JP2004047929A

JP2004047929A - Molecular contamination monitoring system, storage and transport container and molecular contamination sensor

Info

Publication number: JP2004047929A
Application number: JP2002374967A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Okamura; 岡村　茂
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-05-13
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2022-12-25
Also published as: JP4355488B2

Abstract

【課題】製造プロセス全般にわたって、製品レベルで分子汚染の状況を追跡することが可能な分子汚染監視システムを提供すること。
【解決手段】本発明による分子汚染監視システムは、所定の製造工程における処理を材料基板に施すプロセス装置と、プロセス装置に取り外し可能に取り付けられ、前記材料基板を保管および搬送することが可能な保管搬送容器と、保管搬送容器内に設けられ、水晶振動子と水晶振動子の周波数情報を出力する出力回路とを有する分子汚染センサと、保管搬送容器がプロセス装置に取り付けられた場合に、分子汚染センサから周波数情報および分子汚染センサの識別情報を読み取る読取装置とを有する。水晶振動子に汚染分子が付着することによって水晶振動子の発振周波数が変化し、周波数情報および識別情報に基づいて、保管搬送容器内の材料基板の汚染状況が監視される。
【選択図】　図２A molecular contamination monitoring system capable of tracking the state of molecular contamination at a product level throughout a manufacturing process.
A molecular contamination monitoring system according to the present invention includes a process apparatus for performing a process in a predetermined manufacturing process on a material substrate, and a storage that is detachably attached to the process apparatus and can store and transport the material substrate. A molecular contamination sensor having a transport container, a crystal oscillator provided in the storage transport container, and having an output circuit for outputting frequency information of the crystal oscillator, and a molecular contamination sensor when the storage transport container is attached to a process device. A reading device for reading frequency information and identification information of the molecular contamination sensor from the sensor. The attachment frequency of the contaminant molecules to the quartz oscillator changes the oscillation frequency of the quartz oscillator, and the contamination status of the material substrate in the storage / transport container is monitored based on the frequency information and the identification information.
[Selection] Fig. 2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハのような材料基板の分子汚染を監視するシステム、分子汚染を検出するセンサ、計測装置並びにそのセンサを取り付けることが可能な保管搬送容器及び基板受入棚に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子、液晶表示装置、ハードディスク、医薬品等の製造工程では、これらの製品を良好に完成させるため、製造工程途中における汚染から保護する必要がある。このため、製造工程はクリーン・ルーム内で行なわれるのが一般的である。クリーン・ルーム内にはフィルタを通過した清浄な空気が送り込まれているので、そのようなフィルタは、例えば０．１μｍ程度の空気中に固体として浮遊しているゴミ（浮遊パーティクル）が製造途中の製品に付着して汚染されることを比較的良好に抑制し得る。
【０００３】
しかしながら汚染の原因はそのような浮遊パーティクルに止まらず、上記フィルタでは除去しきれないガス状物質に起因するものがある。このガス状物質は、分子レベルの汚染を引き起こすものであり、その蒸気（ガス状物質）が半導体ウエハやガラス基板等に触れることによって、分子レベルの汚染が生じる。例えば、半導体ウエハにそのような蒸気が触れると、その後に成膜された膜が剥がれやすくなったり、完成した製品の特性上の不具合を引き起こす虞がある。ガス状物質には、アルコールや有機溶媒等の有機物、室内壁面の塗料、人体からの汗、アンモニア等による蒸気が含まれるが、これらに限定されない。
【０００４】
分子汚染の汚染原因（ガス状物質）や汚染の程度を調べるには、テナックス（ＴＥＮＡＸ）管による捕集を行ない、ＧＣ（Ｇａｓ　Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）−Ｍａｓｓによる質量分析を行なうのが一般的である。しかしながら、この手法は、まず検査しようとする空間の空気を２０ないし５０リットル程度ポンプで吸引し、テナックス管に吸着させ、その後ＧＣ−Ｍａｓｓによる所定の分析を行なう必要がある。このため、捕集および分析に多くの時間を要し、しかも装置が大型で費用も高くつくという問題点がある。
【０００５】
また、この手法では、一連の製造工程のうち、所定の製造工程に関する材料基板を抜き取り、その材料基板に関する検査を行なうことによって汚染状況を調べている。検査には例えば数日間のような長時間を要していたので、場合によっては、検査結果が好ましくないことが判明するまでに行なわれた製造プロセスに関与する材料基板は総て無駄になっていた。検査結果が判明するまで製造工程を停止させることも理論上は考えられるが、現実的には、製造工程は連続的に次々と行う必要があり、停止させるとしても数十分が限界であるといわれている。したがって検査が判明するまで停止させるのは事実上困難である。このように従来の手法では検査が迅速に行われていないという問題点がある。
【０００６】
半導体製造プロセスでは、ウエハ・サイズは大型化する傾向にあり、１ウエハ当たりの素子数および１チップ当たりの単価も大きくなる傾向にある。半導体の技術分野に限らず、他の技術分野でも材料基板当たりの価格は上昇傾向にある。したがって検査を迅速に行なって、不良製品の発生をできるだけ減少させる必要性がある。更に、どの製造工程に関する材料基板を抜き取って検査するかについても容易に判定できないという問題点もある。検査しなかった製造プロセスの分子汚染が著しい場合もあり得るからである。さりとて、抜き取る材料基板数を過剰に増加させるのは歩留まりの観点から好ましくない。
【０００７】
分子汚染の状況をより迅速に測定するために、水晶振動子を利用した分子汚染濃度計測装置がある（例えば、特許文献１参照。）。これは、ＱＣＭ（ｑｕａｒｔｚ　ｃｒｙｓｔａｌ　ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ）という技術を利用して、水晶振動子に汚染分子が付着すると発振周波数が変化することに着目し、この水晶振動子より成るセンサ・ヘッドをケーブルを介して計測装置に接続するものである。センサ・ヘッドを測定場所に置き、例えば１０メートル程度の同軸ケーブルを介してセンサ・ヘッドからの情報を計測装置が取得し、水晶振動子の周波数変化に基づいて汚染を解析するのである。この手法によれば、プロセス装置周辺に設置されたセンサ・ヘッドにより、その場所における分子汚染の様子を迅速に（リアルタイムに）把握することが可能である。
【０００８】
しかしながら、センサ・ヘッドが測定装置にケーブルで接続されているので、測定を行うべき箇所が多数存在する際には、測定箇所数に応じたセンサ・ヘッドを用意して、その各々にケーブルを配線する必要がある。分子汚染は、製造工程の途中およびプロセス装置への搬送時等に起こり得るが、その製造工程数は数百にも及び得る。したがって、この手法により分子汚染の生じ得る製造工程や場所等を緻密に調べるには、多くの費用を費やして多数のセンサ・ヘッドおよび測定装置を要することに加えて、多数のケーブルを複雑に引き回さなければならないという問題点がある。
【０００９】
一方、クリーン・ルーム内に存在するガス状物質が、製造工程途中の材料または材料基板に付着することによる汚染（分子汚染）に対処するために、材料基板を密閉した容器に入れて保管および搬送することが行なわれている。すなわち、材料基板がクリーン・ルーム内で搬送される際は常に密閉容器内に保管され、所定のプロセスの処理を施す際は、そのプロセスを行なう装置に容器を取り付け、材料基板がクリーン・ルーム内の空気（プロセス装置外の空気）に触れないように、プロセス装置内部に導入される。そして、所定の処理が材料基板に施され、処理が終了すると、材料基板が再び容器に収納され、密閉される。
【００１０】
密閉した容器としては、容器の底面が開くことによって材料基板をプロセス装置に出し入れするスミフポッド（ＳＭＩＦ：　Ｓｔａｎｄａｒｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ＩｎｔｅｒＦａｃｅ−Ｐｏｄ）がある。また、容器の側面が開くことによって材料基板を出し入れするフープポッド（ＦＯＵＰ：　Ｆｒｏｎｔ　Ｏｐｅｎｉｎｇ　Ｕｎｉｆｉｅｄ−Ｐｏｄ）がある。このような容器を利用すれば、クリーン・ルーム内に存在する浮遊パーティクルによる汚染や、プロセス装置外部の空気中のガス状物質（蒸気）からの分子汚染に対処することが可能である。この種の容器については、例えば、特許文献２に開示されている。
【００１１】
しかしながら、それだけでは総てのガス状物質による汚染から保護することはできない。なぜなら、上記の容器は比較的低価格なプラスチックのような可塑剤から構成されているのが一般的であるが、可塑剤からのＤＯＰ（フタル酸ジ２−エチルへキシル）、ＤＢＰ（フタル酸ジブチル）またはシロキサン等による分子汚染が生じ得るからである。また、プラスチックにはその製造過程で酸化防止剤や、成形工程における剥離を容易にするための剥離剤等も使用されているので、これらの物質に起因する分子汚染もあり得る。
【００１２】
更に、ある製造プロセスにおける所定の処理をした後の材料基板は、そのプロセスで用いたガス、薬品その他の分解物で汚れており、その汚れた材料基板を密閉した容器に収納して保管すると、容器の内壁も汚染され、以後その容器に収納する材料は総て汚れた内壁面に起因する分子汚染の影響を受けることになる。例えば、アルミニウム（Ａｌ）を含む材料をエッチングする際に、塩素（Ｃｌ）を含むガスを使用することがあるが、このエッチングを行った後のウエハには塩素が付着している。エッチングの終了後に、このウエハを再び容器に収納して密閉すると、付着した塩素によって容器内が汚染される。その結果、以後この容器に収納されるウエハは、容器内の汚染された雰囲気によって汚染されることとなってしまう。従来は、このような密閉された容器内の分子汚染の様子を把握することは困難であった。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−３３３３９４号公報
【００１４】
【特許文献２】
特開平８−６４６６６号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、製造プロセス全般にわたって、分子汚染の状況を製品レベルで追跡することを可能にする分子汚染センサ、分子汚染センサを有する保管搬送容器および分子汚染システムを提供することを包括的課題とする。
【００１６】
本発明は、密閉された容器内の分子汚染の状況を調べることの可能な分子汚染センサおよび分子汚染センサの設けられた保管搬送容器を提供することを具体的課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、
製造工程における材料基板の汚染状況を監視する分子汚染監視システムであって：
前記材料基板を保管および搬送する複数の容器の各々に設けられた分子汚染センサから、個々の分子汚染センサの識別情報および周波数情報を、前記分子汚染監視システムのデータベースに読み込み、
前記周波数情報に基づいて、前記材料基板の汚染状況を監視することを特徴とする分子汚染監視システムが提供される。
【００１８】
また、本発明によれば、
圧電効果を奏する結晶より成る振動子と該振動子の周波数情報を出力する出力回路とを有する分子汚染センサであって、
材料基板を保管および搬送する保管搬送容器に設けられ、
所定の製造工程における処理を前記材料基板に施すプロセス装置に取り外し可能に取り付けられる前記保管搬送容器が、前記プロセス装置に取り付けられた場合に、前記周波数情報および分子汚染センサの識別情報を読取装置に読み取らせ、
前記振動子に汚染分子が付着することによって前記振動子の発振周波数が変化し、前記周波数情報および前記識別情報に基づいて、前記保管搬送容器内の材料基板の汚染を検出することを特徴とする分子汚染センサが提供される。
【００１９】
また、本発明によれば、
圧電効果を有する結晶片より成る振動子の発振周波数に応じて変動する電気信号を出力する発振手段と、
前記電気信号を変調し、前記振動子に汚染分子が付着することにより変化する前記発振周波数に関する情報を、無線送信する送信手段と、
所定の周波数の電磁波のエネルギを電気エネルギに変換し、前記発振手段に電力を供給する電源手段
を有することを特徴とする分子汚染センサが、提供される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本願実施例を説明する。原則として、各図を通じて同様の要素には同一の参照番号を付すこととする。説明の便宜上、半導体の製造工程を例にとって説明するが、本発明はこれに限定されず、液晶表示装置や医薬品その他の分子汚染に配慮する必要のある製造工程に応用することが可能である。
【００２１】
［第１実施例］
図１は、本願実施例による分子汚染監視システム１００の部分概略図を示す。分子汚染監視システム１００は、半導体製造工程における処理を、半導体ウエハ（材料基板）に施すプロセス装置１０２を有する。簡単のため図では２つのプロセス装置１０２しか描かれていないが、実際には多数のプロセス装置が存在する。プロセス装置１０２における各種の処理内容および処理条件は、各プロセス装置１０２にローカル・エリア・ネットワークＬＡＮを通じて接続された製造プロセス・コントローラ１０４によって制御される。プロセス装置１０２には、密閉した状態で半導体ウエハ（この図では図示せず）を保管および搬送することが可能な保管搬送容器１０６が取り付けられる。保管搬送容器１０６の例としては、スミフポッドやフープポッド等が挙げられる。保管搬送容器１０６は、プロセス装置１０２に取り外し可能に取り付けられる。すなわち、保管搬送容器１０６内の半導体ウエハに所定の処理を施す場合に、保管搬送容器１０６は、プロセス装置１０２のステージ１１０上に取り付けられ、保管している半導体ウエハをプロセス装置１０２内に導入するよう動作する。半導体ウエハに対する所定の処理が完了すると、その半導体ウエハを再び収納し、密閉状態に戻る。その後、プロセス装置１０２から取り外されて、更なる処理を行うために別のプロセス装置１０２の場所に搬送される。半導体ウエハに必要な製造工程の処理が施されるまで、このような動作が継続して行なわれる。
【００２２】
プロセス装置１０２のステージ１１０上には、保管搬送容器１０６が取り付けられた場合に、所定の情報を読み取る読取装置１０８が設けられている。読取装置１０８については後述する。読取装置１０８は、ローカル・エリア・ネットワークＬＡＮを通じて分子汚染計測装置１１２に結合され、読み取った情報を分子汚染計測装置１１２に送信する。製造プロセス・コントローラ１０４および分子汚染計測装置１１２は互いにローカル・エリア・ネットワークＬＡＮを通じて結合され、製造プロセスに関する情報や分子汚染に関する情報（後述）を送受信する。
【００２３】
図２は、本願実施例による分子汚染監視システム１００の部分拡大図を示す。保管搬送容器１０６内には、所定の大きさの半導体ウエハ２０２が複数保管されており、これら半導体ウエハ２０２は、ウエハキャリア２０４によってまとめられている。ウエハキャリア２０４には、例えば、８インチの半導体ウエハが２５枚収容されたり、１２インチの半導体ウエハが１２枚収容されたりする。一般に、比較的サイズの小さな半導体ウエハに対してはスミフポッドが使用され、サイズの大きいものについては、半導体ウエハの出し入れの機構が簡潔なフープポッドが使用される。本願実施例では、フープポッドのような側壁（正面パネル）が開く容器を例にとっているが、スミフポッドのような容器の底面側からウエハキャリアを出し入れする機構を採用することも可能である。
【００２４】
保管搬送容器１０６がプロセス装置１０２のステージ１１０上に取り付けられると、プロセス装置１０２の側壁１０３および保管搬送容器１０６の正面パネル１０７が開き、ウエハキャリア２０４がプロセス装置１０２内部に導入される。その後、半導体ウエハ２０２に所定の処理が施され、処理が完了するとウエハキャリア２０４が保管搬送容器１０６内に収納され、側壁１０３および正面パネル１０７が閉じて、半導体ウエハ２０２は再び密閉された状態で保管される。
【００２５】
保管搬送容器１０６内には、本願発明による分子汚染センサ２０６が設けられている。後述するように、分子汚染センサ２０６は、水晶振動子のような圧電効果を奏する結晶より成る振動子と、その振動子の周波数情報を出力する出力回路とを有する。水晶振動子に汚染分子が付着すると、水晶振動子の発振周波数が変化する。この周波数変化を利用して、保管搬送容器内の材料基板の汚染状況を監視することが可能になる。分子汚染センサ２０６の出力回路は、保管搬送容器１０６の底面に設けられた外部接点２０８に結合される。外部接点２０８は、保管搬送容器１０６がステージ１１０上に取り付けられた場合に、ステージ１１０上のソケット２１０に結合される。更にソケット２１０は読取装置１０８に結合される。読取装置１０８は、リード線を通じてソケット２１０に結合された周波数情報読取装置２１２を有し、その出力はローカル・エリア・ネットワークＬＡＮを通じて分子汚染計測装置１１２に結合される。読取装置１０８は、分子汚染センサ２０６に付されたバーコードのような識別情報を光学的に読み取る識別情報読取装置２１４を有し、この出力もローカル・エリア・ネットワークＬＡＮを通じて分子汚染計測装置１１２に結合される。したがって、保管搬送容器１０６がステージ１１０に取り付けられると、分子汚染センサ２０６は、読取装置１０８に電気的に結合され、発振周波数を含む所定の情報を周波数情報読取装置２１２に読み取らせ、分子汚染センサ２０６の識別情報を識別情報読取装置２１４に読み取らせる。
【００２６】
外部接点２０８およびソケット２１０は、本願実施例のように保管搬送容器１０６の底面およびステージ１１０にそれぞれ設けられているが、他の場所に、例えば外部接点２０８を保管搬送容器１０６の側面に設けることも可能である。この場合は、ソケット２１０も保管搬送容器１０６の側面の側から接触する構造になる。保管搬送容器１０６にスミフポッドが使用される場合は、スミフポッドの底面側から半導体ウエハの出し入れが行なわれるので、外部接点２０８は底面よりは側面に設けた方が有利である。
【００２７】
図３に示すように、分子汚染センサ２０６は、ウエハキャリア２０４に取り付けることも可能である。分子汚染センサ２０６からの情報の読み出しは、ウエハキャリア２０４が保管搬送容器１０６から取り出され、プロセス装置１０２内にセットされた際に、外部接点２０９およびこれに対応するプロセス装置１０２側の接点（図示せず）を通じて行なうことが可能である。このようにすると、プロセス装置１０２内における分子汚染も測定することが可能になる。
【００２８】
分子汚染センサ２０６から情報を読み取る手段は、本願実施例のように、外部接点２０８およびソケット２１０による電気的な接触点を利用するだけでなく、保管搬送容器１０６および読取装置１０８にそれぞれ設けられた電磁コイル（図示せず）を利用して、非接触の形式で読み取ることも可能である。非接触で信号の送受信を行うことについては、第２実施例にて詳細に説明される。接触又は非接触のいずれの方式を採用するにせよ、保管搬送容器１０６および読取装置１０８の位置関係は正確に定められていることを要する。さもなくば、良好に情報を読み取ることができないためである。スミフポッドやフープポッドのような保管搬送容器は、半導体ウエハがプロセス装置および保管搬送容器外部の空気に触れないように出し入れするために、プロセス装置１０２に正確に位置決めされるので、読取装置との位置関係は正確に保たれている。しかも保管搬送容器の形状は規格化されている。したがって、本発明を使用するために、保管搬送容器と読取装置との位置関係を維持するための更なる位置決め機構を要しない。
【００２９】
図４は、本願実施例による分子汚染センサ２０６の拡大図を示す。分子汚染センサ２０６は、基板３０１上に設けられた、水晶振動子３０２と、水晶振動子３０２に所定の電圧を印加して振動させる発振制御回路３０４とを有する。水晶振動子を発振させる発振制御回路３０４は、保管搬送容器１０６の内外を問わず設けることが可能である。しかしながら、本願実施例で使用するような高い周波数（例えば２５ＭＨｚ）を取り扱う場合における発振の動作は、発振制御回路と水晶振動子の間の距離（リード線の長さ）や幾何学的位置関係等によっても変動し得るデリケートなものである。したがって、発振動作を良好に行なわせ、測定精度を向上させる観点からは、発振制御回路を保管搬送容器内に（分子汚染センサに近接して）設けることが好ましい。
【００３０】
水晶振動子３０２は、保管搬送容器１０６内で半導体ウエハと同様に密閉されることに加えて、半導体ウエハ周辺の空気が水晶振動子３０２にも流れて来るように設けられる。すなわち、水晶振動子３０２は、半導体ウエハを汚染するような蒸気が、半導体ウエハだけでなく水晶振動子３０２にも及び得るように設けられる。
【００３１】
図５は、本願実施例で使用する分子汚染センサを包囲する直方体の骨組み構造（フレーム）を示す。このフレームは、保管搬送容器またはウエハキャリアに対する分子汚染センサの取り付けおよび取り外しにおけるハンドリング用の構造である。したがって、分子汚染センサ２０６を囲む構造は、センサを密閉するようなものではなく、水晶振動子３０２に対して空気が自由に出入りすることができるような構造である。例えば、このフレームを利用して分子汚染センサを保管搬送容器から取り外して、分子汚染センサを洗浄したり、保管搬送容器またはウエハキャリアを交換することができる。
【００３２】
分子汚染センサ２０６は、分子汚染センサ２０６の識別情報その他のセンサ情報を電子情報として記憶するセンサ情報メモリ３０６を有する。センサ情報には、分子汚染センサの識別情報、保管搬送容器の識別情報、製造ロットの識別情報、半導体ウエハの製造仕様、製造元、製造および出荷日、製造元での出荷検査情報、初期発振周波数、周波数測定値、温度特性、電極材料、センサ表面物質、使用元での受け入れ検査情報、洗浄履歴情報その他の特性管理に必要な情報が含まれ得る。分子汚染センサの各々を区別する観点からは、センサの識別情報で足りる。分子汚染センサがどの保管搬送容器に収容されているかを把握するには、少なくともセンサの識別情報と保管搬送容器の識別情報を要する。保管搬送容器に収納される半導体ウエハがどのロットに対応するかは、製造ロットの識別情報により特定され得る。
【００３３】
ところで、製造プロセスの途中にて、半導体ウエハを収納する保管搬送容器は、必要に応じて交換され得る。例えば、レジストの塗布やエッチングの処理は半導体ウエハを特に汚染させるので、そのような処理に専用の保管搬送容器を使用することがある。このような場合でも、上記の識別情報を利用して、半導体ウエハと、保管搬送容器またはウエハキャリアと、分子汚染センサとの対応関係を識別情報により常に把握しておくことが可能である。したがって、このような識別情報を読み出し可能なメモリに記憶させておけば、それを読み出すことによって分子汚染センサの区別等をすることが可能になる。これらの識別情報に加えて、初期発振周波数や以後の周波数測定値を含む特性管理に必要な情報を読み書き可能なメモリに格納しておくことも有利である。このようにすると、読取装置で読み取った情報を中央の制御装置（例えば、分子汚染計測装置１１２）に送信することなしに、読み取った時点で分子汚染の状況を分析することが可能になるからである。基板３０１上の各要素は、基板３０１の裏面に設けられた電極３０８を通じて外部接点２０８に結合される。
【００３４】
分子汚染センサ２０６には、センサを識別するための識別情報３１０が付されている。この識別情報３１０は、センサ情報メモリ３０６に記憶することが可能であり、また、フープポッド等に付与された識別番号と対応させることも可能である。識別情報３１０は、光学的に読み取ることの可能なバーコードより成る。識別情報３１０は、バーコードに代えて、「ＸＭＦ０２００５８」のような文字や記号、ホログラフィーシール、磁気テープ等とすることが可能である。光学的な読取を行なう場合には、保管搬送容器の識別情報付近の材料は、光学的な読取が可能であるような透明な材料で形成されることを要する。この実施例では、光学的に読み取り可能な識別情報３１０と、センサ情報メモリ３０６に格納される識別情報の両者が使用されているが、分子汚染センサを区別する観点からは、一方のみを利用することも可能である。しかし、保管搬送手段１０６は一般に透明なプラスチック材料より成り、英数字のような識別番号は目視によっても識別可能な点で、電子情報に加えてそのような識別情報を設けることは有利である。
【００３５】
図６は、分子汚染センサ２０６に使用される水晶振動子３０２の平面図（Ａ）および断面図（Ｂ），（Ｃ）を示す。水晶振動子３０２は、例えばＡＴカットのような所定の方向にカットされた結晶板４０２より成る。発振動作を行なわせる観点からは他のカット面を採用することも可能である。ただし、ＡＴカットの発振動作は他の面に比べて発振周波数の温度依存性が少ない点で、本願実施例における分子汚染計測に適している。例えば直径６ｍｍで厚さが４０μｍの結晶板４０２に、例えば直径３ｍｍの金（Ａｕ）より成る所定の電極４０４を結晶板４０２の表裏に設ける。電極４０４を通じて結晶板４０２に電圧を印加して、機械的な振動を発生させる。この程度の大きさの水晶振動子を形成することによって、例えば２５ＭＨｚの周波数を発振させることができる。結晶板４０２としては、水晶以外にもニオブ酸リチウムまたはリチウム・ナイオベート（ＬｉＮｂＯ_３）や、表面弾性波（ＳＡＷ：　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｗａｖｅ）素子のような圧電効果を有する結晶を採用することが可能である。
【００３６】
図６の（Ｃ）に示される構造では、更に、結晶板４０２および電極４０４上に、例えばシリコン（Ｓｉ）のような所定の材料が成膜されている。シリコンを成膜しておくと、その水晶振動子は、シリコンより成る半導体ウエハと同様の分子汚染の影響を受け得るので、分子汚染センサに適切である。また、金は、有機物が付着しやすい一方、水は付着しにくいという性質を有する。シリコンは有機物および水のいずれも付着しやすいという性質を有する。したがって、金電極の露出した水晶振動子（Ｂ）と、シリコンの成膜されているもの（Ｃ）を用意し、それらの周波数変化を調べることにより、金もシリコンも汚染されている場合は、汚染物質が有機物であることがわかる。また、金は汚染されていないがシリコンは汚染されている場合は、汚染物質は水分であることがわかる。有機物や水分による汚染は、適切な洗浄工程によって洗浄することが可能であるので、繰り返し使用することが可能である。更に、水晶振動子に銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）を成膜すると、これらの材料は塩素（Ｃｌ）等と反応しやすいので塩素等に関連する分子汚染を調べることが可能になる。このように、成膜材料の異なる複数のセンサを用意すると、汚染物質の種類を判別することが可能になる。
【００３７】
次に、本願実施例により分子汚染を測定する手法について説明する。用意した水晶振動子は２種類であり、２チャネルの分子汚染センサ・ヘッドを形成する。１つは図６（Ｂ）のような結晶板上に金電極が露出しているものである。もう１つは、結晶板上にドーピングされていないシリコンをエバポレーション（ＥＢ）蒸着で２０ｎｍの厚さに成膜したものである。このシリコンは、スパッタ法で成膜することも可能である。これら２つの水晶振動子を図５に示すようなフレーム内に固定して分子汚染センサ２０６を形成する。なお、分子汚染と雰囲気の湿度や温度との間には密接な関連性のある場合が多いので、分子汚染センサに湿度や温度を測定するためのセンサを備えておくことが有利である。
【００３８】
この分子汚染センサ２０６は、保管搬送容器１０６内（またはウエハキャリア２０４）に設けられる。センサは有機溶媒等で充分に洗浄され、発振周波数が測定され、分子汚染センサの識別情報と共にその測定値は分子汚染計測装置１１２のデータベースおよびセンサ情報メモリ３０６に記憶される。分子汚染センサの識別情報は、例えば英数字やバーコードのような光学的に読み取ることも可能である。分子汚染計測装置１１２に取り込む情報のうち主要なものは次のようなものである：
センサの識別番号：　Ｆｊ−ＱＣＭ−２００２−Ｍ−Ｐ２−Ｅｔｃｈ−２２５
第１チャネルの初期発振周波数：ｆ_１０　Ｈｚ
第２チャネルの初期発振周波数：ｆ_２０　Ｈｚ
第１チャネルの表面物質：　Ａｕ
第２チャネルの表面物質：　Ｓｉ
設置日：　２００２．０１．１５
洗浄履歴：　２００２．０１．１５
保管搬送容器のポッド番号：　Ｆｊ−Ｍ−５０００５２３８
製造元：　○○○○株式会社
製造ロット：　ＱＥＬＣ−２００２−Ｆ−２０００５３ＡＵ
これらの情報は分子汚染計測装置１１２のデータベースで一括管理される。
【００３９】
次に、保管搬送容器１０６内に半導体ウエハを収納し、所定のプロセス装置１０２に保管搬送容器１０６を取り付ける。この段階で、分子汚染センサ２０６は、分子汚染計測装置１１２に電気的に結合されるので、読取装置１０８は分子汚染センサ２０６から識別情報や周波数情報を読み取り、分子汚染計測装置１１２に送信することが可能である。この送信された情報に基づいて、分子汚染計測装置１１２は、汚染状況を調べる。また、必要に応じて、読み取った周波数値又はその周波数値に基づいて算出された周波数変化量（分子汚染量）をセンサ情報メモリ３０６に記憶させる。
【００４０】
情報を読み取って分子汚染計測装置１１２送信するのは、プロセス装置に半導体ウエハを導入する前であっても、後であっても、前後両方であってもよい。そのプロセス装置の処理による分子汚染を調べるのであれば、処理の前後で周波数情報を読み取り、その差分に基づいて汚染状況を調べることが可能である。また、ある処理を終えた後の測定値と、次の処理の前の測定値とを比較すれば、搬送途中における汚染を調べることが可能になる。このように保管搬送容器１０６（半導体ウエハ２０２）毎に分子汚染の様子を追跡することが可能である。なお、分子汚染の測定は、総てのプロセスについて行ってもよいし、所定のプロセスについてのみ行なうことも可能である。
【００４１】
例えば、第２チャネルの水晶振動子の初期発振周波数が、
ｆ_２０＝２５０００１５２Ｈｚ
であり、エッチングが終了した時点における発振周波数が、
ｆ_２１＝２４９９９８００Ｈｚ
であり、以後のアッシングが終了した時点における発振周波数が、
ｆ_２２＝２４９９９３７３Ｈｚ
になったとする。この場合、初期状態からエッチング工程までの周波数変化は、
２５０００１５２−２４９９９８００＝３５２Ｈｚ
であり、エッチング工程からアッシング工程までの周波数変化は、
２４９９９８００−２４９９９３７３＝４２７Ｈｚ
となる。分子汚染センサの感度が、０．５２ｎｇ／ｃｍ^２／Ｈｚとすると（１ｃｍ^２当たり０．５２ｎｇの分子が付着すると１Ｈｚ周波数が偏移する）、３５２Ｈｚは１８３．０４ｎｇに相当し、４２７Ｈｚは２２２．０４ｎｇに相当するので、初期状態からアッシングの終了までの汚染量は、
１８３．０４＋２２２．０４＝４０５．０８ｎｇ
であることがわかる。
【００４２】
この汚染量が許容範囲内であれば、その工程に至るまでの製造プロセスは過剰に汚染されることなく無事に処理されていることが確認できる。製造工程における各プロセスでどの程度の分子汚染が発生し得るかは、経験により又はシミュレーション等によりある程度は予測することが可能である。したがって、上記の許容範囲がどの程度であるかも事前に予測することが可能である。許容範囲を超えてしまう場合は、その保管搬送容器に収納されている半導体ウエハの特性や歩留まりが悪化する可能性がある。また、その半導体ウエハに処理を施したプロセス装置に異常がある可能性もある。
【００４３】
このような場合は分子汚染計測装置１１２側から製造プロセス・コントローラ１０４に警報を発し、分子汚染の原因を究明し、その対策を講じる。具体的な対策としては、半導体ウエハ、保管搬送容器、ウエハキャリアまたは分子汚染センサを再度洗浄すること、プロセス装置の処理条件を調整すること、一連の製造プロセスを停止させること等が挙げられる。その結果、以降の製品に分子汚染の被害が拡大するのを未然に防ぐことが可能になる。このように、本願実施例によれば、許容値を超える分子汚染を早期に発見することが可能である。
【００４４】
図７は、本願実施例により計測された汚染履歴のグラフを示す。縦軸は、半導体ウエハが受けた分子汚染量（周波数変化量δｆＨｚ）を示す。横軸は一連の製造工程の順に並んだ製造プロセスを示す、すなわち時間を示す。図示されているのは１０個の製造プロセスに対するものであり、この製造プロセスは大工程ＩないしＩＩＩに分割され、大工程Ｉはプロセス１ないし４の４つのプロセスより成り、大工程ＩＩはプロセス５ないし７の３つのプロセスより成り、大工程ＩＩＩはプロセス８ないし１０の３つのプロセスより成る。概して製造工程が進むにつれて分子汚染量が増加していることがわかる。各プロセスには２つの測定値がプロットしてあり、それらはプロセス開始前の測定値と処理後の測定値に対応する。
【００４５】
例えば、第２プロセスにおける処理前後の測定値を比較すると（周波数の差分を計算すると）、第２プロセスでどの程度汚染されたかが判明する。更に、第３プロセスの処理後の測定値と、第４プロセスの処理前の測定値を比較すると、第３プロセスから第４プロセスに至るまでの間に、保管搬送容器内で受けた分子汚染量（搬送途中における分子汚染量）を知ることができる。第４プロセスと第５プロセスの間は、保管搬送容器を交換又は洗浄していることを表現する。
【００４６】
本願実施例では、大工程と大工程の間で保管搬送容器を交換している。分子汚染測定装置１１２は、このような分子汚染量を監視し、全体的な分子汚染量が所定値を超えた場合、特定のプロセスに関する分子汚染量が所定値を超えた場合（プロセスの異常）、搬送途中における分子汚染量が大幅に増加した等の場合に、予測される分子汚染量の範囲を逸脱したか否かを監視することによって、異常を検知することが可能である。
【００４７】
一連の製造工程において、半導体ウエハがどの保管搬送容器またはウエハキャリアに収納され、いつどのプロセス装置で処理されるかは、予め定められており、システムのデータベースに登録されている。更に、分子汚染計測装置１１２は、製造プロセスの処理内容を制御する製造プロセス・コントローラ１０４にも接続されている。したがって、どの分子汚染センサが、何時、どのロットに、どの保管搬送容器に収容されているか等を検索して探知することが可能である。概して半導体装置の製造工程は、例えば数百工程あり、使用する保管搬送容器も数百ないし数千個にも及び得る。本願実施例によれば、これら多数の保管搬送容器またはウエハキャリアに分子汚染センサを設け、総ての半導体ウエハの汚染レベルを、製造プロセス全般にわたって一括管理することが可能である。
【００４８】
以上説明したように、本願実施例で使用する分子汚染センサ２０６は、保管搬送容器１０６内にまたはウエハキャリア２０４に設けることの可能な小さなものであり、保管搬送容器を開けることなしに容器内の分子汚染の状況を分析することが可能になる。しかも水晶振動子やそれに付随する集積回路は比較的安価である。したがって、このような分子汚染センサ２０６を、多数の保管搬送容器に安価に設けることが可能である。分子汚染センサ２０６をケーブルで計測装置に接続することを要しないので、複雑な配線も不要である。
【００４９】
本願実施例によれば、半導体ウエハと行動を共にする分子汚染センサが総て区別され、そのセンサから得られる周波数の差分（周波数変化）を調べることにより、半導体ウエハ毎の汚染状況を測定することが可能になる。すなわち、半導体ウエハを搬送する容器に分子汚染センサが同伴しているので、特定の半導体ウエハがどのように汚染されてゆくかを調べることができる。このような作用効果は、上述した特開２００１−１３９４１０のセンサ・ヘッドを、プロセス装置周辺の所定の場所に多数設置したとしても得られない。識別可能な分子汚染センサと容器（半導体ウエハ）とが行動を共にして始めて得られる効果である。
【００５０】
本願実施例によれば、製造プロセス全般にわたって半導体ウエハ毎に分子汚染状況を追跡することができるので、半導体ウエハ毎に、総ての工程で問題のないことを確認することができる一方、異常な分子汚染が観測された場合には直ちに原因究明およびその対策を講じることが可能になる。したがって、信頼性の高い製品を歩留まり高く製造することが可能になる。
【００５１】
本願実施例によれば、周波数変化に基づいて汚染量が検出され、検査開始（センサ情報の読取開始）から検査結果を得るまでに長時間を要しないので、従来懸念されていた歩留まりの悪化を招来しないで済む。
本願実施例では、２つの水晶振動子を用意して２チャネルの分子汚染センサを例にとって説明したが、任意の数のチャネルを用意して分子汚染を検査することが可能である。水晶振動子に成膜された材料が異なれば、付着する分子の量および種類等も異なるので、成膜された材料の異なる振動子を複数用意することにより、分子汚染量だけでなく、分子汚染の態様をより詳しく知ることが可能になる。例えば、結晶板上に金電極が露出しているもの、シリコンを成膜しているもの、銅を成膜しているものの３つを用意して３チャネルの分子汚染センサを形成することも可能である。これにより、シリコン材料に関する分子汚染量に加えて、塩素に起因する分子汚染についても調べることが可能になる。更に、測定内容をより充実させて高精度の測定を行うために、水晶振動子に加えて、温度計測手段や湿度計測手段を分子汚染センサに設けることも有利である。
【００５２】
［第２実施例］
以下、本願発明による第２実施例について説明する。第２実施例では、第１実施例とは異なり、分子汚染センサに対する電力供給及び汚染情報の読み出し等の信号の送受信が、分子汚染センサと非接触の形式で行われる。
【００５３】
図８は、半導体ウエハの保管及び搬送を行うために使用される保管搬送容器内の様子を示す。例えば、フープポッドである保管搬送容器８０２の中には、複数の半導体ウエハ８０４を収納するための「基板受入棚」であるウエハキャリア８０６が収容されている。保管搬送容器８０２内には、分子汚染センサ８１０が、取付部８１２によって着脱可能に取り付けられている。同様に、ウエハキャリア８０６にも分子汚染センサ８１４が、取付部８１６によって着脱可能に取り付けられている。本実施例では、２つの分子汚染センサ８１０，８１４が使用されているが、必ずしも同時に２つの分子汚染センサを使用する必要はなく、何れか一方のみを使用することも可能である。分子汚染センサを、できるだけ半導体ウエハと同じ雰囲気にさらす観点からは、ウエハキャリアに設けることが望ましい。また、分子汚染センサを取り付ける場所や向きについても適宜変更することが可能である。ただし、後述するように、情報読取及び書込装置のような外部装置と電磁波等による通信を効果的に行う観点からは、そのような外部装置に対面し得る場所及び向きに設けられることが望ましい。
【００５４】
半導体ウエハ８０４に所定の製造工程における処理を施す前の状態では、図示されているように、保管搬送容器８０２は、ウエハキャリア８０６を収容して密閉されている。所定の処理を施す場合には、この保管搬送容器８０２をプロセス装置（図示せず）に取り付け、保管搬送容器８０２の正面パネル８０８を開き、ウエハキャリア８０６をプロセス装置の内部に導入する。プロセス装置内部では、ウエハキャリア８０６に収納されている半導体ウエハ８０４に所定の処理を施す。その後に、ウエハキャリア８０６は、再び保管搬送容器８０２内に収容され、正面パネル８０８を閉じることで容器内は密閉される。
【００５５】
図９は、本願実施例による分子汚染センサの概略斜視図を示す。分子汚染センサ９００は、信号処理部９０２と、信号処理部９０２上のソケット９０５に着脱可能に取り付けられた２つの水晶振動子９０４，９０６を有する。本実施例では水晶振動子が使用されているが、本発明はこれに限定されず、圧電効果を有する結晶片より成る振動子を信号処理部９０２上に設けることが可能である。分子汚染レベルの変化に応じて、振動子の発振周波数が変化することが可能であればよいからである。ただし、温度や湿度のような、分子汚染以外の環境変化に対する変動が少なく、比較的安定的に発振動作を行わせる観点からは、水晶振動子を利用することが好ましい。これら２つの水晶振動子９０４，９０６は、例えばステンレスより成る、直方体形状の網目状の格子（又はフレーム）９０８によって包囲されている。このフレームは、保管搬送容器８０２またはウエハキャリア８０６に分子汚染センサ９０４，９０６を取り付ける又はそれを取り外す際のハンドリング用の構造である。例えば、このフレームを利用して分子汚染センサを保管搬送容器から取り外し、分子汚染センサを洗浄する、又は保管搬送容器若しくはウエハキャリアを交換することができる。なお、このフレーム９０８も、信号処理部９０２に着脱可能に取り付けられており、フレーム９０８を取り外すことで、水晶振動子９０４，９０６をソケット９０５から取り外すことが可能になる。
【００５６】
水晶振動子９０４，９０６は、第１実施例と同様に保管搬送容器８０２内で半導体ウエハと同じ雰囲気中に置かれる。言い換えれば、半導体ウエハ周辺のガスが水晶振動子９０４，９０６の付近にも流れて来るように設けられる。このため、半導体ウエハ８０４がガス状物質により汚染される場合には、水晶振動子９０４，９０６も同様にガス状物質により汚染されることになる。
【００５７】
信号処理部９０２には、分子汚染センサ９００の外部と可視光線、赤外線、電場又は磁場等を通じて通信を行うための通信処理部９１０と、必要なデータの格納及び読み出し等の処理を行う制御部９１２と、水晶振動子９０４，９０６に接続され、汚染レベルに関する情報を作成するための計測部９１４が含まれている。通信処理部９１０、制御部９１２及び計測部９１４の各々は、ＩＣ回路基板上に作成された後に、エポキシ樹脂材料９１６により封止される。通信処理部９１０、制御部９１２及び計測部９１４は、説明の便宜上、機能毎に３つに分けて描いているが、３層に分けることは必須ではなく、１つの回路基板にまとめることも可能であるし、分子汚染センサの機能に応じて、更に多くの多層構造にすることも可能である。
【００５８】
図１０は、分子汚染センサの機能に関するブロック図を示す。分子汚染センサは、センサ内で行われる各種の動作を、信号線１００２を通じて制御する制御手段１００４を有する。分子汚染センサは、例えば２５ＭＨｚのような水晶振動子の発振周波数に応じて変化する電気信号を、制御手段１００４の制御の下に出力する発振手段１００６を有する。分子汚染センサは、発振手段１００６から出力された電気信号を例えば赤外線信号に変調し、無線送信する送信手段１００８を有する。水晶振動子に汚染分子が付着すると、その発振周波数が変化する（低くなる）。この発振周波数の変化を検出することで、その雰囲気の分子汚染レベルを把握することが可能になる。送信手段１００８から無線送信される信号には、そのような発振周波数に関する情報が含まれている。分子汚染センサは、例えば可視光線のような所定の周波数の電磁波のエネルギを電気エネルギに変換し、センサ内の各手段に必要な電力を供給する電源手段１０１０を有する。
【００５９】
更に、分子汚染センサは、センサ情報を電子情報として記憶する記憶手段１０１２を有する。センサ情報には、分子汚染センサの識別情報、保管搬送容器の識別情報、製造ロットの識別情報、半導体ウエハの製造仕様、製造元、製造および出荷日、製造元での出荷検査情報、初期発振周波数、周波数測定値、温度特性、電極材料、センサ表面物質、使用元での受け入れ検査情報、洗浄履歴情報その他の特性管理に必要な情報が含まれ得る。記憶手段１０１２は、第１実施例のセンサ情報メモリ３０６と同様の機能を有する。
【００６０】
図１１は、本願実施例による分子汚染センサの等価回路図を示す。概して、分子汚染センサ１１００は、水晶振動子の発振周波数に応じて変化する電気信号を出力する発振手段１１０２と、その電気信号を変調して無線送信する送信手段１１０４と、発振手段１１０２に電力を供給する電源手段１１０６を有する。
【００６１】
発振手段１１０２は、水晶振動子１１１２と、インバータ１１１４を有する。インバータ１１１４は、例えばＮチャネル及びＰチャネルＦＥＴより成るＣＭＯＳインバータとすることが可能である。水晶振動子１１１２の一端とインバータ１１１４の出力ノード１１１６との間には、例えば５００オームの第１抵抗器１１１８が接続される。例えば１メガオームの第２抵抗器１１２０は、インバータ１１１４に並列に接続される。水晶振動子１１１２の両端は、それぞれ例えば１２ピコファラッドの第１，第２キャパシタ１１２２，１１２４を通じて接地電位に接続される。出力ノード１１１６は、増幅器１１２６の入力に接続される。送信手段１１０４は、一端が増幅器１１２６の出力に接続され、他端が接地電位に接続され、赤外線を発する発光ダイオード１１２８を有する。
【００６２】
電源手段１１０６は、例えば可視光線を受け、光エネルギを電気エネルギに変換する太陽電池１１３０を有する。太陽電池１１３０の出力は、電気エネルギを所定の電圧に調整する調整回路１１３２に接続される。電源手段１１０６内の調整回路１１３２にて適切な値に調整された電圧は、発振手段１１０２内のインバータ１１１４及び増幅器１１２６に印加される。
【００６３】
ところで、分子汚染レベルの測定は、必ずしも時間的に連続的に行う必要はなく、例えば、プロセス装置における処理の前後、及び次のプロセス装置における処理の前の時点で行えばよい。数十メガヘルツの周波数で水晶振動子を振動させ、周波数情報を送信させるのに必要な電力は、せいぜいマイクロワット程度の電力であり、この程度の電力であれば、例えば１〜２秒間の可視光線を太陽電池に照射すれば充分に得られる。
【００６４】
分子汚染センサ１１００の外側の所定の場所には、分子汚染センサ１１００から無線送信された信号を受信する受信手段１１０８と、この受信した信号に基づいて汚染レベルを計測する計測手段１１１０より成る情報リーダ１１０１が設けられている。所定の場所とは、例えば、保管搬送容器を、プロセス装置に又はプロセス装置間の所定の測定地点に取り付けた際に、受信手段１１０８が送信手段１１０４に対面するような場所（例えば、図１及び図２の読み取り装置１０８）である。受信手段１１０８は、一端が接地電位に接続され、分子汚染センサ１１００からの無線信号を受信する受光ダイオード１１３４を有する。計測手段１１１０は、入力端子が受光ダイオード１１３４の他端に接続された増幅器１１３６と、増幅器１１３６の出力端子に接続された計測回路１１３８を有する。
【００６５】
動作を次に説明する。分子汚染センサ１１００が、保管搬送容器８０２に取り付けられ、保管搬送容器８０２はプロセス装置に取り付けられ、そのプロセス装置による処理を行う前の半導体ウエハ８０４の汚染レベルを測定するものとする。まず、太陽電池１１３０に可視光線が照射され、太陽電池の両端に電位差が生じ、この電圧は、調整回路１１３２にて適切な値に調整され、インバータ１１１４及び増幅器１１２６に、例えば３．３ボルトの電源電圧として供給される。そして、水晶振動子１１１２の両端に微小な電圧変化が生じ、インバータ１１１４の出力がスイッチングし、キャパシタ１１２２，１１２４による充放電を繰り返すことで、出力ノード１１１６に発振信号が生じる。この発振信号は、例えば２５ＭＨｚのような水晶振動子１１１２の振動周波数に応じて変化する信号である。出力ノード１１１６に生じた発振信号は、増幅器１１２６により増幅され、発光ダイオード１１２８に供給される。発光ダイオード１１２８は、増幅後の発振信号を強度変調した赤外線信号を発する。
【００６６】
この赤外線信号は、受光ダイオード１１３４により受信され、復調された電気信号を増幅器１１３６に入力する。計測回路１１３８は、適切な値に増幅された電気信号に基づいて、水晶振動子１１１２の発振周波数を見い出し、汚染レベルの計測を行う。水晶振動子１１１２に汚染分子が付着すると、主に水晶振動子の質量増加に起因して、出力ノード１１１６に生じる発振信号の周波数は減少する。従って、計測回路１１３８は、水晶振動子１１１２の発振周波数の変化量を求めることで、前回の測定時点と今回の測定時点の間にどの程度の分子汚染が生じたかを算出することができる。
【００６７】
図１２は、図１１に示される電源手段１１０６に対する他の構成例を示す。この電源手段は、誘導素子であるコイル１２０２と、コイル１２０２の両端に生じた電圧（逆起電力）を整流する整流回路１２０４と、整流回路１２０４に接続された調整回路１２３２を有する。整流回路１２０４は、４つのダイオード１２０６及び１つの平滑キャパシタ１２０７より成る。調整回路１２３２は、図１１の調整回路１１３２と同様なものである。電源手段１１０６’の外側には、コイル１２０８と、そのコイル１２０８に交流電圧を印加する電源１２１０が設けられている。
【００６８】
コイル１２０８は、その両端に交流電圧が印加されると磁場を発生させる。この磁場が電源手段内のコイル１２０２と相互作用することで、コイル１２０２の両端に逆起電力が生じ、整流回路１２０４により全波整流及び平滑化された電圧信号が調整回路１２３２に印加され、発振手段１１０２に電力が供給される。本実施例によれば、電源手段に非接触でエネルギを供給するために、可視光線の代わりに、磁場を利用することが可能である。
【００６９】
図１３は、図１１に示される送信手段１１０４及び受信手段１１０８の他の構成例を示す回路図である。本実施例における送信手段１１０４’は、一端が増幅器１１２６に接続され、直流成分を阻止するキャパシタ１３０２と、キャパシタ１３０２の他端と接地電位の間に接続されたコイル１３０４を有する。受信手段１１０８’は、増幅器１１３６の入力端子と接地電位の間に接続されたコイル１３０６を有する。
【００７０】
送信手段のコイル１３０４に、増幅器１１２６からの増幅後の発振信号が印加されると、コイル１３０４は磁場を生じさせる。この磁場と受信手段のコイル１３０６が相互作用することで、コイル１３０６の両端に電気信号が発生し、その電気信号は増幅器１１３６に入力される。本実施例によれば、送信手段及び受信手段の間で発振周波数に関する情報を伝送するために、赤外線の代わりに、磁場を利用することが可能である。
【００７１】
このように、電源手段に関するエネルギ供給、及び送受信手段の間の信号伝送に、光（可視光及び赤外光）を利用することも磁場を利用することも可能である。エネルギ供給及び信号伝送の双方に光又は磁場を利用することが可能であるのはもちろんのこと、一方に光を利用し、他方に磁場を利用することも可能である。回路構成の簡易化、軽量化及び小型化等の観点からは、上記の実施例のように、双方に光を利用することが望ましい。なお、本願実施例では、図１１に示すような発振手段を例示したが、本発明はこれに限定されず、振動子を適切に発振させる任意の発振手段を使用することが可能である。
【００７２】
次に、本願実施例により分子汚染を測定する際の具体例を説明する。第１実施例の場合と同様に、水晶振動子は、汚染管理の目的に応じて適切なものが選択される。例えば、シリコンウエハの汚染を調べるのであれば、水晶振動子の表面にシリコンが成膜されたものを利用することが好ましい。また、腐食性ガスによる汚染を調べるのであれば、銀や銅電極を有する水晶振動子を利用することが好ましい。以下に説明する例では、２種類の水晶振動子を用意し、１つは図４（Ｂ）のような結晶片上に金電極が露出しているものであり、もう１つは、結晶片上にドーピングされていないシリコンをエバポレーション（ＥＢ）蒸着で２０ｎｍの厚さに成膜したものである。
【００７３】
分子汚染センサは、有機溶媒等で充分に洗浄され、保管搬送容器８０２内（またはウエハキャリア８０６）に設けられた後に、太陽電池１１３０に光を照射するランプ及び赤外線を受信する受信手段１１０８を有する読み書きヘッドに近づけられる。そして、初期の発振周波数に加えて、分子汚染センサの識別情報、種類、設置した日時その他の、測定及び解析に必要な情報が、記憶手段１０１２に記憶される。これらの情報は、総ての分子汚染センサの情報を一括管理するためのデータベースに格納することも可能である。分子汚染センサの識別情報は、例えば英数字やバーコードのように光学的に読み取らせることも可能である。より具体的には、例えば次のような情報が記憶手段１０１２に記憶される：
センサの識別番号：　Ｆｊ−ＱＣＭ−２００２−Ｍ−Ｐ２−Ｅｔｃｈ−２２５
第１チャネルの初期発振周波数：ｆ_１０＝２５０００１５２Ｈｚ
第２チャネルの初期発振周波数：ｆ_２０＝２４９８０５５７Ｈｚ
第３チャネルの種類：導電型湿度センサ
第１チャネルの表面物質：　Ａｕ
第２チャネルの表面物質：　Ｓｉ
第３チャネルの型格：ＨＭ−３５Ｅ
設置日：　２００２．１０．１５
洗浄履歴：　２００２．１０．１５
保管搬送容器のポッド番号：　Ｆｊ−Ｍ−５０００５２３８
製造元：　○○○○株式会社
製造ロット：　ＱＥＬＣ−２００２−Ｆ−２０００５３ＡＵ。
【００７４】
そして、保管搬送容器８０２がプロセス装置に取り付けられた時点、ウエハキャリア８０６がプロセス装置内に導入された時点、プロセス装置における処理が終了した時点その他の所望の時点で、分子汚染センサに電力を与えて発振周波数を測定する。必要に応じて、読み取った周波数値又はその周波数値に基づいて算出された周波数変化量（分子汚染量）が、記憶手段１０１２に記憶される。プロセス装置の処理工程に起因する分子汚染を調べるのであれば、処理の前後で周波数情報を読み取り、その差分に基づいて汚染状況を調べることが可能である。また、ある処理を終えた後の測定値と、次の処理の前の測定値とを比較すれば、搬送途中における汚染を調べることが可能になる。このように保管搬送容器８０２（又はウエハキャリア８０６）毎に分子汚染の様子を追跡することが可能である。
【００７５】
本実施例では、第１ロットの半導体ウエハに関し、第１チャネルの水晶振動子の初期発振周波数が、
ｆ_１０＝２５０００１５２Ｈｚ
であり、６時間後の発振周波数が、
ｆ_１１＝２５０００１０４Ｈｚ
になった。この場合の周波数変化量は、
２５０００１５２−２５０００１０４＝４８Ｈｚ
である。分子汚染センサの感度が、０．５２ｎｇ／ｃｍ^２／Ｈｚとすると（１ｃｍ^２当たり０．５２ｎｇの分子が付着すると１Ｈｚ周波数が偏移する）、４８Ｈｚは２５ｎｇに相当するので、密閉された保管搬送容器８０２内で保管されていた６時間の間に、２５ｎｇの汚染があったことが判明する。
【００７６】
その後、半導体ウエハ８０４にエッチング処理が行われ、約３０分の待ち時間の後に行われる次のアッシング工程の直前に発振周波数を測定したところ、
ｆ_１２＝２４９９９９９１Ｈｚ
になっていた。この場合の周波数変化量は、
２５００００１０４−２４９９９９９１＝１１３Ｈｚ
であり、１１３Ｈｚは５９ｎｇに相当するので、保管搬送容器８０２の搬送途中及び３０分の待ち時間の間に、５９ｎｇの汚染があったことが判明する。
【００７７】
また、次の第２ロットの半導体ウエハに対して、同じくアッシング工程の直前に発振周波数を測定したところ、３０４Ｈｚの周波数変化が観測され、１５８ｎｇもの汚染のあったことが判明した。これは、第２ロットにて、エッチング処理に続くアッシング工程が、３０分程度の待ち時間後に行われるべきところ、アッシング工程を行うプロセス装置の故障に起因して、約１時間半の間待機させられたことに起因する。このように、第１ロットは約６０ｎｇ程度の汚染量にとどまっているが、第２ロットでは約２．６倍もの汚染を受けたことを明確に把握することが可能になる。
【００７８】
このようにして測定した汚染量が許容範囲内であれば、その工程に至るまでの製造プロセスは、過剰に汚染されることなく無事に処理されていることが確認できる。一方、汚染量が許容範囲を超えてしまった場合は、例えば、計測手段５０１の側から警報を発することで、分子汚染の原因を究明し、その対策を講じることが可能になる。従って、第１実施例と同様に、許容値を超える分子汚染を早期に発見することが可能である。
【００７９】
本願実施例による分子汚染センサへの電力供給、及び分子汚染センサからの情報の読み出し又はそこへの書き込みは、非接触で行われるので、例えば測定する度に容器を開ける等の作業を必要とせず、簡易に測定等を行うことが可能になる。すなわち、分子汚染センサに非接触でエネルギを供給し、分子汚染センサを作動させ、非接触で得られる周波数情報の差分に基づいて汚染量が検出されるので、検査開始から検査結果を得るまでの時間は非常に短く、従来懸念されていたような、汚染レベルの検査が長期化することに起因する歩留まりの悪化を回避することができる。
【００８０】
また、分子汚染センサへの電力供給等を非接触で行うので、分子汚染センサにアクセスするための電気接点やソケットのような専用の電気部品を保管搬送容器又はウエハキャリアに設けることは必須ではない。保管搬送容器又はウエハキャリアには、分子汚染センサを取り付けるための簡単な手段（例えば、図８の取付部８１２，８１６）が設けられていればよい。ただし、本願実施例のように、分子汚染センサとの間でエネルギの伝送及び情報通信を非接触で行うには、保管搬送容器（少なくとも分子汚染センサ付近の部分）が、センサの使用する可視光線、赤外光線、電場又は磁場を遮蔽しないものであることを要する。従って、本発明に、金属のような保管搬送容器を使用することは困難であるが、通常のスミフポッドやフープポッド等の容器は、透明なプラスチックやガラス等の材料で形成され、可視光線等を遮蔽しないので、多くの場合に本発明を利用することが可能である。
【００８１】
発振手段に電力を供給する電源手段に関し、非接触方式ではなく、保管搬送容器に収納され得る小型の電池を利用することも技術的には可能である。しかしながら、そのような電池には寿命があるので、電池の使用頻度に応じて交換する又は充電する等の電池を管理する作業が必要になる。また、その電池は小型であり、寿命は比較的短いので、電池の管理負担は一層重くなる。更に、電池交換等のために電池は取り外し可能に取り付けられる必要があるが、そのような取付機構を設けることは、保管管理容器内に収容する要素をできるだけ少なくして容器内を清浄にする観点から不利である。本願実施例のように、光又は磁場のような非接触の形式で、分子汚染センサにエネルギを伝送することで、電池を利用した場合に懸念される諸問題を回避することが可能になる。
【００８２】
本願実施例における分子汚染センサの発振手段１１０２、送信手段１１０４及び電源手段１１０６は、集積回路として形成され、エポキシ樹脂９１６で封止されている。このため、分子汚染の原因となるようなガス状物質が、集積回路から発生する虞を抑制することが可能になる。また、水晶振動子以外の要素を封止することで、集積回路が露出している場合に比べて、分子汚染センサを洗浄する作業負担を軽減することにもなる。ただし、電力用のエネルギの伝送及び周波数情報の送信等を行い得るようにしておく必要がある。このため、分子汚染センサの外部と光等を通じて通信を行うための通信処理部９１０を、信号処理部９０２の底面に設け、例えば太陽電池の受光面等を露出させることが有利である。
【００８３】
以下、本発明により教示される手段を列挙する。
【００８４】
（付記１）　製造工程における材料基板の汚染状況を監視する分子汚染監視システムであって：
前記材料基板を保管および搬送する複数の容器の各々に設けられた分子汚染センサから、個々の分子汚染センサの識別情報および周波数情報を、前記分子汚染監視システムのデータベースに読み込み、
前記周波数情報に基づいて、前記材料基板の汚染状況を監視することを特徴とする分子汚染監視システム。
【００８５】
（付記２）　同一の分子汚染センサに関する周波数情報の変化に基づいて、汚染状況を監視することを特徴とする付記１記載の分子汚染監視システム。
【００８６】
（付記３）　前記識別情報が、光学的又は電気的に読み取ることの可能な情報であることを特徴とする付記１記載の分子汚染監視システム。
【００８７】
（付記４）　所定の製造工程における処理を材料基板に施すプロセス装置と、前記プロセス装置に取り外し可能に取り付けられ、前記材料基板を保管および搬送することが可能な保管搬送容器と、
前記保管搬送容器に設けられ、圧電効果を奏する結晶より成る振動子と前記振動子の周波数情報を出力する出力回路とを有する分子汚染センサと、
前記保管搬送容器が前記プロセス装置に取り付けられた場合に、前記分子汚染センサから前記周波数情報および分子汚染センサの識別情報を読み取る読取装置を有し、前記振動子に汚染分子が付着することによって前記振動子の発振周波数が変化し、前記周波数情報および前記識別情報に基づいて、前記保管搬送容器内の材料基板の汚染状況を監視することを特徴とする分子汚染監視システム。
【００８８】
（付記５）　前記プロセス装置における処理の前および後における前記材料基板の汚染状況を測定することを特徴とする付記４記載の分子汚染監視システム。
【００８９】
（付記６）　更に、前記材料基板の汚染レベルが所定の閾値を超えたか否かを判定する手段を有することを特徴とする付記４記載の分子汚染監視システム。
【００９０】
（付記７）　所定の製造工程における処理を材料基板に施すプロセス装置に取り外し可能に取り付けられ、前記材料基板を保管および搬送することが可能な保管搬送容器であって、
前記保管搬送容器に設けられ、圧電効果を奏する結晶より成る振動子と前記振動子の周波数情報を出力する出力回路とを有する分子汚染センサを有し、
前記保管搬送容器が前記プロセス装置に取り付けられた場合に、前記分子汚染センサから前記周波数情報および分子汚染センサの識別情報が読読取装置により読み取られ、
前記振動子に汚染分子が付着することによって前記振動子の発振周波数が変化し、前記周波数情報および前記識別情報に基づいて、前記保管搬送容器内の材料基板の汚染を検出することを特徴とする保管搬送容器。
【００９１】
（付記８）　圧電効果を奏する結晶より成る振動子と該振動子の周波数情報を出力する出力回路とを有する分子汚染センサであって、
材料基板を保管および搬送する保管搬送容器に設けられ、
所定の製造工程における処理を前記材料基板に施すプロセス装置に取り外し可能に取り付けられる前記保管搬送容器が、前記プロセス装置に取り付けられた場合に、前記周波数情報および分子汚染センサの識別情報を読取装置に読み取らせ、
前記振動子に汚染分子が付着することによって前記振動子の発振周波数が変化し、前記周波数情報および前記識別情報に基づいて、前記保管搬送容器内の材料基板の汚染を検出することを特徴とする分子汚染センサ。
【００９２】
（付記９）　前記振動子に成膜された材料が、前記材料基板にも含まれていることを特徴とする付記８記載の分子汚染センサ。
【００９３】
（付記１０）　前記分子汚染センサが、圧電効果を奏する結晶より成る複数の振動子を有し、各振動子には互いに異なる材料が成膜されることを特徴とする付記８記載の分子汚染センサ。
【００９４】
（付記１１）　更に、前記分子汚染センサが、前記振動子に所定の電圧を印加して振動させる発振制御回路を有することを特徴とする付記８記載の分子汚染センサ。
【００９５】
（付記１２）　前記分子汚染センサが、前記保管搬送容器に取り外し可能に取り付けられることを特徴とする付記８記載の分子汚染センサ。
【００９６】
（付記１３）　前記識別情報は、光学的に読み取ることが可能であることを特徴とする付記８記載の分子汚染センサ。
【００９７】
（付記１４）　前記識別情報は、前記読取装置によって電気的又は磁気的に読み取ることが可能であることを特徴とする付記８記載の分子汚染センサ。
【００９８】
（付記１５）　前記振動子が、水晶振動子であることを特徴とする付記８記載の分子汚染センサ。
【００９９】
（付記１６）　前記周波数情報が、前記保管搬送容器および前記読取装置を接続する電気接点を通じて伝送されることを特徴とする付記８記載の分子汚染センサ。
【０１００】
（付記１７）　前記周波数情報が、前記保管搬送容器および前記読取装置に設けられた電磁コイル手段を通じて非接触で伝送されることを特徴とする付記８記載の分子汚染センサ。
【０１０１】
（付記１８）　圧電効果を有する結晶片より成る振動子の発振周波数に応じて変動する電気信号を出力する発振手段と、
前記電気信号を変調し、前記振動子に汚染分子が付着することにより変化する前記発振周波数に関する情報を、無線送信する送信手段と、
所定の周波数の電磁波のエネルギを電気エネルギに変換し、前記発振手段に電力を供給する電源手段
を有することを特徴とする分子汚染センサ。
【０１０２】
（付記１９）　前記振動子が、水晶振動子より成ることを特徴とする付記１８記載の分子汚染センサ。
【０１０３】
（付記２０）　前記発振手段が、各々が圧電効果を有する結晶片より成る複数の振動子を有し、各振動子には互いに異なる材料が成膜されていることを特徴とする付記１８記載の分子汚染センサ。
【０１０４】
（付記２１）　前記電源手段が、太陽電池を有することを特徴とする付記１８記載の分子汚染センサ。
【０１０５】
（付記２２）　前記電源手段が、誘導起電力を生じさせる誘導素子と、前記誘導素子に接続された整流回路を有することを特徴とする付記１８記載の分子汚染センサ。
【０１０６】
（付記２３）　前記送信手段が、前記電気信号を赤外線信号に変換するダイオードを有することを特徴とする付記１８記載の分子汚染センサ。
【０１０７】
（付記２４）　前記送信手段が、前記電気信号を、赤外線より低周波の電磁波で送信するための誘導素子を有することを特徴とする付記１８記載の分子汚染センサ。
【０１０８】
（付記２５）　前記発振手段、前記送信手段及び前記電源手段が、樹脂材料により封止されることを特徴とする付記１８記載の分子汚染センサ。
【０１０９】
（付記２６）　付記１記載の分子汚染センサから無線送信された信号を受信し、前記発振周波数に関する情報を抽出することで、分子汚染レベルを測定する計測装置。
【０１１０】
（付記２７）　更に、付記１記載の分子汚染センサから無線送信された信号を受信する受光ダイオードを有することを特徴とする付記２６記載の計測装置。
【０１１１】
（付記２８）　更に、付記１記載の分子汚染センサから無線送信された信号を受信する誘導素子を有することを特徴とする付記２６記載の計測装置。
【０１１２】
（付記２９）　所定の製造工程における処理を材料基板に施すプロセス装置に取り外し可能に取り付けられ、前記材料基板を密閉して保管及び搬送するための保管搬送容器であって、
付記１８記載の分子汚染センサを、着脱可能に取り付けるための取付手段を有することを特徴とする保管搬送容器。
【０１１３】
（付記３０）　所定の製造工程における処理を材料基板に施すプロセス装置に取り外し可能に取り付けられ、前記材料基板を密閉して保管及び搬送するための保管搬送容器に収納され、前記材料基板を載置するための基板受入棚であって、付記１８記載の分子汚染センサを、着脱可能に取り付けるための取付手段を有することを特徴とする基板受入棚。
【０１１４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、製造プロセス全般にわたって、製品レベルで分子汚染の状況を追跡することが可能になる。また、密閉された容器内の分子汚染の状況を調べることも可能になる。
【０１１５】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本願実施例による分子汚染監視システム１００の部分概略図を示す。
【図２】図２は、本願実施例による分子汚染監視システム１００の部分拡大図を示す。
【図３】図３は、ウエハキャリアに分子汚染センサを設けた形態を示す図である。
【図４】図４は、本願実施例による分子汚染センサ２０６の拡大図を示す。
【図５】図５は、本願実施例による分子汚染センサ２０６を設けるためのフレームの概略図を示す。
【図６】図６は、水晶振動子の概略平面図および概略断面図を示す。
【図７】図７は、本願実施例により計測された汚染履歴のグラフを示す。
【図８】図８は、半導体ウエハの保管及び搬送を行うための保管搬送容器内の概略図を示す。
【図９】図９は、本願実施例による分子汚染センサの概略斜視図を示す。
【図１０】図１０は、分子汚染センサの機能に関するブロック図を示す。
【図１１】図１１は、本願実施例による分子汚染センサの等価回路図を示す。
【図１２】図１２は、電源手段の他の構成例を示す回路図である。
【図１３】図１３は、送信手段及び受信手段の他の構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
１００　分子汚染監視システム
１０２　プロセス装置
１０３，１０７　側壁
１０４　製造プロセス・コントローラ
１０６　保管搬送容器
１０８　読取装置
１１０　ステージ
１１２　分子汚染測定装置
２０２　半導体ウエハ
２０４　ウエハキャリア
２０６　分子汚染センサ
２０８，２０９　外部接点
２１０　ソケット
３０１　基板
３０２　水晶振動子
３０４　発振制御回路
３０６　センサ情報メモリ
３０８　電極
３１０　識別情報
４０２　結晶板
４０４　電極
４０６　成膜材料
８０２　保管搬送容器
８０４　半導体ウエハ
８０６　ウエハキャリア
８０８　正面パネル
８１０，８１４　分子汚染センサ
８１２，８１６　取付部
９００　分子汚染センサ
９０２　信号処理部
９０４，９０６　水晶振動子
９０５　ソケット
９０８　フレーム
９１０　通信処理部
９１２　制御部
９１４　計測部
９１６　エポキシ樹脂
１００２　信号線
１００４　制御手段
１００６　発振手段
１００８　送信手段
１０１０　電源手段
１０１２　記憶手段
１１００　分子汚染センサ
１１０１　情報リーダ
１１０２　発振手段
１１０４　送信手段
１１０６　電源手段
１１０８　受信手段
１１１０　計測手段
１１１２　水晶振動子
１１１４　インバータ
１１１６　出力ノード
１１１８，１１２０　抵抗器
１１２２，１１２４　キャパシタ
１１２６　増幅器
１１２８　発光ダイオード
１１３０　太陽電池
１１３２　調整回路
１１３４　受光ダイオード
１１３６　増幅器
１１３８　計測回路
１２０２，１２０８　コイル
１２０４　整流回路
１２０６　ダイオード
１２１０　交流電源
１２３２　調整回路
１３０２　キャパシタ
１３０４，１３０６　コイル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a system for monitoring molecular contamination of a material substrate such as a semiconductor wafer, a sensor for detecting molecular contamination, a measuring device, a storage / transport container to which the sensor can be attached, and a substrate receiving shelf.
[0002]
[Prior art]
In the manufacturing process of semiconductor devices, liquid crystal display devices, hard disks, pharmaceuticals, and the like, it is necessary to protect these products from contamination during the manufacturing process in order to complete them successfully. For this reason, the manufacturing process is generally performed in a clean room. Since clean air that has passed through a filter is sent into the clean room, such a filter may generate dust (floating particles) floating as a solid in air of, for example, about 0.1 μm in the course of manufacturing. It is possible to relatively satisfactorily prevent the product from being adhered to and contaminated.
[0003]
However, the cause of the contamination is not limited to such suspended particles, but may be caused by gaseous substances that cannot be completely removed by the above-mentioned filter. This gaseous substance causes molecular-level contamination, and the vapor (gaseous substance) comes into contact with a semiconductor wafer, a glass substrate, or the like, thereby causing molecular-level contamination. For example, when such a vapor comes into contact with a semiconductor wafer, a film formed later may be easily peeled off, or a defect in characteristics of a completed product may be caused. The gaseous substances include, but are not limited to, organic substances such as alcohols and organic solvents, paints on indoor wall surfaces, sweat from the human body, and vapors caused by ammonia and the like.
[0004]
In order to investigate the cause of contamination (gaseous substance) and the degree of contamination of molecular contamination, it is common practice to perform collection using a Tenax (TENAX) tube and perform mass spectrometry by GC (Gas Chromatography) -Mass. However, in this method, it is necessary to first suction about 20 to 50 liters of air in the space to be inspected with a pump, adsorb the air to the Tenax tube, and then perform a predetermined analysis by GC-Mass. Therefore, there is a problem that much time is required for collection and analysis, and the apparatus is large and expensive.
[0005]
In this method, a material substrate related to a predetermined manufacturing process in a series of manufacturing processes is extracted, and the state of contamination is checked by performing an inspection on the material substrate. Since the inspection took a long time, for example, several days, in some cases, all the material substrates involved in the manufacturing process performed until the inspection result was found to be undesirable were wasted. Was. It is theoretically possible to stop the manufacturing process until the inspection result is known, but in reality, the manufacturing process must be performed continuously one after another, and even if it is stopped, the limit is tens of minutes. It is said. Therefore, it is practically difficult to stop until the inspection is found. As described above, there is a problem that the inspection is not performed quickly in the conventional method.
[0006]
In the semiconductor manufacturing process, the wafer size tends to increase, and the number of elements per wafer and the unit price per chip also tend to increase. The price per material substrate is increasing not only in the semiconductor technical field but also in other technical fields. Therefore, there is a need to perform inspections quickly to minimize the occurrence of defective products. Further, there is a problem that it is not easy to determine which manufacturing process the material substrate should be extracted and inspected. This is because there is a case where the molecular contamination of the manufacturing process not inspected is remarkable. On the other hand, excessively increasing the number of material substrates to be extracted is not preferable from the viewpoint of yield.
[0007]
In order to more quickly measure the state of molecular contamination, there is a molecular contamination concentration measuring device using a quartz oscillator (for example, see Patent Document 1). Using a technique called QCM (Quartz Crystal Microbalance), focusing on the fact that the oscillation frequency changes when contaminant molecules adhere to the quartz oscillator, a sensor head made of this quartz oscillator is measured via a cable. It connects to the device. The sensor head is placed at the measurement location, the measuring device acquires information from the sensor head via a coaxial cable of, for example, about 10 meters, and analyzes the contamination based on the frequency change of the crystal unit. According to this method, it is possible to quickly (in real time) grasp the state of molecular contamination at that location by using a sensor head installed around the process apparatus.
[0008]
However, since the sensor head is connected to the measuring device with a cable, when there are many locations to be measured, prepare sensor heads corresponding to the number of measurement locations and wire cables to each. There is a need to. Molecular contamination can occur during the course of a manufacturing process, during transportation to a process device, or the like, but the number of manufacturing processes can reach hundreds. Therefore, in order to closely examine the manufacturing processes and places where molecular contamination can occur by this method, in addition to requiring a large number of costs and a large number of sensor heads and measuring devices, a large number of cables are complicatedly drawn. There is a problem that it has to be turned.
[0009]
On the other hand, in order to deal with contamination (molecular contamination) caused by gaseous substances present in the clean room adhering to materials or material substrates during the manufacturing process, material substrates are stored and transported in a closed container. Is being done. That is, when a material substrate is transported in a clean room, it is always stored in a closed container, and when performing a predetermined process, the container is attached to an apparatus that performs the process, and the material substrate is placed in the clean room. Is introduced into the process equipment so as not to touch the air (air outside the process equipment). Then, a predetermined process is performed on the material substrate, and when the process is completed, the material substrate is stored again in the container and sealed.
[0010]
As a closed container, there is a SMIF (Standard Mechanical Interface-Pod) that puts a material substrate in and out of a process apparatus by opening a bottom surface of the container. Further, there is a hoop pod (FOUP: Front Opening Unified-Pod) for taking in and out a material substrate by opening a side surface of the container. By using such a container, it is possible to cope with contamination by floating particles existing in the clean room and molecular contamination from gaseous substances (steam) in the air outside the process apparatus. This type of container is disclosed, for example, in Patent Document 2.
[0011]
However, this alone does not protect against all gaseous contamination. This is because the above-mentioned container is generally composed of a plasticizer such as a relatively inexpensive plastic, but DOP (di-2-ethylhexyl phthalate) and DBP (phthalic acid) This is because molecular contamination by dibutyl) or siloxane may occur. Further, since an antioxidant, a release agent for facilitating release in a molding process, and the like are used in a plastic manufacturing process, there may be molecular contamination caused by these substances.
[0012]
Furthermore, the material substrate after performing a predetermined process in a certain manufacturing process is contaminated with the gas, chemicals, and other decomposed substances used in the process, and when the contaminated material substrate is stored in a closed container and stored, The inner wall of the container is also contaminated, and all the material stored in the container thereafter is affected by molecular contamination caused by the dirty inner wall surface. For example, when a material containing aluminum (Al) is etched, a gas containing chlorine (Cl) may be used, but chlorine is attached to the wafer after the etching. After the etching is completed, the wafer is stored in a container again and hermetically sealed, and the inside of the container is contaminated by the attached chlorine. As a result, the wafers stored in the container thereafter will be contaminated by the contaminated atmosphere in the container. Conventionally, it has been difficult to grasp the state of molecular contamination in such a closed container.
[0013]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-333394
[0014]
[Patent Document 2]
JP-A-8-64666
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION It is a general object of the present invention to provide a molecular contamination sensor, a storage and transport container having the molecular contamination sensor, and a molecular contamination system that enable the state of molecular contamination to be tracked at the product level throughout the manufacturing process. .
[0016]
An object of the present invention is to provide a molecular contamination sensor capable of examining the state of molecular contamination in a closed container and a storage and transport container provided with the molecular contamination sensor.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention,
A molecular contamination monitoring system for monitoring the state of contamination of a material substrate in a manufacturing process, comprising:
From the molecular contamination sensor provided in each of a plurality of containers that store and transport the material substrate, identification information and frequency information of each molecular contamination sensor are read into the database of the molecular contamination monitoring system,
A molecular contamination monitoring system is provided, wherein a contamination status of the material substrate is monitored based on the frequency information.
[0018]
According to the present invention,
A molecular contamination sensor having a vibrator made of a crystal having a piezoelectric effect and an output circuit for outputting frequency information of the vibrator,
Provided in a storage transport container that stores and transports the material substrate,
When the storage and transport container that is detachably attached to a process device that performs processing in a predetermined manufacturing process on the material substrate is attached to the process device, the frequency information and the identification information of the molecular contamination sensor are sent to a reading device. Read,
Oscillation frequency of the vibrator changes due to attachment of contaminant molecules to the vibrator, and based on the frequency information and the identification information, contamination of the material substrate in the storage / transport container is detected. A molecular contamination sensor is provided.
[0019]
According to the present invention,
Oscillating means for outputting an electric signal that varies according to the oscillation frequency of a vibrator made of a crystal piece having a piezoelectric effect,
A transmission unit that modulates the electric signal and wirelessly transmits information about the oscillation frequency that changes due to the attachment of contaminant molecules to the vibrator,
Power supply means for converting energy of an electromagnetic wave having a predetermined frequency into electric energy and supplying power to the oscillation means
There is provided a molecular contamination sensor comprising:
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In principle, similar elements will be given the same reference numerals throughout the figures. For convenience of description, a semiconductor manufacturing process will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a manufacturing process in which consideration must be given to liquid crystal display devices, pharmaceuticals, and other molecular contamination.
[0021]
[First embodiment]
FIG. 1 shows a partial schematic diagram of a molecular contamination monitoring system 100 according to an embodiment of the present invention. The molecular contamination monitoring system 100 includes a process device 102 that performs a process in a semiconductor manufacturing process on a semiconductor wafer (material substrate). Although only two process devices 102 are illustrated in the figure for simplicity, there are actually many process devices. Various processing contents and processing conditions in the process device 102 are controlled by a manufacturing process controller 104 connected to each process device 102 via a local area network LAN. A storage transport container 106 capable of storing and transporting a semiconductor wafer (not shown in this figure) in a sealed state is attached to the process apparatus 102. Examples of the storage and transport container 106 include a Sumif pod and a hoop pod. The storage transport container 106 is detachably attached to the process device 102. That is, when performing a predetermined process on the semiconductor wafer in the storage and transport container 106, the storage and transport container 106 is mounted on the stage 110 of the process device 102 and introduces the stored semiconductor wafer into the process device 102. Works as follows. When the predetermined processing for the semiconductor wafer is completed, the semiconductor wafer is stored again, and returns to the sealed state. Thereafter, it is removed from the process device 102 and transported to another process device 102 location for further processing. Such an operation is continuously performed until a necessary process of the manufacturing process is performed on the semiconductor wafer.
[0022]
On the stage 110 of the process device 102, a reading device 108 for reading predetermined information when the storage and transport container 106 is attached is provided. The reading device 108 will be described later. The reading device 108 is coupled to the molecular contamination measuring device 112 via the local area network LAN, and transmits the read information to the molecular contamination measuring device 112. The manufacturing process controller 104 and the molecular contamination measuring device 112 are connected to each other through a local area network LAN, and transmit and receive information on the manufacturing process and information (described later) on molecular contamination.
[0023]
FIG. 2 is a partially enlarged view of the molecular contamination monitoring system 100 according to the embodiment of the present application. A plurality of semiconductor wafers 202 of a predetermined size are stored in the storage and transport container 106, and these semiconductor wafers 202 are collected by a wafer carrier 204. The wafer carrier 204 accommodates, for example, 25 8-inch semiconductor wafers or 12 12-inch semiconductor wafers. In general, a SMIF pod is used for a relatively small semiconductor wafer, and a hoop pod having a simple mechanism for taking in and out a semiconductor wafer is used for a large semiconductor wafer. In the embodiment of the present invention, a container such as a hoop pod having an open side wall (front panel) is taken as an example, but a mechanism for taking a wafer carrier in and out from the bottom side of a container such as a Sumif pod may be employed.
[0024]
When the storage / transport container 106 is mounted on the stage 110 of the process device 102, the side wall 103 of the process device 102 and the front panel 107 of the storage / transport container 106 are opened, and the wafer carrier 204 is introduced into the process device 102. Thereafter, predetermined processing is performed on the semiconductor wafer 202, and when the processing is completed, the wafer carrier 204 is stored in the storage and transport container 106, the side wall 103 and the front panel 107 are closed, and the semiconductor wafer 202 is sealed again. Will be kept.
[0025]
In the storage and transport container 106, a molecular contamination sensor 206 according to the present invention is provided. As will be described later, the molecular contamination sensor 206 has a vibrator made of a crystal having a piezoelectric effect such as a quartz vibrator, and an output circuit for outputting frequency information of the vibrator. When contaminant molecules adhere to the crystal unit, the oscillation frequency of the crystal unit changes. By utilizing this frequency change, it is possible to monitor the state of contamination of the material substrate in the storage and transport container. The output circuit of the molecular contamination sensor 206 is coupled to an external contact 208 provided on the bottom surface of the storage container 106. The external contact 208 is coupled to the socket 210 on the stage 110 when the storage transport container 106 is mounted on the stage 110. Further, socket 210 is coupled to reader 108. The reader 108 has a frequency information reader 212 coupled to the socket 210 via a lead wire, the output of which is coupled to the molecular contamination measurement device 112 via a local area network LAN. The reader 108 has an identification information reader 214 for optically reading identification information such as a bar code attached to the molecular contamination sensor 206. The output of the identification information reader 214 is also transmitted to the molecular contamination measurement device 112 through the local area network LAN. Be combined. Therefore, when the storage and transport container 106 is mounted on the stage 110, the molecular contamination sensor 206 is electrically coupled to the reading device 108, and causes the frequency information reading device 212 to read predetermined information including the oscillation frequency, and The identification information 206 is read by the identification information reading device 214.
[0026]
Although the external contacts 208 and the socket 210 are provided on the bottom surface of the storage and transport container 106 and the stage 110 as in the embodiment of the present application, the external contacts 208 may be provided at other places, for example, on the side surfaces of the storage and transport container 106. Is also possible. In this case, the socket 210 also has a structure in which the socket 210 comes into contact with the side surface of the storage transport container 106. When a Sumif pod is used for the storage / transport container 106, since the semiconductor wafer is taken in and out from the bottom side of the Sumif pod, it is more advantageous to provide the external contacts 208 on the side than on the bottom.
[0027]
As shown in FIG. 3, the molecular contamination sensor 206 can be attached to the wafer carrier 204. Information is read out from the molecular contamination sensor 206 when the wafer carrier 204 is taken out of the storage / transport container 106 and set in the process device 102 when the external contact 209 and the corresponding contact on the process device 102 side (FIG. (Not shown). In this way, it is possible to measure molecular contamination in the process apparatus 102.
[0028]
The means for reading information from the molecular contamination sensor 206 not only utilizes the electrical contact points of the external contacts 208 and the socket 210 as in the embodiment of the present invention, but also is provided in the storage transport container 106 and the reading device 108, respectively. Using an electromagnetic coil (not shown), it is also possible to read in a non-contact manner. The non-contact transmission and reception of signals will be described in detail in the second embodiment. Regardless of whether a contact or non-contact method is adopted, the positional relationship between the storage transport container 106 and the reading device 108 needs to be accurately determined. Otherwise, information cannot be read well. Storage containers such as the Sumif pods and hoop pods are precisely positioned in the process device 102 so that semiconductor wafers can be taken in and out of the process device and the air outside the storage containers so that the positional relationship with the reading device can be improved. Is kept accurate. Moreover, the shape of the storage and transport container is standardized. Therefore, in order to use the present invention, no additional positioning mechanism for maintaining the positional relationship between the storage transport container and the reading device is required.
[0029]
FIG. 4 is an enlarged view of the molecular contamination sensor 206 according to the embodiment of the present application. The molecular contamination sensor 206 includes a quartz oscillator 302 provided on a substrate 301, and an oscillation control circuit 304 that applies a predetermined voltage to the quartz oscillator 302 to vibrate. The oscillation control circuit 304 for oscillating the crystal oscillator can be provided regardless of inside or outside of the storage and transport container 106. However, when handling a high frequency (for example, 25 MHz) as used in the embodiment of the present application, the oscillation operation is performed by controlling the distance (lead wire length) between the oscillation control circuit and the crystal unit, the geometrical positional relationship, and the like. It is a delicate thing that can fluctuate. Therefore, from the viewpoint of satisfactorily performing the oscillation operation and improving the measurement accuracy, it is preferable to provide the oscillation control circuit in the storage / transport container (close to the molecular contamination sensor).
[0030]
The crystal oscillator 302 is provided so that air around the semiconductor wafer also flows into the crystal oscillator 302 in addition to being hermetically sealed in the storage and transport container 106 like a semiconductor wafer. That is, the quartz oscillator 302 is provided so that vapor that contaminates the semiconductor wafer can reach not only the semiconductor wafer but also the quartz oscillator 302.
[0031]
FIG. 5 shows a rectangular frame structure (frame) surrounding the molecular contamination sensor used in the embodiment of the present invention. This frame is a structure for handling in attaching and detaching a molecular contamination sensor to and from a storage transport container or a wafer carrier. Therefore, the structure surrounding the molecular contamination sensor 206 is not a structure that seals the sensor, but a structure that allows air to freely enter and exit the quartz oscillator 302. For example, the molecular contamination sensor can be removed from the storage / transport container by using the frame, and the molecular contamination sensor can be cleaned, or the storage / transport container or the wafer carrier can be replaced.
[0032]
The molecular contamination sensor 206 has a sensor information memory 306 that stores identification information of the molecular contamination sensor 206 and other sensor information as electronic information. Sensor information includes molecular contamination sensor identification information, storage and transport container identification information, manufacturing lot identification information, semiconductor wafer manufacturing specifications, manufacturer, manufacturing and shipping date, shipping inspection information at the manufacturer, initial oscillation frequency, frequency It may include measured values, temperature characteristics, electrode materials, sensor surface materials, acceptance inspection information at the source of use, cleaning history information, and other information necessary for property management. From the viewpoint of distinguishing each of the molecular contamination sensors, sensor identification information is sufficient. In order to know in which storage transport container the molecular contamination sensor is housed, at least identification information of the sensor and identification information of the storage transport container are required. Which lot the semiconductor wafer accommodated in the storage / transport container corresponds to can be specified by the identification information of the production lot.
[0033]
Meanwhile, during the manufacturing process, the storage and transport container that stores the semiconductor wafer can be replaced as needed. For example, since a process of applying or etching a resist particularly contaminates a semiconductor wafer, a dedicated storage / transport container may be used for such a process. Even in such a case, it is possible to always grasp the correspondence between the semiconductor wafer, the storage / transport container or the wafer carrier, and the molecular contamination sensor by using the identification information. Therefore, if such identification information is stored in a readable memory, it becomes possible to distinguish the molecular contamination sensor by reading it. In addition to the identification information, it is also advantageous to store information necessary for characteristic management including an initial oscillation frequency and a subsequent frequency measurement value in a readable / writable memory. This makes it possible to analyze the state of molecular contamination at the time of reading without transmitting the information read by the reading device to the central control device (for example, the molecular contamination measuring device 112). is there. Each element on the substrate 301 is coupled to an external contact 208 through an electrode 308 provided on the back surface of the substrate 301.
[0034]
The molecular contamination sensor 206 is provided with identification information 310 for identifying the sensor. This identification information 310 can be stored in the sensor information memory 306, and can also correspond to an identification number given to a hoop pod or the like. The identification information 310 is composed of an optically readable barcode. Instead of a barcode, the identification information 310 can be a character or a symbol such as “XMF020058”, a holographic seal, a magnetic tape, or the like. In the case of performing optical reading, the material near the identification information of the storage and transport container needs to be formed of a transparent material that can be optically read. In this embodiment, both the optically readable identification information 310 and the identification information stored in the sensor information memory 306 are used, but from the viewpoint of distinguishing the molecular contamination sensor, only one is used. It is also possible. However, it is advantageous to provide such storage information in addition to the electronic information in that the storage and transport means 106 is generally made of a transparent plastic material, and identification numbers such as alphanumeric characters can be visually identified.
[0035]
FIG. 6 shows a plan view (A) and cross-sectional views (B) and (C) of the quartz oscillator 302 used for the molecular contamination sensor 206. The crystal unit 302 is composed of a crystal plate 402 cut in a predetermined direction such as an AT cut. From the viewpoint of performing the oscillating operation, another cut surface can be employed. However, the AT-cut oscillation operation is suitable for the measurement of molecular contamination in the embodiment of the present application in that the temperature dependence of the oscillation frequency is smaller than that of other aspects. For example, on a crystal plate 402 having a diameter of 6 mm and a thickness of 40 μm, for example, predetermined electrodes 404 made of gold (Au) having a diameter of 3 mm are provided on the front and back of the crystal plate 402. A voltage is applied to the crystal plate 402 through the electrode 404 to generate mechanical vibration. By forming a crystal resonator having such a size, a frequency of, for example, 25 MHz can be oscillated. As the crystal plate 402, in addition to quartz, lithium niobate or lithium niobate (LiNbO ₃ ) Or a crystal having a piezoelectric effect, such as a surface acoustic wave (SAW) element.
[0036]
In the structure shown in FIG. 6C, a predetermined material such as silicon (Si) is further formed on the crystal plate 402 and the electrodes 404. If silicon is deposited, the quartz oscillator is suitable for a molecular contamination sensor because it can be affected by the same molecular contamination as a semiconductor wafer made of silicon. In addition, gold has a property that organic substances easily adhere thereto, while water does not easily adhere thereto. Silicon has a property that both organic substances and water are easily attached. Therefore, if a crystal resonator (B) with an exposed gold electrode and a silicon resonator (C) with a silicon film are prepared and their frequency changes are examined, if both gold and silicon are contaminated, It turns out that the contaminants are organic substances. When gold is not contaminated but silicon is contaminated, it can be seen that the contaminant is moisture. Contamination due to organic substances and moisture can be washed by an appropriate washing step, and can be used repeatedly. Further, when silver (Ag) or copper (Cu) is formed on the crystal unit, these materials easily react with chlorine (Cl) or the like, so that molecular contamination related to chlorine or the like can be examined. By preparing a plurality of sensors having different film forming materials, it is possible to determine the type of the contaminant.
[0037]
Next, a method for measuring molecular contamination according to the present embodiment will be described. There are two types of quartz oscillators prepared, forming a two-channel molecular contamination sensor head. One is that a gold electrode is exposed on a crystal plate as shown in FIG. The other is one in which undoped silicon is deposited on a crystal plate to a thickness of 20 nm by evaporation (EB). This silicon can be formed by a sputtering method. These two quartz oscillators are fixed in a frame as shown in FIG. 5 to form a molecular contamination sensor 206. Since there is often a close relationship between molecular contamination and the humidity and temperature of the atmosphere, it is advantageous to provide the molecular contamination sensor with a sensor for measuring humidity and temperature.
[0038]
The molecular contamination sensor 206 is provided in the storage / transport container 106 (or the wafer carrier 204). The sensor is sufficiently washed with an organic solvent or the like, the oscillation frequency is measured, and the measured value is stored in the database and sensor information memory 306 of the molecular contamination measuring device 112 together with the identification information of the molecular contamination sensor. The identification information of the molecular contamination sensor can also be read optically such as, for example, alphanumeric characters and bar codes. The main information to be input to the molecular contamination measuring device 112 is as follows:
Sensor identification number: Fj-QCM-2002-M-P2-Etch-225
Initial oscillation frequency of the first channel: f ₁₀ Hz
Initial oscillation frequency of the second channel: f ₂₀ Hz
Surface material of the first channel: Au
Surface material of the second channel: Si
Installation date: 2002.01.15
Cleaning history: 2002.01.15
Pod number of storage / transport container: Fj-M-50005238
Manufacturer: ○○○○ Co., Ltd.
Production lot: QELC-2002-F-200053AU
These pieces of information are collectively managed in the database of the molecular contamination measurement device 112.
[0039]
Next, the semiconductor wafer is stored in the storage and transport container 106, and the storage and transport container 106 is attached to a predetermined process device 102. At this stage, since the molecular contamination sensor 206 is electrically coupled to the molecular contamination measurement device 112, the reading device 108 reads identification information and frequency information from the molecular contamination sensor 206 and transmits the information to the molecular contamination measurement device 112. Is possible. Based on the transmitted information, the molecular contamination measuring device 112 checks the state of contamination. If necessary, the read frequency value or the frequency change amount (molecular contamination amount) calculated based on the read frequency value is stored in the sensor information memory 306.
[0040]
The information may be read and transmitted to the molecular contamination measurement device 112 before, after, or after introducing the semiconductor wafer into the process device. If molecular contamination due to the processing of the process device is to be checked, it is possible to read frequency information before and after the processing and check the contamination status based on the difference. Also, by comparing the measured value after a certain process with the measured value before the next process, it is possible to check for contamination during the transportation. In this way, it is possible to track the state of molecular contamination for each storage / transport container 106 (semiconductor wafer 202). The measurement of molecular contamination may be performed for all processes, or may be performed only for a predetermined process.
[0041]
For example, the initial oscillation frequency of the crystal oscillator of the second channel is
f ₂₀ = 25000152Hz
And the oscillation frequency at the end of the etching is
f ₂₁ = 24999800Hz
And the oscillation frequency at the end of the subsequent ashing is:
f ₂₂ = 24999373 Hz
Let's say In this case, the frequency change from the initial state to the etching process is
25000152-24999800 = 352Hz
And the frequency change from the etching process to the ashing process is
24999800-24999373 = 427Hz
It becomes. The sensitivity of the molecular contamination sensor is 0.52 ng / cm ² / Hz (1cm ² The frequency of 1 Hz shifts when 0.52 ng of molecules are attached per unit), 352 Hz is equivalent to 183.04 ng, and 427 Hz is equivalent to 222.04 ng, so the amount of contamination from the initial state to the end of ashing is:
183.04 + 222.04 = 405.08 ng
It can be seen that it is.
[0042]
If the amount of contamination is within the allowable range, it can be confirmed that the manufacturing process up to that step is safely processed without excessive contamination. The extent to which molecular contamination can occur in each process in the manufacturing process can be predicted to some extent by experience, simulation, or the like. Therefore, it is possible to predict in advance how much the above tolerance is. If it exceeds the allowable range, there is a possibility that the characteristics and yield of the semiconductor wafers stored in the storage / transport container are deteriorated. Further, there is a possibility that the processing apparatus that has performed the processing on the semiconductor wafer has an abnormality.
[0043]
In such a case, an alarm is issued from the molecular contamination measuring device 112 to the manufacturing process controller 104, the cause of the molecular contamination is determined, and countermeasures are taken. Specific measures include cleaning the semiconductor wafer, the storage / transport container, the wafer carrier, or the molecular contamination sensor again, adjusting the processing conditions of the processing apparatus, and stopping a series of manufacturing processes. As a result, it is possible to prevent the damage of molecular contamination from spreading to subsequent products. As described above, according to the embodiment of the present application, it is possible to early find a molecular contamination exceeding an allowable value.
[0044]
FIG. 7 shows a graph of the contamination history measured according to the embodiment of the present application. The vertical axis indicates the amount of molecular contamination (frequency change δfHz) received by the semiconductor wafer. The horizontal axis indicates the manufacturing processes arranged in the order of a series of manufacturing steps, that is, indicates the time. Shown is for ten manufacturing processes, which are divided into major steps I-III, with major step I comprising four processes, processes 1-4, and major step II comprising process 5 The major step III is composed of three processes 8 to 10. It can be seen that the amount of molecular contamination generally increases as the manufacturing process proceeds. For each process, two measurements are plotted, which correspond to the measurement before the start of the process and the measurement after the treatment.
[0045]
For example, comparing the measured values before and after the processing in the second process (calculating the frequency difference), it is possible to find out how much contamination was caused in the second process. Furthermore, a comparison between the measured value after the third process and the measured value before the fourth process shows that the amount of molecular contamination received in the storage / transport container from the third process to the fourth process. (The amount of molecular contamination during transportation) can be known. Between the fourth process and the fifth process, it indicates that the storage and transport container is being replaced or cleaned.
[0046]
In the embodiment of the present application, the storage and transport container is exchanged between the large processes. The molecular contamination measuring device 112 monitors such an amount of molecular contamination, and when the overall amount of molecular contamination exceeds a predetermined value, and when the amount of molecular contamination related to a specific process exceeds a predetermined value (process abnormality). In the case where the amount of molecular contamination during transportation is greatly increased, an abnormality can be detected by monitoring whether or not the amount of molecular contamination is out of the range of the predicted amount of molecular contamination.
[0047]
In a series of manufacturing processes, in which storage / transport container or wafer carrier the semiconductor wafer is stored, and when and by which process apparatus it is processed, are predetermined and registered in a system database. Further, the molecular contamination measuring device 112 is also connected to the manufacturing process controller 104 for controlling the processing content of the manufacturing process. Therefore, it is possible to search and detect which molecule contamination sensor is contained in which storage transport container in which lot, when, and in which lot. Generally, the manufacturing process of a semiconductor device includes, for example, hundreds of processes, and the number of storage / transport containers to be used can be hundreds to thousands. According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide a molecular contamination sensor in these many storage / transport containers or wafer carriers, and to collectively manage the contamination level of all the semiconductor wafers throughout the manufacturing process.
[0048]
As described above, the molecular contamination sensor 206 used in the embodiment of the present invention is a small one that can be provided in the storage and transport container 106 or on the wafer carrier 204, and can be installed in the container without opening the storage and transport container. It becomes possible to analyze the situation of molecular contamination. In addition, the crystal oscillator and its associated integrated circuit are relatively inexpensive. Therefore, such a molecular contamination sensor 206 can be provided in a large number of storage and transport containers at low cost. Since it is not necessary to connect the molecular contamination sensor 206 to the measurement device with a cable, complicated wiring is not required.
[0049]
According to the embodiment of the present invention, all the molecular contamination sensors acting together with the semiconductor wafer are distinguished, and the contamination status of each semiconductor wafer is measured by examining the difference (frequency change) of the frequency obtained from the sensor. Becomes possible. That is, since the molecular contamination sensor accompanies the container for transporting the semiconductor wafer, it is possible to examine how a specific semiconductor wafer is contaminated. Such an operation and effect cannot be obtained even if a large number of the sensor heads described in JP-A-2001-139410 are installed at predetermined locations around the process apparatus. This is an effect obtained only when the discriminable molecular contamination sensor and the container (semiconductor wafer) act together.
[0050]
According to the embodiment of the present application, since the state of molecular contamination can be tracked for each semiconductor wafer throughout the manufacturing process, it is possible to confirm that there is no problem in all the steps for each semiconductor wafer, If molecular contamination is observed, it is possible to immediately investigate the cause and take countermeasures. Therefore, a highly reliable product can be manufactured with high yield.
[0051]
According to the embodiment of the present invention, the amount of contamination is detected based on the frequency change, and it does not take a long time from the start of the inspection (start of reading the sensor information) to the acquisition of the inspection result. You don't have to come.
In the embodiment of the present application, a description has been given of a two-channel molecular contamination sensor as an example, in which two quartz oscillators are prepared. However, an arbitrary number of channels can be prepared to inspect molecular contamination. Different materials deposited on the crystal unit have different amounts and types of molecules attached.Therefore, preparing a plurality of oscillators with different materials deposited will not only reduce the amount of molecular contamination but also the molecular contamination. Can be known in more detail. For example, it is possible to prepare a three-channel molecular contamination sensor by preparing three types, one with a gold electrode exposed on a crystal plate, one with a silicon film, and one with a copper film. It is. This makes it possible to examine molecular contamination caused by chlorine in addition to the amount of molecular contamination related to the silicon material. Furthermore, in order to enhance the measurement content and perform high-precision measurement, it is also advantageous to provide a temperature measurement unit and a humidity measurement unit in the molecular contamination sensor in addition to the quartz oscillator.
[0052]
[Second embodiment]
Hereinafter, a second embodiment according to the present invention will be described. In the second embodiment, unlike the first embodiment, transmission and reception of signals such as power supply to the molecular contamination sensor and reading of contamination information are performed in a non-contact manner with the molecular contamination sensor.
[0053]
FIG. 8 shows a state inside a storage and transport container used for storing and transporting semiconductor wafers. For example, a wafer carrier 806 which is a “substrate receiving shelf” for storing a plurality of semiconductor wafers 804 is stored in a storage transport container 802 which is a hoop pod. A molecular contamination sensor 810 is detachably attached to the storage / transport container 802 by an attachment portion 812. Similarly, a molecular contamination sensor 814 is detachably attached to the wafer carrier 806 by an attachment portion 816. In this embodiment, two molecular contamination sensors 810 and 814 are used, but it is not always necessary to use two molecular contamination sensors at the same time, and it is possible to use only one of them. From the viewpoint of exposing the molecular contamination sensor to the same atmosphere as the semiconductor wafer as much as possible, it is desirable to provide the sensor on the wafer carrier. Further, the location and the direction of the attachment of the molecular contamination sensor can be changed as appropriate. However, as will be described later, from the viewpoint of effectively performing communication by electromagnetic waves or the like with an external device such as an information reading and writing device, it is desirable that the device be provided in a place and an orientation that can face such an external device. .
[0054]
Before the semiconductor wafer 804 is subjected to processing in a predetermined manufacturing process, as shown, the storage / transport container 802 houses the wafer carrier 806 and is sealed. When performing a predetermined process, the storage / transport container 802 is attached to a process device (not shown), the front panel 808 of the storage / transport container 802 is opened, and the wafer carrier 806 is introduced into the process device. In the processing apparatus, a predetermined process is performed on the semiconductor wafer 804 stored in the wafer carrier 806. After that, the wafer carrier 806 is stored again in the storage and transport container 802, and the container is closed by closing the front panel 808.
[0055]
FIG. 9 is a schematic perspective view of a molecular contamination sensor according to the present embodiment. The molecular contamination sensor 900 includes a signal processing unit 902 and two crystal units 904 and 906 detachably attached to a socket 905 on the signal processing unit 902. Although a quartz oscillator is used in this embodiment, the present invention is not limited to this, and an oscillator made of a crystal piece having a piezoelectric effect can be provided on the signal processing unit 902. This is because it is only necessary that the oscillation frequency of the vibrator can be changed according to the change in the molecular contamination level. However, it is preferable to use a quartz oscillator from the viewpoint of performing a relatively stable oscillation operation with little change with respect to environmental changes other than molecular contamination such as temperature and humidity. These two quartz oscillators 904 and 906 are surrounded by a rectangular grid (or frame) 908 made of, for example, stainless steel. This frame has a structure for handling when the molecular contamination sensors 904 and 906 are attached to or detached from the storage / transport container 802 or the wafer carrier 806. For example, the frame can be used to remove the molecular contamination sensor from the storage and transport container, clean the molecular contamination sensor, or replace the storage and transport container or wafer carrier. Note that this frame 908 is also detachably attached to the signal processing unit 902, and by removing the frame 908, the crystal units 904 and 906 can be removed from the socket 905.
[0056]
The quartz oscillators 904 and 906 are placed in the same atmosphere as the semiconductor wafer in the storage / transport container 802 as in the first embodiment. In other words, the gas is provided so that the gas around the semiconductor wafer also flows near the quartz oscillators 904 and 906. Therefore, when the semiconductor wafer 804 is contaminated with a gaseous substance, the crystal units 904 and 906 are also contaminated with the gaseous substance.
[0057]
The signal processing unit 902 includes a communication processing unit 910 for performing communication with the outside of the molecular contamination sensor 900 through visible light, infrared light, an electric field, a magnetic field, or the like, and a control unit 912 for performing processing such as storage and reading of necessary data. And a measuring unit 914 connected to the quartz oscillators 904 and 906 for creating information on the contamination level. Each of the communication processing unit 910, the control unit 912, and the measurement unit 914 is encapsulated with an epoxy resin material 916 after being created on an IC circuit board. The communication processing unit 910, the control unit 912, and the measurement unit 914 are illustrated as being divided into three for each function for convenience of description. However, it is not essential to divide into three layers, and it is also possible to combine them on one circuit board. However, more multi-layered structures are possible depending on the function of the molecular contamination sensor.
[0058]
FIG. 10 shows a block diagram relating to the function of the molecular contamination sensor. The molecular contamination sensor has control means 1004 for controlling various operations performed in the sensor through a signal line 1002. The molecular contamination sensor includes an oscillating unit 1006 that outputs an electric signal that changes according to the oscillation frequency of the quartz oscillator, such as 25 MHz, under the control of the control unit 1004. The molecular contamination sensor includes a transmission unit 1008 that modulates an electric signal output from the oscillation unit 1006 into, for example, an infrared signal and wirelessly transmits the signal. When contaminant molecules adhere to the crystal unit, the oscillation frequency changes (decreases). By detecting the change in the oscillation frequency, the level of molecular contamination in the atmosphere can be ascertained. The signal wirelessly transmitted from the transmitting unit 1008 includes such information on the oscillation frequency. The molecular contamination sensor has a power supply 1010 for converting energy of electromagnetic waves having a predetermined frequency such as visible light into electric energy and supplying necessary electric power to each unit in the sensor.
[0059]
Further, the molecular contamination sensor has storage means 1012 for storing sensor information as electronic information. Sensor information includes molecular contamination sensor identification information, storage and transport container identification information, manufacturing lot identification information, semiconductor wafer manufacturing specifications, manufacturer, manufacturing and shipping date, shipping inspection information at the manufacturer, initial oscillation frequency, frequency It may include measured values, temperature characteristics, electrode materials, sensor surface materials, acceptance inspection information at the source of use, cleaning history information, and other information necessary for property management. The storage unit 1012 has the same function as the sensor information memory 306 of the first embodiment.
[0060]
FIG. 11 shows an equivalent circuit diagram of the molecular contamination sensor according to the present embodiment. In general, the molecular contamination sensor 1100 includes an oscillating unit 1102 that outputs an electric signal that changes according to the oscillation frequency of the crystal oscillator, a transmitting unit 1104 that modulates the electric signal and wirelessly transmits the electric signal, and supplies power to the oscillating unit 1102. Power supply means 1106 is provided.
[0061]
The oscillating unit 1102 has a crystal unit 1112 and an inverter 1114. Inverter 1114 can be, for example, a CMOS inverter comprising N-channel and P-channel FETs. A first resistor 1118 of, for example, 500 ohm is connected between one end of the crystal unit 1112 and the output node 1116 of the inverter 1114. For example, a 1 Mohm second resistor 1120 is connected in parallel with the inverter 1114. Both ends of the crystal unit 1112 are connected to the ground potential through first and second capacitors 1122 and 1124 of, for example, 12 picofarads. Output node 1116 is connected to the input of amplifier 1126. The transmitting unit 1104 has a light emitting diode 1128 that has one end connected to the output of the amplifier 1126 and the other end connected to the ground potential, and emits infrared light.
[0062]
The power supply unit 1106 includes, for example, a solar cell 1130 that receives visible light and converts light energy into electric energy. The output of the solar cell 1130 is connected to an adjustment circuit 1132 that adjusts electric energy to a predetermined voltage. The voltage adjusted to an appropriate value by the adjustment circuit 1132 in the power supply unit 1106 is applied to the inverter 1114 and the amplifier 1126 in the oscillation unit 1102.
[0063]
Incidentally, the measurement of the molecular contamination level does not necessarily need to be performed continuously in time, and may be performed, for example, before and after processing in a processing apparatus and before processing in a next processing apparatus. The power required to oscillate the crystal oscillator at a frequency of several tens of megahertz and transmit the frequency information is at most about microwatts of power. Can be obtained sufficiently by irradiating the solar cell with.
[0064]
At a predetermined location outside the molecular contamination sensor 1100, an information reader including a receiving unit 1108 for receiving a signal wirelessly transmitted from the molecular contamination sensor 1100 and a measuring unit 1110 for measuring a contamination level based on the received signal. 1101 is provided. The predetermined place is, for example, a place where the receiving unit 1108 faces the transmitting unit 1104 when the storage and transport container is attached to a process device or a predetermined measurement point between the process devices (for example, FIG. 1 and FIG. This is the reading device 108) of FIG. The receiving means 1108 has a light receiving diode 1134 having one end connected to the ground potential and receiving a wireless signal from the molecular contamination sensor 1100. The measuring unit 1110 has an amplifier 1136 whose input terminal is connected to the other end of the light receiving diode 1134, and a measuring circuit 1138 connected to the output terminal of the amplifier 1136.
[0065]
The operation will be described next. The molecular contamination sensor 1100 is attached to the storage / transport container 802, and the storage / transport container 802 is attached to a processing device, and measures the contamination level of the semiconductor wafer 804 before processing by the processing device. First, visible light is applied to the solar cell 1130, and a potential difference is generated between both ends of the solar cell. This voltage is adjusted to an appropriate value by the adjustment circuit 1132, and the inverter 1114 and the amplifier 1126 supply a voltage of, for example, 3.3 volts. It is supplied as a power supply voltage. Then, a minute voltage change occurs at both ends of the crystal unit 1112, the output of the inverter 1114 switches, and charging and discharging by the capacitors 1122 and 1124 are repeated, so that an oscillation signal is generated at the output node 1116. This oscillation signal is a signal that changes according to the oscillation frequency of the crystal oscillator 1112, for example, 25 MHz. The oscillation signal generated at the output node 1116 is amplified by the amplifier 1126 and supplied to the light emitting diode 1128. The light emitting diode 1128 emits an infrared signal obtained by intensity-modulating the amplified oscillation signal.
[0066]
The infrared signal is received by the light receiving diode 1134, and the demodulated electric signal is input to the amplifier 1136. The measuring circuit 1138 finds the oscillation frequency of the crystal unit 1112 based on the electric signal amplified to an appropriate value, and measures the contamination level. When contaminant molecules adhere to the crystal unit 1112, the frequency of the oscillation signal generated at the output node 1116 decreases mainly due to an increase in the mass of the crystal unit. Therefore, the measurement circuit 1138 can calculate how much molecular contamination has occurred between the previous measurement time point and the current measurement time point by obtaining the change amount of the oscillation frequency of the crystal unit 1112.
[0067]
FIG. 12 shows another configuration example of the power supply unit 1106 shown in FIG. This power supply means includes a coil 1202 which is an inductive element, a rectifier circuit 1204 for rectifying a voltage (back electromotive force) generated at both ends of the coil 1202, and an adjustment circuit 1232 connected to the rectifier circuit 1204. The rectifier circuit 1204 includes four diodes 1206 and one smoothing capacitor 1207. The adjustment circuit 1232 is similar to the adjustment circuit 1132 in FIG. A coil 1208 and a power supply 1210 for applying an AC voltage to the coil 1208 are provided outside the power supply 1106 '.
[0068]
The coil 1208 generates a magnetic field when an AC voltage is applied to both ends thereof. When this magnetic field interacts with the coil 1202 in the power supply means, back electromotive force is generated at both ends of the coil 1202, and a voltage signal that has been full-wave rectified and smoothed by the rectifier circuit 1204 is applied to the adjustment circuit 1232, and oscillation Power is supplied to the means 1102. According to the present embodiment, it is possible to use a magnetic field instead of visible light to supply energy to the power supply means in a non-contact manner.
[0069]
FIG. 13 is a circuit diagram showing another configuration example of the transmitting unit 1104 and the receiving unit 1108 shown in FIG. The transmitting means 1104 'in this embodiment includes a capacitor 1302 having one end connected to the amplifier 1126 and blocking a DC component, and a coil 1304 connected between the other end of the capacitor 1302 and the ground potential. The receiving means 1108 'has a coil 1306 connected between the input terminal of the amplifier 1136 and the ground potential.
[0070]
When the amplified oscillation signal from the amplifier 1126 is applied to the coil 1304 of the transmitting unit, the coil 1304 generates a magnetic field. When the magnetic field interacts with the coil 1306 of the receiving unit, an electric signal is generated at both ends of the coil 1306, and the electric signal is input to the amplifier 1136. According to the present embodiment, it is possible to use a magnetic field instead of infrared rays to transmit information about the oscillation frequency between the transmitting means and the receiving means.
[0071]
As described above, light (visible light and infrared light) or a magnetic field can be used for energy supply for the power supply means and signal transmission between the transmission / reception means. It is of course possible to use light or a magnetic field for both energy supply and signal transmission, but also to use light for one and a magnetic field for the other. From the viewpoint of simplification of the circuit configuration, weight reduction, miniaturization, and the like, it is desirable to use light for both as in the above embodiment. In the embodiment of the present application, the oscillating means as shown in FIG. 11 is exemplified. However, the present invention is not limited to this, and any oscillating means for appropriately oscillating the vibrator can be used.
[0072]
Next, a specific example when measuring molecular contamination according to the embodiment of the present invention will be described. As in the case of the first embodiment, an appropriate quartz oscillator is selected according to the purpose of contamination control. For example, when examining the contamination of a silicon wafer, it is preferable to use a quartz resonator having silicon formed on the surface thereof. In addition, when examining contamination by corrosive gas, it is preferable to use a quartz oscillator having silver or copper electrodes. In the example described below, two types of crystal resonators are prepared, one is a gold piece exposed on a crystal piece as shown in FIG. 4B, and the other is a crystal piece on a crystal piece. Undoped silicon is deposited to a thickness of 20 nm by evaporation (EB) evaporation.
[0073]
The molecular contamination sensor has a lamp for irradiating light to the solar cell 1130 and a receiving unit 1108 for receiving infrared rays after being sufficiently washed with an organic solvent or the like and provided in the storage / transport container 802 (or the wafer carrier 806). Close to the read / write head. Then, in addition to the initial oscillation frequency, information necessary for measurement and analysis, such as identification information and type of the molecular contamination sensor, installation date and time, and the like, are stored in the storage unit 1012. These pieces of information can be stored in a database for collectively managing information on all molecular contamination sensors. The identification information of the molecular contamination sensor can be optically read, for example, using alphanumeric characters or bar codes. More specifically, for example, the following information is stored in the storage unit 1012:
Sensor identification number: Fj-QCM-2002-M-P2-Etch-225
Initial oscillation frequency of the first channel: f ₁₀ = 25000152Hz
Initial oscillation frequency of the second channel: f ₂₀ = 249,557 Hz
Third channel type: Conductive humidity sensor
Surface material of the first channel: Au
Surface material of the second channel: Si
Model of the third channel: HM-35E
Installation date: 2002.10.15
Cleaning history: 2002.10.15
Pod number of storage / transport container: Fj-M-50005238
Manufacturer: ○○○○ Co., Ltd.
Production lot: QELC-2002-F-200053AU.
[0074]
Then, power is supplied to the molecular contamination sensor at the time when the storage / transport container 802 is attached to the process device, when the wafer carrier 806 is introduced into the process device, when the process in the process device is completed, or at any other desired time. And measure the oscillation frequency. If necessary, the read frequency value or the frequency change amount (molecular contamination amount) calculated based on the read frequency value is stored in the storage unit 1012. When examining molecular contamination due to the processing steps of the process apparatus, it is possible to read frequency information before and after the processing and examine the contamination status based on the difference. Also, by comparing the measured value after a certain process with the measured value before the next process, it is possible to check for contamination during the transportation. In this manner, the state of molecular contamination can be tracked for each storage / transport container 802 (or wafer carrier 806).
[0075]
In the present embodiment, with respect to the semiconductor wafer of the first lot, the initial oscillation frequency of the crystal oscillator of the first channel is
f ₁₀ = 25000152Hz
And the oscillation frequency after 6 hours is
f ₁₁ = 25000104Hz
Became. The amount of frequency change in this case is
25000152-25000104 = 48Hz
It is. The sensitivity of the molecular contamination sensor is 0.52 ng / cm ² / Hz (1cm ² The frequency of 1 Hz shifts when 0.52 ng of molecules adheres to each other.) Since 48 Hz corresponds to 25 ng, there was 25 ng of contamination during the 6 hours stored in the sealed storage and transport container 802. It turns out that.
[0076]
Thereafter, the semiconductor wafer 804 was subjected to an etching process, and the oscillation frequency was measured immediately before the next ashing process performed after a waiting time of about 30 minutes.
f ₁₂ = 24999999 Hz
Had become. The amount of frequency change in this case is
250,000104-249999991 = 113Hz
Since 113 Hz is equivalent to 59 ng, it is found that there was 59 ng of contamination during the transportation of the storage and transport container 802 and during the waiting time of 30 minutes.
[0077]
When the oscillation frequency of the next second lot of semiconductor wafers was measured immediately before the ashing step, a frequency change of 304 Hz was observed, and it was found that 158 ng of contamination was found. This is because, in the second lot, the ashing process following the etching process is to be performed after a waiting time of about 30 minutes. Attributed to this. As described above, the amount of contamination of the first lot is about 60 ng, but it is possible to clearly grasp that the amount of contamination of the second lot is about 2.6 times.
[0078]
If the amount of contamination measured in this way is within the allowable range, it can be confirmed that the manufacturing process up to that step has been successfully processed without excessive contamination. On the other hand, when the amount of contamination exceeds the allowable range, for example, by issuing an alarm from the measuring means 501, it is possible to investigate the cause of molecular contamination and take countermeasures. Therefore, similarly to the first embodiment, it is possible to detect a molecular contamination exceeding the allowable value at an early stage.
[0079]
The power supply to the molecular contamination sensor according to the embodiment of the present application and the reading or writing of information from the molecular contamination sensor are performed in a non-contact manner, so that, for example, an operation such as opening a container every time of measurement is not required. This makes it possible to easily perform measurements and the like. That is, energy is supplied to the molecular contamination sensor in a non-contact manner, the molecular contamination sensor is operated, and the amount of contamination is detected based on a difference in frequency information obtained in a non-contact manner. The time is very short, and it is possible to avoid the deterioration of the yield due to the prolonged inspection of the contamination level, which has been a concern in the past.
[0080]
In addition, since power supply and the like to the molecular contamination sensor are performed in a non-contact manner, it is not essential to provide a dedicated electric component such as an electrical contact or a socket for accessing the molecular contamination sensor in the storage transport container or the wafer carrier. . The storage / transport container or the wafer carrier may be provided with a simple means for mounting the molecular contamination sensor (for example, the mounting portions 812 and 816 in FIG. 8). However, in order to perform energy transmission and information communication with the molecular contamination sensor in a non-contact manner as in the embodiment of the present application, the storage / transport container (at least a portion near the molecular contamination sensor) needs to be connected to the visible light used by the sensor. , Infrared rays, electric or magnetic fields. Therefore, it is difficult to use a storage / transport container such as a metal in the present invention, but a container such as a normal SMIF pod or a hoop pod is formed of a material such as transparent plastic or glass and shields visible light and the like. As such, the present invention can be utilized in many cases.
[0081]
Regarding the power supply means for supplying power to the oscillation means, it is technically possible to use a small battery that can be stored in a storage and transport container instead of a non-contact method. However, since such a battery has a lifetime, it is necessary to perform an operation for managing the battery, such as replacing or charging the battery according to the frequency of use of the battery. In addition, since the battery is small and has a relatively short life, the burden of managing the battery is further increased. Further, batteries need to be removably mounted for battery replacement, etc., but providing such a mounting mechanism is necessary in order to minimize the number of elements housed in the storage management container and clean the inside of the container. Disadvantaged from. By transmitting energy to the molecular contamination sensor in a non-contact manner such as light or a magnetic field as in the embodiment of the present application, it is possible to avoid various problems that may be caused when a battery is used.
[0082]
The oscillation unit 1102, the transmission unit 1104, and the power supply unit 1106 of the molecular contamination sensor according to the embodiment of the present application are formed as an integrated circuit, and are sealed with an epoxy resin 916. For this reason, it is possible to suppress the possibility that a gaseous substance that causes molecular contamination is generated from the integrated circuit. In addition, by sealing elements other than the crystal oscillator, the work load for cleaning the molecular contamination sensor can be reduced as compared with the case where the integrated circuit is exposed. However, it is necessary to enable transmission of power energy and transmission of frequency information. Therefore, it is advantageous to provide a communication processing unit 910 for communicating with the outside of the molecular contamination sensor through light or the like on the bottom surface of the signal processing unit 902 to expose, for example, a light receiving surface of a solar cell.
[0083]
Hereinafter, means taught by the present invention will be listed.
[0084]
(Supplementary Note 1) A molecular contamination monitoring system for monitoring the contamination status of a material substrate in a manufacturing process, comprising:
From the molecular contamination sensor provided in each of a plurality of containers that store and transport the material substrate, identification information and frequency information of each molecular contamination sensor are read into the database of the molecular contamination monitoring system,
A molecular contamination monitoring system, wherein a contamination status of the material substrate is monitored based on the frequency information.
[0085]
(Supplementary note 2) The molecular contamination monitoring system according to Supplementary note 1, wherein a contamination status is monitored based on a change in frequency information regarding the same molecular contamination sensor.
[0086]
(Supplementary note 3) The molecular contamination monitoring system according to supplementary note 1, wherein the identification information is information that can be read optically or electrically.
[0087]
(Supplementary Note 4) A processing device for performing processing in a predetermined manufacturing process on a material substrate, a storage and transport container detachably attached to the process device and capable of storing and transporting the material substrate,
Provided in the storage and transport container, a molecular contamination sensor having a vibrator made of a crystal having a piezoelectric effect and an output circuit for outputting frequency information of the vibrator,
When the storage and transport container is attached to the process device, the storage device has a reading device that reads the frequency information and the identification information of the molecular contamination sensor from the molecular contamination sensor, and the contaminant is attached to the vibrator by the contaminant molecule. An oscillation frequency of a vibrator changes, and a contamination status of a material substrate in the storage / transport container is monitored based on the frequency information and the identification information.
[0088]
(Supplementary note 5) The molecular contamination monitoring system according to Supplementary note 4, wherein a contamination status of the material substrate before and after the processing in the process device is measured.
[0089]
(Supplementary note 6) The molecular contamination monitoring system according to supplementary note 4, further comprising means for determining whether or not the contamination level of the material substrate has exceeded a predetermined threshold.
[0090]
(Supplementary Note 7) A storage / transport container which is detachably attached to a process device for performing processing in a predetermined manufacturing process on the material substrate, and is capable of storing and transporting the material substrate,
A molecular contamination sensor having a vibrator made of a crystal having a piezoelectric effect and an output circuit for outputting frequency information of the vibrator, which is provided in the storage and transport container,
When the storage and transport container is attached to the process device, the frequency information and the identification information of the molecular contamination sensor are read by the reading and reading device from the molecular contamination sensor,
Oscillation frequency of the vibrator changes due to attachment of contaminant molecules to the vibrator, and based on the frequency information and the identification information, contamination of the material substrate in the storage / transport container is detected. Storage and transport container.
[0091]
(Supplementary Note 8) A molecular contamination sensor including a vibrator made of a crystal having a piezoelectric effect and an output circuit for outputting frequency information of the vibrator,
Provided in a storage transport container that stores and transports the material substrate,
When the storage and transport container that is detachably attached to a process device that performs processing in a predetermined manufacturing process on the material substrate is attached to the process device, the frequency information and the identification information of the molecular contamination sensor are sent to a reading device. Read,
Oscillation frequency of the vibrator changes due to attachment of contaminant molecules to the vibrator, and based on the frequency information and the identification information, contamination of the material substrate in the storage / transport container is detected. Molecular contamination sensor.
[0092]
(Supplementary note 9) The molecular contamination sensor according to supplementary note 8, wherein the material formed on the vibrator is also included in the material substrate.
[0093]
(Supplementary Note 10) The molecular contamination sensor according to Supplementary Note 8, wherein the molecular contamination sensor includes a plurality of vibrators made of a crystal having a piezoelectric effect, and different films are formed on the respective vibrators. .
[0094]
(Supplementary Note 11) The molecular contamination sensor according to Supplementary Note 8, wherein the molecular contamination sensor further includes an oscillation control circuit that applies a predetermined voltage to the vibrator to vibrate.
[0095]
(Supplementary Note 12) The molecular contamination sensor according to supplementary note 8, wherein the molecular contamination sensor is detachably attached to the storage and transport container.
[0096]
(Supplementary Note 13) The molecular contamination sensor according to supplementary note 8, wherein the identification information is optically readable.
[0097]
(Supplementary note 14) The molecular contamination sensor according to supplementary note 8, wherein the identification information can be read electrically or magnetically by the reading device.
[0098]
(Supplementary Note 15) The molecular contamination sensor according to supplementary note 8, wherein the vibrator is a quartz vibrator.
[0099]
(Supplementary note 16) The molecular contamination sensor according to supplementary note 8, wherein the frequency information is transmitted through an electrical contact connecting the storage and transport container and the reader.
[0100]
(Supplementary note 17) The molecular contamination sensor according to supplementary note 8, wherein the frequency information is transmitted in a non-contact manner through electromagnetic coil means provided in the storage and transport container and the reader.
[0101]
(Supplementary Note 18) An oscillating unit that outputs an electric signal that fluctuates according to an oscillation frequency of a vibrator made of a crystal piece having a piezoelectric effect,
A transmission unit that modulates the electric signal and wirelessly transmits information about the oscillation frequency that changes due to the attachment of contaminant molecules to the vibrator,
Power supply means for converting energy of an electromagnetic wave having a predetermined frequency into electric energy and supplying power to the oscillation means
A molecular contamination sensor comprising:
[0102]
(Supplementary Note 19) The molecular contamination sensor according to supplementary note 18, wherein the vibrator is formed of a quartz oscillator.
[0103]
(Supplementary Note 20) The supplementary note 18, wherein the oscillating means includes a plurality of vibrators each including a crystal piece having a piezoelectric effect, and different films are formed on the respective vibrators. Molecular contamination sensor.
[0104]
(Supplementary note 21) The molecular contamination sensor according to supplementary note 18, wherein the power supply unit includes a solar cell.
[0105]
(Supplementary note 22) The molecular contamination sensor according to supplementary note 18, wherein the power supply unit includes an inductive element for generating an induced electromotive force, and a rectifier circuit connected to the inductive element.
[0106]
(Supplementary note 23) The molecular contamination sensor according to supplementary note 18, wherein the transmission unit includes a diode that converts the electric signal into an infrared signal.
[0107]
(Supplementary note 24) The molecular contamination sensor according to supplementary note 18, wherein the transmission unit includes an inductive element for transmitting the electric signal by an electromagnetic wave having a frequency lower than that of infrared light.
[0108]
(Supplementary note 25) The molecular contamination sensor according to supplementary note 18, wherein the oscillation unit, the transmission unit, and the power supply unit are sealed with a resin material.
[0109]
(Supplementary note 26) A measurement device that receives a signal wirelessly transmitted from the molecular contamination sensor according to supplementary note 1, and extracts information on the oscillation frequency to measure a molecular contamination level.
[0110]
(Supplementary note 27) The measurement apparatus according to supplementary note 26, further comprising a light-receiving diode that receives a signal wirelessly transmitted from the molecular contamination sensor according to supplementary note 1.
[0111]
(Supplementary note 28) The measurement device according to supplementary note 26, further comprising an inductive element that receives a signal wirelessly transmitted from the molecular contamination sensor according to supplementary note 1.
[0112]
(Supplementary Note 29) A storage and transport container that is detachably attached to a process device that performs processing in a predetermined manufacturing process on the material substrate, and hermetically stores and transports the material substrate,
20. A storage / transport container having attachment means for detachably attaching the molecular contamination sensor according to supplementary note 18.
[0113]
(Supplementary Note 30) Removably attached to a process device for performing processing in a predetermined manufacturing process on a material substrate, housed in a storage / transport container for hermetically storing and transporting the material substrate, and placing the material substrate thereon. And a mounting means for removably mounting the molecular contamination sensor according to attachment 18 above.
[0114]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to track the status of molecular contamination at the product level throughout the entire manufacturing process. In addition, it becomes possible to examine the state of molecular contamination in a closed container.
[0115]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a partial schematic diagram of a molecular contamination monitoring system 100 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged view of the molecular contamination monitoring system 100 according to the embodiment of the present application.
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment in which a molecular contamination sensor is provided on a wafer carrier.
FIG. 4 is an enlarged view of a molecular contamination sensor 206 according to the embodiment of the present application.
FIG. 5 shows a schematic diagram of a frame for providing a molecular contamination sensor 206 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 shows a schematic plan view and a schematic cross-sectional view of the crystal unit.
FIG. 7 shows a graph of a contamination history measured according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic view of a storage and transfer container for storing and transferring a semiconductor wafer.
FIG. 9 is a schematic perspective view of a molecular contamination sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 shows a block diagram relating to the function of the molecular contamination sensor.
FIG. 11 shows an equivalent circuit diagram of the molecular contamination sensor according to the embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a circuit diagram showing another configuration example of the power supply unit.
FIG. 13 is a circuit diagram showing another configuration example of the transmitting means and the receiving means.
[Explanation of symbols]
100 molecular contamination monitoring system
102 Process equipment
103,107 Side wall
104 Manufacturing Process Controller
106 Storage and transport container
108 reader
110 stage
112 Molecular contamination measurement device
202 Semiconductor wafer
204 wafer carrier
206 Molecular Contamination Sensor
208, 209 External contact
210 socket
301 substrate
302 crystal oscillator
304 oscillation control circuit
306 Sensor information memory
308 electrode
310 Identification information
402 crystal plate
404 electrode
406 film forming material
802 Storage and transport container
804 semiconductor wafer
806 wafer carrier
808 front panel
810,814 Molecular contamination sensor
812,816 mounting part
900 molecular contamination sensor
902 signal processing unit
904,906 crystal oscillator
905 socket
908 frames
910 Communication processing unit
912 control unit
914 Measurement unit
916 epoxy resin
1002 signal line
1004 control means
1006 oscillation means
1008 Transmission means
1010 Power supply means
1012 storage means
1100 Molecular contamination sensor
1101 Information reader
1102 oscillation means
1104 Transmission means
1106 Power supply means
1108 Receiving means
1110 Measuring means
1112 Quartz resonator
1114 Inverter
1116 Output node
1118,1120 resistor
1122, 1124 Capacitor
1126 Amplifier
1128 Light emitting diode
1130 Solar cell
1132 Adjustment circuit
1134 Photodiode
1136 Amplifier
1138 Measurement circuit
1202, 1208 coil
1204 Rectifier circuit
1206 Diode
1210 AC power supply
1232 adjustment circuit
1302 Capacitor
1304, 1306 coil

Claims

A molecular contamination monitoring system for monitoring the state of contamination of a material substrate in a manufacturing process, comprising:
From the molecular contamination sensor provided in each of a plurality of containers that store and transport the material substrate, identification information and frequency information of each molecular contamination sensor are read into the database of the molecular contamination monitoring system,
A molecular contamination monitoring system, wherein a contamination status of the material substrate is monitored based on the frequency information.

A storage and transport container capable of storing and transporting the material substrate, the storage and transport container being detachably attached to a process device that performs processing in a predetermined manufacturing process on the material substrate,
A molecular contamination sensor having a vibrator made of a crystal having a piezoelectric effect and an output circuit for outputting frequency information of the vibrator, which is provided in the storage and transport container,
When the storage transport container is attached to the process device, the frequency information and the identification information of the molecular contamination sensor are read by a reading and reading device,
Oscillation frequency of the vibrator changes due to attachment of contaminant molecules to the vibrator, and based on the frequency information and the identification information, contamination of the material substrate in the storage / transport container is detected. Storage and transport container.

A molecular contamination sensor having a vibrator made of a crystal having a piezoelectric effect and an output circuit for outputting frequency information of the vibrator,
Provided in a storage transport container that stores and transports the material substrate,
When the storage and transport container that is detachably attached to a process device that performs processing in a predetermined manufacturing process on the material substrate is attached to the process device, the frequency information and the identification information of the molecular contamination sensor are sent to a reading device. Read,
Oscillation frequency of the vibrator changes due to the attachment of contaminant molecules to the vibrator, and based on the frequency information and the identification information, contamination of the material substrate in the storage and transport container is detected. Molecular contamination sensor.

Oscillating means for outputting an electric signal that varies according to the oscillation frequency of a vibrator made of a crystal piece having a piezoelectric effect,
Transmitting means for wirelessly transmitting information on the oscillation frequency that changes due to the attachment of contaminant molecules to the vibrator,
A molecular contamination sensor comprising power supply means for converting energy of an electromagnetic wave having a predetermined frequency into electric energy and supplying power to the oscillation means.

A storage transport container for detachably attached to a process device for performing processing in a predetermined manufacturing process on a material substrate, and for storing and transporting the material substrate in a sealed manner,
A storage and transport container comprising a mounting means for removably mounting the molecular contamination sensor according to any one of claims 3 and 4.