、
    − 測定モジュール（５）を剛性筐体（２）と結合し、それにより、筐体測定インタフェース（１６）と剛性筐体（２）との間の第１の測定容積（Ｖ１）を画定し、剛性筐体（２）の内壁の汚染を測定するステップと、
    − ドア（３）を測定モジュール（５）と結合し、それにより、前記測定面（２２）と反対側ドア（３）との間の第２の測定容積（Ｖ２）を画定し、ドア（３）の汚染を測定するステップとを備えていることを特徴とする測定方法。
12. 第１の隙間は、筐体測定インタフェース（１６）と、筐体測定インタフェース（１６）に結合した剛性筐体（２）との間に残され、注入ノズル（２０）の中に注入されるガスジェットは、条件が変えられていて、前記第１の隙間を通して剛性筐体（２）の外部に向かう漏れガス流が生成され、また、第２の隙間は、中空状ドア測定インタフェース（２１）と、中空状ドア測定インタフェース（２１）に結合した剛性筐体（２）との間に残され、注入ノズル（２３）の中に注入されるガスジェットは、条件が変えられていて、第２の隙間を通して中空状ドア測定インタフェース（２１）の外部に向かう漏れガス流を生成させるようになっていることを特徴とする、請求項１１に記載の測定方法。

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