JP6374878B2 - 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の粒子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、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の粒子汚染を測定するための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するものである。

半導体製造産業では、これらのキャリアによって、基板は、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することができる。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：）等の底面開口キャリア、また更に、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の材料でつくられており、特定の場合には、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、輸送キャリアが取り扱われ、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、その後に離脱して、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、これら輸送キャリアを使用不可能にする。この汚染は、基板に非常に有害である可能性がある。従って、これらキャリアは、清浄にする必要がある。これらキャリアは、定期的に、純水等の液体中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単独で独自に、または大気輸送キャリアの洗浄に特化した会社によって行われる。

キャリアの洗浄を必要とするときを決定するべく、粒子汚染を測定するための公知の方法は、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方法である。しかし、この方法は、工業的半導体製造ステップにおいて実施するとすれば、時間がかかり、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ことに特化した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減少するか、または粒子で汚染されている半導体基板輸送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ができない。

従って産業界では、基板の欠陥レベルに影響を与え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、直接にリアルタイムで、輸送キャリアの粒子汚染を測定するための装置が知られている。これについては、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、輸送キャリアの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、粒子を剥離し、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。

それにもかかわらず、この測定装置は、いくつかの欠点を有する。

具体的には、ヒンジ式注入ノズルを動作させるための機械式アクチュエータを作動させると、ヒンジ結合注入ノズル自体が、特に、可動部品の間の摩擦によって、粒子の生成源になる可能性があることである。

同様に、パルス状のガス流注入を繰り返し行うためには、高速で開閉を繰り返すガス吸入弁が必要になり、このガス吸入弁はまた、汚染源になる可能性がある。

国際公開第２００９／１３８６３７号

従って、本発明の目的の１つは、粒子汚染の測定ステーションと、対応する測定方法を提供することであり、これにより、大気圧における輸送キャリアの粒子汚染レベルを、信頼度高く、また清浄な状態で確実に測定することができ、また、この測定は、リアルタイムで直接に製造工場内で行うことができる。

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に関し、輸送キャリアは、剛性筐体を備えている。剛性筐体は、開口と、この開口を閉じることができる着脱可能なドアとを備えている。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、剛性筐体とともに、輸送キャリアのドアとも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て、剛性筐体の内部を制御環境チャンバの内部と連通させることができる制御環境チャンバと、
− 粒子測定ユニットと筐体測定インタフェースとを備える測定モジュールであって、筐体測定インタフェースは、制御環境チャンバに接続された剛性輸送キャリア筐体に、ドアに代わって結合するようになっている測定モジュールとを備え、
前記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、測定ヘッドは、粒子測定ユニットと結合している第１のサンプル開口と、少なくとも２つの注入ノズルとを備え、少なくとも２つの注入ノズルは、制御環境チャンバと結合している剛性筐体の上の、少なくとも２つの異なる場所にガスジェットを向けるようになっており、各注入ノズルの方向は、結合した剛性筐体に対して、固定されていることを特徴としている。

従って、ガスは、固定された方向にある注入ノズルを通して吹き付けられ、これにより、粒子を剥離することができ、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、可動部分を使用せずに測定を行うことができる。従って、ガス吹きつけ操作の際に、注入ノズルを移動させることなく、剛性筐体の内壁に極力近傍からガスを吹き付けることができる。

更に、輸送キャリアの、シェル形状周辺筐体を使用することにより、制御環境チャンバから分離された状態の閉空間を画定することができる。

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、測定ヘッドの形状に応じて、その距離を最適化することができる。

また、ガスジェットの方向と、注入ノズルの流速および流圧とを制御・画定することができ、一度それを行えば、その後は、全ての場合に対し、粒子の剥離に関して、同じ条件を再現することができ、測定の再現性を確保することができる。

測定モジュールは、休止位置と、結合した剛性筐体の中の測定位置との間で筐体測定インタフェースを移動させるようになっているモジュール移動メカニズムを備えることができ、これにより、測定位置において、筐体測定インタフェースと結合剛性筐体との間の第１の測定容積を画定することができる。従って、剛性筐体の内壁の異なる区域に対して、従来技術のように注入ノズルを移動させて、ガスをその上に吹き付けることを行う必要はない。

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、測定ヘッドは、概ね平行六面体の形状を有し、測定ヘッドの５面のそれぞれの面は、筐体測定インタフェースの基部から突出しており、少なくとも１つの注入ノズルを備えている。従って、剛性筐体の５面のそれぞれに対するガスの注入を選択的に制御して、それぞれの面の汚染を測定することができる。これにより、キャリアのそれぞれの内壁に対して、汚染の発生源、および清浄状態を、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を備え、これにより、注入開口の寸法を、非常に高い精度で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。また、硬質材料で作られたインジェクタは、摩耗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の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。壁に直交するように固定されたガスジェットは、剛性筐体の内壁に対する影響を軽減し、かつ剛性筐体の内壁に付着した粒子の剥離を効果的に行うことができる。

１つの実施形態においては、測定モジュールは、中空形状のドア測定インタフェースを備え、中空形状ドア測定インタフェースは、ドアに結合して、これにより、測定モジュールの測定面と反対側ドアとの間に第２の測定容積を画定することができる。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ている第２のサンプル開口とを備えている。ドア自身が、剥離された粒子を閉空間に閉じこめて測定するべく収容する容積部分を提供できない場合には、測定を実行するときには、この中空形状ドア測定インタフェースが、第２の測定容積を画定し、その中に、注入ノズルからガスを吹き付けて、ドアから粒子を剥離し、粒子測定ユニットが接続されている第２のサンプル開口から、ガスサンプルを取り出すのである。

このように、本発明によると、ドアの粒子汚染を測定することもできる。

中空形状ドア測定インタフェースは、例えば、枠状の形状を有している。

注入ノズルは、例えば、中空形状ドア測定インタフェースと実質的に直交する方向にガスジェットを導くようになっている。

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形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。負荷ポートは、例えば、ドアを、中空形状ドア測定インタフェースの方向に移動させることができる、例えば、測定ヘッドは、結合剛性筐体の中に並進移動することが可能であり、アクセスドアは、中空形状ドア測定インタフェースの方向に並進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。従って、ドアの粒子汚染のレベルの測定と、剛性筐体の内壁の粒子汚染のレベルの測定との両方に対して、単一の粒子カウンタを使用することができ、それによって、測定ステーションの費用と保守費用との両方を低減させることができる。

ドア作動機構および／またはモジュール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、制御環境チャンバの雰囲気を、濾過された空気の層流の下に置くことができる。これにより、アクチュエータによって生成されたいずれの粒子も、測定ステーションから排除することができる。

測定ステーションは、制御環境チャンバの横に設置された電気キャビネットを備えることができる。この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、電気キャビネット内部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の汚染を防止することができる。

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。

特定の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、これら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ようになっている。モジュールの移動機構は、筐体測定インタフェースを、例えば、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で移動させるようになっている。

本発明の別の主題は、上述した測定ステーションを使用して実施される、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る。本発明の方法は、筐体測定インタフェースが剛性筐体に接続された後に、前記筐体測定インタフェースの注入ノズルの中にガスジェットが注入されるステップを備えていることを特徴としている。

１つの実施形態においては、筐体測定インタフェースと、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は、間隙が残される。注入ノズル内に注入されるガスジェットは、サンプルされたガスに対して条件が変えられており、これにより、漏れガス流が生成される。このガス流は、第１の間隙を通して、剛性筐体の外部に向かって導かれる。サンプルガスよりも多い量のガスを注入することにより、剛性筐体を汚染させないことを保証することができる。

１つの実施形態においては、前記筐体測定インタフェースは、制御環境チャンバに結合された剛性筐体内に移動させることができる。

１つの実施形態においては、ガスジェットは、所定数の注入ノズルに対して同時に注入することができる。例えば、ガスジェットは、所定の向きの全て注入ノズル内に同時に注入される。あるいは、それぞれの方向に注入し、剛性筐体のそれぞれ内壁に対して粒子測定を行うこともできる。

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対する汚染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ステーションの第１の実施形態の斜視図である。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のステップの際における、図３ａと同様の図である。この第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に接続されている。 測定方法の第２のステップの際における、図３ａと同様の図である。この第２のステップでは、負荷ポートのドアおよび結合したドアは、制御環境チャンバの中に移動している。 測定方法の第４のステップの際における、図３ａと同様の図である。この第４のステップでは、筐体測定インタフェースは、剛性筐体に接続されている。 測定ヘッドの１つの実施形態を示す図である。 測定ステーションの第２の実施形態、および輸送キャリアを示す図である。 測定方法の第１のステップの際における、図５ａと同様の図である。この第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に接続されている。 測定方法の第２のステップの際における、図５ａと同様の図である。この第２のステップでは、負荷ポートのドアおよび結合したドアは、制御環境チャンバの中に移動している。 測定方法の第４のステップの際における、図５ａと同様の図である。この第４のステップでは、筐体測定インタフェースは剛性筐体に接続されている。 測定方法の第７のステップの際における、図５ａと同様の図である。この第７のステップでは、ドアは、測定モジュールに接続されている。 中空形状ドア測定インタフェースと負荷ポートの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ステーションの第３の実施形態の斜視図である。 図７における粒子測定ステーションを示す図である。

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

上記の図は、ＦＯＵＰ輸送キャリアに接続するようになっ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、例えば、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キャリアとして標準化されている輸送キャリアの他の種類にも適合させることできる。

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の内部雰囲気（すなわち、クリーンルームの動作環境とほぼ同等の圧力）を有するが、周囲の大気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、剛性筐体２を備えている。剛性筐体２は、概ね、平行六面体の形状を有し、開口を有している。この開口は、着脱可能なドア３を使用して閉じることができ、また、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からなっている。ＦＯＵＰ輸送キャリアの場合には、剛性筐体２は、実質的に円筒状の底壁を有している。内部の側壁と底壁、およびドア３には、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、シールレベルは、少量の漏れが、剛性筐体２とドア３との間の封止を通して生ずることがあるレベルである。ＦＯＵＰキャリア等の特定の輸送キャリアは、濾過されたガスの通気口を備え、これにより、輸送キャリアの内部と外部との間の平衡を保つことができるようになっている。

測定のために、輸送キャリアは、基板を取り除いて、空にされる。

図３ａに示すように、測定ステーション１は、制御された環境のチャンバ（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の内部雰囲気は、上記したような大気圧である。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、「微小環境（ｍｉｎｉ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）」と呼ばれる環境を形成する。この目的のために、制御環境チャンバ４には、濾過層流ユニット６を設けることができる。

濾過層流ユニット６は、空気フィルタを備え、これにより、外部から制御環境チャンバ４の中に浸透する空気から、粒子は濾過される。また濾過層流ユニット６は、流れ拡散器を備え、これにより濾過空気を、例えば、測定ステーション１の頂部から底部への層流に拡散する。これは、図３ａにおいて、矢印Ｆ１で示されている。更に、制御環境チャンバ４の底部は、穿孔されており、これを通して、層流を流すことができる。従って、濾過層流ユニット６は、制御環境チャンバ４の内部の雰囲気を、濾過された空気の層流を使用して掃引し、これにより、制御環境チャンバ４内の、空気循環、または可動部品によって生成される可能性がある粒子の入力を制限し、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、ステーションの電気部品の一部または全部を収容し、それらに対して電力供給を行う。電気キャビネット７は、制御環境チャンバ４の側で、濾過空気の層流の外側に設置されていると有利であり、これにより、電気キャビネット７内に収容されている種々の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、正面アクセス１０、および正面アクセス１０の下に配置された負荷ポート８を備えている。

負荷ポート８は、剛性筐体２とともに、輸送キャリアのドア３とも結合す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の内部に移動させ、また、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、輸送キャリアを受け入れてそこに配置することができる。プラットフォーム９は、存在センサを備えることができ、存在センサは、輸送キャリアのモデルが測定ステーション１に適合するか否かを検査して、そのキャリアを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と接続するために、ドッキング手段を備えている。ドッキング手段は、剛性筐体２をクランプするとともに、それを制御環境チャンバ４のアクセス１０に向かって前進させることができる（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によって、特に、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８は更に、ロック作動手段を備え、これにより、ドア３のロック部材のロックおよびロック解除を行うことができる。

ドア３のロック部材は、公知のものであり、例えば、ドア３のところに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、ドア３を、逆に、負荷ポートドア１１に固定する。ドア３、１１は、それにより、１つに合体して、制御環境チャンバ４内へ移動する。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）を備えている。これにより、水平並進等の直線並進運動をすることができる。これは、図３ｂの中の矢印Ｄ２で示されている。これらのアクチュエータは、磁気軸受アクチュエータであると有利であり、これにより、これらのアクチュエータは、摩擦せず、従って、清浄に移動することができる。ドア作動機構は、濾過層流の下にある制御環境チャンバ４の中に配置され、これにより、アクチュエータにより生成された粒子が排出されるようになっている。

ドア／ドアアセンブリ３、１１は、アクセス１０の正面区域の外に出て、例えば、アクセス１０の反対側の、制御環境チャンバ４の内壁の近くに移動される。他の実施形態（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から離れるように移動させられると、剛性筐体２の内部空間は、制御環境チャンバ４の内部空間と連通状態にされる。

測定モジュール５は、筐体測定インタフェース１６を備えている。筐体測定インタフェース１６は、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、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。注入ノズル２０は、ガスジェットを、結合剛性筐体２の上の、少なくとも２つの異なる場所に向けるようになっている。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、筐体測定インタフェース１６の基部から突出している測定ヘッド１３上に配置されている。

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、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、ガス注入の流速と圧力差（制御環境チャンバ４の大気圧とガス吸入孔の吸入圧力との間の圧力差）との組み合わせを決める。硬質材料で作られるインジェクタは、摩耗に対する耐性を有し、寸法の経時変化がなく、従って、非常に高い精度で製作することができ、従って、良好な測定再現性を実現することができる。

インジェクタは、測定モジュール５のハウジング５ａを通して流れるガスの供給システムに接続され、ガス供給システムは、分離弁（図示せず）を備えている。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は、粒子フィルタを更に備え、これにより、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。

注入ノズル２０は、例えば、互いに垂直で、制御環境チャンバ４に連結された剛性筐体２の壁に対して直交している、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の点線で示されるガスジェットの例参照）。壁に垂直に固定されたガスジェットは、壁に対する影響を改善することができ、これにより、粒子の剥離を効果的に行うことができる。

測定ヘッド１３は、例えば、一般に、平行六面体の形状を有する。この形状は、実質的に、剛性筐体２の内部形状を補完する形状になっている。測定ヘッド１３の５面の各々は、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、ガスジェットを、測定ヘッド１３の面に実質的に直交する方向に導くことができる。これにより、剛性筐体２の５面のそれぞれを個別に測定することができる。

更に、それぞれの面は、複数の注入ノズルを備え、これら複数の注入ノズルは、例えば、互いに平行な方向にガスジェットを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は、５つの突出面の各々に、４つの注入ノズル２０を備えている。４つの注入ノズル２０は、正方形の４つの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は、例えば、ガスジェットを、特に重要な場所（基板を保持するためのスロット、または剛性筐体２の隅等）に局在化させる。また、１面当たりの注入ノズルの数を増加させることにより、内壁における表面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ｃｍより短くなるように（例えば１ｍｍ 〜１００ｍｍ）構成することができる。粒子の剥離を最適化するためには、注入ノズル２０の流量は、例えば、１０〜３０リットル／分（例えば、約２０リットル／分）であり、これは、注入ノズル２０の数に依存している。注入ノズル２０の数が増えれば、流速は減少する。制御環境チャンバ４の大気圧とガス吸入孔における圧力との圧力差は、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内の測定に対する測定位置（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のモータ駆動直線軸を備えている。これにより、例えば、水平並進移動（図３ｃの中の矢印Ｄ３で示されている）および垂直並進移動等の、２つの並進移動を行うことができる。垂直並進移動は、剛性筐体に向かって、また剛性筐体から離れて、ドア３を移動させる際に、測定ヘッド１３をアクセス１０の正面区域からシフトさせる運動である。ドア作動機構に関しては、モジュール移動機構１５のアクチュエータは、磁気軸受アクチュエータであり、濾過された空気の層流の下での制御環境チャンバ４の中に設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、輸送キャリアのドア３と、実質的に、同じ形状および同じ寸法であり、これにより、ドア３の代わりに、筐体測定インタフェース１６は、容易に剛性輸送キャリア筐体２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を、制御環境チャンバ４に連結された剛性筐体２の中（すなわち測定位置）に移動させると、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（図３ｄ）を画定することができる。

測定ヘッド１３は、この第１の測定容積Ｖ１の内部に収容され、これにより、剛性筐体２の内部と、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、および注入ノズル２０とは連通状態にされる。従って、輸送キャリアの貝殻状形状の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。従って、測定は、測定ステーション１の残りの部分から分離されたこの第１の測定容積Ｖ１の中で実施される。

筐体測定インタフェース１６は、剛性筐体２を密閉状態に閉じるのではなく、わずかな第１の間隙を筐体測定インタフェース１６と剛性筐体２との間に残して、漏れ流れの通路を造っている。注入ノズル２０の中へのガスの注入流は、パラメータ化されて、第１の測定容積Ｖ１の中は、外部雰囲気と比較してわずかな過圧力が生成される。従って、筐体測定インタフェース１６と剛性筐体２との間の第１の間隙を通して外部に向かうガス流が促進される。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とを備えている。これは、図３ａに示されている。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を備えている。サンプルライン１９は、十分に可撓性があり、長く、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、これにより、サンプルライン１９を保持および案内することができる。粒子カウンタ１８は、例えば、制御環境チャンバ４の中の、サンプル開口１２に極力近い場所に収容され、これにより、粒子カウンタ１８に接続されるサンプルライン１９の長さを制限することができる。

更に、粒子測定ユニット１４は、洗浄手段２９を備えている。洗浄手段２９は、サンプルライン１９内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内に留まっ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に接続されている剛性筐体２の第１の測定容積Ｖ１から、測定ヘッド１３の第１のサンプル開口を通して吸引することにより、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な情報を得ることができる。これは、例えば、レーザ技術に基づいている。真空ポンプ１７の排気流量は、例えば、約１.７ｍ^３／ｈである。

位置決め手段、すなわち、輸送キャリアのモデルを検査する手段、ロック作動手段、すなわち、負荷ポートのドア作動機構、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、特に、例えば、スクリーンおよびキーボードを備えている。これは、図１に示されている。

測定モジュール５は、休止位置では、制御環境チャンバ４の中に位置している。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、負荷ポート８のプラットフォーム９上に輸送キャリアを置くと、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。その後、輸送キャリアの剛性筐体２をクランプし、輸送キャリアを、制御環境チャンバ４のアクセス１０に向かって進める（図３ａの矢印Ｄ１）。

その後、負荷ポートドア１１のロック作動手段は、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）。

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の中に移動される（図３ｂの矢印Ｄ２）。これにより、剛性筐体２の内部空間は、制御環境チャンバ４の内部空間と連通状態にされる（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、実際に、基板が取り除かれて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の方向に移動する。

第４のステップにおいて、筐体測定インタフェース１６は、ドア３の代わりに、剛性筐体２と結合する。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との間で画定される測定容積Ｖ１の中に固定される（測定位置）。従って、第１の測定容積Ｖ１は、測定ヘッド１３の中に収容されて粒子測定ユニット１４と結合している第１のサンプル開口１２とともに、測定ヘッド１３の注入ノズル２０とも連通する（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の内壁の上に付着している、サンプルとして取り出した粒子を剥離する。注入ノズル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）、これにより、次々に取り扱う輸送キャリアに対して、高い再現性で粒子剥離を行うことができる。

ガスは、サンプルライン１９を通した吸引によって、第１の測定容積Ｖ１からサンプルとして取り出される。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によって連続的に測定される。

注入ガス流によって、第１の測定容積Ｖ１の中は、外部雰囲気と比較して、わずかに過圧力になり、これにより、外部に向かうガス流が促進され、従って、剛性筐体２の中の粒子汚染の危険性を低減することができる。

上述したように、ガスは、注入ノズル２０から吹き付けられ、筐体測定インタフェース１６によって閉じられた剛性筐体２の閉空間の中で、可動部を使用せずに、粒子の剥離および測定を行うことができる。従って、ガス吹きつけ操作の際に、注入ノズル２０を移動させることなく、剛性筐体の内壁に、極力近傍からガスを確実に吹き付けることができる。

更に、輸送キャリアの周辺筐体２の貝殻状の形状により、制御環境チャンバから分離された測定閉容積を規定することができる。

次に、測定操作では、測定ヘッド１３のそれぞれの面の上の所定の向きの注入ノズル２０を、繰り返し使用することができる。

処理ユニット２７は、それぞれの面に対する輸送キャリアの清浄状態をユーザに通知する。

測定が終了した後、測定ヘッド１３は、剛性筐体２から取り外され、輸送キャリアを再度閉じ、解放する。その清浄状態に応じて、洗浄のために送られるか、または運搬及び格納のために再度使用される。

図５ａ〜図５ｅおよび図６は、第２の実施形態を示す。第２の実施形態では、測定ステーション１は、輸送キャリアのドア３を測定するように構成されている。

これを行うために、測定モジュール５は、中空形状ドア測定インタフェース２１を備え、中空形状ドア測定インタフェース２１は、ドア３に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を画定することができる（図５ｅ、および図６）。負荷ポート８のドア作動機構は、筐体測定インタフェース１６が、剛性筐体２内に移動された後に、ドア３を中空形状ドア測定インタフェース２１の方向に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。このようにして、中空形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、剥離した粒子を収容してそれを測定する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、この中空形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がガスを吹き付け、ドア３から粒子を剥離し。そこから、粒子測定ユニット１４に接続されている第２のサンプル開口２４がガスサンプルを取り出す（図５ｅ）。

中空形状ドア測定インタフェース２１は、例えば、枠状の形状を有し、その外周寸法は、ドア３のものと実質的に同等である、その厚さは、注入ノズル２０の吐出孔と結合剛性筐体２との間の最適距離に、実質的に等しい。この最適距離は、約数ｃｍ（１〜１０ｃｍ）である。従って、第２の測定容積Ｖ２は、輸送キャリアの内容積の約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と同様のものであり、例えば、測定面２２と概ね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５ｅの点線で示されるガスジェットの例参照）。

中空形状ドア測定インタフェース２１は、密閉した形でドア３を閉じているのではなく、中空形状ドア測定インタフェース２１とドア３との間にわずかな第２の間隙を残して、漏れ流れの通路を作っている。注入ノズル２０の中に注入されるガスの注入流は、条件が変えられており、第２の測定容積Ｖ２の中は、外部雰囲気と比較して、わずかに過圧力が生成されている。これにより、中空形状ドア測定インタフェース２１とドア３との間の第２の間隙を通して外部に漏れるガス流が促進され、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と中空形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、剛性筐体２の中に並進移動するようになっており、ドア３は、中空形状ドア測定インタフェース２１の方向に並進移動するようになっている。

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、選択的に切り替えることができる（図５ａ）。

弁装置は、例えば、第１の分離弁１９ａと第２の分離弁１９ｂとを備えている。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、第２の分離弁１９ｂは、第２のサンプル開口２４と粒子カウンタ１８との間に配置されている。第１および第２の分離弁１９ａ、１９ｂは、それらを処理ユニット２７で制御することができ、それにより、輸送キャリアのドア３か、剛性筐体２の内壁の１つか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。別の例においては、弁装置は、３方弁を備えている。

操作する際は、最初の５つのステップは、上述した測定方法と同様である。

第１のステップでは、測定ステーション１の負荷ポート８は、輸送キャリアのドア３と結合される（図５ｂ）。

第２のステップでは、負荷ポートドア１１、および結合されたドア３は、制御環境チャンバ４の中に移動される（図５ｃ）。

次に、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の方向に移動される。

次に、第４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に結合する（図５ｄ）。

筐体測定インタフェース１６が剛性筐体２に結合された（測定位置）後に、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、中空形状ドア測定インタフェース２１の方向に移動させられる（第６のステップ：図５ｄ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が画定される（図５ｅ）。結合された状態では、中空形状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、測定面２２の中にあって粒子測定ユニット１４に結合している第２のサンプル開口２４と、測定面２２の注入ノズル２３との両方に対して連通状態になる。

第８のステップでは、注入ノズル２３は、ドア３の方向にガスジェットを噴射する。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、つぎつぎに取り扱われる輸送キャリアに対する粒子の剥離を再現性よく実現することができる。

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。ガスサンプルの中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。ガス流の注入によって、第２の測定容積Ｖ２の中は、外部雰囲気と比較してわずかに過圧力になっており、従って、中空形状ドア測定インタフェース２１とドア３との間の第２の間隙を通しての外部へのガス流が促進され、これにより、粒子汚染の危険性を低減することができる。

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

測定が完了すると、ドア３、１１は、中空形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、再び閉じられて、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７および図８に示す、測定ステーションの第３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、自分のドア作動機構部２５ａ、および２５ｂを備えている。

モジュール移動機構２６は、例えば、筐体測定インタフェース１６を、休止位置と、どちらかの結合剛性筐体２の中の測定位置との間を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、筐体測定インタフェース１６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。これにより、筐体測定インタフェース１６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、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 正面アクセス
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 中空形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 (13)

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ことができる着脱可能ドア（３）とを含む剛性筐体（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、負荷ポート（８）は、剛性筐体（２）とともに、前記輸送キャリアのドア（３）とも結合す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、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）と筐体測定インタフェース（１６）とを備える測定モジュール（５）であって、筐体測定インタフェース（１６）は、制御環境チャンバ（４）に結合している剛性輸送キャリア筐体（２）に、ドア（３）に代わって結合するようになっている測定モジュール（５）とを備える測定ステーションにおいて、
   筐体測定インタフェース（１６）は、測定ヘッド（１３）を備え、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おり、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、少なくとも２つの注入ノズル（２０）とを有し、少なくとも２つの注入ノズル（２０）は、制御環境チャンバ（４）に結合している剛性筐体（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、注入ノズル（２０）の前記それぞれの方向は、結合剛性筐体（２）に対して固定され、
   前記測定ヘッド（１３）は、平行六面体の形状を有し、測定ヘッド（１３）の５面の各々は、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）を備えていることを特徴とする測定ステーション。
2. 測定モジュール（５）は、筐体測定インタフェース（１６）を、休止位置と結合剛性筐体（２）の中の測定位置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、２６）を備えてい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. 注入ノズル（２０）の中へのガス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１または２に記載の測定ステーション。
4. モジュール移動機構（１５、２６）のアクチュエータは、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）は、濾過層流ユニット（６）を備え、これにより、制御環境チャンバ（４）の内部雰囲気を、濾過された空気の層流下に置くことを特徴とする、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. 制御環境チャンバ（４）の横側に配置された電気キャビネット（７）を備え、前記電気キャビネット（７）は、粒子測定ユニット（１４）の真空ポンプ（１７）を収容している
   ことを特徴とする、請求項４に記載の測定ステーション。
6. 注入ノズル（２０）は、ガスジェットを、互いに垂直で、制御環境チャンバ（４）に結合している剛性輸送キャリア筐体（２）の壁に垂直な、少なくとも２つの方向に向け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. 粒子測定ユニット（１４）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いる洗浄手段（２９）を備え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. 制御環境チャンバ（４）は、それぞれの輸送キャリアに結合するようになっている２つの負荷ポート（８ａ、８ｂ）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. 請求項１〜８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、ガスジェットは、前記筐体測定インタフェース（１６）が剛性筐体（２）と結合された後に、前記筐体測定インタフェース（１６）の注入ノズル（２０）に注入されるステップを備えていることを特徴とする測定方法。
10. 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）との間に間隙が残され、注入されるガスジェットは、パラメータ化され、これにより、前記間隙を通して剛性筐体（２）の外部に向かう漏れガス流を生成させることを特徴とする、請求項９に記載の測定方法。
11. 前記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）の中に移動されることを特徴とする、請求項９または１０に記載の測定方法。
12. ガスジェットは、所定の数の注入ノズル（２０）の中に同時に注入されることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の測定方法。
13. ガスジェットは、所定の方向の全ての注入ノズル（２０）の中に、同時に注入されることを特徴とする、請求項１２に記載の測定方法。

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