监控对衬底晶片的污染的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于例如在ＦＯＵＰ（前开口式通用盒）或ＳＭＩＦ（标准机械接口）类型的传送密闭盒中直接测量污染的设备。将该传送密闭盒置于适配器上，该适配器在该传送密闭盒与外部气体分析器之间形成直接连通。该气体分析器对采样气体进行离子化，并通过测量由这种离子化得到的离子的参数来执行分析。这种方法可实时地测量非常低级别的气态污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在半导体和微机电系统(MEMS)的制造工艺中监控对诸如衬底晶片之类的部件的污染。
技术介绍
半导体和微机电系统的有源组件的不断减小的尺寸使得它们对其表面上或其基质内部出现的杂质越来越敏感，这些杂质一般是在加工期间由包围衬底晶片的空气带来的。因此，在半导体和微机电系统的制造工艺期间必须尽可能地减少杂质(通常称为污染)的出现。出于这个原因，在空气保持在非常低级别的污染下的绝尘室中执行制造工艺。持续地监控绝尘室中空气的污染级别。例如，文献US-2004/0023419描述了一种测量吸附在用于照相平版印刷(photolithographic)工艺的光学表面上的污染的方法。该方法利用具有较高容量的聚合体来吸附容易形成气态污染的化合物。然后，采用热解吸、气相色谱法和质谱分析法来对该聚合体进行分析。该聚合体应当优选地保留在空气中以便被监控足够的时间(时间量级可以是几小时到几天或几个星期)，以在相对较低的浓度下收集出现空气中的足够多的污染物。这种方法的缺点是，测量不是“实时”地实现的并且没有提供在气态污染浓度较低的情况下的定制的和快速的反应。文献DE-101 33 520描述了另一种确定用于半导体制造的绝尘室中的空气特性的系统。该系统结合在标准前开口传送密闭盒(FOUP)中，因此其具有在制造期间容纳衬底晶片的传送密闭盒的通常的整体尺寸。包含该监控系统的传送密闭盒从绝尘室中吸入空气、分析该空气，并将其返回到绝尘室，从而沿着由容纳衬底晶片的标准传送密闭盒(FOUP)选取的路线来监控绝尘室中的空气。测量到的参数可以是绝尘室中的空气温度、相对湿度、微粒污染级别以及由某些不期望的气体带来的污染的级别。该测量系统必须适合于具有小于标准前开口传送密闭盒(FOUP)中的可用内部空间的整体尺寸。由于这种较小的尺寸，测量设备不能测量以数量级为1ppb(partper billion，十亿分之一)的痕量(trace amount)存在的非常低级别的气态污染。此外，上述设备不能分析包含在衬底晶片传送密闭盒本身中的空气，测量是整体地基于包含衬底晶片传送密闭盒的绝尘室中的空气而实现的。现在，这些衬底晶片传送密闭盒是会聚集污染物并且特别是有机污染物、胺污染物和酸污染物的多孔环境。衬底晶片在等待加工时持续地暴露在这种空气中。在这些半导体制造工艺中，这些加工气体装填衬底晶片，然后又从衬底晶片中逸出并污染传送密闭盒的各壁。这种污染对诸如晶片或掩模之类的半导体衬底非常有害。已经发现，特别是在衬底晶片或其他部件的较低级别的气态污染的情况下，现有技术中已知的污染监控方法是不够的。这种由于替换、添加或掺杂引起的较低级别的分子气态污染有可能产生的缺陷有可能不能用目前的后期(post-production)测量技术发现但会减小以这种方式制造的半导体和微机电系统的服务寿命。由于对衬底进行替换、添加或掺杂引起的较低级别的分子污染是一个实际的问题。以这种方式制造的半导体在出厂时也许宣称是令人满意的，但却被证明其服务寿命有可能缩短了。因此，通过减少这种较低级别的分子污染可获得巨大的利益。本专利技术所解决的问题是进一步减小在通过包括在传送密闭盒中传输和/或存储衬底晶片的步骤的制造工艺制造的半导体和微机电系统中出现缺陷的风险。同时，本专利技术的目的在于避免由于添加诸如气相吸附聚合体之类的材料而为衬底带来附加污染的全部风险。本专利技术的目的还在于减小传输包含在传送密闭盒中的衬底晶片或其他部件的污染的风险。本专利技术的基本思想是采用与传送密闭盒的内部空气连通的有力的外部分析装置来监控传送密闭盒本身中的空气。因此，该分析装置的尺寸可以独立于并且特别是可以大于标准传送密闭盒的内部容积，并且在分析期间保持包含在该标准的传送密闭盒中的衬底晶片的间隔。因此，可以采用能够实时地即在非常短的时间内提供分析并且能够检测和测量数量级为1ppb的非常低的污染的分析装置。
技术实现思路
为实现以上目的和其他目的，本专利技术提出一种用于在半导体或微机电系统的制造工艺中监控衬底晶片或其他部件的污染的设备，该制造工艺包括在传输密闭室中传输和/或存储衬底晶片或其他部件，该设备包括气体分析器，其包括用于对气体进行离子化的装置和用于通过测量离子的参数来识别离子化的气体的装置。根据本专利技术，该用于对气体进行离子化的装置适合于在大气压力下对气体进行离子化，并且该设备还包括接口装置，其用于在气体分析器与传送密闭盒的内部空气之间形成直接连通，以执行对包含在传送密闭盒的内部空气中的气体的实时分析。该接口装置优选地适合于直接地并且不需要有关的外部输入地将待分析的气流从传送密闭盒的内部空气中传送到所述气体分析器。术语“外部输入”等同地意指来自外部的气体和驱除气体。因此，由于接口装置恰好足够的容积并且由于在用于对气体进行采样并将这些气体传送给气体分析器的装置(导管、电磁阀体、泵体等)中所用的材料，该设备捕获来自该盒的气体，并且只捕获来自该盒的那些气体。接口装置有利地包括由于其较高的化学和机械稳定性及其不透气性而被选中的全氟烷氧基(PFA)。因此，使用PFA使得材料吸附和释放的气体最少，这对于1ppb级别的测量是必不可少的。由于该特征，可以实时地分析对包含在传送密闭盒中的气体的污染的痕量(trace)。还可以在离衬底晶片或其他部件最近的空气中执行这种分析，并且这种分析不会受到环境干扰，即不会受到包围传送密闭盒的空气的干扰。该设备可以用于监控对衬底晶片、掩模、处理室的组成部件(诸如必须定期清理的部件)或甚至传送密闭盒的污染。接口装置优选地包括隔离装置，以确保到达气体分析器的待分析的气流占据了传送密闭盒的绝大部分，由从传送密闭盒外部的空气中泄漏而得到的气流占据了小部分。这增加了分析的敏感度。本专利技术的设备还包括传送密闭盒。为执行敏感到足以检测气态污染级别的痕量的分析，一个选择是采用适合于测量所述离子的迁移率的类型的气体分析器。在说明书和权利要求中，将离子迁移率参数定义为置于电场中的离子由于由介质的粘性引起的制动力而达到的终速(terminalvelocity)与该离子所受到的电场作用之间的比值。作为替代，气体分析器可以属于适合于测量离子的飞行时间的类型。将该飞行时间参数定义为受到电场作用的离子行进给定距离所需的时间。对待分析的气体进行离子化的一个选择是采用通过用IMS(离子迁移谱计)仪器进行电子轰击来使气体分子分裂的常规方法。另一个选择是采用离子附着质谱计(IAMS)技术来执行离子化，其用例如Li+离子或Na+离子之类的碱性离子来轰击待分析的气体，这些碱性离子会附着到所述气体的分子上并从而产生阳离子。然后，采用质谱计来测量所得到的离子的质量，并且通过减去已知的碱性离子质量来确定表示气体分子质量的参数。在实现中，接口装置可以优选地包括-通过传送密闭盒的壁的通道；以及-适配器，其适合于使得传送密闭盒能够通过选择性设置的与通向气体分析器的导管连通的通道而耦合到该适配器。第一个选择是适配器包括定位装置，其用于对传送密闭盒进行定位，使得通道面对通向气体分析器的导管的孔口。在此情况下，定位装置包括接线片，其适合于装配在相应的孔中。另一个选择是传送密闭盒具有入口，并且该设备包括适配器，该适配器包括用于选择性地打开入口的装置以及用于从传送密闭盒中对气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在半导体或微机电系统的制造工艺中监控对衬底晶片或其他部件的污染的设备，所述制造工艺包括在传送密闭盒中传输和／或存储所述衬底晶片或其他部件，所述设备包括气体分析器，其包括用于对气体进行离子化的装置和用于通过测量离子的参数来识别离子化的气体的装置，其中所述用于对气体进行离子化的装置适合于在大气压力下对气体进行离子化，并且所述设备还包括接口装置，其用于在所述气体分析器与传送密闭盒的内部空气之间形成直接连通，以执行对包含在所述传送密闭盒的内部空气中的气体的实时分析。

【技术特征摘要】
FR 2005-3-18 05507031.一种用于在半导体或微机电系统的制造工艺中监控对衬底晶片或其他部件的污染的设备，所述制造工艺包括在传送密闭盒中传输和/或存储所述衬底晶片或其他部件，所述设备包括气体分析器，其包括用于对气体进行离子化的装置和用于通过测量离子的参数来识别离子化的气体的装置，其中所述用于对气体进行离子化的装置适合于在大气压力下对气体进行离子化，并且所述设备还包括接口装置，其用于在所述气体分析器与传送密闭盒的内部空气之间形成直接连通，以执行对包含在所述传送密闭盒的内部空气中的气体的实时分析。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述接口装置适合于直接地并且不需要有关的外部输入地将待分析的气流从所述传送密闭盒的所述内部空气中传送到所述气体分析器。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述接口装置包括材料全氟烷氧基(PFA)。4.根据权利要求1所述的设备，其中所述接口装置包括隔离装置，以确保到达所述气体分析器的所述待分析的气流占据了所述传送密闭盒的绝大部分，由从所述传送密闭盒外部的空气中泄漏而得到的气流占据了小部分。5.根据权利要求1所述的设备，还包括所述传送密闭盒。6.根据权利要求1所述的设备，其中所述气体分析器属于适合于测量所述离子的迁移率的类型。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述气体分析器属于适合于测量所述离子的飞行时间的类型。8.根据权利要求1所述的设备，其中所述气体分析器属于适合于测量所述离子的质量的类型。9.根据权利要求6或7所述的设备，其中通过电子轰击来对所述气体进行离子化。10.根据权利要求6所述的设备，其中通过用碱性离子进行轰击来对所述气体进行离子化，这些碱性离子会附着到所述气体的分子上。11.根据权利要求1所述的设备，其中所述接口装置包括-通过所述传送密闭盒的壁的通道；以及-适配器，其适合于使得所述传送密闭盒能够通过选择性设置的与通向所述气体分析器的导管连通的所述通道而耦合到所述适配器。12.根据权利要求11所述的设备，其中所述适配器包括定位装置，其用于对所述传送密闭盒进行定位，使得所述通道面对通向所述气体分析器的所述导管的孔口。13.根据权利要求12所述的设备，其中所述定位装置包括接线片，其适合于装配在相应的孔中。14.根据权利要求1所述的设备，其中所述传送密闭盒具有入口，并且所述设备包括适配器，所述适配器包括用于选择性地打开所述入口的装置以及用于从所述传送密闭盒中对气体进行采样并将其传送给所述气体分析器的收集器装置，其中限制对从周围环境中泄漏进来的气体的采样。15.根据权利要求11或权利要求14...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿诺法夫尔，雷米托洛特，格扎维埃梅泰，让皮埃尔德比奥勒，
申请(专利权)人：阿尔卡特公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]