TWI662267B - 空氣分子污染監測裝置及環境監測系統 - Google Patents

空氣分子污染監測裝置及環境監測系統 Download PDF

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Abstract

本發明描述一種空氣分子污染(AMC)監測裝置之實施例。該AMC裝置包含具有複數個進口及一或多個出口之一歧管。一取樣管匯流排流體耦合至該歧管，該取樣管匯流排包括複數個個別取樣管，各個別取樣管流體耦合至該複數個進口之一者。一或多個分析器各流體耦合至該歧管之該一或多個出口之一者以分析透過該複數個個別取樣管之一或多者汲取至該歧管中之流體。一控制及通信系統耦合至該一或多個分析器。描述並主張其他實施例。

Description

空氣分子污染監測裝置及環境監測系統
揭示之實施例大體上係關於空氣污染監測且特定言之但非排他地係關於一種用於線內監測空氣污染及製程健康之系統及方法。
空氣品質及空氣分子污染(AMC)在半導體、記憶體及其他類似高科技產業(例如，顯示器)中隨著其等製程發展而獲得愈來愈多關注。在此等產業以及其他產業中，AMC已經識別為對製造故障率之主要貢獻，且AMC對製程產率之影響隨著製造技術變得能夠實現較小組件大小而僅變得更差。長期曝露於AMC亦已經識別為對人類健康之一可能風險。
製造商已使用現場或離線AMC感測設備將大量努力投入至現場連續監測中且投入至控制設施環境清潔度中。已實施詳細研究及持續改良以識別污染源及預防程序以減少一設施之環境空氣中之AMC。
但儘管已作出大量努力來控制設施環境空氣品質，然而並未充分研究諸如製程設備模組及可移動載具(例如，用作半導體產業中之基板/晶圓運送容器之前開式晶圓盒(FOUP))之製造設備內之清潔度。特定製程設備模組或可移動載具亦可貢獻AMC，但在大多數情境中，製程設備模組及基板具有其等自身的圍封微環境，此意謂現場設施環境監測無法捕獲與製程設備模組或可移動載具相關聯之AMC相關問題。此外，當一個製程設備模組或一個可移動載具被污染時，在一製造線上可能發生AMC交叉污染，其中可移動載具充當將污染散佈至各個位置之一AMC載體。因此，追蹤污染源變得極難，即使隨後在一個可移動載具或製程設備模組中發現AMC。
相關申請案之交叉參考 本申請案依據35 U.S.C. §119(e)主張2016年4月29日申請之美國臨時申請案第62/329,791號之優先權，該案之全部內容據此以引用的方式併入。 描述用於線內監測空氣污染及製程健康之一系統及方法之實施例。描述特定細節來提供對實施例之一理解，但熟習相關技術者將辨識，本發明可在無一或多個所描述細節之情況下或使用其他方法、組件、材料等實踐。在一些例項中，眾所周知的結構、材料、連接或操作未詳細展示或描述但仍涵蓋於本發明之範疇內。 貫穿此說明書對「一項實施例」或「一實施例」之引用意謂一所描述特徵、結構或特性可包含於至少一個所描述實施例中，使得出現「在一項實施例中」或「在一實施例中」不一定指代相同實施例。此外，特定特徵、結構或特性可在一或多個實施例中以任何適合方式組合。 圖1A至圖1B圖解說明一製造線100之一實施例。例如，製造線100可用於半導體製造中，但在其他實施例中可用於其他目的且結合與所展示不同之設備使用。 製造線100經定位在一圍封體102中，該圍封體102可為一建築、一建築內之一房間或隔區或一些其他類型之圍封體。一或多個製程設備模組104經定位在圍封體102內。各製程設備模組104包含一負載埠且可包含一或多個腔室，該等腔室之各者執行與由該特定製程設備模組實行之製造步驟相關之不同功能。 製程通常涉及許多步驟，且各製程設備模組僅執行整個製程中之一些步驟。因此，在製造線100上製造之物品(一半導體製造設施中之具有處理器、記憶體、MEMS晶片、光學晶片等之半導體晶圓)必須自一個製程設備模組移動至另一製程設備模組，直至執行製程中之全部步驟。使用可移動載具106來完成移動所製造之物品，該等可移動載具106在內部(通常在一密封微環境中)攜載所製造之物品。在諸如所展示之一半導體設施實施例中，可移動載具106稱為前開式晶圓盒(FOUP)、晶圓容器或基板容器，此係因為其等用於運送半導體晶圓。但在其他實施例中，可使用其他類型之可移動載具。 一運送系統將各可移動載具106自一個製程設備模組104之負載埠攜載至另一製程設備模組之負載埠，使得可對在可移動載具內部攜載之所製造之物品執行不同步驟。在圖解說明之實施例中，運送系統係一懸吊式軌道及升降機系統。輪式及機動化托架110沿著一軌道108運行。將一升降機112安裝至各輪式托架110以在z方向上提升可移動載具106且亦可能在y方向上(即，進出頁面)移動其等，使得可移動載具106可被放置在可容納多個載具之負載埠上。 如圖1B中最佳所見，軌道108迂迴穿過設施102以將可移動載具106(及因此在可移動載具內部攜載之所製造物品)運送至多個製程設備模組；圖解說明之實施例具有七個處理設備模組P1至P7，但其他實施例可具有一不同數目。在所製造物品移動穿過一特定圍封體102中之全部製程設備模組104之後，運送系統與可移動載具一起離開圍封體102。 已進行大量努力及研究來控制圍封體102中之設施環境空氣品質，但並未充分研究製程設備模組104內部及可移動載具106內部之環境之清潔度。除設施環境污染物(即，來自設施之整體空氣處置系統(諸如通風及空調)之污染物)以外，製程設備模組104或可移動載具/FOUP 106可貢獻空氣分子污染(AMC)。由於製程設備模組104及可移動載具106包含具有其等自身的內部微環境之閉合腔室，因此現場整體設施環境監測無法捕獲與製程設備模組或可移動載具相關聯之AMC問題。例如，當一個製程設備模組或一個可移動載具被污染時，交叉污染可使AMC散佈遍及製造線，其中可移動載具106充當將AMC傳輸至各個位置之一AMC載體。但使用現有整體設施環境監測，極難追蹤污染源，即使隨後在一個可移動載具或製程設備模組中發現AMC。 一替代方法係安裝一現場僅可移動載具AMC監測系統。在此等系統中，當晶圓在一個製程設備模組中完成且儲存在一可移動載具中以供運送至另一可移動載具時，可移動載具繞開其正常製程序列且被發送至現場AMC可移動載具監測系統以供對內部之空氣進行分析。但儘管此一AMC監測系統可為一現場監測工具，然而其實際為一製程外監測方法，此係因為可移動載具不再遵循常規製程序列。且由於可移動載具必須繞開正常製造以進行分析，因此方法引入歸因於正常製程序列中之干擾之額外不確定性。此外，在此一方法中，現場僅可移動載具AMC監測系統具有有限能力且可僅測試有限數目個可移動載具(再者，依此方式其將不明顯地影響製程產出率)。且即使監測系統可增加其篩選能力，使可移動載具繞開之需求仍添加額外製程序列至製造，其繼而減緩製程產出率。因此，此一方法僅限於篩選可移動載具。其不用於對可移動載具及製程設備模組進行線內AMC監測之目的。 圖2圖解說明使用流體耦合至一製程設備模組202之一總空氣分子污染(TAMC)裝置226之一線內監測系統200之一實施例。在圖解說明之實施例中，製程設備模組202包含一負載埠204，一或多個可移動載具206 (此實施例中之FOUP)可載入於該負載埠204上；圖解說明之實施例展示能夠接收四個可移動載具之一負載埠，但在其他實施例中，負載埠可容納與所展示不同之數目之可移動載具。除負載埠204以外，製程設備模組202亦包含三個腔室：一前介面208緊鄰負載埠204，一製程負載鎖腔室210緊鄰前介面208且最後，一製程腔室212 (其中對所製造物品執行相關製造步驟)緊鄰負載鎖腔室210。 個別取樣管流體耦合至製程設備模組202內之各腔室。如本文中使用，當組件經「流體耦合」時，其意謂其等經耦合，使得流體可自一個組件流動至另一組件或流動穿過另一組件。個別取樣管216流體耦合至製程腔室212，個別取樣管218流體耦合至負載鎖腔室210，且個別取樣管220流體耦合至前介面208。個別取樣管216、218及220形成一取樣管匯流排214。個別取樣管222流體耦合至負載埠204(或，更明確言之，耦合至負載埠204內之將流體耦合至可移動載具206之內部之組件)。在圖解說明之實施例中，存在四個個別取樣管222，此係因為負載埠204可容納四個可移動載具，但在其他實施例中， 個別取樣管之數目可匹配負載埠可容納之可移動載具之數目。接著，取樣管匯流排214及個別取樣管222形成流體耦合至TAMC 226之一進一步取樣管匯流排224。 TAMC 226藉由電線230或無線地通信耦合至一遠端資料/控制伺服器228。製程設備模組202亦藉由電線232或無線地通信耦合至遠端資料控制伺服器228及/或直接耦合至TAMC 226。遠端資料控制伺服器228亦可藉由電線232或無線地直接通信耦合至製程設備模組202。 在線內監測系統200之操作中，將可移動載具/FOUP轉移至負載埠，使得其等底部空氣進口及出口流體耦合至負載埠中之配合進口/出口，其將吹掃N2 或清潔空氣(XCDA)以將空氣/AMC自可移動載具206之內部沖出至負載埠下方之一排氣出口。在一項實施例中，個別取樣管222可連接至負載埠吹掃系統之排氣裝置，其中其等可接著收集、分析及報告來自各可移動載具206之經吹掃空氣清潔度。排出空氣清潔度表示各可移動載具中之微環境之污染位準，其可聯繫至其等在另一位置處之先前製程之清潔度。在短吹掃製程之後，可移動載具之前門敞開且將內部之晶圓轉移至製程設備模組之其他腔室(前介面208、負載鎖210及製程腔室212，依該序列)中用於所需製造步驟。 除監測可移動載具206內部之AMC以外，系統200亦可額外地或同時地監測前介面(FI)腔室208、負載鎖腔室210或製程腔室212之內部中之AMC，其可藉由TAMC裝置226取樣並分析以瞭解各腔室之清潔度。在等待在製程設備模組202之腔室中處理各晶圓(通常一FOUP中之25個晶圓)時，TAMC裝置226可持續取樣並分析自各通道(即，各個別取樣管)收集之空氣以記錄AMC位準之變化。此一AMC監測製程提供特定製程步驟及位置之線內即時AMC結果，而不更改現有製造程序，此係因為系統可經由對應線內管通道自特定目標直接收集空氣樣本而不干擾正常製程序列。使用系統200，無需將可移動載具/FOUP 206自其等正常製程拉出以供AMC分析。 TAMC 226及製程設備模組202之一者或兩者可與一遠端資料/控制伺服器228有線或無線地通信，使得其等可接收關於何時且哪一通道(即，個別取樣管)取樣並分析之命令。同時，TAMC 226可將測試結果報告回至遠端伺服器228作為製程控制之回饋，伺服器228可接著藉由電線或無線地將其傳達至製程設備模組202以引起調整，諸如製造配方之修改。在另一實施例中，TAMC裝置226可經程式化以藉由電線或無線地與製程設備直接通信以基於由TAMC裝置量測之線內AMC結果控制製程。負載埠204、前介面208、負載鎖210或製程腔室212處之取樣及分析可依時間序列或並行，且可在TAMC裝置226中經預程式化或使用自遠端資料/控制伺服器228發送之命令來完成。 圖3A至圖3D一起圖解說明可在用於空氣污染及製程健康監測之一線內監測系統及方法(諸如圖2及圖4至圖9中展示)中使用之一TAMC裝置300之實施例。圖3A係TAMC裝置300之一實施例之一方塊圖，其包括用以收集、分析並報告AMC偵測結果之數個器件之一組合。 將TAMC 300係容置於一外殼302內，該外殼302可為固定或可移動的。例如，外殼302可為一固定或可移動櫃，或在一些實施例中其可為一可移動載具，諸如可移動載具206 (例如，參見圖9)。TAMC 300包含具有流體耦合至來自取樣管匯流排224之個別取樣管之進口之一歧管304(參見圖3B至圖3C)。歧管304亦包含經由管306流體耦合至各種分析器之一或多個出口。管306包含閥307，使得來自歧管之輸出可經選擇性地引導至任何分析器或分析器之組合。管306對於全部AMC化合物係惰性的且亦不吸引AMC化合物。其等可為一經鈍化或塗覆金屬管，或一惰性塑膠管(例如，PFA或鐵氟龍(Teflon))。 分析器308至328可包含用於其等之特定類型之偵測之感測器或感測器陣列，但在一些實施例中其等亦可包含額外組件，包含氣相層析儀、預濃縮器、捕集器、過濾器、閥等等。在不同實施例中可使用各種氣體分析器(VOC、酸、鹼等)、粒子計數器、濕度感測器、溫度感測器、離子分析器。除其他外，且不限於列出之分析器，TAMC 300之實施例可包含以下類型之分析器之一或多者： - 一分析器，其用以收集並分析特定(個別)揮發性有機化合物(VOC)(諸如IPA)之濃度及/或偵測VOC之總濃度。 - 一分析器，其用以收集並分析特定(個別)酸化合物(例如，HF、H2 SO4 、HCL等)之濃度及/或偵測酸之總濃度。 - 一分析器，其用以收集並分析特定(個別)鹼化合物(例如，NH4 OH、NaOH等)之濃度及/或偵測鹼之總濃度。 - 一分析器，其用以收集並分析特定(個別)硫化物化合物之濃度及/或偵測硫化物之總濃度。 - 一分析器，其用以收集並分析特定(個別)胺化合物之濃度及/或偵測胺之總濃度。 - 一分析器，其連接至歧管裝置以偵測空氣粒子或氣溶膠計數。 - 一分析器，其用以偵測樣本濕度。 - 一分析器，其用以偵測樣本溫度。 - 一分析器，其用以偵測氟化物化合物，諸如化學冷卻劑試劑(例如，碳氟化物化合物(CxF))或乾式蝕刻化學品(例如，CxFy)，及/或偵測諸如碳氟化物之化學冷卻試劑之總濃度或乾式蝕刻試劑之總濃度。 - 一分析器，其用以收集並分析特定(個別)陰離子(帶負電荷離子)(諸如F-、Cl-、PO43-、NOx-、SO22-)之濃度，及/或偵測陰離子之總濃度。 - 一分析器，其用以收集並分析特定(個別)陽離子(帶正電荷離子)(諸如NH4+)之濃度，及/或偵測陽離子之總濃度。 - 一分析器，其用以收集並分析特定(個別)金屬離子之濃度及/或偵測金屬離子之總濃度。 - 一分析器，其用以收集並分析特定(個別)矽摻雜離子之濃度及/或偵測摻雜物之總濃度。 分析器308至328通信耦合至控制及通信系統332，該控制及通信系統332整合包含於TAMC裝置300中之全部分析器及裝置之操作。使用控制及通信系統332來接收、處理及/或解釋自分析器308至328接收之資料，且各分析器及其關聯閥307可由控制及通信系統控制用於樣本分析。在一項實施例中，控制及通信系統332之硬體可為一通用電腦，包含一處理器、記憶體、儲存器等等，連同具有引起列出之硬體執行所需功能之指令之軟體。然而，在其他實施例中，控制及通信系統332可為一專用電腦，諸如一特定應用積體電路(ASIC)，亦具有軟體，該軟體具有引起其執行所需功能之指令。 控制及通信系統332可藉由電線或無線地通信耦合至一或多個製程設備模組，及/或通信耦合至一遠端資料/控制伺服器(例如，參見圖2)，該伺服器自各TAMC聚集資料且其可控制各TAMC及其所耦合至之製程設備。因此，TAMC系統可接收並傳輸即時測試結果更新或自伺服器接收操作命令，諸如在其上執行線內AMC分析之特定取樣通道(即，一特定個別取樣管)。 如在別處展示且論述(參見圖2及圖4至圖9)，可使用一或多個TAMC 300來監測多個可移動載具/FOUP、一或多個製程設備模組中之多個腔室，或可移動載具及製程設備模組之組合。TAMC 300之使用提供一種直接線內監測而不干擾正常製程之方法。 圖3B圖解說明可用於TAMC系統300中之一歧管350之一實施例。歧管350包含經由三通閥356a至356e流體耦合至個別取樣管352a至352e之一或多個進口管354。圖解說明之實施例具有五個個別取樣管352a至352e，其等具有對應閥356a至356e，但其他實施例可經組態成具有不同數目個個別取樣管及不同數目個閥，且非每個取樣管皆需要具有一閥。 在圖解說明之實施例中，進口管354具有消除可捕集進口管中之污染物之無效空間之一設計。各三通閥356a至356e具有可用作用於其個別取樣管之一沖洗埠之一額外埠，但在其他實施例中，可使用其他類型之閥代替三通閥356a至356e。 一緩衝槽360經由一三通閥358流體耦合至進口管354。緩衝槽允許TAMC系統300在一短時間段內收集大量樣本(例如，5秒內20公升)。在一些情境中，AMC污染位準可在小於10秒之後改變。將閥358及270 (其等可為三通閥或切換閥)放置在緩衝槽360之進口及出口處；此等閥在需要空氣取樣時敞開且在收集空氣樣本時閉合。緩衝槽360亦允許自特定位置之出口收集暫態AMC以供分析器隨後量測污染位準。 緩衝槽360具有經由壓力控制器362及閥364流體耦合至其內部之一清潔空氣進口，以及藉由閥366流體耦合至緩衝槽360之內部之一清潔空氣出口。清潔空氣進口及清潔空氣出口提供沖洗緩衝槽360之內部以清潔留在緩衝槽或取樣管內之任何樣本之能力。緩衝槽360亦可視需要具有藉由閥374流體耦合至緩衝槽360之內部之一環境空氣進口372。 一選用取樣泵368可經由閥370流體耦合至緩衝槽360之內部。當存在時，可使用取樣泵368來將進口管354處接收之樣本汲取至緩衝槽360之內部中。取樣泵368減小緩衝槽360中之壓力以自負載埠排氣裝置、FI、負載鎖或製程腔室之出口提取空氣。在其中負載埠排氣裝置、FI腔室、負載鎖腔室或製程腔室及因此個別取樣管352a至352e之輸出具有正壓力/流量之實施例中，可能不需要取樣泵368。 一或多個分析器(至多N個分析器)可經由閥376流體耦合至緩衝槽360之出口；此等分析器對應於圖3A中展示之分析器308至328。上文中結合圖3A提供可在不同實施例中使用之分析器類型之一非排他清單。 圖3C圖解說明可用於TAMC 300中之一歧管375之一實施例。歧管375在大多數方面類似於歧管350。歧管375與350之間之主要差異係在一些例項中在樣本進入緩衝槽360之前分析該等樣本可為有用的。一些分析器/感測器具有快速感測回應或含有無需連接至緩衝槽以共用所收集之樣本之內部快速取樣模組。為適應此，歧管375具有流體耦合在三通閥358之上游之管354中之一導流器380。導流器380繼而流體耦合至一或多個分析器，諸如一溫度/濕度分析器382或一些其他類型之分析器384。在此一實施例中，分析器/感測器不消耗緩衝槽360中收集之樣本。(一選用取樣泵386可經由閥358流體耦合至緩衝槽360之內部。) 圖3D圖解說明一歧管390之另一實施例。歧管390在大多數方面類似於歧管350及375。主要差異係歧管390不包含緩衝槽360。在其中無需一緩衝槽來收集且保存大樣本體積之實施例中，緩衝槽360可由具有至個別分析器之流體耦合件之一管392取代。例如，在一項實施例中，管392可使用多個導流器(例如，如同一項實施例中之導流器380)耦合至N個分析器，該多個導流器串聯連接至管392之以將樣本流體導流至N個個別分析器之一或多者。 圖4圖解說明使用諸如TAMC 300之一TAMC裝置之一實施例之一線內監測系統400之一實施例。在監測系統400中，一或多個製程設備模組經定位在一製造設施中。圖解說明之實施例具有兩個製程設備模組402及404，但其他實施例可包含比所展示更多或更少個製程設備模組。一運送系統將可移動載具(此實施例中之FOUP)自一個製程設備模組移動至另一製程設備模組。 製程設備模組402具有耦合至其腔室之一或多者之一取樣管匯流排408，且製程設備模組404類似地具有耦合至其腔室之一或多者之一取樣管匯流排410。以一簡化形式展示取樣管匯流排408及410以避免使圖式淩亂，但在一實施例中取樣管匯流排408及410可各包含流體耦合至製程設備模組402之一組個別取樣管及管匯流排，如圖2中展示。 TAMC 406係可移動的且可與取樣管匯流排408及410快速地連接及斷開連接。在具有與管匯流排408及410快速地連接及斷開連接之能力的情況下，例如，可藉由將TAMC 406容置在一滾動櫃中而在製程設備模組402與製程設備模組404間容易地移動TAMC 406。TAMC裝置406可首先流體耦合至製程設備模組402達一特定時間段以線內監測製程設備清潔度且亦監測轉移至其之FOUP。接著，TAMC系統可被移動且流體耦合至製程設備模組404以供隨後AMC監測其清潔度及轉移至其之FOUP內部之清潔度。 圖5圖解說明一線內監測系統500之另一實施例。在系統500中，多個TAMC可連接至一製程設備模組502以專注於獨立地監測製程設備模組內之特定腔室。 在圖解說明之實施例中，製程設備模組502具有多個腔室；如之前，其具有其中可配合諸如一FOUP之一或多個可移動載具之一負載埠，且在圖解說明之實施例中，其亦具有一前介面、一製程負載鎖腔室及一製程腔室。不同TAMC流體耦合至製程設備模組502內之不同腔室：在圖解說明之實施例中，一個TAMC 504流體耦合至負載埠，另一TAMC 506流體耦合至前介面，且一第三TAMC 508流體耦合至負載鎖腔室及製程腔室兩者。在其他實施例中，流體連接可能與所展示不同。儘管圖中未展示，然而TAMC 504至508以及製程設備模組502可如圖2中展示般藉由電線或無線地通信耦合至彼此、通信耦合至一中央伺服器，或通信耦合至彼此且通信耦合至一中央伺服器。 圖6圖解說明一線內監測系統600之另一實施例。系統600包含複數個製程設備模組；圖解說明之實施例具有標記為L1至L16之16個製程設備模組，但其他實施例可具有比所展示更多或更少個製程設備模組。系統包含兩個分開的取樣管匯流排602及604。取樣管匯流排602具有流體耦合至每一製程設備模組L1至L16之一或多個個別取樣管，且取樣管匯流排604亦具有流體耦合至每一製程設備模組L1至L16之一或多個個別取樣管。 各種取樣管匯流排配置在系統600之不同實施例中係可行的。在一項實施例中，例如，取樣管匯流排602可使全部其個別取樣管耦合至一個類型之製程設備模組腔室而取樣管匯流排604可使其個別取樣管耦合至另一類型之腔室。例如，取樣管匯流排602可使其個別取樣管耦合至製程設備模組L1至L16之負載埠，而取樣管匯流排604使其個別取樣管耦合至製程設備模組L1至L16之製程腔室。在另一實施例中，匯流排602可使其個別取樣管耦合至各製程設備模組上之腔室之一個組合，而匯流排604使其個別取樣管耦合至各製程設備模組中之腔室之另一組合。在又另一實施例中，匯流排602及604兩者可使全部其等個別取樣管耦合至每一製程設備模組之全部腔室，如(例如)圖2中展示。 一TAMC流體耦合至各取樣管匯流排以收集並分析自各個別取樣管收集之樣本：TAMC 606耦合至取樣管匯流排602且TAMC 608流體耦合至取樣管匯流排604，因此存在TAMC與取樣管匯流排之一對一對應。然而，在其他實施例中，取樣管匯流排602及604可經分離且引導至比所展示更大或更小數目個TAMC。如在其他圖解說明之實施例中，TAMC 602至608以及個別製程設備模組L1至L16可藉由電線或無線地通信耦合至彼此及/或通信耦合至一遠端伺服器/控制中心610之一中心，如圖2中展示。未展示製程設備模組L1至L16與伺服器610之間之通信連接以避免使圖式凌亂。 使用線內監測系統600，可使用不同線內TAMC系統之一組合來覆蓋相同製程區域。一或多個線內TAMC系統可經流體耦合且專注於監測負載埠FOUP排氣裝置，而另一線內TAMC系統可經流體耦合且專注於監測標定製程區域內之全部設備之FI腔室。用於製造廠中之標定製程區域內之全部負載鎖腔室及/或製程腔室之額外線內TAMC系統情況相同。 圖7圖解說明一線內監測系統700之另一實施例。系統700包含複數個製程設備模組；圖解說明之實施例具有標記為L1至L16之16個製程設備模組，但其他實施例可具有比所展示更多或更少個製程設備模組。系統包含兩個分開的取樣管匯流排702及704。取樣管匯流排702具有流體耦合至製程設備模組之一子集(在此實施例中模組L1至L4及L9至L12)之腔室之一或多個個別取樣管且取樣管匯流排704亦具有流體耦合至製程設備模組之一不同子集(在此實施例中L5至L8及L13至L16)之腔室之一或多個個別取樣管。 各種取樣管匯流排配置在系統700之不同實施例中係可行的。在一項實施例中，例如，取樣管匯流排702可使全部其個別取樣管耦合至一個類型之製程設備模組腔室而取樣管匯流排704可使其個別取樣管耦合至另一類型之腔室。例如，取樣管匯流排702可使其個別取樣管耦合至製程設備模組L1至L4及L9至L12之負載埠，而取樣管匯流排704使其個別取樣管耦合至製程設備模組L5至L8及L13至L16之製程腔室。在另一實施例中，匯流排702可使其個別取樣管耦合至其子集中之各製程設備模組上之腔室之一個組合，而匯流排704使其個別取樣管耦合至其子集中之各製程設備模組中之腔室之另一組合。在又另一實施例中，匯流排702及704兩者可使全部其等個別取樣管耦合至其等子集中之每一製程設備模組之全部腔室，如(例如)圖2中展示。 一TAMC流體耦合至各取樣管匯流排以收集並分析自各個別取樣管收集之樣本：TAMC 706耦合至取樣管匯流排702且TAMC 708流體耦合至取樣管匯流排704，但在其他實施例中取樣管匯流排702及704可經分離且引導至比所展示更大或更小數目個TAMC。如在其他圖解說明之實施例中，TAMC 702至708以及個別製程設備模組L1至L16可藉由電線或無線地通信耦合至彼此及/或通信耦合至一遠端伺服器/控制中心710之一中心，如圖2中展示。未展示製程設備模組L1至L16與伺服器710之間之通信連接以避免使圖式凌亂。 使用線內監測系統700，TAMC 706及708可經使用且透過經擴展歧管設計(即，更多取樣通道)連接至多個製程設備/模組以覆蓋製造設施內部之特定製程區域。各線內TAMC可經組態以監測用於特定數量之製程設備(及FOUP)之FOUP負載埠排氣裝置、FI、負載鎖或製程腔室。 圖8圖解說明一線內監測系統800之另一實施例。系統800包含複數個製程設備模組；圖解說明之實施例具有標記為L1至L16之16個製程設備模組，但其他實施例可具有比所展示更多或更少個製程設備模組。系統包含兩個分開的取樣管匯流排802及804。取樣管匯流排802具有流體耦合至製程設備模組之一子集(在此實施例中模組L1至L4及L9至L12)之腔室之一或多個個別取樣管且取樣管匯流排804亦具有流體耦合至製程設備模組之一不同子集(在此實施例中L5至L8及L13至L16)之腔室之一或多個個別取樣管。 各種取樣管匯流排配置在系統800之不同實施例中係可行的。在一項實施例中，例如，取樣管匯流排802可使全部其個別取樣管耦合至一個類型之製程設備模組腔室而取樣管匯流排804可使其個別取樣管耦合至另一類型之腔室。例如，取樣管匯流排802可使其個別取樣管耦合至製程設備模組L1至L4及L9至L12之負載埠，而取樣管匯流排804使其個別取樣管耦合至製程設備模組L5至L8及L13至L16之製程腔室。在另一實施例中，匯流排802可使其個別取樣管耦合至其子集中之各製程設備模組上之腔室之一個組合，而匯流排804使其個別取樣管耦合至其子集中之各製程設備模組中之腔室之另一組合。在又另一實施例中，匯流排802及804兩者可使全部其等個別取樣管耦合至其等子集中之每一製程設備模組之全部腔室，如(例如)圖2中展示。 在圖解說明之實施例中，一可移動TAMC 806在不同時間流體耦合至各取樣管匯流排以收集並分析自該匯流排中之各個別取樣管收集之樣本。在具有與取樣管匯流排802及804快速地連接及斷開連接之能力的情況下，可(例如)藉由將TAMC 806容置在一滾動櫃中而在取樣管匯流排之間容易地移動TAMC 806。TAMC 806首先耦合至取樣管匯流排802。當完成監測製程設備模組之該對應子集時，TAMC 806接著與取樣管匯流排802解耦合且流體耦合至取樣管匯流排804。如在其他圖解說明之實施例中，TAMC 806以及個別製程設備模組L1至L16可藉由電線或無線地通信耦合至彼此及/或通信耦合至一遠端伺服器/控制中心810之一中心，如圖2中展示。未展示製程設備模組L1至L16與伺服器810之間之通信連接以避免使圖式凌亂。 使用線內監測系統800，單一線內TAMC系統透過經擴展歧管設計(更多取樣通道)連接至多個製程設備/模組以覆蓋製造設施內部之特定製程區域。線內TAMC可自位置A移動至位置B，從而覆蓋具有多個製程設備之位置B區域中之AMC監測。在另一實施例中，透過經擴展歧管設計(更多取樣通道)連接至多個製程設備/模組以覆蓋製造設施內部之特定製程區域之單一線內TAMC系統可為可移動的。線內TAMC可自位置A移動至位置B，從而覆蓋具有多個製程設備之位置B區域中之AMC監測。 圖9圖解說明一線內監測系統900之另一實施例。監測系統900在大多數方面類似於圖2中展示之監測系統200：TAMC 226與製程設備模組(如實質上202)之不同腔室之間之流體耦合件係實質上相同的，且TAMC 226、製程設備模組202與遠端資料/控制伺服器228之間之通信耦合件亦係實質上相同的。 系統900與系統200之間之主要差異係在系統900中，TAMC 226包含其自身的負載埠902，可移動載具904可配合至該負載埠902用於分析，正如可移動載具可配合至製程設備模組202之負載埠204。在一項實施例中，負載埠902提供額外位置，其中可移動載具904及206可銜接用於分析。在另一實施例中，負載埠902允許TAMC 226充當用於專用可移動載具904之一基站。舉例而言，一可移動載具904可為一特殊製程健康監測FOUP，其攜載FOUP內部之電池供電感測器或取樣收集器(代替其通常將攜載之半導體晶圓)以執行進一步詳細TAMC分析、FOUP清潔或FOUP中電池充電。專用可移動載具/FOUP亦可轉移至負載埠204，與一常規製程FOUP相同。亦可使用負載埠902來對標準可移動載具或製程FOUP (內部具有或不具有晶圓)直接執行AMC分析。 包含摘要中描述之內容之實施例之上述描述並非意欲為詳盡的或將本發明限於所描述之形式。如熟習相關技術者將辨識，本文中出於闡釋性目的描述本發明之特定實施例及用於本發明之實例，但各種等效修改鑑於上述詳細描述在本發明之範疇內係可行的。具有負載埠設計之線內TAMC系統用於直接FOUP銜接及分析。 下列發明申請專利範圍中使用之術語不應解釋為將本發明限於說明書及發明申請專利範圍中揭示之特定實施例。實情係，應完全藉由下列發明申請專利範圍判定本發明之範疇，應使用既定發明申請專利範圍解釋規則來解釋下列發明申請專利範圍。
100‧‧‧製造線
102‧‧‧圍封體/設施
104‧‧‧製程設備模組
106‧‧‧可移動載具
108‧‧‧軌道
110‧‧‧輪式及機動化托架
112‧‧‧升降機
200‧‧‧線內監測系統
202‧‧‧製程設備模組
204‧‧‧負載埠
206‧‧‧可移動載具
208‧‧‧前介面
210‧‧‧製程負載鎖腔室
212‧‧‧製程腔室
214‧‧‧取樣管匯流排
216‧‧‧個別取樣管
218‧‧‧個別取樣管
220‧‧‧個別取樣管
222‧‧‧個別取樣管
224‧‧‧取樣管匯流排
226‧‧‧總空氣分子污染(TAMC)裝置
228‧‧‧遠端資料/控制伺服器
230‧‧‧電線
232‧‧‧電線
300‧‧‧總空氣分子污染(TAMC)裝置
302‧‧‧外殼
304‧‧‧歧管
306‧‧‧管
307‧‧‧閥
308‧‧‧分析器
310‧‧‧分析器
312‧‧‧分析器
314‧‧‧分析器
316‧‧‧分析器
318‧‧‧分析器
320‧‧‧分析器
322‧‧‧分析器
324‧‧‧分析器
326‧‧‧分析器
328‧‧‧分析器
332‧‧‧控制及通信系統
350‧‧‧歧管
352a‧‧‧個別取樣管
352b‧‧‧個別取樣管
352c‧‧‧個別取樣管
352d‧‧‧個別取樣管
352e‧‧‧個別取樣管
354‧‧‧進口管
356a‧‧‧閥
356e‧‧‧閥
358‧‧‧三通閥
360‧‧‧緩衝槽
362‧‧‧壓力控制器
364‧‧‧閥
366‧‧‧閥
368‧‧‧取樣泵
370‧‧‧閥
372‧‧‧環境空氣進口
374‧‧‧閥
375‧‧‧歧管
376‧‧‧閥
380‧‧‧導流器
382‧‧‧溫度/濕度分析器
384‧‧‧分析器
386‧‧‧取樣泵
390‧‧‧歧管
392‧‧‧管
400‧‧‧線內監測系統
402‧‧‧製程設備模組
404‧‧‧製程設備模組
406‧‧‧總空氣分子污染(TAMC)
408‧‧‧取樣管匯流排
410‧‧‧取樣管匯流排
500‧‧‧線內監測系統
502‧‧‧製程設備模組
504‧‧‧總空氣分子污染(TAMC)
506‧‧‧總空氣分子污染(TAMC)
508‧‧‧第三總空氣分子污染(TAMC)
600‧‧‧線內監測系統
602‧‧‧取樣管匯流排
604‧‧‧取樣管匯流排
606‧‧‧總空氣分子污染(TAMC)
608‧‧‧總空氣分子污染(TAMC)
610‧‧‧遠端伺服器/控制中心
700‧‧‧線內監測系統
702‧‧‧取樣管匯流排
704‧‧‧取樣管匯流排
706‧‧‧總空氣分子污染(TAMC)
708‧‧‧總空氣分子污染(TAMC)
710‧‧‧遠端伺服器/控制中心
800‧‧‧線內監測系統
802‧‧‧取樣管匯流排
804‧‧‧取樣管匯流排
806‧‧‧可移動總空氣分子污染(TAMC)
810‧‧‧遠端伺服器/控制中心
900‧‧‧線內監測系統
902‧‧‧負載埠
904‧‧‧可移動載具
P1‧‧‧處理設備模組
P2‧‧‧處理設備模組
P3‧‧‧處理設備模組
P4‧‧‧處理設備模組
P5‧‧‧處理設備模組
P6‧‧‧處理設備模組
P7‧‧‧處理設備模組
L1‧‧‧製程設備模組
L2‧‧‧製程設備模組
L3‧‧‧製程設備模組
L4‧‧‧製程設備模組
L5‧‧‧製程設備模組
L6‧‧‧製程設備模組
L7‧‧‧製程設備模組
L8‧‧‧製程設備模組
L9‧‧‧製程設備模組
L10‧‧‧製程設備模組
L11‧‧‧製程設備模組
L12‧‧‧製程設備模組
L13‧‧‧製程設備模組
L14‧‧‧製程設備模組
L15‧‧‧製程設備模組
L16‧‧‧製程設備模組
參考下列圖描述非限制及非詳盡實施例，其中相同元件符號貫穿各種視圖指代相同部分，除非另有指定。 圖1A至圖1B係用於半導體製造之一製程之一實施例之圖式。 圖2係圖解說明一總空氣分子污染(TAMC)裝置在半導體製造中之一線內監測應用之一實施例之一圖式。 圖3A係一TAMC裝置之一實施例之一方塊圖。 圖3B至圖3D係可用於圖3A中展示之一TAMC裝置之實施例中之歧管之實施例之方塊圖。 圖4係使用一TAMC裝置之一實施例之一線內監測應用之另一實施例之一方塊圖。 圖5係使用一TAMC裝置之一實施例之一線內監測應用之另一實施例之一方塊圖。 圖6係使用一TAMC裝置之一實施例之一線內監測應用之另一實施例之一方塊圖。 圖7係使用一TAMC裝置之一實施例之一線內監測應用之另一實施例之一方塊圖。 圖8係使用一TAMC裝置之一實施例之一線內監測應用之另一實施例之一方塊圖。 圖9係使用一TAMC裝置之一實施例之一線內監測應用之另一實施例之一方塊圖。

Claims (19)

  1. 一種空氣分子污染(AMC)監測裝置，其包括：一歧管，其具有一進口管及流體連接至該進口管之一或多個出口；一取樣管匯流排，其流體耦合至該歧管，該取樣管匯流排包括藉由一多通閥耦合至該歧管之該進口管之複數個個別取樣管；二或多個分析器，各流體耦合至該歧管之該一或多個出口之一者以分析透過該複數個個別取樣管之一或多者汲取至該歧管中之流體；及一控制及通信系統，其耦合至該二或多個分析器。
  2. 如請求項1之AMC監測裝置，其中各個別取樣管耦合至一製程設備站之一腔室。
  3. 如請求項1之AMC監測裝置，其中該二或多個感測器可包含一個別或總揮發性有機化合物(VOC)偵測器、一酸化合物偵測器、一鹼化合物偵測器、一硫化物化合物偵測器、一胺化合物偵測器、一空氣粒子或氣溶膠計數偵測器、一濕度偵測器、一溫度偵測器、一化學冷卻劑偵測器、一陰離子偵測器、一陽離子偵測器、一金屬離子偵測器或一摻雜離子偵測器。
  4. 如請求項1之AMC監測裝置，其中該歧管包括：一緩衝槽，其經由一第二多通閥流體耦合至該歧管之一或多個出口；及一清潔空氣流入及一清潔空氣流出，其等耦合至該緩衝槽以清空該緩衝槽之內部。
  5. 如請求項4之AMC監測裝置，其中該歧管進一步包括流體耦合至該緩衝槽之該內部之一泵。
  6. 如請求項5之AMC監測裝置，其進一步包括耦合至該第二多通閥之上游之該進口管之一或多個分析器，該三通閥將該進口管耦合至該緩衝槽。
  7. 如請求項6之AMC監測裝置，其中耦合至該第二多通閥之上游之該進口管之該一或多個分析器包含一溫度分析器或一濕度分析器。
  8. 如請求項4之AMC監測裝置，其進一步包括流體耦合至該第二多通閥之一泵，該第二多通閥將該進口管耦合至該緩衝槽。
  9. 如請求項1之AMC監測裝置，其中該控制及通信系統無線地或藉由電線通信耦合至一遠端伺服器、通信耦合至一製程設備模組，或通信耦合至一遠端伺服器及一製程設備模組兩者。
  10. 如請求項1之AMC監測裝置，其進一步包括附接至該AMC監測裝置且流體耦合至至少一個個別取樣管之一負載埠。
  11. 一種環境監測系統，其包括：一取樣匯流排，其包括複數個取樣管，其中各取樣管經調適以流體耦合至至少一個製程設備模組之一或多個腔室；一或多個空氣分子污染(AMC)裝置，其或其等流體耦合至該取樣匯流排，該等空氣污染裝置包括：一歧管，其具有一進口管及流體連接至該進口管之一或多個出口，一取樣管匯流排，其流體耦合至該歧管，該取樣管匯流排包括藉由一多通閥耦合至該歧管之該進口管之複數個個別取樣管，二或多個分析器，各流體耦合至該歧管之該一或多個出口之一者以分析透過該複數個個別取樣管之一或多者汲取至該歧管中之流體，及一控制及通信系統，其耦合至該二或多個分析器；及一遠端伺服器，其無線地或藉由電線通信耦合至該控制及通信系統。
  12. 如請求項11之系統，其中各製程設備模組包含一負載埠以接收攜載所製造物品之一可移動載具，使得該等所製造物品可移動至該製程設備模組之該一或多個腔室中。
  13. 如請求項12之系統，其中至少一個個別取樣管流體耦合至各負載埠以在該可移動載具經放置於該負載埠上時對該可移動載具內部之環境進行取樣。
  14. 如請求項12之系統，其中個別取樣管經調適以流體耦合至該製程設備模組之一介面腔室、一鎖負載腔室及一製程腔室以對各腔室內之該環境進行取樣。
  15. 如請求項11之系統，其中該至少一個製程設備模組包括分組成兩個或兩個以上組之複數個製程設備模組，各組具有其自身的取樣匯流排及耦合至該取樣匯流排之其自身的AMC裝置。
  16. 如請求項11之系統，其中該至少一個製程設備模組包括分組成兩個或兩個以上組之複數個製程設備模組，各組具有其自身的取樣匯流排，且其中一單一可移動AMC裝置經調適以與各取樣匯流排連接及斷開連接以監測各組。
  17. 如請求項11之系統，其中該至少一個製程設備模組包括複數個製程設備模組，其中各製程設備模組耦合至一對取樣匯流排且其中該對取樣匯流排之各者連接至其自身的環境監測裝置。
  18. 如請求項11之系統，其中該控制及通信系統無線地或藉由電線通信耦合至一遠端伺服器、通信耦合至該至少一個製程設備模組，或通信耦合至該遠端伺服器及該至少一個製程設備模組兩者。
  19. 如請求項11之系統，其進一步包括附接至該一或多個AMC裝置之至少一者且流體耦合至其所附接至之該AMC裝置之至少一個個別取樣管之一負載埠。
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