JP5711657B2 - 半導体基板の搬送に使用するエンクロージャの汚染を測定するためのステーションおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェーハまたはレチクルなどの半導体基板を運搬および大気圧保管するための搬送ポッド用の粒子汚染測定ステーションに関する。本発明は、対応する測定方法にも関する。

搬送および保管ポッドは、基板の搬送および使用環境とは別に、１つまたは複数の基板の搬送および保管用に大気圧下で密閉空間を確立する。

半導体製造業界では、こうしたポットは、基板をある装置から別の装置に搬送し、または基板を２つの製造段階間で保管するために使用される。

特に、標準的な開口のＦＯＵＰ（フロントオープニングユニファイドポッド）またはＦＯＳＢ（フロントオープニングシッピングボックス）または底面開口のＳＭＩＦ（スタンダードメカニカルインターフェースポッド）タイプのウェーハ搬送および保管ポッドと、レチクルの搬送および保管用の標準的なＲＳＰ（レチクルＳＭＩＦポッド）またはＭＲＰ（複数レチクルＳＭＩＦポッド）タイプのポッドとの間で区別が行われている。

これらの搬送ポッドは、ポリカーボネートなどの材料製であり、そうした材料は、場合によっては汚染物質を集め、特に有機、アミン、または酸汚染物質を集めてしまうことがある。

実際、半導体の製造中に搬送ポッドが取り扱われ、それが汚染物質粒子の形成を招き、その汚染物質粒子が搬送ポッドの壁面に留まるようになり、したがって搬送ポッドを汚染する。

次いで、搬送ポッドの壁面に付着している粒子が剥がれて、それらのポッド内に保管されている基板上に落下し、基板に害を与える恐れがある。

そのような汚染物質は、基板に対して高度に害を与える恐れがある。したがって、必要な汚染除去措置を迅速に講じることができるように、ポッドを定期的に洗浄する必要がある。

したがって、これらのポッドを純水などの液体で洗浄することによるポッドの定期的な洗浄が計画される。そのような洗浄段階は、直接半導体基板製造工場内で、または大気圧搬送ポッドの洗浄を専門とする企業にて実施される。

ポッドをいつ洗浄する必要があるかを決定する上で、搬送ポッドの壁面上に堆積した粒子の数を液体粒子検出器によって測定するものである粒子汚染測定方法が知られている。しかし、この方法には、工業用半導体製造工程内で実施するには長く煩雑であるという欠点がある。

さらに、このタイプの方法は再現可能ではない。実際、達成される測定は、測定を実施するように指示された専門企業に直結しており、そのことが、標準化されたチェックの実施を不可能にしている。

したがって、製造業者は、搬送ポッドを洗浄のために定期的に送ることを選ぶ。

その結果、粒子のない一部の搬送ポッドがそれにもかかわらず洗浄され、したがって生産速度を無駄に低下させ、一方、粒子で汚染されている他の搬送ポッドが、基板汚染の潜在的なリスクを伴って、半導体基板を保管および／または搬送し続ける。

したがって、製造業者は、基板の不良率を上げないように、頻繁な予防洗浄を計画する。

したがって、本発明の目的は、半導体基板を運搬および大気圧保管するための搬送ポッドの粒子汚染レベルの測定を、直接製造工場にて工業用製造連続工程内で実施することのできるリアルタイム測定によって可能にする、測定ステーションおよび対応する方法を提案することである。

その趣旨で、本発明は、取外し可能なアクセスドアによって閉じることのできるケーシングを備えた、半導体基板を運搬および大気圧保管するための搬送ポッドの、粒子汚染を測定するための測定ステーションであって：
− 前記ドアの代わりに前記搬送ポッドケーシングに結合することのできるインターフェースであって、前記測定ステーションに結合された前記ケーシングの内側でガスジェットを壁面の一部分に向かって直角方向に誘導し、それによって、前記壁面へのガスジェットの衝突により前記ケーシングから粒子を引き離すために、前記インターフェースから突き出た管の一可動端に配置された少なくとも１つの噴射ノズルを備える、インターフェースと、
− 真空ポンプ、粒子計数器、および前記ケーシングの内側にその入口が至り、かつ真空ポンプにその出口が接続された測定管路を備え、測定管路がさらに、前記測定ステーションに結合された搬送ポッドのケーシングの内側と粒子計数器の間の連通を形成するために粒子計数器に接続される、測定装置と
を備える、測定ステーションに関する。

単独で、または組み合わせて選択される、測定ステーションの他の特徴によれば、
− 前記インターフェースに、前記ケーシングの内側と外部環境の間を漏洩流が通過するための間隙を残したまま前記インターフェースが前記ケーシングと結合するのを可能にする複数のスペーサが装備され、
− 前記スペーサがスタッドの形状を有し、
− 測定ステーションが、前記インターフェースを取り囲んで、ＩＳＯ ３に認定されたクリーンルームタイプの大気圧チャンバを備え、
− 噴射ノズルが、パルスガスジェットを噴射するように構成され、
− インターフェースが、粒子フィルタを装備した複数の噴射ノズルを備え、
− 測定ステーションが、搬送ポッドケーシングのフィルタ付きガス通路を塞ぐための栓を備え、
− 測定ステーションが、前記ポッドのケーシングの清浄状態を表す信号を洗浄ユニットに送信するための処理ユニットを備える。

本発明は、半導体基板を運搬および大気圧保管するための搬送ポッドの粒子汚染を測定する方法であって：
− ガスジェットが、先に定義された前記粒子汚染測定ステーションに結合されたポッドのケーシングの内側で壁面の一部分に向かって直角に誘導され、それによって、前記壁面へのガスジェットの衝突によりケーシングから当該粒子が引き離され、真空ポンプが、前記測定ステーションに結合された搬送ポッドケーシングの内側から粒子計数器に向かうガス流出を生じさせるように作動される、第１段階と、
− 粒子の数が粒子計数器で測定され、測定の結果が所定のしきい値と比較されて、比較の結果に基づいて液体洗浄段階が必要かどうかが決定される、第２段階と
を含む、測定方法にも関する。

単独で、または組み合わせて選択される、測定方法の１つまたは複数の特徴によれば、
− 前記測定方法の第１段階にわたって、ガスジェットが不連続に噴射され、
− 前記第１段階の間に、前記ガスジェットが壁面に対して噴射され、次いで、前記第２段階の間に、噴射が停止して粒子の数が測定され、噴射ノズルが新たな壁面領域に対して直角に変位され、比較の結果に応じて液体洗浄段階が必要かどうかを決定するために、前記第１段階および第２段階が繰り返され、
− 噴射流量がポンピング流量よりも多い。

他の利点および特徴は、本発明の説明ならびに添付の図面を読めばすぐに明らかとなるであろう。

搬送ポッドの外囲容器に結合された位置にある測定ステーションの概略図である。 図１の測定ステーションの変形形態を示す図である。 ポッドケーシングに結合された測定ステーションの構成要素の、動作中に見た場合の概略図である。 ポッドケーシングに結合された測定ステーションの構成要素の、動作中に見た場合の概略図である。 測定方法の構成図で、分かりやすいように、測定方法の段階は１００から始まり番号付けされている。

本発明は、半導体基板を運搬および大気圧保管するための搬送ポッドのケーシングの、粒子汚染用の測定ステーションに関する。

この測定ステーションは、特に、ＳＭＩＦ、ＦＯＵＰ、ＦＯＳＢ、ＲＳＰ、またはＭＲＰタイプの少なくとも１つの標準搬送ケーシングと結合することができる。

そのような搬送および／または保管ポッド、ならびにそれらの内部雰囲気は、大気空気圧または大気窒素圧にある。大気圧とは、クリーンルームの大気圧など、搬送ポッドのその使用環境内での圧力である。

搬送ポッドは、基板の導入および取出しに合わせて寸法設定された取外し可能なアクセスゲートによって閉じることのできる、周囲ケーシングを備える。

ケーシングの内側では、搬送ポッドに、１つまたは複数の基板を維持および支持するための基板支持体が装備される。

ポッドはかなり密封性があるが、その気密レベルは、ケーシングとゲートの間にあるガスケットを通じてわずかな漏洩が生じることがあるようなものである。

一部の搬送ポッド、特にＦＯＵＰタイプの搬送ポッドは、搬送ポッドの内圧と外圧のバランスをとるために、フィルタ付きガス通路を備える。

図１は、半導体基板を運搬および大気圧保管するためのＦＯＵＰタイプの搬送ポッドのケーシング３に結合された測定ステーションを示す。

測定ステーションは、例えばクリーンルーム内に配置されて、コントロールポストを構成する。

測定ステーションは、半導体製造装置に同様に組み込むこともできる。その場合、製造装置は、好ましくは、空気中に浮遊する粒子の濃度の点からクリーンルームおよび制御環境の空気清浄度の分類を規定する規格に従って認定された、３つのＩＳＯ ３ ＩＳＯ １４６４４−１クリーンルームタイプのチャンバを備える。

第１のチャンバは、搬送ポッドに至るアクセスゲートを取り外すためのものであり、第２のチャンバは、ケーシング３の粒子汚染を測定するための測定ステーションを構成し、第３のチャンバは、例えば、液体洗浄工程の実施を可能にする洗浄ユニットである。

第２のチャンバは、搬送ポッドのケーシング３をあるチャンバから別のチャンバに移すことができるように、第１および第３のチャンバと連通している。

測定ステーション１は、一方では、搬送ポッドのケーシング３と結合することのできるインターフェース５を備え、他方では測定装置７を備える。

インターフェース５は、搬送ポッドゲートと同じ寸法を有し、したがって、アクセスゲートの代わりに搬送ポッドのケーシング３に容易に結合させることができる。

図１では直角に示されているが、インターフェース５は任意の位置に、特に水平位置に同様に配置することができる。

インターフェース５はさらに、測定ステーション１に結合されたポッドのケーシング３の内側１０でガスジェットを壁面１３の一部分に直角な方向に誘導し、それによって、壁面１３へのガスジェットの衝突により外囲容器３から粒子１１を引き離すために、少なくとも１つの噴射ノズル９を備える。

ガスは清浄なガス、例えば空気または窒素である。

ガスジェットの的を絞った噴射によって、ガス流が弱い角度分散を有して、数秒間にわたり空力的な力を発生させ、それがケーシング３の内側壁面１３に付着している粒子を除去する。

粒子除去を向上させるために、非一定のガス流が噴射され、すなわちパルスガスジェット、壁面１３の一部分を掃引することのできる可動ガスジェット、複数の噴射ノズル９を通じて順次噴射されるガスジェット、または実際にガス流ランプ（ｇａｓ ｆｌｏｗ ｒａｍｐ）などの振幅変調ガス流が噴射される。

したがって、ガスジェットが壁面１３に不連続にぶつかり、それにより、ガス加速相（ｇａｓ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｐｈａｓｅ）の数が増加し、その間、粒子１１が引き離されて、汚染レベルの測定が促進し、したがって粒子除去が明らかに向上する。

測定装置７は、真空ポンプ１７、粒子計数器１９、および結合されたケーシング３の内側１０にその入口を接続することができ、かつ真空ポンプ１７にその出口２５が接続された測定管路２１を備える。

好ましくは、入口２３は、インターフェース５の正面にじかに至り（図１）、またはインターフェース５の向こう側にある測定管路２１の延長部２２によって、搬送ケーシング３のさらに内側１０に配置してもよい（図２）。

測定管路２１はさらに、測定ステーション１に結合された搬送ポッドのケーシング３の内側１０と粒子計数器１９の間の連通を形成するために粒子計数器１９に接続される。

粒子計数器１９は、エアロゾルタイプのものであり、すなわち、ガス環境中に浮遊する粒子１１に関する定量的情報をもたらすことが可能である。例えば、粒子計数器は、レーザ技術に基づくものである。

好ましくは、真空ポンプ１７のポンピング流量は、１．７ｍ^３／ｈ程度である。

ノズル９によって生じたガスの移動（ｅｎｔｒａｉｎｍｅｎｔ）が、真空ポンプ１７によって生み出された移動に加わり、それにより、引き離された粒子１１を含んだ、入口２３の方向へのガス流出の増幅が可能になる。

ガス流出の軌道１８の一例が図３に示されている。ポンピング流によって生じる前記ガス流出１８は、一方では、浮遊している引き離された粒子１１の収集を可能にし、他方では、測定装置７の入口２３へのその粒子１１の誘導を可能にする。

したがって、ケーシング３の引き離された粒子１１の大多数が、粒子計数器１９によって潜在的に検出可能である。

さらに、測定ステーション１は、有利には、前記ポッドのケーシング３の清浄状態を表す信号を洗浄ユニットに送信するための処理ユニット（図示せず）を備える。

図２から分かるように、噴射ノズル９は、インターフェース５の突き出た管３２の一可動端に配置されている。

管３２の先端は、ケーシング３の内側１０の方にさらに向けることができる。したがって、ガスジェットは、搬送ポッドのケーシング３の内側に固定された基板支持体に同様に到達する可能性がある。

有利には、ガス噴射ノズル９は、パルスガスジェットを噴射するように構成される。したがって、ガスジェット９の周波数およびパルセーション強度は、真空ポンプ１７のポンピングレートに関連して、ケーシング３内にガス流出波３１を発生させて、粒子１１の引離しの最適化を可能にするようになされた方法で調節される。

管３２の先端が並進および／または回転方向に可動なことから、粒子１１の引離しを生じさせる衝突を最適化するように、内側壁面１３に対するガスジェットのエッチング速度を適合させ、より詳細には、ガスジェットの速度の直角成分を適合させることができる。

その場合、測定管路２１の入口２３は、有利には、測定管路２１の延長部２２内に配置され、好ましくは、並進および／または回転方向に同様に可動である。

したがって、入口２３は、噴射ノズル９に対して一定の距離のところに一定の角度で配置して、噴射ジェット９の向きとは無関係に測定の達成を可能にすることができる。

測定管路２１および管３２は、有利には、同一の可動アーム（図示せず）上に構成される。

図４に示す第２の実施形態によれば、インターフェース５が複数のガス噴射ノズル９を備える。

その場合、ガスジェットを各噴射ノズル９内に順次噴射することによって、不連続な噴射が達成される。

有利には、インターフェース５は、パルスガスジェットを噴射するように構成されたいくつかのガス噴射ノズル９を備える。その場合、異なる噴射ノズル９を順次掃引することによって、かつ／またはガスジェットをパルス化することによって、不連続な噴射が達成される。

異なる噴射ノズル９を通じた順次噴射により、一方では、ケーシング３のある一定の死角に噴射を向けることが可能になり、他方では、ガスジェットを掃引することによって壁面１３のかなりの部分に到達することが可能になる。

有利には、処理ユニットが、ケーシング３の汚染に関するデータを各噴射ノズル９に対して求めることができる。したがって、処理ユニットは、分析すべきケーシング３の各部分に関連する清浄状態を表す信号を送信し、それにより、ケーシング３の多かれ少なかれ汚れた領域を求めることができる。

図４は、インターフェース５の有利な一実施形態を示し、この場合、インターフェース５は、複数のガス噴射ノズル９を備え、すなわちこの実施形態では５つのガス噴射ノズル９を備える。

ノズル９は、ガスジェットを、インターフェース５によって画定される平面に直角に誘導するように、インターフェース５の正面の周囲ストリップ内に一直線に並べることができる。

噴射ノズル９の寸法および傾きは、特に搬送ポッドのケーシング３の汚染状態を示す領域内で、直角なガスジェットをポッドケーシング３の内側壁面１３の方向に発生させて、壁面１３に付着した粒子１１の引離しが生じるのを可能にするように構成される。

したがって、噴射ノズル９のサイズは比較的小さく、例えばノズル９は、実施が簡単ながらも高速ガスジェットを発生させるように、直径が１ミリメートル程度の開口部を備える。

ガスジェットをケーシング３の内側１０に向かって押しやるために、測定ステーション１は、有利には、搬送ポッドのケーシング３のフィルタ付きガス通路を塞ぐための栓を備える（この図には示していない）。

この栓は、例えば、測定ステーション１のプラットフォーム１６上に載せることができる。この栓によって、確実に外部粒子が搬送ポッドのケーシング３の内側１０に入り込むことができないようにすることも可能になる。

さらに、インターフェース５と搬送ケーシング３との結合は、漏洩方式で実施される。このために、インターフェース５には、ケーシング３の内側１０と外部環境の間を漏洩流が通過するための間隙を残したままインターフェース５がケーシング３と結合するのを可能にする複数のスペーサ（図示せず）が装備される。スペーサは、例えば、インターフェース５の正面の周囲ストリップ全体にわたって規則的に分配されたスタッドの形をとる。

搬送ケーシング３の内側１０が外部環境に比べてわずかに過圧となり、したがって、ケーシング３の外側に向かう流体の流出が促進するように、ポンピング流量よりも多くのガス噴射流量がさらに実現される。その場合、漏洩流が、間隙を通って外側環境に向かって誘導される。したがってこれにより、ケーシング３の内側１０での粒子汚染が回避される。

同様に、噴射ノズル９には、有利には、外部環境から生じる任意の潜在的な汚染粒子にフィルタをかけるための粒子フィルタが装備される。

インターフェース５の周りにミニエンバイロメントを形成し、したがってガス噴射の清浄度を強化するように、測定ステーション１が、インターフェース５を取り囲んで、好ましくは、ＩＳＯ １４６４４−１規格に準拠するＩＳＯ ３に認定されたクリーンルームタイプの大気圧チャンバ２７を備えることを実現することもできる。

動作の際には、処理ユニットが、粒子計数器１９の測定結果を処理および使用して、測定方法１００を実施するように構成される。

図５は、測定方法１００における異なる段階を示す。粒子汚染測定方法１００は、好ましくは、搬送ポッドを液体洗浄ユニットに送る前に実施される。

第１段階１０１では、ガスジェットが、測定ステーション１に結合された搬送ポッドのケーシング３の内側１０で壁面１３の一部分に向かって直角に誘導され、それによって、ガスジェットによりケーシング３から粒子１１が引き離される。

ガスジェットの噴射は、ケーシング３を測定ステーション１に結合させる前、または結合した後に行われてよい。

同時に、真空ポンプ１７が、測定ステーション１に結合された搬送ポッドのケーシング３の内側１０から粒子計数器１９に向かうガス流出を発生させるなどのために、作動状態にされる。

ステーションの外側に向かう漏洩流を生み出すように、噴射流量はポンピング流量よりも多い。

測定方法１００の第１段階１０１の間に、ガス噴射がパルス化され、かつ／またはガスジェットが各噴射ノズル９内に順次噴射され、かつ／または噴射ノズル９の向きおよび／または位置が壁面１３の一部分を掃引するように変更され、かつ／またはガス流ランプが噴射されて、不連続なガス噴射が達成される。

したがって、壁面１３から引き離された粒子１１が、測定装置７の入口２３に向かって誘導されて、粒子計数器１９により検出される。

第２段階１０２の間、粒子１１の数が粒子計数器１９で測定され、測定の結果が所定のしきい値と比較されて、比較の結果に基づいて液体洗浄段階が必要（段階１０３）か、それとも搬送ポッドが生産に留まって、基板を搬送または保管し続けるのに十分なほど清浄である（段階１０４）かが決定される。

異なる箇所で粒子汚染を測定するように、壁面１３に対して連続した測定を実施することも可能である。

このために、第１段階１０１の間に、ガスジェットが５から３０秒の間に含まれる比較的短時間にわたり壁面１３に対して直角に噴射される。

次いで、第２段階１０２の間に、噴射が停止して粒子の数が測定される。測定が安定し、または粒子計数器１９がもはや粒子を計数しなくなったとき、噴射ノズル９が新たな壁面部分に対して直角に変位される。ノズル９は、同じ壁面１３に対して噴射角度が直角のままであるように、例えば、突き出た管３２の並進によって軸方向に変位される。

次いで、比較の結果に基づいて液体洗浄段階が必要かどうかを決定するために、第１段階１０１および第２段階１０２が繰り返される。

したがって、同じ壁面１３のいくつかの測定箇所、および各壁面について、汚染を推定することが可能である。別の壁面のいくつかの測定箇所について、ノズル９の先端がケーシング３の新たな壁面１３に向かって直角に向けられるようにその先端を回転させることによって、汚染を推定することも可能である。

したがって、測定方法１００は、工業用製造連続工程内で実施することのできる一連の段階により、搬送ポッドの粒子汚染レベルのリアルタイム測定を可能にする。

したがって、搬送ポッドの粒子清浄状態を迅速に検証することが可能である。これにより、粒子のない搬送ポッドがそれにもかかわらず洗浄されないようになり、または粒子で汚染されている他の搬送ポッドが、半導体基板を保管および／または搬送し続けないようになる。

Claims (11)

1. 取外し可能なアクセスドアによって閉じることのできるケーシングを備えた、半導体基板を運搬および大気圧保管するための搬送ポッドの、粒子汚染を測定するための測定ステーションであって、
   前記アクセスドアの代わりに前記搬送ポッドのケーシングに結合することのできるインターフェースであって、前記測定ステーションに結合された前記ケーシングの内側でガスジェットを壁面の一部分に向かって直角方向に誘導し、それによって、前記壁面へのガスジェットの衝突により前記ケーシングから粒子を引き離すために、前記インターフェースから突き出た管の一可動端に配置された少なくとも１つの噴射ノズルを備える、インターフェースと、
   真空ポンプ、粒子計数器、および前記ケーシングの内側にその入口が至り、かつ真空ポンプにその出口が接続された測定管路を備え、測定管路がさらに、前記測定ステーションに結合された搬送ポッドのケーシングの内側と粒子計数器の間の連通を形成するために粒子計数器に接続される、測定装置と、
   前記インターフェースを取り囲んだ、ＩＳＯ ３に認定されたクリーンルームタイプの大気圧チャンバと
   を備える、測定ステーション。
2. 前記インターフェースに、前記ケーシングの内側と外部環境の間を漏洩流が通過するための間隙を残したまま前記インターフェースが前記ケーシングと結合するのを可能にする複数のスペーサが装備される、請求項１に記載の測定ステーション。
3. 前記スペーサがスタッドの形状を有することを特徴とする、請求項２に記載の測定ステーション。
4. 噴射ノズルが、パルスガスジェットを噴射するように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の測定ステーション。
5. インターフェースが、粒子フィルタを装備した複数の噴射ノズルを備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の測定ステーション。
6. 搬送ポッドのケーシングのフィルタ付きガス通路を塞ぐための栓を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の測定ステーション。
7. 前記搬送ポッドのケーシングの清浄状態を表す信号を洗浄ユニットに送信するための処理ユニットを備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の測定ステーション。
8. 半導体基板を運搬および大気圧保管するための搬送ポッドの粒子汚染を測定する方法であって、
   ガスジェットが、請求項１から７のいずれか一項において定義された測定ステーションに結合された搬送ポッドのケーシングの内側で壁面の一部分に向かって直角に誘導され、それによって、前記壁面へのガスジェットの衝突によりケーシングから当該粒子が引き離され、真空ポンプが、前記測定ステーションに結合された搬送ポッドのケーシングの内側から粒子計数器に向かうガス排出を生じさせるように作動される、第１段階と、
   粒子の数が粒子計数器で測定され、測定の結果が所定のしきい値と比較されて、比較の結果に基づいて液体洗浄段階が必要かどうかが決定される、第２段階と
   を含む、測定方法。
9. 前記測定方法の第１段階にわたって、ガスジェットが不連続に噴射される、請求項８に記載の測定方法。
10. 前記第１段階の間に、前記ガスジェットが壁面に対して噴射され、
    次いで、前記第２段階の間に、噴射が停止して粒子の数が測定され、噴射ノズルが新たな壁面領域に対して直角に変位され、
    比較の結果に基づいて液体洗浄段階が必要かどうかを決定するために、前記第１段階および第２段階が繰り返される、
    請求項８に記載の測定方法。
11. 噴射流量がポンピング流量よりも多い、請求項８から１０のいずれか一項に記載の測定方法。

Images