CN1757099A - 衬底处理系统以及半导体器件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于完全除去由于清洗而附着在衬底上的水分，并将该衬底在除去水分的状态下输送至成膜装置中。本发明是一种衬底处理系统(1)，其包括：清洗装置(3)，使用清洗液清洗衬底；水分去除装置(4)，除去在所述清洗装置(3)中清洗的衬底上附着的水分；以及输送部(7)，用于将在所述水分去除装置(4)中除去水分的衬底经过干燥气氛内输送至衬底的其他处理装置中。

Description

衬底处理系统以及半导体器件的制造方法
技术领域
本发明涉及衬底处理系统以及半导体器件的制造方法。
背景技术
例如在半导体器件的制造工艺的前一道工序中，进行例如在晶片表面形成栅绝缘膜或栅电极膜的成膜处理。
这种栅绝缘膜或栅电极膜等的成膜处理在CVD装置或溅射装置等成膜装置中进行，其中，在CVD装置中的处理通常是在减压气氛下向晶片供应气体状态或等离子状态的原料，通过晶片表面的化学催化反应使薄膜沉积在晶片表面上；而溅射装置中的处理则是通过离子冲击使膜材料溅射，从而在晶片表面物理地沉积薄膜。
然而在这些成膜装置中对晶片实施成膜处理之前进行清洗处理以除去附着在晶片上的有机物或金属等杂质。这是因为如果有杂质附着在晶片上，则由于该杂质妨碍膜的形成，从而在晶片上无法形成期望的膜。该清洗处理通过在与上述成膜装置独立设置的清洗装置中向晶片供应清洗液而进行。另外，在清洗装置中，例如在用清洗液清洗晶片之后进行高速旋转晶片从而使之干燥的晶片甩干处理(例如，日本专利公开公报特开2002-219424号)。
因此，以往晶片是在上述清洗装置中用清洗液进行清洗并进行甩干后被输送至上述成膜装置中进行成膜的。
但是，在上述清洗装置内进行的甩干处理中，实际上附着在晶片上的水分并没有被完全除去。另外，当将晶片从清洗装置输送到成膜装置中时，大气中的水分会附着到晶片上。这样，如果在晶片上有水分附着的状态下进行成膜处理，则该水分妨碍上述在成膜装置中的膜的形成，从而导致无法形成优质膜。特别是近年来，由于薄膜化进展到了数nm的程度，所以既便附着很少的水分也会对膜的形成造成很大的影响。另外，尽管也有不用清洗液的干式清洗装置，但与湿式的相比，通常清洗能力低，从而存在不能充分除去杂质的问题。因此，最好使用湿式清洗装置。
发明内容
本发明是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于提供一种可以完全去除由于清洗而附着在晶片等衬底上的水分并在除去了水分的状态下将该衬底输送至成膜装置等其他处理装置中的衬底处理系统及半导体器件的制造方法。
为了达到上述目的，本发明的衬底处理系统的特征在于，包括：清洗装置，使用清洗液清洗衬底；水分去除装置，除去在所述清洗装置中清洗的衬底上附着的水分；以及输送部，用于将在所述水分去除装置中除去水分的衬底经过干燥气氛内输送至衬底的其他处理装置中。
根据本发明，可以使用专用的水分去除装置对在清洗装置中清洗的衬底进行干燥，并将该干燥了的衬底经过干燥气氛输送至其他处理装置中。因此，能够从衬底完全除去水分，并在除去所述水分的状态下输送衬底，从而可在其他装置中处理衬底。其结果是，可在衬底输送目的地的处理装置中进行没有水分妨碍的适当的处理。
也可以是所述清洗装置与所述水分去除装置连接，所述水分去除装置与所述输送部连接，所述输送部与所述其他的处理装置连接。此时，可从清洗装置到水分去除装置、接着向输送部以及其他处理装置顺畅地连续输送衬底。此外，也可以在所述输送部上连接有搬入搬出部，用于将衬底从该衬底处理系统中搬出到外部或将衬底从外部搬入到该衬底处理系统中。
所述水分去除装置具有用于加热衬底的加热部件。此时，通过加热衬底，可以更加可靠地除去附着在衬底上的水分。
所述加热部件也可以是通过辐射加热衬底的部件。此时，由于可以从离开衬底的位置供热，所以衬底表面可以被均匀加热，从而能够完全除去整个衬底面上的水分。
所述水分去除装置也可以具有用于使衬底旋转的旋转机构。通过该旋转机构例如旋转正在被供应高温气体的衬底，从而可使衬底更加均匀地干燥。
所述水分去除装置也可以具有向衬底供应高温气体的高温气体供应部。此时，通过高温气体能够可靠地除去附着在衬底表面上的水分。并且，所述高温气体是指温度至少比常温高的气体。所述高温气体的氧含量优选在4ppm以下。并且，具有该高温气体供应部的水分去除装置也可以具有用于使衬底旋转的旋转机构。
所述水分去除装置也可以具有用于测量该水分去除装置内的水分浓度的水分浓度测量部件。此时，例如在水分去除过程中测量水分去除装置中的水分浓度，从而例如可确认衬底上的水分消失的情况。其结果是，可以更加可靠地除去水分。并且，所述水分去除装置也可以具有用于对该水分去除装置内部进行排气的排气部，所述水分浓度测量部件也可以设置在所述排气部上。
另外，本发明的衬底处理系统也可以还包括：开闭器，用于开闭所述水分去除装置和所述输送部之间的衬底的输送口；以及控制部，输入从所述水分浓度测量部件输出的水分浓度的测量结果，并根据该测量结果来控制所述开闭器的开闭。此时，例如可以只在水分去除装置内的水分浓度变为阈值以下时开放开闭器。因此，在充分除去衬底上的水分之前，不会发生衬底通过并从水分除去装置中搬出的情况，从而可防止在其他处理装置中处理残留水分的衬底。
所述水分去除装置也可以具有使该水分去除装置内减压的减压装置。通过该减压装置，例如可将水分去除装置内的压力减压到清洗装置内的压力和输送部内的压力之间。因此，当将衬底依次输送至清洗装置、水分去除装置及输送部时，压力逐渐减小，从而可降低压力变化给衬底带来的负担。
所述水分去除装置也可以设有供气部，用于向该水分去除装置整个内部供应氧气以外的气体。由于通过该其他供应部可使水分去除装置内维持低氧气氛，所以，例如可防止衬底在水分去除装置中被氧化从而导致衬底上的膜变质的情况。
所述输送部也可以具有覆盖衬底输送通路的外壳，在所述外壳上也可以设置向所述输送通路内供应干燥气体的干燥气体供应部。通过由该干燥气体供应部供应干燥气体，可使外壳内部维持干燥气氛，从而能够防止水分附着到输送过程中的衬底上。此外，所述干燥气体也可以是氧气之外的气体。
在所述输送部上也可以设有使所述输送通路内的气氛减压的减压机构。另外，所述减压机构也可以具有控制部，该控制部能够将所述输送通路内的压力控制在所述其他处理装置内的压力和所述水分去除装置内的压力之间。即，当设输送通路内的压力为P1，其他处理装置内的压力为P2，水分去除装置内的压力为P3时，减压机构也可以具有控制为P2＜P1＜P3的控制部。此时，例如即使在其他处理装置中的处理在高减压度下进行，也可以依次提高水分去除装置、输送部、其他处理装置的减压度，因此可防止由于急剧的减压变化而衬底破损。
所述其他处理装置也可以是在衬底上形成膜的成膜装置。此时，由于水分被除去的状态的衬底被搬入成膜装置中，所以可适当地进行成膜处理。另外，具有该成膜装置的衬底处理系统也可以还包括膜厚测量部件，用于测量在所述成膜装置中形成于衬底上的膜的膜厚。通过该膜厚测量部件可以早期检测出衬底上形成的膜的膜厚。因此，假设膜没有被适当地形成时，可在该衬底被大量制造之前立即停止成膜装置并修正其问题。并且，所述其他处理装置也可以是蚀刻装置。
并且，所述清洗装置也可以用盒体覆盖并具有向所述盒体内供应氧气以外的气体的供气部。在清洗装置中，当衬底上有水分附着时，通过该水分，周围气氛中的氧易于与衬底发生反应。通过如本发明这样清洗装置具有供气部并向盒体内供应氧以外的气体，可使盒体内部维持低氧气氛，从而可抑制氧和衬底发生反应。因此，可抑制例如衬底上的膜被氧化从而导致膜变质。另外，所述衬底处理系统也可以构成为能够控制该衬底处理系统的整个内部的气氛。
另外，根据本发明，可提供使用衬底处理系统来处理半导体衬底的半导体器件的制造方法，其中该衬底处理系统包括：清洗装置，使用清洗液清洗衬底；水分去除装置，除去在所述清洗装置中清洗的衬底上附着的水分；以及输送部，用于将在所述水分去除装置中除去水分的衬底经过干燥气氛内输送至衬底的其他处理装置中。
附图说明
图1是示出与本实施方式相关的衬底处理系统结构概况的横截面说明图；
图2是示出清洗装置结构概况的纵截面说明图；
图3是示出水分去除装置的结构概况的纵截面说明图；
图4是水分去除装置的卡盘的俯视图；
图5是示出第一成膜装置结构概况的纵截面说明图；
图6是示出第二成膜装置结构概况的纵截面说明图；
图7是示出具有加热器的水分去除装置的结构概况的纵截面说明图；
图8是示出具有膜厚测量用探测器的衬底处理系统的结构概况的横截面说明图。
具体实施方式
下面对本发明的优选实施方式进行说明。图1是示出与本发明的实施方式相关的衬底处理系统1的结构概况的俯视图。
衬底处理系统1具有将搬入搬出部2、清洗装置3、水分去除装置4、两台成膜装置5和6、以及输送部7连为一体的结构，其中，搬入搬出部2用于将晶片W从外部搬入该处理系统中或从该处理系统中搬出到外部；清洗装置3用于使用清洗液清洗晶片W；水分去除装置4用于除去附着在晶片W上的水分；两台成膜装置5、6用于在晶片W上形成预定的膜；输送部7用于在这些装置之间以及在各装置和搬入搬出部2之间输送晶片W。
例如输送部7被连接在搬入搬出部2的X方向的正向一侧(图1的右侧)。水分去除装置4、第一成膜装置5和第二成膜装置6被连接在输送部7的背面一侧，即Y方向的正向一侧(图1的上侧)。清洗装置3被连接在水分去除装置4的背面一侧。即，水分去除装置4配置在清洗装置3和输送部7之间。
搬入搬出部2例如具有存放盒载物台10和输送室11在X方向(图1的左右方向)上并列构成一体的结构。在存放盒载物台10上可以装载具有密封性的存放盒12，例如多层配置并容纳25片晶片W的FOUP(FrontOpening Unified Pod；前开式标准片盒)等。在存放盒载物台10上沿Y方向(图1的上下方向)例如可装载两个存放盒12。
输送室11例如整体被外壳13覆盖，向输送室11内供应纯净的气体，可以使输送室11内维持为纯净的气氛。在输送室11上设置有对准台14，用于对从存放盒12中取出的晶片W进行定位。而且在输送室11上设置有晶片输送体15，用于访问存放盒12、对准台14和输送部7以输送晶片W。
输送部7具有X方向为长度方向的输送通路20，输送通路20在X方向的负向一侧的一端与搬入搬出部2的输送室11连接。输送部7具有覆盖输送通路20整体并可密封内部的外壳21。输送通路20中设置有沿输送通路20延伸的轨道22。载物台23设置在轨道22上，该载物台23通过安装在轨道22上的没有图示的马达，可在轨道22上沿X方向移动。在载物台23上设置有晶片输送机构25。晶片输送机构25通过载物台23可以自由沿X方向移动。
晶片输送机构25具有保持晶片W的两个保持部件26，和支撑该保持部件26并在预定的水平方向上进退自如的多节臂27。该臂27可以绕垂直轴沿è方向自由旋转，并可使保持部件26朝向预定的方向。因此，晶片输送机构25通过移动到与输送部7连接的搬入搬出部2、水分去除装置4、成膜装置5、6的各个正面，并使保持部件26在水平方向上进退，能够将晶片W分别搬入或搬出搬入搬出部2、水分去除装置4以及成膜装置5、6。
在输送部7的外壳21上连接有供气管30，该供气管30作为干燥气体供应部向输送通路20内供应例如水分浓度为1.2％以下，最好是0.1ppm以下的干燥气体。供气管30与设置在输送部7外部的供气源31连通，干燥气体由该供气源31供应。在供气管30上连接有阀32和质量流量控制器33，预定压力的气体被供应到输送通路20内。并且，在本实施方式中，干燥气体使用氧气以外的气体，例如氮气。
在输送部7的外壳21上连接有排气管35，该排气管35与设置在外壳21外部的真空泵等排气装置34连通。在排气装置34上设置有可以控制排气压力的控制部36，从而可将外壳21内部减压到预定的压力。在本实施方式中，由排气装置34、排气管35及控制部36构成了减压机构。
在输送部7和输送室11的连接部分设有用于输送晶片W的输送口40，在该输送口40上设有闸阀41。通过该闸阀41可以隔离输送室11的气氛和输送部7的气氛。
如上所述在输送部7的背面一侧，从搬入搬出部2一侧沿纵向(X方向)依次连接有水分去除装置4和成膜装置5、6。在输送部7和各装置4～6的连接部分分别设有晶片W的输送口50、51、52，在各输送口50～52上设有闸阀53、54、55。通过该各个闸阀53、54、55可隔离输送部7和各装置4～6的气氛。另外，在位于水分去除装置4背面一侧的水分去除装置4和清洗装置3的连接部分也设有输送口56及其闸阀57。
清洗装置3例如如图2所示在盒体60内具有使晶片W保持水平的卡盘61。卡盘61例如通过没有图示的吸附机构，可吸附并保持晶片W。卡盘61被构成为通过旋转马达62可旋转。通过该旋转马达62可使卡盘61上的晶片W以预定的速度旋转。在卡盘61的外侧设有包围卡盘61周围的杯状物63。杯状物63具有上面开口且有底的近似圆柱形状。由于旋转从晶片W飞散的液体被该杯状物63挡住而被回收。在杯状物63的底部例如设有排出口64，用杯状物63回收的液体从排出口64排出。
例如通过没有图示的移动臂，向晶片W供应清洗液的清洗喷嘴65可从杯状物63外侧的待机位置移动到卡盘61上的处理位置上。清洗喷嘴65例如具有比晶片W的直径长的细长形状，在其底部沿纵向成直线地并列设有多个喷孔66。在清洗喷嘴65上连接有供应管68，该供应管68与设置在盒体60外部的清洗液供应源67连通。因此，来自清洗液供应源67的清洗液一旦被供应到清洗喷嘴65，从配置成比晶片W的直径长的直线形状的各喷孔66就会喷出清洗液。然后，一边旋转晶片W，一边向晶片W的整个面供应清洗液，从而可以洗掉附着在晶片W表面上的杂质。另外，在盒体60上连接有作为供气部的供气管H，该供气管H与设置在盒体60外部的供气装置69连通。供气装置69可通过供气管H向盒体60内供应氧气以外的气体，例如氮气。因此，通过供应该氮气，可使盒体60内为低氧气氛。
如图3所示，水分去除装置4的内部可以密封，并具有外形为近似长方体形状的盒体70。在盒体70内设有水平支撑晶片W的卡盘71。卡盘71设置在比盒体70的中心靠近与输送部7连接的闸阀53的一侧。卡盘71例如构成为上面开口的近似圆柱形状，并具有俯视时呈环形且水平的上端部71a。卡盘71在该上端部71a支撑晶片W的周边部分。在卡盘71的上端部71a上竖立设置有多个销72以防止晶片W在水平方向上错位。例如，如图4所示，销72被等间隔地设置在沿上端部71a上装载的晶片W外轮廓的位置上，通过由各个销72从外侧控制晶片W的侧面，可以防止晶片W的错位。卡盘71如图3所示通过旋转马达73可以绕着垂直轴自由旋转，保持在卡盘71上的晶片W可以以预定的速度旋转。并且，在本实施方式中，由卡盘71和旋转马达73构成了晶片W的旋转机构。
在卡盘71上与晶片W正对的位置上设有向晶片W的表面供应高温气体的第一供气喷嘴74。第一供气喷嘴74设置在离开晶片W中心相同距离的例如两个位置上。在卡盘71内侧的中空部设有第二供气喷嘴75。在第二供气喷嘴75的上表面例如设有两个喷气口75a，可以向卡盘71上支撑的晶片W的背面供应高温气体。如图4所示俯视时，喷气口75a被等间隔地设置在以晶片W的中心部为圆心的同一圆周上。并且，在本实施方式中，第一供气喷嘴74和第二供气喷嘴75被用作高温气体的供应部。
如图3所示，在第一和第二供气喷嘴74、75上连接有与供气装置76连通的供气管77。在供气管77上设有阀78和质量流量控制器79，从第一和第二供气喷嘴74、75可以喷出预定量的高温气体。另外，供气装置76例如具有高温气体的加热机构80。因此，可在供气装置76中将气体加热到高温，并从第一和第二供气喷嘴74、75喷出预定温度的高温气体。并且，在本实施方式中，作为高温气体的类型，可使用与晶片W的表面不反应的例如氧含量为4ppm以下的氮气。
另外，在盒体70上设有向盒体70的整个内部供应气体的供气口80。在供气口80上连接有作为供气部的供应管82，该供应管82与设置在盒体70外部的供气源81连通。在供应管82上设有阀83、质量流量控制器84。并且，在本实施方式中，从供气口80导入的气体使用了与从所述第一和第二气体供气喷嘴74、75喷出的高温气体同类型的氧浓度为4ppm以下的氮气。
在盒体70的底部连接有作为排气部的排气管86，该排气管86与设置在盒体70外部的泵等减压装置85连通。通过该排气管86可以排出盒体70内的氮气。另外，通过从排气管86排气可以使盒体70内减压。在排气管86上设有作为水分浓度测量部件的水分浓度传感器87。水分浓度传感器87的测量结果例如可以输出给用于控制作为开闭器的闸阀53的开闭的控制部88。控制部88例如根据盒体70内的水分浓度来控制闸阀83的开闭。因此，控制部88例如可以在盒体70内的水分浓度变为预先设定的阈值以下时开放闸阀53。
与卡盘71相邻且在从盒体70的中央部靠近清洗装置3一侧的位置上设有在卡盘71和清洗装置3之间输送晶片W的晶片输送体90。晶片输送体90例如具有用于保持晶片W的保持部件91和支撑该保持部件91并使之直线进退的多节臂92。臂92可以自由旋转，并能够改变保持部件91的朝向。因此，用保持部件91支撑卡盘71上的晶片W并改变其朝向，从而能够将晶片W通过输送口56输送至清洗装置3内。
第一成膜装置5例如是等离子处理装置，用于使用等离子在晶体W的表面上形成栅绝缘膜。第一成膜装置5例如如图5所示具有上面开口且为有底圆柱形状的真空容器100。圆盘形状且中空的供气部101被设置在真空容器100上面的开口部上，以堵住所述开口部。在供气部101的下表面形成有多个供气孔101a，导入到供气部101内的反应气体，例如硅烷(SiH4)气体以喷淋状被供应到真空容器101内。供气部101的上侧设有天线102。天线102与同轴波导管104连接，该同轴波导管104与设置在真空容器100外部的微波供应装置103连通。天线102具有垂直方向的多个贯通孔102a，从微波供应装置103通过同轴波导管104传播的微波经由天线102的贯通孔102a和供气部101被辐射到真空容器100内。通过该微波的辐射可在真空容器100的上部形成等离子发生区域P。
在真空容器100内并与供气部101正对的位置上设有装载晶片W的载物台106。载物台106内置有例如通过交流电源107供电而发热的加热器108，通过该加热器108的发热可以加热载物台106上的晶片W。在真空容器100侧壁的上部附近连接有供气管109。例如沿着真空容器100的内周面，环状设置有多个该供气管109。供气管109例如连接在氧气或惰性气体等反应气体的供应源110上。通过从该各个供气管109和上述供气部101导入反应气体，反应气体被供应到等离子反应区域P中，并通过来自天线102的微波被等离子化。真空容器100的底部连接有排气管112，该排气管112与涡轮分子泵等排气装置111连通，真空容器100的内部可以被减压到预定的压力。
接下来，说明第二成膜装置6的结构。第二成膜装置6例如是用于在晶片W上形成栅电极膜的CVD处理装置。如图6所示，第二成膜装置6具有内部可以密封的盒体120，在盒体120内设有装载晶片W的载物台121。载物台121内置有通过设置在盒体120外部的交流电源122供电而发热的加热器123，通过该加热器123的发热可以加热载物台121上的晶片W。另外，在载物台121上设有没有图示的旋转机构，能够以预定的旋转速度旋转载物台121上的晶片W。
在盒体120内的上部并与载物台121正对的位置上设有用于向晶片W的整个表面供应反应气体的气体供应头124。气体供应头124例如形成为近似圆柱的形状。在气体供应头124的下表面形成有多个喷气口125。在气体供应头124的上表面的中央部连接有气体导入管127，该气体导入管127与设置在盒体120外部的供气装置126连通。在本实施方式中，供气装置126供应的气体例如使用硅烷气体。
盒体120的下部连接有排气管129，该排气管129与真空泵等排气装置128连通。通过从该排气管129排气，可以排出盒体120内的气体从而使盒体120内减压。
如上所述，构成衬底处理系统1的搬入搬出部2、输送部7、清洗装置3、水分去除装置4、第一成膜装置5以及第二成膜装置可以分别独立地控制气氛，其结果是可以控制整个衬底处理系统1内的气氛。
衬底处理系统1如上构成，下面对衬底处理系统1的作用进行说明。在处理晶片W时，经干燥的氮气从供气管30被供应到输送部7的外壳21内，从而输送部7内维持干燥的低氧气氛。另外，从排气管35进行排气，从而输送部7被减压到预定的压力。例如输送部7内的压力被维持为比第一成膜装置5和第二成膜装置6内的压力高的压力。在本实施方式中，由于在1.33Pa～665Pa程度下进行第一成膜装置5中的成膜处理，在1.33Pa～1330Pa程度下进行第二成膜装置6中的成膜处理，所以输送部7的内部被维持为高于这些的、例如133×102pa左右的减压气氛。
从供气管H向清洗装置3的盒体60内供应氮气，从而盒体60的内部维持低氧气氛。清洗装置3内例如被维持为常压，通过从排气管86排气，水分去除装置4内维持输送部7的压力和清洗装置3的压力之间的133×102Pa，即常压左右的压力。其结果是，按晶片W的输送顺序，即清洗装置3、水分去除装置4、输送部7、第一成膜装置5的顺序，减压度逐渐变高。另外，从供气口80总是向水分去除装置4内供应氮气，从而水分去除装置4的内部被维持为低氧气氛。并且，输送室11内的压力大致被维持为常压。衬底处理系统1内的多个闸阀41、53、54、55、57通常关闭，只有在晶片W通过时才开放。
此外，在存放盒12被装载到存放盒载物台10上之后，由晶片输送体15从存放盒12中取出一片未处理的晶片W并将其输送到对准台14上。在对准台14上经定位的晶片W通过输送口40被输送至输送部7内，并被传递给晶片输送机构25。传递到该晶片输送机构25上的晶片W从输送口50被输送至水分去除装置4内并被传递给卡盘71。然后，被传递到卡盘71的晶片W通过输送体90被输送至清洗装置3中。
在清洗装置3中，在低氧气氛下，一边旋转晶片W，一边向晶片W供应清洗液，从而从晶片W上洗掉有机物等杂质。结束了清洗的晶片W在被维持在低氧气氛内的状态下通过晶片输送体90被输送至水分去除装置4内，并如图3所示被支撑在卡盘71上。
在晶片W被支撑于卡盘71上之后，卡盘71通过旋转马达73而旋转，从而晶片W以例如2000rpm以上、最好是3000rpm以上的速度旋转。接着，从第一供气喷嘴74和第二供气喷嘴75喷出例如50℃～100℃左右高温的氮气，从而高温气体被并喷向旋转着的晶片W的表面和背面。通过喷射高温气体，附着在晶片W两面上的水分蒸发从而被去除。此时，喷向晶片W的高温气体的总供应量也可以例如根据室内的相对湿度算出附着在晶片W上的水分的分子量，然后从使该分子量的水分蒸发所需的热量求出。
在控制部88中利用水分浓度传感器87时常监控水分去除装置4内的水分浓度，并例如直到水分去除装置4内的水分浓度降低至预先设定的阈值以下为止供应上述高温气体。水分浓度一旦下降到阈值以下，则停止供应高温气体并停止晶片W的旋转。另外，以水分浓度降低到阈值以下作为触发，通过控制部88使闸阀53开放。
在闸阀53开放之后，晶片输送机构25的保持部件26进入水分去除装置4内，取出晶片W并搬出到输送部7。之后，晶片输送机构25在轨道22上移动到第一成膜装置5的正面，并从输送口51将晶片W搬入第一成膜装置5内。在此期间，由于晶片W在干燥气氛内通过，所以不会有水分附着在晶片W上。
输送至第一成膜装置5内的晶片W被置于载物台106上，在使真空容器100内减压的状态下从供气管109和供气部101供应氧气、硅烷(SiH4)等反应气体，该反应气体通过微波被等离子化。然后，通过该等离子在晶片W的表面发生化学反应，从而在晶片W的表面形成硅氧化膜等栅绝缘膜。形成栅绝缘膜的晶片W通过晶片输送机构25被输送至输送部7，并经过输送部7被输送至第二成膜装置6中。
在第二成膜装置6中，使盒体120内减压，在加热晶片W的状态下向晶片W供应反应气体，例如硅烷，使晶片W的表面发生化学反应，从而在晶片W上形成多晶硅或TaN、Ta、W、TiN等金属材料等的栅电极膜。
在形成栅电极膜之后，晶片W通过晶片输送机构25被搬出到输送部7中，并经过输送部7被输送至输送室11附近。然后，经过输送口40被输送至输送室11内，并通过晶片输送体15返回到存放盒12中。这样，一系列的晶片W的清洗及成膜处理就结束了。
根据以上的实施方式，在清洗装置3附近设置水分去除装置4，并可以使具有从水分去除装置4到第一成膜装置5之间的输送通路20的输送部7维持为干燥气氛，因此，在水分去除装置4中可以充分地除去晶片W上的水分，并能够在维持该状态的条件下将晶片W输送至第一成膜装置5中。其结果是，可在完全除去了晶片W上的水分的状态下进行成膜处理，从而可适当地进行成膜处理，而不受水分的妨碍。
由于在水分去除装置4中设置了第一供气喷嘴74和第二供气喷嘴75，所以可向晶片W的两个面供应高温氮气，从而能够完全除去晶片W上的水分。此时，由于通过旋转马达73使晶片W旋转，所以可向晶片W的整个面无遗漏地供应高温气体，从而可以更可靠地除去水分。另外，由于高温气体使用了氧含量为4ppm以下的氮气，所以可以防止晶片W的氧化，从而可以防止晶片表层膜的变质。并且，在清洗装置3中设置供气管H，使清洗装置3的盒体60内为低氧气氛，而且在水分去除装置4中也设置供气管82，使盒体70内为低氧气氛，因此从在清洗装置3中水分附着到晶片W上到在水分去除装置4中除去水分的这段期间内，可将晶片W始终维持在低氧气氛内。其结果是，可以防止由于水分附着而易于与氧反应的晶片W与氧发生反应。即，可以防止晶片W被氧化从而导致晶片的表层膜变质。
由于在水分去除装置4的排气管86上设置水分浓度传感器87，所以可以检测出水分去除装置4内的水分消失，即晶片W上的水分消失的情况。另外，由于具有根据水分浓度传感器87的测量结果来控制闸阀53开闭的控制部88，所以可防止在晶片W上的水分被除去之前闸阀53开放从而晶片W通过并被输送至成膜装置5中。
由于在输送部7上设置了具有排气管35和排气装置34的减压机构，所以可以使输送部7内的压力高于第一成膜装置5和第二成膜装置6内的压力，并低于水分去除装置4内的压力。由此，当将晶片W输送至在高减压状态下进行处理的第一成膜装置5中时，可使晶片W逐步适应减压气氛。其结果是，可以防止由于急剧的压力变化而造成晶片W的破损。在这一点上，由于水分去除装置4也维持比清洗装置3的常压低的压力，所以当晶片W从清洗装置3被输送至输送部7时，也可以使周围气氛逐渐减压。
在以上的实施方式中，在水分去除装置4内除去水分时使用了从第一和第二供气喷嘴74、75喷出的高温气体，但也可以使用作为加热部件的加热器以通过辐射热来加热晶片W。在此情况下，例如如图7所示，在晶片W的上面和下面配置通过交流电源100供电而发热的加热器101。该加热器101配置在与晶片W不接触的位置上。然后，在除去晶片W上附着的水分时，一边旋转晶片W旋转，一边从加热器101向晶片W的两个面提供辐射热，从而加热晶片W。在此情况下，由于晶片W通过辐射热而被加热，所以热量可以无偏倚且更加可靠地供应到晶片W的整个面上，从而可以无残留地除去附着在晶片W上的水分。并且，加热晶片W的加热部件不限于加热器，也可以利用红外线灯或利用热传导的部件，即通过喷射被加热的气体来加热晶片W的部件。
在以上的实施方式中记载的衬底处理系统1也可以具有膜厚测量部件，用于测量在成膜装置中形成的膜的膜厚。例如如图8所示，在输送部7内的输送通路20上设置作为使用激光测量膜厚的膜厚测量部件的膜厚测量用探测器110。膜厚测量用探测器110例如被按照在外壳21的上表面，并可从上方向下方照射激光。于是，例如当在第一成膜装置5中形成栅绝缘膜的晶片W经过输送部7被输送至第二成膜装置6中时，由膜厚测量用探测器110测量栅绝缘膜的膜厚。另外，当在第二成膜装置6中形成栅电极膜的晶片W被输送至搬入搬出部2时，由膜厚测量探测器110测量栅电极膜的膜厚。根据所述的衬底处理系统1可在与成膜装置相同的系统内进行膜厚检验。另外，可以在早期检测出膜厚的不良，因此例如可立即停止成膜装置来修正处方(recipe)，由此可抑制不良晶片W的大量制造。并且，膜厚测量用探测器的设置位置不限于输送部7，例如也可以设置于各成膜装置内。
以上说明了本实施方式的一个例子，但本发明不限于该例，而是可以采用各种方式。例如，衬底处理系统1中清洗装置3、水分去除装置4、第一成膜装置5和第二成膜装置6的配置可以任意地改变。另外，第一成膜装置5和第二成膜装置6不限于形成栅绝缘膜、栅电极膜的装置，也可以是形成其他膜的装置，例如溅射装置等。另外，成膜装置的数量也不限于两台，可以任意选择。并且，在衬底处理系统1中，代替第一和第二成膜装置，也可以设置使用CVD或PVD的金属形成装置、势垒金属(barrier metal)形成装置、蚀刻装置等其他处理装置。在此情况下，蚀刻装置例如也可以是与所述第一成膜装置5具有相同结构的使用等离子的装置。适于本发明的衬底不限于晶片，也可以是LCD、光掩膜用的玻璃衬底等其他衬底。另外，本发明的衬底处理系统不限于上述的具有栅绝缘膜、栅电极膜的半导体器件的制造，也可以用于制造其他的半导体器件。
根据本发明，由于可将经过清洗的衬底在除去了水分的状态下输送至下一个处理装置中，所以可在该装置中不受水分妨碍地进行适当的处理，从而可提高成品率。另外，由于将清洗装置等湿式装置和怕水分的干式装置配置在同一系统中从而能够进行连续处理，所以可提高处理能力。
工业实用性
本发明实用于在具有清洗装置的衬底处理系统中完全除去由于清洗而附着在衬底上的水分，并将衬底在除去了水分的状态下输送至成膜装置中。

Claims (24)

1.一种衬底处理系统，其特征在于，包括：
清洗装置，使用清洗液清洗衬底；
水分去除装置，除去在所述清洗装置中清洗的衬底上附着的水分；和输送部，用于将在所述水分去除装置中除去水分的衬底经过干燥气氛内输送至衬底的其他处理装置中。
2.如权利要求1所述的衬底处理系统，其特征在于，
所述清洗装置与所述水分去除装置连接，
所述水分去除装置与所述输送部连接，
所述输送部与所述其他的处理装置连接。
3.如权利要求2所述的衬底处理系统，其特征在于，
在所述输送部上连接有搬入搬出部，用于将衬底从该衬底处理系统中搬出到外部或将衬底从外部搬入到该衬底处理系统中。
4.如权利要求1所述的衬底处理系统，其特征在于，
所述水分去除装置具有用于加热衬底的加热部件。
5.如权利要求4所述的衬底处理系统，其特征在于，
所述加热部件是通过辐射加热衬底的部件。
6.如权利要求4所述的衬底处理系统，其特征在于，
所述水分去除装置具有用于使衬底旋转的旋转机构。
7.如权利要求1所述的衬底处理系统，其特征在于，
所述水分去除装置具有向衬底供应高温气体的高温气体供应部。
8.如权利要求7所述的衬底处理系统，其特征在于，
所述高温气体使用氧含量为4ppm以下的气体。
9.如权利要求7所述的衬底处理系统，其特征在于，
所述水分去除装置具有用于使衬底旋转的旋转机构。
10.如权利要求1所述的衬底处理系统，其特征在于，
所述水分去除装置具有水分浓度测量部件，用于测量该水分去除装置内的水分浓度。
11.如权利要求10所述的衬底处理系统，其特征在于，
所述水分去除装置具有排气部，用于对该水分去除装置内部进行排气，所述水分浓度测量部件设置在所述排气部上。
12.如权利要求10所述的衬底处理系统，其特征在于，还包括：
开闭器，用于开闭所述水分去除装置和所述输送部之间的衬底的输送口；
控制部，输入从所述水分浓度测量部件输出的水分浓度的测量结果，并根据该测量结果来控制所述开闭器的开闭。
13.如权利要求1所述的衬底处理系统，其特征在于，
所述水分去除装置具有使该水分去除装置减压的减压装置。
14.如权利要求1所述的衬底处理系统，其特征在于，
在所述水分去除装置上设有供气部，用于向该水分去除装置的整个内部供应氧气以外的气体。
15.如权利要求1所述的衬底处理系统，其特征在于，
所述输送部具有覆盖衬底的输送通路的外壳，
在所述外壳上设有向所述输送通路内供应干燥气体的干燥气体供应部。
16.如权利要求15所述的衬底处理系统，其特征在于，
所述干燥气体是氧气以外的气体。
17.如权利要求15所述的衬底处理系统，其特征在于，
在所述输送部上设有使所述输送通路内的气氛减压的减压机构。
18.如权利要求17所述的衬底处理系统，其特征在于，
所述减压机构具有控制部，该控制部可将所述输送通路内的压力控制在所述其他处理装置内的压力和所述水分处理装置内的压力之间。
19.如权利要求1所述的衬底处理系统，其特征在于，
所述其他处理装置是在衬底上形成膜的成膜装置。
20.如权利要求19所述的衬底处理系统，其特征在于，
具有膜厚测量部件，用于测量在所述成膜装置中形成于衬底上的膜的膜厚。
21.如权利要求1所述的衬底处理系统，其特征在于，
所述其他成膜装置是蚀刻装置。
22.如权利要求1所述的衬底处理系统，其特征在于，
所述清洗装置用盒体覆盖，并具有向所述盒体内供应氧气以外的气体的供气部。
23.如权利要求1所述的衬底处理系统，其特征在于，
所述衬底处理系统被构成为可控制该衬底处理系统的整个内部的气氛。
24.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，使用衬底处理系统来处理半导体衬底，该衬底处理系统包括：清洗装置，使用清洗液清洗衬底；水分去除装置，除去在所述清洗装置中清洗的衬底上附着的水分；以及输送部，用于将在所述水分去除装置中除去水分的衬底经过干燥气氛内输送至衬底的其他处理装置中。
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