用于測量運(yùn)送及在大氣壓力下存儲(chǔ)半導(dǎo)體基材的運(yùn)送腔室的顆粒污染的站及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用來測量運(yùn)送及在大氣壓力下存儲(chǔ)半導(dǎo)體基材(譬如，半導(dǎo)體晶片或光掩模)的運(yùn)送載具(carrier)的顆粒污染的站。本發(fā)明亦關(guān)于一種相對(duì)應(yīng)的測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]運(yùn)送載具限定在大氣壓力下且和外部環(huán)境分隔開之受限制的空間，用來運(yùn)送并存儲(chǔ)一片或多片基材。
[0003]在半導(dǎo)體制造工業(yè)中，這些載具允許基材從一個(gè)工具被運(yùn)送至另一工具，或允許基材在兩個(gè)制造步驟之間被存儲(chǔ)。順帶一提，用運(yùn)送并存儲(chǔ)晶片的標(biāo)準(zhǔn)化的載具，如前開式載具，譬如FOUP(前開式晶片匣(front opening unified pod))或FOSB(前開式搬運(yùn)盒(front opening shipping box))，底開式載具，譬如SMIF匣(標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械式接口匣)，或甚至是用于運(yùn)送及存儲(chǔ)光掩模的標(biāo)準(zhǔn)化的載具，譬如RSP (標(biāo)線(reticle) SMIF匣)或MRP (多標(biāo)線SMIF匣)ο
[0004]這些載具是用譬如像是聚碳酸酯的材料來制造，其在某些例子中富含污染物，尤其是有機(jī)物、胺或酸污染物。詳言之，在半導(dǎo)體的制造期間，運(yùn)送載具被搬運(yùn)，這導(dǎo)致污染顆粒的形成，污染顆粒留在運(yùn)送載具的壁上并污染它們。附著在運(yùn)送載具的壁上的顆粒然后會(huì)松脫并落在存儲(chǔ)于載具內(nèi)的基材上，造成基材不能被使用。此污染對(duì)于基材而言是非常有害的。因此，必須要清洗這些載具。因此，做出了載具必須定期地在液體中(譬如，純水中)加以清洗的規(guī)定。這些清潔步驟若不是由半導(dǎo)基材制造工廠本身實(shí)施，就是由專門清潔大氣壓下的運(yùn)送載具的公司來實(shí)施。
[0005]為了決定載具何時(shí)需要清潔，一種用來測量顆粒污染的已知方法包含了使用液體顆粒檢測器來測量沉積在運(yùn)送載具的壁上的顆粒數(shù)量。然而，此方法具有耗時(shí)且不易在半導(dǎo)體制造工業(yè)中實(shí)施的缺點(diǎn)。此外，此類型的處理是不可重復(fù)的。詳言之，所獲得的測量和實(shí)施此測量的專家企業(yè)直接相關(guān)，而這讓標(biāo)準(zhǔn)化品質(zhì)控管程序無法被實(shí)施。因此，某些無顆粒的運(yùn)送載具無論如何都會(huì)被清潔，而這亦讓生產(chǎn)率被不必要地降低，反之，其它被顆粒污染的運(yùn)送載具則繼續(xù)被用來存儲(chǔ)和/或運(yùn)送半導(dǎo)體基材，形成基材污染的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
[0006]因此，在業(yè)界經(jīng)常地實(shí)施預(yù)防性的清潔處理，用以不會(huì)對(duì)基材缺陷水平造成影響。
[0007]為了防止此情形，用來在制造工廠內(nèi)實(shí)時(shí)測量運(yùn)送載具的顆粒污染的裝置被提出，例如在文獻(xiàn)WO 2009/138637中被提出。該測量裝置包含第一腔室，其用來將該門從運(yùn)送載具取下，及第二腔室，其用來測量該載具的剛性外殼的顆粒污染。接口包含鉸接式注入噴嘴，用來將氣體噴流朝向剛性外殼的內(nèi)壁導(dǎo)引，用以將顆粒弄松脫并用顆粒計(jì)數(shù)器測量它們。為了改善顆粒的松脫，被注入的氣流被脈沖化。
[0008]然而，此檢測裝置具有某些缺點(diǎn)。
[0009]詳言之，允許被鉸接的注入噴嘴被致動(dòng)的機(jī)械式致動(dòng)器以及鉸接的注入噴嘴本身是顆粒產(chǎn)生的來源，尤其是因?yàn)榛顒?dòng)部件之間的摩擦。
[0010]相類似地，脈沖式氣流注入需要?dú)怏w入口閥被快速地重復(fù)打開及關(guān)閉，這亦是污染的來源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]因此，本發(fā)明的目標(biāo)之一是要提供一種測量站及一種相應(yīng)的測量方法，其允許大氣的運(yùn)送載具的顆粒污染程度被快速地且干凈地被測量，此測量是在制造工廠內(nèi)被實(shí)時(shí)且直接地實(shí)施。
[0012]為此目的，本發(fā)明的一個(gè)主體是一種用于測量用來運(yùn)送及在大氣壓力下存儲(chǔ)半導(dǎo)體基材的運(yùn)送載具的顆粒污染的站，所述運(yùn)送載具包含剛性外殼，其包含孔口及可去除的門以允許所述孔口被關(guān)閉，所述測量站包含:
[0013]-受控環(huán)境腔室，其包含至少一個(gè)載入端口，所述載入端口能夠一方面耦合至所述剛性外殼及另一方面耦合至所述運(yùn)送載具的所述門，用以將所述門移入所述受控環(huán)境腔室內(nèi)并將所述剛性外殼的內(nèi)部和所述受控環(huán)境腔室的內(nèi)部相連通；及
[0014]-測量模塊，其包含顆粒測量單元及外殼一測量接口，所述外殼一測量接口被配置為在所述門的位置處耦合至所述被耦合至所述受控環(huán)境腔室的所述剛性外殼，
[0015]其特征在于，所述外殼一測量接口包含從所述外殼一測量接口的基部伸出的測量頭，其帶有連接至所述顆粒測量單元的第一取樣口及至少兩個(gè)注入噴嘴，所述注入噴嘴被配置為將氣體噴流引導(dǎo)至被耦合至所述受控環(huán)境腔室的所述剛性外殼上的至少兩個(gè)分開的位置，所述注入噴嘴的各自的取向被相對(duì)于所述被耦合的剛性外殼而固定。
[0016]氣體因而經(jīng)由具有固定取向的注入噴嘴被吹送，用以在所述剛性外殼的所述受限制的體積內(nèi)沒有活動(dòng)的部件的條件下，讓顆粒松脫并實(shí)施測量，其由所述外殼一測量接口關(guān)閉。因此，可確保在吹氣操作期間，在不移動(dòng)所述注入噴嘴的條件下，氣體可從盡可能靠近所述剛性外殼的內(nèi)壁處被吹送。
[0017]此外，所述運(yùn)送載具的周邊外殼的殼狀形狀被用來限定受限制的測量體積，該體積和所述受控環(huán)境腔室是被分隔開的。
[0018]再者，所述注入噴嘴的出口與所述剛性外殼的所述內(nèi)壁之間的距離被控制且可通過所述測量頭的形狀被最優(yōu)化。
[0019]此外，所述氣體噴流的取向及所述注入噴嘴的流率/壓力對(duì)一勞永逸地被控制且被限定，所述顆粒的松脫的條件可被相同地重現(xiàn)，確保所述測量的可再現(xiàn)性。
[0020]所述測量模塊可包含模塊移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其被配置來將所述外殼一測量接口在停置位置和所述耦合的剛性外殼內(nèi)的測量位置之間移動(dòng)，因此，在所述測量位置時(shí)限定第一測量體積于所述外殼一測量接口和所述被耦合的剛性外殼之間。因此，所述注入噴嘴不再像現(xiàn)有技術(shù)一樣被移動(dòng)來將氣體吹到所述剛性外殼的所述內(nèi)壁的不同區(qū)域上。
[0021]所述測量站可包含處理單元，其被配置為控制氣體到所述注入噴嘴內(nèi)的選擇性注入。
[0022]依據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述測量頭具有通常地平行六面體的形狀，且從所述外殼一測量接口的基部伸出的所述測量頭的五個(gè)面的每一面可包含至少一個(gè)注入噴嘴。因此可選擇性地控制進(jìn)入到所述剛性外殼的五個(gè)面的每一面的氣體注入，并轉(zhuǎn)而測量所述面的每一面的污染，從而能夠精確地判定所述載具的每一內(nèi)壁的污染的起源及潔凈狀態(tài)。
[0023]所述注入噴嘴可包含用硬質(zhì)材料(譬如，紅寶石、藍(lán)寶石)制造的注入器、或氧化鋯注入器，其允許注入孔的尺寸被高精密度地限定，從而讓良好測量的再現(xiàn)性成為可能。此夕卜，用硬質(zhì)材料制造的注入器耐磨損，從而避免在長時(shí)間使用后尺寸有所偏差。
[0024]所述注入噴嘴例如可被配置為將氣體噴流導(dǎo)引于至少兩個(gè)彼此垂直且垂直于耦合至所述受控環(huán)境腔室的剛性運(yùn)送載具外殼的壁的方向上。被垂直于壁而限制的氣體噴流可改善對(duì)于所述壁的沖擊，可以有效地讓附著于所述剛性外殼的內(nèi)壁上的顆粒松脫。
[0025]依據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述測量模塊包含中空的門一測量接口，其被配置為耦合至所述門，從而限定第二測量體積于所述測量模塊的測量面和相對(duì)的門之間，所述測量面包含至少一個(gè)注入噴嘴及連接至所述顆粒測量單元的第二取樣口。鑒于所述門本身并不提供被局限的可讓被松脫的顆粒被測量的體積部分，所以所述中空的門一測量接口被適用于限定第二測量體積，當(dāng)測量被實(shí)施時(shí)，所述注入噴嘴在所述第二測量體積中吹出氣體來將顆粒從所述門上松脫，且連接至所述顆粒測量單元的第二取樣口從所述第二測量體積采集氣體樣本。
[0026]因此，所述門的顆粒污染可被測量。
[0027]所述中空的門一測量接口例如具有通常地框架狀的形狀。
[0028]所述注入噴嘴例如被配置為將氣體噴流引導(dǎo)于與所述中空的門一測量接口基本上正交的方向上。
[0029]依據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述外殼一測量接口和所述中空的門一測量接口被背靠背地設(shè)置。所述載入端口例如能夠?qū)⑺鲩T在所述中空的門一測量接口的方向上移動(dòng)。例如，所述測量頭能夠被平移至所述被耦合的剛性外殼內(nèi)，且所述門能夠被在所述中空的門一測量接口的方向上平移。
[0030]所述顆粒測量單元的取樣管路可包含包括閥的裝置，用以選擇性地在所述第一及第二取樣口之間切換。因此，單一的顆粒計(jì)數(shù)器被用來測量所述門的顆粒污染程度及所述剛性外殼的內(nèi)壁的顆粒污染程度，從而讓測量站的成本及維修成本這兩者可被降低。
[0031]所述門-致動(dòng)機(jī)構(gòu)的致動(dòng)器及/或所述模塊-移動(dòng)機(jī)構(gòu)可被設(shè)置在受控環(huán)境腔室內(nèi)，且所述受控環(huán)境腔室可包含過濾層流單元，用來將所述受控環(huán)境腔室的內(nèi)部環(huán)境置于經(jīng)過過濾的空氣的層流下，使得所述致動(dòng)器所產(chǎn)生的任何顆粒被排出所述測量站外。
[0032]所述測量站可包含被設(shè)置在所述受控環(huán)境腔室旁的電子柜，所述電子柜容納所述顆粒測量單元的真空泵，容納在所述電子柜內(nèi)的各式構(gòu)件因而被防止污染所述受控環(huán)境腔室。
[0033]所述顆粒測量單元可包含清潔裝置，其被配置為將清除氣體注入所述取樣管路中。
[0034]依據(jù)一個(gè)特殊的實(shí)施例，所述受控環(huán)境腔室包含兩個(gè)能夠耦合至各自的運(yùn)送載具的載入端口。所述模塊移動(dòng)機(jī)構(gòu)例如被配置為將所述外殼一測量接口移動(dòng)于停置位置和所述被耦合的剛性外殼的一者或另一者內(nèi)的測量位置之間。
[0035]本發(fā)明的另一個(gè)主體是一種在測量站(譬如，上文中所描述的)實(shí)施的用于測量運(yùn)送及在大氣壓力下存儲(chǔ)半導(dǎo)體基材的運(yùn)送載具的顆粒污染的方法，其特征在于它包含在所述外殼一測量接口已被耦合至所述剛性外殼之后將氣體噴流注入到所述外殼一測量接口的所述注入噴嘴內(nèi)的步驟。
[0036]依據(jù)一個(gè)實(shí)施例，間隙(interstice)被留在所述外殼一測量接口和被親合至所述外殼一測量接口的所述剛性外殼之間。被注入到所述注入噴嘴內(nèi)的所述氣體噴流被相對(duì)于