WO2009138637A1 - Station et procede de mesure de la contamination d'une enceinte de transport de substrats semi-conducteurs - Google Patents

Station et procede de mesure de la contamination d'une enceinte de transport de substrats semi-conducteurs Download PDF

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WO2009138637A1
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measuring
gas
envelope
jet
casing
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PCT/FR2009/050713
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Arnaud Favre
Erwan Godot
Bertrand Bellet
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Alcatel Lucent
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    • H01L21/67389—Closed carriers characterised by atmosphere control

Definitions

  • the present invention relates to a station for measuring the particle contamination of a transport chamber for conveying and atmospheric storage of semiconductor substrates such as semiconductor wafers ("wafers" in English) or photomasqoes.
  • the invention also relates to a corresponding measurement method.
  • the transport and storage enclosures determine a confined space under atmospheric pressure separated from. the environment of use and transport: of the substrate, for the transport and storage of one or more substrates.
  • the standardized speakers for transporting and storing side opening plates of the FOUP type (Front Opening Unified Pod) or FOSB (Front Opening Shipping Box) are available, or at the bottom by type bottom SMIF Pod ("Standard Mechanical Interface Pod” in English), or standardized speakers “for transport and storage of photomasks such as RSP (" Reticle SMIF Pod “in English) or MRP (" Multiple Reticle SMlF Pod “ ⁇ .
  • These transport enclosures are made of materials such as polycarbonate, which can in some cases; concentrate contaminants and in particular organic, amine or acidic contaminants.
  • the transport chambers are manipulated, which leads to the formation of polluting particles that lodge in the walls of; transport enclosures and contaminate them.
  • the particles stuck on the walls of the transport enclosures can then peel off, fall back on the substrates stored in these enclosures and damage them.
  • the object of the present invention is therefore to propose a measurement station and a corresponding measurement method, making it possible to measure a contamination level in transport container particles for conveying and atmospheric storage of semiconductor substrates, by a measurement made in real time, which can be implemented in a manufacturing process chain directly in the manufacturing plant.
  • the subject of the invention is a station for measuring the particle contamination of a transport chamber for the conveying and atmospheric storage of semiconductor substrates, said enclosure comprising a closable envelope.
  • said station comprising: an interface capable of coupling to said transport enclosure envelope, in place of said door, the interface comprising at least one injection nozzle disposed at one end movable of a protruding pipe of said interface for directing a jet of gas in a direction perpendicular to a wall portion within said envelope coupled to said measuring station, so as to detach particles from said envelope by the impact of the gas jet on said wall and, a measuring device including a vacuum pump, a particle counter and a measuring channel, an inlet of which opens into the interior of said housing and an outlet of which is connected to the vacuum pump, the measurement pipe being further connected the particle counter, for communicating, the inside of the casing of the transport chamber coupled to said measuring station with the particle counter.
  • said interface is provided with a plurality of spacers allowing said interface to mate with said envelope leaving gaps for the passage of a leakage flux between the bottom of said envelope and the external environment, - the spacer circuits are in the form of pads, the measuring station comprises an atmospheric chamber of cleanroom type, preferably Iso 3 certified, surrounding said interface, the nozzle injection device is configured to inject a jet of pulsed gas, the interface comprises a plurality of injection nozzles provided with particle filters, - the measuring station comprises obnirados for closing filter gas passages of the envelope of the transport enclosure, the measuring station comprises a processing unit for transmitting a signai representative of a state of cleanliness of the envelope of said pregnant te to a cleaning unit.
  • the subject of the invention is also a method for measuring the particulate contamination of a transport enclosure for conveying and atmospheric storage of semiconductor substrates, comprising: a first stage in which a jet of gas is directed perpendicularly to a portion of wall inside a casing of an enclosure coupled to said station for measuring particulate contamination, as defined above, so as to detach particles from the casing by the impact of the jet of gas on said wall and the operation of the vacuum pump so as to produce a gas flow from inside the casing of the transport chamber coupled to said measuring station to the particle counter and a second step in which a number of particles is measured with the particle counter and the result of the measurement is compared to a predefined threshold to determine whether a cleaning step e. by a liquid is necessary depending on the result of the comparison. .
  • a jet of gas is injected discontinuously, during the first step of said measurement process, during said first step, said jet of gas is injected against. Ia wall, then during said second step, the injection is stopped to measure the number of particles and the injection base is moved perpendicularly to a new wall portion, and said first and second steps are repeated to determine if a liquid cleaning step is necessary depending on the result from the comparisons, the injection flow is greater than the pumping flow.
  • FIG. 1 is a schematic view of a measuring station in a position coupled to an envelope of a transport chamber
  • Figure 2 shows a variant of the station.
  • FIGS. 3 and 4 are diagrammatic views of elements of a measuring station coupled to an enclosure shell during operation
  • FIG. 5 is a flowchart of a measurement method. For the sake of clarity, the "tape" of the measurement process is numbered starting from 100.
  • the invention relates to a station for measuring the particle contamination of a transport enclosure envelope for conveying and atmospheric storage of semiconductor substrates.
  • the measuring station is likely to. mating in particular with at least one standard transport enclosure SMIF, FOUP, FOSB, RSP or MRP.
  • SMIF standard transport enclosure
  • FOUP field-up enclosure
  • FOSB field-up enclosure
  • RSP RSP
  • MRP MRP
  • Atmospheric pressure is the pressure that the transport enclosures have in their environment of use, such as the atmospheric pressure of the clean room.
  • the transport enclosures will comprise a peripheral envelope that can be closed by a removable access door sized for the introduction and extraction of substrates. Inside the casing, the transport enclosures are provided with a substrate support for holding and supporting one of a plurality of substrates.
  • Some transport speakers including FOUP-type speakers, include; filtered gas passages to balance the pressure between the inside and the outside of the transport enclosure.
  • FIG. 1 shows a measurement station 1 coupled to a transport enclosure envelope 3 for conveying and atmospheric storage of FOUP type semiconductor substrates.
  • the measuring station is placed in a clean room to form a control room.
  • the measuring station can also be integrated into semiconductor manufacturing equipment.
  • the manufacturing equipment then preferably comprises three clean rooms certified Iso 3 in accordance with the ISO 14644-1 standard defining the cleanliness classification of the clean and controlled rooms in terms of particle concentration. suspended in the air.
  • a first chamber for removing the access door of a transport chamber a second chamber forms the measuring station for measuring the particle contamination of the envelope 3 and a third chamber is for example a cleaning unit allowing to implement a cleaning process with a liquid.
  • the second chamber is in communication with the first and the third chamber in order to be able to transfer the envelope of the transport chamber 3 from one chamber to the other.
  • the measuring station 1 comprises, on the one hand, an interface 5 capable of coupling to the envelope of the transport enclosure 3 and, on the other hand, a measuring device 7.
  • the interface 5 has the same dimensions as a transport enclosure access door ci: can thus easily be coupled to a transport enclosure envelope 3 in place of the access door. Although represented vertically in FIG. 1, the interface. 5 can also be arranged in any position, especially in a horizontal position.
  • the interface 5 further comprises at least one injection nozzle 9 for directing a jet of gas in a direction perpendicular to a wall portion 13 inside the envelope 10 of the enclosure 3 coupled to the station. measurement 1, so as to detach particles il from the casing 3 by the impact of the gas jet on the wall 13.
  • the gas is a clean gas, for example. air or nitrogen.
  • the gas flow has a low, angular dispersion and generates for a few seconds an aerodynamic force. which picks up the particles adhered to the inner walls 13 of the envelope 3.
  • a non-constant flow of gas is injected, that is to say a jet of pulsed gas, a jet of mobile gas that can sweep a wall portion 13, a jet of gas successively injected through a and a flow of gas modulated in amplitude, such as a gas flow ramp.
  • the jet of gas atomizes the walls 13 in a discontinuous manner, increasing the number of gas acceleration phases, during which the particles 11 are peeled off, favoring the measurement of the pollution level by significantly improving: the stalling of the particles.
  • the measuring device 7 comprises a vacuum pump 17, a particle counter 19 and a measuring pipe 21, an inlet of which is capable of being placed in communication with the inside 10 of the coupled casing 3 and of which one outlet 25 is connected to the vacuum pump 17.
  • the inlet 23 opens directly into a front face of the interface 5 (FIG. 1) or can be placed further inside the transport envelope 3 by an extension: 22 of the measurement pipe 21 beyond the interface 5 ( Figure 2).
  • the measurement pipe 21 is further connected to the particle counter 19, for communicating the inside 10 of the transport enclosure casing 3 coupled to the measuring station 1 with the particle counter 19.
  • particles 19 is of the aerosol type, that is to say it allows to give a quantitative reduction of the particles 11 in suspension in a gaseous environment.
  • the particle counter is based on laser technology.
  • the pumping flow of the vacuum pump 17 is of the order of 1.7 m 3 / h.
  • the entrainment of the gases produced by the nozzles 9 is added to that created by the vacuum pump 17, which makes it possible to amplify the force of the flow of the gases comprising the: separated particles 11, towards the inlet 23.
  • An example of the trajectory 18 of the flow of gases in FIG. 3 is shown. This flow of gas 18 caused by the pumping fllux makes it possible on the one hand to collect the particles 11 detached in suspension and on the other hand on the other hand, to direct them to the input 23 of the measuring device 7.
  • the measuring station 1 advantageously comprises a processing unit. (Not shown) to transmit a signal representative of a state of cleanliness of the envelope of said enclosure 3 to a cleaning unit.
  • the injection nozzle 9 is disposed at a moving end of a projecting pipe 32 of the interfac 5.
  • the end of the pipe 32 may further be oriented towards the inside 10 of the casing 3.
  • the jet of gas is also capable of reaching a substrate support fixed inside the envelope of the enclosure transport 3.
  • the gas injection nozzle 9 is configured to inject a jet of pulsed gas.
  • the frequency and the pulsating force of the gas jet 9 associated with a pumping speed of the vacuum pump 17 adapted so as to generate a flow wave of the gases M in the envelope 3 to optimize the flow are then adjusted. detachment of particles »11.
  • the mobility in translation and / or rotation of the end of the pipe 32 makes it possible to adapt the speed of attack of the jet of gas to the internal walls 13 and in particular to adapt the perpendicular component of the speed of the jet of gas, in order to optimize the impact causing the particles 11 to detach.
  • the inlet 23 of the measuring pipe 21 is then advantageously arranged in an extension 22 of the measuring pipe 21, preferably also movable in translation and / or in rotation.
  • the inlet 23 can be placed at a constant distance and angle with respect to the injection nozzle 9, making it possible to obtain a measurement independent of the orientation of the injection nozzle 9.
  • the interface 5 comprises a plurality of gas injection nozzles 9.
  • the discontinuous injection is then obtained by successively injecting a jet of gas into each of the injection nozzles 9.
  • the interface 5 comprises a plurality of gas injection nozzles 9 configured to inject a jet of pulsed gas.
  • the discontinuous injection is then obtained by the successive scanning of the different injection nozzles 9 and / or by the pulsation of the jet of gas.
  • the successive injection through the different injection nozzles 9 allows a patr. to target the injection in some dead zones of the envelope 3 and other, part, to reach a large portion of wall 13 by scanning the jet of gas.
  • the processing unit can determine an informantion of the contamination of the envelope 3 relative to each injection nozzle 9.
  • the processing unit transmits a signal representative of the state of cleanliness associated with each portion of envelope 3 to be analyzed, making it possible to determine more or less dirty areas of the envelope 3. 3, n distinguishes in Figure 4. an advantageous embodiment of the interface 5 in which the interface 5 comprises a plurality of injection nozzles 9, five in this example.
  • the nozzles 9 can be aligned in a peripheral band of the front face of the interface 5, so as to direct a jet of gas perpendicular to a plane defined by the interface 5.
  • the dimensions and inclination of the injection nozzles 9 are adapted to generate a jet of gas perpendicular to the internal walls 13 of the envelope of the enclosure 3 for causing the detachment of the particles 11 adhered to the walls 13, particularly in significant areas of a state of pollution of the enclosure of the transport enclosure 3.
  • the size of the injection nozzles 9 is relatively small, for example the nozzles 9 have an orifice of the order of one millimeter of diameter so as to impose a high speed gas jet, while being simple to achieve.
  • the measuring station 1 advantageously comprises shutters for closing off the filtered gas passages of the envelope of the transport enclosure 3 (not visible in this figure ).
  • the shutters may for example be carried by a plate 16 of the measuring station 1.
  • the shutters also make it possible to ensure that no external particle penetrates inside the envelope of the transport enclosure 3.
  • the coupling of the interface 5 with the transport envelope 3 is made in an unsealed manner.
  • the interface 5 is provided with a plurality of encretois (not shown), allowing the interface 5 to mate with the casing 3 leaving gaps for the passage of a leakage flow between the inside 10 of the envelope 3 and the external environment.
  • the spacers have, for example, the shape of studs regularly distributed in a peripheral band of the front face of the interface 5.
  • a gas injection flow is provided that is greater than the pumping flow, so that the interior of the transport envelope 3 is slightly overpressure compared to the external environment, favoring. and the flow of fluids to the outside of the casing 3. The leakage flow is then directed through the interstices to the outside environment. In this way particle contamination is prevented from the inside of the casing 3.
  • the injection nozzles 9 are advantageously provided with particle filters for filtering any polluting particles coming from the external environment.
  • the measuring station 1 comprises an atmospheric chamber 27 of the cleanroom type, preferably Iso 3 certified, in accordance with the ISO 14644-1 standard. surrounding the interface 5, so as to form a mini environment around the interface 5, thus enhancing the cleanliness of the gas injection.
  • an atmospheric chamber 27 of the cleanroom type preferably Iso 3 certified, in accordance with the ISO 14644-1 standard. surrounding the interface 5, so as to form a mini environment around the interface 5, thus enhancing the cleanliness of the gas injection.
  • the processing unit is configured to process and exploit the measurement results of the particle counter 19 and to start the measurement process 100.
  • FIG. 5 illustrates the various steps of the measurement method 100
  • the measurement method particulate contamination 100 is preferably carried out before sending a transport chamber to a cleaning unit by a liquid.
  • a jet of gas is directed perpendicularly towards a wall portion 13 inside, 10 of an envelope of a transport enclosure 3 coupled to a measuring station 1 so as to detach particles 11 of the envelope 3 by the jet of gas.
  • the injection of the gas jet can be performed, before or after the coupling of the envelope 3 to the measuring station 1.
  • the vacuum pump 17 is operated to produce a flow of gas from inside the casing of the transport enclosure 3 coupled to the measuring station 1 to the particle counter 19.
  • the injection flow is greater than the pumping flow so as to create a leak flow to the outside of the station.
  • the gas injection is injected and / or a jet of gas is injected successively into each of the injection nozzles 9 and / or the orientation and / cm the position of the injection nozzle 9 are modified so as to scan a wall portion 13 and / or a gas flow ramp is injected during the first step 101 of the measurement method 100 to obtain a discontinuous injection of gas.
  • the particles 11 removed from the patois 13 are directed to the input 23 of the measuring device 7 to be detected by the particle counter 19.
  • a number of particles 11 are measured with the particle counter 19 and the result of the measurement is compared with a predefined threshold for determining whether a cleaning step with a liquid is necessary depending on the result. from the comparison
  • Step 103 or if the transport enclosure is sufficiently clean to remain in production and continue to transport or store substrates (step 104).
  • the jet of gas is injected perpendicularly against the wall 13, for a relatively short period of between 5 and 30 seconds,
  • the injection is stopped and the measurement is measured. number of particles.
  • the measurement is stabilized or when the particle counter 19 does not count of particles, or moves the injection nozzle 9 perpendicularly to e new wall portion.
  • the nozzle 9 is for example offset axially, by a translation of the projecting pipe 32, so that the injection angle remains perpendicular to the same wall 13.
  • the first and second steps 101, 102 are then reiterated to determine whether a liquid cleaning step is necessary based on the result from the comparisons.
  • the measurement process 100 thus makes it possible to measure in real time a level of contamination in particles of transpour speakers by a succession of strands that can be implemented in one. manufacturing process industrial chain-

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Abstract

L'invention concerne une station de mesure de la contamination tin particules d'une enceinte de transport pour le convoyage et le stockage atmosphérique de substrats semi- conducteurs, ladite enceinte comprenant une enveloppe obrurable par une porte d'accès amovible, ladite station comportant : une interface (5) susceptible de ^accoupler à une enveloppe d'une enceinte de transport: (3), à la place de ladite porte, l´interface (5) comportant au moins une buse d'injection (9) disposée à un Extrémité mobile d'un tuyau saillant de ladite interface pour diriger un jet de gaz dam une direction perpendiculaire à une portion de paroi (13) à l'intérieur (10) de ladite enveloppe accouplée à ladite station de mesure, de manière â détacher des particules (1 1) de ladite enveloppe (3) par l'impact du jet de gaz sur ladite paroi (13) et, un dispositif de mesure (7) comportant une pompe à vide (17), un compteur de particules (19) et une canalisation de mesure (21) dont une entrée (23) débouche â l´intérieur (10) de ladite enveloppe (3) et dont une sortie (25) est raccordée à la pompe à vide (17), la canalisation de mesure (21) étant en outre raccordée au compteur de particules (19), pour mettre, en communication l'intérieur (10) de l'enveloppe de lénceinteαπte de transport (3) accouplée à ladite section de mesure avec Ie compteur de particules (19). L'invention concerne également un procédé de mesure de la contamination en particules d'une enceinte de transport pour le convoyage en Je stockage atmosphérique de substrats semi- conducteurs.

Description

Station et procédé de mesure de la contamination d'une enceinte de transport de substrats semi-conducteurs
La présente invention concerne une station de mesure de la contamination en particules d'une enceinte de transport pour le convoyage et le stockage atmosphérique de substrats semi- conducteurs tels que des plaquettes semi-conductrices (« wafers » en anglais) ou des photomasqoes. L'invention concerne également un procédé de mesure correspondant.
Les enceintes de transport et: de stockage, déterminent un espace confiné sous pression atmosphérique, séparé de. l'environnement d'utilisation et de transport: du substrat, pour le transport et le stockage d'un ou de plusieurs substrats.
Dans l'industrie de fabrication de semi-conducteurs, ces enceintes permettent de transporter les substrats d'un équipement à l'autre ou de stocker les substrats entre deux étapes de fabrication.
On distingue notamment les enceintes standardisées de transport et de stockage de plaquettes à ouverture latérale de type FOUP (« Front Opening Unified Pod » en anglais) ou FOSB (« Front Opening Shipping Box » en anglais), ou à ouverne par le fond de type SMIF Pod (« Standard Mechanical Interface Pod » en anglais), ou encore enceintes standardisée» de transport et de stockage de photomasqυes de type RSP (« Reticle SMIF Pod » en anglais) ou MRP (« Multiple Reticule SMlF Pod »}.
Ces enceintes de transport sont formées de matériaux tels que te polycarbonate, qui peuvent dans certains cas; concentrer les contaminants et en particulier des contaminants organiques, aminés ou acides.
En effet, au cours de la fabrication des semi-conducteurs, les enceintes de transport sont manipulées, ce qui conduit à la formation de particules, polluantes qui se logent dans les parois des; enceintes de transport et les contaminent. Les particules collées sur les parois des enceintes de transport peuvent ensuite se décoller, retomber sur les substrats stockés dans ces enceintes et les détériorer.
Ces. contaminations peuvent être très néfastes pour le substrats. II est donc nécessaire de nettoyer régulièrement ces enceintes afin de pouvoir prendre rapidement des mesures, de decontamination qui s'imposent- On prévoit donc le nettoyage régulier de ces enceintes par leur lavage avec un liquide tel que. de l'eau pure. Ces étapes de nertoyage sont réalisées soit directement dans les usines de fabrication de substrat semi-conducteur , soit dans des entreprises spécialisées dans Ie nettoyage d'enceintes de transport atmosphérique.
Pour déterminer lorsqu'une enceinte nécessite un nettoyage, on connaît un procédé de mesure de la contamination en particules consistant à mesurer le nombre de particules déposées sur les parois des enceintes de transport â l'aide d'un détecteur de particules liquide. Ce procédé présente toutefois l'inconvénient d'être long et lourd à implémenter dans un processus industriel de fabrication de semi-conducteur.
De plus, ce type de procédé n'est pas reproductible. En effet, la mesure obtenue est directement liée à l'entreprise spécialisée ayant été chargée de réaliser la mesure, ce qui ne permet pas la mise en place de contrôles standardisés.
Les industriels préfèrent donc envoyer régulièrement les enceintes de transport an nettoyage.
Par conséquent, certaines enceintes de transport exemptes de particules sont tout de même nettovées, réduisant ainsi inutilement les cadences de fabrication, tandis que. d'autres, polluées de particules, continuent à stocker et/ou transporter des substrats de. semi-conducteurs avec des risques potentiels de contamination des substrats.
Les industriels prévoient donc de fréquents nettoyages préventifs de manière à ne pus impacter le niveau de dέfecttvité des substrats.
Le but de la présente invention est donc de proposer une station de mesure et un procédé de mesure correspondant, permettant de mesurer un niveau de contamination en particules d'enceintes de transport pour le convoyage et le stockage atmosphérique de substrats semiconducteurs, par une mesure réalisée en temps réel, pouvant: être implémentée dans une chaîne de processus industriel de fabrication directement dans l'usine de fabrication. A cet effet, l'invention a pour objet une station de mesure de la contamination en particules d'une enceinte de transport pour Ie convoyage et le stockage atmosphérique de substrats semi- condecteurs, ladite enceinte comprenant une enveloppe obturable. par une porte d'accès amovible, ladite station comportant : une interface susceptible de s'accoupler à ladite enveloppe d'enceinte de transport, à la place de ladite porte, l'interface comportant au moins une buse d'injection disposée à une extrémité mobile d'un tuyau saillant de iadhe interface pour diriger un jet: de gaz dans une direction perpendiculaire à une portion de paroi à l'intérieur de ladite, enveloppe accouplée à ladite station de mesure, de manière â détacher des particules de ladite enveloppe par l'impact du jet de gaz sur ladite paroi et, un dispositif de mesurec omportant une pompe à vide, un compteur de particules et une canalistaion de mesure dont une entrée débouche à l'intérieur de ladite enveloppe et dont une sortie est raccordée à la pompe à vide, la canalisation de mesure étant en outre raccordée au compteur de particules, pour mettre en communication, l'intérieur de l'enveloppe de l'enceinte de transport accouplée à ladite station de mesure avec le compteur de particules.
Selon d'autres caractéristiques de la station de mesure, prises seules ou en combinaison., ladite interface est munie d'une pluralité d'entretoises permettant a ladite interface de s'accoupler avec ladite enveloppe en laissant des interstices pour le passage d'un flux de fuite entre l'inférieur de ladite enveloppe et l'environnement extérieur, - lesdircs entretoiscs présentent la forme de plots, la station de mesure comporte une chambre atmosphérique de type salle blanche, de préférence certifiée Iso 3, entourant ladite interface, la buse d'injection est configurée pour injecter un jet de gaz pulsé, l'interface comporte une pluralité de buses d'injection pourvues de filtres â particules, - la station de mesure comporte des obnirateurs destinés à obturer des passages de gaz filtres de l'enveloppe de l'enceinte de transport, la station de mesure comporte une unité de traiment pour transmettre un signai représentatif d'un état de propreté de l'enveloppe de ladite enceinte à une unité de nettoyage. L'invention a aussi pour objet un procédé de mesure de la contamination en particules d'une enceinte de transport pour le convoyage et le stockage atmosphérique de substrats semi- conducteurs, comportant : une pemière étape dans laquelle on dirige perpendiculairement un jet de gaz vers une portion de paroi l'intérieur d'une enveloppe d'une enceinte accouplée à ladite station de mesure de la contamination en particules, telle que définie précédemment de manière à détacher des particules de l'enveloppe par l'impact du jet de gaz sur ladite paroi et on met la pompe à vide au fonctionnement de manière à produire un écoulement de gaz depuis l'intérieur de l'enveloppe de l'enceinte de transport accouplée à ladite station de mesure- vers le compteur de particules et, - une deuxième étape dans laquelle on mesure un nombre de particules avec la compteur de particules et on compare le résultat de la mesure à un seuil prédéfini pour déterminer si une étape de nettoyage. par un liquide est nécessaire en fonction du résultat de la comparaison. .
Selon une ou plusieurs caractéristiques du procédé de mesure, prise seule ou en combinaison . on injecte un jet de gaz de façon discontinue, au cours de la première étape dudit procède de mesure , au cours de ladite première étape, on injecte ledit jet de gaz contre. Ia paroi, puis au cours de ladite deuxième étape, on arrête l'injection pour mesurer Ie nombre de particules et on déplace Ia base d'injection perpendiculairement à une nouvelle portion de paroi, et on réitère lesdites premières et deuxièmes étapes pour déterminer si une étape de nettoyage par un liquide est nécessaire en fonction du résultat issu des comparaisons, Ie flux d'injection est supérieur au flux de pompage.
D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description de l'invention, ainsi que des dessins annexés sur lesquels ; la figure 1 est une vue schématisée d'une station de mesure dans une position accouplée à une enveloppe d'une enceinte de transport, la figure 2 représente une variante de la station de. mesure de la figure 1, - les figures 3 et 4 sont des vues schématiques d'éléments d'une station de mesure accouplée à υne enveloppe d'enceinte en cours de fonctionnement, la figure 5 est un organigramme d'un procédé de mesure. Par souci de clarté, les «tape» du procédé de mesure sont numérotées à partir de 100.
L'invention concerne une station de mesure de la contamination en particules d'une enveloppe d'enceinte de transport pour Ie convoyage er le stockage atmosphérique de substrats semi-conducteurs.
La station de mesure est susceptible de. s'accoupler notamment avec au moins une enceinte de transport normalisée de type SMIF, .FOUP, FOSB, RSP ou MRP. Ces enceintes de transport et/ou de stockage et leur atmosphère intérieure sont à pression atmosphérique d'air ou d'azote. La pression atmosphérique est la pression qu'ont les enceintes de transport dans leur environnement d'utilisation, telle que la pression atmosphérique de la salle blanche.
Les enceintes de transport comportera une enveloppe périphérique pouvant être obturée par une porte d'accès amovible dimensionnée pour l'introduction et l'extraction de substrats. A l'intérieur de l 'enveloppe, les enceintes de transport sont munies d'un support de substrars, pour Ie maintien et Ie support d'un on d'une pluralité de substrats.
L'enceinte est assez étanche mais le niveau d'étanchéité est tel que de légères fuites peuvent reproduire à travers un joint d'etanchéite entre l'enveloppe et a porte. Certaines enceintes de transport, notamment les enceintes de type FOUP, comportent de; passages de gaz filtrés pour équilibrer la pression entre l'intérieur et l'extérieur de l'enceinte de transport.
On a représenté sur la figure 1, une station de mesure 1 accouplée à une enveloppe d'enceinte de transport 3 pour le convoyage et le stockage atmosphérique de substrats semiconducteurs de type FOUP .
La station de mesure est par exemple placée en salle blanche pour former un poste de contrôle. La station de mesure peut également être intégrée dans un équipement de fabrication semi- conducteur. L'équipement de fabrication comporte alors de préférence, trois chambres de type salle blanche certifiée Iso 3 conformément à la norme ISO 14644-1 définissant la classification de la propreté de l'air des salles propres et environnenmet maîtrisés en termes de concentration des particules en suspension dans l'air.
Une première chambre cet destinée à ôter la porte d'accès d'une enceinte de transport, une deuxième chambre forme la station de mesure pour mesurer la contamination en particules de l'enveloppe 3 et une troisième chambre est par exemple une unité de nettoyage permettant de mettre en ceuvre un procédé de nettoyage par un liquide.
La deuxième chambre est en communication avec la première et la troisième chambre afin de pouvoir transférer l'enveloppe de l'enceinte de transport 3 d'une chambre, à l'autre. La station de mesure 1 comporte d'une part, une interface 5 susceptible de s'accoupler à l'enveloppe de l'enceinte de transport 3 et d'autre, part, un dispositif de mesure 7.
L'interface 5 présente les mêmes dimensions qu'une porte d'accès d'enceinte de transport ci: peut ainsi facilement être accouplée à une enveloppe d'enceinte de transport 3 à la place de la porte d'accès. Bien que représenrée à la verticale sur la figure 1, l'interface. 5 peur également être disposée dans n'importe quelle position, notamment en position horizontale.
L'interface 5 comporte en outre au moins une buse d'injection 9 pour diriger un jet de gaz dans une direction perpendiculaire à une portion de paroi 13 à l'intérieur 10 de l'enveloppe de l'enceinte 3 accouplée à la station de mesure 1, de manière à détacher des particules i l de l'enveloppe 3 par l'impact du jet de gaz sur la paroi 13.
Le gaz est un gaz propre, par exemple de. l'air on de l'azote.
Lors, de l'injection ciblée du jet de gaz, le flux de gaz présente υne faible, dispersion angulaire et génère durant quelques secondes, une force aérodiynamique. qui décroche les particules adhérees aux parois internes 13 de l'enveloppe 3.
Figure imgf000007_0001
Pour améliorer le décrochage des particules, on injecte on flux non constant de gaz, c'est-à dire un jet de gaz puisé, un jet de gaz mobile pouvant balayer une portion de paroi 13, un jet de gaz successivement injecté à travers une pliiralilé de buses d'injection 9 ou encore un flux de gaz modulé en amplitude, tel qu'une rampe de flux de gaz. Ainsi, le jet de gaz ataque les parois 13 de façon discontinue, augmentant le nombre de phases d'accélération du gaz, au cours desquelles les particules 11 sont décollées, favorisant la mesure du niveau de pollution en améliorant nettement: le décrochage des particules.
Le dispositif de mesure 7 comporte une pompe à vide 17, un compteur de particules 19 et une canalisation de mesure 21 dont une entrée est susceptible d'être en mise en communication avec l'intérieur 10 de .l'enveloppe 3 accouplée et dont une sortie 25 est raccordée à la pompe à vide 17.
De préférence, l'entrée 23 débouche directement dans une face frontale de l'interface 5 (figure 1) ou peut être disposée plus à l'intérieur 10 de l'enveloppe de transport 3 par un prolongement: 22 de la canalisation de mesure 21 au-delà de l'interface 5 (figure 2). La canalisation de mesure 21 est en outre raccordée au compteur de particules 19, pour mettre en communication l'intérieur 10 de l'enveloppe d'enceinte de transport 3 accouplée à la station de mesure 1 avec le compteur de particules 19. Le compteur de particules 19 est de type aérosol, c'est-à-dire qu'il permet de donner une infommation quantitative des particules 11 en suspension dans un environnement gazeux. Par exemple, le compteur à particules est basé sur la technologie laser.
De préférence, le flux de pompage de la pompe à vide 17 est de l'ordre de 1,7 m3/h. L'entrainement des gaz produit par les buses 9 s'ajoute à celui créé par la pompe à vide 17, ce qui permet d'amplifier la force de l'écoulement des gaz comportant les: particules décollées 11, en direction de l'entrée 23. On a représenté un exemple de la trajectoire 18 de l'écoulement des gaz sur la figure 3. Cet écoulement de gaz 18 provoqué par le fllux de pompage permet d'une part de collecter les particules 11 décollées en suspension et d'autre part, de les diriger vers l'entrée 23 du dispositif de mesure 7.
.Ainsi, une majorité de particules décollées 1 1 de l'enveloppe 3 est potentiellement détectable par le compteur de particules 19. Par ailleurs, la station de mesure 1 comporte avantageusement une unité de traitement . (non représentée) pour transmettre un signal représentatif d'un état de propreté de l'enveloppe de ladite enceinte 3 à une unité de nettoyage.
Comme visible en figure 2, la buse d'injection 9 est disposée à une extrémité mobile d'un tuyaυ saillant 32 de l'interfac 5. L'extrémité du tuyau 32 peut en outre être orienrée vers l'intérieur 10 de l'enveloppe 3. Ainsi le jet de gaz est également susceptible d'atteindre un support de substrat fixé à l'intérieur de l'enveloppe de l'enceinte de transport 3.
Avantageusement, la buse d'injection de gaz 9 est configurée pour injecter un jet de gaz puisé. On règle alors la fréquence et la force de pulsation du jet de gaz 9 associé à une vitesse de pompage de Ia pompe à vide 17 adaptée de manière à générer une onde d'écoulement des gaz M dans l'enveloppe 3 permettant d'optimiser le décollement des particule» 11.
La mobilité en translation et/ou en rotation de l'extrémité du tuyau 32 permet d'adapter la vitesse d'attaque du jet de gaz aux parois internes 13 et notamment, d'adapter la composante perpendiculaire de la vitesse du jet de gaz, de manière à optimiser l'iinpact provoquant Ie décollement des particules 11.
L'entrée 23 de la canalisation de mesure 21 est alors avantageusement disposée dans un prolongement 22 de la canalisation de mesure 21, de préférence également mobile en translation et/ou en rotation. Ainsi, l'entrée 23 peut être placée à une distance et un angle constants par rapport à la buse d'injection 9, permettant d'obtenir une mesure indépendante de l'orientation de la buse, d'injection 9.
La canalisation de mesure 21 et le tuyau 32 sont avantageusement disposés sur un même bras mobile (non représenté). Selon un deuxième mode de réalisation représenté par la figure 4, l'interface 5 comporte une pluralité de buses d'injection de gaz 9.
L'injection discontinue est alors obtenue par l'injection successive d'un jet de gaz dans chacune des buses d'injection 9.
Avantageusement, l'interface 5 comporte plusieurs buses d'injection de gaz 9 configurées pour injecter un jet de gaz puisé. L'injection discontinue est alors obtenue par le balayage successif des différentes buses d'injection 9 et/ou par la pulsation du jet de gaz.
L'injection successive à travers les différentes buses d'injection 9 permet d'une patr. de cibler l'injection dnns certaines zones mortes de l'enveloppe 3 et d'autre, part, d'atteindre une importante portion de paroi 13 par le balayage du jet de gaz. De manière avantageuse, l'unité de traitement peut déterminer une informantion de la contamination de l'enveloppe 3 relative à chaque buse d'injection 9. Ainsi, l'unité de traitement transmet un signal représentatif de l'état de propreté associé à chaque portion d'enveloppe 3 à analyser, permettant de déterminer des zones plus ou moins sales de l'enveloppe 3. 3 ,n distingue sur la figure 4. un exemple avantageux de réalisation de l'interface 5 dans lequel l'interface 5 comporte une pluralité de buses d'injection 9, cinq dans cet exemple.
Les buses 9 peuvent être alignées dans une bande périphérique de la face frontale de l'tnterface 5, de manière à diriger un jet de gaz perpendiculairement à un plan défini par l'interface 5.
Les dimensions et l'inclinaison des buses d'injection 9 sont adaptées pour générer un jet de gaz perpendiculaire en direction des parois internes 13 de l'enveloppe de l'enceinte 3 permettant de provoque le décollement des particules 11 adherées aux parois 13 notamment dans des zones significatives d'un état de pollution de l'enveloppe de l'enceinte de transport 3. Ainsi la taille des buses d'injection 9 est relativement faible, par exemple les buses 9 comportent un orifice de l'ordre d'un millimètre de diamètre de manière à imposer une vitesse élevée au jet de gaz, tout en étant simple à réaliser.
Pour forcer Ie jet de gaz vers l'intérieur 10 de l'enveloppe 3, la station de mesure 1 comporte avantageusement des obturateurs pour obturer les passages de gaz filtrés de l'enveloppe de l'enceinte de transport 3 (non visibles sur cette figure).
Les obturateurs peuvent par exemple être portés par un plateau 16 de la station de mesure 1. les obturateurs permettent aussi de s'assurer qu'aucune particule extérieure ne pénètre à l'intérieur 10 de l'enveloppe de l'enceinte de transport 3.
Par ailleurs, l'accouplement de l'interface 5 avec l'enveloppe de transport 3 est réalisé de manière non étanche. Pour cela, l'interface 5 est munie d'une pluralité d'encretoises (non représentées), permettant à l'interface 5 de s'accoupler avec l'enveloppe 3 en laissant des interstices pour le passage d'un flux de fuite entre l'intérieur 10 de l'enveloppe 3 et l'environnement extérieur. Les entretoise présentent par exemple la forme de plots régulièrement répartis dans une bande périphérique de la face frontale de l'interface 5. On prévoit en outre un flux d'injection de gaz supérieur au flux de pompage de sorte que l'intérieur 10 de l'enveloppe de transport 3 soit en légère surpression par rapport à l'environnement extérieur, favorisant. ainsi l'écoulement des fluides vers l'extérieur de l'enveloppe 3. Le flux de fuite est alors dirigé à travers les interstices vers l'environnement extérieur . On évite ainsi la contamination en particules de l'intérieur 10 de l'enveloppe 3. De même., les buse d'injection 9 sont avantageusement pourvues de filtres à particules pour filtrer d'éventuelles particules polluantes provenant de l'environnement extérieur.
On peut aussi prévoir que la station de mesure 1 comporte une chambre atmosphérique 27 de type salle blanche, de préférence certifiée Iso 3, conformément à la norme ISO 14644- .1, entourant l'interface 5, de manière à former un mini environnement autour de l'interface 5, renforçant ainsi la propreté de l'injection de gaz.
En fonctionnement, l'unité de traitement est configurée pour traiter et exploiter les résultats de mesure du compteur de particules 19 et pour mettre en oueuvre le procédé de mesure 100, La figure 5 illustre les différentes étapes du procédé de mesure 100 Le procédé de mesure de la contamination en particules 100 est réalisé de préférence avant d'envoyer une enceinte de transport à une unité de nettoyage par un liquide.
Dans une première étape 101, on dirige perpendiculairement un jet de gaz vers une portion de paroi 13 à l'intérieur, 10 d'une enveloppe d'une enceinte de transport 3 accouplée à une station de mesure 1 de manière à détacher des particules 11 de l'enveloppe 3 par Ie jet de gaz.
L'injection du jet de gaz peut être réaliseé, avant ou après l'accouplement de l'enveloppe 3 à la station de mesure 1.
Simultanément, on met la pompe à vide 17 en fonctionnement de manière à produire un écoulement de gaz depuis l'intérieur 10 de l'enveloppe de l'enceinte de transport 3 accouplée à la station de mesure 1 vers le compteur de particules 19.
Le flux d'injection est supérieur au flux de pompage de manière à créer un flux de fuite vers l'extérieur de la station.
On puise l'injection de gaz et/ou on injecte successivement un jet de gaz dans chacune des buses d'injection 9 et/ou on modifie l'orientation et/ cm la position de la buse d'injection 9 de manière à balayer une portion de paroi 13 et/ou on injecte υne rampe de flux de gaz, au cours de la première étape 101 du procédé de mesure 100 pour obtenir une injection discontinue de gaz.
Ainsi , les particules 11 décollées des patois 13 sont dirigées vers l'entrée 23 du dispositif de mesure 7 pour être détectées par le compteur de particules 19.
Au cours d'une deuxième étape 102, on mesure un nombre de particules 11 avec Ie compteur de particules 19 et on compare le résultat de la mesure à un seuil prédéfini pour déterminer si une étape de nettoyage par un liquide est nécessaire en fonction du résultat issu de la comparaison
(étape 103) ou si l'enceinte de transport est suffisamment propre pour rester en production et continuer à transporter ou stocker des substrats (étape 104).
On petit également réaliser une succession de mesure sur les parois 13 de manière à mesurer la contamination en particules en différents points.
Pour cela, au cours de la première étape 101, on injecte Ic jet de gaz perpendiculairement contre la paroi 13, pendant une durée relativement courte comprise entre 5 et 30 secondes,
Puis au cours de la deuxième étape 102, on arrête l'injection et: on mesure le. nombre de particules. Lorsque la mesure est stabilisée ou lorsque le compteur de particules 19 ne compte plus de particules, ou déplace la buse d'injection 9 perpendiculairement à e nouvelle portion de paroi. La buse 9 est par exemple déportée axialement, par une translation du tuyau saillant 32, de sorte que l'angle d'injection reste perpendiculaire à la même paroi 13.
Puis on réitère les premières et deuxièmes étapes 101, 102 afin de déterminer si une étape de nettoyage par un liquide est nécessaire en fonction du résultat issu des comparaisons.
On peut ainsi estimer la contamination pour plusieurs points de mesure de la même paroi 13 et pour chaque paroi. On peut également estimer la contamination pour plusieurs poinrs de mesure d'une autre paroi en faisant tourner l'extrémité de la buse 9. de sorte qu'elle soit dirigée perpendiculairement vêts une nouvelle paroi 13 de l'enveloppe 3. Le procède de mesure 100 permet donc de mesurer en temps réel un niveau de contamination en particules d'enceintes de transpour par une succession d'érapes pouvant être implémentées dans une. chaîne de processus industriel de fabrication-
Par conséquent, il est possible de contrôler rapidement l'étati de propreté en particules d'une enceinte de transport. On évite ainsi que des enceintes de transport exemptes de particules soient nettoyées inutilement ou bien que d'autres polluées de particules, continuent à stocker et/ou transporter des substrats de semi-conducteurs.

Claims

REVENDICATIONS
1. Station de mesure de ta contamination en particules d'une enceinte de transport pour Ie convoyage et le stockage atmosphérique de substrats semi-conducteurs , ladite enceinte comprenant une enveloppe obturable par une porte d'accès amovible, ladite station comportant : - une interface susceptible de s'accoupler à ladite enveloppe d'enceinte de transport, à la place de ladite porte, l'interface comportant au moins une buse d'injection disposée à une extrémité mobile d'un tuyau saillant de ladite interface pour diriger un jet de gaz dans une direction perpendiculaire à une portion de. paroi à l'intérieur de ladire enveloppe accouplée à ladite station de mesure, de manière à détacher des particules de Iadite enveloppe par l'impact du jet de gaz sur ladite paroi et, un dispositif de mesure comportant une pompe à vide un compteur de particules et une canalisation de mesure dont une entrée débouche à l'intérieur de ladite enveloppe et dont uue sortie est raccordée à la pompe à ride Ia canalisation de mesure étant en outre raccordée au compteur de particules pour mettre en communication l'intérieur de l'enveloppe de l'enceinte de transport accouplée, à ladite station de mesure avec Ie compteur de particules.
2. Station de mesure selon la revendication 1, dans laquelle ladite interface est munie d'une pluralité d'entretoises permettant à ladite interface de s'accoupler avec ladite enveloppe en laissant des interstices pour le passage d'un flux de fuite entre l'intérieur de ladite enveloppe et l'environnement extérieur.
3. Station, de mesure selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdiιtes entretoises présentent: la forme de plots.
4. Station de mesure selon Ia revendication 1, comportant une chambre atmosphérique de type salle blanche, de préférence certifiée Iso 3, entourant ladite interface.
5. Station de mesure selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la buse d'injection est configurée pour injecter un jet. de gaz pulsé.
6. Station de mesure selon l'une des reventications précédentes, dans laquelle l'interface comporte une pluralité de buses d'injection pourvues de filtres à particules.
7. Station de mesure selon l'une des revendications précédentes, comportant des obturateurs destinés à obsturer des passages de gaz filtrés de l'enveloppe de l'enceinre de transport.
8. Station de mesure selon l'une des revendications précédentes, comportant une unité de traitement pour transmettre un signal représentatif d'un état de propreté de l'enveloppe de ladite enceinte a une unité de nettoyage.
9. Procède de mesure de la contamination en particules d'une enceinte de transport pour le convoyage et le stockage atmosphérique de substrais semi-conducteurs, comportant: :
- une première étape dans laquelle on dirige perpendiculairement on jet de gaz vers une portion de paroi à l'intérieur d'une enveloppe d'une enceinte accouplée à ladite station de mesure de la contamination en particules, telle que définie selon l'une des revendications précédentes, de manière à détacher des particules de l'enveloppe pat l'impact du jet de gaz sur ladite paroi et on met la pompe à vide en fonctionnement de manière à produire un écoulement de gaz depuis l'intérieur de l'enveloppe de l'enceinte de transport accouplée à ladite station de mesure vers le compteur de particules et,
- une deuxième étape dans laquelle un mesure un nombre de particules avec le. compteur de particules et on compare le résultat de la mesure à un seuil prédéfini pour déterminer si une étape de nettoyage par un liquide est nécessaire en fonction du résultat issu de la comparaison.
10. Procédé de mesure selon la revendication 9, dans lequel on injecte un jet de gaz de façon discontinue au cours de Ia première étape dudit procédé de mesure.
11. Procédé de mesure selon la revendication 9, dans lequel : au cours de ladite première étape, on injecte ledit jet de gaz contre la paroi, puis au cours de ladite deuxième étape, on arrête l'injection pour mesurer le nombre de particules et on déplace la buse d'injection perpendiculairement à une nouvelle portion de paroi, et on réitère lesdites premières et deuxièmes étapes pour déterminer si une étape de nettoyage par un liquide est nécessaire en fonction du résultat issu des comparaisons.
12. Procédé de mesure selon l'une des revendications 9 à 13, dans lequel le flux d'injection est supérieur au flux de pompage.
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