(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハを処理するための半導体処理装置であって、
ａ．中央の真空チャンバと、
ｂ．少なくとも１つの閉めることができる開口を有し、前記中央の真空チャンバに接続された真空ロードロックチャンバと、
ｃ．反応チャンバと少なくとも１つの閉めることができる開口を有し、前記中央の真空チャンバに接続されたエッチモジュールと、
ｄ．反応チャンバと少なくとも１つの閉めることができる開口を有し、前記中央の真空チャンバに接続されたストリップモジュールと、
ｅ．前記ストリップモジュールにアクセス可能であり、前記中央の真空チャンバにアクセス可能でない洗浄モジュールと、
ｆ．前記洗浄モジュールと前記ストリップモジュール間で半導体ウェハを移送することができる第１の移送装置と、
ｇ．前記半導体ウェハを前記中央の真空チャンバへ、および中央の真空チャンバから、また前記ロードロックチャンバ、前記エッチモジュール、および前記ストリップモジュールの何れかへ、および何れかから移送することができる前記中央の真空チャンバに配置された第２の移送装置とを備え、
ｈ．前記エッチモジュールから前記洗浄モジュールへ移送されるべき半導体ウェハに対して、前記第２の移送装置は、前記半導体ウェハを前記中央の真空チャンバをとおして前記エッチモジュールから前記ストリップモジュールへ移送し、また前記第１の移送装置は、前記半導体ウェハを前記ストリップモジュールから前記洗浄モジュールへ移送するように、前記中央の真空チャンバ、前記エッチモジュール、前記ストリップモジュール、前記洗浄モジュール、および第１と第２の移送装置は前記半導体処理装置に一体化されていることを特徴とする半導体処理装置。
【請求項２】
前記第１の移送装置は、大気圧で動作することを特徴とする請求項１に記載の半導体処理装置。
【請求項３】
前記ストリップモジュールは、更に抵抗性加熱ウェハチャックを有することを特徴とする請求項１に記載の半導体処理装置。
【請求項４】
前記洗浄モジュールは、液体スプレイ装置を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体処理装置。
【請求項５】
前記洗浄モジュールは、前記半導体ウェハを乾燥するための乾燥装置を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体処理装置。
【請求項６】
ａ．中央の真空チャンバと、
ｂ．前記中央の真空チャンバへ接続されたエッチモジュールと、
ｃ．前記中央の真空チャンバへ接続されたストリップモジュールと、
ｄ．前記ストリップモジュールにアクセス可能で、且つ前記中央の真空チャンバにアクセス可能でない洗浄モジュールと、
ｅ．前記洗浄モジュールと前記ストリップモジュール間で半導体ウェハを移送することができる第１の移送装置と、
ｆ．前記中央の真空チャンバ、前記エッチモジュール、およびストリップモジュール間で半導体ウェハを移送することができる前記中央の真空チャンバに配置された第２の移送装置と、
を有する一体化されたウェハ処理装置において半導体ウェハを扱う方法であって、
ｇ．前記ウェハ処理装置のエッチモジュールにおいて前記半導体ウェハ上の材料を除去するステップと、
ｈ．前記中央の真空チャンバをとおして、また前記ストリップモジュールをとおして前記エッチモジュールから前記洗浄モジュールへ、第１と第２の移送装置で前記半導体ウェハを移送するステップと、
ｉ．前記エッチモジュールにおける除去するステップに続いて、前記ウェハ処理装置の前記洗浄モジュールにおいて前記半導体ウェハを洗浄するステップと、
ｊ．前記半導体ウェハを前記ストリップモジュールに移送するステップと、
ｋ．前記ウェハ装置のストリップモジュールにおいて、半導体ウェハ上のマスク材料を除去するステップと、
ｌ．前記半導体ウェハを洗浄するモジュールへ移送するステップと、
ｍ．前記マスク材料を除去するステップに続いて、前記洗浄モジュールにおいて半導体ウェハを洗浄するステップ、
を有することを特徴とする方法。
【請求項７】
前記材料を除去するステップ、洗浄するステップおよび前記マスク材料を除去するステップは、ユーザーがプログラム可能なコンピュータ手段によって自動化されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記洗浄モジュールと前記ストリップモジュール間で前記ウェハを移送するステップは、大気圧で動作することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記洗浄するステップは、いろいろな溶液を用いることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記洗浄するステップは、前記半導体ウェハを乾燥するステップも達成することを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項１１】
前記洗浄するステップ、前記移動するステップ、および前記除去するステップは、ユーザーがプログラム可能なコンピュータ手段によって自動化されることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項１２】
半導体ウェハを取り扱うための半導体エッチ処理装置であって、
ａ．真空チャンバと、
ｂ．前記真空チャンバと選択的に連通可能なエッチモジュールと、
ｃ．前記真空チャンバと選択的に連通可能なストリップモジュールと、
ｄ．前記ストリップモジュールにアクセス可能で、且つ真空チャンバにアクセス可能でない洗浄モジュールと、
ｅ．前記真空チャンバをとおしてエッチモジュールからストリップモジュールへ前記ウェハを移送することができる第１の移送装置と、
ｆ．（１）前記ウェハが洗浄されるように、前記ストリップモジュールから前記洗浄モジュールへ、且つ（２）前記ホトレジスト層が除去されるように、前記洗浄モジュールから前記ストリップモジュールへ、前記真空チャンバをとおしてウェハを移送することなく、ウェハを連続して移送することができる第２の移送装置と、
ｇ．前記真空チャンバ、前記エッチモジュール、前記ストリップモジュール、前記洗浄モジュール、および前記第１と第２の移送装置は前記半導体処理装置に一体化されることを特徴とする半導体エッチ処理装置。
【請求項１３】
前記第２の移送装置は、更に、ホトレジスト層が除去された後、ストリップモジュールから前記ウェハが再び洗浄されるモジュールへ、真空チャンバを介して移送することなく、ウェハを続いて移送することができることを特徴とする請求項１２に記載の半導体エッチ処理装置。
【請求項１４】
一体化されたウェハエッチ処理装置における半導体ウェハを扱う方法であって、
ａ．エッチモジュールにおいて半導体ウェハをエッチングするステップと、
ｂ．前記ウェハからホトレジスト材料をストリップするストリップステップを行うことなく、ストリップモジュールを介してウェハを洗浄モジュールへ移送し、前記エッチモジュールにアクセス可能でない洗浄モジュールにおいてホトレジスト層を除去するステップの前に、前記半導体ウェハを洗浄するステップと、
ｃ．前記ウェハをストリップモジュールへ移送し、ストリップモジュールにおいて、半導体ウェハ上のホトレジスト層を除去するステップを有し、前記一体化されたウェハのエッチ処理装置は、エッチモジュール、ストリップモジュール、及び洗浄モジュールが一体化されていることを特徴とする方法。
【請求項１５】
ｄ．更に、前記ウェハを洗浄モジュールへ移送し、ストリップモジュールにおいて前記ホトレジスト層を除去するステップに続いて前記半導体ウェハを洗浄するステップを有することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
ステップ（ａ）で、エッチモジュールにおいてウェハをドライエッチングするステップと、
ステップ（ｂ）で、洗浄モジュールにおいてウェハをウェットの前ストリップ洗浄するステップと、
ステップ（ｃ）で、ストッリプモジュールにおいてウェハをドライホトレジストストリップするステップと、
ステップ（ｄ）で、洗浄モジュールにおいてウェハを最後のウェット洗浄するステップ、
を有する請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記エッチステップ（ａ）は真空中で行われ、且つ
前記洗浄ステップ（ｂ）と（ｄ）はほぼ大気圧において行われることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、半導体ウェハの処理装置、特に、一体化した、後エッチ、前ストリップ清浄動作を提供する改良された半導体処理装置及び方法に関する。
発明の概要
集積回路の製造は、マイクロチップにおけるいろいろな半導体デバイスを相互接続する導電路の形成を必要とする。これらの導電路は、純粋な金属、金属合金、金属複合物、また例えば、アルミニウム、ポリシリコンまたはタングステンシリサイドのようなシリコン膜から構成されている。代表的なプロセスにおいて、パターン化されるべき層が先ず半導体ウェハ上に堆積され、ホトレジストの層が下に横たわる堆積層上に堆積される。その後、パターンがホトレジストマスクを形成する下に横たわる堆積層のある領域を露光したり覆ってホトレジスト層上に形成される。ホトレジストマスクの開口面によって露光された堆積層は、ドライプラズマエチング技術によって除去される。このようなドライプラズマプロセスは、ホトレジストマスク上に、またプラズマエッチング後、下に横たわる堆積層上に影の残留物を残す。もし、金属のエッチングステップ後に、ホトレジスト上に残る残留物が除去されないと、それらは下に横たわる金属の腐食、或いはいろいろなデバイスの性能上の問題を引き起こす。残留物を除去し、腐食を防止するためにいろいろな手法が取られているが、それらのいずれもが完全に成功していない。
腐食や残留物の問題の１つの解決策は、プラズマエッチングステップ後にホトレジストを直ちに除去することである。現在利用できる多くのウェハ処理装置はホトレジストストリップモジュールと共にエッチングモジュールを一体化している。ウェハがエッチング後のホトレジストの除去のためのストリップモジュールへ直接移送され、腐食の機会を最小にする。しかし、この実施手段は重要な欠点を有している。ホトレジストの除去は従来酸素プラズマを用いて行われるので、エッチングステップ後に残る残留物がプラズマにおける不溶性の酸化物に変換され、不完全なホトレジストストリップ、不完全な残留物の除去、或いは延長したストリッププロセスの必要性を生じ、それらの全ては歩留り、あるいはスループットを減少する。
腐食や残留物問題を改善する他の解決策は、溶媒において前ストリップ洗浄ステップを行い、ホトレジスト前に下に横たわる金属を腐食し、他の不所望な影響を生じる水溶性の残留物を除去することである。しかし、前ストリップ洗浄ステップを行うために、ウェハは、エッチング装置から取り出され、別の装置を用いて洗浄されなければならない。エッチング装置と別の装置間でウェハを移送するプロセスは全体の処理時間を増加するばかりでなく、取扱いを増加し、従ってウェハを汚染する機会を増加する。更に、エッチング、ホトレジストのストリッピング、および洗浄プロセスのために別の装置を用いることは、ウェハの製造装置に必要な場所を増加する。従って、集積回路の製造業者は、それらのウェハを洗浄しないで腐食を覚悟するか、或いはウェハをオフラインで洗浄し、従って増大するウェハの取扱いによる潜在的な汚染やスループットの低下を覚悟するかのジレンマに直面している。
従って、腐食制御や残留物の除去のための単一装置において、ドライ・プラズマエッチング・ステップからウェットの前ストリップ洗浄ステップまでのウェハの一連の処理を可能にするウェハ処理装置の必要性がある。
発明の概要
一般に、本発明は、エッチングステップとストリッピングステップ間で洗浄動作を可能にするために設計された、モジュルの一体化ウェハ処置装置に関する。好適な実施形態において、半導体ウェハはドライエッチング、ウエットの前ストリップ洗浄、ドライホトレジストすトリッピング、およびウェットの最終洗浄の一連の処理を単一装置で行うことができる。
本発明は、ホトレジストのストリッピング前に、洗浄ステップを用いてウェハ上の残留物を除去することによって、ドライプラズマエッチング後に腐食制御と残留物の除去を行うウェハ処理装置を提供する。前（事前）ストリップ洗浄ステップは腐食を防止するだけでなく、ホトスレジストのストリッピング中に残留物を不溶性の酸化物に酸化させる危険性を回避する。結果的に、ホトレジストのストリッピングのために必要な時間は減少される。更に、エッチングステップと同じ装置において前ストリップ洗浄ステップを行うことによって、本発明は、ウェハをオフラインで別の洗浄ステーションへ運ぶ必要性を減じ、従ってウェハの製造の生産性を上昇する。更に、それは、代わりにウェハの汚染の機会を減少するウェハの全取扱い量を減少する。本発明は、また、いろいろなタイプのエッチング、前ストリップ洗浄、ホトレジストのストリップ及び後ストリップ洗浄を有するための必要性を減少する。代わりに、本発明は、単一装置内で前ストリップ洗浄を含む多数の処理機能を達成する単一で、コンパクトな、小さな設置面積の装置を提供し、それにより、ウェハの製造装置に必要とされる空間を減少する。
【図面の簡単な説明】
図１は、ウェハ処理装置の、部分的に図式化した、上面図である。
図２は、ロードロックチャンバにあるウェハを示す、図１のウェハ処理装置の簡略化した上面図である。
図３は、ロードロックチャンバにあるウェハとアライメントモジュールにあるウェハを示す、図１のウェハ処理装置の簡略化した上面図である。
図４は、ロードロックチャンバにあるウェハと２つのエッチモジュールの各々にあるウェハを示す、図１のウェハ処理装置の簡略化した上面図である。
図５は、前にロードロックチャンバにあったウェハがアライメントモジュールに移送された、図１のウェハ処理装置の簡略化した上面図である。
図６は、前にエッチモジュールにあったウェハがストリップモジュールへ、その後洗浄モジュールへ移送された、図１のウェハ処理装置の簡略化した上面図である。
図７は、前に洗浄モジュールにあったウェハがストリップモジュールへ戻された、図１のウェハ処理装置の簡略化した上面図である。
図８は、前にストリップモジュールにあったウェハが洗浄モジュールへ移送された、図１のウェハ処理装置の簡略化した上面図である。
図９は、前に洗浄モジュールにあったウェハが出口のウェハカセットへ移送された、図１のウェハ処理装置の簡略化した上面図である。
図１０は、前にエッチモジュールにあったウェハがストリップモジュールへ移送され、且つ前にアライメントモジュールにあったウェハがエッチモジュールへ移送された、図１のウェハ処理装置の簡略化した上面図である。
好適な実施形態の説明
図１は本発明による装置の好適な実施形態を示す。本装置は真空ロードロックチャンバ１６、アライメントモジュール１８、２つのエッチモジュール２０と２２、及びストリップモジュール２４を含み、それらの全ては、閉じることができる開口を介して中央の真空チャンバに接続され、またコンピュータのプロセス制御装置（図示せず）によって動作される。ロードロックチャンバ１６は、ウェハカセット（エントリーカセット）を保持する内部のカセットエレベータを収容する。真空チャンバ２６は、１つのチャンバ或いはモジュールから他のチャンバ或いはモジュールへウェハを移送するためのロボットによるウェハ取扱い装置３８を有する。ストリップモジュール２４は、閉じることができる開口２７を介して大気中のロボットによるウェハ取扱い装置３２に接続され、そして装置３２は、洗浄モジュール２５と大気中のカセットモジュール３４（出口カセット）に接続されている。使用される代表的な洗浄モジュールの例は、Semitool Equinox洗浄装置である。大気中のロボットによるウェハ取扱い装置３２は、処理完了後ウェハを保持する大気中のカセットモジュール３４をサービスする。更に、第２の大気中のロボットによるウェハ取扱い装置３２は、ストリップモジュール２４と洗浄モジュール２５間でウェハを移送する。洗浄プロセスの間、洗浄モジュール２５とロボットによる取扱い装置３２は、ストリップのためのストリップモジュール２４によって必要とされるウェハアライメントの程度を維持するように設計される。本発明の動作はコンピュータ装置によって自動化され、プログラム可能である。
図２−図１０は、本発明の好適な実施形態によって実行される一般的な処理ステップを示す。図２は、ロードロックチャンバ１６にある真空カセットエレベータにロードされたウェハを示す。ロードロックチャンバ１６が真空に引かれると、ロードロックチャンバ１６と中央の真空チャンバ２６間に配置されているゲートバルブ３７が開き、中央のロボットアーム３８によってロードロックチャンバ１６にあるウェハカセットへのアクセスを可能にする。中央のロボットアーム３８は、ロードロックチャンバ１６からアライメントモジュール１８へウェハＡを移送し、それにより、シータアライメント（theta alignment）が図３に示されるようにウェハに対して行われる。その後ウェハは、エッチングのため閉じるとが可能な開口をとおして第１のエッチモジュール２０へ移送される。第１のウェハがモジュール２０においてエッチングされる間、中央のロボットアーム３８は、ロードロックチャンバ１６にあるウェハカセットから第２のウェハＢを取り上げ、それをシータアライメントのためアライメントモジュール１８へ移送する。アライメントが終わると、ウエハＢは、図４に示されるように閉じることが可能な開口４２をとおして第２のエッチモジュール２２へ移送される。ウェハＡとＢがまだそれぞれのエッチモジュールにある間に、中央のロボットアーム３８は、ロードロックチャンバ１６にあるウェハカセットから第３のウェハＣを取り上げ、それを図５に示すようにシータアライメントのためアライメントモジュール１８へ移送する。
第１のウェハＡに対するエッチングが完了すると、中央のロボットアーム３８は閉めることができる開口４０をとおしてそのウェハを取り出し、それを閉めることができる開口４４をとおしてストリップモジュールに置く。この時点においてはストリップモジュールにおいて処理は行われない。開口４４が閉じられ、シールされると、ストリップモジュール２４は大気圧に通気される。ストリップモジュール２４が通気されている間、中央のロボットアーム３８はアライメントモジュール１８にあるウェハＣを取り上げ、それを開口４０をとおして第１のエッチモジュール２０へ移送する。ウェハＣが第１のエッチモジュール２０においてエッチングされている間、中央のロボットアーム３８は、ロードロックチャンバにあるウェハカセットから第４のウェハＤを取り上げ、それをシータアライメントのためアライメントモジュール１８へ移送する。並列的に動作して、ストリップモジュール２４が大気に通気されると、大気のロボットアーム３２とストリップモジュール２４間にある閉めることができる開口２７が開き、大気のロボットアーム３２が図６に示されるようにストリップモジュール２４から洗浄モジュール２５へウェハＡを移送するようにする。
ウェハＡは、洗浄モジュール２５において前ストリップ洗浄ステップとスピンドライス（回転乾燥）テップを受ける。洗浄と乾燥が完了すると、大気中のロボットアーム３２は、図７に示されるように閉めることができる開口２７をとおして洗浄モジュール２５からストリップモジュール２４へ戻す。開口２７が閉じられると、ストリップモジュール２４は真空に引かれ、酸素プラズマがウェハ上のホトレジストをストリップするために用いられる。ホトレジストストリップが完了すると、ストリップモジュール２４は、再び大気圧に通気される。通気が完了すると、大気ロボットアーム３２は、図８に示されるように、開口２７をとおして最終洗浄及び乾燥ステップのために、ウェハをストリップモジュール２４から洗浄モジュール２５へ移送する。ウェハが洗浄され、乾燥された後、大気ロボットアーム３２は、図９に示されるように、ウェハを出口のウェハカセット３４へ移送する。前ストリップ洗浄、ストリップ、および洗浄を含む一連の処理ステップは、閉めることができる開口４２をとおして中央のロボットアーム３８によって運ばれ、図１０におけるように閉めることができる開口４４をとおしてストリップモジュール２４に置かれる、第２のエッチモジュール２２におけるウェハＢに対して繰り返する。
本発明は、特定の実施形態に関して説明されたが、本発明はこの実施形態に限定されるものでなく、請求項の範囲内での変更および均等な装置を含む。例えば、好適な実施形態は２つのエッチチャンバを意図したが、利点はエッチモジュールの数に無関係に得られるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003686678.tif 000009
【図９】
0003686678.tif 000010
【図１０】
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