專利名稱：通過測量污染控制半導(dǎo)體制造的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過實(shí)施在半導(dǎo)體制造廠內(nèi)制造半導(dǎo)體或微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的方法和裝置，更具體地說，本發(fā)明涉及提高半導(dǎo)體制造廠產(chǎn)量的裝置。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造廠內(nèi)，諸如半導(dǎo)體晶片和/或光掩模之類的襯底需要在處理腔中進(jìn)行處理，其中會執(zhí)行各種步驟，例如沉積材料的步驟和蝕刻步驟。每個步驟之間，襯底都會在各個設(shè)備之間移動。
當(dāng)制造微電子芯片時，大量處理步驟(大約400個)會導(dǎo)致處理設(shè)備之間出現(xiàn)順序限制。襯底在設(shè)備之間傳送。因?yàn)樵O(shè)備間的等待時間可能很長(通常為數(shù)小時)，所以有必要存儲襯底。因此，在半導(dǎo)體制造廠內(nèi)，提供多個襯底處理設(shè)備、襯底存儲裝置、襯底傳送裝置和在功能上與所述襯底處理設(shè)備、襯底存儲裝置以及襯底傳送裝置相關(guān)的制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)0因此，制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)適合于控制襯底處理設(shè)備，以便執(zhí)行令人滿意的處理步驟。所述制造執(zhí)行系統(tǒng)還會給出指令，以將襯底從存儲裝置中取出并控制襯底傳送裝置按照工藝步驟的順序?qū)⒁r底傳送到下一處理裝置。在給定需要實(shí)施的處理步驟的數(shù)目的情況下，為提高制造能力，一般會按批次(batch)處理襯底。因此需要存儲、移動和處理襯底的批次。但需要持續(xù)提高制造能力。為實(shí)現(xiàn)此目的，需要自動移動襯底的批并優(yōu)化所述移動。因此，為了提高制造產(chǎn)量，文檔US-7，610，111提出通過檢查由襯底處理設(shè)備的負(fù)荷決定的優(yōu)先級，檢查存儲裝置中等待的襯底的批次，以及選擇移動襯底的批次以最小化存儲時間來優(yōu)化襯底的批次的移動。因此，半導(dǎo)體制造廠目前在特定步驟之間設(shè)置最大固定時間以避免有關(guān)這些等待時間的問題。這些持續(xù)時間根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來固定，其中要檢查與下一步驟的可用設(shè)備數(shù)有關(guān)的最小可能時間，以及最大時間(超過此時間會出現(xiàn)因存儲帶來的污染問題)。即使有這一改進(jìn)，我們可以看到半導(dǎo)體制造廠的產(chǎn)量仍然不足，具體而言是由于在同一廠內(nèi)用于制造不同半導(dǎo)體或微機(jī)電系統(tǒng)的處理步驟序列的基本上可變的本質(zhì)。這是因?yàn)橐r底最大存儲時間依賴于大量因素依賴于廠必須制造的最終產(chǎn)品，應(yīng)該理解為廠一般制造十種以上不同的產(chǎn)品，并且這些產(chǎn)品必須在不同序列和步驟中經(jīng)過相同的處理裝置；依賴于待處理襯底數(shù)和已處理批次的襯底內(nèi)包含的襯底數(shù)；以及依賴于襯底批次的歷史。已知系統(tǒng)存在靈活性和適應(yīng)性不足的缺陷。例如，改變可能的步驟序列之后，處理裝置維護(hù)管理也會面臨適應(yīng)問題。在此類襯底批次流程管理中，對新產(chǎn)品或新技術(shù)引入的處理薄弱。經(jīng)常會超出最大存儲時間，并且可以看到制造產(chǎn)品中的缺陷不斷增加。
因此，本發(fā)明提出的問題是如何進(jìn)一步提高半導(dǎo)體制造廠的產(chǎn)量和靈活性。本發(fā)明的觀點(diǎn)認(rèn)為可看到的產(chǎn)量下降主要是因?yàn)樵谔幚碓O(shè)備之間的過渡階段出現(xiàn)污染問題。這些污染問題與襯底批次周圍的氣體有關(guān)，因?yàn)檫@些氣體會發(fā)生反應(yīng)并使襯底產(chǎn)生缺陷。這些缺陷與存在的氣體濃度及和接觸時間成比例?？梢酝ㄟ^氣體濃度乘以時間來定義劑量。從特定劑量開始,假設(shè)襯底上將出現(xiàn)問題。當(dāng)前，襯底的批次被包含在由諸如前端開口片盒(FOUP )和標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口盒(SMIF)之類的存儲和傳送盒構(gòu)成的微環(huán)境中。這樣減少了與襯底的批次接觸的氣體的體積。但是，這種體積的減少仍然不會對整個制造過程的可靠性及其產(chǎn)量產(chǎn)生足夠的影響。因此，本發(fā)明著重描述因存儲和傳送盒內(nèi)部環(huán)境中存在反應(yīng)氣體而導(dǎo)致的空氣分子污染(AMC)。 該空氣分子污染是對可能與半導(dǎo)體晶片表面發(fā)生反應(yīng)的分子的通稱。這些化學(xué)反應(yīng)可能造成半導(dǎo)體晶片不可用。在某些情況下，這些分子以鹽?；蚪饘兕w粒的形式出現(xiàn)，但是最常見的是它們形成氣態(tài)物質(zhì)。例如，它們包括酸、基質(zhì)(basi s )、可凝元素及摻雜元素。這些分子可能來自半導(dǎo)體制造廠內(nèi)的空氣。但是，這些分子主要來自制造期間半導(dǎo)體襯底處理步驟的殘留物。所述存儲和傳送盒一般由諸如聚碳酸酯之類的材料制成，這些聚碳酸酯在某些情況下包含污染聚合物，具體而言包括有機(jī)污染物、堿性污染物、氨基污染物、酸性污染物及摻雜污染物，這些污染聚合物可能源自所述存儲和傳送盒本身的制造過程和/或源自對它們的使用方式。此外，在制造半導(dǎo)體期間，會處理所述存儲和傳送盒，從而導(dǎo)致形成污染顆粒，這些顆粒寄存在所述存儲和傳送盒的壁上并污染它們。附著在所述存儲和傳送盒壁上的顆粒隨后可能脫落，落到這些盒子內(nèi)放置的襯底上并劣化襯底。還可以看到，作為盒內(nèi)污染物量的函數(shù)以及襯底暴露到所述存儲和傳送盒內(nèi)氣氛的持續(xù)時長的函數(shù)，所述存儲和傳送盒內(nèi)放置的襯底的污染就會增加。因此需要計劃定期使用諸如去離子水之類的液體清洗這些盒子。在此清洗階段(持續(xù)5至7分鐘)之后，還有一個時間更長的干燥階段(介于5至8小時之間)，其中例如包括傳送盒通過由紅外輻射產(chǎn)生的熱空氣對流加熱、離心，后跟一個將所述傳送盒放在露天的階段。雖有干燥，但液體殘留物還會附著在所述存儲和傳送盒的壁上。為了減少半導(dǎo)體制造處理設(shè)備所造成的污染，已經(jīng)設(shè)計出傳送盒處理方法和裝置，例如文檔W0-2009/021941中描述的方法和裝置。為了凈化所述存儲和傳送盒和其中包含的襯底批次，已經(jīng)提出凈化封閉環(huán)境的方法和裝置，如文檔WO 2007/135347A1中描述的方法和裝置。最后，為了直接測量所述存儲和傳送盒內(nèi)的污染，已經(jīng)提出文檔EP-1703547中描述的測量裝置。目前為止，這些測量裝置和凈化裝置已經(jīng)與旨在執(zhí)行一個或多個制造方法步驟的一個或多個特定裝置直接結(jié)合使用，以便在源頭直接處理這些制造步驟導(dǎo)致的污染。但是，這仍然不足以使半導(dǎo)體制造廠的產(chǎn)量和靈活性得到令人滿意的提高。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目標(biāo)，所采取的理念是通過基于存儲和傳送盒內(nèi)臨界氣體劑量的測量執(zhí)行動態(tài)管理，來管理襯底批次存儲和傳送盒連續(xù)移動的定序限制。通過此信息，動態(tài)地做出有關(guān)所述存儲和傳送盒內(nèi)包含的襯底批次的進(jìn)程(course)的決定，以及有關(guān)在連續(xù)襯底處理步驟之間留多少時間的決定。

發(fā)明內(nèi)容
因此，根據(jù)第一方面，本發(fā)明提出一種用于在半導(dǎo)體制造廠內(nèi)處理襯底的裝置，所述半導(dǎo)體廠具有襯底處理設(shè)備、襯底存儲裝置、襯底傳送裝置和在功能上與所述襯底處理設(shè)備、襯底存儲裝置以及襯底傳送裝置相關(guān)的制造執(zhí)行系統(tǒng)。所述裝置進(jìn)一步包括-至少一個通過所述傳送裝置傳送并存儲在所述存儲裝置中的襯底存儲和傳送盒，每個盒都能包含一批襯底， -至少一個分析形成所述襯底存儲和傳送盒內(nèi)部氣氛的氣體的裝置，所述分析裝置產(chǎn)生表示所述存儲和傳送盒中存在的可能產(chǎn)生分子污染的臨界氣體的量的分析信號，-控制所述傳送裝置和所述存儲裝置的執(zhí)行裝置，其中所述執(zhí)行裝置包括用于根據(jù)所述氣體分析裝置所發(fā)射的分析信號檢測分子凈化需要的指令。根據(jù)第二方面，本發(fā)明提出一種用于在半導(dǎo)體制造廠內(nèi)處理襯底的方法，包括以下步驟-將所述襯底分為批次，其中每個批次被包含在存儲和傳送盒中，-分析所述存儲和傳送盒的內(nèi)部氣氛中的氣體，-根據(jù)所述氣體分析的結(jié)果選擇性地將所述存儲和傳送盒傳送到存儲裝置或凈化站。所執(zhí)行的分析不僅是對所述存儲和傳送盒中存在的氣體種類中的至少一種的定性分析，也是對所有氣體種類的定量分析。由于管理襯底批次的移動基于對所述存儲和傳送盒中當(dāng)前空氣污染(AMC)量的真實(shí)了解，因此可以監(jiān)視所述存儲和傳送盒中襯底污染的變化或?yàn)檫@些變化做準(zhǔn)備，以便能夠在可預(yù)見污染很低時沒有任何風(fēng)險地延長某些存儲時間，并且當(dāng)存在任何包含更多污染物或更多反應(yīng)污染物的存儲和傳送盒時，優(yōu)選地縮短存儲和傳送時間。這樣能可得的選擇的靈活性以優(yōu)化制造時間。同時，通過嚴(yán)格控制污染以及通過快速獲知任何過度污染水平來增加可靠性。在實(shí)踐上，所述執(zhí)行裝置中保存的程序包含-用于產(chǎn)生和掃描分析信號的指令，-用于執(zhí)行所述分析信號和已記錄閾值之間的比較的指令，-用于根據(jù)該比較的結(jié)果控制所述傳送裝置和所述存儲裝置動作的指令。優(yōu)選地，提供-所述執(zhí)行裝置中保存的程序進(jìn)一步包含用于根據(jù)所述分析信號模擬所述襯底存儲和傳送盒內(nèi)的可預(yù)見污染變化的算法，-用于根據(jù)所述模擬的結(jié)果控制所述傳送裝置和存儲裝置的指令。因此，可以預(yù)見污染變化，以便進(jìn)一步優(yōu)化處理步驟和處理時間的選擇。因此，所述裝置會主動影響選擇包含待處理內(nèi)容的襯底存儲和傳送盒。
此外，為了進(jìn)一步增加選擇項(xiàng)，提供-所述裝置進(jìn)一步包括至少一個當(dāng)封閉時包含真空的內(nèi)部凈化站，以便在內(nèi)部凈化至少一個存儲和傳送儲盒，-所述執(zhí)行裝置中保存的程序進(jìn)一步包含用于檢測所述存儲和傳送盒的內(nèi)部凈化需要并且控制所述傳送裝置和內(nèi)部凈化裝置以便確保所述存儲和傳送盒的內(nèi)部凈化的指令。所述“當(dāng)封閉時包含真空的內(nèi)部凈化站”是指諸如文檔W0-2007/135347中描述的一類凈化站。將封閉的存儲和傳送盒(無論是否包含襯底)放在凈化站內(nèi)，抽空所述凈化站中包含的氣體。由于所述存儲和傳送盒一般包括出口，因此同時抽空所述存儲和傳送盒中包含的氣體，從而確保全部或部分地排出污染物。 實(shí)際上，所述執(zhí)行裝置中保存的程序可以包含用于指示在所述襯底處理裝置的出口處分析存儲和傳送盒中包含的氣體，以便在所述氣體分析裝置測量的臨界氣體(例如，HF)水平小于第一預(yù)定閾值時，將所述存儲和傳送盒傳送到所述存儲裝置，以及在測量的臨界氣體水平大于所述第一預(yù)定閾值時，將所述存儲和傳送盒傳送到包含真空的內(nèi)部凈化站的指令。作為替代或補(bǔ)充，可以提供-所述裝置進(jìn)一步包括至少一個包含真空的開放式熱凈化站，用于對至少一個空存儲和傳送盒進(jìn)行開放式凈化，-所述執(zhí)行裝置中保存的程序進(jìn)一步包含用于檢測涉及真空的開放式熱凈化需要和用于控制所述傳送裝置和開放式凈化裝置以便確保所述存儲和傳送盒的開放式真空凈化或確保其隔離(quaranting)的指令。所述包含真空的開放式熱凈化站是指諸如如文檔W0-2009/021941中描述的一類凈化站。不包含任何襯底的存儲和傳送盒放置在所述凈化站內(nèi)。在清洗和干燥步驟之后，盒表面經(jīng)受低于大氣壓的氣體壓力和紅外線輻射的組合作用。有利地，所述執(zhí)行裝置中保存的程序可以包含用于指示在所述空的封閉存儲和傳送盒被清潔之后的等待時間之后分析其中的氣體，以便如果在所述存儲和傳送盒中的臨界氣體測量水平在第二預(yù)定閾值和第三預(yù)定閾值之間，將所述空存儲和傳送盒傳送到包含真空的開放式熱凈化站解吸小于5小時的時長(優(yōu)選地介于2至5小時之間)，以及如果所述臨界氣體測量水平大于所述第三預(yù)定閾值，將所述存儲和傳送盒傳送到包含真空的開放式熱凈化站解吸大于10小時的時長(優(yōu)選地介于10至20小時之間)的指令。以這種方式，可以控制凈化步驟，優(yōu)化其持續(xù)時間，并且可以有效地驗(yàn)證其效果和充足性。對于根據(jù)本發(fā)明的第二方面的用于處理襯底的方法，有利地提供在處理步驟之后，如果所述存儲和傳送盒的內(nèi)部氣氛中的臨界氣體(例如，HF)測量水平大于第一預(yù)定閾值，則將在真空中內(nèi)部凈化封閉的所述存儲和傳送盒。在這種情況下，在清潔步驟之后，如果所述空的封閉存儲和傳送盒中的臨界氣體的測量水平在大于2小時的等待時間之后在所述第二預(yù)定閾值和所述第三預(yù)定閾值之間，則將打開的存儲傳輸盒在真空中熱凈化小于5小時的時長(優(yōu)選地在2至5小時之間),如果所述臨界氣體的測量水平大于所述第三預(yù)定閾值，則將打開的存儲和傳送盒放真空中熱凈化大于10小時的時長(優(yōu)選地在10至20小時之間)。
可以有利地提供了解步驟，以便判定臨界氣體量的允許限制，如果超過此允許限制，所述方法制造的產(chǎn)品便會出現(xiàn)缺陷。還可以設(shè)想，在所述存儲和傳送盒存儲在所述存儲裝置中期間周期地執(zhí)行分析所述存儲和傳送盒的內(nèi)部氣氛中氣體的步驟。


通過下面參考附圖對特定實(shí)施例的描述，本發(fā)明的其他目標(biāo)、特征和優(yōu)勢將變得顯而易見，在所述附圖中-圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個特定實(shí)施例的半導(dǎo)體制造單元的功能示意圖，-圖2是示出有關(guān)根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，在方法的兩個步驟之間移動存儲和傳送盒的決定制定的概要圖，-圖3是有關(guān)在清洗后根據(jù)凈化需求移動空存儲和傳送盒的決定制定的概要圖，以及-圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例配備污染測量裝置和傳送機(jī)械手臂的存儲裝置。
具體實(shí)施例方式首先，我們參考圖I中的示意圖，其中并入根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的襯底處理裝置。因此，可以識別半導(dǎo)體制造單元I具有多個襯底處理設(shè)備2a、2b、2c、2d、2e和2f，給出這些標(biāo)號僅作為實(shí)例。每個處理裝置2a_2f可以包括用于沉積或蝕刻的反應(yīng)器，從而能夠執(zhí)行一系列用于處理半導(dǎo)體襯底批次的各種步驟。半導(dǎo)體制造單元I進(jìn)一步包括襯底存儲裝置3、襯底傳送裝置4以及在與襯底處理裝置2a-2f、襯底存儲裝置3和襯底傳送裝置4功能相關(guān)的制造命令系統(tǒng)MES。在圖I所示的實(shí)施例中，半導(dǎo)體制造單元I進(jìn)一步包括氣體分析裝置5、包含真空的內(nèi)部凈化站6以及包含真空的開放式熱凈化站7。所述制造命令系統(tǒng)MES包括帶有處理器和已保存程序的執(zhí)行裝置8，所述執(zhí)行裝置能夠根據(jù)從氣體分析裝置5接收的信號控制傳送裝置4和存儲裝置3。最后，可以識別剔除裝置9，可以將被宣稱不適合所述氣體分析裝置使用的存儲和傳送盒傳送到該裝置中。圖I只是半導(dǎo)體制造廠I的示意性圖示。處理設(shè)備2a_2f的數(shù)量可與六個極為不同，具體取決于廠容量。襯底存儲裝置3可以被集中，如圖I所示。作為替代或補(bǔ)充，它們可以分布在多個存儲區(qū)域。氣體分析裝置5的數(shù)量可能較多，例如分布在特定襯底處理設(shè)備2a-2f的輸出，集成到一個或多個襯底存儲裝置3中，或者與一個或多個凈化站6或7耦
八
口 ο將待處理襯底分為多個批次，每個批次的襯底放在存儲和傳送盒IOa-IOe中。存儲和傳送盒IOa-IOe包含內(nèi)部氣氛并且可能包含一個或多個諸如半導(dǎo)體晶片之類的襯底。存儲和傳送盒IOa-IOe中的每個都限定封閉空間，所述封閉空間通過周壁與使用和傳送襯底的環(huán)境隔離，所述周壁上有一個由門封蓋的開口，襯底可經(jīng)由此開口通過。
具體而言，稱為FOUP (“前端開口片盒”)的前端開口標(biāo)準(zhǔn)襯底傳送和存儲盒或諸稱為SMIF (“標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口盒”)的底部開口盒、稱為RSP (“分劃盤SMIF盒”)的標(biāo)準(zhǔn)化光掩模傳送和存儲盒以及用于太陽能工業(yè)的襯底傳送盒之間具有區(qū)別。一般而言，這些存儲和傳送盒包含具有大氣壓力的內(nèi)部氣氛，并且旨在保持半導(dǎo)體制造單元I內(nèi)的氣氛的大氣壓力。如有必要，還可以將存儲和傳送盒設(shè)計為存儲在真空中。這些存儲和傳送盒IOa-IOe由諸如聚碳酸酯之類的材料制成，這些聚碳酸酯在某些情況下包含有機(jī)污染物、堿性污染物、氨基污染物、酸性污染物及摻雜污染物的聚合物(AMC)，這些污染聚合物可能源自所述存儲和傳送盒本身的制造過程和/或源自對它們的使用方式。圖I示出分布在裝置的不同站或部分的存儲和傳送盒10a-10e。 在制造半導(dǎo)體或微機(jī)電系統(tǒng)的方法中，襯底需要經(jīng)過在襯底處理設(shè)備2a_2f中執(zhí)行的大量處理步驟。單個襯底處理裝置無法執(zhí)行全部操作。因此需要周期地將襯底批次從一個襯底處理裝置傳送到另一襯底處理裝置。由于處理步驟所需的持續(xù)時間在不同襯底處理裝置2a_2f中不一樣，并且每個襯底處理設(shè)備2a_2f執(zhí)行的步驟數(shù)量也不同，因此需要通過將襯底存儲在襯底存儲裝置3中來提供“緩沖區(qū)”。這樣襯底傳送裝置4可以在半導(dǎo)體制造廠I內(nèi)傳送襯底存儲和傳送盒l(wèi)Oa-lOe。這些襯底傳送裝置4例如可以包括多個用于傳送多個存儲和傳送盒(例如，盒IOb)的穿梭裝置(shuttle)4a，以及限定在半導(dǎo)體制造廠I內(nèi)移動穿梭裝置4a的移動路徑的傳送系統(tǒng)4b 0襯底存儲裝置3能夠存儲多個襯底存儲和傳送盒(例如，盒10a)，并包括存儲區(qū)域以及位于所述存儲區(qū)域和輸入-輸出區(qū)域之間的內(nèi)部盒處理裝置。圖4示意性地示出此類襯底存儲裝置3，其中包括諸如架3a之類的存儲架，以及到達(dá)輸入_輸出區(qū)域3c的傳送機(jī)械手臂3b。圖I所示的氣體分析裝置5例如可以位于FOUP存儲和傳送盒中，它是文檔EP-1, 703, 547中描述的裝置。在氣體分析裝置5中，存儲和傳送盒IOc的內(nèi)部氣氛與MS (“離子遷移譜儀”)或IAMS (“離子附著質(zhì)譜儀”)氣體分析單元相連。在MS技術(shù)中，來自存儲和傳送盒內(nèi)部氣氛的氣體樣本被引入試管的反應(yīng)部分，其中對分子進(jìn)行電離，例如通過電子轟擊。將分子破裂產(chǎn)生的離子注入發(fā)生離子移動的區(qū)域，以便分析離子遷移性，通過電場中正離子和負(fù)離子產(chǎn)生的速度判定所述遷移性。所產(chǎn)生的離子被產(chǎn)生電流的電極吸引。然后處理所述電流以獲取氣體濃度(以PPbv表示)。在圖I中，示意性地示出包括兩類凈化站6和7的裝置。第一類凈化站6是在封閉時包含真空的內(nèi)部凈化站，用于在內(nèi)部凈化至少一個封閉的存儲和傳送盒IOd(可能包含襯底批次，也可能不包含襯底批次)。在這種情況下，例如可以使用諸如文檔W0-2007/135347中描述的凈化站。內(nèi)部凈化站6包括帶有氣體引入裝置和氣體泵吸裝置的密封腔。將封閉的存儲和傳送盒IOc放入所述密封腔內(nèi)，并將所述密封腔內(nèi)包含的氣體抽出。由于存儲和傳送盒IOc —般包括出口(F0UP盒就包括此出口)，因此，泵吸同時抽出存儲和傳送盒IOc內(nèi)包含的氣體，從而確保將所述盒內(nèi)部氣氛中的氣態(tài)污染物全部或部分抽空。內(nèi)部凈化站6本身可以包括泵吸氣體分析裝置，具體是為了確定污染源和監(jiān)視存儲和傳送盒IOc的質(zhì)量。內(nèi)部凈化站6中的凈化步驟可通過讀取來已經(jīng)預(yù)先將存儲和傳送盒IOd插入的自氣體分析裝置5的信號的觸發(fā)而自動操作。第二類凈化站7是包含真空的開放式熱凈化站，能夠凈化未放置襯底批次的打開的存儲和傳送盒IOe0在這種情況下，例如可以使用諸如文檔W0-2009/021941中描述的凈化站。在這種開放式凈化站7中，在使用去離子水之類的液體清洗存儲和傳送盒IOe之后，確保對存儲和傳送盒IOe的凈化。此清洗步驟會持續(xù)5至7分鐘，緊接著采取干燥步 驟。在干燥步驟期間，在存儲和傳送盒IOa處于打開狀態(tài)的情況下，盒表面經(jīng)受低于大氣壓的氣體壓力和紅外線輻射的雙重作用。因此，會消除表面上存在的，甚至位于存儲和傳送盒IOe內(nèi)的至少大部分污染物。根據(jù)本發(fā)明，基于對在存儲和傳送盒內(nèi)存在的臨界氣體劑量的測量動態(tài)地做出有關(guān)將存儲和傳送盒及其內(nèi)部包含的襯底批次傳送到何處的決定。此決定制定原則上在制造方法的每個處理步驟期間做出，這表示在步驟η和η+1之間做出。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的此類決定制定。可以在兩個連續(xù)步驟之間的每個過渡時使用此決定制定，也可以僅在連續(xù)步驟之間的特定過渡期間使用此決定制定。在圖2的實(shí)施例中，當(dāng)所述存儲和傳送盒從執(zhí)行步驟η (100)的襯底處理裝置送出時，襯底傳送裝置4 (圖I)將其插入氣體分析裝置5。氣體分析裝置5產(chǎn)生對臨界氣體的分析，這表示所述臨界氣體可能產(chǎn)生影響所述存儲和傳送盒內(nèi)包含的襯底的污染物，以及將所述分析的結(jié)果與預(yù)定臨界氣體濃度限制進(jìn)行比較。在最常見的情況下，如果至少一種臨界氣體的濃度小于第一閾值liml，則指示襯底傳送裝置4將所述存儲和傳送盒傳送到大氣存儲裝置3。到一定時間后，傳送裝置4取出大氣存儲裝置3內(nèi)的存儲和傳送盒并將它傳送到能夠執(zhí)行步驟n+1 (101)的襯底處理裝置。在氣體分析裝置5檢測到至少一種臨界氣體的濃度大于第一閾值Iiml時，所述襯底傳送裝置將所述存儲和傳送盒放入包含真空的內(nèi)部凈化站6。在內(nèi)部凈化之后，如果包含真空的內(nèi)部凈化站6本身配備涉及測量臨界氣體的控制裝置，則可以直接將所述存儲和傳送盒傳送到大氣存儲裝置3。如果未配備所述控制裝置，則包含真空的內(nèi)部凈化站6可以將所述存儲和傳送盒傳送回氣體分析裝置5以檢查凈化的成效。在半導(dǎo)體制造廠內(nèi)，所述存儲和傳送盒被周期地騰空并清洗。然后必須被干燥，必須清除清洗液的污染痕跡。干燥之后，將所述存儲和傳送盒封閉。本發(fā)明使得能夠通過氣體分析裝置5中的氣體分析步驟檢查所述存儲和傳送盒的內(nèi)部污染狀態(tài)，從而做出圖3所示的決定。如果氣體分析裝置5檢測的至少一種臨界氣體的濃度達(dá)到特定限制，便會指示襯底傳送裝置4將所述存儲和傳送盒傳送到大氣存儲裝置3以便在插入批次襯底之后在制造循環(huán)中使用，或者將其傳送到剔除區(qū)域9，或者傳送到開放式熱凈化站7。
例如，這表示在清潔FOUP存儲和傳送盒之后檢查空存儲和傳送盒。公知無塵室中的酸的平均濃度水平小于O. 5ppbv。已經(jīng)指出，空的FOUP存儲和傳送盒(表示里面不具有襯底批次)中包含的酸的平均濃度水平較大，例如達(dá)約lppbv。該差別是由盒材料的酸脫氣造成的。因此測量所述存儲和傳送盒內(nèi)部環(huán)境的酸度。如果酸的測量值小于第二閾值lim2，例如約3ppbv，可以判定此水平令人滿意，并且所述存儲和傳送盒重新進(jìn)入生產(chǎn)流程。如果酸的測量值大于第二閾值lim2且小于第三閾值lim3，例如約6ppbv，則將所述存儲和傳送盒傳送到開放式凈化站7解吸小于5小時(例如，約4小時)的持續(xù)時間。 如果酸的測量值大于第三閾值lim3，則將所述存儲和傳送盒傳送到開放式凈化站7解吸大于10小時(例如，約15小時)的持續(xù)時間。對于甚至更大的測量值，可以將所述存儲和傳送盒傳送到剔除區(qū)域9。不能在清潔之后立即執(zhí)行測量，因?yàn)楹凶觿倓傇俅侮P(guān)閉，因此主要包含來自無塵室的空氣。需要等待至少2小時。在開放式凈化之后，可以在所述存儲和傳送盒中放置一批襯底并將它們再次傳送到氣體分析裝置5以判定是將它們傳送回大氣存儲裝置3，還是傳送到內(nèi)部凈化站6。包含具有超敏感表面并無法禁受大氣的襯底的存儲和傳送盒必須在整個等待時間都被存儲在真空中。這種情況下，在圖2所示的真空存儲裝置30內(nèi)提供中間存儲。當(dāng)所述存儲和傳送盒在大氣存儲裝置3中存儲的時間超過最大預(yù)定等待時間時，會自動將所述存儲和傳送盒放回氣體分析裝置5以驗(yàn)證過長的存儲時間未使污染超過最大允許值。在這種情況下，有利地提供直接集成在存儲裝置3內(nèi)的氣體分析裝置5，例如圖4所示包含氣體分析裝置5a的進(jìn)入氣封室(airlock) 3d是著名的，從而能夠定期檢查存儲裝置3中包含的存儲和傳送盒。實(shí)際上，步驟η (100)和η+1 (101)之間的決定由本身可以集成在制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)內(nèi)的執(zhí)行裝置8中保存的程序自動做出。換言之，制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)被功能地連接到襯底處理裝置2a_2f，而且也連接到襯底存儲裝置3、襯底傳送裝置4、氣體分析裝置5及凈化站6和7。執(zhí)行裝置8中保存的程序包含用于產(chǎn)生和掃描來自氣體分析裝置5的分析信號的指令、用于在所述分析信號和諸如liml、lim2和lim3之類的預(yù)設(shè)閾值之間做出比較的指令，以及用于根據(jù)此比較的結(jié)果控制傳送裝置4和存儲裝置3的指令。為了進(jìn)一步提高發(fā)明的襯底處理裝置的靈活性和可靠性，進(jìn)一步設(shè)想執(zhí)行裝置8中保存的程序包含根據(jù)分析信號模擬所述襯底存儲和傳送盒內(nèi)的可預(yù)見污染變化的算法。此模擬可能涉及污染氣體的化學(xué)反應(yīng)能力、任意多個污染物的可能存在以及所述存儲和傳送盒中存在的襯底的特性。將理解，所做的決定必須考慮要處理的襯底的特性，以及襯底經(jīng)過的一系列步驟，因?yàn)檫@些步驟確定是否引入污染體。因此，當(dāng)使要制造的新產(chǎn)品合格時，很有必要先行了解以確定限制和lim3，超過這些限制，就需要執(zhí)行凈化或剔除操作，這意味著超過這些限制，制造的產(chǎn)品中會出現(xiàn)缺陷。
特別地對于閾值lim2和lim3的確定，可以有利地執(zhí)行統(tǒng)計分析?，F(xiàn)在考慮半導(dǎo)體制造廠I內(nèi)的多個空存儲和傳送盒，通過計算它們的均值M和標(biāo)準(zhǔn)差σ來測量它們各自的臨界氣體濃度。例如值lim2可以選擇等于lim2=M+3 σ。例如值lim3可以選擇等于I im3=M+6 σ。已經(jīng)注意到內(nèi)部真空凈化的積極作用。當(dāng)制造電子芯片時，對于蝕刻線路時和使用銅填充線路時之間的金屬層，在蝕刻之后的等待時間將出現(xiàn)結(jié)晶問題。出現(xiàn)這些問題是因?yàn)榇嬖跁挂r底脫氣的氟化物種、無塵室中存在的濕度。如果在蝕刻線路之后使用內(nèi)部真空凈化，便不會出現(xiàn)晶體，即使在真空凈化存儲和傳送盒之后的等待時間為20個小時。該結(jié)果為在選擇如何移動襯底批次時更具靈活性，因?yàn)榭梢栽跊]有污染風(fēng)險的情況下增加存儲持續(xù)時間。
本發(fā)明不限于明確描述的實(shí)施例；而且，本發(fā)明包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的任何變形及概括。
權(quán)利要求
1.一種用于在半導(dǎo)體制造廠內(nèi)處理襯底的裝置，所述半導(dǎo)體制造廠具有襯底處理設(shè)備、襯底存儲裝置、襯底傳送裝置和在功能上與所述襯底處理設(shè)備、所述襯底存儲裝置以及所述襯底傳送裝置相關(guān)的制造執(zhí)行系統(tǒng)，包括 -至少一個通過所述傳送裝置傳送并存儲在所述存儲裝置中的襯底存儲和傳送盒， -至少一個用于分析形成所述襯底存儲和傳送盒的內(nèi)部氣氛的氣體的裝置，所述裝置產(chǎn)生表示所述存儲和傳送盒中存在的可能產(chǎn)生分子污染的臨界氣體的量的分析信號， -控制所述傳送裝置和所述存儲裝置的執(zhí)行裝置，其中所述執(zhí)行裝置包括用于根據(jù)所述氣體分析裝置所發(fā)射的分析信號來檢測分子凈化需要的指令。
2.如權(quán)利要求I中所述的裝置，其中所述執(zhí)行裝置被并入在所述制造執(zhí)行系統(tǒng)內(nèi)。
3.如權(quán)利要求I和2中任一權(quán)利要求中所述的裝置，其中所述執(zhí)行裝置中保存的程序包含 -用于產(chǎn)生和掃描所述分析信號的指令， -用于執(zhí)行所述分析信號和已記錄閾值之間的比較的指令， -用于根據(jù)該比較的結(jié)果控制所述傳送裝置和所述存儲裝置的指令。
4.如權(quán)利要求3中所述的裝置，其中 -所述執(zhí)行裝置中保存的程序進(jìn)一步包含用于根據(jù)所述分析信號模擬所述襯底存儲和傳送盒內(nèi)的可預(yù)見污染變化的算法， -用于根據(jù)所述模擬的結(jié)果控制所述傳送裝置和所述存儲裝置動作的指令。
5.如權(quán)利要求I至4中一項(xiàng)的權(quán)利要求中所述的裝置，其中 -所述裝置進(jìn)一步包括至少一個當(dāng)封閉時包含真空的內(nèi)部凈化站，以便在內(nèi)部凈化至少一個封閉的存儲和傳送儲盒， -所述執(zhí)行裝置中保存的程序進(jìn)一步包含用于檢測所述存儲和傳送盒的內(nèi)部凈化需要并且控制所述傳送裝置和內(nèi)部凈化裝置以便確保所述存儲和傳送盒的內(nèi)部凈化的指令。
6.如權(quán)利要求5中所述的裝置，其中所述執(zhí)行裝置中保存的程序進(jìn)一步包含這樣的指令，該指令用于指示在襯底處理設(shè)備的出口處分析存儲和傳送盒中的氣體，以便如果所述氣體分析裝置測量的臨界氣體水平小于第一預(yù)定閾值，將所述存儲和傳送盒傳送到所述存儲裝置，以及如果測量的臨界氣體水平大于所述第一預(yù)定閾值，將所述存儲和傳送盒傳送到包含真空的內(nèi)部凈化站。
7.如權(quán)利要求I至6中一項(xiàng)的權(quán)利要求中所述的裝置，包括 -至少一個包含真空的開放式熱凈化站，用于對至少一個空存儲和傳送盒進(jìn)行開放式凈化， -所述執(zhí)行裝置中保存的程序進(jìn)一步包含用于檢測涉及真空的開放式熱凈化需要和用于指示所述傳送裝置和開放式凈化裝置以便確保所述存儲和傳送盒的開放式真空凈化或確保其隔離的指令。
8.如權(quán)利要求7中所述的裝置，其中所述執(zhí)行裝置中保存的程序進(jìn)一步包含這樣的指令，所述指令用于指示在所述空存儲和傳送盒被清潔之后的等待時間之后分析其中的氣體，以便如果所述存儲和傳送盒中的臨界氣體的測量水平在第二預(yù)定閾值和第三預(yù)定閾值之間，將所述空存儲和傳送盒傳送到所述包含真空的熱凈化站解吸小于5小時的時長，以及如果所述臨界氣體的測量水平大于所述第三預(yù)定閾值，將所述存儲和傳送盒傳送到所述包含真空的熱凈化站解吸大于10小時的時長。
9.一種用于在半導(dǎo)體制造廠內(nèi)處理襯底的方法，包括以下步驟 -將所述襯底分為批次，其中每個批次被包含在存儲和傳送盒中， -分析所述存儲和傳送盒的內(nèi)部氣氛中的氣體， -根據(jù)所述氣體分析結(jié)果選擇性地將所述存儲和傳送盒傳送到存儲裝置或凈化站。
10.如權(quán)利要求9中所述的方法，其中在處理步驟之后，如果所述存儲和傳送盒的內(nèi)部氣氛中的臨界氣體的測量水平大于第一預(yù)定閾值，則將封閉的存儲和傳送盒在真空中凈化。
11.如權(quán)利要求9中所述的方法，其中在處理步驟之后，如果所述空的封閉存儲和傳送盒中的臨界氣體的測量水平在大于2小時的等待時間之后在第二預(yù)定閾值和第三預(yù)定閾值之間，則將打開的存儲和傳送盒在真空中凈化小于5小時的時長，如果所述臨界氣體的測量水平大于所述第三預(yù)定閾值，則將打開的存儲和傳送盒在真空中凈化大于10小時的時長。
12.如權(quán)利要求9至11中一項(xiàng)的權(quán)利要求中所述的方法，進(jìn)一步包括了解步驟，以便確定允許限制，如果超過所述允許限制，所述方法制造的產(chǎn)品中會出現(xiàn)缺陷。
13.如權(quán)利要求9至12中一項(xiàng)的權(quán)利要求中所述的方法，其中所述分析所述存儲和傳送盒的內(nèi)部氣氛中的氣體的步驟在所述存儲和傳送盒存儲于所述存儲裝置中的期間周期地執(zhí)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在半導(dǎo)體制造廠內(nèi)處理襯底的裝置，所述半導(dǎo)體制造廠具有襯底處理設(shè)備、襯底存儲裝置、襯底傳送裝置和用于控制在功能上與所述襯底處理設(shè)備、襯底存儲裝置以及襯底傳送裝置相關(guān)的制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的系統(tǒng)。所述裝置包括至少一個通過所述傳送裝置傳送并存儲在所述存儲裝置中的襯底存儲和傳送盒；至少一個用于分析形成所述襯底存儲和傳送盒的內(nèi)部氣氛的氣體的裝置，所述分析裝置產(chǎn)生表示所述存儲和傳送盒中能夠產(chǎn)生分子污染的臨界氣體的量的分析信號；以及控制所述傳送裝置和存儲裝置的控制裝置，所述控制裝置包括用于基于所述氣體分析裝置所發(fā)射的分析信號檢測分子凈化需要的指令。
文檔編號H01L21/673GK102714135SQ201080057455
公開日2012年10月3日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者A·法夫爾, J·布努阿爾 申請人:阿迪克森真空產(chǎn)品公司