JP2003332191A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ウェーハの大口径化の伸展に伴い，大気圧下に
おけるアッシング装置の価格増大を解消する。 【解決手段】FOUP、アライナおよび搬送ロボットからな
るウェーハ搬送モジュールと処理室、冷却室などからな
るプロセス・モジュールをそれぞれ独立に設ける。但
し、プロセス・モジュールでは、ロボットを設けず、ウ
ェーハ搬送モジュールのロボットによって、ウェーハを
処理室、冷却室に搬送する、或いは処理室から冷却室に
搬送する。ウェーハ搬送モジュールのウェーハ搬送情報
とプロセス・モジュールのプロセス制御情報の伝達は、
それぞれ独立のコンピュータに設けられたウェーハ搬送
制御部とプロセス制御部を、シリアル通信、パラレル通
信あるいはＴＣＰ／ＩＰのいずれかの通信手段によって
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は大気圧下でウェーハ
を処理する半導体製造装置において，装置のコストアッ
プを抑えることができる半導体製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程において，リソグ
ラフィー工程の一部またはエッチング工程の後処理とし
て使用されているアッシング工程では，オゾンと紫外線
を使い，大気圧下で行なうオゾンアッシング装置が用い
られている。（例えば，S.Tsunekawa et al,High-Rate
and High-Selective Ruthenium Etching,2001 Dry Proc
ess International Symposium(p40,Nov.2001)に記載さ
れている。）しかし，従来はこの装置は，装置全体をコ
ンパクトに小型化し，装置のコストを低減するために，
ウェーハ搬送モジュールとプロセス処理モジュール同じ
モジュールに混在し，同時にウェーハ搬送制御とプロセ
ス制御を一緒に行なってきた（図３，図４参照）。

【０００３】一方，近年半導体装置の高集積化と高性能
化により増大するウェーハコストを低減するためウェー
ハの大口径化が一層進んでいる。これに伴い半導体製造
装置も大型化してきた。そこで，半導体製造装置の大型
化に伴う装置価格の上昇を抑えるために様々な標準化が
行なわれてきた。ウェーハ搬送キャリアなど搬送装置の
標準化もこの様な目的で行なわれた。

【０００４】しかし，前述のようにウェーハ搬送モジュ
ールとプロセス・モジュールが同じモジュールに混在し
ているために，この標準化された既存のウェーハ搬送装
置を，新たに設計したプロセス・モジュールに容易に取
り付けることが出来ずに，ウェーハ搬送モジュールを含
めた形で装置全体を設計，開発する必要があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のような，大気圧
下で行なうウェーハを処理する半導体製造装置におい
て，ウェーハの大口径化の伸展に伴い，ウェーハ搬送モ
ジュールとプロセス・モジュールが同じモジュールに混
在することによる装置価格の増大が顕著になって来てい
る。これを解消すべく，標準化された既存のウェーハ搬
送装置に，新たに設計したプロセス・モジュールに容易
に取り付けられるようにすることが本発明の課題であ
る。

【０００６】よって，本発明の目的は，ウェーハの大口
径化による装置価格の上昇を抑えることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は， １）ウェーハ上に形成された膜に処理を施す処理室を含
むプロセス・モジュールと，ウェーハを所定の位置に移
載し，プロセス・モジュールへのウェーハの出し入れ及
び収納を行うウェーハ搬送モジュールとを備え，プロセ
ス・モジュール内の処理を制御するプロセス制御装置
と，ウェーハ搬送モジュールにおけるウェーハ搬送の制
御を行うウェーハ搬送制御装置とが各モジュール内にそ
れぞれ設けられ，伝達手段を介して，プロセス制御装置
内における処理の進行状態を示すプロセス制御情報をウ
ェーハ搬送制御装置へ伝達し，一方，ウェーハ搬送制御
装置内における搬送の進行状態を示すウェーハ搬送制御
情報をプロセス制御装置へ伝達することにより達成でき
る。

【０００８】２）さらに，プロセス・モジュールの制御
に必要な情報を，ウェーハ搬送制御装置内でのウェーハ
搬送制御の合間に，伝達手段を介して，プロセス制御装
置に事前に伝達し，ウェーハ搬送モジュールの制御に必
要な情報を，プロセス制御装置内の処理の制御の合間
に，伝達手段を介して，ウェーハ搬送制御装置に事前に
伝達することにより，

【０００９】３）プロセス制御情報は，処理の終了また
はウェーハ搬送制御装置が次の段取りを開始するのに必
要な情報を含み，一方，ウェーハ搬送制御情報は，搬送
の終了またはプロセス制御装置が次の段取りを開始する
のに必要な情報を含むことにより，

【００１０】４）伝達手段は，シリアル通信，パラレル
通信あるいはＴＣＰ／ＩＰのいずれかの手段を含むこと
のとにより，

【００１１】５）処理は，ウェーハ上に形成された有機
膜又は金属膜の少なくとも一部分を，大気圧下でオゾン
を用いて除去する工程を含むことにより達成ができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】

【００１３】＜実施例１＞本発明による半導体製造装置
を図１に示す。図１において，本発明の半導体装置は，
ウェーハの出入部，ウェーハ搬送モジュールおよびプロ
セス処理モジュールからなっている。

【００１４】本発明の実施例では，プロセス処理はオゾ
ンによるレジストのアッシング処理を適用した場合を示
している。

【００１５】ウェーハ上のレジストのアッシングは，加
熱ステージ上にウェーハを設置し，ウェーハを１００〜
３００℃に加熱する。次に酸素と窒素をオゾン発生器に
供給し，オゾンを発生させる。次に，オゾンをウェーハ
上に導くと共に必要に応じてUVランプで紫外線を照射す
る。この紫外線により，オゾンを分解し，発生した酸素
ラジカルによって，レジストを二酸化炭素と水に変えて
除去する。なお，この装置では，真空を用いないで大気
圧下でアッシングを行えるという特徴がある。（図７）

【００１６】ウェーハの出入部は，FOUP(Front Opening
Unified Pod)とアライナから構成されている。ここ
で，FOUPは，ウェーハを入れるための密閉されたキャリ
アであり，ウェーハを取出して，本装置に取り込むため
のインターフェースとして機能している。

【００１７】また，アライナは，取り込まれたウェーハ
を一定の方向に揃える作業を行う。つまり，ウェーハが
FOUPから搬送ロボットに移され，処理室へ搬送される前
に一旦，このウェーハはアライナに取り込まれる。ウェ
ーハの一端に具備されたOF（オリエンテーションフラッ
ト）を検出し，OFを一定の位置にセットする。この際，
ウェーハに書き込まれたID（個々のウェーハの識別情
報）も同時に読込んでいる。

【００１８】なお，オゾンを用いた処理を大気圧下で行
なう半導体製造装置においては，ウェーハを真空に減圧
する必要がなく，大気圧下に置かれた搬送ロボットによ
りFOUP，アライナから処理室に直接搬送できる。

【００１９】ウェーハ搬送モジュールは，FOUPからウェ
ーハを取出し，アライナ，予備加熱室，処理室，冷却室
などへのウェーハの搬送を制御するモジュールである。
このウェーハ搬送モジュールは，標準化された汎用のモ
ジュールを使用する。こうすることで，モジュールの設
備開発に必要な開発費，開発期間などが節約でき，設備
コストの削減になる。

【００２０】また，標準化された汎用機を用いることに
より装置の信頼性が向上する。さらに装置の保守，管理
も容易となる効果が期待できる。

【００２１】プロセス制御モジュールは，処理室１，処
理室２，予備加熱室（図示せず），冷却室などから構成
されている。ここで，処理室１はオゾンアッシャなどの
プロセス処理を行うチャンバーであり，この中の雰囲気
は大気圧であり，特に，真空雰囲気にする必要はない。
冷却室の機能は，処理室で高温になったウェーハの冷却
である。処理室で処理されたウェーハは，１００から３
００℃程度の高温になっている。そのウェーハを常温付
近まで温度を下げるために一旦，ウェーハを冷却室に通
して冷却する。

【００２２】次に，実際にウェーハが本装置内を搬送さ
れる動作を述べる。まず，FOUPに複数のウェーハが収納
されていて，この中から順次１枚ずつ搬送ロボットによ
りウェーハが取り出される。取り出されたウェーハは，
搬送モジュール内を移動し，アライナに設置される。ア
ライナでは，ウェーハに設けられているOF（オリエンテ
ーション・フラット）の位置を所定の位置に合わせる作
業を行う。また並行して，ウェーハが保持するID（識別
情報）を読込む。その後，搬送ロボットにより，処理室
１に搬送される。なお，ここで，搬送ロボットには，２
枚のウェーハが収納される。１枚は，アライナから処理
室１へ搬送されるウェーハであり，もう一つは，これか
らアライナへ搬送されるウェーハである。

【００２３】処理室１から搬送されたウェーハは，処理
室内の加熱板上にセットされる。収納加熱板上にてウェ
ーハは，１００〜３００℃程度に加熱され，オゾン雰囲
気にて，アッシングが行われる。オゾンアッシングの処
理が終了すると，搬送ロボットにより，ウェーハは一
旦，搬送モジュールに取り出される。次に，冷却室に運
ばれて，そこで加熱されて高温になっているウェーハ
を，常温付近までに冷却する。その後，必要に応じて，
処理室２に運ばれて，処理が終了すると，搬送モジュー
ルに再度運ばれる。その後，ウェーハは，もう一つのFO
UPに収納される。

【００２４】比較のために従来の半導体製造装置を図３
に示す。本発明の半導体製造装置においてはFOUP，アラ
イナ，搬送ロボットと処理室１，処理室２，冷却室はそ
れぞれ独立したモジュールから構成されている。

【００２５】一方，従来の半導体製造装置においては搬
送ロボットと処理室１，処理室２，冷却室は一体型で構
成されている。本発明において，FOUP，アライナ，搬送
ロボットと処理室１，処理室２，冷却室は分離してモジ
ュール化されている。また，図５に示すように，従来は
プロセス処理モジュールは，モジュール内のチャンバー
雰囲気を真空にする必要があった。そこで，従来の半導
体製造装置は，大気中と真空中に夫々独立した搬送ロボ
ットを備えている。しかし，本発明においては，ウェー
ハは大気中の搬送ロボットから直接処理室１，処理室
２，冷却室などに運ばれる。

【００２６】以上に述べた本発明の実施例では，プロセ
ス処理はオゾンによるレジストのアッシング処理によ
り，レジストを除去する場合を示した。しかし，プロセ
ス処理はこれに限るものではなく，例えば、リソグラフ
ィで形成したレジストパターンの一部をアッシングによ
り除去し，解像限界以下の微細なパターンに細線化する
技術，すなわちスリミング技術にも適用ができる。ある
いは，ルテニウム（Ｒｕ）の処理にも上記アッシング処
理を適用することができる。

【００２７】＜実施例２＞本発明による半導体製造装置
の制御方法を図２に示す。

【００２８】図２において，ホスト通信部，マンマシン
インターフェイス部，プロセス制御部，ウェーハ搬送制
御部は夫々独立したコンピュータで構成されている。そ
れぞれの構成部の機能は次の通りである。

【００２９】まず，ホスト通信部は，生産管理（CIM: C
omputer Integrated Manufacturing）に必要な情報を半
導体工場のホストコンピュータと送受信する。マンマシ
ンインターフェイス部は，人と装置の接続部分で，人か
ら装置に指示を出す部分である。プロセス制御部は，処
理室１，処理室２，予備加熱室，冷却室などのゲートの
開閉，ステージの上昇と下降，ステージの回転，ガス導
入バルブの開閉，処理時間，処理温度などを制御する。
ウェーハ搬送制御部は，FOUPからウェーハを取出し，ア
ライナ，予備加熱室，処理室，冷却室などへのウェーハ
の搬送を制御する。

【００３０】ウェーハ搬送制御部とプロセス制御部の情
報の交換はシリアル通信，パラレル通信，TCP/IP(Trans
mission Communication Protocol / Internet Protoco
l)，LAN(Local Area Network)などで行なう。具体的に
は，プロセス制御部はウェーハ搬送制御部から処理室１
にウェーハが搬送された信号を受信し，プロセス制御を
開始する。また，ウェーハ搬送制御部はプロセス制御部
からプロセスが完了した信号を受信し，処理室１からウ
ェーハを搬出する。あるいは，プロセスの完了する前
に，完了するまでの時間をウェーハ搬送制御部に伝達
し，次のプロセスの準備を開始させる。

【００３１】図４には，比較のために従来の制御方法を
示す。図４では，ウェーハの搬送とプロセスを同一のコ
ンピュータから通信を用いず直接制御するが，本発明に
おいてはウェーハの搬送とプロセスの制御を夫々独立し
たコンピュータから通信によって制御する。

【００３２】従来の通信を用いずに直接制御する場合は
1台のコンピュータから制御するので，プロセス制御部
とウェーハ搬送部を分離できない欠点がある。本発明の
様にウェーハ搬送制御部とプロセス制御部を分離し通信
によって制御すると，搬送シーケンスの組合せなどを制
御の合間に通信によって事前に送付出来る利点がある。

【００３３】本発明は，本発明の趣旨が損なわれない範
囲で変形できる。例えば，ホスト通信部とマンマシンイ
ンターフェイスは同一のコンピュータで構成されても構
わない。また上記実施例では処理室が２個の場合を取上
げたが１個或いは３個以上あっても構わない。また予備
加熱室，冷却室，アライナなどは必要に応じて取捨選択
される。また，上記実施例では搬送ロボットは水平方向
に移動するロボットを示したが，多関節ロボットを用い
た場合水平移動は行なわない。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば，FOUP，アライナおよび
搬送ロボットからなるウェーハ搬送モジュールと処理室
１，処理室２，冷却室とからなるプロセス・モジュール
は，それぞれ独立したモジュールから構成されているの
で，FOUP，アライナ，搬送ロボットの搬送モジュールは
標準化された装置を採用することができる。これにより
機械設計，ソフト開発などのコストを低減でき，また標
準化された汎用機を用いることにより装置の信頼性が向
上する。さらに装置の保守，管理も容易となる。また，
クリーンルームの床の占有面積も低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体製造装置の一実施例を示す装置
構成図である。

【図２】本発明の制御方法の一実施例を示す模式図であ
る。

【図３】従来の半導体製造装置を説明するための装置構
成図である。

【図４】従来の制御方法を説明するための模式図であ
る。

【図５】従来の半導体製造装置を説明するための装置構
成図である。

【図６】従来の制御方法を説明するための模式図であ
る。

【図７】オゾンを用いたアッシング装置の処理室の断面
図を示す。

【符号の説明】

１ オゾン ２ 石英製ノズル板 ３ ウェーハ ４ 加熱ステージ ５ モータ ６ 排気口

フロントページの続き (72)発明者 橋崎 元裕 東京都新宿区四谷４丁目28番８号 日立計 測器サービス株式会社内 (72)発明者 川崎 裕通 東京都新宿区四谷４丁目28番８号 日立計 測器サービス株式会社内 Ｆターム(参考） 5F031 CA02 DA08 EA14 FA01 FA07 FA11 FA12 FA15 JA34 JA50 KA13 MA04 MA32 PA03 PA04 PA18 PA30 5F046 CD01 CD04 MA18

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェーハ上に形成された膜に処理を施す
   処理室を含むプロセス・モジュールと，前記ウェーハを
   所定の位置に移載し，前記プロセス・モジュールへのウ
   ェーハの出し入れ及び収納を行うウェーハ搬送モジュー
   ルとを備え，前記プロセス・モジュール内の前記処理を
   制御するプロセス制御装置と，前記ウェーハ搬送モジュ
   ールにおけるウェーハ搬送の制御を行うウェーハ搬送制
   御装置とが前記各モジュール内にそれぞれ設けられ，伝
   達手段を介して，前記プロセス制御装置内における前記
   処理の進行状態を示すプロセス制御情報を前記ウェーハ
   搬送制御装置へ伝達し，前記ウェーハ搬送制御装置内に
   おける前記搬送の進行状態を示すウェーハ搬送制御情報
   を前記プロセス制御装置へ伝達することを特徴とする半
   導体製造装置。
2. 【請求項２】 前記プロセス制御情報を前記ウェーハ搬
   送制御装置内でのウェーハ搬送制御の合間に，伝達手段
   を介して，前記プロセス制御装置に伝達し，前記ウェー
   ハ搬送情報を前記プロセス制御装置内の処理の制御の合
   間に，伝達手段を介して，前記ウェーハ搬送制御装置に
   伝達することを特徴とする請求項１に記載の半導体製造
   装置。
3. 【請求項３】 前記プロセス制御情報は，前記処理の終
   了または前記ウェーハ搬送制御装置が次の段取りを開始
   するのに必要な情報を含み，前記ウェーハ搬送制御情報
   は，前記搬送の終了または前記プロセス制御装置が次の
   段取りを開始するのに必要な情報を含むことを特徴とす
   る請求項１に記載の半導体製造装置。
4. 【請求項４】 前記伝達手段は，シリアル通信，パラレ
   ル通信あるいはＴＣＰ／ＩＰのいずれかの手段を含むこ
   とを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
5. 【請求項５】 前記処理は，ウェーハ上に形成された有
   機膜又は金属膜の少なくとも一部分を，大気圧下でオゾ
   ンを用いて除去する工程を含むことを特徴とする請求項
   １に記載の半導体製造装置。