(57)【要約】【課題】バッチ・ロードロック装置で一度でも使用したウエハ収納容器は表面深くハロゲン・イオンがトラップされているため、洗浄しても除去困難である。その為、そのようなウエハ収納容器内に収容したままで、ウエハを比較的長期間保管等すると、ハロゲン・イオンと雰囲気中の水分が反応して、腐食性の物質を生じる結果、アルミニウム配線、電極、およびパッド等の金属部分を腐食するという問題が発生する。【解決手段】半導体装置生産ラインにおいてバッチ・ロードロック装置で使用したウエハ収納容器は非バッチ・ロードロック装置や保管等に使用しないようにすることにより、ウエハ収納容器からのハロゲン汚染に起因する金属部分の腐食等を防止することができる。【選択図】図６
2009123978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）複数のウエハを第１のウエハ収納容器に収容した状態で、前記第１のウエハ収納容器ごとハロゲン含有ガスを使用する第１のウエハ処理装置の第１のロードロック室内に収容して、真空引きする工程；
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記複数のウエハを順次または一括して前記第１のウエハ処理装置の第１の反応室内で前記ハロゲン含有ガスを使用して第１の処理を実行する工程；
（ｃ）前記複数のウエハを第２のウエハ収納容器に収容した状態で、ハロゲン含有ガスを使用するが第２のウエハ収納容器ごと第２のウエハ処理装置の第２のロードロック室内に収容することなく、前記複数のウエハを順次または一括して前記第２のウエハ処理装置の第２の反応室内で前記ハロゲン含有ガスを使用して第２の処理を実行するか、または、ハロゲン含有ガスを使用することなく、前記複数のウエハを順次または一括して前記第２のウエハ処理装置の前記第２の反応室内で前記第２の処理を実行する工程；
（ｄ）前記工程（ｂ）の後、前記複数のウエハを第３のウエハ収納容器または前記第２のウエハ収納容器に収容した状態で保管する工程、
ここで、前記第３のウエハ収納容器または前記第２のウエハ収納容器は前記工程（ａ）を経験したことがない。
【請求項２】
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記第３のウエハ収納容器または前記第２のウエハ収納容器は、更に他のいずれの処理装置においても、前記第３のウエハ収納容器または前記第２のウエハ収納容器ごとハロゲン含有ガスを使用する前記他のいずれの処理装置のロードロック室内に収容されて、真空引きされたことがない。
【請求項３】
前記２項の半導体装置の製造方法において、前記第１、第２および第３のウエハ収納容器はウエハ・カセットである。
【請求項４】
前記３項の半導体装置の製造方法において、前記第１のウエハ処理装置はアルミニウムを主要な成分とする膜のドライエッチング装置である。
【請求項５】
前記３項の半導体装置の製造方法において、前記第１のウエハ処理装置はシリコン酸化膜のドライエッチング装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置（または半導体集積回路装置）の製造方法におけるウエハの搬送技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本特開２００６−０４９６８３号公報（特許文献１）には、搬送用期中に保管されたウエハに付着した揮発性成分の燐含有ガスが雰囲気中の水分と反応して燐酸を生じ、当該ウエハに障害を発生させる等の問題を解決する技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−０４９６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体のウエハ・プロセスを行う半導体装置生産ラインにおいては、ハロゲン含有ガスを用いるエッチング・プロセス等が多数存在する。このようなハロゲン含有ガス関連プロセスに用いるウエハ処理装置の中には、複数のウエハをウエハ収納容器（ウエハ・カセット、ウエハ・マガジン、スミフ・ポッド、フープなど）に収納したまま真空領域に導入して処理を実行するものもある。本願では、このような装置を「バッチ・ロードロック装置」という。
【０００５】
しかし、本願発明者らが検討したところによると、バッチ・ロードロック装置で一度でも使用したウエハ収納容器は表面深くハロゲン・イオンがトラップされているため、洗浄しても除去困難である。その為、そのようなウエハ収納容器内に収容したままで、ウエハを比較的長期間保管等すると、ハロゲン・イオンと雰囲気中の水分が反応して、腐食性の物質を生じる結果、アルミニウム配線、電極、およびパッド等の金属部分を腐食するという問題が発生する。
【０００６】
本発明の目的は、信頼性の高い半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
【０００９】
すなわち、本願発明はバッチ・ロードロック装置で使用したウエハ収納容器は他のタイプの装置、すなわち、「非バッチ・ロードロック装置」や保管等に使用しないようにするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
【００１１】
すなわち、半導体装置生産ラインにおいてバッチ・ロードロック装置で使用したウエハ収納容器は非バッチ・ロードロック装置や保管等に使用しないようにすることにより、ウエハ収納容器からのハロゲン汚染に起因する金属部分の腐食等を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
〔実施の形態の概要〕
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。
【００１３】
１．以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）複数のウエハを第１のウエハ収納容器に収容した状態で、前記第１のウエハ収納容器ごとハロゲン含有ガスを使用する第１のウエハ処理装置の第１のロードロック室内に収容して、真空引きする工程；
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記複数のウエハを順次または一括して前記第１のウエハ処理装置の第１の反応室内で前記ハロゲン含有ガスを使用して第１の処理を実行する工程；
（ｃ）前記複数のウエハを第２のウエハ収納容器に収容した状態で、ハロゲン含有ガスを使用するが第２のウエハ収納容器ごと第２のウエハ処理装置の第２のロードロック室内に収容することなく、前記複数のウエハを順次または一括して前記第２のウエハ処理装置の第２の反応室内で前記ハロゲン含有ガスを使用して第２の処理を実行するか、または、ハロゲン含有ガスを使用することなく、前記複数のウエハを順次または一括して前記第２のウエハ処理装置の前記第２の反応室内で前記第２の処理を実行する工程；
（ｄ）前記工程（ｂ）の後、前記複数のウエハを第３のウエハ収納容器または前記第２のウエハ収納容器に収容した状態で保管する工程、
ここで、前記第３のウエハ収納容器または前記第２のウエハ収納容器は前記工程（ａ）を経験したことがない。
【００１４】
２．前記１項の半導体装置の製造方法において、前記第３のウエハ収納容器または前記第２のウエハ収納容器は、更に他のいずれの処理装置においても、前記第３のウエハ収納容器または前記第２のウエハ収納容器ごとハロゲン含有ガスを使用する前記他のいずれの処理装置のロードロック室内に収容されて、真空引きされたことがない。
【００１５】
３．前記１または２項の半導体装置の製造方法において、前記第１、第２および第３のウエハ収納容器はウエハ・カセットである。
【００１６】
４．前記１から３項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１のウエハ処理装置はアルミニウムを主要な成分とする膜のドライエッチング装置である。
【００１７】
５．前記１から３項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１のウエハ処理装置はシリコン酸化膜のドライエッチング装置である。
【００１８】
〔本願における記載形式・基本的用語・用法の説明〕
１．本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクションに分けて記載する場合もあるが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しを省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
【００１９】
２．同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「ＡからなるＸ」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、Ａ以外の要素を主要な構成要素のひとつとするものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Ａを主要な成分として含むＸ」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、SiGe合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。
【００２０】
半導体技術において、多用される絶縁膜は、主として有機材料を主要な構成要素とする有機系絶縁膜（ポリイミド膜、ＢＣＢ膜などの外、有機系モノマーと無機系モノマーの共重合体を含む）と、主として無機材料を主要な構成要素とする無機系絶縁膜に分けられる。無機系絶縁膜の内、もっとも多用されているのは、シリコン含有無機系絶縁膜である。このシリコン含有無機系絶縁膜は、酸化シリコン膜（酸化シリコン・ベース絶縁膜）と非酸化シリコン膜（一般に酸素含有量が数at％以下、通常ＳｉＣＮなどで０．５at％前後またはそれ以下）に大別される。非酸化シリコン膜の代表は窒化シリコン膜（ＳｉＮまたはＳｉ３Ｎ４）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ＳｉＣＮ等の非シリカ・ガラス系シリコン含有無機系絶縁膜である（なお、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ等と表示されているが、一般にはかなりの量の水素を含有する。また、その他の微量含有物を排除するものではない）。さらに、化学量論的な化合物等だけでなく非化学量論的な化合物等も含むことは言うまでもない。
【００２１】
ここで「酸化シリコン膜」または「シリコン酸化膜」と言っても、比較的純粋な非ドープ酸化シリコン(Undoped Silicon Dioxide)だけでなく、FSG（Fluorosilicate Glass）、TEOSベース酸化シリコン(TEOS-based silicon oxide)、SiOC(Silicon Oxicarbide)またはカーボンドープ酸化シリコン(Carbon-doped Silicon oxide)またはOSG(Organosilicate glass)、PSG(Phosphorus Silicate Glass)、BPSG(Borophosphosilicate Glass)等の熱酸化膜、CVD酸化膜、無機シロキサン系のHSQ(Hydrogen Silsesquioxane)や有機シロキサン系のMSQ(Methyl Silsesquioxane)等のSOG(Spin ON Glass)、ナノ・クラスタリング・シリカ（Nano-Clustering Silica:NSC）等の塗布系酸化シリコン（塗布系シリカ・ガラス）、これらと同様な部材に空孔を導入したシリカ系Low-k絶縁膜（ポーラス系絶縁膜）、およびこれらを主要な構成要素とする他のシリコン系絶縁膜との複合膜等を含むことは言うまでもない。SiOCやＳｉＣＮで２番目以降の元素の順序は、一般に元素組成の多い順とされている。従って、酸化シリコンカーバイドSiCOはカーボンドープ酸化シリコンSiOCよりも酸素組成が少ない。
【００２２】
なお、カーボンドープ酸化シリコン膜やMSQ膜は相当量の有機成分を含むが有機ポリマー系絶縁膜との対比上、無機系膜に分類される。 
３．同様に、図形、位置、属性等に関して、好適な例示をするが、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、厳密にそれに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００２３】
４．さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。
【００２４】
５．「ウエハ」というときは、通常は半導体装置（半導体集積回路装置、電子装置も同じ）をその上に形成する単結晶シリコンウエハを指すが、エピタキシャルウエハ、絶縁基板と半導体層等の複合ウエハ等も含むことは言うまでもない。
【００２５】
６．「ロードロック室」とは、一般にウエハ処理室のガス組成や真空度の制御が敏感にプロセスに影響するウエハ処理装置（ドライエッチング装置、ＣＶＤ装置など）において、外気がウエハ処理室に入らないように、ウエハ処理室と外界の間に設けられた真空引き可能な予備室のことを言う。
【００２６】
７．「ウエハ収納容器」とは、ウエハ・カセット、ウエハ・マガジン、スミフ・ポッド（ＳＭＩＦ  ＰＯＤ）、フープ（ＦＯＵＰ）などのように処理または保管用にウエハを保持し、その状態で処理装置のロードポート等にセットされるものである。搬送等のためにウエハ・カセット等を収容する箱は搬送箱である。
【００２７】
８．「バッチ・ロードロック装置」とは、本願では複数のウエハをウエハ収納容器に収納したまま真空領域（ロードロック室）に導入して処理を実行するものを言う。それ以外の装置を「非バッチ・ロードロック装置」という。
【００２８】
〔実施の形態の詳細〕
実施の形態について更に詳述する。各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
【００２９】
１．本実施の形態に使用するバッチ・ロードロック装置の説明（主に図１）
図１は本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法に使用するバッチ・ロードロック装置におけるウエハ処理の様子を説明するための模式断面図である。図１に基づいてバッチ・ロードロック装置におけるウエハ収納容器２ａの動きを説明する。
【００３０】
図１に示すように、複数のウエハを収容したウエハ・カセット２ａは大気圧下で第１のウエハ処理装置３１の外部ゲート２５を通して第１のロードロック室２４に導入される。導入後、外部ゲート２５は閉じられ、第１のロードロック室２４の真空引きが開始される。真空引きが完了すると、内部ゲート２３が開いて、第１のロードロック室２４と真空状態に保たれた第１の反応室２１ａが連結される。次に、処理対象ウエハ１がウエハ・ステージ２２上に置かれ、内部ゲート２３が閉じて、ハロゲン含有ガスが第１の反応室２１ａに導入され、第１のウエハ処理が行われる。処理完了後、ハロゲン含有ガス等の残留ガスは真空排気される。その後、内部ゲート２３が開いて、真空状態で処理完了ウエハ１はウエハ・カセット２ａのもとのスロットに戻される。以後、次の被処理ウエハ１に対して同様の手順が繰り返されて、すべてのウエハの処理が完了すると、内部ゲート２３が閉じて、第１のロードロック室２４が大気圧に戻される。その後、外部ゲート２５が開き、ウエハ・カセット２ａが排出される。
【００３１】
２．本実施の形態における汚染メカニズムの説明（主に図２から５）
図２は本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法に使用するウエハ・カセットの断面図（図２ａ）および上面図（図２ｂ）である。また、図３から５は図２のウエハ・カセット枠体Ａ部分の拡大断面図である。これらに基づいて、カセット汚染のメカニズムを説明する。
【００３２】
図２に示すように、ウエハ・カセット２は一般にフッ素樹脂その他の耐薬品性の有機ポリマーで作られており、スロット３を固定する周りの枠部からできている。図３に示すように、未使用のまたは汚染されていないウエハ・カセット２のＡ部分の断面は、樹脂コア層６ａ、樹脂表面層６ｂ（樹脂コア層６ａと一体のポリマーであるが表面にあるため外部の影響を受けやすい部分）、および通常吸着層４からなっている。
【００３３】
一方、図４は未使用のまたは汚染されていないウエハ・カセット２を真空引きした場合のＡ部分の断面である。図４に示すように、通常吸着層４が除去されているのがわかる。この状態でハロゲン汚染されたウエハ１がウエハ・カセット２に置かれると、図５に示すように、ウエハ表面の汚染物質は気化して表面が活性化された樹脂表面層６ｂに吸着され、汚染吸着層５を形成し、一部は樹脂表面層６ｂの内部に入り込む。この汚染吸着層５は洗浄によって除去できるが、樹脂表面層６ｂの内部に入り込んだ汚染物質は、除去が困難である。このため、一度、汚染されたウエハ・カセット２を洗浄して使用しても、樹脂表面層６ｂの内部から、たとえばフッ素系イオン（ハロゲン系汚染物質）が放出され、それと空気中の水分等が反応して酸を生じ、それにより金属部分の腐食を生ずる。
【００３４】
従って、この汚染対策としては、以下のような方法が有効である。
（１）バッチ・ロードロック装置で一度でも使用したウエハ収納容器は、ウエハの保管や非バッチ・ロードロック装置に使用しない。少なくとも、ハロゲン含有ガスを使用するバッチ・ロードロック装置（「ハロゲン使用バッチ・ロードロック装置」）で一度でも使用したウエハ収納容器は、ウエハの保管や非バッチ・ロードロック装置に使用しない。
（２）バッチ・ロードロック装置で用いるウエハ収納容器（「汚染されたウエハ収納容器」）と非バッチ・ロードロック装置で使用するウエハ収納容器（「クリーンなウエハ収納容器」）を完全に分けて、ウエハ収納容器のライフ・スパンに渡って、相互に混ざらないようにする。
（３）バッチ・ロードロック装置で処理を完了したウエハは、速やかにクリーンなウエハ収納容器に入れ替える。
【００３５】
３．本実施の形態におけるウエハ処理ライン内の全体の流れの説明（主に図６）
図６は本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための半導体装置生産ラインの部分レイアウト図である。図６に基づいて、本実施の形態におけるウエハ処理ライン内の全体の流れを説明する。
【００３６】
図６に示すように、ハロゲン使用バッチ・ロードロック装置３１でウエハが処理されたウエハ・カセット２ａは搬送系３２を介して、ウエハ移し変え装置３３に移送され、そこでクリーンなウエハ収納容器２ｂに移し変えられる。その後、クリーンなウエハ収納容器２ｂは搬送系３２を介して、非バッチ・ロードロック装置（場合によってはハロゲン含有ガスを使用しないバッチ・ロードロック装置でもよい）である第２のウエハ処理装置３４に送られる。この場合は、第２のロードロック室に導入されるのはウエハ１のみであるから、第２の反応室２１ｂで第２の処理をされても、ハロゲン系ガスを使用するしないにかかわらず汚染の恐れは少ない。ただし、ウエハ収納容器の定期的な洗浄を条件とする。その後、第２の処理がされたウエハは第２のウエハ収納容器２ｂまたはクリーンな第３のウエハ収納容器２ｃに収納された状態で、ストッカ領域３５において、保管される。
【００３７】
４．本実施の形態におけるクリーン・カセットの具体例の説明（主に図７）
図７は本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法において、汚染カセットからクリーン・カセットへウエハを移し変える様子を説明した模式断面図である。ウエハ・カセットを例にとれば、セクション２または３で説明した汚染されたウエハ収納容器からクリーンなウエハ収納容器へのウエハの移し変えは、図７に示すようなものである。
【００３８】
図７に示すように、汚染プロセスの直後、ウエハ１はクリーンなウエハ収納容器２ｂに速やかに移される。
【００３９】
また、汚染プロセスの直後は、汚染カセット２ａは汚染された搬送容器７ａ（搬送容器の場合は真空引きされないので、汚染の程度は低く、洗浄で除去可能であるが、長年使用すると汚染する可能性があるので、カセット同様に隔離的な使用方法が望ましい）に入っているので、クリーンな搬送容器７ｂに速やかに、入れ替えられる。
【００４０】
５．本実施の形態におけるクリーン・カセットの他の具体例の説明（主に図８）
図８は本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法において、汚染カセットからその他の形式のクリーン・カセットへウエハを移し変える様子を説明した模式断面図である。同様に他のタイプのウエハ・カセットを例にとれば、セクション２または３で説明した汚染されたウエハ収納容器からクリーンなウエハ収納容器へのウエハの移し変えは、図８に示すようなものである。
【００４１】
図８に示すように、汚染プロセスの直後、ウエハ１はクリーンなウエハ収納容器２ｂに速やかに移される。
【００４２】
また、汚染プロセスの直後は、汚染カセット２ａは汚染された搬送容器７ａ（搬送容器の場合は真空引きされないので、汚染の程度は低く、洗浄で除去可能であるが、長年使用すると汚染する可能性があるので、カセット同様に隔離的な使用方法が望ましい）に入っているので、クリーンな搬送容器７ｂに速やかに、入れ替えられる。
【００４３】
この場合は、ドライ・エアまたは窒素ガス流８を供給して、ウエハ１上の汚染をすみやかに除去している。
【００４４】
６．サマリ
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【００４５】
例えば、前記実施形態ではウエハ収納容器とウエハ搬送容器（カセット搬送容器）が分離したものを例にとり、詳細に説明したが、本願発明はそれらに限定されるものではなく、ウエハ収納容器とウエハ搬送容器が一体となったものにも適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法に使用するバッチ・ロードロック装置におけるウエハ処理の様子を説明するための模式断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法に使用するウエハ・カセットの断面図（図２ａ）および上面図（図２ｂ）である。
【図３】図２のウエハ・カセット枠体Ａ部分の拡大断面図（通常の場合）である。
【図４】図２のウエハ・カセット枠体Ａ部分の拡大断面図（真空引きした状態）である。
【図５】図２のウエハ・カセット枠体Ａ部分の拡大断面図（吸着層が深く浸透した状態）である。
【図６】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための半導体装置生産ラインの部分レイアウト図である。
【図７】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法において、汚染カセットからクリーン・カセットへウエハを移し変える様子を説明した模式断面図である。
【図８】本発明の一実施形態の半導体装置の製造方法において、汚染カセットからその他の形式のクリーン・カセットへウエハを移し変える様子を説明した模式断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  半導体ウエハ
２ａ  第１のウエハ収納容器
２ｃ  第２のウエハ収納容器
２ｄ  第３のウエハ収納容器
２１ａ  第１の反応室
２１ｂ  第２の反応室
２４  第１のロードロック室
３１  第１のウエハ処理装置
３４  第２のウエハ処理装置
３７  第２のロードロック室
【図１】
2009123978.tif 000003
【図２】
2009123978.tif 000004
【図３】
2009123978.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009123978.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009123978.tif 000009
【図８】
2009123978.tif 000010