TWI483330B - 半導體基板搬運容器之污染測量站及方法 - Google Patents

Description

半導體基板搬運容器之污染測量站及方法

本發明係關於載運及在大氣下儲存例如半導體晶圓或光罩之半導體基板的搬運容器之污染測量站。本發明也有關於對應的測量方法。

搬運及儲存容器建立用以載運及儲存一或更多個基板之在大氣壓力下的侷限空間，此空間與基板載運及使用環境相分離。

在半導體製造產業中，這些容器被用來將基板從一裝置載運至另一裝置，或者將基板儲存在二個製造階段之間。

特別是區別標準化開口FOUP(前方開口式通用容器)或FOSB(前方開口式載運盒)或底部開口SMIF(標準機械界接面容器)型晶圓搬運及儲存容器，與用於光罩搬運及儲存之標準的RSP(光罩SMIF容器)或MRP(多光罩SMIF容器)型容器。

這些搬運容器係由例如聚碳酸酯之材料所製成，在某些情況中，這些材料會聚集污染物，特別是有機的、胺或酸性污染物。

事實上，在半導體的製造期間，處理搬運容器，其導致形成完成寄著於搬運容器的壁中之污染粒子，因而使容器受污染。

黏著於搬運容器的壁上之粒子接著變鬆脫，而掉落在儲存於這些容器的基板上且使它們受損。

此種污染高度地傷害基板。因此，需要規律地清洗這些容器，以快速地取得必需的去污染措施手段。

因此，計劃以例如純水之液體來清洗這些容器以規律地清洗它們。直接在半導體基板製造工場或在專門清洗大氣搬運容器的公司，實施此清洗階段。

為了決定容器何時需要清洗，已知有粒子污染測量方法，其係藉由粒子偵測器來測量沈積於搬運容器的壁上的粒子數目。但是，此方法在實施於工業半導體製程中時具有時間長及繁瑣之缺點。

此外，此種的方法係無法再現的。事實上，所取得的測量與受令來實施測量的專門公司直接連結，其不允許實施標準化的檢查。

因此，製造業者傾向於將搬運容器規律地清洗。

結果，某些不具粒子的搬運容器仍然被清洗，因而，無益地降低生產率，但是，其它被粒子污染的搬運容器卻仍然以潛在的基板污染風險，繼續儲存及/或搬運半導體基板。

因此，製造業者計劃更頻繁的預防性清洗以免增加基板的有缺陷程度。

因此，本發明之目的在於提供測量站及比對方法，藉由能夠直接在製造工廠中於工業製程鏈中即時測量，而能夠測量用於載運及大氣下儲存半導體基板的搬運容器的粒子污染程度。

慮及此點，本發明係關於載運及大氣下儲存半導體基板之搬運容器的粒子污染的測量之測量站，所述容器包括能夠經由可移動通道門而關閉的殼體，所述站包括：界接面，能夠耦合至該搬運容器殼體而非該門，該界接面包括至少一注射噴嘴，該至少一注射噴嘴係配置在從該界接面突出去之管的一個可移動端，以將氣體噴出氣於垂直方向上導向該殼體內部之耦合至該測量站之壁的一部份，以便藉由該氣體噴出物對該壁的衝擊而使粒子從該殼體分離出，以及測量裝置，包括真空泵、粒子計數器及測量導管，該測量導管的入口通至該殼體的內部，且該測量導管的出口係連接至該真空泵，該測量導管又連接至該粒子計數器，以便在耦合至該測量站的該搬運容器的該殼體的內部與粒子計數器之間產生連通。

根據單獨或結合所取得之測量站的其它特徵，該界接面係配備有多個間隔器，該使該界接面能夠與該殼體相耦合，而同時在該殼體的內部與外部環境之間留下間隙，以供漏洩流量的通過，該間隔器具有螺樁鉚釘的形狀，該測量站包括通過認證的ISO 3無塵室型的大氣室，該大氣室包圍該界接面，該注射噴嘴係組構來注射脈衝式氣體噴出物，該界接面包括多個配備有粒子過濾器的注射噴嘴，該測量站包括堵塞器(stopper)，意欲堵塞該搬運容器殼體的過濾氣體通道，該測量站包括處理單元，以將代表該容器之殼體的清潔狀態之訊號傳送給清潔單元。

本發明也有關於載運及大氣下儲存半導體基板之搬運容器的粒子污染的測量之方法，包括：第一階段，垂直地導引氣體噴出物朝向耦合至先前所述的粒子污染測量站的容器的殼體內部之壁的部份，以便藉由該噴出物氣體對該壁的衝擊而使粒子從該殼體分離出，並且其中，操作真空泵以便產生從耦合至該測量站的搬運容器殼體的內部朝外流向粒子計數器的氣體，以及第二階段，用該粒子計數器來測量粒子的數目，並且，將測量的結果與預定的臨界值做比較，以根據比較結果而決定是否需要液體清潔階段。

根據單獨或結合所取得的測量方法的一或更多個特徵，在該測量方法的第一階段期間，以不連續的方式注射氣體噴出物，在該第一階段的過程期間，對著壁注射該氣體噴出物，然後，在該第二階段的過程期間，停止該注射以測量粒子的數目，並且該注射噴嘴被垂直地位移至新的壁區，而且重複該第一及第二階段，以根據比較的結果來決定是否需要液體清潔階段，注射流量大於汲取流量。

為了清楚起見，測量方法的階段係從代號100開始。

本發明係有關於載運及大氣下儲存半導體基板之搬運容器殼體的粒子污染的測量之測量站。

測量站能夠特別是與SMIF、FOUP、FOSB、RSP或MRP型的至少一個標準化搬運殼體相耦合。

此等搬運及/或儲存容器以及它們的內部氛圍為大氣或氮氣壓力。大氣壓力是搬運容器在它們的使用環境中之搬運容器的壓力，例如無塵室的大氣壓力。

搬運容器包括周邊殼體，周邊殼體能夠被可移動通道門所關閉，可移動通道閘門的尺寸可根據基板導入及取出而決定。

在殼體的內部，搬運容器係配備有基板支撐部，以用於一或更多個基板的保持支撐。

容器是相當防漏的，但是緊密的程度是可以經由位於殼體與閘門之間的墊片而發生輕微的洩漏。

某些搬運容器，特別是FOUP型的搬運容器，包括經過過濾的氣體通道以平衡該搬運容器的內部與外部壓力。

圖1表示耦合至用以載運及大氣下儲存半導體基板之FOUP型搬運容器3的測量站。

舉例而言，測量站係設置於無塵室中以構成控制站。

測量站同時也可以併入於半導體製造設備中。製造設備接著較佳地包括三個ISO 3 ISO 14644-1無塵室型房屋，它們係根據以空氣中懸浮的粒子濃度來界定無塵室及受控環境的空氣清潔等級之標準而被認證的。

第一室用以移除通至搬運容器的通道閘門，第二室構成該測量站以測量殼體3的粒子污染，且舉例而言，第三室是清潔單元，致使能夠實施液體清潔製程。

第二室與第一室及第三室相連通，以便能夠將搬運容器3的殼體從一室轉移至另一室。

一方面，測量站1包括界接面5，而另一方面，掌管測量裝置7，界接面5能夠與搬運容器3的殼體相耦合。

界接面5呈現與搬運容器閘門相同的尺寸，因而能夠很容易地耦合至搬運容器3的殼體而非通道閘門。

雖然在圖1中以垂直地方式顯示，但是界接面5同時也可以被配置在任何位置，特別是在水平位置。

界接面5又包括至少一個注射噴嘴9，以便在垂直於耦合至測量站1的容器3之殼體內部10的壁13的部份之方向上，引導氣體噴出物，以便藉由氣體噴出物對壁13上的衝擊而使粒子11從外包體3分離出。

氣體是純淨的氣體，例如空氣或氮氣。

有了氣體噴出物的標定注射，氣流呈現弱的角度散佈以及產生空氣動力數秒，其將黏著於殼體3之內壁13的粒子移除。

為了增進粒子移除，注射非固定的氣流，亦即，脈衝式氣體噴出物、能夠掃除壁13的部份之移動式氣體噴出物、經由多個注射噴嘴9而被連續地注射之氣體噴出物、或者甚至是例如氣流斜波(ramp)之振幅調變的氣流。

因此，氣體噴出物以不連續的方式攻擊壁13，在將粒子11分離的過程中，增加氣體加速階段的次數，促進污染程度的測量並因而明顯地增進粒子移除。

測量裝置7包括真空泵17、粒子計數器19及測量導管21，測量導管21的入口能夠被連接至耦合之殼體3的內部10，以及，測量導管21的出口25係連接至真空泵17。

較佳地，入口23將直接通至界接面5的正面(圖1)，或者，藉由測量導管21之延伸超過界接面5的延伸部22，入口23可以從配置在搬運盒3之內部10的更裡面(圖2)。

測量導管21又被連接至粒子計數器19，以便在耦合至測量站1的搬運容器3之殼體的內部10與粒子計數器19之間產生連通。

粒子計數器19為氣懸體型，亦即，其能夠提供關於在氣體環境中懸浮的粒子11之定量的資訊。舉例而言，粒子計數器是根據雷射技術。

較佳地，真空泵17的汲取流量是1.7m³ /h之等級。

在入口23的方向上，由噴嘴9所產生之氣體的霧沫被添加至由真空泵17所產生的霧沫中，其能夠放大包含分離粒子11之氣體外流量。

圖3呈現氣體外流之軌跡18的實例。由汲取流動所造成的該氣體外流18一方面能夠收集懸浮的分離離子11，另一方面，能夠將它們導向測量裝置7的入口23。

因此，殼體3的分離粒子11的大部份有可能可被粒子計數器19偵測到。

此外，測量站1有利地包括處理單元(未顯示出)，以將表示該容器3的殼體的清潔狀態之訊號傳送給清潔單元。

如同圖2中可見般，注射噴嘴9係配置在界接面5的突出管32的可移動端。

管32的末端又可朝向殼體3的內部10。因此，氣體噴出物同樣也可能到達固定於搬運容器3的殼體內部之基板支撐部。

有利地，氣體注射噴嘴9係組構成注射脈衝式氣體噴出物。氣體噴出物9的頻率及脈衝強度因而與真空泵17的汲取速率相關連地調節，以在殼體3中產生氣體外流波31而致使粒子11的分離能夠達最佳化之方式，調適真空泵17的汲取速率。

管32的末端之平移及/或旋轉上的可移動性能夠調適氣體噴出物對內壁13的蝕刻速率，並且，更特別的是，能夠調適氣體噴出物的速度之垂直分量，以使造成粒子11之分離的衝擊最佳化。

測量導管21的入口23接著係有利地配置於測量導管21的延伸部22中，較佳地，同樣可以以平移及/或旋轉的方式移動。

因此，入口23可以相關於注射噴嘴9而以固定的距離及角度來予以設置，致使能夠與注射噴出物9的方向無關地取得測量。

測量導管21及管32係有利地配置於同一個可移動臂部(未顯示出)上。

根據圖4中所示的第二實施例，界接面5包括多個氣體注射噴嘴9。

然後，藉由將氣體噴出物連續地注射進各個注射噴嘴9中，以取得不連續注射。

有利地，界接面5包括數個氣體注射噴嘴9，係組構成注射脈衝式氣體噴出物。接著，藉由連續地掃過不同的注射噴嘴9及/或藉由氣體噴出物的脈衝化，而取得不連續注射。

經由不同注射噴嘴9之連續注射，一方面能夠使注射瞄準殼體3的某些死角區，另一方面，藉由氣體噴出物的沖掃，而取得壁13的重要部份。

有利地，處理單元可以決定與每一個噴嘴9有關之殼體3污染的相關資料。因此，處理單元傳送代表要被分析之殼體3各個部份相關的清潔狀態之訊號，而致使能夠決定殼體3或多或少的不乾淨區域。

圖4顯示界接面5的有利實施例，其中，界接面5包括多個氣體注射噴嘴9，亦即，在本實施例中為5個。

噴嘴9可以在界接面5的正面之周邊條上對齊，以便將氣體噴出物垂直地導引至由界接面5所界定的平面。

注射噴嘴9的尺寸及傾斜度係適以在容器殼體3之內壁13的方向上產生垂直的氣體噴出物，而致使能夠分離黏著於壁13的粒子11，特別是在表示搬運容器3之殼體的污染狀態之區域中的粒子。

因此，注射噴嘴9的尺寸相當小，舉例而言，當簡單地實施的同時，噴嘴9包括直徑一毫米等級的孔以便產生高速的氣體噴出物。

為了強迫氣體噴出物朝向殼體3的內部10，測量站1有利地包括堵塞器以將搬運容器3之經過過濾的空氣之通道(未顯示於此圖中)堵塞。

舉例而言，堵塞器可以被承載於測量站1的平台16上。堵塞器能夠確保沒有任何外部粒子可以穿入搬運容器3之殼體的內部10。

況且，以非防漏方式來實施界接面5與搬運殼體3之耦合。為達此目的，界接面5係配備有多個間隔器(未顯示出)，致使界接面5能夠與殼體3相耦合，而同時在殼體3的內部10與外部環境之間留下間隙，以供洩漏流量的通過。舉例而言，間隔器為呈規律地分佈於界接面5的正面之周邊條上之螺樁鉚釘的形式。

另提供氣體注射流量大於汲取流量，使得相較於外部環境，搬運殼體3的內部10是處於稍微超壓，因此，促使流體外流向殼體3的外部。接著，將洩漏流量引導經過間隙而朝向外部環境。這因此可以避免粒子污染殼體3的內部10。

同樣地，注射噴嘴9係有利地配備有粒子過濾器，以過濾任何源自於外部環境之潛在的污染粒子。

也可以提供測量站1，其包括無塵室型的大氣窒27，較佳係經過ISO 3認證，符合ISO 14644-1標準，其圍繞界接面5，以便在界接面5的周圍而形成迷你環境，因而，增強氣體注射的清潔度。

在操作上，處理單元係組構來處理及使用粒子計數器19的測量結果以及實施測量方法100。

圖5顯示測量方法100中的不同階段。在將搬運容器送至液體清潔單元之前，較佳先實施粒子污染測量方法100。

在第一階段101中，氣體噴出物係垂直地引導朝向耦合至測量站1的搬運容器3之殼體內部10的壁13的部份，以便藉由氣體噴出物而使粒子11與殼體3分離。

氣體噴出物的注射可以在殼體3係耦合至測量站1之前或之後發生。

同時，使真空泵17操作，以便產生從耦合至測量站1的搬運容器3之殼體的內部10外流至粒子計數器19的氣體外流。

注射流量高於汲取流量，以便產生朝向站的外面之洩漏氣流。

使噴注氣體脈衝化，及/或使氣體噴出物連續地注射進各個注射噴嘴9中，及/或修改注射噴嘴9的方向及/或位置以便清掃壁13的一部份，及/或在測量方法100的第一階段101的過程期間注射氣流斜波，以取得不連續的氣體注射。

因此，將從壁13分離出的粒子11引導至測量裝置7的入口23而由粒子計數器19來予以偵測。

在第二階段102的過程中，以粒子計數器19來測量粒子11的數目，並且，將測量結果與預定的臨界值相比較，以根據比較結果而決定是否需要液晶清潔階段(階段103)，或者決定搬運容器是否足夠乾淨而可維持生產以及繼續載運或儲存基板(階段104)。

也可能對壁13實施連續的測量，以便測量不同點的粒子污染。

為達此目的，在第一階段101的過程中，氣體噴出物係垂直地注射至壁13一段相當短的時間，在5至30秒之間。

然後，在第二階段102的過程中，停止注射，並且，測量粒子數目。當使測量穩定時，或當粒子計數器19不再計算粒子的數目時，注射噴嘴9係垂直地位移至新的壁部份。舉例而言，嘴噴9藉由突出管32的平移而軸向地位移，使得注射角度仍然維持垂直於相同的壁13。

然後，重複第一及第二階段101、102，以便根據比較結果，決定是否需要液體清潔階段。

因而，有可能評估同一個壁13的數個測量位置及每一個壁之污染。也有可能藉由致使噴嘴9的末端轉動，而使得其將被垂直地引導朝向殼體3之新的壁13，以評估另一壁之數個測量點的污染。

因此，藉由可以在工業製程鏈內實施的連續階段，測量方法能夠即時測量搬運容器之粒子污染的程度。

因此，有可能快速地驗證搬運容器的粒子清潔狀態。這防止受粒子污染的搬運容器在粒子未被清洗時繼續儲存及/或搬運半導體基板。

1．．．測量站

3．．．搬運容器

5．．．界接面

7．．．測量裝置

9．．．注射噴嘴

10．．．內部

11．．．粒子

13．．．壁

16．．．平台

17．．．真空泵

19．．．粒子計數器

21．．．測量導管

22．．．延伸

23．．．入口

25．．．出口

27．．．大氣窒

31．．．氣體外流波

32．．．管

在閱讀本發明的說明以及附圖之後，將清楚本發明之其它優點及特徵，其中：

圖1是測量站之在耦合至搬運容器的外包體之位置處的視圖，

圖2代表圖1之測量站的變型，

圖3及4是操作時所見到之耦合至容器殼體的測量站之組件的視圖，

圖5是測量方法的組織圖。

1．．．測量站

3．．．搬運容器

5．．．界接面

7．．．測量裝置

9．．．注射噴嘴

10．．．內部

11．．．粒子

13．．．壁

16．．．平台

17．．．真空泵

19．．．粒子計數器

21．．．測量導管

23．．．入口

25．．．出口

27．．．大氣窒

32．．．管

Claims (10)

1. 一種測量搬運容器之粒子污染的測量站，該搬運容器用以載運及大氣下儲存半導體基板，該容器包括能夠經由可移動通道門而關閉的殼體，該測量站包括：界接面，能夠耦合至該搬運容器殼體而非該門，該界接面包括至少一個注射噴嘴，該至少一個注射噴嘴係配置在從該界接面突出去之管的一個可移動端，以將氣體噴出物於垂直方向上導向該殼體內部之耦合至該測量站之壁的一部份，以便藉由該氣體噴出物對該壁的衝擊而使粒子從該殼體分離出，以及測量裝置，包括真空泵、粒子計數器及測量導管，該測量導管的入口通至該殼體的內部，且該測量導管的出口係連接至該真空泵，該測量導管又連接至該粒子計數器，以便在耦合至該測量站的該搬運容器之該殼體的內部與該粒子計數器之間產生連通，其中，該界接面係配備有多個間隔器，致使該界接面能夠與該殼體相耦合，且同時在該殼體的內部與外部環境之間留下間隙，以供洩漏流量的通過。
2. 如申請專利範圍第1項之測量站，其中，該等間隔器具有螺樁鉚釘的形狀。
3. 如申請專利範圍第1項之測量站，包括通過認證的ISO 3無塵室型的大氣室，該大氣室包圍該界接面。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的測量站，其中，該注射噴嘴係組構來注射脈衝式氣體噴出物。
5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的測量站，其中，該界接面包括多個配備有粒子過濾器的注射噴嘴。
6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的測量站，包括堵塞器，用以堵塞該搬運容器殼體的過濾氣體通過。
7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的測量站，包括處理單元，以將代表該容器之該殼體的清潔狀態之訊號傳送給清潔單元。
8. 一種搬運容器之粒子污染的測量方法，該搬運容器用以載運及大氣下儲存半導體基板，該方法包括：第一階段，垂直地導引氣體噴出物朝向耦合至如申請專利範圍第1至7項中任一項之粒子污染測量站的容器之殼體內部的壁的一部份，以便藉由該氣體噴出物對該壁的衝擊而使粒子從該殼體分離出，並且，其中，操作真空泵以便產生從耦合至該測量站的搬運容器殼體的內部朝向粒子計數器的氣體排放，以及第二階段，用該粒子計數器來測量粒子的數目，並且，將測量的結果與預定的臨界值相比較，以根據比較結果而決定是否需要液體清潔階段，其中，注射流量大於排放流量。
9. 如申請專利範圍第8項之測量方法，其中，在該測量方法之第一階段期間，以不連續的方式注射氣體噴出物。
10. 如申請專利範圍第8項之測量方法，其中，在該第一階段的過程中，對著該壁注射該氣體噴出 物，然後，在該第二階段的過程中，停止該注射以測量粒子的數目，並且，該注射噴嘴係垂直地位移至新的壁區，以及重複該第一及第二階段，以根據該比較結果而決定是否需要液體清潔階段。