KR20150092170A - 반도체 기판을 대기압에서 이송하고 보관하기 위한 운반 캐리어의 입자 오염을 측정하는 스테이션 및 방법 - Google Patents

반도체 기판을 대기압에서 이송하고 보관하기 위한 운반 캐리어의 입자 오염을 측정하는 스테이션 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 대기압에서 반도체 기판을 이송 및 보관하기 위한 운반 캐리어의 입자 오염을 측정하기 위한 측정 스테이션에 있어서, 상기 운반 캐리어는 개구를 포함하는 강성 케이싱(2) 및 상기 개구가 폐쇄될 수 있게 해주는 착탈식 도어(3)를 포함하고, 상기 측정 스테이션은,
제어된 환경 챔버(4)로서, 상기 도어(3)를 상기 제어된 환경 챔버(4) 안으로 이동시키고 상기 강성 케이싱(2)의 내부를 상기 제어된 환경 챔버(4)의 내부와 연통하도록 하기 위하여, 한 쪽으로는 상기 강성 케이싱(2)에 그리고 다른 쪽으로는 상기 운반 캐리어의 도어(3)에 결합할 수 있는 적어도 하나의 로드 포트(8)를 포함하는, 상기 제어된 환경 챔버(4); 및
상기 도어(3) 대신에 상기 제어된 환경 챔버(4)에 결합된 운반 캐리어의 강성 케이싱(2)에 결합하도록 구성된 입자 측정 유닛(14) 및 케이싱 측정 인터페이스(16)를 포함하는 측정 모듈(5)을 포함하고,
상기 케이싱 측정 인터페이스(16)는, 상기 케이싱 측정 인터페이스(16)의 베이스로부터 돌출하고 상기 입자 측정 유닛(14)에 연결된 제1 샘플링 오리피스(12)를 지닌 측정 헤드(13), 및 상기 제어된 환경 챔버(4)에 결합된 상기 강성 케이싱(2) 상의 적어도 둘의 개별 위치들로 가스 제트를 지향시키도록 구성된 적어도 둘의 분사 노즐(20)을 포함하며, 상기 분사 노즐(20)의 각각의 배향은 상기 결합된 강성 케이싱(2)에 관련하여 고정된 것인, 측정 스테이션에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 대기압에서 반도체 기판을 이송 및 보관하기 위한 운반 캐리어의 입자 오염을 측정하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

반도체 기판을 대기압에서 이송하고 보관하기 위한 운반 캐리어의 입자 오염을 측정하는 스테이션 및 방법{STATION AND METHOD FOR MEASURING PARTICULATE CONTAMINATION OF A TRANSPORT CHAMBER FOR CONVEYING AND ATMOSPHERICALLY STORING SEMICONDUCTOR SUBSTRATES}
본 발명은 대기압에서 반도체 웨이퍼 또는 포토마스크와 같은 반도체 기판을 이송 및 보관하기 위한 운반 캐리어(transport carrier)의 입자 오염을 측정하는 스테이션에 관한 것이다. 본 발명은 또한 대응하는 측정 방법에 관한 것이다.
운반 캐리어는 하나 이상의 기판을 운반 및 보관하기 위해 대기압에서 외부 환경으로부터 분리되어 있는 한정된 공간을 형성한다.
반도체 제조 산업에 있어서, 이들 캐리어는 기판이 하나의 툴로부터 또다른 툴로 운반되거나 기판이 2개의 제조 단계 사이에 보관될 수 있게 한다. 특히, 웨이퍼를 운반 및 보관하기 위한 표준화된 캐리어로써, FOUP(front opening unified pod) 또는 FOSB(front opening shipping box)와 같은 전방 개방 캐리어, SMIF 포드(standard mechanical interface pod)와 같은 하부 개방 캐리어, 또는 RSP(reticle SMIF pod) 또는 MRP(multiple reticle MIF pod)와 같이 포토마스크를 운반 및 보관하기 위한 더욱 표준화된 캐리어를 언급할 수 있다.
이들 운반 캐리어는 특정한 경우에 오염물, 특히 유기, 아민 또는 산성 오염물을 농축시킬 수 있는 폴리카보네이트 등의 재료로 제조된다. 구체적으로, 반도체의 제조 동안, 운반 캐리어가 취급되며, 오염 입자의 형성을 초래할 수 있는데, 오염 입자는 운반 캐리어의 벽에 머물러 운반 캐리어를 오염시킨다. 운반 캐리어의 벽에 부착된 입자는 그 다음에 떨어져서 이들 캐리어 내에 보관되는 기판으로 낙하함으로써 기판을 사용할 수 없게 만든다. 이러한 오염은 기판에 매우 유해할 수 있다. 그러므로 이들 캐리어를 세척할 필요가 있다. 따라서 이들 운반 캐리어는 규칙적으로 순수 등의 액체로 세척이 이루어진다. 이 세척 단계는 반도체 기판 제조 공장 자체에 의해 수행되거나, 대기(atmospheric) 운반 캐리어의 세척이 전문인 회사에 의해 수행된다.
캐리어가 세척을 필요로 할 때를 결정하기 위해, 입자 오염을 측정하는 공지된 방법은 액체 입자 검출기를 사용하여 운반 캐리어의 벽 상에 침착된 입자의 갯수를 측정하는 것으로 구성된다. 그러나, 이 방법은 시간 소모적이고 산업적 반도체 제조의 맥락에서 구현하기 어렵다는 단점이 있다. 게다가, 이 타입의 프로세스는 재현이 불가능하다. 구체적으로, 획득된 측정은 측정을 수행하는 일을 담당하는 전문 기업에 따라 직접적으로 좌우되고, 이로 인해 표준화된 품질 제어 절차가 구현되지 못한다. 따라서, 특정한 입자가 없는 운반 캐리어가 관계없이 세척되고, 따라서 불필요하게 생산율을 감소시키는 한편, 입자로 오염된 다른 운반 캐리어는 계속해서 반도체 기판을 보관 및/또는 운반하는 데에 사용되며 기판 오염의 잠재적 위험이 계속된다.
따라서, 산업 그룹은 기판 결함 레벨에 영향을 미치지 않도록 예방 세척을 빈번하게 실시하고 있다.
이를 방지하기 위하여, 제조 공장에서 운반 캐리어의 입자 오염을 직접 실시간으로 측정하는 디바이스가, 예를 들어 공개 문헌 WO 2009/138637로부터 공지되어 있다. 측정 디바이스는 운반 캐리어로부터 도어를 떼어내도록 된 제1 챔버, 및 캐리어의 강성 케이싱의 입자 오염을 측정하도록 된 제2 챔버를 포함한다. 인터페이스는. 입자 카운터로 입자를 측정하기 위해 입자를 분리시키도록, 가스 제트(gas jet)를 강성 케이싱(rigid casing)의 내벽에 대해 지향시키는 힌지식(hinged) 분사 노즐을 포함한다. 입자들의 분리를 개선하기 위해, 분사된 가스 유동(gas flow)을 펄스화하는 것이 제공된다.
그러나, 이 측정 디바이스는 몇 가지 단점을 가질 수 있다.
구체적으로, 힌지식 분사 노즐이 작동될 수 있게 해주는 기계적 액추에이터 및 힌지식 분사 노즐 자체가, 특히 이동하는 부품들 사이의 마찰로 인해, 입자 생성의 소스가 될 수 있다.
마찬가지로, 펄스화된 가스 유동 분사는 가스 입구 밸브가 빠른 속도로 반복적으로 개방 및 폐쇄될 것을 요구하며, 이 또한 오염의 소스가 될 수 있다.
따라서 본 발명의 목적 중의 하나는, 대기 운반 캐리어의 입자 오염 레벨이 신뢰성있고 깨끗하게 측정될 수 있게 하며, 이 측정이 실시간으로 그리고 생산 공장에서 직접 수행될 수 있는 측정 스테이션 및 대응하는 방법을 제공하는 것이다.
이 목적을 위해, 본 발명의 한 가지 주제는, 대기압에서 반도체 기판을 이송 및 보관하기 위한 운반 캐리어의 입자 오염을 측정하기 위한 측정 스테이션이며, 상기 운반 캐리어는 개구(aperture)를 포함하는 강성 케이싱 및 상기 개구가 폐쇄될 수 있게 해주는 착탈식 도어를 포함하고, 측정 스테이션은,
제어된 환경 챔버로서, 도어를 제어된 환경 챔버 안으로 이동시키고 강성 케이싱의 내부를 제어된 환경 챔버의 내부와 연통하도록 하기 위하여, 한 쪽으로는 강성 케이싱에 그리고 다른 쪽으로는 운반 캐리어의 도어에 결합할 수 있는 적어도 하나의 로드 포트를 포함하는, 상기 제어된 환경 챔버; 및
도어 대신에 제어된 환경 챔버에 결합된 운반 캐리어의 강성 케이싱에 결합하도록 구성된 입자 측정 유닛 및 케이싱 측정 인터페이스를 포함하는 측정 모듈을 포함하고,
상기 케이싱 측정 인터페이스는, 케이싱 측정 인터페이스의 베이스로부터 돌출하며 입자 측정 유닛에 연결된 제1 샘플링 오리피스를 지닌 측정 헤드, 및 제어된 환경 챔버에 결합된 강성 케이싱 상의 적어도 둘의 개별 위치들로 가스 제트를 지향시키도록 구성된 적어도 둘의 분사 노즐을 포함하며, 분사 노즐의 각각의 배향은 결합된 강성 케이싱에 관련하여 고정되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 입자를 분리시키고 케이싱 측정 인터페이스에 의해 폐쇄된 강성 케이싱의 한정된 체적 내에서 이동하는 부품 없이 측정하기 위해, 가스는 고정 배향을 갖는 분사 노즐을 통해 송풍된다. 따라서, 송풍 동작 중에 분사 노즐을 이동시키는 일 없이 강성 케이싱의 내벽에 대해 가능한 가까운 곳으로부터 가스가 송풍되는 것이 보장된다.
또한, 제어된 환경 챔버로부터 분리되어 있는 한정된 측정 체적을 정의하도록, 운반 캐리어의 주변 케이싱의 쉘(shell)형 형상이 사용된다.
게다가, 분사 노즐의 출구와 강성 케이싱의 내벽 사이의 거리가 제어되고 측정 헤드의 형상을 통해 최적화될 수 있다.
또한, 가스 제트의 배향 및 분사 노즐의 유량/압력 쌍의 값이 제어되고 최종적으로 정해지며, 입자들의 분리 조건이 동일하게 재현될 수 있어 측정 재현성을 보장한다.
측정 모듈은 결합된 강성 케이싱 내의 휴지(rest) 위치와 측정 위치 사이에 케이싱 측정 인터페이스를 이동시키도록 구성된 모듈 이동 메커니즘을 포함할 수 있으며, 따라서 측정 위치에서 케이싱 측정 인터페이스와 상기 결합된 강성 케이싱 사이의 제1 측정 체적을 정의한다. 따라서, 분사 노즐은 더 이상 종래 기술에서처럼 강성 케이싱의 내벽의 다양한 구역들로 가스를 송풍시키도록 이동되지 않는다.
측정 스테이션은 분사 노즐 안으로 가스의 선택적인 분사를 제어하도록 구성되는 처리 유닛을 포함할 수 있다.
하나의 실시예에 따르면, 상기 측정 헤드는 전반적으로 평행 육면체(parallelepipedal) 형상을 갖고, 케이싱 측정 인터페이스의 베이스로부터 돌출하는 측정 헤드의 5개 면 각각은 적어도 하나의 분사 노즐을 포함할 수 있다. 따라서, 강성 케이싱의 5개의 면 각각으로의 가스의 분사를 선택적으로 제어하고, 이어서 각각의 면의 오염을 측정하는 것이 가능함으로써, 오염의 근원 및 청결도 상태가 캐리어의 각 내벽에 대해 정확하게 결정될 수 있게 한다.
분사 노즐은 루비, 사파이어, 또는 지르코니아와 같은 경질 재료로 제조되는 인젝터(injector)를 포함할 수 있으며, 분사 오리피스(injecting orifice)의 치수가 매우 높은 정밀도로 정의될 수 있게 함으로써 양호한 측정 재현성을 가능하게 한다. 또한, 경질 재료로 제조된 인젝터는 내마모성을 가짐으로써, 시간 경과에 따른 그 치수에 있어서의 변동을 피할 수 있다.
분사 노즐은, 예를 들어 서로 수직이고 그리고 제어된 환경 챔버에 결합된 강성 운반 캐리어의 벽에 대해 수직인 적어도 2개의 방향으로 가스 제트를 지향시키도록 구성될 수 있다. 벽에 대해 수직으로 한정된 가스 제트는 벽에 미치는 충돌을 향상시키며, 강성 케이싱의 내벽에 대해 부착된 입자의 효과적인 분리를 가능하게 한다.
하나의 실시예에 따르면, 측정 모듈은, 도어에 결합하도록 구성된 중공의 도어 측정 인터페이스를 포함하며, 그에 의해 측정 모듈의 측정 면과 대향 도어 사이의 제2 측정 체적을 정의하고, 측정 면은 적어도 하나의 분사 노즐 및 입자 측정 유닛에 연결된 제2 샘플링 오리피스를 포함한다. 분리된 입자가 측정될 수 있게 해주는 체적 부분을 도어가 자체적으로 한정할 수 있게 하지 못한다는 것을 고려하면, 제2 측정 체적을 정의하도록 구성되는 것이 중공의 도어 측정 인터페이스이며, 이 제2 측정 체적 안으로, 도어로부터 입자를 분리시키기 위하여 분사 노즐이 가스를 송풍하고, 제2 측정 체적으로부터, 측정이 수행될 때 입자 측정 유닛에 연결된 제2 샘플링 오리피스가 가스 샘플을 취하는 것이다.
따라서 도어의 입자 오염을 측정하는 것도 가능하다.
중공의 도어 측정 인터페이스는 예를 들어 전반적으로 프레임형(frame-like) 형상을 갖는다.
분사 노즐은 예를 들어 중공의 도어 측정 인터페이스에 실질적으로 직교인 방향으로 가스 제트를 지향시키도록 구성된다.
하나의 실시예에 따르면, 케이싱 측정 인터페이스와 중공의 도어 측정 인터페이스는 연달아(back-to-back) 배열된다. 로드 포트는 예를 들어 도어를 중공의 도어 측정 인터페이스의 방향으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 측정 헤드는 결합된 강형 케이싱 안으로 옮겨질 수 있고, 액세스 도어는 중공의 도어 측정 인터페이스의 방향으로 옮겨질 수 있다.
입자 측정 유닛의 샘플링 라인은 제1 샘플링 오리피스와 제2 샘플링 오리피스 사이에 선택적으로 전환하기 위한 밸브 포함 디바이스를 포함할 수 있다. 따라서, 단일 입자 카운터가 강성 케이싱의 내벽의 입자 오염 레벨 및 도어의 입자 오염 레벨 둘 다를 측정하도록 사용되며, 그리하여 측정 스테이션의 비용 및 유지 비용 둘 다를 감소되게 할 수 있다.
도어 작동 메커니즘 및/또는 모듈 이동 메커니즘의 액추에이터는 제어된 환경 챔버 내에 배치될 수 있고, 제어된 환경 챔버는, 액추에이터에 의해 발생된 임의의 입자가 측정 스테이션으로부터 방출되도록, 제어된 환경 챔버의 내부 분위기를 필터링된 공기의 층류(laminar flow) 하에 두기 위한 필터링 층류 유닛을 포함할 수 있다.
측정 스테이션은 제어된 환경 챔버 옆에 위치된 전기 캐비넷을 포함할 수 있고, 상기 전기 캐비넷은 입자 측정 유닛의 진공 펌프를 수용하며, 따라서, 전기 캐비넷 내에 수용된 다양한 컴포넌트는 제어된 환경 챔버를 오염시키지 못한다.
입자 측정 유닛은 샘플링 라인 안으로 퍼징 가스를 분사하도록 구성된 세척 수단을 포함할 수 있다.
하나의 특정 실시예에 따르면, 제어된 환경 챔버는 각자의 운반 캐리어에 결합할 수 있는 2개의 로드 포트를 포함한다. 모듈 이동 메커니즘은, 예를 들어 결합된 강성 케이싱의 하나 또는 다른 하나에서 휴지 위치와 측정 위치 사이에 케이싱 측정 인터페이스를 이동시키도록 구성된다.
본 발명의 또다른 주제는, 상기 기재된 바와 같은 측정 스테이션에서 구현되는, 대기압에서 반도체 기판을 이송 및 보관하기 위한 운반 캐리어의 입자 오염을 측정하는 측정 방법으로서, 상기 케이싱 측정 인터페이스가 강성 케이싱에 결합된 후에 상기 케이싱 측정 인터페이스의 분사 노즐 안으로 가스 제트가 분사되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이다.
하나의 실시예에 따르면, 케이싱 측정 인터페이스와 케이싱 측정 인터페이스에 결합된 강성 케이싱 사이에 간극(interstice)이 남아 있다. 분사 노즐 안으로 분사되는 가스 제트는, 제1 간극을 통해 강성 케이싱의 외부를 향해 지향되는 누출 가스 유동을 발생시키도록 파라미터화된다. 샘플링되는 것보다 많은 가스를 분사함으로써, 강성 케이싱이 오염되지 않음이 보장된다.
하나의 실시예에 따르면, 상기 케이싱 측정 인터페이스는 제어된 환경 챔버에 결합된 강성 케이싱 안으로 이동될 수 있다.
하나의 실시예에 따르면, 가스 제트는 미리 설정된 수의 분사 노즐로 동시에 분사된다. 예를 들어, 가스 제트는 주어진 배향의 모든 분사 노즐로 동시에 분사된다. 따라서, 강성 케이싱의 각각의 내벽에 대한 입자 측정을 얻기 위하여, 가스 제트는 주어진 배향의 모든 분사 노즐 안으로 동시에, 그 다음 각각의 배향에 대하여 번갈아, 분사될 수 있다.
따라서, 신속하고 자동이며 재현 가능한 측정이 얻어지며, 더욱이 운반 캐리어의 내벽에 관련하여 입자의 근원에 관한 상세를 제공한다.
첨부된 도면으로부터 그리고 본 발명의 예시적이고 비제한적인 예의 설명을 읽으면 다른 이점 및 특징이 명백해질 것이다.
도 1은 운반 캐리어에 결합되는, 입자 오염을 측정하기 위한 스테이션의 제1 실시예의 사시도를 도시한다.
도 2는 측정 모듈이 측정 위치에 있는 상태에서 측정 스테이션에 결합된 운반 캐리어의 강성 케이싱의 확대도를 도시한다.
도 3a는 측정 스테이션과 운반 캐리어의 개략도를 도시한다.
도 3b는 도 3a와 유사한 도면으로서, 측정 방법의 제1 단계 동안, 측정 스테이션의 로드 포트가 운반 캐리어의 도어에 결합하는 것을 도시한다.
도 3c는 도 3a와 유사한 도면으로서, 측정 방법의 제2 단계 동안, 로드 포트의 도어 및 결합된 도어가 제어된 환경 챔버 안으로 이동되는 것을 도시한다.
도 3d는 도 3a와 유사한 도면으로서, 측정 방법의 제4 단계 동안, 케이싱 측정 인터페이스가 강성 케이싱에 결합되는 것을 도시한다.
도 4는 측정 헤드의 하나의 실시예를 도시한다.
도 5a는 제2 실시예에 따른 측정 스테이션 및 운반 캐리어의 개략도를 도시한다.
도 5b는 도 5a와 유사한 도면으로서, 측정 방법의 제1 단계 동안, 측정 스테이션의 로드 포트가 운반 캐리어의 도어에 결합하는 것을 도시한다.
도 5c는 도 5a와 유사한 도면으로서, 측정 방법의 제2 단계 동안, 로드 포트의 도어 및 결합된 도어가 제어된 환경 챔버 안으로 이동되는 것을 도시한다.
도 5d는 도 5a와 유사한 도면으로서, 측정 방법의 제4 단계 동안, 케이싱 측정 인터페이스가 강성 케이싱에 결합되는 것을 도시한다.
도 5e는 도 5a와 유사한 도면으로서, 측정 방법의 제7 단계 동안, 도어가 측정 모듈에 결합되는 것을 도시한다.
도 6은 중공의 도어 측정 인터페이스와 로드 포트의 도어 사이에 끼여있는 도어의 개략도를 도시한다.
도 7은 입자 오염을 측정하기 위한 스테이션의 제3 실시예의 사시도를 도시한다.
도 8은 도 7의 입자 측정 스테이션의 개략도를 도시한다.
도 1은 대기압에서 반도체 기판을 이송 및 보관하기 위한 FOUP 운반 캐리어에 결합되는, 입자 오염을 측정하기 위한 스테이션(1)을 도시한다.
도면은 FOUP 운반 캐리어에 결합할 수 있는 측정 스테이션을 예시하고 있지만, 측정 스테이션은 특히 SMIF, FOSB, RSP 또는 MRP 등의 표준화된 캐리어와 같이 대기압에서 반도체 기판을 이송 및 보관하기 위한 다른 타입의 운반 캐리어에 적합되게 될 수 있다.
이들 운반 캐리어는 대기압에서, 즉 클린룸의 작동 환경과 실질적으로 동등하지만 클린룸으로부터 분리되어 있는 압력에서, 한정된 공기 또는 질소 내부 분위기를 갖는다.
도 2 및 도 3a에서 알 수 있는 바와 같이, 운반 캐리어는 대체로 거의 평행 육면체 형상을 갖는 주변 강성 케이싱(2)을 포함하고, 착탈식 도어(3)에 의해 폐쇄될 수 있고 기판이 삽입 및 제거될 수 있는 치수를 갖는 개구를 포함한다. 케이싱(2)과 도어(3)는 폴리카보네이트와 같은 재료로 제조된다. FOUP 운반 캐리어의 경우에, 강성 케이싱(2)은 실질적으로 원통형 바닥벽을 갖는다. 내부면과 바닥벽과 도어(3)에는 기판을 유지하기 위한 슬롯이 구비된다. 캐리어는 비교적 양호하게 밀폐되지만, 밀폐 수준은 강성 케이싱(2)과 도어(3) 사이에 배치된 시일을 통해 작은 누출이 발생할 수 있도록 되어 있다. 특정한 운반 캐리어, 특히 FOUP 캐리어는, 운반 캐리어 내측 압력과 외측 압력 사이에 평형이 도달되게 하도록 필터링 가스 배기구를 포함한다.
측정을 위해, 운반 캐리어에는 기판이 비어 있다.
도 3a의 개략도에서 알 수 있는 바와 같이, 측정 스테이션(1)은 제어된 환경 챔버(4)와 측정 모듈(5)을 포함한다.
제어된 환경 챔버(4)의 내부 분위기는 전술한 바와 같이 대기압이다. 챔버(4)는 클린룸 챔버이다. 예를 들어, 챔버는 표준 ISO 146644-1에 따른 공인 ISO 3이고, 소위 "미니 환경(mini environment)"을 형성한다. 이 목적을 위해, 제어된 환경 챔버(4)는 필터링 층류 유닛(6)을 포함할 수 있다.
필터링 층류 유닛(6)은 제어된 환경 챔버(4) 내로 침투하는 외부 공기로부터의 입자를 필터링하기 위한 공기 필터를 포함한다. 필터링 층류 유닛(6)은 또한, 필터링된 공기를 층류 안으로, 예를 들어 도 3a의 화살표 F1에 의해 개략적으로 도시된 바와 같이 스테이션(1)의 상부로부터 바닥으로 확산시키기 위한 유동 확산기(flow diffuser)를 포함한다. 게다가, 제어된 환경 챔버(4)의 바닥은 천공되어 층류가 일소되게 한다. 따라서, 필터링 층류 유닛(6)은 제어된 환경 챔버(4)의 내부 분위기가 필터링된 공기의 층류로 일소되게 함으로써, 가능하게는 순환 공기에 의해 또는 제어 환경 챔버(4) 내에서 이동하는 컴포넌트에 의해 발생되는 임의의 입자의 유입을 제한하고 그의 퇴출을 보장한다.
측정 스테이션(1)은 스테이션의 전기 컴포넌트의 전부 또는 일부가 수용되고 전력을 공급받게 하는 전기 캐비넷(7)을 포함한다. 제어된 환경 챔버(4)가 전기 캐비넷(7) 내에 수용된 다양한 컴포넌트에 의해 오염되는 것을 방지하기 위해, 전기 캐비넷(7)은 유리하게는 필터링된 공기의 층류 외부에 제어된 환경 챔버(4) 옆에 위치된다.
제어된 환경 챔버(4)는 전방 액세스부(10)와, 액세스부(10) 아래에 배치되는 로드 포트(8)를 포함한다.
로드 포트(8)는, 도어(3)를 제어된 환경 챔버(4) 안으로 이동시키고 강성 케이싱(2)의 내부를 제어된 환경 챔버(4)의 내부와 연통하도록 배치하기 위하여, 한 쪽으로는 강성 케이싱(2)에 결합될 수 있고 다른 한 쪽으로는 운반 캐리어의 도어(3)에 결합할 수 있다.
로드 포트(8)는 운반 캐리어가 수용 및 위치 설정되게 하는 플랫폼(9)을 포함한다. 플랫폼(9)은 운반 캐리어 모델이 캐리어를 수용하는 측정 스테이션(1)과 양립할 수 있는지 여부를 점검하도록 구성된 존재 감지 센서(presence sensor)를 포함할 수 있다. 더욱이, 강성 케이싱(2)에 결합하기 위하여, 로드 포트(8)의 플랫폼(9)은, 한편으로는 강성 케이싱(2)을 클램핑하고 다른 한편으로는 강성 케이싱을 제어된 환경 챔버(4)의 액세스부(10)를 향해 전진시키는(도 3a의 화살표 D1) 도킹 수단을 포함한다.
로드 포트(8)는 또한 로드 포트 도어(11)를 포함한다. 로드 포트 도어(11)는 운반 캐리어의 도어(3)와 실질적으로 동일한 크기를 갖는다. 로드 포트 도어(11)는 특히 운반 캐리어의 부재시 제어된 환경 챔버(4)의 액세스부(10)가 폐쇄될 수 있게 한다. 이는 더욱이 도어(3)의 로킹 부재를 로킹 및 언로킹하기 위한 로킹 작동 수단을 포함한다.
자체로 공지된 도어(3)의 로킹 부재는, 예를 들어 도어(3)에 의해 지탱되는 볼트를 포함하고, 이 볼트는 반경 방향 또는 측방향 슬라이딩 모션을 통해 작동되고 운반 캐리어가 폐쇄될 때에 운반 캐리어의 강성 케이싱(2)과 맞물린다.
로킹 부재가 언로킹되면, 로킹 작동 수단은 도어(3)를 로드 포트 도어(11)에 대해 가역적으로 고정시킨다. 이어서, 도어/도어 어셈블리(3, 11)는 제어된 환경 챔버(4) 안으로 하나로서 이동될 수 있다. 이를 위해, 로드 포트 도어(11)는 도어 작동 메커니즘을 포함한다.
도어 작동 메커니즘은, 예를 들어 도 3b에 화살표(D2)에 의해 도시된 바와 같이, 수평 병진과 같은 선형 병진을 가능하게 하는 제1 전동식 리니어 축(도시 생략)을 포함한다. 이들 액추에이터는 유리하게는 마찰 없이 이에 따라 깔끔하게 이동하게 하도록 자기 베어링 액추에이터이다. 도어 작동 메커니즘은 액추에이터에 의해 발생된 임의의 입자가 제거되도록 필터링 층류 하에 제어된 환경 챔버(4) 내에 배치된다.
도어/도어 어셈블리(3, 11)는 액세스부(10)의 정면 구역에서 벗어나 예를 들어 액세스부(10)에 대향하는 제어된 환경 챔버(4)의 내벽 근처로 이동된다. 다른 실시예(도시 생략)에 따르면, 도어 작동 메커니즘은 도어/도어 어셈블리(3, 11)를 수평이 아니라 제어된 환경 챔버(4)의 바닥을 향해 이동시킨다.
도어(3)가 강성 케이싱(2)으로부터 멀리 이동될 때에, 강성 케이싱(2)의 내부 체적은 제어된 환경 챔버(4)의 내부 체적과 연통하게 된다.
측정 모듈(5)은, 도어(2), 입자 측정 유닛(14), 및 모듈 이동 메커니즘(15) 대신에 제어된 환경 챔버(4)에 결합되는 강성 운반 캐리어 케이싱(2)에 결합하도록 구성되는 케이싱 측정 인터페이스(16)를 포함한다.
케이싱 측정 인터페이스(16)는, 가스 제트를 결합된 강성 케이싱(2) 상의 적어도 둘의 개별 위치들로 향하게 하도록 구성되는 적어도 2개의 분사 노즐(20)을 구비하고, 분사 노즐(20)의 각자의 배향은 결합된 강성 케이싱(2)에 대해 고정된다. 케이싱 측정 인터페이스(16)는 또한 입자 측정 유닛(14)에 연결된 제1 샘플링 오리피스(12)를 포함한다.
샘플링 오리피스(12)와 분사 노즐(20)은 예를 들어 케이싱 측정 인터페이스(16)의 베이스로부터 돌출되는 측정 헤드(13) 상에 배치된다.
분사 노즐(20)은 루비, 사파이어 또는 지르코니아와 같은 경질 재료로 제조된 인젝터를 포함한다. 인젝터는 경질 재료로 제조되는 중공 실린더이며, 이의 내경은 (약 수 ㎛의) 매우 높은 정밀도로 정의될 수 있고, 이 내경은 제어된 환경 챔버(4)의 대기압과 가스의 유입 압력 간에 가스 분사 유량/압력 차이 쌍을 정의한다. 경질 재료로 제조된 인젝터는 내마모성을 가짐으로써, 시간 경과에 따른 그 치수에 있어서의 변동을 피할 수 있고, 인젝터가 매우 정밀하게 제조되어 양호한 측정 재현성을 가능하게 하는 것을 보장한다.
인젝터는 측정 모듈(5)의 하우징(5a)을 통과하는 격리 밸브(도시 생략)가 마련된 가스 공급 시스템에 연결된다. 분사된 가스는 질소와 같은 불활성 가스이다. 분사 노즐(20)에는 더욱이 분사된 가스를 오염시키는 임의의 입자를 필터링하기 위해 입자 필터가 마련된다.
분사 노즐(20)은 예를 들어 가스 제트를, 서로 수직이고 제어된 환경 챔버(4)에 결합된 강성 케이싱(2)의 벽에 수직인, 적어도 두 방향으로 지향시키도록 구성된다(도 3d의 점선에 의해 나타낸 예시적인 가스 제트 참조). 벽에 대해 수직으로 한정된 가스 제트는 입자의 효율적인 분리를 위해 벽에 대한 충돌을 향상시킨다.
측정 헤드(13)는 예를 들어 강성 케이싱(2)의 내부 형상에 실질적으로 상보적인 전반적인 평행 육면체 형상을 갖는다. 케이싱 측정 인터페이스(16)의 베이스로부터 돌출하는 측정 헤드(13)의 5개의 면 각각은, 가스 제트를 측정 헤드(13)의 면에 실질적으로 직교하는 방향으로 향하게 하도록 적어도 하나의 분사 노즐(20)을 포함한다. 따라서, 강성 케이싱(2)의 5개의 면 각각을 개별적으로 측정하는 것이 가능하다.
또한, 각각의 면은 예를 들어 가스 제트를 서로 평행한 방향으로 향하게 하도록 구성되는 복수 개의 분사 노즐(20)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 측정 헤드(13)는 5개의 돌출면 각각에 4개의 분사 노즐(20)을 포함한다. 면의 4개의 분사 노즐(20)은 사각형 형상의 4개 코너에 위치된다.
도 4에 도시된 또다른 예에 따르면, 각 면의 4개의 분사 노즐(20)은 실질적으로 수평 중앙선을 따라 정렬된다.
측정 신뢰성을 증가시키기 위해, 예를 들어, 가스 제트를 기판을 유지하기 위한 슬롯, 또는 강성 케이싱(2)의 코너와 같은 강성 케이싱(2)의 특히 중요한 구역으로 국한시킬 수 있다. 또한, 특히 면 당 분사 노즐(20)의 갯수를 증가시킴으로써 내벽의 표면 커버리지를 최대화할 수 있다.
제1 샘플링 오리피스(12)는 예를 들어 측정 헤드(13)의 면들 중 하나의 면 에 수용된다.
측정 헤드(13)는, 분사 노즐(20)의 출구와, 결합된 강성 케이싱(2)의 내벽 사이의 거리가 수 센티미터보다 작도록, 예를 들어 1 mm 내지 10 cm 범위에 있도록 구성된다. 입자들의 분리를 최적화하기 위하여, 분사 노즐(20)의 유량은 분사 노즐(20)의 갯수에 따라, 예를 들어 10 내지 30 ℓ/min의 범위이고, 예를 들어 약 20 ℓ/min이고, 유량은 분사 노즐(20)의 갯수가 증가함에 따라 감소한다. 제어된 환경 챔버(4)의 대기압과 가스의 유입 압력 간의 압력차는 예를 들어 약 3 내지 4 bar이다.
모듈 이동 메커니즘(15)은 케이싱 측정 인터페이스(16)를 휴지 위치(도 3a)와 제어된 환경 챔버(4)에 결합된 강성 케이싱(2)의 측정을 위한 위치(도 3d) 사이에 이동시키도록 구성된다. 모듈 이동 메커니즘(15)은, 예를 들어 도 3c의 화살표(D3)에 의해 도시된 바와 같은 수평 병진과, 강성 케이싱(2) 내외로 도어(3)를 이동시키는 동안 측정 헤드(13)를 액세스부(10)의 정면 구역 밖으로 이동시키는 수직 병진과 같은 2개의 선형 병진을 가능하게 하는 제2 전동식 리니어 축을 포함한다. 도어 작동 메커니즘과 관련하여, 모듈 이동 메커니즘(15)의 액추에이터는 유리하게는 자기 베어링 액추에이터이고, 필터링된 공기의 층류 하에 제어된 환경 챔버(4) 내에 배치된다.
측정 헤드(13)는 제어된 환경 챔버(4)의 액세스부(10)의 방향으로 케이싱 측정 인터페이스(16)의 베이스로부터 돌출한다. 케이싱 측정 인터페이스(16)의 베이스는 도어(3) 대신에 강성 운반 캐리어 케이싱(2)에 쉽게 결합되도록 운반 캐리어 도어(3)와 실질적으로 동일한 형상 및 크기로 이루어진다. 측정 헤드(13)는 예를 들어 케이싱 측정 인터페이스(16)의 베이스 중심에 대해 단단하게 고정된다.
케이싱 측정 인터페이스(16)가 제어된 환경 챔버(4)에 결합된 강성 케이싱(2) 안으로, 즉 측정 위치로 이동될 때에, 케이싱 측정 인터페이스(16)는 도어(3) 대신 강성 케이싱(2)을 폐쇄시킴으로써, 제1 측정 체적(V1)(도 3d)을 정의한다.
측정 헤드(13)는 이 제1 측정 체적(V1) 안으로 수용됨으로써, 강성 케이싱(2)의 내부를 입자 측정 유닛(14)에 연결된 제1 샘플링 오리피스(12)와 그리고 분사 노즐(20)과 연통하게 한다. 따라서, 강성 케이싱(2)과 케이싱 측정 인터페이스(16) 사이에 제1 측정 체적(V1)을 정의하도록 운반 캐리어의 주변 케이싱의 쉘(shell)형 형상이 사용된다. 그 다음, 측정 스테이션(1)의 나머지로부터 분리된 이러한 제1 측정 체적(V1) 내에서 측정이 수행된다.
케이싱 측정 인터페이스(16)는 강성 케이싱(2)을 밀봉식으로 폐쇄하지 않으며, 작은 제1 간극이 누출 유동의 통과를 위해 이들 둘 사이에 남아 있다. 분사 노즐(20)로 분사되는 가스의 분사 유동은, 외부 환경에 비해 제1 측정 체적(V1) 내에 약간의 과압(overpressure)을 생성하도록 파라미터화되며, 따라서 가스 유동을 케이싱 측정 인터페이스(16)와 강성 케이싱(2) 사이의 제1 간극을 통해 외부를 향해 촉진시킴으로써 입자 오염의 위험을 감소시킨다.
입자 측정 유닛(14)은 예를 들어 도 3a에 도시된 바와 같이, 진공 펌프(17), 진공 펌프(17)의 상류측에 연결된 입자 카운터(18), 및 입자 카운터(18)의 상류측에 있는 샘플링 라인(19)을 포함한다. 진공 펌프(17)는 예를 들어 전기 캐비넷(7) 내에 위치된다.
샘플링 라인(19)은 그 단부가 측정 헤드(13)의 제1 샘플링 오리피스(12)에 연결된다. 샘플링 라인(19)은 제1 샘플링 오리피스(12)와 입자 카운터(18) 사이에 배치되는 제1 격리 밸브(19a)를 포함할 수 있다. 샘플링 라인(19)은 충분한 유연성을 갖고 길게 됨으로써 측정 헤드(13)가 전후로 이동할 수 있게 한다. 입자 측정 유닛(14)은 예를 들어 샘플링 라인(19)을 유지 및 안내하기 위한 케이블 체인을 포함할 수 있다. 입자 카운터(18)는, 예를 들어 입자 카운터(18)에 연결된 샘플링 라인(19)의 길이를 제한하기 위하여 샘플링 오리피스(12)에 가능한 가깝게, 제어된 환경 챔버(4) 내에 수용된다.
또한, 입자 측정 유닛(14)은 샘플링 라인(19) 안으로 퍼지 가스를 분사하여 아마도 그 안에 머물러 있을 수 있는 입자를 퍼지하도록 구성되는 세척 수단(29)을 포함할 수 있다.
가스 샘플은 케이싱 측정 인터페이스(16)에 결합된 강성 케이싱(2)의 제1 측정 체적(V1)으로부터 흡인에 의해 측정 헤드(13)의 제1 샘플링 오리피스(12)를 통해 취해진다. 가스 샘플에 함유된 입자의 갯수가 입자 카운터(18)에 의해 결정된다. 입자 카운터(18)는 예를 들어 에어로졸 입자 카운터이며, 즉 기상 환경에서 부유하는 입자로부터 정량 정보를 얻을 수 있게 한다. 이는 예를 들어 레이저 기술에 기초한다. 진공 펌프(17)의 펌핑 유동은 예를 들어 약 1.7 m3/h이다.
위치 설정 수단, 운반 캐리어 모델을 점검하는 수단, 로킹 작동 수단, 로드 포트의 도어 작동 메커니즘, 및 가스분사 수단은 측정 스테이션(1)의 처리 유닛(27)에 의해 제어된다. 처리 유닛(27)은 더욱이 분사 노즐(20) 안으로의 가스의 선택적 분사를 제어하도록 구성된다. 처리 유닛(27)은, 예를 들어 특히 도 1에서 알 수 있는 바와 같이 스크린과 키보드를 포함하는 사용자 인터페이스(28)에 연결된다.
휴지 위치에서, 측정 모듈(5)은 제어된 환경 챔버(4) 내에 배치되고, 이의 액세스부(10)는 로드 포트 도어(11)(도 3a)에 의해 폐쇄된다.
다음으로, 오퍼레이터 또는 로봇이 운반 캐리어를 로드 포트(8)의 플랫폼(9) 상에 배치할 때에, 로드 포트(8)는 운반 캐리어를 위치 설정하고 운반 캐리어의 모델을 점검한 다음, 운반 캐리어의 강성 케이싱(2)을 클램핑하여 제어된 환경 챔버(4)의 액세스부(10)를 향해 전진시킨다(도 3a에서 화살표 D1).
이어서, 로드 포트 도어(11)의 로킹 작동 수단은 도어(3)의 로킹 부재를 언로킹하고 도어(3)를 로드 포트 도어(11)에 대해 고정시킨다(제1 단계, 도 3b).
그 다음, 도어/도어 어셈블리(3-11)는 액세스부(10)로부터 멀어지며 제어된 환경 챔버(4) 안로 이동되어(도 3b에서 화살표 D1), 강성 케이싱(2)의 내부 체적을 제어된 환경 챔버(4)의 내부 체적과 연통하게 한다(제2 단계, 도 3c). 측정 스테이션(1)은, 운반 캐리어가 개방된 후에, 강성 케이싱(2)에서 실제로 기판이 비어졌는지 확인할 수 있게 하는 인터록 센서를 포함할 수 있다.
제3 단계에서, 케이싱 측정 인터페이스(16)는 강성 케이싱(2)의 방향으로 이동된다.
제4 단계에서, 케이싱 측정 인터페이스(16)는 도어(3) 대신 강성 케이싱(2)에 결합한다. 결합된 상태에서, 측정 헤드(13)는 케이싱 측정 인터페이스(16) 및 결합된 강성 케이싱(2)에 의해 정의되는 제1 측정 체적(V1) 내에서 움직이지 않는다. 그러므로, 이 제1 측정 체적(V1)은 한편으로는 측정 헤드(13)에 수용되며 입자 측정 유닛(14)에 연결된 제1 샘플링 오리피스(12)와 연통하고, 다른 한편으로는 측정 헤드(13)의 분사 노즐(20)과 연통한다(도 3d).
제5 단계에서, 주어진 배향의 모든 분사 노즐(20) 안으로 가스 제트가 동시에 분사된다. 예를 들어, 가스 제트는 측정 헤드(13)의 주어진 면의 4개의 분사 노즐(20) 안으로 분사된다. 가스 제트는 결합된 강성 케이싱(2)의 내벽 상에 존재하는 입자의 샘플을 분리시킨다. 분사 노즐(20)의 출구와 내벽 간의 거리는 (특히, 측정 헤드(13)의 치수 때문에) 제어되고, 그리하여 입자가 하나의 운반 캐리어로부터 다른 운반 캐리어로 재현 가능하게 분리될 수 있다.
가스는 제1 측정 체적(V1)으로부터 흡인에 의해 샘플링 라인(19)을 통해 샘플링된다. 가스 샘플에 함유된 입자의 갯수는 입자 카운터(18)에 의해 연속적으로 결정된다.
분사 가스 유동은 외부 환경에 비해 제1 측정 체적(V1) 내에 약간의 과압을 유발시키고, 이에 따라 가스 유동을 외부를 향해 촉진시킴으로써, 강성 케이싱(2)의 입자 오염의 위험을 감소시킨다.
따라서, 케이싱 측정 인터페이스(16)에 의해 폐쇄되는 강성 케이싱(2)의 한정된 체적 내에서 입자를 분리시키고 이동하는 부품 없이 측정을 취하기 위하여, 가스가 고정 배향의 분사 노즐(20)을 통해 송풍된다. 따라서, 송풍 동작 동안 분사 노즐(20)을 이동시키지 않고서, 강성 케이싱(2)의 내벽에 가능한 가까운 곳으로부터 가스가 송풍되는 것이 보장된다.
또한, 제어된 환경 챔버로부터 분리되는 한정된 측정 체적을 정의하도록, 운반 캐리어의 주변 케이싱(2)의 쉘형 형상이 사용된다.
다음으로, 측정 헤드(13)의 각각의 면 상의 주어진 배향의 분사 노즐(20)에 대해 측정 동작이 되풀이된다.
처리 유닛(27)은 운반 캐리어 면마다의 청결도 상태를 사용자에게 알린다.
측정이 종료되면, 측정 헤드(13)가 강성 케이싱(2)으로부터 제거되고, 그의 청결도 상태에 따라, 세척을 위해 보내지기 위해 아니면 계속해서 이송 및 보관에 사용되기 위하여, 운반 캐리어가 재폐쇄 및 해제된다.
도 5a 내지 도 5e와 도 6에 도시된 제2 실시예에 따르면, 측정 스테이션(1)은 또한 운반 캐리어의 도어(3)를 측정하도록 구성된다.
이를 위해, 측정 모듈(5)은 도어(3)에 결합하도록 구성된 중공의 도어 측정 인터페이스(21)를 포함하며, 그리하여 측정 모듈(5)의 측정면(22)과 대향 도어(3) 사이의 제2 측정 체적을 정의한다(도 5e 및 도 6). 로드 포트(8)의 도어 작동 메커니즘은, 케이싱 측정 인터페이스(16)가 강성 케이싱(2) 안으로 이동한 후에, 중공의 도어 측정 인터페이스(21)의 방향으로 도어(3)를 이동시킬 수 있다.
측정면(22)은 적어도 하나의 분사 노즐(23) 및 제2 샘플링 오리피스(24)를 포함한다. 측정면(22)은 예를 들어 4개의 분사 노즐(23)을 포함한다. 따라서 중공의 도어 측정 인터페이스(21)는, 제2 측정 체적(V2)의 내부를, 입자 측정 유닛(14)에 연결된 제2 샘플링 오리피스(24)와 그리고 분사 노즐(23)과 연통되게 한다.
분리된 입자가 측정될 수 있게 해주는 체적 부분을 도어(3)가 자체적으로 한정할 수 있게 하지 못한다는 것을 고려하면, 제2 측정 체적(V2)을 정의하도록 구성되는 것이 중공의 도어 측정 인터페이스(21)이며, 이 제2 측정 체적(V2) 안으로, 도어(3)로부터 입자를 분리시키기 위하여 분사 노즐(23)이 가스를 송풍하고, 제2 측정 체적(V2)으로부터, 측정이 수행될 때 입자 측정 유닛(14)에 연결된 제2 샘플링 오리피스(24)가 가스 샘플을 취하는 것이다(도 5e).
중공의 도어 측정 인터페이스(21)는 예를 들어 전반적으로 프레임형 형상을 가지며, 이의 주변 치수는 실질적으로 도어(3)의 주변 치수와 실질적으로 동등하고, 이의 두께는 분사 노즐(20)의 출구와, 결합된 강성 케이싱(2)의 내벽 사이의 최적 거리와 실질적으로 동등하다. 최적 거리는 약 수 센티미터이며, 예를 들어 1 내지 10 cm 사이에 포함된다. 따라서 제2 측정 체적(V2)은 운반 캐리어의 내부 체적의 약 1/5인 체적이다.
분사 노즐(23)은 측정 헤드(13)의 분사 노즐(20)과 유사하고, 예를 들어 측정면(22)에 실질적으로 직교인 방향으로 가스 제트를 지향시키도록 구성된다(도 5e에서 점선으로 나타낸 예시적인 가스 제트 참조).
중공의 도어 측정 인터페이스(21)는 도어(3)를 밀봉식으로 폐쇄하지 않으며, 작은 제2 간극이 누출 유동의 통과를 위해 둘 사이에 남아있다. 분사 노즐(20)로 분사되는 가스의 분사 유동은, 외부 환경에 비해 제2 측정 체적(V2) 내에 약간의 과압을 생성하도록 파라미터화되며, 따라서 가스 유동을 중공의 도어 측정 인터페이스(21)와 도어(21) 사이의 제2 간극을 통해 외부를 향해 촉진시킴으로써 입자 오염의 위험을 감소시킨다.
케이싱 측정 인터페이스(16) 및 중공의 도어 측정 인터페이스(21)는 예를 들어 연달아 배치된다. 측정 헤드(13)는 결합된 강성 케이싱(2) 안으로 옮겨질 수 있고, 도어(3)는 중공의 도어 측정 인터페이스(21)의 방향으로 옮겨질 수 있다.
샘플링 라인(19)은 제1 및 제2 샘플링 오리피스(12, 24)(도 5a) 사이에 선택적으로 전환하기 위한 밸브 포함 디바이스를 포함한다.
밸브 포함 디바이스는 예를 들어, 제1 샘플링 오리피스(12)와 입자 카운터(18) 사이에 배치된 제1 격리 밸브(19a), 및 제2 샘플링 오리피스(24)와 입자 카운터(18) 사이에 배치된 제2 격리 밸브(19b)를 포함한다. 제1 및 제2 격리 밸브(19a, 19b)는, 운반 캐리어의 도어(3) 또는 강성 케이싱(2)의 내벽 중의 하나를 선택적으로 측정하기 위하여, 프로세싱 유닛(27)에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 단일 입자 카운터(18)가 도어(3) 및 강성 케이싱(2)의 내벽 둘 다를 측정하는 데에 사용된다. 또다른 예에 따르면, 밸브 포함 디바이스는 삼방 밸브(three-way valve)를 포함한다.
동작에 있어서, 처음 다섯 단계는 상기 기재된 측정 방법과 유사하다.
제1 단계에서, 측정 스테이션(1)의 로드 포트(8)는 운반 캐리어의 도어(3)에 결합한다(도 5b).
제2 단계에서, 로드 포트 도어(11) 및 결합된 도어(3)는 제어된 환경 챔버(4) 안으로 이동된다(도 5c).
다음으로, 제3 단계에서, 케이싱 측정 인터페이스(16)는 강성 케이싱(2)의 방향으로 이동된다.
다음에, 제4 단계에서, 케이싱 측정 인터페이스(16)는 강성 케이싱(2)에 결합한다(도 5d).
케이싱 측정 인터페이스(16)가 강성 케이싱(2)에 결합되었다면(측정 위치), 로드 포트 도어(11) 및 결합된 도어(3)는 도어 작동 메커니즘의 작용에 의해 중공의 도어 측정 인터페이스(21)의 방향으로 이동된다(제6 단계, 도 5d에서 화살표 D4).
다음에, 제7 단계에서, 도어(3)는 측정 모듈(5)에 결합하며, 그에 의해 측정 모듈(5)의 측정면과 대향 도어(3) 사이에 제2 측정 체적(V2)을 정의한다(도 5e). 결합된 상태에서, 중공의 도어 측정 인터페이스(21)는 측정면(22)에 대해 움직이지 못한다. 따라서, 제2 측정 체적(V2)은, 한편으로는 측정면(22)에 수용되며 입자 측정 유닛(14)에 연결되는 제2 샘플링 오리피스(24)와 연통하고, 다른 한편으로는 측정면(22)의 분사 노즐(23)과 연통한다.
제8 단계에서, 분사 노즐(23)은 가스 제트를 도어(3)의 방향으로 분사한다. 가스 제트는 도어(3) 상에 존재하는 입자의 샘플을 분리시킨다. 분사 노즐(23)의 출구와 도어(3) 간의 거리가 제어됨으로써, 입자가 하나의 운반 캐리어로부터 다른 운반 캐리어로 재현 가능하게 분리되게 한다.
가스는, 제1 격리 밸브(19a)가 폐쇄되고 제2 격리 밸브(19b)가 개방된 후에, 제2 측정 체적(V2)으로부터 흡인에 의해 샘플링 라인(19)을 통해 샘플링된다. 가스 샘플에 함유된 입자의 갯수는 입자 카운터(18)에 의해 연속적으로 결정된다. 분사 가스 유동은 외부 환경에 비해 제2 측정 체적(V2) 내에 약간의 과압을 유발시키고, 이에 따라 가스 유동을 중공의 도어 측정 인터페이스(21)와 도어(3) 사이의 제2 간극을 통해 외부를 향해 촉진시킴으로써, 입자 오염의 위험을 감소시킨다.
처리 유닛(27)은 도어(3)를 비롯하여 운반 캐리어 면마다의 청결도 상태를 사용자에게 알린다.
측정이 종료되면, 도어/도어 어셈블리(3, 11)는 중공의 도어 측정 인터페이스(21)로부터 멀리 이동되고, 측정 헤드(13)가 강성 케이싱(2)으로부터 제거되며, 그의 청결도 상태에 따라, 세척을 위해 보내지기 위해 아니면 계속해서 이송 및 보관에 사용되기 위하여, 운반 캐리어가 재폐쇄된다.
도 7 및 도 8에 도시된 측정 스테이션의 제3 실시예에 따르면, 제어된 환경 챔버(4)는 각자의 운반 캐리어에 결합할 수 있는 2개의 로드 포트(8a, 8b)를 포함한다.
각각의 로드 포트(8a, 8b)는 각자의 도어 작동 메커니즘(25a, 25b)을 포함한다.
모듈 이동 메커니즘(26)은 예를 들어, 결합된 강성 케이싱들(2) 중의 하나 또는 다른 것에서 휴지 위치와 측정 위치 사이에 케이싱 측정 인터페이스(16)를 이동시키도록 구성된다. 이를 위해, 모듈 이동 메커니즘(26)은 예를 들어, 케이싱 측정 인터페이스(16)가 제어된 환경 챔버(4) 내의 그의 축 이동에 관련하여 축 방향으로 이동될 수 있게 한다. 따라서, 케이싱 측정 인터페이스(16)는 도어 작동 메커니즘(25a 또는 25b)에 대한 길을 세척하기 위하여 제어된 환경 챔버(4)의 액세스부(10)로부터 이동될 수 있다.

Claims (14)

  1. 대기압에서 반도체 기판을 이송 및 보관하기 위한 운반 캐리어의 입자 오염을 측정하기 위한 측정 스테이션에 있어서, 상기 운반 캐리어는 개구(aperture)를 포함하는 강성 케이싱(rigid casing)(2) 및 상기 개구가 폐쇄될 수 있게 해주는 착탈식 도어(3)를 포함하고, 상기 측정 스테이션은,
    제어된 환경 챔버(4)로서, 상기 도어(3)를 상기 제어된 환경 챔버(4) 안으로 이동시키고 상기 강성 케이싱(2)의 내부를 상기 제어된 환경 챔버(4)의 내부와 연통하도록 하기 위하여, 한 쪽으로는 상기 강성 케이싱(2)에 그리고 다른 쪽으로는 상기 운반 캐리어의 도어(3)에 결합할 수 있는 적어도 하나의 로드 포트(8)를 포함하는, 상기 제어된 환경 챔버(4); 및
    상기 도어(3) 대신에 상기 제어된 환경 챔버(4)에 결합된 운반 캐리어의 강성 케이싱(2)에 결합하도록 구성된 입자 측정 유닛(14) 및 케이싱 측정 인터페이스(16)를 포함하는 측정 모듈(5)을 포함하고,
    상기 케이싱 측정 인터페이스(16)는, 상기 케이싱 측정 인터페이스(16)의 베이스로부터 돌출하고 상기 입자 측정 유닛(14)에 연결된 제1 샘플링 오리피스(12)를 지닌 측정 헤드(13), 및 상기 제어된 환경 챔버(4)에 결합된 상기 강성 케이싱(2) 상의 적어도 둘의 개별 위치들로 가스 제트(gas jet)를 지향시키도록 구성된 적어도 둘의 분사 노즐(20)을 포함하며, 상기 분사 노즐(20)의 각각의 배향은 상기 결합된 강성 케이싱(2)에 관련하여 고정된 것인, 측정 스테이션.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 측정 모듈(5)은, 상기 결합된 강성 케이싱(2)에서 휴지 위치(rest position)와 측정 위치 사이에 상기 케이싱 측정 인터페이스(16)를 이동시키도록 구성된 모듈 이동 메커니즘(15, 26)을 포함하는 것인, 측정 스테이션.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 분사 노즐(20) 안으로의 가스의 선택적 분사를 제어하도록 구성된 프로세싱 유닛(27)을 포함하는, 측정 스테이션.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 헤드(13)는 전반적으로 평행 육면체(parallelepipedal) 형상을 갖고, 상기 케이싱 측정 인터페이스(16)의 베이스로부터 돌출하는 상기 측정 헤드(13)의 5개 면 각각은 적어도 하나의 분사 노즐(20)을 포함하는 것인, 측정 스테이션.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 청구항 2와 조합하여, 상기 모듈 이동 메커니즘(15, 26)의 액추에이터는 상기 제어된 환경 챔버(4) 내에 배치되고, 상기 제어된 환경 챔버(4)는 상기 제어된 환경 챔버(4)의 내부 분위기를 필터링된 공기의 층류(laminar flow) 하에 두기 위한 필터링 층류 유닛(6)을 포함하는 것인, 측정 스테이션.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 제어된 환경 챔버(4) 옆에 위치된 전기 캐비넷(7)을 포함하고, 상기 전기 캐비넷(7)은 상기 입자 측정 유닛(14)의 진공 펌프(17)를 수용하는 것인, 측정 스테이션.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분사 노즐(20)은, 서로 수직이고 상기 제어된 환경 챔버(4)에 결합된 운반 캐리어의 강성 케이싱(2)의 벽에 수직인 적어도 두 방향으로 가스 제트를 지향시키도록 구성되는 것인, 측정 스테이션.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자 측정 유닛(14)은 퍼징 가스를 샘플링 라인(19) 안으로 분사하도록 구성된 세척 수단(29)을 포함하는 것인, 측정 스테이션.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어된 환경 챔버(4)는 각자의 운반 캐리어에 결합할 수 있는 2개의 로드 포트(8a, 8b)를 포함하는 것인, 측정 스테이션.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 따른 측정 스테이션에서 구현되는, 대기압에서 반도체 기판을 이송 및 보관하기 위한 운반 캐리어의 입자 오염을 측정하는 측정 방법에 있어서,
    상기 케이싱 측정 인터페이스(16)가 상기 강성 케이싱(2)에 결합된 후에 상기 케이싱 측정 인터페이스(16)의 분사 노즐(2) 안으로 가스 제트가 분사되는 단계를 포함하는, 측정 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 케이싱 측정 인터페이스(16)와 상기 케이싱 측정 인터페이스(16)에 결합된 상기 강성 케이싱(2) 사이에 간극(interstice)이 남아 있고, 상기 분사된 가스 제트는 상기 강성 케이싱(2)의 외부를 향해 지향되는, 상기 간극을 통한 누출 가스 유동을 발생시키도록 파라미터화되는 것인, 측정 방법.
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서, 상기 케이싱 측정 인터페이스(16)는 상기 제어된 환경 챔버(4)에 결합된 상기 강성 케이싱(2) 안으로 이동되는 것인, 측정 방법.
  13. 청구항 10 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서, 가스 제트는 미리 설정된 수의 분사 노즐(20) 안으로 동시에 분사되는 것인, 측정 방법.
  14. 청구항 13에 있어서, 가스 제트는 주어진 배향의 모든 분사 노즐(20) 안으로 동시에 분사되는 것인, 측정 방법.
    Figure pct00001
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