标线smif盒内的环境控制的制作方法

专利名称：标线smif盒内的环境控制的制作方法
技术领域：
本申请涉及用于半导体制造的标准机械接口(SMIF)衬底栽具，更具 体涉及可运输的和可船运的标线(reticle)/光掩模载具，所述栽具包括 过滤系统以减少该载具的受控环境内的化学和颗粒污染物。
背景技术：
用于半导体应用的硅晶片的处理通常包括作为工序之一的光刻法。 在光刻法中，将光敏液体聚合物或光刻胶涂覆在沉积有氮化硅的晶片表 面上，然后利用具有所需图案的模板选择性地使其暴露于辐射源。通常， 紫外光透过或反射离开掩模或标线的表面，以将所需图案投射到光刻胶 覆盖的晶片上。曝光的光刻胶部分被化学改性，并且当晶片随后接触用 于移除未曝光光刻胶的化学介质时，膝光的光刻胶部分不受影响并且改 性的光刻胶以掩模上图案的精确形状留在晶片上。对晶片进行蚀刻过 程，除去氮化物层的暴露部分，以将氮化物图案以掩模的精确设计留在 晶片上。
工业趋势是生产更小和/或具有更高逻辑密度的芯片，即在较大的晶 片上需要甚至更小的线宽。显然，可以图案化的标线表面的细度和该图 案可以如实复制在晶片表面上的程度是影响最终半导体产品质量的因 素。可以复制到晶片表面上的图案的分辨率取决于所用的紫外光的波 长，所述紫外光用于将图案投射到光刻胶覆盖的晶片的表面上。现有技 术的光刻工具使用波长为193nm的深紫外光,其允许约100nm的最小 特征尺寸。目前正在开发的工具使用157nm的极远紫外(EUV)光，以容 许尺寸小于70nm的特征分辨率。标线是非常平的玻璃板，其包含将被 复制到晶片上的图案。典型的标线衬底材料是石英。由于现代集成电路 的关键元件的微小尺寸，因此必须使标线的工作表面(即，图案化表面) 免于污染物，所述污染物可能在加工过程中损伤所述表面或者使投射到 光刻胶层上的图象变形，导致质量不可接受的最终产品。当EUV是光 刻过程的一部分时，非图案化和图案化表面的临界颗粒尺寸通常分别是
O.ljim和0.03nm。通常，标线的图案化表面涂覆有薄的、透光的膜，优 选为硝化纤维素，其贴附到框架并通过框架支承，并贴附到标线上。其 目的是密封排除污染物并减少由图象平面中此类污染潜在引起的印刷 缺陷。然而，与深紫外光光刻法的特征标线的透射相反，极远EUV利 用图案化表面的反射。此时，该技术不提供对EUV透明的薄膜材料。 因此，在EUV光刻法中釆用的反射光掩模(标线)易于受到污染和损伤， 并且其程度远大于常规光刻法中所用的标线。这种情况对于设计用于贮 存、运输和船运的用于EUV光刻用途的标线的任何标线SMIF盒施加 了提高的功能要求。
本领域众所周知的是，在制造、加工、船运、处理、运输或贮存过 程中，标线与其它表面的不必要和非故意的接触将可能由于滑动摩擦和 磨损导致在标线的图案化表面上的精密特征的损坏。同样地，本领域技 术人员通常接受的观点是，标线表面的任何颗粒污染物可潜在损伤标线 至足以严重影响使用该有缺陷的标线的工艺的最终产品的程度。为此， 本领域已经开发了在标线容器(container)中定位和支承标线的新方法， 以便减少或消除标线的滑动摩擦和随后的磨损和所产生的污染颗粒。意 识到需要在贮存、加工和运输过程中在晶片周围保持受控环境，现有技 术已开发了隔离技术的方法，其通过提供容器以允许控制紧邻晶片的环 境，使得可以保护所述晶片相对免于颗粒物质的侵袭。通常容器具有标 准机械接口，其允许容器通过加工机械自动化操作。该容器可以容纳至 多200mm的光掩模并被称为标准机械接口盒或SM1F盒。即使具有这 样的受控环境，但是由于截留在受控环境中的空气的压力变化或者由于 容器快速运动和/或由于扰乱截留空气体积所引起的截留空气紊乱，仍 然可能导致在受控环境内部可能存在颗粒迁移。例如，由于海拔高度相 关的压力变化导致受控环境内部的截留空气移动，导致薄壁SMIF盒可
以经历壁运动。温度变化可能在容器内产生对流。由于压力波动引起的 容器及其零件的尺寸变化可能导致栽具的盖和门之间的密封受损和栽
具内的颗粒侵袭。现有技术的方法考虑在外部环境和内部空气受控容积
之间设置通气装置。该通气装置提供空气流动路径。现有技术的通气装
置可以包括颗粒过滤器，以阻止外部环境的颗粒进入到载具的受控环境中。
本领域技术人员将会理解，颗粒污染物仅是问题的一半。由于环境 空气通入或渗入或截留在气密密封体系中，因而同样重要的是气相污染
物或气载分子污染物(AMC)。例如，在合适的露点温度下，空气中的水 气将从空气中冷凝出来，并且其一部分可以沉积到标线上。即使具有极 佳的密封容器，当在加工过程中在容器内移出并替换标线时，也可能使 空气进入到体系中。冷凝在标线的图案化表面上的水蒸汽就象固体颗粒 一样可干扰光学器件。其它气相或蒸气污染物是在光掩模寿命周期期间 由标线/盒清洁操作产生的溶剂残留物、由载具的结构零件脱气产生的 化学试剂和通过破坏载具壳和载具门之间的密封布置而从环境大气进 入到栽具中的化学试剂。认为多种污染物质是气相污染物的最大来源。 这些污染物质包括NHs(氨)、SO"二氧化硫)、1120(水)和可冷凝的C6 ~ <:10有机物。根据光刻系统，光掩模可以暴露于波长可以为436nm~ 157nm的激光光源。目前，193nm的激光相当普遍。激光的能量可以引 发促进标线表面上的缺陷形成和蔓延的化学反应。例如，某些化学物质 可被改变以形成高反应活性物质，例如SO,和NH/。这些化学物质中 的某些，例如酸，与玻璃反应并可以通过蚀刻玻璃从而在图案化表面上 产生雾点而损坏标线。碱可以使抗蚀剂中毒。可冷凝的有机物可以导致 SiC的形成。 一般地，认为所有污染物均可导致同样的结果使标线功 能下降的晶体生长。在这个方面，流行的观点是水气或水是晶体生长所 需的关键成分之一。基本上，水与部分上述污染物结合形成的盐通常在 常规的晶体生长下聚集在一起。现有技术例如使用干燥剂，但不能改善 这个问题，因为它们不能将水气的浓度降到足够低的水平,以防止盐(或 晶体)的形成。同样地，用洁净干燥空气(CDA)或其它干燥气体清洗 标线载具也不可能将水气浓度降低到避免晶体生长所需的水平。因此，
在标线寿命周期的各个阶段都需要污染控制装置。
本领域通常采用的改善化学污染物影响的方法之一是定期的标线/ 掩模清洁。所述清洁间隔平均时间(MTBC)可以接近例如在193nm的曝 光工具中为约8000个晶片。MTBC的极限值被设定为防止使用标线/ 掩模在晶片上印制出现缺陷的间隔平均时间(MTBD)。但是，标线/掩模 在分辨率下降到无效并且必须将掩模抛弃之前可以经受的所述"清洁" 的次数是有限的。根据上文，本领域技术人员将会承认，在贮存、运输、 操作过程中以及在当载具没有标线时的待用状态期间，需要确保载具内 的标线环境保持清洁。虽然期望，但是构建绝对不允许AMC或其它污 染物侵入的密封环境通常是不可行的。尤其是当标线和标线栽具不得不 运输或船运时，连续清洗标线载具也是不可行的。
需要某一类型的结构或装置，以确保将光掩模载具内的AMC的侵 入、浓度和累积率控制到避免或显著地降低结晶盐形成的水平，使得可 以明显地延长光掩模的使用寿命。

发明内容
本发明提供一种具有受控环境的标线/掩模载具，在贮存、运输、加 工和船运过程中在所述栽具内容纳标线。根据本发明的一个基本实施方 案，所述标线/掩模载具配备有控制颗粒和气相污染物进入受控环境和 在其中累积的装置。
根据本发明的一个方面，标线载具具有分层过滤器，所述过滤器具 有布置以形成复合夹层的特定过滤元件。每个过滤元件与特定介质相关 联，所述介质的特征在于其选择性捕获几种痕量杂质中的至少一种的能 力，所述杂质已知存在于或已知扩散到标线栽具内的密封空间中。
根据本发明的另一方面，选择与污染物弱结合的过滤介质，使得可 以通过使过滤器经受加压气体流将污染物从过滤器中排出，从而使过滤 器再生。
根据本发明的相关实施方案，设置过滤器的形状、尺寸和位置，以 便呈现颗粒将优先停留在其上而不是停留在标线的图案化表面上的表 面。可替代实施方案的另一方面关注大过滤器，即至少一个大表面优选 为图案化表面的表面积的至少百分之六十的过滤器，以利用颗粒在容器 内的扩散长度，使颗粒优先停留在过滤器上而不是停留在标线的图案化 表面上。根据基本实施方案的另一方面,优选设置过滤器的形状和尺寸 基本上与标线成比例，并其位置优选设置为基本与标线同心。在该实施 方案的一个方面中，使过滤器的至少一个表面基本位于栽具门部分，并 使标线位于标线支承物上。
根据相关实施方案，与在标线载具内的气密密封空间内部相比，本 发明提供用于限制过滤介质暴露于标线盒的外部的方法。所述方法的一 方面包括提供用来保持过滤器的穿孔盘，其中所述穿孔具有有限面积， 过滤器通过所述穿孔与外部环境连通。所述方法的另一方面包括提供具 有另外的流体不可渗透层的过滤器，所述层具有单向缝隙阀以防止环境 空气与在标线载具之内的气密密封空间连通。所述方法的再一方面包括 在清洗端口提供止回阀，以防止污染物进入气密密封空间。
根据本发明的另一基本实施方案，标线载具具有将加压的、极度洁
净干燥空气(称为XCDA)注入到标线载具的气密密封空间中的装置和 从所述气密密封空间排出所述XCDA的装置。将清洗气充分加压，以 允许气体通过过滤器和排气装置排出。以这种方式清洗气密密封空间用 以冲洗掉污染物并使过滤器和标线载具干燥，从而使过滤器再生。
、本发明、"其，目的、优点和新颖特征将在以，下描p述中,分、阐明，通
的实践而理解。通过特别在所附权利要求中指出的手段和组合可以实现 并获得本发明的目的和优点。


图l是根据本发明一个基本实施方案的标线载具的组件的底部透视
图。 图 图
图2是根据本发明所述基本实施方案的标线载具的组件的分解透视 图3是如图1所示的用来支承标线的标线载具的基底部分的透视
图4是图3的标线载具的基底部分的底部透视图。 图5是图3的基底部分的平面图。
图6是图5的基底部分的通过截面B-B的侧面剖视图。
图7是示出图6的清洗端口的局部放大图。
图8是图5的基底部分的通过截面A-A的侧面剖视图。
图9是示出图8的清洗端口的另一个局部放大图。
图10是根据本发明可替代实施方案示出盖部分内表面的向上观察 盖部分的底部透视图。
图11是根据本发明的示例性过滤器的透视图。
图12是根据本发明次要实施方案的高表面积过滤器的透视图。
具体实施例方式
附图描述了本发明标线载具的实施方案及其特征和零件。对前和 后、右和左、顶和底、上和下、水平和垂直的引用是为了描述筒便，而 不是限制本发明或将其零件限制在任何一个位置或空间取向。在附图和 该说明书中指定的任意尺寸可以随潜在的设计和本发明实施方案的预
定用途变化，而不背离本发明的范围。
在图1~11中，示出根据本发明一个基本实施方案的配备有化学过
滤系统的标线载具100。所述标线载具IOO(也称为标线容器、标线盒或 标线箱)通常包括门部分106(也称为基部)，其与栽具壳112(也称为盖) 配合以形成提供密封环境的密封空间118，标线124可以在所述密封环 境中贮存和转移。所用的术语"标线，，广义上包括用于半导体工业的、易 于受到颗粒和气相化学污染物损伤的石英坯、光掩模、掩模。标线124 通常是正方形的，具有第一表面126、与其相对的第二图案化表面128， 第二图案化表面128包括具有上述蚀刻图案的表面积129。标线侧表面 130将第一表面126和第二图案化表面128分开，并围绕标线外周130 延伸。应该理解，本发明不限于标线124的具体形状。
最佳示于图2、 4和5的门部分106包括相对的上门表面136和下 门表面142,其通过侧壁148分开。多个标线支承物154、标线侧定位 构件160和后定位构件166从上门表面136向外伸出，并以间隔关系在 上门表面136的上外周172附近并通常在上门表面136的中心部分178 的周围配置。标线支承物154配置为将标线124以预定高度156保持在 上门表面136的上方。标线侧定位构件160和后定位构件166用于引导 标线124的手动定位，并确保标线在标线支承物154上的适当的侧方和 后方布置以使标线基本占据标线容纳区域168并且其体积由标线容纳区 域168与门部分106限制以及由标线支承物154、标线侧定位构件160 和后定位构件166限定，如最佳图3所示。衬垫184沿着门表面136上 的上外周172成环。优选门部分106和载具壳112与标线124的形状相 匹配。
现在参照图2、 3和4，门部分106具有中心孔190，其贯穿门部分 106并由在上门表面136上的第一开口 196、在下门表面142上的第二 开口 202和使第一开口 196与第二开口 202连通的内周壁208限定。在 示例性实施方案中，如图2、 3和4所示，第一和第二开口 196和202 基本是正方形的，并且其特征在于它们各自的第一和第二面积212和 214。在第一和第二开口 196和202之间的内周壁208通常平行于门部 分106的侧壁148延伸。内周壁208^L置有外周架220，其适于牢固支 承过滤器框架226，使得过滤器框架226基本垂直于第一开口 196且通 常与上门表面136齐平。
在最佳示于图2的一个实施方案中，过滤器框架226可以是半刚性
的、模制塑料容器，其中可以使用根据本发明的过滤器232。过滤器框 架226基本是帽状的，具有围绕开口端248的外周法兰242(或称为唇 缘)，过滤器框架侧壁258从开口端248垂下并在封闭端252处终止， 以限定适合容纳过滤器232的腔262。封闭端252具有限定多个穿孔264 的结构，最佳如图4所示。过滤器框架侧壁258包括肩状部268，其具 有与在内周壁208上的外周架220互补的形状。过滤器框架配置为通过 上门表面136上的第一开口 196嵌入并吻合地容纳在中心孔l卯中，利 用位于上门表面136上的法兰242和牢固地定位在内周壁208的外周架 220上的肩状部268来可拆卸地安装在门部分106中。在可替代实施方 案中，弹性密封件或衬垫例如上述衬垫184可以插入在肩状部268和外 周架220之间，以在过滤器框架226和过滤器232之间提供气密密封。
下面将参照图2和12的图示来描述过滤器232。过滤器232可以具 有多种结构，每种结构都提供可渗透流体的、洁净的、节省成本的、高 效的、低压力降、吸附性的复合过滤器，例如在U.S.专利No. 7,014,693、 6,761,753、 6，610，128和6,447,584中记载的过滤器，其全部内容通过引 用并入本文。图2和12示出过滤器232的示例性实施方案。过滤器232 理想的是可渗透流体的过滤器，其可以包括几种类型的吸附和非吸附的 介质。吸附介质可以包括例如化学吸附介质和物理吸附介质。非吸附介 质可以包括不可渗透颗粒的介质。本领域技术人员将会理解，吸附介质 可以加工成具有用于除去颗粒物质的孔径。该吸附介质也是才艮据本发明 的不可渗透颗粒的介质的示例。每种类型的介质可以在单独的过滤元件 中。术语"物理吸附"是指可逆吸收过程，其中被吸附物通过弱物理作用 力保持。相反地，术语"化学吸附"是指不可逆的化学反应过程，其中在 气体或液体分子和固体表面之间形成化学键。术语"不可渗透颗粒的"是 指从流过可渗透流体但不可渗透颗粒的介质的流体中基本过滤尺寸大 于阈值尺寸的颗粒的特性。通常，通过使流体反向流动可以从各个不可 渗透颗粒的介质中驱离颗粒，由此基本恢复介质的颗粒过滤能力。参照 图2，根据本发明的示例性过滤器232包含多个可移除的或可替换的过 滤元件(或者称为层、部件或层状体)，其以预定系列的层的形式平行布 置。示例性的过滤器232包括第一不可渗透颗粒的介质的基层276、第 一吸附介质的第一过滤膜278、第二吸附介质的第二过滤膜280和第二 不可渗透颗粒的介质的覆盖层282，并且吸附介质层278和280夹在不 可渗透颗粒的介质的基层276和覆盖层282之间。在一个基本实施方案 中，基层276和覆盖层282可以包含例如过滤无纺聚酯、聚酰胺或聚丙
烯材料或其它类似材料，其配置用于在流体流中移除颗粒物质。其它颗
粒过滤介质，例如高效颗粒空气(HEPA)过滤介质或超低渗透空气 (ULPA)过滤介质，也可以单独或组合使用，而不背离本发明的范围。 基层和覆盖层276和282防止颗粒从环境大气(例如，从洁净室)侵入气 密密封空间118以及防止颗粒从气密密封空间118排至环境大气中。在 本发明的优选实施方案中，第一吸附介质连同第一过滤膜278是第一物 理吸附介质。本文使用的术语"未处理的"是指未经进行化学吸附的化学 处理改性的活性碳；未处理的活性碳还保持为物理、非极性的吸附剂。 如图2和12所示，第一物理吸附过滤元件278可以包括未处理的活性 碳。所述碳是多孔的(比表面积可以为约1000mVg)并可以以引入纺织或 非纺织的聚合物纤维垫中的纤维或颗粒形式提供。未处理的活性碳可以 由多种来源形成，包括椰壳、煤、木材、沥青和其它有机源。进一步地， 可以将磺化共聚物涂层附着到未处理的活性碳上。过滤膜278的介质可 以包括其它材料，例如粒状活性碳、珠状活性碳、化学浸渍碳、化学浸 渍活性碳、沸石、阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、阳离子交换纤维、 阴离子交换纤维、活性碳纤维和化学浸渍活性碳纤维。层278的物理吸 附性介质具体去除酸、有机和无机可冷凝的污染物例如C6~C10以及 S02气体。"i亥介质例J(口由PuroSyte Corporation以商才示名PuroSyte 出售。 第二过滤膜280是笫二吸附介质的强酸性离子交换树脂，所述第二吸附 介质例如微孔珠形式的磺化二乙烯基苯苯乙烯共聚物。第二吸附介质配 置为特定捕获来自气密密封空间118内和来自洁净室环境大气的氨 (NH4)和水气(H20)。该介质由Rohm and Haas以商标名AMBERLYST 15DRY或AMBERLYST 35DRY出售。在上述范围之外还可以4吏用具 有物理特性的催化剂。基层276和覆盖层282也可以用来保持吸附层278 和280中的粒状或细粒状介质。本领域技术人员将会认识到，可以有利 地利用层的数目、层相对彼此的排列和形成层的介质类型的各种组合而 不背离本发明的范围。例如，在本发明的可替代实施方案中，可以使用 化学吸附和物理吸附过滤元件。可以调整化学吸附过滤元件和物理吸附 过滤元件的相对厚度，使得在指定环境中两种过滤元件的使用寿命将大 约同时耗尽。因此，由磺化聚合物形成的化学吸附过滤元件可以制造得 比由未处理碳形成的物理吸附过滤元件更薄，因为碳的物理吸附特性通 常比酸性、磺化聚合物的化学吸附特性消耗得更快。在一个不同的实施 方案中，物理吸附和化学吸附介质可以存在于同一过滤层内。在另一个 实施方案中，多种过滤元件可以顺序地支承在框架容器(未示出)中以提
供多级过滤器，空气可以沿垂直于各个层的方向通过所述多级过滤器。 在所述多级过滤器的过滤能力耗尽后，其可以被整体替代。作为选择，
如现有技术所公开的，在图13中，可以通过形成作为三维单元组合阵 列的各个介质来配制具有高表面积338的过滤元件。该高表面积338的 过滤器可以通过使介质打褶成为手风琴状结构而形成。可以将亲水性介 质的预过滤层(未示出)结合到覆盖层282的基层276上，所述预过滤层 可以相对过滤器232独立地可移动。
仍然参照图2，层276、 278、 280和282优选具有相同形状287。 所有这些层具有由形状287的外周289限定的相同表面积288，但可以 具有不同的厚度。在装配条件下，几个层276、 278、 280和282顺序地 配置在过滤器框架226的腔262内，以形成具有厚度290的复合夹层结 构的多级过滤器。过滤器框架226通过上门表面136上的第一开口 196 嵌入并且利用保留在上门表面136上的法兰242和支承在外周架220上 的肩状部268来可拆卸地安装到中心孔190中。在相关实施方案中，过 滤器框架226和过滤器232包含筒270，筒270可以插入到门部分106 的上门表面136上的中心孑L 190中并可以移走，如ILS.专利No. 6，319，297 所示，其全部内容通过引用并入本文。 .
在本发明的一个基本实施方案中，最好根据图2、 3和5来说明， 第一开口 196的第一面积212配置为基本上与标线124的第二图案化表 面128的表面积129成比例。根据特定实施方案的一个方面，第一面积 212是表面积的至少50%,并且在另 一个实施方案中，所述表面积是表 面积129的至少百分之六十(60%)，优选表面积129的百分之七十五 (75%)到百分之百(100%)。在本发明的优选实施方案中，第一面积212 基本与标线容纳区域168同心。此外，设置第一开口 196和标线支承物 154的位置，使得在装配构造中，即当载具壳112与门部分106配合并 且标线124支承在标线支承物154上时，利用与气密密封空间118内的 至少部分第二图案化表面128相对布置的表面积288来定位过滤器232， 使得标线外周130覆盖表面积288的外周289。本领域技术人员将会认 识到，表面积288和第二图案化表面128可以是其它操作构造，而不背 离本发明的范围。部分基于气密密封空间118的尺寸、在标线载具清洗、 标线加工、运输、船运和贮存过程中产生的扩散长度以及标线124在标 线栽具100中暂存期间可能遇到的其它条件，选择所有上述可操作构造 以使表面积288相对第二图案化表面128的范围最大。表面积288最接
近第二图案化表面128设置。通过以本发明的方式选择表面积288的区 域和位置，可以使存在于气密密封空间118内和进入气密密封空间118 的颗粒优先遭遇并停留在表面288上而不是扩散到第二图案化表面128 上的可能性最大化。对于本领域技术人员，表面积288的范围代表可用 于使流体进入过滤器232的流体通道的总数。与附图标记338相关联的 术语"高表面积"在另一方面是指当流体流过过滤器232的整个厚度290 时，可用于过滤的总过滤介质的有效表面积。有效表面积控制气体的吸 附和化学反应。在这个方面，过滤器232与现有技术的SMIF盒过滤器 的不同之处在于本发明的过滤器232在结构上是门部分106的重要构 件，因为表面288可以覆盖在上门表面136的大部分上。此外，如最佳 图4所示，在装配构造中，基层276位于封闭端252上，以便过滤器232 使气密密封空间118通过多个穿孔264与标线盒100外的环境大气流体 连通。
本发明的基本实施方案提供用于限制过滤介质276、 278、 280、 282 和过滤器232可以包含的其它介质暴露于标线载具100外部的环境大气 的装置。 一个这样的装置例如图2和4所示。本领域技术人员将会理解， 与标线载具100内的气密密封空间118流体连通的过滤器232的表面 288的范围通常被最大化，如上所述。但是，由于数量有限的穿孔264 和每个穿孔的有限面积266，过滤器232的基层276与环境大气的直接 连通的范围小得多。本发明提供的另 一装置包括不可渗透流体的膜360， 其邻接基层276下的封闭端252。当盒内部在清洗模式下加压时，在流 体不可渗透膜360中的有角度地切割的十字形的缝隙(未示出)使流体不 可渗透膜的缝隙部分轴向扩大，进而打开优选与穿孔264相对的所述缝 隙。盒通常不加真空，因此缝隙部分不会向内打开，仅作为流体流出标 线栽具100时的多个单向阀向外有效操作。在U.S.专利No. 5,482,161 中记栽了类似的阀,其全部内容通过引用并入本文。此外，外膜360可 以是疏水性膜，以防止来自环境大气的水气通过过滤器232侵入到标线 栽具100中。当SMIF盒-皮加压以通过过滤器提供显著向外流动时，疏 水特性可能被压制并允许空气或清洗气以及其携带的水气离开。在通过 过滤器的静态最小流入量和流出量下，希望疏水效应有效地降低从外部 到内部的携载水气的空气的流动。
根据本发明的基本实施方案，气密密封空间118内的水气浓度优选 保持在约十亿分之几份(ppb)。使用现有方法例如干燥剂时，气密密封
空间118内的水气浓度仅可以控制在百万分之几份(ppm)。通过将标线 盒100连接到定期使非常干燥的气体例如干燥氮气或干燥氩气流过气密 密封空间118的清洗系统来实现湿度控制的水平。现在参照图2、 6~9， 其中示出根据本发明基本实施方案的装备用于连接清洗系统(未示出)的 标线结构100的构造。如图2所示，门部分106的上外周172配置有注 射器和抽提器端口 306和312，抽提器端口 306和312沿通常平行于门 部分106的侧壁148的方向延伸穿过上门表面136和下门表面142之间 的门部分106。注射器端口 306和抽提器端口 312配置为同轴容纳注射 器接头318和抽提器接头324。注射器和抽提器接头318、 324可以分别 螺紋连接到注射器和抽提器端口 306和312。可以使用其它连接装置而 不背离本发明的范围。注射器接头318可拆卸地连接到进气管线(未示 出)。抽提器接头324可拆卸地连接到排气管线(未示出)，其可以依次连 接到排气装置(未示出)。每个注射器接头318和抽提器接头324配备有 止回阀330，止回阀330配置为允许单向流过并防止当系统不^f吏用时气 态或粒状污染物进入或离开气密密封空间118。具有缝隙的隔膜阀例如 在以上参考的U.S.专利No. 5,482,161中记载的那些可以连同或不同止 回阀330 —起4吏用。这是用于限制过滤介质276、 278、 280、 282和过 滤器232可以包含的其它介质暴露于标线栽具100外部的环境大气的机 械装置。本领域技术人员将会认识到，在压力下将非常千燥的清洗气例 如干燥氮气和千燥氩气注入到气密密封空间118中将导致至少部分清洗 气通过过滤器232出来并通过封闭端252出来而进入大气环境。在U。S, 专利No. 5,988,233和U.S.专利No. 5,810,062中记栽了清洗标线栽具100 的装置和方法，所述两个专利的全部内容通过引用并入本文。在可替代 实施方案中，抽提器接头324由连接到气体入口的注射器接头318替代。 在该构造中,气密密封空间118通过注射器接头318流入其中的清洗气 所加压。清洗气通过过滤器232离开气密封闭空间118。清洗气密封闭 空间118通常通过在气流中夹带而除去痕量污染物。用干燥气体清洗还 可以干燥过滤器232。在压力下清洗可以取走并由此除去可以弱结合到 物理吸附介质过滤元件和特定过滤颗粒的过滤元件上的颗粒和其它污 染物。事实上，清洗是通过补充过滤器232吸附污染物的能力来使其再 生。本领域技术人员将会理解，本发明的过滤器232的能力也可以通过 替换废弃的过滤器232来补充。
当然，如本领域技术人员将会理解的，本发明的用于SMEF标线盒 环境控制可以有许多可替代实施方案并在本发明的范围内。这样的实施
方案包括但不限于改变包含过滤器的层的数目和位置、改变过滤器的位 置、改变过滤器的面积、使用几个较小的过滤器和使用多个清洗端口。
虽然上述描述包舍〖午多特征，但是这些不应被解释为限制本发明的范 围，而仅仅是提供本发明目前部分优选实施方案的说明。因此，本发明的 范围应该由所附权利要求及其法律等同物而不是由本文描述的实例来确 定。
权利要求
1.一种标线SMIF盒，其配置为在受控环境内支承标线，所述受控环境保持基本上没有引起晶体生长的污染物，所述标线的特征在于具有第一形状和第一面积的图案化表面，所述标线SMIF盒包括盒基部和盒壳部，其相互配合以形成所述受控环境，所述盒基部包括第一表面、第二表面和中心孔，所述第一表面配置为位于所述受控环境之内，所述第二表面配置为位于所述受控环境之外，并且所述中心孔被所述第一表面和第二表面环绕并在所述第一表面和第二表面之间限定气流路径；多个标线支承物和导向物，其安装在所述第一表面上以支承其上的标线，所述标线支承物和导向物限定具有容纳表面的标线容纳区域，当所述标线容纳在所述盒基部上时，所述容纳表面基本上与所述图案化表面共同延伸；过滤器框架，其具有开口端、穿孔底端和侧壁，所述侧壁将所述开口端连接到所述穿孔底端以在其间限定纵向气流通道，所述过滤器框架的形状为以与所述盒气密配合的方式紧密容纳在所述中心孔内，并且所述开口端紧邻所述第一表面，所述穿孔底端从所述第一表面凹入；和分层的过滤器，其具有限定具有过滤面积的过滤器形状的区域，所述分层过滤器以与所述开口端密封配合的方式设置在所述气流通道内，并使得基本上所有进入或离开所述过滤器的气体都流过所述过滤面积，所述过滤面积是所述第一面积的重要部分。
2. 权利要求l的标线SMIF盒，其中所述过滤面积是所述第一面积的 至少百分之六十(60%)。
3. 权利要求1的标线SMIF盒，其中所述过滤器形状与所述第一形状 基本相同。
4. 权利要求1的标线SMIF盒，其中所述过滤面积被定位，使得所述 容纳表面与所述过滤面积同心并覆盖在所述过滤面积之上，并且所述过 滤面积基本上紧邻所述容纳表面。
5. 权利要求1的标线SMIF盒，其中所述过滤面积基本限定所述盒基 部的所述第一表面并且是气体进出所述受控环境的唯一入口和出口。
6. 权利要求1的标线SMIF盒，其中所述分层过滤器包括位于所述过滤器框架内的多个平行过滤元件，其中选择每个过滤元件以从所述进入 或离开所述过滤器的气体中除去至少部分所述引起晶体生长的污染物。
7. 权利要求6的标线SMIF盒，其中所述多个平行过滤元件包括至少 一个包含颗粒过滤介质的过滤元件和至少一个包含用于吸附气态污染 物的吸附介质的过滤元件。
8. 权利要求7的标线SMIF盒，其中所述吸附介质能够吸附选自酸、 有机和无机可冷凝污染物、二氧化硫(SO;0气体、氨(NH4)和水气(H20) 中的至少一种气态污染物，其中所述气态污染物存在于所述受控环境和 进入或离开所述过滤器的气体的一个或多个中。
9. 权利要求8的标线SMIF盒，其中所述受控环境内的污染物浓度连 续保持在至少十亿分之一。
10. 权利要求1的标线SMIF盒，其中所述过滤器被束绰性地保持在所 述过滤器框架内以形成筒，所述筒配置为可释放地保持在所述中心孔 内，使其可替换以补充所述过滤器的过滤能力。
11. 权利要求1的标线SMIF盒，其中所述盒部分还包括 至少一个清洗端口，其包括在所述盒部分的所述第一和第二表面之间延伸的开口；气体注射器，其密封容纳在所述清洗端口内,所迷气体注射器配置 为连接到气体入口 ，所述气体入口用于将清洗气体注射到所述盒的所述 受控环境中，以冲洗所述受控环境的污染物和使所述过滤器再生;和止回阀，其配置为只要所述清洗气体没有被注射到所述受控环境 中，就防止气体转移进入和离开所述受控环境。
12. 权利要求11的标线SMIF盒，其中所述清洗气体选自非常干燥的 氮气和非常干燥的氩气。
13. 权利要求1的标线SMIF盒，其中所述开口端具有基本等于所述过 滤面积的气体接触面积并且所述穿孔底端包括多个穿孔，其中每个穿孔 具有与所述受控环境外部气体连通的穿孔面积，并且其中所述穿孔面积 之和显著小于所述开口端的气体接触面积。
14. 一种用于减少受控环境内的晶体形成污染物的方法，所述受控环境 围绕支承在标线SMIF盒内的标线，所述标线具有第一形状的图案化表 面，所述第一形状具有第一面积，所述方法包括:提供盒基部和盒壳部，所述盒壳部能够密封接合所述盒基部以限定所述受控环境，所述盒基部配置有围绕中心孔和至少一个清洗端口的相 对的第一和第二表面，所述中心孔和所述清洗端口在所述第一表面和第 二表面之间限定气流路径，其中所述第一表面位于所述受控环境之内，所述第二表面位于所述受控环境之外；在所述第一表面上提供多个标线支承物，所述标线支承物限定标线 容纳表面，当所述标线容纳在所述标线支承物上时，所述标线容纳表面 与所述图案化表面基本共同延伸，所述标线容纳表面具有第一形状和第 一面积；将过滤筒插入到所述中心孔中，所述过滤筒具有开口端、穿孔底端 和在所述开口端和所述穿孔底端之间限定气体通道的侧壁、以及分层过 滤器，所述分层过滤器具有纳入所述气体通道的第一过滤面积，使得所 述第一过滤面积最接近所述开口端，所述过滤筒插入到所述中心孔中， 以使所述第一过滤面积的位置最接近所述第一表面并使所述穿孔底端 从所述第一面积凹入；选择所述第一过滤面积的范围，使得所述第一过滤面积是所述第一 面积的重要部分；密封地将气体注射器接头安装到所述至少一个清洗端口中，所述气 体注射器接头连接到清洗气体入口；和通过定期地使清洗气体通过所述清洗气体入口进入到所述受控环 境中并与所述第 一过滤面积接触以从所述受控环境和所述过滤器中基 本冲洗掉晶体形成污染物，而使所述过滤器再生。
15. 权利要求14的方法，其中所述第一过滤面积是所述第一面积的至 少百分之六十(60%)。
16. 权利要求14的方法，其中所述第一过滤面积的形状基本符合所述第一形状。
17. 权利要求14的方法，其中所述第一过滤面积的位置使得所述标线 容纳表面与所述第一过滤面积同心并覆盖在所述第一过滤面积之上，并 且所述第一过滤面积的位置最接近所述容纳表面。
18. 权利要求14的方法，其中所述过滤面积基本上限定所述盒基部的 所述第一表面并且是气体进出所述受控环境的唯一入口和出口。
19. 权利要求14的方法，其中所述分层过滤器包括位于所述过滤器框 架内的多个平行过滤元件，其中选择每个过滤元件以从所述进入或离开 所述过滤器的气体中除去至少部分所述引起晶体生长的污染物。
20. 权利要求19的方法，其中所述分层过滤器包括至少一个用于过滤 颗粒的颗粒过滤元件和至少一个吸附元件，其中所述吸附元件包含能够 吸附至少一种已知促进晶体生长的气态污染物的吸附介质，所述气态污 染物选自酸、有机和无机可冷凝污染物、二氧化硫(S02)气体、氨(NH》 和水气(1120)，其中所述气态污染物存在于所述受控环境和进入或离开 所述过滤器的气体的一个或多个中。
21. 权利要求19的方法，其中在所述受控环境内的所述引起晶体生长 的污染物的浓度连续保持在至少十亿分之一。
22. —种标线SMIF盒，包括盒基部和盒壳部，其相互配合以形成受控环境，所述盒基部包括第 一表面、第二表面和中心孔，所述第一表面配置为位于所述受控环境之 内，所述第二表面配置为位于所述受控环境之外，并且所述中心孔被所 述第一表面和第二表面环绕并在所述第一表面和第二表面之间限定气 流路径；多个标线支承物和导向物，其安装在所述第一表面上以支承其上的 标线；标线，其支承在所述标线支承物和标线导向物上，所述标线具有易 于被引起晶体生长的污染物损伤的图案化表面，所述图案化表面具有第 一形状和第一面积；过滤器框架，其具有开口端、穿孔底端和侧壁，所述侧壁将所述开 口端连接到所述穿孔底端以在其间限定纵向气流通道，所述过滤器框架 的形状为以与所述盒气密配合的方式紧密容纳在所述中心孔内，并且所 述开口端最接近所述第一表面，所述穿孔底端从所述笫一表面凹入；和分层过滤器，其具有限定具有第一过滤面积的过滤器形状的区域， 所述分层过滤器以与所述开口端密封配合的方式配置在所述气流通道 内，并使得基本上所有进入或离开所述过滤器的气体都流过所述过滤面 积，所述过滤面积是所述第一面积的重要部分。
23. 权利要求22的标线SMIF盒，其中所述第一过滤面积是所述第一 面积的至少百分之六十(60%)。
24. 权利要求22的标线SMIF盒，其中所述第一过滤面积的形状基本 符合所述第一形状。
25. 权利要求22的标线SMIF盒，其中所述第一过滤面积的位置^f吏得 所述图案化表面与所述第一过滤面积同心并覆盖在所述第一过滤面积 之上，并且所述第一过滤面积的位置基本上最接近所述图案化表面。
26. —种用于减少在标线SMIF盒内的标线上的晶体形成的方法，所述 标线具有第一形状的图案化表面，所述第一形状具有第一面积，所述方 法包括以下步骤提供具有吸附特性的过滤筒，所述过滤筒具有向内暴露的过滤面， 所述过滤面的表面积为所述第一面积的至少50%。
27. 权利要求26的方法，还包括以下步骤相对所述过滤面同心定位 所述标线，并将所述过滤面定位成使其面对所述标线的所述图案化表 面。
28. 权利要求26的方法，还包括以下步骤通过用至少洁净干燥空气 清洗所述标线SMIF盒，由此所述洁净干燥空气通过所述过滤筒离开所 述盒以使所述过滤筒的所述吸附特性再生。
29. —种用于减少在标线SMIF盒内的标线上的晶体形成的方法，所述标线具有第一形状的图案化表面，所述第一形状具有第一面积，所述方 法包括以下步骤提供具有吸附特性的过滤筒，所述过滤筒在所述标线盒的壁内并且具有向内暴露的过滤面和向外暴露的过滤面，所述向内暴露的过滤面的 表面积为所述第一面积的至少50%，所述向外暴露的过滤面暴露在所述 标线盒的外部。
30. 权利要求29的方法，还包括以下步骤:通过用至少洁净干燥空气 清洗所述标线SMIF盒，由此所述洁净干燥空气通过所述过滤筒离开所 述盒以使其中具有标线的所述过滤筒的吸附特性多次再生。
31. 一种用于减少其中具有污染敏感衬底的衬底容器内的污染物的方 法，所述衬底包括具有第一形状的暴露平坦表面，所述第一形状具有笫 一面积，所述方法包括以下步骤:提供具有吸附特性的过滤筒，所述过滤筒具有向内暴露的过滤面， 所述过滤面的表面积为所述第一面积的至少50%，并且所述过滤筒具有 可向所述衬底容器的外部打开的向外暴露侧；和利用至少洁净干燥空气经过所述过滤筒来清洗所述衬底容器，使所 述过滤筒的吸附特性再生。
全文摘要
本发明提供一种标准机械接口(SMIF)标线盒(100)，其配置为提供用于支承标线(100)的受控环境，其中所述受控环境保持基本没有引起晶体生长的污染物。因此，提供分层过滤器(232)，其具有能够过滤颗粒和吸附气态污染物的过滤元件。所述过滤器(232)具有面向内部的、通常是平面形状的面，其表面积基本为标线面(129)的面积的一半或更多。所述面向内部的面的位置最接近标线的图案化表面(128)并且其面积占标线图案化表面(128)的显著部分。SMIF盒还具有清洗系统，其配置为在受控环境内注射非常干燥的气体以冲洗受控环境的污染物以及使过滤器(232)再生。
文档编号G03B27/42GK101194207SQ200680011202
公开日2008年6月4日 申请日期2006年4月4日 优先权日2005年4月4日
发明者大卫·L·哈尔布迈尔, 奥列格·P·基什科维奇, 威廉·M·古德温, 安托尼·辛普森, 弗兰克·曼加涅洛, 汤姆·基尔巴索 申请人:诚实公司