KR101125913B1 - 기판 웨이퍼의 오염을 감시하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
예를 들어 FOUP 또는 SMIF 형태의 운송 인클로저 내의 오염을 직접 측정하기 위한 장치가 사용된다. 상기 운송 장치는 그것과 외부 가스 분석기 사이의 직접 연통을 셋업하는 어댑터 상에 배치된다. 가스 분석기는 샘플링된 가스를 이온화하며, 이 이온화로부터 기인하는 이온의 파라미터를 측정함으로써 분석을 수행한다. 이는 매우 낮은 레벨의 기체상 오염을 실시간으로 측정한다.
운송 인클로저, 가스 이온화 수단, 가스 분석기, 인터페이스 수단, 어댑터, 콜렉터 수단, 정화 중성 가스
Description
도1은 본 발명의 오염 감시 장치의 일 실시예의 블록 선도.
도2는 가스 분석기와 정면-개방 운송 인클로저의 내부 분위기 사이의 연통을 달성하기 위한 수단의 제1 실시예를 나타내는 부분도.
도3은 가스 분석기와 정면-개방 운송 인클로저의 내부 분위기 사이의 연통을 달성하기 위한 수단의 제2 실시예를 나타내는 부분도.
도4는 가스 분석기와 바닥-개방 운송 인클로저의 내부 분위기 사이의 연통을 달성하기 위한 수단의 일 실시예의 설명도.
도5는 가스 분석기와 바닥-개방 운송 인클로저의 내부 분위기 사이의 연통을 달성하기 위한 수단의 다른 실시예의 설명도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 운송 인클로저
2: 가스 분석기
3: 파이프
4: 전방 도어
5: 어댑터
6, 10, 12, 14: 밸브
8, 20: 오리피스
9: 컴퓨터
11: 중성 가스 공급부
16: 프로세서
18, 19: 콜렉터
본원은, 그 내용 전체가 본원에 원용되고 그 우선권이 35 U.S.C. §119 하에 청구되는 2005년 3월 18일자 프랑스 특허출원 제0550703호에 기초한다.
본 발명은 반도체 및 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 제조 공정에서 기판 웨이퍼와 같은 부품의 오염 감시(monitoring)에 관한 것이다.
반도체 및 마이크로전자기계 시스템의 능동 소자의 소형화는 이들 소자를, 프로세싱 중에 기판 웨이퍼를 둘러싸는 분위기에 의해 일반적으로 이송되는 이물질이 그 표면에 또는 그 질량체에 존재하는 것에 더욱 민감해지게 만든다. 따라서, 대개 오염물로서 지칭되는 이물질의 존재는 반도체 및 마이크로전자기계 시스템 제조 공정 중에 가능한 한 감소되어야 한다.
이러한 이유로, 제조 공정은 극히 낮은 오염도의 분위기로 유지되는 클린 룸 에서 수행된다. 클린 룸 내의 분위기의 오염도는 지속적으로 감시된다.
예를 들어, US-2004/0023419호는 포토리소그래픽 공정을 위한, 광학 표면상에 흡수되는 오염물을 측정하는 방법을 개시하고 있다. 이 방법은 기체상 오염물을 구성하기 쉬운 화합물을 흡수하기 위한 성능이 높은 폴리머를 사용하고 있다. 이 폴리머는 이후 열 탈착, 기체상 크로마토그래피, 및 질량 분광분석기를 사용하여 분석된다. 상기 폴리머는 분위기 중에 비교적 낮은 농도로 존재하는 오염물의 충분한 양을 수집할 수 있도록 몇 시간 내지 몇 일 또는 몇 주 정도의 충분한 시간 동안 피감시 분위기에 있어야 하는 것이 바람직하다. 이 방법의 결점은 측정이 "실시간"으로 이루어지지 못하며 저농도의 기체상 오염물의 경우에는 그에 맞는 신속한 반응이 제공되지 못한다는 점이다.
DE-101 33 520호는 반도체의 제조를 위해 사용되는 클린 룸 내의 분위기 특성을 결정하는 다른 시스템을 개시하고 있다. 이 시스템은 제조 중에 기판 웨이퍼를 수용하는 운송 인클로저의 통상적인 전체 치수를 갖도록 표준 정면-개방 운송 인클로저(FOUP: front-opening transport enclosure)에 합체된다. 감시 시스템을 수용하는 운송 인클로저는 클린 룸으로부터 공기를 흡인하여 분석하고 이를 클린 룸으로 되돌려보냄으로써, 기판 웨이퍼를 수용하는 표준 정면-개방 운송 인클로저(FOUP)가 갖는 루트를 따라서 클린 룸 내의 분위기를 감시한다. 측정되는 파라미터는 클린 룸 내의 공기 온도, 상대 습도, 입자 오염 정도, 및 특정한 원치않는 가스에 의한 오염 정도일 수 있다. 측정 시스템은 표준 정면-개방 운송 인클로저(FOUP)에서 이용가능한 내부 공간보다 작은 전체 크기를 갖도록 적합화되어야 한 다.
이러한 소형 크기로 인해, 측정 장치는 1 ppb(part per billion) 정도의 미량으로 존재하는 기체상 오염물의 극히 낮은 레벨을 측정할 수 없다.
더욱이, 전술한 장치들은 기판 웨이퍼 운송 인클로저 자체에 포함된 분위기를 조사분석하지 못하며, 측정은 기판 웨이퍼 운송 인클로저를 수용하는 클린 룸의 분위기에 대해 전체적으로 이루어진다.
이제, 이들 기판 운송 인클로저는 오염물 특히 유기, 아민, 및 산성 오염물이 집중되는 다공성 환경이다. 기판 웨이퍼는 처리를 기다리는 동안 이러한 분위기에 지속적으로 노출된다. 이러한 반도체 제조 공정 이후, 기판 웨이퍼는 기판 웨이퍼로부터 이탈되어 운송 인클로저의 벽을 오염시키는 처리 가스로 충만된다. 그러한 오염은 웨이퍼나 마스크와 같은 반도체 기판에 대단히 해롭다.
당업계에 공지된 오염 감시 방법은 특히 기판 웨이퍼 또는 다른 부품의 저레벨 기체 오염의 경우에 부적합한 것으로 밝혀졌다. 기판 웨이퍼의 표면의 치환, 첨가 또는 도핑에 의한 그러한 저레벨 분자 기체상 오염은 현재의 제조후 측정 기술을 사용해서는 관측될 수 없으며, 이런 식으로 제조된 반도체 및 전자기계 마이크로시스템의 사용 수명을 감소시킬 것이다.
기판의 치환, 첨가 또는 도핑에 의한 저레벨 분자 오염은 현실적인 문제이다. 이런 식으로 제조된 반도체는 플랜트를 떠날 때는 만족스럽다고 선포되지만, 그 사용 수명이 단축될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 따라서 이러한 저레벨 분자 오염을 감소시킴으로써 큰 이점이 얻어질 것이다.
본 발명의 해결 과제는, 기판 웨이퍼를 운송 인클로저 내에서 운송 및/또는 저장하는 단계를 포함하는 제조 공정에 의해 제조된 반도체 및 전자기계 마이크로시스템에서 나타나는 결함의 위험을 더 감소시키는 것이다.
동시에, 본 발명의 목적은 기체상 흡착 폴리머와 같은 물질을 첨가함으로써 기판의 추가 오염 위험 전체를 방지하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 운송 인클로저에 수용된 기판 웨이퍼 또는 다른 부품에 의한 오염물의 전달 위험을 감소시키는 것이다.
본 발명의 기본 아이디어는 운송 인클로저의 내부 분위기와 연통하는 강력한 외부 분석 수단을 사용하여 운송 인클로저 자체의 내부 분위기를 감시하는 것이다.
그 결과, 분석 수단은 표준 운송 인클로저의 내부 체적으로부터 독립적이고 특히 그보다 큰 크기일 수 있으며, 분석 중에는 표준 운송 인클로저에 수용된 기판 웨이퍼의 격리가 유지된다.
따라서, 실시간으로, 즉 매우 짧은 시간 내에 분석을 제공할 수 있고 1 ppb 정도의 매우 낮은 농도의 기체상 오염물을 검출 및 측정할 수 있는 분석 수단을 사용할 수 있다.
상기 및 기타 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판 웨이퍼 또는 다른 부품을 운송 인클로저 내에서 운송 및/또는 저장하는 단계를 포함하는 반도체 또는 전자기계 마이크로시스템 제조 공정에서 기판 웨이퍼 또는 다른 부품의 오염을 감시 하기 위한 장치로서, 가스 이온화 수단 및 이온의 파라미터를 측정함으로써 이온화된 가스를 확인하기 위한 수단을 구비하는 가스 분석기를 포함하는 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 상기 가스 이온화 수단은 대기압에서 가스를 이온화하게 되어 있으며, 상기 장치는 운송 인클로저의 내부 분위기에 포함된 가스의 실시간 분석을 수행하기 위해 운송 인클로저의 내부 분위기와 가스 분석기 사이의 직접 연통을 달성하기 위한 인터페이스 수단을 추가로 포함한다.
상기 인터페이스 수단은 운송 인클로저의 내부 분위기로부터 분석될 가스의 유동을 가스 분석기로 이송하게 되는 것이 바람직하다. "외부 입력"이란 표현은 외부로부터 정화(purge) 가스로 나오는 가스를 동일하게 지칭한다.
따라서 상기 장치는 포드(pod)로부터 나오는 가스를 포획(capture)하는 바, 가스를 샘플링하여 가스 분석기로 이송하기 위한 수단(파이프, 솔레노이드 밸브체, 펌프 보디 등)에 사용되는 재료 및 정확히 충분한 체적의 인터페이스 수단으로 인해 포드로부터 나오는 가스만을 포획한다. 상기 인터페이스 수단은 그 높은 화학적 및 기계적 안정성과 가스에 대한 그 비침투성을 위해 선택되는 퍼플루오로알콕시(PFA)로 구성되는 것이 유리하다. 따라서 그 사용은 재료에 의한 가스의 흡착 및 방출을 최소화하는 바, 이는 1 ppb 레벨의 측정을 위해서 불가피하다.
이러한 특징으로 인해, 운송 인클로저에 수용된 미량의 오염 가스를 실시간으로 분석할 수 있다. 이 분석은 또한 기판 웨이퍼 또는 다른 부품에 가장 근접한 분위기에서 수행되며, 환경, 즉 운송 인클로저 주위의 분위기에 의해 방해받지 않는다.
상기 장치는 기판 웨이퍼, 마스크, 처리 챔버의 구성 부품, 예를 들면 주기적으로 세척되어야 하는 부품, 또는 심지어 운송 인클로저를 감시하는데 사용될 수 있다.
상기 인터페이스 수단은 가스 분석기에 도달하는 분석될 가스의 유동이 대부분 운송 인클로저로부터 나오도록 보장하기 위한 격리 수단을 구비하는 것이 바람직하며, 운송 인클로저 외부의 대기로부터의 누설에 기인한 유동은 소량이다. 이로 인해 분석의 감도가 증가한다.
본 발명의 장치는 운송 인클로저를 추가로 포함한다.
낮은 레벨의 기체상 오염물을 검출하기에 충분히 민감한 분석을 수행하기 위한 하나의 방안(option)은 이온의 이동성을 측정하기에 적합한 형태의 가스 분석기를 사용하는 것이다.
명세서와 청구범위에서 언급되는 이온 이동성 파라미터는, 매체의 점성에 의해 초래되는 제동력으로 인해 전기장에 배치된 이온이 도달하는 말단 속도와 이온이 받는 전기장 사이의 비율로서 정의된다.
대안적으로, 가스 분석기는 이온의 비행 시간을 측정하게 되어있는 형태의 것일 수 있다. 상기 비행 시간 파라미터는 전기장의 적용을 받는 이온이 주어진 거리를 이동하기 위해 필요한 시간으로서 정의된다.
분석될 가스를 이온화시키기 위한 하나의 방안은 IMS 기구를 사용하여 전자 충돌에 의해 기체상 분자를 크랙킹하는 종래의 방법을 사용하는 것이다.
다른 방안은, 분석될 가스를 가스 분자에 부착되어 양이온을 생성하는 예를 들어 Li+ 또는 Na+ 이온과 같은 알칼리 이온으로 타격하는 이온 부착 질량 분광분석기(IAMS: ion attachment mass spectrometer) 기술을 사용하여 이온화를 수행하는 것이다. 얻어진 이온의 질량은 이후 질량 분광분석기를 사용하여 측정되며, 가스 분자의 질량으로 구성되는 파라미터는 공지된 알칼리 이온 질량을 차감함으로써 결정된다.
실제로 인터페이스 수단은,
어댑터를 포함하며,
상기 어댑터는 가스 분석기로 이어지는 파이프와 연통하도록 선택적으로 배치되는 운송 인클로저의 벽을 통과하는 통로에 의해 운송 인클로저와 결합될 수 있도록 구성되는 것이 유리할 수 있다.
제1 방안은, 통로가 가스 분석기로 이어지는 파이프의 오리피스를 향하도록 운송 인클로저를 위치시키기 위한 설치(locating) 수단을 어댑터에 제공하는 것이다.
이 경우에, 설치 수단은 대응 구멍에 결합하게 되어 있는 러그(lug)를 구비할 수도 있다.
다른 방안은, 운송 인클로저가 도어를 구비하고, 상기 장치가, 상기 도어를 선택적으로 개방하기 위한 수단, 및 운송 인클로저로부터의 가스를 샘플링하고 이 를 가스 분석기로 송출하여 주위 분위기로부터 누설되는 가스의 샘플링을 제한하기 위한 콜렉터 수단을 구비하는 어댑터를 포함하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 어댑터는 정면-개방 형태의 포드, 특히 정면 개방 유니버셜 포드(FOUP), 측면-개방 포드 또는 SMIF형 바닥-개방 포드를 운송하기 위한 로딩 수단에 직접 통합된다. 상기 로딩 수단은 반도체 기판 처리 챔버를 포함하는 설비의 입구에 배치된다. 이는 기판 웨이퍼가 처리 챔버에 진입하기 전에 포드가 개폐될 수 있게 해준다.
따라서, 챔버의 오염을 제한하기 위해, 본 발명의 장치는 기판 및/또는 운송 포드가 개방되어 설비의 처리 챔버와 연통 상태에 놓이기 전에 기판 및/또는 운송 포드의 오염을 감시할 수 있다. 마찬가지로, 기판 웨이퍼가 처리후 운송 포드에 저장되기 전에, 포드 내의 분위기는 웨이퍼가 오염된 분위기에서 임의의 시간을 경과하지 않도록 오염에 대해 테스트된다.
대안적으로, 인터페이스 수단은, 가스 분석기에 연결되고 운송 인클로저의 벽을 관통하게 되어 있는 니들을 구비할 수 있다. 관통하게 되어 있는 벽을 제공함으로써, 이 해결책은 FOUP 또는 SMIF형 운송 인클로저와 같은 강성 벽 운송 인클로저와 함께 사용하기에 적합할 수 있다. 이는 또한 가요성 벽 외피(envelope) 형태의 운송 인클로저와 함께 사용하기에 적합할 수 있다.
본 발명의 상기 감시 장치는 가스 분석기 내에 정화 중성 가스를 선택적으로 분사하기 위한 수단을 포함하는 것이 유리할 수 있다. 중성 가스는 예를 들면 질소 공급원에 의해 공급되는 질소일 수 있다.
가스 분석기의 입구와 운송 인클로저를 둘러싸는 분위기 사이의 직접 연통을 선택적으로 셋업하기 위한 수단 또한 제공될 수 있으며, 그 결과 상기 장치는 또한 운송 인클로저 주위의 클린 룸 분위기를 분석할 수 있다.
상기 인터페이스 수단은 이후, 샘플링된 가스를 이송하기 위한 파이프, 및 샘플링된 가스의 유동을 제어하기 위해 상기 파이프에 삽입된 밸브로 구성된다.
각종 부품의 작동을 자동화하기 위한 수단을 제공함으로써 분석의 현실성이 더 향상된다. 따라서 어댑터, 가스 분석기, 및 인터페이스 수단의 작동을 제어하기 위한 전자 제어 수단이 제공될 수 있다.
실제로, 전자 제어 수단은 프로세서 및 관련 프로그램을 포함할 수 있으며, 상기 관련 프로그램은 프로세서가 운송 인클로저와 가스 분석기 사이의 연통을 명령하는 측정 시퀀스를 포함하고, 하기 시퀀스들, 즉 프로세서가 가스 분석기 내로의 중성 가스 분사를 명령하는 정화 시퀀스, 프로세서가 가스 분석기 내로의 기준 가스 분사를 명령하는 보정(calibration) 시퀀스, 및 프로세서가 가스 분석기와 주위 분위기 사이의 연통 셋업을 명령하는 외부 감시 시퀀스 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 장치는 제조 라인 조작자가 운송 포드의 내부 분위기의 오염도를 항상 체크할 수 있는 전용 감시 스테이션에 설치될 수 있다.
본 발명의 다른 태양은, 운송 인클로저 내에서의 운송 및/또는 저장 단계를 포함하는 반도체 또는 전자기계 마이크로시스템 제조 공정에서 웨이퍼 기판 또는 다른 부품의 오염을 감시하는 방법을 제안한다. 이 방법은, 운송 인클로저의 내부 분위기로부터 가스가 샘플링되어 격리되고, 샘플링된 가스가 이온화되며, 상기 샘플링된 가스는 이온화에 의해 얻어진 이온의 파라미터를 측정함으로써 분석되는 측정 단계를 포함한다.
상기 방법은, 운송 인클로저를 둘러싸는 분위기에서 가스가 샘플링되고, 샘플링된 가스가 이온화되며, 상기 샘플링된 가스는 이온화에 의해 얻어진 이온의 파라미터를 측정함으로써 분석되는 외부 분석 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특징, 및 장점은 첨부도면을 참조한 본 발명의 특정 실시예에 대한 하기 설명으로부터 드러날 것이다.
<실시예>
도1에 도시된 실시예에서, 장치는, 운송 인클로저 내에서 운송되는 기판 웨이퍼 또는 다른 부품이 클린 룸 내의 한 스테이션에서 다른 스테이션으로 운송될 때 그 오염을 감시하게 되어 있다.
이 목적으로 예를 들어 도1에 도시된 FOUP 형태의 표준 정면-개방 운송 인클로저가 사용된다.
이들 FOUP형 운송 인클로저(1)는 기판 웨이퍼 또는 다른 부품이 삽입 및 추출될 수 있는 치수를 갖는 전방 도어(4)를 가지며, 운송 인클로저(1) 내부로의 오염 입자 침투를 방지하는 필터에 끼워지는 하나 이상의 바닥 개구(20)를 갖는다.
운송 인클로저(1)는 밀봉되지만, 비교적 낮은 레벨의 공기가 대기로부터 오리피스(20) 및 도어(4)의 시일내 누설부(이 누설부는 대부분 오리피스(20)에 있는 필터를 통한 것이지만)를 통해서 이동할 수 있다. 필터를 구비한 오리피스(20)는, 특히 도어(4)를 개폐할 때 압력을 균등하게 하기 위해 공기가 대기로부터 들어오고 나갈 수 있게 한다.
도1에서, 운송 인클로저(1)는 감시 스테이션을 구성하는 클린 룸 내의 어댑터(5)에 결합된다.
상기 어댑터(5)는 운송 인클로저(1)의 필터 오리피스(20)를, 가스를 가스 분석기(2)의 입력부로 이송하는 파이프(3)에 연결시킨다. 파이프(3) 내의 밸브(6)는 운송 인클로저(1)로부터 나오는 가스의 유동을 선택적으로 허용 또는 차단하기 위해 파이프(3)를 개방 또는 폐쇄한다. 상기 밸브(6)는 마이크로컨트롤러 또는 PLC형 프로세서(16)에 의해 제어된다.
가스 분석기(2)는 이온의 유동을 측정하고, 미량의 가스를 검출하며, 그 농도를 측정하기 위해 이온 이동성 분광분석기(IMS: ion mobility spectrometer) 기구 원리를 사용한다.
이 종류의 가스 분석기에서는, 예를 들어 전자 충돌에 의해 분자가 이온화되는 튜브의 반응부에 가스 샘플이 유입된다. 분자를 크랙킹함으로써 얻어지는 이온은 그 이동성을 분석하기 위해 이온의 이동이 유도되는 영역으로 분사되며, 상기 이동성은 전기장에서 양이온과 이후 음이온이 도달한 속도에 의해 결정된다. 생성된 이온은 전류를 발생하는 전극을 향하여 끌려온다. 그 전류는 이후 가스 농도(ppbv)를 얻기 위해 처리된다.
대안적으로, 샘플링된 가스는 이온 부착 질량 분광분석기(IAMS) 기술을 사용하여 이온화 및 분석될 수 있다.
가스 분석기(2)에는 컴퓨터(9)가 연결된다. 컴퓨터(9)는 가스 분석기(2)에 의해 생성된 측정을 저장하기 위한 메모리를 구비한다. 컴퓨터(9)에 저장된 소프트웨어는 가스 분석기(2)에 의해 생성된 데이터를 화면에 표시하고 이를 메모리에 저장한다. 입력 화면을 통해서 측정에 대한 코멘트가 추가될 수 있다. 따라서 컴퓨터(9)는 가스 분석기에 의해 공급된 측정 결과를 처리하여 저장하기 위한 전자 처리 수단을 구성한다.
컴퓨터(9)의 소프트웨어는 또한 트리거링 한계치를 관리하는 바, 이 한계치가 초과될 때 사용자에게 경고하도록 관리한다.
컴퓨터(9)의 소프트웨어는 또한 프로세서(16)의 파라미터를 설정하는데 사용되며, 상기 프로세서에는 컴퓨터(9)도 연결된다.
내부 오염을 측정할 때, 운송 인클로저(1)에 포함된 가스는 파이프(3)를 통해서 가스 분석기(2)로 흡인되며, 상기 가스는 이후 배출구(17)를 통해서 클린 룸으로 복귀된다. 상기 가스는 가스 분석기(2)를 통과할 때 분석되며, 그 결과 정보가 컴퓨터(9)로 보내진다.
파이프(3)와 어댑터(5)는 원치않는 가스가 클린 룸으로부터 파이프(3)와 가스 분석기(2)의 내부로 침투하는 것을 방지하기에 충분한 정도로 밀봉된다. 이는 가스 분석기(2)가 운송 인클로저(1)의 내부 분위기로부터 나오는 가스를 반드시 분석하도록 보장한다. 따라서, 가스 분석기(2)에 의해 분석될 가스의 유동은 대부분 운송 인클로저(1)로부터 나오며, 운송 인클로저(1) 외부의 분위기로부터의 누설에 기인하는 유동은 보다 낮다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 운송 인클로저(1)는 표준 설치 러그에 의해 어댑터(5) 상에 위치한다.
운송 인클로저(1) 상에서의 필터 오리피스(20)의 위치가 표준화되지 않으면, 인클로저가 표준 FOUP 형태이더라도, 어댑터(5)의 위치는 운송 인클로저(1)의 필터에 연결되도록 조정될 수 있다.
운송 인클로저(1)가 그 바닥벽에 입구 오리피스(20)를 전혀 갖지 않을 수 있으므로, 어댑터(5)는 운송 인클로저(1)의 도어를 개방하기 위한 수단, 및 클린 룸의 분위기로부터 충분한 격리를 제공하는 콜렉터 수단을 구비한다. 이후 측정은 전송 인클로저(1)의 도어(4)가 부분적으로 개방된 상태(이하 참조)에서 수행된다.
도1에 도시된 실시예에서, 파이프(3)는 각각의 밸브(10, 12, 14)가 제공된 세 개의 분기 연결부(7, 13, 21)를 밸브(6)의 하류에 구비한다. 상기 분기 연결부(7)는 어댑터(5) 부근의 오리피스(8)를 통해서 클린 룸의 내부 분위기로 방출된다. 분기 연결부(13)는 기준 가스 공급부로 이어진다. 분기 연결부(21)는 중성 가스 공급부(11)로 이어진다.
밸브(10, 12, 14)는 또한 프로세서(16)에 의해 제어된다.
상기 종류의 장치는, 이하의 목적을 위해 사용되는 바,
- 오리피스(8), 분기 연결부(7), 및 밸브(10)를 통해서 어댑터(5)에 결합된 운송 인클로저(1) 부근의 외부 분위기를 측정하여 클린 룸의 오염도에 대응하는 배경 노이즈를 정량화하기 위해,
- 중성 가스 공급부(11)로부터 질소와 같은 중성 가스를 공급하여 가스 분석 기(2)의 측정 셀을 정화하기 위해,
- 기준 가스를 측정하여 가스 분석기(2)의 측정 셀의 보정을 증명하기 위해 사용된다.
프로세서(16)는 다양한 측정을 수행하도록 밸브의 작동을 시퀀싱한다.
이를 위해, 프로세서(16)는, 프로세서가 운송 인클로저(1)와 가스 분석기(2) 사이의 연통 셋업을 명령하는 측정 시퀀스를 포함하고, 이하의 시퀀스들 중 적어도 하나, 즉 프로세서가 중성 가스 공급부(11)로부터 가스 분석기(2) 내로의 중성 가스 분사를 명령하는 정화 시퀀스, 프로세서가 분기 연결부(13)를 통해서 기준 가스의 분사를 명령하는 보정 시퀀스, 및 프로세서가 분기 연결부(7)와 오리피스(8)를 통해서 가스 분석기(2)와 주위 분위기 사이의 연통 셋업을 명령하는 외부 감시 시퀀스 중 적어도 하나를 포함하는 관련 프로그램을 내장한다.
도면에 도시된 실시예에서, 파이프(3)와 각각의 분기 연결부(7, 13, 21)는 각각의 개별 밸브(6, 10, 12, 14)를 갖는다.
대안적으로, 동일한 기능을 제공하기 위해 3방 밸브가 사용될 수 있다.
이제 상이한 형태의 운송 인클로저에 어울리는 어댑터(5)의 네 가지 실시예를 도시하는 도2 내지 도5를 고려한다.
도2는 도1에 도시된 구조를 반복하는 바, 어댑터(5)는 FOUP 형태의 정면-개방 운송 인클로저(1)가 얹히는 지지 평면을 구성하도록 개조된다. 밸브(6)가 끼워진 파이프(3)에 연결되는 필터가 구비된 바닥 오리피스(20)와 전방 도어(4)도 볼 수 있다.
도3에서, 어댑터(5)는 파이프(3)에 연결될 수 있는 바닥 오리피스(20)를 전혀 갖지 않는 정면-개방 전송 인클로저(1)와 협력하도록 설계된다. 이 경우, 어댑터(5)는, 전방 도어(4)를 둘러싸고 전방 도어(4)의 적어도 부분적인 개방을 허용하는 샘플링 인클로저를 제공하는 콜렉터(18)를 포함한다. 콜렉터(18)에 의해 형성되는 샘플링 인클로저는 바닥 오리피스(18a)를 통해서 파이프(3)에 연결된다.
도4에서, 어댑터(5)는 예를 들어 표준 SMIF형 인클로저와 같은 바닥-개방 운송 인클로저(1)와 협력하도록 개조된다. 이 경우, 운송 인클로저(1)의 도어는, 어댑터(5)를 통해서 파이프(3)가 연결될 수 있는 오리피스가 제공된 바닥 도어(4)이다.
도5는 SMIF형, 즉 바닥 개방 형태의 운송 인클로저(1)와 협력하도록 개조되었지만, 바닥 도어(4)는 파이프(3)에 연결될 수 있는 오리피스를 전혀 갖지 않는 어댑터 구조물(5)을 도시한다. 이 경우, 어댑터(5)는, 운송 인클로저(1)의 개구 주위에 샘플링 인클로저를 형성하고 바닥 도어(4)의 적어도 부분적인 개방을 허용하는 콜렉터(19)를 포함한다. 측방 오리피스(19a)는 파이프(3)가 콜렉터(19)내의 샘플링 인클로저의 내부에 연결될 수 있게 해준다.
사용 시에, 장치는 운송 인클로저(1)에 존재하는 오염물을 측정하며, 이 측정 중에 가스는 운송 인클로저(1) 내에서 샘플링되고, 샘플링된 가스는 이온화되며, 이온화된 가스는 상기 이온화에 의해 얻어진 이온의 파라미터를 측정함으로써 분석된다.
측정 방법은 외부 분석 단계를 포함하는 것이 유리할 수 있으며, 상기 분석 단계 중에는, 운송 인클로저(1)를 둘러싸는 분위기 내의 가스가 분기 연결부(7) 및 오리피스(8)를 통해서 샘플링되고, 샘플링된 가스는 이온화되며, 이온화된 가스는 이 이온화에 의해 얻어진 이온의 파라미터를 측정함으로써 분석된다.
상기 방법은, 질소와 같은 중성 가스가 가스 분석기(2) 내로 분사되는 정화 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 기준 가스가 분기 연결부(13)를 통해서 가스 분석기(2) 내로 분사되는 보정 단계를 포함할 수 있다.
전술한 방법은 운송 인클로저(1)가 수용할 수 있는 기판 웨이퍼 또는 다른 부품에 존재하는 오염물의 근사치인, 운송 인클로저(1)의 내부 분위기에 존재하는 오염물을 측정하기 위한 본 발명의 제1 적용예이다.
제2 적용예에서, 본 발명의 방법은, 운송 인클로저(1) 내에 수용된 기판 웨이퍼에 처리 공정이 적용되기 전에 운송 인클로저(1) 내의 오염을 측정하는 것과, 상기 처리 공정 이후 처리된 기판 웨이퍼를 운송 인클로저(1)에 재도입한 후에 운송 인클로저(1) 내의 오염을 측정하는 것을 포함하는 차등 측정 시퀀스를 포함할 수 있다.
다른 적용예에서, 본 발명의 방법은, 기판 웨이퍼 또는 다른 부품을 도입하기 전에 개방 또는 폐쇄된 운송 인클로저(1) 내의 오염을 측정하는 예비 감시 단계를 포함할 수 있다.
다른 적용예에서는, 기판 웨이퍼 또는 다른 부품을 제거한 후 운송 인클로저(1) 내의 오염이 측정될 수 있다. 인클로저가 낮은 전도성을 가지면, 인클로저 내 에 오염 가스가 몇 시간 동안 남아있을 수 있다. 이는 메모리 효과에 의해 몇 시간 동안 기판 또는 다른 부품에 약간의 문제를 제공한다.
다른 적용예에서는, 개방 또는 관통된 운송 인클로저가 클린 룸의 다양한 영역에 배치될 수 있다. 클린 룸의 주어진 영역에 배치된 후, 인클로저는 다시 폐쇄되고 이후 오염을 측정하기 위해 감시 시스템이 채택될 수 있다. 이런 식으로 본 발명은 클린 룸의 전체 영역에서 오염을 측정할 수 있다.
본 발명의 이점은 단일 장치로 복수의 영역에서 가스에 의해 유도되는 저레벨의 오염을 실시간으로 측정할 수 있다는 것이다.
오염 측정은, 예를 들면 흡착 폴리머와 같은 테스트 물질을 추가함으로써 유도될 수도 있는, 운송 인클로저에 수용된 기판 또는 다른 부품의 추가 오염 위험이 전혀 없이 이루어진다.
오염은 기판 웨이퍼 또는 다른 부품을 제거할 필요 없이 운송 인클로저(1)의 내부에서 측정될 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예에 제한되지 않으며, 당업자에게 명백할 다양한 변형예 및 수정예를 포함한다.
Claims (28)
- 기판 웨이퍼 또는 다른 부품을 운송 인클로저 내에서 운송하는 단계, 저장하는 단계, 또는 운송하는 단계 및 저장하는 단계를 포함하는 반도체 또는 전자기계 마이크로시스템 제조 공정에서 기판 웨이퍼 또는 다른 부품의 오염을 감시하기 위한 장치이며,상기 장치는 가스 이온화 수단 및 이온의 파라미터를 측정함으로써 이온화된 가스를 확인하기 위한 수단을 구비하는 가스 분석기를 포함하고, 상기 가스 이온화 수단은 대기압에서 가스를 이온화하게 되어 있으며,상기 장치는 상기 운송 인클로저의 내부 분위기에 포함된 가스의 실시간 분석을 수행하기 위해 운송 인클로저의 내부 분위기와 상기 가스 분석기 사이의 직접 연통을 달성하기 위한 인터페이스 수단을 추가로 포함하며,상기 인터페이스 수단은 어댑터를 포함하고, 상기 어댑터는 상기 가스 분석기로 이어지는 파이프와 연통하도록 선택적으로 배치되는 상기 운송 인클로저의 벽을 통과하는 통로에 의해 상기 운송 인클로저와 결합될 수 있도록 구성되는 오염 감시 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 인터페이스 수단은 상기 운송 인클로저의 상기 내부 분위기로부터 분석될 가스의 유동을 상기 가스 분석기로 이송하게 되어 있는 오염 감시 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 인터페이스 수단은 퍼플루오로알콕시(PFA)인 재료로 구성되는 오염 감시 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 인터페이스 수단은 상기 가스 분석기에 도달하는 분석 될 가스의 유동이 대부분 상기 운송 인클로저로부터 나오도록 보장하기 위한 격리 수단을 구비하며, 상기 운송 인클로저 외부의 대기로부터의 누설에 기인한 유동은 소량인 오염 감시 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 운송 인클로저를 추가로 포함하는 오염 감시 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 가스 분석기는 상기 이온의 이동성을 측정하게 되어 있는 형태의 것인 오염 감시 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 가스 분석기는 상기 이온의 비행 시간을 측정하게 되어 있는 형태의 것인 오염 감시 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 가스 분석기는 상기 이온의 질량을 측정하게 되어 있는 형태의 것인 오염 감시 장치.
- 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 가스는 전자 충돌에 의해 이온화되는 오염 감시 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 가스는 상기 가스의 분자에 부착되는 알칼리 이온과의 충돌에 의해 이온화되는 오염 감시 장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 어댑터는 상기 통로가 상기 가스 분석기로 이어지는 상기 파이프의 오리피스를 향하도록 상기 운송 인클로저를 위치시키기 위한 설치 수단을 구비하는 오염 감시 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 설치 수단은 대응 구멍에 결합하게 되어 있는 러그를 포함하는 오염 감시 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 운송 인클로저가 도어를 구비하고,상기 장치는, 상기 도어를 선택적으로 개방하기 위한 수단, 및 상기 운송 인클로저로부터의 가스를 샘플링하고 이를 상기 가스 분석기로 송출하여 주위 분위기로부터 누설되는 가스의 샘플링을 제한하기 위한 콜렉터 수단을 구비하는 어댑터를 포함하는 오염 감시 장치.
- 제1항 또는 제14항에 있어서, 상기 어댑터는 운송 포드 로딩 수단에 직접 통합되는 오염 감시 장치.
- 기판 웨이퍼 또는 다른 부품을 운송 인클로저 내에서 운송하는 단계, 저장하는 단계, 또는 운송하는 단계 및 저장하는 단계를 포함하는 반도체 또는 전자기계 마이크로시스템 제조 공정에서 기판 웨이퍼 또는 다른 부품의 오염을 감시하기 위한 장치이며,상기 장치는 가스 이온화 수단 및 이온의 파라미터를 측정함으로써 이온화된 가스를 확인하기 위한 수단을 구비하는 가스 분석기를 포함하고, 상기 가스 이온화 수단은 대기압에서 가스를 이온화하게 되어 있으며,상기 장치는 상기 운송 인클로저의 내부 분위기에 포함된 가스의 실시간 분석을 수행하기 위해 운송 인클로저의 내부 분위기와 상기 가스 분석기 사이의 직접 연통을 달성하기 위한 인터페이스 수단을 추가로 포함하고,상기 인터페이스 수단은, 상기 가스 분석기에 연결되고 상기 운송 인클로저의 벽을 관통하게 되는 니들을 구비하는 오염 감시 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 가스 분석기 내에 정화 중성 가스를 선택적으로 분사하기 위한 수단을 포함하는 오염 감시 장치.
- 제17항에 있어서, 중성 가스를 선택적으로 분사하기 위한 상기 수단은 질소 공급원을 포함하는 오염 감시 장치.
- 기판 웨이퍼 또는 다른 부품을 운송 인클로저 내에서 운송하는 단계, 저장하는 단계, 또는 운송하는 단계 및 저장하는 단계를 포함하는 반도체 또는 전자기계 마이크로시스템 제조 공정에서 기판 웨이퍼 또는 다른 부품의 오염을 감시하기 위한 장치이며,상기 장치는 가스 이온화 수단 및 이온의 파라미터를 측정함으로써 이온화된 가스를 확인하기 위한 수단을 구비하는 가스 분석기를 포함하고, 상기 가스 이온화 수단은 대기압에서 가스를 이온화하게 되어 있으며,상기 장치는 상기 운송 인클로저의 내부 분위기에 포함된 가스의 실시간 분석을 수행하기 위해 운송 인클로저의 내부 분위기와 상기 가스 분석기 사이의 직접 연통을 달성하기 위한 인터페이스 수단을 추가로 포함하고,상기 가스 분석기의 입구와 상기 운송 인클로저를 둘러싸는 분위기 사이의 직접 연통을 선택적으로 셋업하기 위한 수단을 포함하는 오염 감시 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 어댑터, 상기 가스 분석기, 및 상기 인터페이스 수단의 작동을 제어하기 위한 전자 제어 수단을 포함하는 오염 감시 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 가스 분석기에 의해 공급되는 측정 결과를 처리하여 저장하기 위한 전자 처리 수단을 포함하는 오염 감시 장치.
- 제20항에 있어서, 상기 전자 제어 수단은 프로세서 및 관련 프로그램을 포함하며, 상기 관련 프로그램은, 상기 프로세서가 상기 운송 인클로저와 상기 가스 분석기 사이의 연통을 명령하는 측정 시퀀스를 포함하고, 하기 시퀀스들, 즉 상기 프로세서가 상기 가스 분석기 내로의 중성 가스 분사를 명령하는 정화 시퀀스, 상기 프로세서가 상기 가스 분석기 내로의 기준 가스 분사를 명령하는 보정 시퀀스, 및 상기 프로세서가 상기 가스 분석기와 주위 분위기 사이의 연통 셋업을 명령하는 외부 감시 시퀀스 중 적어도 하나를 포함하는 오염 감시 장치.
- 운송 인클로저 내에서의 운송하는 단계, 저장하는 단계, 또는 운송하는 단계 및 저장하는 단계를 포함하는 반도체 또는 전자기계 마이크로시스템 제조 공정에서의 웨이퍼 기판 또는 다른 부품의 오염을 감시하는 방법이며,상기 방법은, 운송 인클로저의 내부 분위기로부터 가스가 샘플링되어 격리되고, 샘플링된 가스가 이온화되며, 상기 샘플링된 가스는 이온화에 의해 얻어진 이온의 파라미터를 측정함으로써 분석되는 측정 단계를 포함하며,상기 운송 인클로저를 둘러싸는 분위기에서 가스가 샘플링되고, 샘플링된 가스가 이온화되며, 상기 샘플링된 가스는 이온화에 의해 얻어진 이온의 파라미터를 측정함으로써 분석되는 외부 분석 단계를 더 포함하는 오염 감시 방법.
- 삭제
- 제23항에 있어서, 가스 분석기 내로 중성 가스가 분사되는 정화 단계를 추가로 포함하는 오염 감시 방법.
- 제23항에 있어서, 가스 분석기 내로 기준 가스가 분사되는 보정 단계를 추가로 포함하는 오염 감시 방법.
- 제23항에 있어서, 상기 운송 인클로저에 수용된 기판 웨이퍼에 처리 공정이 적용되기 전에 상기 운송 인클로저 내의 오염을 측정하는 것과, 상기 처리 공정 이후 처리된 기판 웨이퍼를 상기 운송 인클로저에 재도입한 후에 운송 인클로저 내의 오염을 측정하는 것을 포함하는 차등 측정 시퀀스를 추가로 포함하는 오염 감시 방법.
- 제23항에 있어서, 기판 웨이퍼 또는 다른 부품을 도입하기 전에 개방 또는 폐쇄된 운송 인클로저 내의 오염을 측정하는 예비 감시 단계를 추가로 포함하는 오염 감시 방법.
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