KR101202551B1 - 밀폐 환경으로부터 오염을 제거하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 주제는 벽에 의해 경계가 정해진 내부 공간을 포함하는 밀폐 환경(1)으로부터 오염 제거하는 방법으로서, 누출구를 갖는 상기 밀폐 환경을 가스를 도입하는 수단 및 가스를 펌핑하는 수단을 포함하는 밀봉된 오염 제거 챔버 내에 배치하는 단계와, 상기 벽을 가로질러 압력차가 항상 벽-손상 역치(threshold) 미만이 되도록 상기 챔버 내에 수용된 가스와 상기 공간 내측에 수용된 가스가 상기 누출구를 통해 동시에 펌핑하는 단계를 포함한다. 본 발명의 다른 주제는 밀폐 환경으로부터 오염을 제거하는 장치로서, 밀폐 환경을 수용할 수 있는 오염 제거 챔버와, 퍼징 가스를 도입하는 수단과, 가변 펌핑 용량으로 가스를 펌핑하는 수단과, 펌핑율을 제어하는 수단과, 환경의 내측과 외측 사이의 압력차를 감시하는 수단을 포함한다.

Description

밀폐 환경으로부터 오염을 제거하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR REMOVING POLLUTION FROM A CONFINED ENVIRONMENT}
본 발명은 특히 반도체 기판, 농식품 제품, 의학 또는 자동차 제품 또는 보호 필름을 갖춘 포토마스크용 저장 및 이송 포드(transport pod)를 비롯한 비밀봉 밀폐 환경의 클리닝 및 오염 제거에 관한 것이다.
하나 이상의 기판을 위한, 특히 반도체 웨이퍼를 위한 대기압 하의 저장 및 이송 포드는, 기판이 사용되고 그것을 통해 기판이 통과하며 도어에 의해 덮이는 개구를 갖춘 외주벽에 의해 이송되는 환경으로부터 격리된 밀폐 공간을 형성한다. 이러한 타입의 이송 포드는 가장 통상적으로 플라스틱으로 제조되고, 사용시 일반적으로 밀봉되지 않는다. 플라스틱 외주벽은 손상을 입지 않고 몇십 대기압보다 큰 압력을 견디도록 설계되지 않는다. 따라서, 이송 포드는 적어도 하나의 누출구를 갖도록 설계되어, 박스의 내부와 외부 사이에 압력차가 존재할 때 가스 유동이 발생하여 압력차를 최소화하며, 그것에 의해 외주벽 상의 기계적 응력을 감소시킨다. FOUP 이송 포드의 경우, 입자 필터가 누출구 내측에 배치되어 오염을 감소시킨다. 보통, 포드 내의 대기는 제어되지 않고, 이것은 기판이 빠져나온 설비의 대기, 또는 이송 포드 근처의 주위 공기와 가장 통상적으로 유사한 것으로 추측된다.
이송 포드는 일반적으로 오염 입자가 밀폐 공간 내로 침투하는 것을 방지함에 있어 효과적이다. 특히 반도체 및 다른 나노기술 제품을 제조할 때 입자 오염을 감소시킬 필요성이 증가됨에 따라 그것의 사용은 필요하게 된다. 그러나, 이송 포드의 플라스틱 외주벽은 가스를 누출할 수 있거나, 또는 기판과 반응하여 기판을 오염시킬 수 있는 화합물을 유지하거나 추가할 수 있다. 이들 화합물은 특히 기판의 제조시 일정 단계 동안 (습기가 존재하는 환경과 같은) 부적합한 환경으로부터 올 수 있다. 이 환경은 그 다음 이송 포드의 내부 대기에 의해 유지된다. 따라서, 이송 포드는 오염의 모든 오염을 방지함에 있어 불충분하고, 더욱이 어떤 경우에는 추가 오염(벽을 통한 가스 누출, 습기 보유, 상호-오염, 입자를 발생시키는 개폐 메커니즘, 벽의 기밀성 결여 등)에 공헌할 수도 있다.
유럽 특허 공보 제 1 557 878 호는 하부 도어에 의해 덮일 수 있고 예를 들어 공기로 충전될 수 있는 접근 구멍을 갖춘 밀봉된 소형-환경 챔버 내측에 배치된 기판 웨이퍼의 스택(stack)의 퍼징을 기술한다. 챔버는 하부 도어를 개방함으로써 폐쇄될 수 있는 상부 운반 구멍을 갖춘 퍼징 구획을 포함하고 챔버의 하부 표면에 면하는 퍼징 스테이션에 하부 표면에 의하여 연결되고, 하부 도어에 의해 지지된 기판 웨이퍼의 스택은 사전에 질소로 충전된 퍼징 구획 내로 삽입된다. 기판 웨이퍼들 사이의 공간이 퍼징됨과 동시에, 미니-환경 챔버의 내부는 침투를 통해 퍼징되고, 가스는 지금 개방된 폐쇄가능한 접근 구멍을 통해 방출된다. 그것의 품질을 시험하기 위해 챔버의 내부 대기의 분석이 수행된다.
기술된 방법은 기판 웨이퍼의 세정에 관한 것이고, 그렇게 하기 위해서는 챔버로부터 제거되어야 하며, 챔버의 퍼징은 주 목적이 아니다. 이 방법은 챔버가 보다 철저하게 세정되는 것을 보장하지 않는다. 이 방법은 오직 밀봉된 챔버에 적용되고, 비밀봉 밀폐 환경에 대해서는 사용될 수 없다. 더욱이, 그것은 접근 구멍의 개폐를 위한 그리고 이송을 위한 기구의 작용을 필요로 한다.
유럽 특허 공보 제 0 626 724 호는 설치부 내부 삽입되기 전에 밀봉되고 청정한 대기(진공 또는 비활성 가스) 내에 반도체 기판을 수용하는 이송 포드의 외부 벽을 건식-세정하는 방법을 개시한다. 기판을 수용하는 밀봉된 포드는 터널 내로 배치된다. 대안적으로 가수 유동(질소)을 도입하고 진공을 형성하는 것과 같은 가스를 이용하는 다수의 외부 벽 세정 방법이 사용될 수 있다. 세정이 완료되면, 그 안으로 이송 포드가 삽입될 설치부에 존재하는 진공과 동등한 진공이 터널 내에 형성된다.
따라서, 포드의 내부 대기의 청정이 이 공보에 암시적으로 추측된다. 이 방법은 내부 체적, 포드의 벽 또는 포드가 수용하는 기판을 어떻게 세정하는지에 관한 시사는 없다. 또한, 이 세정 방법은 기판 웨이퍼를 진공으로 유지하도록 의도된 밀봉된 포드에 적용된다. 따라서, 포드의 벽은 높은 기계적 저항을 갖고, 이것은 기판 웨이퍼를 대기압에서 이송하도록 의도된 비밀봉 이송 포드에 대해서는 그렇지 않다.
일본 특허 공개 공보 제 2004-128428 호는 이송 포드와 같은 밀폐 환경의 가스를 비활성 가스로 치환하면서 이 치환에 필요한 비활성 가스의 양을 감소시키는 방법 및 장치를 기술한다. 그렇게 하기 위해, 상기 일본 특허 공개 공보는 이송 포드를 진공 챔버 내에 배치하고, 진공 챔버 내에 제공된 개폐 기구의 수단으로 플러그를 제거함으로써 이송 포드를 개방하며, 그 다음 가스를 진공 챔버 내로 그리고 이송 포드 내로 펌핑하며, 마지막으로 진공 챔버 내로 그리고 이송 포드 내로 비활성 가스를 도입하는 것을 교시한다. 진공 챔버 내측의 이송 포드의 개방은 이송 포드의 외부와 내부 사이의 압력차를 형성하지 않고 가스를 진공 챔버 내로 펌핑하는 것을 가능하게 한다.
유럽 특허 공보 1 059 660 A2호는 산화를 피하기 위해 밀폐 환경의 산소화된 대기를 질소로 치환하는 것을 기술한다. 이 치환은 최초의 산소화된 가스를 질소로 점차 치환하면서 밀폐 환경 내로 질소를 직접 분사함으로써 행해진다. 밀폐 환경 내측의 대기는 펌핑되지 않는다.
전술된 모든 문헌에서, 작용은 개폐 기구를 작동시킴으로써 이송 포드를 개방하는 것을 포함하고, 이 작동은 입자 오염을 발생시킬 것이다. 이러한 방식으로 생성된 입자는 이송 포드 내에 수용된 기판 웨이퍼 상으로 축적될 것이고, 이것은 반도체 및 다른 나노기술 제품을 제조할 때 입자 오염을 감소시키고자 하는 증가하는 요건과 조화되지 않는다.
더욱이, 이들 문헌의 어느 것도 대기압에서 이송 포드의 플라스틱 벽으로부터 가스제거하는 것으로부터 유래하는 가스 오염의 문제를 기술하거나 해결하지 않는다.
포토마스크는 감광막(photographic negative)과 동등하며, 그것의 활성 표면은 기판 상으로 인쇄될 정보를 담고 있다. 그것은 햇빛에 쬐고 반도체 기판 상으로 인쇄하기 위한 전송에 사용된다. 입사 방사선은 포토마스크의 활성 표면 상으로 집중되고, 활성 표면 상에 포함된 패턴이 그 때 기판 상으로 복사된다. 활성 표면의 외측에서, 세부(detail)는 기판 상으로 인쇄되지 않지만, 포토마스크의 전송에 영향을 줄 수 있다. 결점이 인쇄되기 때문에, 활성 영역의 오염은 기판 상으로 인쇄된 이미지에 직접적인 영향을 미친다. 그러나, 이 오염은 이 영역의 외측에 발생하는 경우 대조(contrast)를 감소시키거나 포토마스크의 전송을 감소시키는 것과 같이 이미지에 간접적인 영향을 미칠 뿐이다.
더욱이, 반도체 산업은 더욱더 소형이고 덜 비싼 전자 부품을 얻기 위해 인쇄된 이미지의 치수를 어떻게 감소시킬지를 연구중이다. 사진의 기본 패턴의 치수가 작아짐에 따라, 오염에 관한 요건은 보다 엄격해진다. 따라서, 포토마스크는 청정하고 작동중으로 유지되어야 하는 주요하고 비싸며 복잡한 요소이다.
제조의 종료시에, 포토마스크는 청정화되고 검사된다. 만약 청정하고 결점이 없다면, 포토마스크는 필름으로 덮이고 고객에게 보내진다. 필름의 목적은 사용자에 의해 사용되는 동안 포토마스크를 보호하는 것이다. 필름은 양호한 전송과 그것을 통과하는 광선에 감소된 영향을 미치는 광학 멤브레인 피복물(평행 다층 표면)로 이루어진다. 이 필름은 포토마스크의 활성 표면의 측 상에 부착되고, 공간에 의해 그것으로부터 분리된다. 포토마스크의 활성 표면 상으로의 퇴적 대신에 오염 물질은 그것에 의해 필름 상으로, 즉 (활성 표면으로부터 물리적으로 분리된) 포커스 영역의 외측에 축적된다. 이 점에 관하여, 오염 물질은 리소그래피 이송 동안 인쇄되지 않을 것이고, 필름은 오염 물질에 대항하여 직접적으로 보호하지 않고, 이미지에 대한 영향을 감소시키는 것을 가능하게 한다.
필름은 가장 통상적으로 마스크의 활성부의 에지 상으로 붙여진다. 필름 내의 대기는 그것에 의해 포토마스크의 이송 포드의 대기로부터 격리된다. 필름을 뒤틀림으로부터 유지하기 위해, 저-컨덕턴스 필터를 갖는 오리피스가 필름의 측면들 상에 제공된다. 이들 오리피스는 필름 내의 밀폐 대기와 이송 포드 내측의 대기 사이의 압력 균형을 보장한다.
오염 물질이 여전히 필름 아래에 존재할 수 있다는 것을 최근 알게 되었다. 포커스 영역 내의 포토마스크의 활성 표면 상에 발생하는 결정 성장이 필름 아래에서 관찰될 수 있다. 기술의 크기 감소로 확대된 이들 성장은 리소그래피 단계에 직접적인 영향을 미친다(결점이 인쇄됨). 필름 아래의 그것들의 위치는 청정화를 어렵게 한다. 지금까지로서는 청정화를 위해 필름을 제거하고 그 다음 다시 붙이는 것이 필요하기 때문에, 이미 필름을 갖춘 포토마스크를 청정화하는 것은 길고 복잡하며 비싼 공정이다. 이 신중을 요하는 작업은 사용자에 의해서가 아니라 포토마스크의 제조자에 의해 수행되어야 하고, 이것은 시간을 낭비하게 하고 포토마스크의 짧은 수명으로 인한 상당한 추가의 재고 관리 비용으로 귀착된다.
국제 공개 공보 제 WO 85/1126 호는 포토마스크에 부착될 때까지 제조 동안 마스크의 내측 표면을 오염시키는 것을 피하는 것을 제안한다. 그것은 필름의 내측 표면의 측 상에 벗길수 있는 코팅을 배치시키는 것을 제안한다. 이 문헌은 필 름이 이미 부착된 포토마스크를 청정화하는 해법을 제안하지 않는다.
일본 특허 공개 공보 제 1998-308337 호는 필름이 액체 환경에서 부착된 포토마스크의 외측 표면을 청정화하는 방법을 제안하지만, 필름의 제거를 위한 방법은 제안하지 않는다. 이 문헌은 포토마스크의 표면과 필름 사이의 밀폐 공간을 청정화하는 해법을 제안하지 않는다.
알려진 방법은 이 필름을 제거할 필요 없이 필름의 내측 표면으로부터 기판을 분리하는 체적을 청정화하는 것을 가능하게 하지 않는다.
본 발명은 알려진 방법 및 장치, 특히 전술된 방법 및 장치가 필름의 포토마스크의 활성 표면 상의, 또는 충분히 효과적인 방식으로 대기압에서 이송 포드 내에 수용된 반도체 웨이퍼의 활성 표면 상의 오염 발생을 방지하는 것을 가능하게 하지 않는 것을 관찰함으로써 안출되었다.
본 발명에 따르면, 알려진 방법 및 장치에서 포토마스크 또는 반도체 웨이퍼의 활성 표면 상에 계속하여 나타나는 이 오염은 대기 이송 포드 또는 필름으로 덮인 마스크에 의해 형성된 비밀봉 밀폐 환경의 개폐에 의해 발생된 입자 오염과 밀폐 환경 내에 존재하는 가스로서 활성 표면의 물질과 조합하거나 그 위에 퇴적물을 형성할 수 있는 상기 가스에 의해 유발된 가스 오염 둘 모두로부터 유래하는 것으로 추측된다.
특히, 플라스틱으로 제조된 대기 이송 포드의 경우, 가스 오염은 특히 플라스틱 재료로부터 가스제거하는 것으로부터 유래한다.
이 오염은 점차 시간에 걸쳐 발생하고, 특히 부품 또는 마이크로전자 마이크 로시스템을 제조하는 여러 단계 사이에서 반도체 웨이퍼의 용이한 저장 및 충분한 수명을 방해하거나, 또는 필름으로 덮인 포토마스크의 수명을 감소시킨다.
본 발명은 그것에 관해서 필름으로 덮인 포토마스크의 활성 표면과 같은 비밀봉 밀폐 환경 내에 존재하는 활성 표면 또는 대기 이송 포드 내에 수용된 반도체 웨이퍼의 활성 표면 상의 오염 위험을 상당하게 감소시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 제품의 활성 표면 상에 오염이 나타나기 전의 시간 기간을 증가시키기 위해 오염이 비밀봉 밀폐 환경으로부터 효과적으로 제거되는 것을 보장하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 비밀봉 밀폐 환경의 비활성 서비스의 패시베이션을 통해 비-오염 기간을 더욱더 연장하고, 이송 포드의 벽과 같은 이들 비활성 표면이 실제 사용 동안 제품의 활성 표면에 영향을 미칠 수 있는 가스 오염을 발생시키는 것을 방지하는 것이다.
본 발명의 기초의 개념은 입자 오염을 발생시킬 수 있는 모든 개폐 기구 작동을 방지하기 위해, 비밀봉 밀폐 환경을 개방시키는 일 없이, 비밀봉 밀폐 환경의 내부 대기를 효과적으로 펌핑하고 그 다음 대기압을 회복함으로써 비밀봉 밀폐 환경의 오염 제거를 보장하는 것이다. 그렇게 하기 위해, 본 발명은 비밀봉 환경 내의 단독의 본래 누출구를 통해 가스가 비밀봉 환경 내로 들어가고 비밀봉 환경으로부터 나오는 것을 제공한다. 그러나, 이 상황에서, 비밀봉 밀폐 환경의 벽의 열화를 방지하기 위해 다른 수단이 제공되어야 한다. 이것은 이들 벽이 열화 없이 상당한 압력차를 견디는 것이 불가능하기 때문이고, 포토마스크의 경우 필름은 약 1Pa보다 높은 압력차를 견디는 것이 불가능하며, 현재 사용되는 대기 이송 포드의 경우 플라스틱 벽은 수십 기압보다 높은 차압을 견딜 수 없다.
이것을 달성하기 위해, 본 발명은 본래의 누출구를 갖는 벽에 의해 경계가 정해진 내부 공간을 포함하는 비밀봉 밀폐 환경으로부터 오염을 제거하는 방법에 있어서,
본래의 누출구를 갖는 상기 비밀봉의 밀폐 환경을 가스를 도입하는 수단 및 가스를 펌핑하는 수단을 포함하는 밀봉된 오염 제거 챔버 내에 배치하는 단계와,
상기 비밀봉 밀폐 환경의 내부와 외부 사이의 압력차가 항상 상기 비밀봉 밀폐 환경의 벽을 손상시킬 기계적 뒤틀림을 일으키는 압력차보다 작도록 하는 방식으로 상기 오염 제거 챔버 내의 압력 강하를 조정함으로써, 상기 오염 제거 챔버 내에 수용된 가스를 펌핑하는 단계를 포함하는 비밀봉 밀폐 환경으로부터 오염을 제거하는 방법을 개시한다.
그러한 방법에 있어서, 비밀봉 환경은 개방 수단을 작동시키는 일 없이 둘러싸인, 즉 밀폐된 상태를 유지하고, 가스는 단일의 본래의 누출구를 통해 밀폐 환경 내로 그리고 밀폐 환경으로부터 통과한다. 포토마스크의 경우, 가스는 마스크의 에지 상에 배치된 저-컨덕턴스 필터를 갖는 오리피스를 통해 유입?유출된다. 대기 이송 포드의 경우, 가스는 포드 내의 본래의 누출구, 즉 필터를 갖춘 현존하는 오리피스를 통해, 그리고 도어 개스킷을 통해 유입?유출된다.
필요에 의해 이 본래의 누출구는 비밀봉 밀폐 환경의 내부 대기의 보호를 확실하게 하기 위해 저-컨덕턴스를 갖는다. 따라서, 밀봉된 오염 제거 챔버를 너무 급하게 펌핑하는 것은 가스가 비밀봉 밀폐 환경 내의 본래의 누출구를 통해 빠져나가기에 충분한 시간을 갖지 못하고 밀봉된 오염 제거 챔버 내의 비밀봉 밀폐 환경 주위에 존재하는 가스 압력을 낮출 수 있어, 비밀봉 밀폐 환경의 내부 대기가 보다 높은 압력에 도달하며, 이것은 비밀봉 밀폐 환경의 벽에 대항하여 외부를 향한 차압을 야기한다는 것은 물론이다. 본 발명에 따라 오염 제거 챔버 내의 압력 강하를 조정함으로써, 비밀봉 밀폐 환경의 내부와 외부 사이의 압력차가 비밀봉 폐쇄 환경의 벽에 의해 견뎌질 수 있는 것이 보장된다.
본 방법의 다른 이익은 비밀봉 밀폐 환경의 내측과 외측 둘 모두로부터 오염을 동시에 제거하는 것이다.
과도한 차압이 나타날 수 있는 위험 또한 비밀봉 밀폐 환경 내의 압력을 상승시키는 단계 동안에 존재한다. 이것은 가스가 밀봉된 오염 제거 챔버 내로 도입되면, 밀봉된 오염 제거 챔버 내의 가스 압력이 급속하게 상승하는 반면, 가스는 비밀봉 밀폐 환경의 저-컨덕턴스의 본래의 누출구를 통해 보다 천천히 침투할 것이기 때문이다. 그러한 경우에, 내부를 향해 미는 차압이 비밀봉 밀폐 환경 내에서 발생하고, 이 차압은 비밀봉 밀폐 환경의 벽을 열화시킬 수 있는 기계적 응력을 잠재적으로 가한다.
이 때문에, 본 발명의 방법은 바람직하게, 오염 제거 챔버 내의 압력 증가가 비밀봉 밀폐 환경의 내측과 외측 사이의 압력차가 비밀봉 밀폐 환경의 벽을 손상시킬 기계적 뒤틀림을 야기하는 압력차보다 항상 작도록 조정되는 압력 증가 단계를 포함한다.
제 1 실시예에 따르면, 본 발명의 일 방법 동안, 압력 대 시간의 이론 곡선을 따름으로써 오염 제거 챔버 내의 압력 변화를 제어하는 것이 가능하다. 압력 대 시간의 이론 곡선은 기기가 장치된 비밀봉 밀폐 환경을 포함하는 시험 벤치에 미리 최적화될 수 있다. 예를 들어, 시험 비밀봉 밀폐 환경은 내측 상에 압력 센서와, 측벽 상에 뒤틀림 센서를 포함할 수 있다. 실험적인 압력 강하 곡선이 외측벽의 뒤틀림을 기록함으로써 작동되고, 그 중에서 비밀봉 밀폐 환경이 외측벽에 대한 가장 약한 열화를 방지하는 이론 압력 강하 곡선이 선택된다.
제 2 실시예에 따르면, 대안 또는 보충으로서, 비밀봉 밀폐 환경의 벽의 뒤틀림을 검출하는 적어도 하나의 센서에 의해 주어진 신호를 따름으로써 오염 제거 챔버 내의 압력 변화를 제어하는 것이 유리하게 가능하다. 뒤틀림 센서에 의해 측정된 비밀봉 밀폐 환경의 벽의 뒤틀림은 벽이 영구적으로 열화되게 할 수 있는 뒤틀림 역치보다 낮도록 된다.
이 실시예는, 필터가 차단되는 것과 같이 비밀봉 밀폐 환경 내의 본래의 누출구가 우발적으로 그리고 예측불가능하게 부분적으로 또는 완전히 차단되는 상항에서도, 비밀봉 밀폐 환경의 벽이 열화될 수 있는 모든 우연을 보다 확실하게 방지하는 추가의 상당한 이점을 갖는다.
이송 포드의 내용물, 즉 반도체 웨이퍼의 스택이 현재 나노기술 적용예에 있어서 수만 유로 정도의 아주 높은 경제적 가치를 갖기 때문에, 그러한 열화의 위험을 피하는 능력은 반도체 웨이퍼 이송 포드의 경우에 특히 유용한 것은 물론이다. 따라서, 이송 포드의 벽의 열화는, 이송 포드의 전체 내용물이 사용할 수 없게 될 수 있기 때문에, 포드의 내용물이 외측 오염으로부터 효과적으로 보호되는 것을 보장하는 이송 포드의 나중의 능력에 영향을 미칠 수 있다.
실제로, 본 발명에 따르면, 오염 제거 챔버 내의 압력 변화를 조정하기 위해, 펌핑 수단의 펌핑 능력은 펌핑 수단의 회전 속도를 제어하는 것에 의해, 및/또는 펌핑 수단의 가변 컨덕턴스를 제어하는 것에 의해, 및/또는 오염 제거 챔버 내로 들어가는 가스 유동을 변화시키도록 가스를 도입하는 수단을 제어하는 것에 의해 변할 수 있다.
바람직하게, 본 발명의 방법은 퍼징 가스로 충전하는 적어도 하나의 작업을 포함하는 퍼징 단계를 더 포함하며, 그 단계 동안 퍼징 가스가 오염 제거 챔버 내로 도입된다.
퍼징 가스는 습기가 비밀봉 밀폐 환경 내로 도입되는 것을 방지하는 합성 공기일 수 있다.
보다 유리하게, 퍼징 가스는 질소일 수 있고, 이것은 산소가 비밀봉 밀폐 환경 내로 도입되는 것을 동시에 방지한다.
변형적으로, 아르곤과 같은 다른 천연 가스를 사용하는 것이 가능하고, 이것은 이 천연 가스가 비밀봉 밀폐 환경 내에 수용된 제품의 활성 표면 또는 비밀봉 밀폐 환경 자체의 벽에 미칠 수 있는 영향에 기초하여 선택될 것이다.
특히, 본 발명은 비밀봉 밀폐 환경의 벽에 시간에 걸쳐 보다 안정한 중성 또는 수동성 특성을 부여하는 것이 가능한 것을 명확하게 하고, 패시베이션 효과에 의해 이송 포드가 실제로 운용중일 때, 즉 이송 포드가 반도체 웨이퍼를 수용할 때의 기간 동안 상당하고 유해한 가스제거를 방지한다.
본 발명에 따라, 대기 이송 포드의 벽의 효과적인 패시베이션이, 압력을 약 10-2 내지 10-3토르까지 낮추고 약 20분 시간의 충분한 기간 동안 이 압력을 유지하는 것과 같은 충분한 펌핑 단계와 질소 가스로의 퍼징 단계를 조합함으로써 얻어질 수 있다는 것이 관찰되었다. 이 조합은 대기 이송 포드의 플라스틱 벽 내에 이전에 포획된 가스 분자를 충분하게 방출하고 그 다음 그것들을 질소 가스 분자로 치환하는 것을 가능하게 하는 것으로 생각된다. 만약 이송 포드의 벽이 후에 가스 제거되면, 이 가스 제거가 본질적으로 중성 가스만을 생성하고, 이것은 이송 포드 내에 수용된 반도체 웨이퍼의 활성 표면에 오염 효과를 갖지 않는다. 이러한 방식으로 패시베이션화된 이송 포드의 벽은 다시 오염 가스 분자를 축적할 경향이 낮다는 것이 또한 관찰되었다.
대안 또는 보충으로서, 본 발명의 방법의 퍼징 단계는 퍼징 가스를 펌핑하는 적어도 하나의 작업을 더 포함할 수 있고, 그 동안 오염 제거 챔버 내에 존재하는 가스의 혼합물은 오염 제거 챔버로부터 추출된다.
그러한 상황에서, 퍼징 가스를 충전 및 펌핑하는 작업은, 펌핑 유량이 바람직하게 분사 유량보다 낮은 상태로, 동시에 수행될 수 있다.
대안으로서, 퍼징 가스를 충전 및 펌핑하는 복수의 작업이 동시에 수행될 수 있다.
패시베이션 효과를 더 증가시키기 위해, 펌핑 단계와 교대로 행하여 지는, 퍼징 가스를 충전 및 펌핑하는 작업을 포함하는 복수의 퍼징 단계를 제공하는 것이 가능하다.
공정의 종료시에, 과압기간을 포함하는 퍼징 가스로 충전하는 작업을 유리하게 제공하는 것이 가능하고, 그 동안 오염 제거 챔버는 대기압으로 복귀되기 전에 대기압보다 높은 압력으로 유지된다.
본 발명의 방법에 의한 이송 포드의 효과적인 패시베이션은 그것에 의해 이들 웨이퍼를 처리하는 작업들 사이에 반도체 웨이퍼를 이송하기 위해서 뿐만 아니라, 보다 긴 시간 기간 동안 반도체 웨이퍼를 저장하기 위해 이송 포드를 사용하는 것을 가능하게 하고, 상기 웨이퍼는 그 자체가 저장 수단을 구성하는 이송 포드 내에 보유된다.
본 발명에 따르면, 본 방법을 필름을 갖춘 포토마스크의 처리에 적용하는 것이 가능하다. 그러한 경우에, 가스는 필름을 제거하는 일 없이 필름을 마스크의 활성부로부터 분리하는 저-컨덕턴스 필터를 통해 도입 및 추출된다.
변형적으로, 본 발명을 이송 포드가 폐쇄유지된 상태로 대기 이송 포드의 처리에 적용하는 것이 가능하다. 이송 포드는 비어 있을 수 있지만, 유리하게 반도체 기판 웨이퍼를 수용할 수 있다.
선택적으로, 펌핑 단계는 비밀봉 밀폐 환경의 벽의 충분한 가스 제거를 보장하기에 필요한 시간보다 더 긴 시간 기간 동안 유지된다.
충분한 시간 기간은 일련의 비밀봉 밀폐 환경에 미리 수행된 시험에 의해 결정될 수 있다.
대안 또는 보충으로서, 비밀봉 밀폐 환경의 벽의 오염 제거 상태를 체크하는 그리고 비밀봉 밀폐 환경 내에 잠재적으로 수용될 수 있는 제품을 체크하는 수단을 제공하는 것이 가능하고, 오염 제거 작업은 만족할만한 오염 제거 상태가 달성되면 정지된다.
제 1 가능성에 따르면, 오염 제거 상태는 밀봉된 챔버 내의 압력 강하 곡선을 조사함으로써 평가되고, 만약 사전규정된 안정한 압력 수준이 달성되면, 그 때 오염 제거가 충분하다고 추측될 수 있다.
변형적으로, 펌핑된 가스를 분석하고, 오염 가스의 존재를 조사하는 것이 가능하고, 펌핑 단계는 밀봉된 챔버 내의 오염 수준이 사전 설정된 값 이하로 강하하면 정지된다.
오염 제거 단계는 약 60℃의 온도까지와 같이 비밀봉 밀폐 환경의 벽을 가열함으로써 가속될 수 있다.
다른 실시 형태에 따르면, 본 발명은 비밀봉 폐쇄 환경으로부터 오염 제거하는 장치에 있어서, 상기 비밀봉 밀폐 환경을 수용할 수 있는 오염 제거 챔버와, 상기 오염 제거 챔버 내부로 가스 분사를 생성할 수 있는 가스를 도입하는 수단과, 상기 오염 제거 챔버로부터 가스를 펌핑할 수 있는 펌핑 수단을 포함하고, 상기 펌핑 수단이 가변 펌핑 용량을 가지며, 상기 펌핑 용량을 조정하고 상기 가스 분사 유동을 조정하기 위해 명령 수단이 제공되며, 상기 비밀봉 폐쇄 환경의 내부와 외부 사이의 압력차를 제어하는 수단이 제공되며, 상기 명령 수단은, 상기 압력차를 제어하는 수단에 의해 결정된 상기 비밀봉 밀폐 환경의 내부와 외부 사이의 압력차가 상기 비밀봉 밀폐 환경의 벽을 손상시킬 기계적 뒤틀림을 유발하는 압력차보다 항상 작도록 하는 방식으로, 상기 펌핑 용량 및/또는 상기 가스 분사 유동을 조정하는 비밀봉 폐쇄 환경으로부터 오염 제거하는 장치를 개시한다.
가스를 도입하는 수단은 유리하게 퍼징 가스의 공급원을 포함할 수 있다.
제어 수단은 가스 펌핑 수단의 펌핑 속도, 및/또는 가스 펌핑 수단과 직렬로 연결된 가변 컨덕턴스, 및/또는 가스를 도입하는 수단에 영향을 미칠 수 있다.
바람직하게, 압력차를 제어하는 수단은 대안 또는 보충으로서, 비밀봉 밀폐 환경의 벽의 뒤틀림을 측정하기에 적합하고, 오염 제거 챔버 내의 압력 변화를 제어하는 신호를 제공하는 적어도 하나의 뒤틀림 센서를 포함한다.
오염 제거 장치는 유리하게 펌핑된 가스를 분석하는 수단, 특히 존재하는 가스종의 성질 및 농도를 분석하는 수단을 포함한다. 가스 분석기는 대기압에서 또는 진공에서 가스를 이온화하는 수단과, 이온 파라미터를 측정함으로써 이온화된 가스를 식별하는 수단을 갖는 가스 분석기에 의해 구성될 수 있다. 그러한 가스 분석기는 예를 들어 본 명세서에 참조로 포함되는 프랑스 특허 공보 제 2 883 412 호에 기술된다. 그것은 측정된 파라미터(예를 들어, 평균, 합계 또는 그 조합)에 기초하여 작업을 수행하는 수단을 포함할 수 있다.
본 발명의 장치는 또한, 본 명세서에 참조로서 포함되는 유럽 특허 공보 제 1 568 987 호에 기술되는 바와 같이, 존재하는 다양한 가스 라인에 작업을 수행하는 수단, 및/또는 플라즈마에 의해 방사된 방사선을 수집하고 상기 방사선을 광학 분광계에 전하는 수단과 연합된, 예를 들어 조사될 가스 혼합물 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 공급원과 같은 저압 습기 센서와 같은 습기를 측정하는 수단을 포함할 수 있다.
밀폐 환경 내에 존재하는 가스 혼합물의 조성 분석은 특히 오염의 기원 및 따라서 그것의 원인인 방법의 단계를 결정하는 것을 가능하게 한다(예를 들어, 포토마스크 또는 반도체 웨이퍼가 제조되는 위치, 이송, 저장 영역 등).
이 분석은 또한 실시간 진단을 하기 위해 그리고 필요하다면 이들 밀폐 환경을 청정화하기 위해 밀폐 환경의 질을 감시하는 것을 가능하게 한다.
더욱이, 오염 제거 장치는, 비밀봉 밀폐 환경을 가열하기 위해, 본래 마이크로파, 적외선 방사, 가열된 퍼징 가스 분사 또는 이들 수단의 조합을 포함할 수 있는 가열 수단을 포함할 수 있다.
하나의 가능성에서, 오염 제거 장치는 펌핑 및 퍼징 단계가 자동화되고 펌핑된 가스 분석 수단 및/또는 뒤틀림 센서로부터 오는 신호를 읽음으로써 개시된다.
유리하게, 오염 제거 챔버는 내부에 배치된 비밀봉 밀폐 환경의 치수보다 약간만 큰 치수를 나타낸다. 바람직한 효과는 비밀봉 밀폐 환경 내에 진공을 형성하는데 필요한 시간을 최소화하고, 가능한 한 적은 희석으로 가스 분석을 수행하는 것을 가능하게 하는 것이다. 오염 제거 챔버의 내부 체적은 이상적으로 이송 포드의 외부 체적의 약 2배이고, 필름과 포토마스크의 활성층 사이에 밀폐된 체적보다 20배(예를 들어, 2리터) 클 수 있다. 이것을 달성하기 위해, 오염 제거 챔버는 가요성이거나 또는 유연할 수 있다.
오염 제거 장치는 압력 센서와 같은, 오염 제거 챔버 내의 압력 변화를 측정하는 수단을 더 포함할 수 있다. 압력 변화를 측정하는 것은 특히 포드 내의 진공 형성이 비정상적으로 어려운 것으로 되었는지를 시험하는 것을 가능하게 한다. 액체의 존재에 의해 유발될 수 있는 이 종류의 거동은 열등한 건조로 귀착된다.
가스 펌핑 수단은 적어도 하나의 제 1 펌핑 유닛을 포함한다. 유리하게, 펌핑 수단은 신속하게 약 10-2 내지 10-3토르의 저압을 달성함으로써 분자 단계 동안 습기 내용물을 상당하게 감소시키기 위해, 터보분자, 분자 또는 하이브리드 펌핑 유닛일 수 있는 제 2 펌핑 유닛을 더 포함한다.
본 발명의 다른 특징 및 이점이 비제한적 예의 목적으로만 제시된 이하의 예시적인 실시예 및 도면을 읽고 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오염 제거 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 이송 포드로부터 오염 제거하기 위해 사용된 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 횡단면도이다.
도 3은 필름으로 덮인 포토마스크로부터 오염 제거하기 위해 사용된 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 횡단면도이다.
도 4는 오염 제거 챔버 내의 압력 변화를 제어하기 위해 사용된, 압력 대 시간의 이론 곡선의 하나의 가능한 형상을 도시하는 도면이다.
도 5 및 도 6은 저 평형 압력에 가까운 영역에서의, 도 4의 압력 변화 곡선의 상세도이다.
도 7 내지 도 10은 FOUP 이송 포드로부터 오염 제거의 여러 단계 동안의 가스 교환을 도시하는 도면이다.
도 11은 오염 제거 장치 및 특히 뒤틀림 센서의 적용의 일 실시예를 도시하는 도면이다.
도 12는 오염 제거 측정의 결과를 도시하는 도면이다.
도 13은 비밀봉 밀폐 환경 내 제품의 활성면(active surface) 상의 결정 성장을 관찰하는 것에 의한, 오염 제거의 효과를 도시하는 도면이다.
도 14는 오염 제거의 효과와 제품의 활성면 상의 결정 성장의 패시베이션을 시간에 대한 그래프의 형태로 도시하는 도면이다.
도 15는 오염을 관찰하는 것에 의한, 패시베이션 측정 방법의 단계를 도시하는 도면이다.
도 1은 벽(3)에 의해 경계가 정해지고 하나의 누출구(4)를 포함하는 체적부(2) 형태의 비밀봉 밀폐 환경(1)을 도시한다. 본 방법의 제 1 단계 동안, 비밀봉 밀폐 환경(1)은 내부 체적(5a)이 비밀봉 밀폐 환경(1)을 수용하기 위해 비밀봉 밀폐 환경(1)의 체적보다 약간 큰 밀봉 오염 제거 챔버(5) 내에 배치된다. 가요성이거나 또는 유연할 수 있는 오염 제거 챔버(5)는 비밀봉 폐쇄 환경(1)을 삽입 또는 제거하기 위한 하나의 도어(5b)와, 가스 유동을 위한 입구(6)와, 가스 펌핑 수단(8)에 연결된 출구(7)를 포함한다. 오염 제거 챔버(5)의 벽(9)은 기계적으로 진공에 저항할 수 있다.
펌핑 수단(8)은 터보분자, 분자 또는 하이브리드 펌핑 유닛과 같은, 적어도 하나의 제 1 펌핑 유닛(8a) 및 유리하게 제 2 펌핑 유닛(8b)을 포함한다.
본 발명의 방법은 가스가 비밀봉 밀폐 환경(1)으로부터 새어 나오도록 비밀봉 밀폐 환경(1)의 벽(3) 내에 존재하는 누출구(4)를 사용함으로써, 내측 대기와 비밀봉 밀폐 환경(1)의 외측 대기 사이의 압력차가 비밀봉 밀폐 환경(1)의 벽(3)을 손상시킬 기계적 뒤틀림을 유발하는 압력차보다 항상 작도록 하여, 비밀봉 밀폐 환경(1)의 외측과 내측을 동시에 펌핑하는 적어도 하나의 단계를 포함한다.
본 방법은 가스가 비밀봉 밀폐 환경(1) 내로 들어가도록 누출구(4)를 사용하여 입구(6)를 통해 오염 제거 챔버(5) 내로 가스 유동을 분사함으로써, 그리고 비밀봉 밀폐 환경(1)의 내측 대기와 외측 대기 사이의 압력차가 비밀봉 밀폐 환경(1)의 벽(3)을 손상시킬 기계적 뒤틀림을 유발하는 압력차보다 항상 작도록 하여, 비밀봉 밀폐 환경(1) 내의 대기압을 회복하는 적어도 하나의 단계를 추가로 포함한다.
이것을 달성하기 위해, 본 발명의 오염 제거 장치는 오염 제거 챔버(5) 내의 대기압을 제어하는 수단을 포함한다. 이 압력에 대한 변화는 벽(3)의 기계적 특성을 보전하기 위해 추적 및 제어된다.
도시된 실시예에서, 오염 제거 장치는 압력 센서(10), 펌핑 수단(8)과 연속적으로 펌핑 튜브에 연결된 가변 컨덕턴스 밸브(12), 입구(6)에 연결된 퍼징 가스의 공급원(13), 명령 수단(14) 및 잠재적으로 뒤틀림 센서(15)를 포함한다.
도 2에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에서, 비밀봉 밀폐 환경(1)으로부터 오염 제거하는 장치의 단면이 도시되며, 비밀봉 밀폐 환경(1)은 도어(3b)에 의해 차단될 수 있는 접근 구멍(3a)을 갖추고 있는 측벽(3)에 의해 경계가 정해진 내측 체적(2)을 갖는 대기 이송 포드 및/또는 기판 웨이퍼 저장 포드이며, 기판 웨이퍼(100)의 스택(stack)을 추가하거나 제거하는 것을 가능하게 한다. 내부에 배치된 비밀봉 밀폐 환경(1)의 체적의 2배일 수 있는 오염 제거 챔버(5)는 구별되고, 퍼징 가스 분사 수단(6, 13), 가스 펌핑 수단(7, 8), 오염 제거 챔버(5) 내의 가스 압력을 측정하는 압력 측정 수단(10), 및 이송 포드(1)의 내부와 외부 사이의 압력차를 제어하는 수단에 연결된다.
본 발명의 방법은 대기 이송 포드(10)에 특히 적절하고, 그것의 플라스틱 구조는 급속하게 형성되는 압력차를 견딜 수 없거나 너무 크고, 이송 포드(1)의 벽(3)에 균열을 야기하는 것과 같이 벽(3)을 손상시킬 수 있다. 대기 이송 포드(1)는 누출구를 포함하고, 본 발명의 방법은 본 방법의 단계 동안 포드의 본래의 누출구(4)를 사용하여 이송 포드(1)가 본 발명의 전체 동안 폐쇄 상태를 유지[도어(3b)가 폐쇄됨]하는 것을 제안한다.
도 1로 다시 되돌아 간다.
도시된 장치에 있어서, 제 1 펌프(8a), 제 2 펌프(8a) 및 잠재적으로 가변 컨덕턴스 밸브(12)를 포함하는 펌핑 수단은 가변 펌핑 용량을 갖는다. 펌핑 용량은 가변 컨덕턴스 밸브(12)의 폐쇄를 제어함으로써, 및/또는 제 1 펌프(8a) 및/또는 제 2 펌프(8b)의 모터의 구동 속도 변화를 제어함으로써 변화될 수 있다.
가스 도입 수단(6, 13)은 오염 제거 챔버 내로의 가변 가스 분사 유동을 생성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 비밀봉 밀폐 환경(1)의 내부와 외부 사이의 압력차가 비밀봉 밀폐 환경(1)의 벽(3)을 손상시킬 기계적 뒤틀림을 유발하는 압력차보다 항상 작도록 하는 방식으로 오염 제거 챔버(5) 내의 압력 변화를 제어하는 것이 바람직하다.
이것을 달성하기 위해, 비밀봉 밀폐 환경(1)의 내부와 외부 사이의 압력차를 제어하는 수단이 제공되고, 압력차를 제어하는 수단으로부터 수신된 정보에 기초하여 펌핑 용량을 조정하고 가스 분사 유동을 조정하기 위해 명령 수단(14)이 제공된다.
명령 수단(14)은 명령 프로그램이 저장된 메모리(14b)와 연합된 프로세서(14a)를 포함할 수 있다. 프로세서(14a)는 압력 센서(10), 뒤틀림 센서(15) 및 펌핑된 가스 분석기(11)와 같은 다양한 센서로부터 정보를 수신할 수 있다.
그 출력부에서, 프로세서(14a)는 그 자체로서 알려진 방식으로 가변 컨덕턴스 밸브(12), 제 1 펌프(8a) 및 제 2 펌프(8b)의 구동 모터, 가스 도입 수단(6, 13)의 유량을 제어하는 밸브를 작동시키기 위해 사용된 다양한 액추에이터에 연결된다.
제 1 실시예에서, 명령 수단(14)은 압력 대 시간의 이론 곡선을 따름으로써 오염 제거 챔버(5) 내의 압력 변화를 제어한다. 이 이론 곡선은 사전 획득 단계 동안 메모리(14b)에 저장된다. 도 4 내지 도 6은 압력 대 시간의 이론 곡선의 하나의 가능한 형상을 도시한다. 그것들은 펌핑의 제 1 단계(A), 평형 저압 한계를 유지하는 제 2 단계(B) 및 오염 제거 챔버(5) 내로 가스를 분사함으로써 압력을 상승시키는 제 3 단계(C)를 보여준다.
프로세서(14a)는 압력 센서(10)로부터 정보를 수신하고, 메모리(14b) 내에 저장된 프로그램에 기초하여, 이 측정된 압력이 메모리(14b) 내에 저장된 압력 대 시간의 이론 곡선을 영구적으로 따르도록 펌핑 수단(8)의 펌핑 용량 및 가스 분사 수단(6, 13)의 유동을 조정한다.
획득 단계 동안, 이론 압력 곡선은, 표준 비밀봉 밀폐 환경(1)에서, 비밀봉 밀폐 환경(1)의 내부와 외부 사이의 압력차가 비밀봉 밀폐 환경(1)의 벽(3)을 손상시킬 기계적 뒤틀림을 유발시키는 압력차보다 영구적으로 작게 유지되는 것을 보장함으로써 결정된다. 다음, 압력 대 시간의 동일한 이론 곡선이 동일한 타입의 모든 비밀봉 밀폐 환경(1)에 적용될 수 있을 것으로 추측된다.
바람직한 실시예에 따르면, 오염 제거 챔버(5) 내의 압력 변화는 펌핑 단계 및/또는 오염 제거 챔버(5) 내의 압력을 상승시키는 단계 동안 비밀봉 밀폐 환경(1)의 벽(3)의 실제 뒤틀림을 검출할 수 있는 뒤틀림 센서(15)에 의해 주어진 신호를 탐지함으로써 제어된다. 그러한 경우에, 프로세서(14a)는 뒤틀림 센서(15)에 의해 보내진 신호를 수신하고, 메모리(14b) 내에 저장된 프로그램에 기초하여, 오염 제거 챔버(5) 내의 압력을 충분하게 천천히 변화시켜 누출구(4)의 유량이 비밀봉 밀폐 환경(1)의 내부 대기(2)가 오염 제거 챔버(5) 내의 압력 변화를 근접하게 따르도록 가스 도입 수단(6, 13) 및 펌핑 수단(8)의 액추에이터를 작동시킨다.
뒤틀림 센서(15)의 경우, 본래 FOUP 이송 포드인 비밀봉 밀폐 환경(1)과 함께 도 11에 도시된 센서가 유리하게 사용될 수 있다. 그러한 FOUP 이송 포드는 그 상부 표면 상에 버섯 형상부(MUSHROOM)로 알려진 버섯 형상의 포획 구조체(1a)를 포함하며, 이것은 대체로 불투명한 반면 이송 포드의 나머지는 투명 플라스틱 재료로 제조된다. 오염 제거 챔버(5)의 벽(9)은 포획 구조체(1a)와 정렬된 투명 포트(9a)를 포함한다. 뒤틀림 센서(15)는 포트(9a)를 통해 포획 구조체(1a)로부터 그것을 분리하는 거리를 검출하는 레이저 송수신기를 포함한다. 약 0.5mm의 정밀도를 갖는 30mm 내지 130mm 사이의 거리를 측정할 수 있는 레이저 송수신기를 선택할 수 있다.
그러한 센서는 존재를 검출하고[만약 거리가 130mm보다 크면, 이것은 오염 제거 챔버(5) 내측에 비밀봉 밀폐 환경(1)이 존재하지 않는다는 것을 의미한다], 적합한 위치설정을 체크하며[만일 거리가 소정 범위 내에 있지 않다면, 이것은 비밀봉 밀폐 환경(1)이 부적당하게 위치설정되었음을 의미한다], 뒤틀림을 측정(만약 뒤틀림이 역치를 초과하면, 펌핑 또는 분사는 느려지거나 정지되어야 한다)하도록 작동할 수 있으며, 본 방법 동안 비밀봉 밀폐 환경(1)의 보전을 보장한다.
뒤틀림 센서(15)를 사용하는 이점은 누출구(4)의 상태가 어떻든 간에, 즉 누출구(4)가 완전히 또는 부분적으로 차단되든지 간에, 비밀봉 밀폐 환경(1)의 벽(3)의 뒤틀림을 확실하게 아는 것이다.
이제 제한 저압에 근접할 때 압력 변화 속도의 의도적인 늦춤을 도시하는 도 5 및 도 6을 살펴본다. 이 의도적인 늦춤의 효과는 마스크 또는 반도체 웨이퍼의 활성 표면 상의 입자 오염을 감소시키는 것이다. 이 입자 오염은 압력 변화가 저압에서 너무 급속하게 발생될 때 나타나고, 이것은 압력이 매우 낮을 때 입자의 평균 자유 경로의 증가로부터 유래하는 것으로 생각된다.
오염 제거 장치는 방출되어야 하는 가스가 흡수되는 것을 방지하기 위해 가열된 벽을 포함할 수 있다. 오염 제거 챔버(5)의 벽(9)은 유리하게 아주 양호한 표면 조건을 가능하게 하는 폴리싱된-미러 스테인리스 스틸로 제조될 수 있거나, 석영으로 제조될 수 있다. 이들 재료는 벽(9)의 가스제거를 제한하는 것을 가능하게 한다. 오염 제거 챔버(5)의 형상은 무용 체적(dead volume)을 감소시키기 위해 원통형일 수 있다. 오염 제거 챔버(5)는 또한 유리, 석영, 또는 진공, 압력 변화 및/또는 플라즈마와 상용적인 임의의 다른 투명 재료로 제조된 포트를 포함할 수 있어, 작동자는 이송 포드(1) 내측의 기판(100)의 스택이 쓰러지지 않은 것을 체크할 수 있다.
도시되지 않은 하나의 변형예에 따르면, 본 발명의 방법은 이송 포드 내로 그리고 이송 포드로부터 동시에 펌핑하는 것을 제안한다. 이 특이한 펌핑은 진공을 보다 신속하게 생성하는 것을 가능하게 하고 데이터를 해석하는 것을 보다 용이하게 한다. 이것을 달성하기 위해, 장치의 펌핑 수단은 밀봉된 구획에 진공을 생성하는 제 1 펌핑 수단과, 이송 포드의 내측을 펌핑하기 위해 이송 포드의 밀봉된 측벽의, 필터에 의해 차단된 적어도 하나의 오리피스에 연결된 제 2 펌핑 수단을 포함한다. 이들 제 2 펌핑 수단은 제 2 펌핑 튜브를 포함한다.
이제 비밀봉 밀폐 환경(1)의 벽(3)의 오염 제거 및 패시베이션 메커니즘을 도시하는 도 7 내지 도 10을 살펴보도록 하며, 여기서는 이송 포드이다.
도면들은 벽의 일부를 도시한다.
도 7에서, 작동 압력을 낮추는 단계 동안[도 4에서 곡선(A)], 벽(3) 내측에 포획된 가스 분자들은 화살표(50)로 도시된 바와 같이 비밀봉 밀봉 환경(1)의 내측 공간(2) 내로 새어 나온다.
도 8에서, 보다 낮은 평형 압력에서의 오염 제거 단계 동안[도 4에서 단계(B)], 가스제거 유동[화살표(11)]이 발생하고, 그 다음에 벽(3)의 세공(pore)이 비워짐에 따라 점차 감소한다. 단계(B)의 약 20분의 기간 후에, 가스제거 유동은 낮아지게 된다.
퍼징 가스가 도입되는 도 4의 단계(C)에 대응하는 도 9에서, 퍼징 가스 분자들은 화살표(52)로 예시된 바와 같이 벽(3) 내로 점차 침투한다.
도 10에서, 압력을 대기압까지 상승시키는 단계의 종료시에, 퍼징 가스 분자들은 초기 가스를 대체하고 벽(3) 내에 퍼징 가스를 함유하는 경계층(3a)을 형성한다.
이 경계층(3a)의 구성은 퍼징 가스를 올바르게 선택함으로써 벽(3)의 패시베이션을 보장한다.
본 발명에 따른 오염 제거 및 패시베이션 방법의 결과적인 효과는 국제반도체장비재료협회(SEMI; Semiconductor Equipment and Materials International)에 의해 규정되고 발간된 SEMI E 108-0301 시험 방법을 이용하여 측정되었다. 이 방 법은 비밀봉 밀폐 환경(1) 내측에 배치된 규소 웨이퍼에 나타나는 오염을 분석한다.
본 방법의 발명이 FOUP 이송 포드의 벽으로부터 가스를 제거하는 효과를 상당하게 감소시키는지를 관찰하였다.
이 감소는 여러 이온에 대하여 도 12에 도시된다.
실제로, 반도체 웨이퍼가 이송 포드 내측에 배치될 때, 활성 표면 상의 결정의 점차적인 성장이 도 13의 상부에 도시된 바와 같이 대체로 관찰될 수 있다. 반면, 반도체 웨이퍼가 본 발명의 방법에 따라 오염 제거 및 패시베이션의 단계를 겪은 이송 포드 내측에 배치될 때, 결정의 성장은 몹시 지연되고, 도 13의 하부에 도시된 바와 같이 사용 기간 동안 검출불가능하게 된다.
도 14는 동일한 현상을 나타낸다. 곡선(D)은 오염 제거 및 패시베이션의 단계를 겪지 않은 이송 포드 내측에서의 결정의 점차적인 증가를 도시하는 반면, 곡선(E)은 반도체 웨이퍼가 오염 제거 및 패시베이션의 단계를 겪은 이송 포드 내측에 배치될 때 결정의 거의 검출불가능한 성장을 나타낸다.
아주 유리하게, 도 1의 장치는 이송 포드 내측에 반도체 웨이퍼를 저장하기 위해 사용될 수 있다. 복수의 오염 제거 챔버(5)가 단일 펌핑 시스템(8) 및 단일 가스 분사 수단(6, 13)에 병렬로 연결될 수 있고, 이것은 벽(3)을 손상시키지 않고 이송 포드(5) 내에 수용된 기판(100)의 내부 대기의 오염 제거를 보장한다.
본 발명의 장치는 기판 이송 포드의 저장 수명의 증가를 가능하게 하는 이점을 갖는다. 이송 포드들이 오염 제거 챔버(5)를 거치면, 이송 포드는 수용하는 기판을 오염시킬 어떠한 가능성도 없이 장기간 저장될 수 있다. 본 장치에서 구현되는 방법은 특히 기판, 특히 반도체 웨이퍼 그리고 보다 특히 게르마늄 또는 구리 피복물로 코팅된 것의 표면을 산화시킬 수 있는 산소와 같은 외부 대기로부터의 오염을 방지한다.
이제, 본 발명에 따른 제 2 실시예를 도시하는 도 3을 살펴본다. 여기서 본 발명의 방법은 비밀봉 밀폐 환경(1)이 필름을 갖춘 포토마스크인 상황에 적용된다. 폐쇄 환경은 필름에 의해 구성된 벽(3) 사이의 체적부(2)와, 필름이 덮는 포토마스크의 활성 표면(32)을 포함한다. 저-컨덕턴스 필터를 갖는 개구(35)가 비밀봉 밀폐 환경(1)의 에지 상에 위치된다.
오염 제거 챔버(5)는 하나 이상의 포토마스크(1)를 수용할 수 있다. 오염 제거 챔버(5) 자체는 이송 포드일 수 있거나, 또는 이송 포드를 개방하는 것을 가능하게 하는 소형의 추가 체적부(5c)에 부착된 이송 포드일 수 있거나, 또는 오염 제거 챔버는 독립된 포드일 수 있다. 만약 복수의 포토마스크(1)가 존재한다면, 복수의 포토마스크(1)는 밀봉된 저-체적 오염 제거 챔버(5) 내측에 배치된 캐리어(33) 내측에 적층된다. 보다 우수한 오염 제거 효과를 보장하기 위해, 오염 제거 챔버(5)는 저 체적[예를 들어, 벽(3) 아래의 체적(2)보다 20배 큼]을 갖는 것이 바람직하다. 오염 제거 챔버(5)는 그 위에 포토마스크(1)가 놓인 캐리어(22)를 꼭 맞게 포위하여, 폐쇄 위치에 있을 때 오염 제거 챔버(5)는 캐리어(33)보다 부피가 아주 크지 않다.
장치는 퍼징 가스를 분사하는 입구(6)와, 펌핑 수단(8)에 연결된 출구를 포 함한다. 펌핑 수단(8)은 유리하게 천천히 펌핑하도록 적용될 수 있고, 이것은 과도한 압력차가 필름의 벽(3)의 어느 한 측 상에 형성되는 것을 방지한다. 이 벽은 극히 약하고, 그것의 뒤틀림 한계를 초과하지 않는 것이 중요하다(내부/외부 최대 압력차는 약 1Pa).
도 15는 본 발명의 방법에 따라 마스크로부터 오염 제거함으로써 얻어진 효과를 도시한다. 단계 1 동안, 오염 제거 전에 마스크 이송 포드의 초기 가스 제거가 측정된다.
단계 1부터 단계 3까지, 20분의 오염 제거 사이클이 질소 또는 건조 공기로 수행된다.
오염 제거의 종료시에, 마스크 이송 포드의 최종 가스 제거가 측정된다. 최종 가스 제거 수준이 초기의 가스 제거 수준보다 아주 낮은 것이 관찰되었다.
단계 4 동안, 마스크 이송 포드는 6일 동안 주위 공기에 놓여졌다.
단계 5 동안, 마스크 이송 포드의 가스 제거가 다시 한번 측정되었다. 6일 동안 주위 공기에 놓여진 후 이 가스 제거는 사실상 6일 동안 주위 공기에 놓여지기 전의 최종 가스 제거와 동일한 수준을 갖는다. 오염 제거 방법의 부존재시, 가스 제거 수준은 단계 1에서의 초기 가스 제거의 수준과 동일할 것이다.
제 2의 20분 오염 제거 사이클이 질소 또는 건조 공기로 수행될 수 있고, 단계 6 동안 가스 제거가 다시 측정되었다. 이것이 발생할 때, 가스 제거를 더욱 감소시키는 제 2 오염 제거의 효과가 관찰된다.
이 도 15의 주요 관찰은 6일 기간이 완료된 후에 마스크 이송 포드가 그것의 감소된 가스 제거 특성을 유지하는 것이다.
가스 분석기(11)와 연합된 샘플링 수단이 오염 제거 챔버(5)에 연결된다. 펌핑 수단(8)은 샘플링 수단으로부터 분리되고, 그것에 의해 약 10sim의 보다 높은 유량에서의 펌핑을 가능하게 한다. 실린더와 같은 액추에이터 수단(39)은 오염 제거 챔버(5) 내측의 캐리어(33)를 상승 또는 하강시키는 것을 가능하게 한다.
가스 분석기(11)는 본 명세서에 참고로 포함되는 프랑스 특허 공보 제 2,883,412 호에 기술된 것과 같은 이온 유동 분광분석기(ion mobility spectrometer; IMS)일 수 있고, 이것은 실시간으로 적은 ppb[part(s) per billion)의 잔류 가스량을 측정하는 이점을 갖는다. 약 0.2L/min의 유동을 갖는 소형 펌프와 같은 샘플링 수단은 환경 내의 대기를 샘플링하는 것을 가능하게 한다. 펌핑 단계의 끝 즈음에, 오염 제거의 설정 수준에 도달했는지를 결정하기 위해, 그리고 펌핑이 중단될 수 있는지를 결정하기 위해, 오염 제거 챔버(5) 내에 수용된 가스의 샘플이 가스 분석기(11)로 보내진다. 오염 제거 챔버(5)의 저 체적은 비밀봉 밀폐 환경(1)의 내부 체적 내에 수용된 가스 혼합물의 희석을 제한함으로써 측정의 검출 감도를 향상시키는 것을 가능하게 한다.
원하는 오염 제거 수준이 달성되면, 펌핑은 중단되고, 비밀봉 밀폐 환경(1)은 청정 가스를 도입함으로써 초기 압력으로 복귀된다.
퍼징 단계 동안, 사용된 퍼징 가스는 밀폐 대기 내측에서 발견되는 가스의 밀도보다 큰 밀도일 수 있다. 즉, 필터의 컨덕턴스가 가스의 질량으로 나누어진 온도의 몫의 제곱근에 비례하기 때문에 그것의 밀도는 보다 높고 및/또는 보다 차갑다. 퍼징 가스의 질량 특성 및/또는 온도는 필름 벽(3)이 부착되는 포토마스크의 에지 상에 발견되는 저-컨덕턴스 필터(35)를 통과하는 것을 거의 피하는 것을 가능하게 할 것이다. 이러한 방식으로, 퍼징 가스는 점차적으로 오염 제거 챔버(5) 내측의 가스 대기를 주로 대체할 것이고, 분석될 수 있도록 비밀봉 밀폐 환경(1) 내측의 대기를 그대로 둘 것이다. 이것은 검출될 가스량이 아주 적고, 이것은 검출될 가스량을 희석시키지 않는다. 추가로, 이 퍼징 가스는 바람직하게 오염 제거 챔버(5) 내측의 대부분에 의해 이미 존재하지 않는 가스일 수 있고, 이것은 밀폐 환경의 대기로부터 들어오는 혼합물과 구별하는 것을 가능하게 할 것이고, 희석의 문제를 감소시키는 것을 가능하게 할 것이다. 그러한 적용예에서, 고밀도이고, 비활성이며, 처리 설비 가까이에서 보통 입수가능하기 때문에, 아르곤은 특히 퍼징 가스로서 적합하다.
변형적으로, 퍼징 가스는 80% 질소와 20% 산소인 합성 공기에 의해 구성될 수 있다. 합성 공기는 유리하게 이 혼합물에 조정된 IMS 가스 분석기와 조합하여 사용될 수 있다.
보다 통상적으로, 질소가 유리하게 사용될 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명은 반도체 웨이퍼용 이송 포드 또는 포토마스크로부터 오염 제거 및 패시베이션의 적용예를 갖는다. 본 발명은 또한 특히 의학 분야(보철 등)에서, 농식품 분야에서 또는 자동차 분야(예를 들어, 정밀 부품의 산화)에서 분자 검사 및 오염 제거에 적용될 수 있다.
본 발명은 명시된 실시예에 제한되지 않고, 오히려 당업자의 기술 내의 통칙 및 변경을 포함한다.

Claims (30)

  1. 본래의 누출구(4)를 갖는 벽(3)에 의해 경계가 정해진 내부 공간(2)을 포함하는 비밀봉 밀폐 환경(1)으로부터 오염 제거하는 방법에 있어서,
    본래의 누출구(4)를 갖는 상기 비밀봉의 밀폐 환경(1)을 가스를 도입하는 수단(6) 및 가스를 펌핑하는 수단(7, 8)을 포함하는 밀봉된 오염 제거 챔버(5) 내에 배치하는 단계와,
    상기 비밀봉 밀폐 환경(1)의 내부와 외부 사이의 압력차가 항상 상기 비밀봉 밀폐 환경(1)의 벽(3)을 손상시킬 기계적 뒤틀림을 일으키는 압력차보다 작도록 하는 방식으로 상기 오염 제거 챔버(5) 내의 압력 강하를 조정함으로써, 상기 오염 제거 챔버(5) 내에 수용된 가스를 펌핑하는 단계를 포함하는
    비밀봉 밀폐 환경으로부터 오염 제거하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    압력을 상승시키는 단계로서, 상기 압력을 상승시키는 단계 동안, 상기 오염 제거 챔버(5) 내의 압력 증가는 상기 비밀봉 밀폐 환경(1)의 내부와 외부 사이의 압력차가 항상 상기 비밀봉 밀폐 환경(1)의 벽(3)을 손상시킬 기계적 뒤틀림을 일으키는 압력차보다 작도록 조정되는, 상기 압력을 상승시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    비밀봉 밀폐 환경으로부터 오염 제거하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염 제거 챔버(5) 내의 압력 변화가 압력 대 시간의 이론 곡선에 따라서 제어되는
    비밀봉 밀폐 환경으로부터 오염 제거하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염 제거 챔버(5) 내의 압력 변화가 상기 비밀봉 밀폐 환경(1)의 벽(3)의 뒤틀림을 검출하는 적어도 하나의 센서에 의해 주어진 신호에 따라서 제어되는
    비밀봉 밀폐 환경으로부터 오염 제거하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염 제거 챔버(5) 내의 압력 변화를 조정하기 위해, 상기 펌핑 수단(7, 8)의 펌핑 용량 및 상기 오염 제거 챔버(5) 내로 들어가는 가스 유동 중 적어도 하나가 변화되며, 상기 펌핑 수단의 회전 속도 및 가변 컨덕턴스(12) 중 적어도 하나를 제어하는 것에 의해 상기 펌핑 수단(7, 8)의 펌핑 용량이 변화되고, 상기 가스를 도입하는 수단(6)을 제어하는 것에 의해 상기 오염 제거 챔버(5) 내로 들어가는 가스 유동이 변화되는 것을 특징으로 하는
    비밀봉 밀폐 환경으로부터 오염 제거하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    퍼징 가스로 충전하는 적어도 하나의 작업을 포함하는 퍼징(purging) 단계를 더 포함하고, 상기 퍼징 단계 동안 퍼징 가스가 상기 오염 제거 챔버(5) 내로 도입되는
    비밀봉 밀폐 환경으로부터 오염 제거하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 퍼징 단계는 적어도 하나의 퍼징 가스 펌핑 작업을 더 포함하고, 상기 퍼징 가스 펌핑 작업 동안 상기 오염 제거 챔버(5) 내에 존재하는 가스의 혼합물이 상기 오염 제거 챔버(5)로부터 추출되는 것을 특징으로 하는
    비밀봉 밀폐 환경으로부터 오염 제거하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 퍼징 가스 충전 및 펌핑 작업은 주입 유량보다 작은 펌핑 유량으로 동시에 수행되는
    비밀봉 밀폐 환경으로부터 오염 제거하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    복수의 퍼징 가스 충전 및 펌핑 작업이 연속하여 수행되는
    비밀봉 밀폐 환경으로부터 오염 제거하는 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    퍼징 가스 충전 및 펌핑 작업을 포함하는 복수의 퍼징 단계가 펌핑 단계와 교대로 행하여지는
    비밀봉 밀폐 환경으로부터 오염 제거하는 방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 퍼징 가스 충전 작업은 과압기간(overpressure period)을 포함하고, 상기 과압기간 후에 상기 오염 제거 챔버(5)가 대기압으로 복귀되는
    비밀봉 밀폐 환경으로부터 오염 제거하는 방법.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 퍼징 가스는 질소인
    비밀봉 밀폐 환경으로부터 오염 제거하는 방법.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 퍼징 가스는 합성 공기인
    비밀봉 밀폐 환경으로부터 오염 제거하는 방법.
  14. 제 6 항에 있어서,
    상기 퍼징 가스가 상기 비밀봉 밀폐 환경(1)이 포함하는 필터(35)를 통해 상기 비밀봉 밀폐 환경(1) 내로 도입되고 비밀봉 밀폐 환경(1)으로부터 추출되는
    비밀봉 밀폐 환경으로부터 오염 제거하는 방법.
  15. 제 6 항에 있어서,
    상기 비밀봉 밀폐 환경(1)이 필름(3)을 갖춘 포토마스크이고, 상기 퍼징 가스가 상기 필름을 상기 마스크의 활성부로부터 분리하는 저-컨덕턴스 필터를 통해 도입 및 추출되는
    비밀봉 밀폐 환경으로부터 오염 제거하는 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 비밀봉 밀폐 환경(1)이 폐쇄된 대기 이송 포드인
    비밀봉 밀폐 환경으로부터 오염 제거하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 이송 포드가 반도체 기판 웨이퍼(100)를 수용하는
    비밀봉 밀폐 환경으로부터 오염 제거하는 방법.
  18. 제 1 항에 있어서,
    10-2 내지 10-3 토르의 저압이 상기 오염 제거 챔버(5) 내에서 달성되는
    비밀봉 밀폐 환경으로부터 오염 제거하는 방법.
  19. 제 1 항에 있어서,
    펌핑된 상기 가스가 분석되고, 상기 펌핑 단계는 상기 밀봉된 오염 제거 챔버(5) 내측의 오염 수준이 사전설정된 값보다 낮아질 때 정지되는
    비밀봉 밀폐 환경으로부터 오염 제거하는 방법.
  20. 비밀봉 폐쇄 환경(1)으로부터 오염 제거하는 장치에 있어서,
    상기 비밀봉 밀폐 환경(1)을 수용할 수 있는 오염 제거 챔버(5)와,
    상기 오염 제거 챔버(5) 내부로 가스 분사 유동을 생성할 수 있는 가스를 도입하는 수단(6, 13)과,
    상기 오염 제거 챔버(5)로부터 가스를 펌핑할 수 있는 펌핑 수단(7, 8)을 포함하고,
    상기 펌핑 수단(7, 8)이 가변 펌핑 용량을 가지며,
    상기 펌핑 용량을 조정하고 상기 가스 분사 유동을 조정하기 위해 명령 수단(14)이 제공되며,
    상기 비밀봉 밀폐 환경(1)의 내부와 외부 사이의 압력차를 제어하는 수단이 제공되며,
    상기 명령 수단(14)은, 상기 압력차를 제어하는 수단에 의해 결정된 상기 비밀봉 밀폐 환경(1)의 내부와 외부 사이의 압력차가 상기 비밀봉 밀폐 환경(1)의 벽(3)을 손상시킬 기계적 뒤틀림을 일으키는 압력차보다 항상 작도록 상기 펌핑 용량 및 상기 가스 분사 유동 중 적어도 하나를 조정하는 것을 특징으로 하는
    비밀봉 폐쇄 환경으로부터 오염 제거하는 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 압력차를 제어하는 수단이 상기 명령 수단(14)의 메모리(14b) 내에 저장된 압력 대 시간의 이론 곡선을 포함하고, 상기 명령 수단(14)이 시간에 걸쳐 상기 펌핑 용량 및 상기 가스 분사 유동 중 적어도 하나를 변화시키기 위해 상기 이론 곡선에 따르는
    비밀봉 폐쇄 환경으로부터 오염 제거하는 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 압력차를 제어하는 수단은, 상기 비밀봉 밀폐 환경(1)의 벽(3)의 뒤틀림을 측정하도록 구성되고 상기 오염 제거 챔버(5) 내의 압력 변화를 제어하는 신호를 제공하는 적어도 하나의 뒤틀림 센서(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    비밀봉 폐쇄 환경으로부터 오염 제거하는 장치.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 비밀봉 밀폐 환경(1)을 가열하는 수단을 더 포함하는
    비밀봉 폐쇄 환경으로부터 오염 제거하는 장치.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 가스를 도입하는 수단(6, 13)이 질소 또는 합성 공기와 같은 퍼징 가스의 공급원을 포함하는
    비밀봉 폐쇄 환경으로부터 오염 제거하는 장치.
  25. 제 20 항에 있어서,
    펌핑된 가스 분석 수단(11)을 더 포함하는
    비밀봉 폐쇄 환경으로부터 오염 제거하는 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 분석 수단(11)은 상기 펌핑된 가스를 이온화하는 수단과, 이온 파라미터를 측정함으로써 상기 이온화된 가스를 식별하는 수단과, 상기 측정된 파라미터에 근거하여 작업을 수행하는 수단을 포함하는
    비밀봉 폐쇄 환경으로부터 오염 제거하는 장치.
  27. 제 25 항에 있어서,
    펌핑 및 퍼징 단계는 상기 펌핑된 가스 분석 수단(11) 및 뒤틀림 센서(15) 중 적어도 하나로부터의 신호를 읽음으로써 자동화되어 개시되는 것을 특징으로 하는
    비밀봉 폐쇄 환경으로부터 오염 제거하는 장치.
  28. 제 20 항에 있어서,
    상기 오염 제거 챔버(5)는 상기 비밀봉 밀폐 환경(1) 내에 진공을 형성하는데 필요한 시간을 최소화하는 크기로 설정되는
    비밀봉 폐쇄 환경으로부터 오염 제거하는 장치.
  29. 제 20 항에 있어서,
    상기 오염 제거 챔버(5) 내의 압력 변화를 측정하는 측정 수단(10)을 더 포함하는
    비밀봉 폐쇄 환경으로부터 오염 제거하는 장치.
  30. 제 20 항에 있어서,
    상기 펌핑 수단(7, 8)은, 분자, 터보분자 또는 하이브리드 펌프일 수 있고 상기 오염 제거 챔버(5) 내에 10-2 내지 10-3 토르의 진공을 형성할 수 있는 펌핑을 제공하는 제 1 펌프(8a) 및 제 2 펌프(8b)를 포함하는
    비밀봉 폐쇄 환경으로부터 오염 제거하는 장치.
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