CN108352345A - 测量用于基片的气氛输送和存储的运输箱的污染物的方法和*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测量用于基片(3)的气氛输送和存储的运输箱(2)的污染物的方法，其中运输箱(2)内的至少一种气态物质的浓度由测量装置测量，所述测量装置包括至少一个气体分析仪(5，5b)和将所述至少一个气体分析仪(5，5b)连接到接口(7)的测量管线(6)，接口(7)使测量管线(6)与至少一个运输箱(2)的内部气氛连通，其特征在于，含水蒸气的气流被供给到测量装置。本发明还涉及一种测量用于基片的气氛输送和存储的运输箱的污染物的***。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量用于基片的气氛输送和存储的运输箱的污染物的方法，所述基片例如半导体晶圆或光掩膜。本发明还涉及一种测量运输箱的污染物的***。
背景技术
在半导体制造工业中，用于基片(例如半导体晶圆或光掩膜)的气氛输送和存储的箱体限定处于大气压下的密闭容积，所述密闭容积与使用环境隔离以用于从一件设施到另一件设施输送和存储一个或多个基片或用于在两个制造步骤之间存储基片。
特别地，在用于运输和存储FOUP("Front Opening Unified Pod"前开式晶圆输送盒)型和FOSB("Front Opening Shipping Box"前开式装运箱)型的侧开式或SMIF Pod("Standard Mechanical Interface Pod"标准机械接口盒)型的底开式晶圆的标准化箱体、“开放盒”式箱体和用于运输和存储RSP("Reticle SMIF Pod"光罩输送盒)型的光掩膜的标准箱体之间做出区分。
由诸如聚碳酸酯之类的塑料制成的这些箱体可能被诸如HF、HCl、NH 3和PGMEA气体之类的制造过程气体污染，这些气体特别是由已经经历了先前制造操作的半导体晶圆释放。
释放的气体会吸附在箱体的内表面上，然后扩散到聚合物中，导致聚合物中污染物分子的聚集。这些污染物分子随后可以被解吸，然后被吸附到在这些箱体中所存储的基片上，并且可选地与表面发生化学反应，这会在基片表面上产生缺陷。
气态氢氟酸特别是一种特别影响电子芯片的制造产量的化合物。具体而言，该分子可能在半导体晶圆上产生缺陷。通常以晶体形式出现这些缺陷可能是芯片故障的原因。
目前用于测量运输箱中可能存在的污染物气态物质的一种方法是通过在去离子水中鼓泡而进行取样。所述取样通过离子色谱进行分析。这种操作时间很长，平均持续两个小时，只能在生产离线时进行。
在文献EP 1 703 547中描述了另一种已知的方法。通过与运输箱的内部气氛连通设置的有效外部分析装置来监测运输箱的内部气氛。由于这种布置，可以在生产期间实时分析运输箱中所含有的污染物气体的痕迹。
这种对基片运输箱的污染物的测量应该迅捷地实施，以免使生产中断。但是，当在运输箱的内部气氛中测量到大量污染物质时，将箱体与分析装置连接的测量管线可能被严重地污染。于是在任何新的箱体监测之前有必要对该测量管线进行净化以避免扭曲后续的测量。
然而，在检测到污染气态物质后对测量管线进行净化可能时间会很长。这是因为氢氟酸由于分子的极性特别地粘附在壁上。这种现象可能因此增加两次连续测量之间的等待时间，以使氢氟酸的浓度回到对下一次测量的影响可以忽略不计的较低水平。而且，在测量期间，在壁上对氢氟酸的吸收可能阻止分析装置检测到氢氟酸。
发明内容
本发明的目的之一是提出一种可以减少两次测量之间的等待时间的方法和***。本发明的另一目的是帮助测量运输箱中所存在的气态污染物质。
为此目的，本发明的一个主题是用于测量基片的气氛输送和存储的运输箱的污染物的方法，其中通过测量装置测量输送箱内的至少一种气态物质的浓度，所述测量装置包括至少一个气体分析仪和将所述至少一个气体分析仪连接到接口的测量管线，所述接口将所述测量管线与至少一个运输箱的内部气氛连通，其中，将含水蒸气的气流供给到测量装置。
本发明人事实上已经观察到，引入到测量装置中的气流的湿度会影响从壁解吸某些气态污染物质(例如氢氟酸)的能力。他们的实验表明，湿气流的引入可以使气态污染物质的解吸加速。
根据单独或组合使用的测量过程的一个或多个特征，
-测量其浓度的至少一种气态物质是氢氟酸，
-含水蒸气的气流的湿度大于40％，例如大于95％，
-含水蒸气的气流是湿空气，
-在进行污染物测量的时候向测量装置供给含水蒸气的气流，
-在进行了污染物测量与隔离接口之后将含水蒸气的气流供给至测量装置，
-在进行了气态物质浓度超过规定阈值的污染物测量之后，将含水蒸气的气流供给到测量装置，
-在每种气态物质测量之后，将含水蒸气的气流供给到测量装置，
-如果气态物质的浓度低于预定阈值，则供给具有第一湿度的气流，并且如果气态物质的浓度超过预定阈值，则供给具有高于第一湿度的第二湿度的气流。
本发明的另一个主题是测量用于基片的气氛输送和存储的运输箱的污染物的***，其包括：
-测量装置，所述测量装置包括至少一个气体分析仪和连接到所述至少一个气体分析仪的测量管线，
-接口，该接口用于将测量管线与至少一个运输箱的内部气氛连通，以便通过所述至少一个气体分析仪对包含在运输箱的内部气氛中的至少一种气态物质进行分析，
其中，该***包括湿度发生器，所述湿度发生器构造成向测量装置供给含水蒸气的气流。
根据单独或组合使用的测量***的一个或多个特征，
-湿度发生器联接到将所述至少一个气体分析仪连接到接口的测量管线，所述测量***包括布置在测量管线上的至少一个阀门，所述阀门被配置为使接口与所述至少一个气体分析仪或使所述至少一个气体分析仪与湿度发生器连通，
-所述至少一个气体分析仪包括采样泵，
-所述至少一个气体分析仪包括通过吸收光谱操作的光学传感器。
附图说明
本发明的其它特征和优点将从以下通过示例给出的关于附图的非限制性的描述中显现，图中：
-图1示出了用于测量运输箱的污染物的***的元件的示意图，
-图2示出了图1中的测量***的接口的一个示例，
-图3是从测量装置的壁解吸的氢氟酸的量关于时间和引入到测量装置中气流的湿度的函数的曲线图。
在这些附图中，相同的元件具有相同的附图标记。
具体实施方式
以下实施例是示例。尽管描述涉及一个或多个实施例，但这不一定意味着每一引用(附图标记)涉及相同的实施例，或者这些特征仅适用于一个实施例。各种实施例的简单特征也可以被组合以提供其它实施例。
图1示出了测量用于基片3的气氛输送和存储的运输箱2的污染物的***1。
运输箱2特别可以是FOUP、FOSB、SMIF Pod、RSP或“开放盒”型的标准化运输箱。
使用例如如图1所示的标准化的前开式FOUP型运输箱2。
运输箱2由塑料——例如聚碳酸酯——制成。
运输箱2包括界定用于存储基片3(例如半导体晶圆或光掩膜)的内部容积的壁。
如图2中示意性地示出的，这种FOUP型运输箱2包括尺寸设计成用于引入和取出基片3的前开门4，并且通常包括一个或多个设置有过滤器的下部孔20，所述过滤器防止基片3受到可能源于运输箱2的外侧环境的颗粒污染。
运输箱2界定了限制容积。尽管如此，环境空气可以通过门密封件和孔20泄漏，但是通过孔20的过滤器的泄漏是有利的。包括过滤器的孔20使得环境空气能够进入和离开，以便特别是在门4关闭和打开期间平衡压力。
测量***1包括测量装置和接口7。
测量装置包括至少一个气体分析仪5、5b和连接到所述至少一个气体分析仪5、5b的测量管线6。
测量管线6例如由可溶性聚四氟乙烯/四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(也称为PFA)或由聚四氟乙烯(也称为PTFE)制成，以限制气态污染物质附着至所述壁。
接口7使得可以将测量管线6与至少一个运输箱2的内部气氛连通，以便使用一个或多个气体分析仪5、5b对可能存在于运输箱2的内部气氛中的至少一种气态物质进行分析。
运输箱2例如通过标准化定位销就位在接口7上。接口7还包括用于保持运输箱2的机构，例如枢转式锁销。
接口7提供运输箱2的经由运输箱2的孔20与测量管线6之间的连接，所述测量管线6将气体输送到至少一个气体分析仪5、5b的入口。
如果运输箱的下壁没有孔20，则接口7包括用于打开运输箱的门的机构和确保相对于洁净室的气氛充分隔离的收集机构。然后规定当运输箱门稍微打开时进行测量。
测量***1还包括湿度发生器9。
湿度发生器9被配置为将未冷凝的具有大于0％且小于100％的相对湿度的含水蒸气的气流供给至测量装置，也就是说供给至测量管线6和/或至少一个气体分析仪5、5b。
湿度发生器9例如联接到将至少一个气体分析仪5、5b连接到接口7的测量管线6。
测量***1可以包括布置在测量管线6上的三通阀8。一方面，三通阀8构造成将接口7与至少一个气体分析仪5、5b连通，而将湿度发生器9与接口7和至少一个气体分析仪5、5b隔离。另一方面，三通阀8构造成将所述至少一个气体分析仪5、5b与湿度发生器9连通，而将接口7与湿度发生器9和至少一个气体分析仪5、5b隔离。或者，可以在测量管线6的每个分支中设置例如单独的阀，以便执行相同的功能。
根据一个示例性实施例，气体分析仪5、5b包括小型采样泵，该小型采样泵的采样流率小于5SLM(每分钟标准升)，例如约1.2SLM。
因此，根据测量方法的第一示例性实施例，含水蒸气的气流可以通过泵采样而从湿度发生器9输送到气体分析仪5、5b，而接口7与湿度发生器9和气体分析仪5、5b隔离。
类似地，待测量的气态物质可以通过泵采样而从运输箱2输送到气体分析仪5、5b，而湿度发生器9与接口7和气体分析仪5、5b隔离。
对于ppm或ppb数量级的低浓度，气体分析仪5、5b使得可以实时测量至少一种气态物质的浓度，也就是说，测量时间小于几秒，或者甚至小于几分钟。
根据一个示例性实施例，气体分析仪5、5b包括光学传感器，该光学传感器根据用于通过待测量的气态物质吸收激光的波长的吸收光谱原理、例如CRDS(光腔衰荡光谱)原理进行操作。为此，气体分析仪5、5b包括与待测量的气态物质接触的光腔和配置为以预定波长照射光腔的激光器。
当气态物质通过光腔时，该物质吸收相关性降低的光。测量光的初始强度衰减所花费的时间，并且此时间可用于计算光腔中所存在的气体混合物中吸收物质的浓度。
在使用中，三通阀8首先被定向成使得源自位于接口7上的运输箱2的气体与至少一个气体分析仪5、5b连通。湿度发生器9然后与接口7以及与至少一个气体分析仪5、5b隔离。
可能存在于运输箱2内并且可能造成污染的至少一种气态物质的浓度由至少一个气体分析仪5、5b测量。
被测量的气态物质例如是酸，例如氢氟酸HF或盐酸HCl或溶剂，例如PGMEA(丙二醇甲醚乙酸酯)。
根据另一示例，气态物质是氨NH3。
在测量装置包括多个气体分析仪5、5b的情况下，可以规定每一气体分析仪5、5b适于测量不同的气态物质或一组不同的气态物质。
因此，例如，第一气体分析仪5适于测量氢氟酸HF，第二气体分析仪5b适于测量盐酸HCl，并且第三气体分析仪(未示出)适于测量氨NH3。
在图3示出的示例中，被测量的气态物质是氢氟酸HF。
例如在约两分钟的时间内进行测量。在此期间，如果氢氟酸HF存在于运输箱2的内部气氛中，则一部分氢氟酸HF将进入分析单元的容积中，而剩余部分则将被吸附在测量管线6和气体分析仪5的内壁上。
在测量之后，气体分析仪5被设置成与湿度发生器9连通，并且含水蒸气的气流被供给到测量装置。接口7于是与湿度发生器9和气体分析仪5隔离。
含水蒸气的气流被引入到测量装置中，也就是说，被引入到将湿度发生器9连接到气体分析仪5的一部分测量管线6中。因此，含水蒸气的气流从湿度发生器9通过测量管线6流到气体分析仪5。含水蒸气的气流也可以直接引入测量装置的气体分析仪5中。
含水蒸气的气流是在环境温度(20℃)下湿度大于0％、例如湿度大于20％的气体混合物。
例如，规定气流的湿度大于40％，例如大于95％。因此，大于洁净室的通常接近40％的湿度。
含水蒸气的气流例如是由CDA(压缩干燥空气)型干燥空气和水蒸气的混合物形成的湿空气，从而更好地控制湿度。根据另一示例，含水蒸气的气流是氮气和水蒸气的混合物。
当氢氟酸HF浓度的测量值大于预定阈值时，可以将含水蒸气的气流引入到测量装置。
或者，在每次测量氢氟酸HF的浓度之后，将含水蒸气的气流引入测量装置。可以另外规定如果氢氟酸HF的浓度低于预定阈值时，则供给具有第一湿度的气流，并且如果氢氟酸HF的浓度超过预定阈值时，则供给具有第二湿度的气流，所述第二湿度高于第一湿度。
图3示出了测量装置内根据引入的空气的不同湿度、随着时间解吸的氢氟酸HF的量。
测量管线6和气体分析仪5事先被污染，两者具有相同量的吸收氢氟酸HF。然后源自于湿度发生器9的包含不同湿度的空气流被引入到测量管线6中，并且对应于下面描述的不同曲线。
曲线A对应于在引入干燥空气时由测量管线6和气体分析仪5解吸的氢氟酸HF的量，曲线B对应于在引入具有约32％的湿度的空气时所解吸的氢氟酸HF的量以及曲线C对应于在引入具有约63％湿度的空气时所解吸的氢氟酸HF的量。
从该曲线图可以看出，空气的湿度越高，解吸的氢氟酸HF的量越多(曲线B和C)。
还观察到，对于将干燥空气注入测量装置(曲线A)，解吸的氢氟酸HF的量基本为零。
因此，为了净化测量装置而引入的气流的湿度影响了从壁解吸氢氟酸HF的能力。
在引入干燥气流(曲线A)时，氢氟酸HF仍然吸附在壁上。另一方面，将湿度引入测量管线6以及气体分析仪5中可以加速氢氟酸HF从壁的解吸。
因此可以通过将湿气体流引入测量装置中并因此减少两次测量之间的等待时间来加速在两次连续测量之间对测量装置的净化。
根据该测量方法的第二实施例，在进行污染物测量的同时向测量装置供给含水蒸气的气流。
为此，湿度发生器9被设置为与接口7和至少一个气体分析仪5、5b两者均连通。当至少一个气体分析仪5、5b执行污染物测量时，将含水蒸气的气流引入到将至少一个气体分析仪5、5b连接到接口7的测量管线6中。
为了防止含水蒸气的气流能够“上升回”运输箱2中，还规定了含水蒸气的气流小于由至少一个气体分析仪5、5b的泵采样的流。
通过应用比例校正因子可以再次得到由含有水蒸气的气流稀释的气态物质的浓度。例如，如果被测量的气流的一半源自于运输箱2并且另一半源自于湿度发生器9，则将测量结果乘以2。
这种测量方法对于测量在干燥气氛下净化过的运输箱2的污染物是特别有利的。这是因为运输箱2的由气体分析仪5、5b采样的干燥净化气体有利于吸收壁上的氢氟酸。通过在测量期间向测量装置提供湿空气，可促进氢氟酸向气体分析仪5、5b的运输，这使得可以更好地检测到运输箱2中所存在的气态物质。
Claims (14)
1.一种测量用于基片(3)的气氛输送和存储的运输箱(2)的污染物的方法，其中通过测量装置测量运输箱(2)内的至少一种气态物质的浓度，所述测量装置包括至少一个气体分析仪(5，5b)和将所述至少一个气体分析仪(5，5b)连接到接口(7)的测量管线(6)，所述接口(7)使测量管线(6)与至少一个运输箱(2)的内部气氛连通，其特征在于，将含水蒸气的气流供给到所述测量装置。
2.根据前一权利要求所述的测量方法，其中，被测量浓度的至少一种气态物质是氢氟酸(HF)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的测量方法，其中，含水蒸气的气流具有大于40％的湿度。
4.根据前述权利要求中任一项所述的测量方法，其中，含水蒸气的气流具有大于95％的湿度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的测量方法，其中，含水蒸气的气流是湿空气。
6.根据前述权利要求中任一项所述的测量方法，其中，在执行污染物测量的同时向所述测量装置供给含水蒸气的气流。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的测量方法，其中，在进行了污染物测量与隔离所述接口(7)之后，将含水蒸气的气流供给到所述测量装置。
8.根据前一权利要求所述的测量方法，其中，在进行了其中气态物质的浓度超过预定阈值的污染物测量之后，将含水蒸气的气流供给到所述测量装置。
9.根据权利要求7所述的测量方法，其中，在每次气态物质测量之后，将含水蒸气的气流供给到所述测量装置。
10.根据前一权利要求所述的测量方法，其中，如果气态物质的浓度低于预定阈值，则供给具有第一湿度的气流，如果气态物质的浓度超过预定阈值，则供给具有大于所述第一湿度的第二湿度的气流。
11.一种测量用于基片的气氛输送和存储的运输箱的污染物的***，该***包括：
-测量装置，该测量装置包括至少一个气体分析仪(5，5b)和与所述至少一个气体分析仪(5，5b)连接的测量管线(6)，以及
-接口(7)，所述接口(7)用于使所述测量管线(6)与至少一个运输箱(2)的内部气氛连通，以便通过所述至少一个气体分析仪(5，5b)对包含在运输箱(2)的内部气氛中的至少一种气态物质进行分析，
其特征在于，所述***包括湿度发生器(9)，所述湿度发生器(9)配置为向所述测量装置供给含水蒸气的气流。
12.根据前一权利要求所述的测量***，其特征在于，所述湿度发生器(9)联接到测量管线(6)，所述测量管线(6)将所述至少一个气体分析仪(5，5b)连接到所述接口(7)，所述测量***包括布置在所述测量管线(6)上的至少一个阀(8；8a，8b，8c)，所述阀(8；8a，8b，8c)被配置为使所述接口(7)与至少一个气体分析仪(5，5b)连通或使所述至少一个气体分析仪(5，5b)与所述湿度发生器(9)连通。
13.根据权利要求11和12中任一项所述的测量***，其特征在于，所述至少一个气体分析仪(5，5b)包括采样泵。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的测量***，其特征在于，所述至少一个气体分析仪(5，5b)包括通过吸收光谱操作的光学传感器。
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