JP4384519B2

JP4384519B2 - ウェーハ処理装置及び方法

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Publication number: JP4384519B2
Application number: JP2004043111A
Authority: JP
Inventors: 建衡李; 顯浩趙; 煕善蔡; 善鎔李; 壽雄李; 在亭鄭
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2004-02-19
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2024-02-19
Also published as: TW200416807A; US7398801B2; JP2004260172A; DE102004008900B4; DE102004008900A8; DE102004008900A1; TWI228750B; CN100382231C; CN1525529A; US20060104750A1

Description

本発明はウェーハを処理する装置及び方法に関するものであり、さらに詳細には、ウェーハ貯蔵装置内に貯蔵されたウェーハを移送するイクイップメント・フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）及びこれを利用してウェーハを処理する方法に関するものである。

半導体集積回路のサイズと線幅のデザインルールが減少することによって、製造工程を進行する際における、半導体素子、ウェーハ、または基板の汚染問題はさらに重要になっている。したがって、半導体素子のために清浄な工程環境の要求は増加している。また、例えば、２００ｍｍ直径のウェーハから３００ｍｍ直径のウェーハへとウェーハのサイズが大形化されることによって、ウェーハの処理が完全に自動化されたシステムによりなされることが求められる。３００ｍｍウェーハの面積は２００ｍｍウェーハの面積より２．２５倍広く、３００ｍｍウェーハは２００ｍｍウェーハより約２．２倍重い。これらウェーハのサイズと重さの増加、そして清浄な工程環境の要求の増加に対応するためには、ウェーハ工程の完全な自動化を必要とする。

ＳＥＭＩスタンダードは半導体工程と処理装置のための標準を提供する。例えば、ＳＥＭＩスタンダードは、ウェーハ移送装置であるイクイップメント・フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ（ＥｑｕｉｐｍｅｎｔＦｒｏｎｔＥｎｄＭｏｄｕｌｅ））を定義している。イクイップメント・フロントエンドモジュール（以下「ＥＦＥＭ」と称する）は、ＳＥＭＩＥ１５．１に明記された一つまたはその以上のロードポートにおける製造物質ハンドリングシステムからウェーハキャリアを受け取るためのウェーハまたは基板のキャリアハンドラを含む。ＥＦＥＭは一般的にキャリアを収容するロードポート、移送ユニット、及びフレームを含むとともに、局所的清浄環境（ｍｉｎｉｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ：ミニエンバイロメント）を含むウェーハ処理装置である。

一般的な開放型ウェーハコンテナは清浄室（クリーンルーム）環境に露出する。その結果、全体清浄室はウェーハの求められる清浄度に適切に維持されなければならない。したがって、清浄度の要求が厳格になるにつれて、許容清浄度（クリーン度）に清浄室を維持することは非常に多くの費用が必要となる。一方、密閉型ウェーハコンテナは清浄室環境でコンテナ内のウェーハが露出することを防止するので、密閉型ウェーハコンテナは清浄室内の環境と分離される。前面開放一体式ポッド（前開き統合型ポッドとも呼ばれる。ＦｒｏｎｔＯｐｅｎｉｎｇＵｎｉｆｉｅｄＰｏｄ：ＦＯＵＰ）は密閉型ウェーハコンテナの一形態である。

特許文献１には、基板移送システムを有する一般的な基板処理システムが開示されている。また、特許文献２には、ウェーハ処理システムに使用される一般的なウェーハ貯蔵容器（すなわち、ポッド）が開示されている。これら米国特許の内容は参考文献としてここに完全に含まれる。

図１はＥＦＥＭ４０を有するウェーハ製造工程システム（製造工程ツール）１０の概略的な平面図である。ＥＦＥＭは、フレーム（外枠）１２と、複数のウェーハポッドロードステーション１４を含む。境界壁（ｉｎｔｅｒｆａｃｅｗａｌｌ）１６は、製造工程システムが設けられた中間領域（ｇｒａｙａｒｅａ）２０から清浄室を分離する。一つのウェーハ製造工程システムは、一つまたは複数のロードロックチャンバ２２、中央移送チャンバ２４、及び中央移送チャンバ２４に設けられた複数の工程チャンバ２６を含むことができる。フレーム１２内に配置されたロボット２８はウェーハポッドロードステーション１４上に配置されたウェーハポッドからウェーハをロードロックチャンバ２２に移送する。中央移送チャンバ２４内に配置されたロボット３０は、ロードチャンバ２２から工程チャンバ２６へとウェーハを移動する。ウェーハポッドロードステーション１４は、ポッドＦＯＵＰｓを受け取り、ポッドＦＯＵＰ内に入れられて運ばれたウェーハは、フレーム１２、およびウェーハ処理装置１０の内へと移送される。

図２はＥＦＥＭ４０のウェーハハンドリング領域内に空気を引きいれるファン４２とフィルタ４４を有するＥＦＥＭ４０と工程システムの横断面図を含む。シリコンウェーハが空気に露出する時に、望ましくない自然酸化膜が成長する。一般的なシステムでは、酸化膜が成長することを抑制するために、ファン４２は空気に代えて不活性ガスをＥＦＥＭ４０内に注入することができる。しかし、これは非常に多くの費用を必要とする。なお、ウェーハコンテナポッドＦＯＵＰ１３はＥＦＥＭ４０のポート、すなわちウェーハポッドロードステーション１４に置かれる。ここで、ＥＦＥＭ４０はポッド１３から移送されたウェーハが置かれることができるプラットホーム１５を含む。

以上のような不活性ガスの注入器を有するウェーハコンテナは、上記の特許文献２に開示されている。しかし、これらのウェーハハンドラ、ＥＦＥＭ、またはウェーハコンテナは複雑な構成を有し、多くの費用を必要とするといった短所がある。
米国特許６．０７４，１５４号明細書米国特許６，０３２，７０４号明細書

本発明は汚染物質の量を減らすことができるウェーハ処理装置及び方法を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明であるウェーハ処理装置はフローチャンバを含み、前記フローチャンバは第１ガスを前記フローチャンバ内に流れるようにする第１ガス流入部を含む。前記フローチャンバにウェーハが搬入される通路を提供するウェーハ流入部がウェーハ貯蔵装置に結合する。前記フローチャンバからウェーハが搬出される通路を提供するウェーハ流出部がウェーハ工程処理装置に結合する。前記プローチャンバ内に配置されるロボット装置はウェーハをウェーハ搬入部からウェーハ搬出部に移動する。第２ガス流入部は前記フローチャンバ内に第２ガスが流入されるようにし、前記第１ガスと前記第２ガスとが混合した混合ガスが前記ウェーハ貯蔵装置内に流れることによって、前記ウェーハ貯蔵装置に流入される汚染物質の量を減少させるように、前記第２ガスが前記フローチャンバに流入される。前記混合ガスは、前記フローチャンバ内において層流である。

前記第１ガスは、清浄な乾燥空気を含むことができる。前記第２ガスは、化学的に安定な不活性ガスであり得る。前記第２ガスは、窒素、アルゴン、ヘリウム、及び清浄な乾燥空気からなる群から選ばれた１つ以上のガスを含んでいてもよい。

本発明の一側面において、前記ウェーハ貯蔵装置は、前面開放一体式ポッド（ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ−ＯｐｅｎｉｎｇＵｎｉｆｉｅｄＰｏｄ））であり、本発明のウェーハ処理装置は、ウェーハ移送装置であるイクイップメント・フロントエンドモジュール（ＥＦＥＦ（ＥｑｕｉｐｍｅｎｔＦｒｏｎｔ−ＥｎｄＭｏｄｕｌｅ））であり得る。

前記第１ガスは、前記フローチャンバ内で層流として流れ、前記第２ガスも前記フローチャンバ内で層流として流れる。前記第２ガスは前記フローチャンバ内で乱流として流れない。前記第１ガスと前記第２ガスの混合した流れは層流である。

本発明のウェーハ処理装置は、前記第１ガスを前記フローチャンバ内に移動させるファンと、前記フローチャンバ内に流れる前記第１ガスを濾過するフィルタとを含み得る。前記フローチャンバは局所的清浄環境（ｍｉｎｉ−ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ：ミニエンバイロメント）を含み得る。また、前記ウェーハ処理装置は、前記フローチャンバに第３ガスが流れるようにする第３ガス流入部を含むことができる。一例として、前記ロボット装置はウェーハハンドラである。

また、本発明は半導体素子を製造する半導体素子製造装置と方法を提供する。本発明によると、前記ウェーハ貯蔵装置は前記半導体素子製造のための半導体ウェーハを貯蔵する。ウェーハ工程処理装置はウェーハ上に製造工程を実行し、前記ウェーハ移送装置は前記ウェーハ貯蔵装置と前記ウェーハ工程処理装置との間でウェーハを移送する。前記ウェーハ移送装置はその内部に第１ガスが流れるようにする第１ガス流入部を有するフローチャンバを含む。前記フローチャンバにウェーハを搬入するウェーハ搬入部が前記ウェーハ処理装置に結合する。一方、前記フローチャンバからウェーハが搬出されるウェーハ搬出部が前記ウェーハ工程処理装置に結合する。前記フローチャンバ内に配置されたロボット装置はウェーハ搬入部からウェーハ搬出部にウェーハを移動する。第２ガス流入部は前記第２ガスが前記フローチャンバに流れるようにする。前記第１ガスと前記第２ガスとが混合した混合ガスが前記ウェーハ貯蔵装置内に流れることによって、前記ウェーハ貯蔵装置に流入される汚染物質の量を減少させるように、前記第２ガスが前記フローチャンバに流入される。前記混合ガスは、前記フローチャンバ内において層流である。

前記第１ガスは、清浄な乾燥空気を含むことができる。前記第２ガスは、化学的に安定した不活性ガスであり得る。前記第２ガスは、窒素、アルゴン、ヘリウム、及び、清浄な乾燥空気からなる群から選ばれた１つ以上のガスを含み得る。

第１実施の形態で前記ウェーハ貯蔵装置はＦＯＵＰであり、本発明の装置はＥＦＥＭであり得る。

本発明のウェーハ移送装置は、前記第１ガスを前記フローチャンバ内に移動させるファンと前記フローチャンバ内に流れる前記第１ガスを濾過するフィルタとを含んでいてもよい。前記フローチャンバは局所的清浄環境（ミニエンバイロメント）を含み得る。また、前記半導体素子製造装置は前記フローチャンバに第２ガスが流れるようにする第３ガス流入部を含んでいてもよい。一例として、前記ロボット装置はウェーハハンドラである。

一例によると、前記ウェーハ工程処理装置は化学気相蒸着装置である。他の例によると、前記ウェーハ工程処理装置は拡散炉である。前記ウェーハ工程処理装置は乾式エッチング装置または計測装置であってもよい。

本発明のウェーハ処理装置は、従来の装置に比べて非常に多い利点を提供する。第１ガスと第２ガスとが混合した混合ガスがウェーハ貯蔵装置内に流れることによって、前記ウェーハ貯蔵装置に流入される汚染物質の量を減少させるように、前記第２ガスが前記フローチャンバに流入され、前記混合ガスは、前記フローチャンバ内において層流である。したがって、汚染物質が前記ウェーハ貯蔵装置、すなわちＦＯＵＰに流入されることを防止する。結果として、信頼性ある半導体素子をさらに高い収率で製造することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付の図３乃至図１１を参照してより詳細に説明する。本発明の実施の形態は多様な形態に変形されることができ、本発明の範囲が下に説明する実施の形態により限定されると解釈してはいけない。本実施の形態は当業者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面での要素の形状はより明確な説明を強調するために誇張されたものである。

図３と図４は、イクイップメント・フロントエンドモジュール（以下、「ＥＦＥＭ」という）４０及び前面開放一体式ポッド（以下「ＦＯＵＰ」という）１３内でシミュレートした汚染物質分布を示す。図３は、ＥＦＥＭ４０の外部からのＮＨ_３汚染物質を含む汚染物質の分布を示す。図４は、隣接したウェーハ工程処理装置からＥＦＥＭ４０とＦＯＵＰ１３内に流入されたＣｌ_２汚染物質を含む汚染物質の分布を示す。

図３は、ＥＦＥＭ４０内部と外部の汚染物質を示す。汚染物質（本例ではＮＨ_３汚染物質）の濃度は、空間内の等濃度線によって図示されている。Ｃｌ、Ｆ、Ｂｒなどのような分子性汚染物質とＮＨ_３を含む汚染物質はＥＦＥＭ４０とＦＯＵＰ１３内に流入される。パーティクルはフィルタで濾過されるが、分子性汚染物質はフィルタを貫通してＥＦＥＭ４０とＦＯＵＰ１３内に入る。分子性汚染物質は、汚染物質に露出された半導体基板に形成される素子の動作特性及び効率を悪化させる。

図３のシミュレーショングラフに示される場合では、フレーム１２の上部から０．４ｍ／ｓｅｃの気流があり、ＥＦＥＭ４０で１０００ｐｐｍのＮＨ_３汚染物質源があるといった条件でシミュレーション実験した。結果としてＥＦＥＭ４０の内部と外部、及びＦＯＵＰ１３内で１０００ｐｐｍのＮＨ_３が検出された。

図４は、化学気相蒸着装置、熱拡散炉、乾式エッチング装置、現像装置、及び計測装置のようなウェーハ工程処理装置からＥＦＥＭ４０とＦＯＵＰ１３内に流入された汚染物質を示す。Ｃｌ_２のような汚染物質は、ＥＦＥＭ４０とＦＯＵＰ１３内に広がる。これら汚染物質はウェーハ上に望ましくない自然酸化膜を形成するだけではなく、半導体チップの動作特性と収率を低下させる。

図４のシミュレーショングラフに示される場合では、０．４ｍ／ｓｅｃの気流（空気の流れ）があり、“Ａ”と印された位置でフレーム１２を通じてウェーハ工程処理装置からＥＦＥＭ４０に１０００ｐｐｍのＣｌ_２汚染物質源が流入されるといった条件でシミュレーション実験した。結果として、汚染物質の等濃度線１０５により示されたように、汚染物質はＥＦＥＭ４０内で検出され、１００ｐｐｍのＣｌ_２がＦＯＵＰ１３内で検出された。

図５は、一般的な構成におけるＥＦＥＭ４０の上部からの通常の空気の流れ（気流）をシミュレーションしたフロファイルである。図面で示したように、空気の流れの一部はＥＦＥＭ４０の側壁に形成された開口部を通じてＦＯＵＰ１３のようなウェーハ貯蔵容器（ウェーハ貯蔵装置）内に流れてウェーハ貯蔵容器内を循環する。流れている空気が清浄であったとしても、空気は、酸化物や湿気などを含みうるので、ウェーハ貯蔵容器のコンテナ内のウェーハ上に望ましくない自然酸化膜を形成してしまう場合がある。これら自然酸化膜はウェーハ上に形成された半導体素子の性能と収率を低下させる。例えば、自然酸化膜がポリシリコンを含んだコンタクトホールに形成されれば、コンタクト抵抗が増加する。

図６は、本発明によるＥＦＥＭ１００の一実施の形態を示す概略的な斜視図である。なお、本実施の形態のウェーハ処理装置であるＥＦＥＭ１００は、フレーム１６０によって区画された空間であるフローチャンバを有している。本発明によると、後述するファン（第１ガス流入部）によってＥＦＥＭ１００内に流入される清浄な乾燥空気のようなガス（第１ガス）以外に、本発明のＥＦＥＭ１００内に異なるガス（第２ガス）の流れが提供される。本発明によると、ＥＦＥＭ１００はフレーム１６０に、ガスノズル（第２ガス流入部）１１０を含み、ガスノズル１１０はＥＦＥＭ１００内に付加的なガスの流れを提供する。特に、第２ガスとして、窒素Ｎ_２、アルゴンＡｒ、ヘリウムＨｅなどのような化学的に安定した不活性ガスがＥＦＥＭ１００内に流れる。また、第２ガスとして、清浄な乾燥空気などを使用することもできる。好ましくは、ＥＦＥＭ１００内に流入される第２ガスの流れは、上部からＥＦＥＭ１００に流入される第１ガスの層流としての流れに対してほとんどまたは全然干渉を起こさないようにする。これら混合したガスの流れはＦＯＵＰ内にガスと汚染物質が流れることを防止する。すなわち、第１ガスと第２ガスとが混合された流れによって、ＦＯＵＰ内に流入されるガスおよび汚染物質の量を減少させる。その結果として、ＦＯＵＰ１３内に積載されたウェーハの汚染が実質的に防止される。

図６を参照すると、ＦＯＵＰ１２０はウェーハロードステーション１３０上に置かれる。移送メカニズム（またはプラットホーム）１４０がフレーム１６０内に設けられる。ウェーハは、化学気相蒸着装置、乾式エッチング装置、熱拡散炉、計量装置などのようなウェーハ工程処理装置１５０に移送メカニズム１４０により移送される。なお、具体的には、フレーム１６０によって区画されるフローチャンバとウェーハ工程処理装置１５０との間は、従来の技術として説明した図１のロードロックチャンバ２２のようなウェーハ搬出部が設けられている。一方、ウェーハ貯蔵装置であるＦＯＵＰ１２０は、ＯＨＴ（ｏｖｅｒｈｅａｄｔｒａｎｓｆｅｒ）、ＯＨＣ（ｏｖｅｒｈｅａｄｃｏｎｖｅｙｏｒ）システム、ＡＧＶ（ａｕｔｏｍａｔｉｃｇｕｉｄｅｄｖｅｈｉｃｌｅ）、及びＲＧＶシステムのようなコンテナ移送メカニズムによりウェーハロードステーション１３０にローディングまたはアンローディングされる。ウェーハはフレーム１６０の側壁に設けられた開口部１７０を通じてウェーハ工程処理装置１５０に移送される。ここで、開口部１７０は、ウェーハ貯蔵装置に結合して、ウェーハが、フレーム１６０によって区画されるフローチャンバ内に搬入される通路を提供するウェーハ搬入部として機能する。そして、換言すれば、移送メカニズム１４０は、ウェーハ搬入部からウェーハ搬出部にウェーハを移動するロボット装置として機能する。

一例によると、不活性ガスノズル１１０は、ＦＯＵＰ内の気流である空気の流れ（第１ガスの流れ）と順応するように不活性ガス（第２ガス）を注入するためフレーム１６０の側部（第１ガスが流入される上部面に直交する側面）に設けられる。不活性ガスノズル１１０のさらに望ましい位置は図面に示したように、フレーム１６０の開口部１７０に隣接した開口部１７０の上部分（開口部１７０からみて、第１ガスの流入部に近い側）である。

第１ガス流入部であるファン（図示しない）はフレーム１６０の上部から下部へ気流が形成されるようにするためフレーム１６０の上部に設けられる。さらに、フィルタ（図示しない）は、気流を清浄にするためフレーム１６０に設けられていてもよい。本発明のシステムを使用することによって、清浄室はＩＳＯ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｔａｎｄａｒｄＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）Ｃｌａｓ５とＩＳＯＣｌａｓｓ２に分離され、維持費用が節減する。ＦＯＵＰとＥＦＥＭ環境のような半導体工程炉はＩＳＯＣｌａｓｓ２以上であり、工程炉の外部はＣｌａｓｓ５以下である。

図７は、ＥＦＥＭ１００内に付加的にガス（第２ガス）が流入される本発明の構成において、ＦＯＵＰ１２０及びＥＦＥＭ１００内でシミュレーションされた汚染物質の分布を示す。特に、図７は、汚染物質の等濃度線１０５を通じてＮＨ_３汚染物質の空間内分布を示す。図７の汚染物質分布のシミュレーショングラフに示される場合では、フレーム１６０の上部から０．４ｍ／ｓｅｃの気流があり、清浄室（すなわち、フレーム１００の外部）からの１０００ｐｐｍのＮＨ_３汚染物質源があるといった条件でシミュレーション実験した。本発明の構成で図面に示したように、５００ｐｐｍ以下（４８０ｐｐｍ）のＮＨ_３がＦＯＵＰ１２０内で検出された。これは図３に示した一般的な構成でＦＯＵＰ内で１０００ｐｐｍのＮＨ_３が検出されたことに比べて、大きく改善していることを示している。

本発明の構成で製造工程段階が実行される時、窒素、ヘリウム、アルゴンのような不活性ガスによって満たされたＦＯＵＰ１２０内のウェーハは、フレーム１６０の上部から下部へ空気が層流として流れるＥＦＥＭ１００に移送される。ガスノズル１１０を通じて提供された不活性ガスは酸化からウェーハを保護し、ウェーハからウェーハへと汚染されることを防止する。ＥＦＥＭ１００の上部からの気流を伴う不活性ガスは層流として流れることができ、ＥＦＥＭの環境と干渉しない。

仮に、本発明に従って提供された不活性ガスが乱流として供給されて、気流を干渉したら、ウェーハとＥＦＥＭ１００の内部環境が、ウェーハ工程処理装置装備から流入された汚染物質や、フレーム１６０の上部に位置されたエアファンのような他のルートによりＥＦＥＭに流入された汚染物質により汚染され得る。また、不活性ガスの注入が高圧で行われたなら、ＦＯＵＰにおける汚染物質に起因する２次汚染が発生するおそれがある。したがって、本発明の望ましい実施の形態では、このような問題の発生を防止すべく、不活性ガス（第２ガス）の流れは空気（第１ガス）の流れを干渉しないように設定されている。言い換えれば、空気の流れの速度と不活性ガスの速度は、層流となるように相互に決められる。

図８は、ＥＦＥＭ１００内に付加的にガス（第２ガス）が流入される本発明の構成において、ＦＯＵＰ１２０及びＥＦＥＭ１００内でシミュレーションされた汚染物質の分布を示す。特に、図８は、汚染物質の等濃度線１０５を通じてＣｌ_２汚染物質の空間内分布を示す。図面に示したように、ウェーハ処理装置ＥＦＥＭ１００内には汚染物質が存在するが、ＦＯＵＰ１２０内には実質的に汚染物質が存在しない。本発明によると、窒素、アルゴン、ヘリウム、及び清浄な乾燥空気のような不活性ガスまたは清浄なガスは汚染物質がＦＯＵＰ１２０内に流入されることを防止する。図８に示される場合では、０．４ｍ／ｓｅｃの気流があり、ウェーハ工程処理装置からの汚染物質として１０００ｐｐｍのＮＨ_３が存在するといった条件でシミュレーション実験した。汚染物質の等濃度線１０５により示されたように、ほとんど０ｐｐｍのＣｌ_２がＦＯＵＰ１２０内で検出される。汚染物質の濃度は、図４に示される一般的な構成における汚染物質の濃度に比べて大きく減少した。

図９は、ＥＦＥＭ４００に設けられた不活性ガスノズルを示す本発明の他の実施の形態を示す。図９で左右の図面は互いに９０°回転したＥＦＥＭ４００の図面である。複数の不活性ガスノズル２００、３００がＥＦＥＭ４００に設けられる。不活性ガスノズル（第２ガス流入部）２００は、窒素、アルゴン、ヘリウムなどのような不活性ガスまたは清浄な乾燥空気である第２ガスをＦＯＵＰ２２０内に供給し、フレーム１６０内を流れる空気がＦＯＵＰ２２０内に流れることを防止する。不活性ガスノズル（第３ガス流入部）３００は、不活性ガスまたは清浄な乾燥空気である第３ガスをＦＯＵＰ２２０内に注入する。図９のＥＦＥＭ４００は、図１０に示されるように洗浄ステーションと結合することができる。

図９と図１０を参照すると、半導体製造工程においてウェーハは湿式槽２５０で洗浄され、ＦＯＵＰ２２０内に積載される。ＦＯＵＰ２２０が空いている間、不活性ガスノズル２００はガスをＦＯＵＰ２２０内に約２０秒の間注入する。調節バルブを通じてＦＯＵＰ２２０内をガスで満たした後に、ウェーハはロボット２４０によりＦＯＵＰ２２０内に移送される。

半導体素子の製造の際には、ソース、ドレイン、及びゲート電極と、ＳＴＩのような素子分離領域とを有するウェーハ上には、一般的な化学気相蒸着により絶縁膜が蒸着される。その後、ソース／ドレインの表面を露出するため絶縁膜をエッチングしてコンタクトホールまたは自己整列コンタクトを形成する。化学薬品でエッチングした後に、コンタクトホール上の残留物質を洗浄槽で除去するために洗浄されることが望ましい。続いて、ウェーハはポリシリコンでコンタクトホールを充填するための工程のような後続する製造工程段階に移送される。

しかしながら、一般的な工程システムでは、コンタクトホールを有するウェーハは、コンタクトホール部分のシリコン表面が空気に露出されるので、望ましくないシリコン酸化膜が成長する傾向がある。ＦＯＵＰ内にガスを満たす目的は、このような問題を解決するためにコンタクトホールにおけるシリコン酸化膜の成長を防止することである。ウェーハ２３０がＦＯＵＰ２２０内に積載された以後に、不活性ガスノズル３００は空気をＦＯＵＰ２２０外部にパージし、ＦＯＵＰ２２０外部から空気の流入を防止する。ＦＯＵＰオープナはＦＯＵＰ２２０のカバーを閉め、ＦＯＵＰ２２０はアンローディングされる。なお、第２ガス流入部および第３ガス流入部として機能する不活性ガスノズル２００、３００の形状は、四角、円筒形、長い三角などであってもよく、ガス供給のため複数のホールや長いスリットを有していてもよい。

図１１及び図１２は、本発明に従って自己整列コンタクトＳＡＣを形成し、導電層を蒸着した製造工程での半導体素子の横断面図である。ゲート電極４１０と層間絶縁膜４３０が半導体基板４０１上に形成された後に、ＳＡＣ（コンタクトホール）４２０が一般的な方法により形成される。層間絶縁膜４３０は、たとえばＢＰＳＧ膜（ＢｏｒｏｎＰｈｏｓｐｈｏｒｕｓＳｉｌｉｃｏｎＧｌａｓｓ）である。層間絶縁膜４３０をエッチングした後に、希釈されたＨＦのような化学薬品を使用して洗浄工程を実行してコンタクトホール４２０上のポリマを除去して、コンタクト抵抗の増加を防止する。ポリマまたはシリコン酸化膜のような汚染物質が存在する時、約３０００Å厚さのポリシリコン膜４４０とコンタクトホールの表面の状態が悪化する。通常では、洗浄槽２５０でウェーハを洗浄した後に、ウェーハ２３０はＥＦＥＭ４００に移送され、図１０に示したように、ロボット２４０によりＦＯＵＰ内に移送される。図１０に示したＥＦＥＭ４００内に移送される間にウェーハは空気に露出し、その結果として、自然酸化膜がコンタクトホールに形成され得る。しかしながら、本発明によると、不活性ガスノズル２００、３００は、ウェーハが汚染されることを防ぎ、その上部に自然酸化膜が形成されることを防止する。

従来のウェーハ処理システムを概略的に示す図面である。図１のウェーハ処理システムの横断面図である。従来のＥＦＥＭの内部と外部におけるＮＨ_３汚染物質の一般的な分布を示すＥＦＥＭのシミュレーショングラフである。従来のＥＦＥＭにおけるＣｌ_２汚染物質の一般的な分布を示すＥＦＥＭのシミュレーショングラフである。従来のＥＦＥＭとその上に置かれたウェーハコンテナ内で空気が上部から下部へ層流として流れるとともに、その一部がコンテナ内で循環することを示すＥＦＥＭのシミュレーショングラフイメージである。ＥＦＥＭに設けられた不活性ガスノズルを示す本発明によるＥＦＥＭの概略斜視図である。ウェーハコンテナとＥＦＥＭとにおけるＮＨ_３汚染物質の分布を示す本発明によるＥＦＥＭのシミュレーショングラフである。ウェーハコンテナとＥＦＥＭとにおけるＣｌ_２汚染物質の分布を示す本発明によるＥＦＥＭのシミュレーショングラフである。本発明によるＥＦＥＭに設けられた複数の不活性ガスノズルの概略図である。ＥＦＥＭに結合した洗浄設備の平面図である。本発明に従って自己整列コンタクトを形成し、導電膜を蒸着する製造工程での半導体素子の概略的な横断面図である。図１１に後続する半導体素子の概略的な横断面図である。

符号の説明

１００，４００ＥＦＥＭ、
１１０不活性ガスノズル、
１２０，２２０ＦＯＵＰ、
１５０処理装置、
１６０フレーム、
１７０開口部、
２００，３００不活性ガスノズル。

Claims

ウェーハ処理装置において、
内部に第１ガスを供給する第１ガス流入部を有するフローチャンバと、
ウェーハ貯蔵装置に結合しており、ウェーハが前記フローチャンバに搬入される通路を提供するウェーハ搬入部と、
ウェーハ工程処理装置に結合しており、ウェーハが前記フローチャンバから搬出される通路を提供するウェーハ搬出部と、
前記フローチャンバ内に配置され、前記ウェーハ搬入部から前記ウェーハ搬出部にウェーハを移動するロボット装置と、
前記フローチャンバに第２ガスを供給する第２ガス流入部と、を含み、
前記第１ガスと前記第２ガスとが混合した混合ガスが前記ウェーハ貯蔵装置内に流れることによって、前記ウェーハ貯蔵装置に流入される汚染物質の量を減少させるように、前記第２ガスが前記フローチャンバに流入され、
前記混合ガスは、前記フローチャンバ内において層流であることを特徴とするウェーハ処理装置。
前記第１ガスは、清浄な乾燥空気を含むことを特徴とする請求項１に記載のウェーハ処理装置。
前記第２ガスは、不活性ガス、化学的に安定したガス、窒素、アルゴン、ヘリウム、及び清浄な乾燥空気から構成された群から選択された少なくとも一つのガスを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のウェーハ処理装置。
前記ウェーハ貯蔵装置は、前面開放一体式ポッドであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のウェーハ処理装置。
当該ウェーハ処理装置は、イクイップメント・フロントエンドモジュールであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のウェーハ処理装置。
前記フローチャンバに第３ガスを供給する第３ガス流入部をさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のウェーハ処理装置。
前記ロボット装置は、ウェーハハンドラであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のウェーハ処理装置。
ウェーハ処理方法において、
内部に第１ガスを供給する第１ガス流入部を有するフローチャンバを提供する段階と、
ウェーハ貯蔵装置に結合しており、ウェーハが前記フローチャンバに搬入される通路を提供するウェーハ搬入部を提供する段階と、
ウェーハ工程処理装置に結合しており、ウェーハが前記フローチャンバから搬出される通路を提供するウェーハ搬出部を提供する段階と、
前記フローチャンバ内に配置され、前記ウェーハ搬入部から前記ウェーハ搬出部にウェーハを移動するロボット装置を提供する段階と、
前記フローチャンバに第２ガスを供給する段階と、を含み、
前記第１ガスと前記第２ガスとが混合した混合ガスが前記ウェーハ貯蔵装置内に流れることによって、前記ウェーハ貯蔵装置に流入される汚染物質の量を減少させるように、前記第２ガスが前記フローチャンバに流入され、
前記混合ガスは、前記フローチャンバ内において層流であることを特徴とするウェーハ処理方法。
前記第１ガスは、清浄な乾燥空気を含むことを特徴とする請求項８に記載のウェーハ処理方法。
前記第２ガスは、不活性ガス、化学的に安定したガス、窒素、アルゴン、ヘリウム、及び清浄な乾燥空気から構成された群から選択された少なくとも一つのガスを含むことを特徴とする請求項８または９に記載のウェーハ処理方法。
前記ウェーハ貯蔵装置は、前面開放一体式ポッドであることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載のウェーハ処理方法。
前記ウェーハ処理方法は、イクイップメント・フロントエンドモジュールで適用されることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載のウェーハ処理方法。
前記フローチャンバに第３ガスを供給する段階をさらに含むことを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載のウェーハ処理方法。
前記ロボット装置は、ウェーハハンドラであることを特徴とする請求項８〜１３のいずれか１項に記載のウェーハ処理方法。
半導体素子を製造する半導体素子製造装置において、
半導体素子製造のための半導体ウェーハを貯蔵するウェーハ貯蔵装置と、
半導体ウェーハに対して製造工程を実行するためのウェーハ工程処理装置と、
前記ウェーハ貯蔵装置と前記ウェーハ工程処理装置との間でウェーハを移送するウェーハ移送装置とを含み、
前記ウェーハ移送装置は、
内部に第１ガスを供給する第１ガス流入部を有するフローチャンバと、
ウェーハ貯蔵装置に結合しており、半導体ウェーハが前記フローチャンバに搬入される通路を提供するウェーハ搬入部と、
前記ウェーハ処理装置に結合しており、半導体ウェーハが前記フローチャンバから搬出される通路を提供するウェーハ搬出部と、
前記フローチャンバ内に配置され、前記ウェーハ搬入部から前記ウェーハ搬出部に半導体ウェーハを移動するロボット装置と、
前記フローチャンバに第２ガスを供給する第２ガス流入部と、を含み、
前記第１ガスと前記第２ガスとが混合した混合ガスが前記ウェーハ貯蔵装置内に流れることによって、前記ウェーハ貯蔵装置に流入される汚染物質の量を減少させるように、前記第２ガスが前記フローチャンバに流入され、
前記混合ガスは、前記フローチャンバ内において層流であることを特徴とする半導体素子製造装置。
前記第１ガスは、清浄な乾燥空気を含むことを特徴とする請求項１５に記載の半導体素子製造装置。
前記第２ガスは、不活性ガス、化学的に安定したガス、窒素、アルゴン、ヘリウム、及び清浄な乾燥空気から構成された群から選択された少なくとも一つのガスを含むことを特徴とする請求項１５または１６に記載の半導体素子製造装置。
前記ウェーハ貯蔵装置は、前面開放一体式ポッドであることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の半導体素子製造装置。
前記ウェーハ移送装置は、イクイップメント・フロントエンドモジュールであることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の半導体装置製造装置。
前記フローチャンバに第３ガスを供給する第３ガス流入部をさらに含むことを特徴とする請求項１５〜１９のいずれか１項に記載の半導体素子製造装置。
前記ロボット装置は、ウェーハハンドラであることを特徴とする請求項１５〜２０のいずれか１項に記載の半導体素子製造装置。
前記ウェーハ工程処理装置は、化学気相蒸着装置であることを特徴とする請求項１５〜２１のいずれか１項に記載の半導体素子製造装置。
前記ウェーハ工程処理装置は、拡散炉であることを特徴とする請求項１５〜２１のいずれか１項に記載の半導体素子製造装置。
前記ウェーハ工程処理装置は、乾式エッチング装置であることを特徴とする請求項１５〜２１のいずれか１項に記載の半導体素子製造装置。
前記ウェーハ工程処理装置は、計測装置であることを特徴とする請求項１５〜２１のいずれか１項に記載の半導体素子製造装置。
半導体素子を製造する方法において、
ウェーハ貯蔵装置に半導体素子を製造する半導体ウェーハを貯蔵する段階と、
ウェーハ工程処理装置でウェーハに対して製造工程を実行する段階と、
ウェーハ移送装置を使用して前記ウェーハ貯蔵装置と前記ウェーハ工程処理装置との間でウェーハを移送する移送段階とを含み、
前記移送段階は、
内部に第１ガスを供給する第１ガス流入部を有するフローチャンバを提供する段階と、
ウェーハ貯蔵装置に結合しており、ウェーハが前記フローチャンバに搬入される通路を提供するウェーハ搬入部を提供する段階と、
ウェーハ工程処理装置に結合しており、ウェーハが前記フローチャンバから搬出される通路を提供するウェーハ搬出部を提供する段階と、
前記フローチャンバ内に配置され、前記ウェーハ搬入部から前記ウェーハ搬出部にウェーハを移動するロボット装置を提供する段階と、
前記フローチャンバに第２ガスを供給する段階と、を含み、
前記第１ガスと前記第２ガスとが混合した混合ガスが前記ウェーハ貯蔵装置内に流れることによって、前記ウェーハ貯蔵装置に流入される汚染物質の量を減少させるように、前記第２ガスが前記フローチャンバに流入され、
前記混合ガスは、前記フローチャンバ内において層流であることを特徴とする半導体素子製造方法。
前記第１ガスは、清浄な乾燥空気を含むことを特徴とする請求項２６に記載の半導体素子製造方法。
前記第２ガスは、不活性ガス、化学的に安定したガス、窒素、アルゴン、ヘリウム、および清浄な乾燥空気から構成された群から選択された少なくとも一つのガスを含むことを特徴とする請求項２６または２７に記載の半導体素子製造方法。
前記ウェーハ貯蔵装置は、前面開放一体式ポッドであることを特徴とする請求項２６〜２８のいずれか１項に記載の半導体素子製造方法。
前記ウェーハ移送装置は、イクイップメント・フロントエンドモジュールであることを特徴とする請求項２６〜２９のいずれか１項に記載の半導体疎素子製造方法。
前記フローチャンバに第３ガスを供給する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２６〜３０のいずれか１項に記載の半導体素子製造方法。
前記ロボット装置は、ウェーハハンドラであることを特徴とする請求項２９〜３１のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
前記ウェーハ工程処理装置は、化学気相蒸着装置であることを特徴とする請求項２９〜３２のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
前記ウェーハ工程処理装置は、拡散炉であることを特徴とする請求項２９〜３２のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
前記ウェーハ工程処理装置は、乾式エッチング装置であることを特徴とする請求項２９〜３２のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
前記ウェーハ工程処理装置は、計測装置であることを特徴とする請求項２９〜３２のいずれか１項に記載の半導体素子の製造方法。
ウェーハ貯蔵装置に貯蔵されたウェーハを処理するためのイクイップメント・フロントエンドモジュールにおいて、
イクイップメント・フロントエンドモジュールのフローチャンバ内に第１ガスを供給する第１ガス流入部と、
前記第１ガスと前記第２ガスとが混合した混合ガスが前記ウェーハ貯蔵装置内に流れることによって、前記ウェーハ貯蔵装置に流入される汚染物質の量を減少させるように、前記第２ガスが前記フローチャンバに流入され、
前記混合ガスは、前記フローチャンバ内において層流であることを特徴とするイクイップメント・フロントエンドモジュール。
前記ウェーハ貯蔵装置は前面開放一体式ポッドであることを特徴とする請求項３７に記載のイクイップメント・フロントエンドモジュール。
第３ガスを前記フローチャンバ内に供給する第３ガス流入部をさらに含み、
前記第１ガス、第２ガス、及び前記第３ガスが前記前面開放一体式ポッド内に流入されることを特徴とする請求項３８に記載のイクイップメント・フロントエンドモジュール。
第３ガスを前記フローチャンバ内に供給する第３ガス流入部をさらに含み、
前記第１ガス、前記第２ガス、及び前記第３ガスが前記ウェーハ貯蔵装置内に流入されることを特徴とする請求項３７に記載のイクイップメント・フロントエンドモジュール。
ウェーハ貯蔵装置内に貯蔵されたウェーハを処理するウェーハ処理方法において、
前記ウェーハ貯蔵装置が配置されるイクイップメント・フロントエンドモジュールのフローチャンバ内に第１ガスを供給する段階と、
前記フローチャンバ内に第２ガスを供給する段階とを含み、
前記第１ガスと前記第２ガスとが混合した混合ガスが前記ウェーハ貯蔵装置内に流れることによって、前記ウェーハ貯蔵装置に流入される汚染物質の量を減少させるように、前記第２ガスが前記フローチャンバに流入され、
前記混合ガスは、前記フローチャンバ内において層流であることを特徴とするウェーハ処理方法。
前記ウェーハ貯蔵装置は、前面開放一体式ポッドであることを特徴とする請求項４１に記載のウェーハ処理方法。
前記フローチャンバ内に第３ガスを供給する段階をさらに含み、
前記第１ガス、前記第２ガス、及び前記第３ガスが前記前面開放一体式ポッド内に流入されることを特徴とする請求項４２に記載のウェーハ処理方法。
前記フローチャンバ内に第３ガスを供給する段階をさらに含み、
前記第１ガス、前記第２ガス、及び前記第３ガスが前記前面開放一体式ポッド内に流入されることによって、前記ウェーハ貯蔵装置に流入される汚染物質の量を減少させることを特徴とする請求項４１に記載のウェーハ処理方法。