JP4621400B2 - 半導体基板処理装置 - Google Patents
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Description
本発明の技術分野
本発明は超臨界式プロセスに関する。より詳しくは、本発明は、製作品が超臨界雰囲気で処理され、かつ製作品が未超臨界雰囲気で処理されるところの超臨界式プロセスに関する。
【0002】
本発明の背景
半導体製造は、イオン注入とエッチングと他のプロセス段階においてフォトレジストを使用する。イオン注入段階において、フォトレジストはドーパントで注入されない半導体基盤の部分をマスクする。エッチング段階において、フォトレジストはエッチングしない半導体基盤の部分をマスクする。他のプロセス段階の例において、フォトレジストが、処理されたウェーハの保護用コーティングのブランケットとして、あるいはMEMS(マイクロエレクトロ−メカニカルシステム)ディバイスの保護用コーティングのブランケットとして使用されている。イオン注入に続いて、フォトレジストがゼリー状コアーを覆う固い外部クラスタを提している。固い外部クラスタはフォトレジストの除去を困難にしている。エッチング段階に続いて、残存フォトレジストは固い特性を提していて、フォトレジスト除去を困難にしている。エッチング段階に続いて、残留物(エッチング残留物と混合したフォトレジスト残留物)がエッチング形状の側面を被覆している。エッチング段階のタイプ及びエッチングされる材料により、エッチング残留物と混合したフォトレジスト残留物は除去問題を引き起こしている。というのはエッチング残留物と混合したフォトレジスト残留物は、しばしばエッチング形状の側面に強固に附着しているからである。
【0003】
従来技術において、通常フォトレジスト及び残留物は、O2 プラズマにおけるプラズマ灰化により除去され、続いて湿式洗浄槽内で洗浄される。従来技術における半導体エッチング及びメタライゼイションプロセスが図1におけるブロック図に示されている。半導体エッチング及びメタライゼイションプロセス10は、フォトレジスト塗布段階12、フォトレジスト露光段階14、フォトレジスト現像段階16、誘電エッチング段階18、灰化段階20、湿式洗浄段階20及びメタル蒸着段階24を含んでいる。
【0004】
フォトレジストがポジフォトレジストか又はネガフォトレジストかによって、露光したフォトレジストあるいは露光しないフォトレジストのどちらかが、それぞれ、フォトレジスト現像段階16において酸化層上に露光パターンを残して除去される。誘電エッチング段階18において、酸化層上の露光パターンが、好ましくはRIE(活性イオンエッチング(reactiue ion etch))プロセスにおいてエッチングされていて、そのRIEプロセスは露光パターンを酸化層にエッチングし、一方でフォトレジストを部分的にエッチングもする。このことが、エッチング形状の側壁面を覆う残留物を発生し、その一方でフォトレジストを固化してもいる。灰化段階20において、O2 プラズマはフォトレジスト及び残留物を酸化し部分的に除去する。湿式洗浄段階22において、残存しているフォトレジストと残留物とが湿式洗浄槽内で洗浄される。
【0005】
メタル蒸着段階24において、メタル層はウェーハの、エッチングパターンのある部分とエッチングされていない部分とに沈積される。次のプロセスにおいて、少なくともエッチングされていない部分におけるメタルは除去され、回路が形成される。
【0006】
Nishikawa 等は、1990年7月31日交付の米国特許第4944837号において、液化ガス又は超臨界ガスを用いて残留物を除去する従来技術による方法を説明している。残留物を有する基盤が圧力容器の中へ置かれ、その圧力容器にも液化ガス又は超臨界ガスが入っている。所定時間経過後液化ガス又は超臨界ガスは、急膨脹され、残留物を除去する。
【0007】
Nishikawa 等は、超臨界CO2 はフォトレジストの現像に使用できることを教示している。フォトレジスト層を有する基盤は、パターンの中で光に露光され、潜像が形成される。フォトレジストと潜像を有する基盤は、超臨界CO2 槽内に30分間置かれる。続いて超臨界CO2 は潜像をそのままにして凝縮される。Nishikawa 等は、超臨界CO2 に重量百分率0.5%のメチルイソブチルケトン(MIBK)を加えるにより、超臨界CO2 の効果が増大し、従って現像時間が30分間から5分間に短縮されることを、さらに教示している。
【0008】
Nishikawa 等は、超臨界CO2 と重量百分率7%のMIBKとを用いることにより、フォトレジストが除去できることも教示している。フォトレジストを有する基盤は超臨界CO2 とMBKとの中に30〜45分間置かれる。超臨界CO2 の凝縮で、フォトレジストが除去されたことになる。
【0009】
Nishikawa 等により教示される方法は、いくつかの理由により、半導体製造ラインには不適切なものである。基盤からフォトレジストを除去するべく、液化ガス又は超臨界ガスを急膨脹することは、基盤破損の可能性をもたらす。30分を要するフォトレジストの現像プロセスは非能率的である。MBKを用いるフォトレジストの現像又は除去は好適なものではない。なぜなら、MBKは有害であって、さらにより適切な選択がない場合にだけ使用されるものだからである。
【0010】
Smith, Jr.等は、1995年1月3日交付の米国特許第5377705号において、製作品からの汚染物質洗浄装置を教示している。汚染物質は有機物質と粒子状物質とイオン化物質とを含んでいる。装置は、加圧可能な洗浄容器と、液体CO2 貯蔵コンテナと、ポンプと、溶剤供給装置と、セパレータと、種々の弁とを含んでいる。ポンプはCO2 ガス及び溶剤を洗浄容器へ移送し、CO2 ガスを超臨界CO2 に加圧する。超臨界CO2 及び溶剤が、製作品から汚染物質を除去する。ポンプが超臨界CO2 及び溶剤を補給する一方で、弁は洗浄容器から多少の超臨界CO2 及び溶剤を排出している。セパレータは、超臨界CO2 から溶剤を分離している。コンデンサはCO2 を液体CO2 に凝縮していて、液体CO2 貯蔵コンテナへ補充している。
【0011】
フォトレジスト及び残留物を除去するために、Smith, Jr.等に教示される装置を使用することには多くの困難がある。加圧可能な洗浄容器は半導体基盤の処理用として適切なものに構成されていない。洗浄中に超臨界CO2 及び溶剤を排出することは非能率的である。そのような装置は、半導体製造ラインへの要求処理能力に容易に適用出来るものではない。そのような装置は安全な半導体基盤の取扱いを実行できるものではなく、そのことは半導体製造ラインにおいて重大なことである。そのような装置は半導体基盤処理において経済的なものではない。
【0012】
必要とされるのは、半導体製造ラインに適用可能な、超臨界二酸化炭素を用いたフォトレジストの現像方法である。
必要とされるのは、半導体製造ラインに適用可能な、超臨界二酸化炭素を用いたフォトレジストの除去方法である。
必要とされるのは、半導体基盤を取扱うために構成された超臨界式プロセス装置である。
必要とされるのは、プロセスチャンバ内で流体流れを発生するために、プロセスチャンバから超臨界CO2 と溶剤とを排出する必要のない超臨界式プロセス装置である。
必要とされるのは、半導体製造ラインにおける要求処理能力を満たす超臨界式プロセス装置である。
必要とされるのは、安全な半導体基盤の取扱いを提供する超臨界式プロセス装置である。
必要とされるのは、経済的な半導体基盤プロセスを提供する超臨界式プロセス装置である。
必要とされるのは、エッチングプロセスと超臨界式プロセスとを組合せた装置である。
必要とされるのは、蒸着プロセスと超臨界式プロセスとを組合せた装置である。
必要とされるのは、超臨界式プロセスと未超臨界式プロセスとを組合せた装置である。
【0013】
概要
本発明は、製作品の超臨界式プロセスと未超臨界式プロセスのための装置である。装置は、トランスファモジュール、超臨界式プロセスモジュール、未超臨界式プロセスモジュール及びロボットを含んでいる。トランスファモジュールは入口を含んでいる。超臨界式プロセスモジュールと未超臨界式プロセスモジュールとはトランスファモジュールへ連結されている。ロボットは、好ましくはトランスファモジュール内に配置されている。操作において、ロボットが製作品をトランスファモジュールの入口から超臨界式プロセスモジュールへ移動する。超臨界式プロセス後に、ロボットが製作品を超臨界式プロセスモジュールから未超臨界式プロセスモジュールへ移動する。未超臨界式プロセス後に、ロボットは製作品をトランスファモジュールの入口へもどす。代りに、未超臨界式プロセスが超臨界式プロセスの前に実行される。
【0014】
好適な実施の形態の詳細な説明
本発明における半導体のエッチングプロセス及びメタライゼーションプロセスを、ブロック図として図2に示す。半導体のエッチングプロセス及びメタライゼーションプロセス30が、フォトレジスト塗布段階32と、フォトレジスト露光段階34と、フォトレジスト現像段階36と、誘電エッチング段階38と、超臨界式除去段階40と、メタル蒸着段階42とを含んでいる。フォトレジスト塗布段階32において、フォトレジストが露光された酸化層を有しているウェーハに塗布される。フォトレジスト露光段階34においてフォトレジストはマスクで部分的にブロックされた光に露光される。
【0015】
フォトレジストがポジフォトレジスト又はネガフォトレジストかによって、露光したフォトレジストあるいは露光しないフォトレジストのどちらかが、それぞれ、フォトレジスト現像段階36において酸化層上に露光パターンを残して除去される。誘電エッチング段階38において、酸化層上の露光パターンが、好ましくはRIE(活性イオンエッチング(reactiue ion etch))プロセスにおいてエッチングされていて、そのRIEプロセスは露光パターンを酸化層にエッチングし、一方でフォトレジストを部分的にエッチングもする。このことが、エッチング形状の側壁面を覆う残留物を発生し、その一方でフォトレジストを固化してもいる。
【0016】
超臨界式除去段階40において、超臨界二酸化炭素及び溶剤がフォトレジスト及び残留物を除去するために使用される。メタル蒸着段階42において、メタル層が、エッチングされたパターンを埋めかつエッチングされていない部分を覆って、ウェーハ上に沈積する。続くプロセスにおいて、少なくともエッチングされていない部分を覆っているメタル部分が、回路を形成するために除去される。
【0017】
本発明における超臨界式除去プロセス40をブロック図として図3に示す。超臨界式除去プロセス40は第一プロセス段階52において、ウェーハ上にフォトレジスト及び残留物を有するウェーハを圧力チャンバ内に置いて、かつ圧力チャンバをシールすることにより開始される。第二プロセス段階54において、圧力チャンバは二酸化炭素により、二酸化炭素が超臨界二酸化炭素(SCCO2 )になるまで加圧される。第三プロセス段階56において、超臨界二酸化炭素が溶剤をプロセスチャンバ内へ送り込む。第四プロセス段階58において、超臨界二酸化炭素及び溶剤は、フォトレジストと残留物とがウェーハから除去されるまで、ウェーハへの接触を維持する。第四プロセス段階58において、溶剤は少なくともフォトレジスト及び残留物を部分的に溶解する。第五プロセス段階60において、圧力チャンバは部分的に排気される。第六プロセス段階62において、ウェーハが洗浄される。第七プロセス段階64において、臨界式除去プロセス40は、圧力チャンバを減圧し、ウェーハを取り出して終了となる。
【0018】
誘電エッチング段階38、超臨界式除去段階40及びメタル蒸着段階42が、好ましくは本発明における好適な半導体プロセス装置による半導体製造ラインにおいて実行されていて、図4に示されている。好適な半導体製造装置70は、トランスファモジュール72、エッチングモジュール74、超臨界式プロセスモジュール76、副室77、副室用ロボット79、蒸着モジュール78、トランスファモジュールロボット80及び制御用エレクトロニクス82を含んでいる。トランスファモジュール72は、第一〜第三プロセスポート84〜86とトランスファモジュール入口90とを含んでいる。トランスファモジュール入口90は、第一及び第二ハンドオフステーション92及び94と、第一及び第二入口ポート96及び98とを含んでいる。
【0019】
エッチングモジュール74、副室77を介しての超臨界式プロセスモジュール76及び蒸着モジュール78が、好ましくはそれぞれ第一〜第三ポート84〜86を介してトランスファモジュール70へ連結している。好ましくは、トランスファモジュールロボット80は、トランスファモジュール72の中心においてトランスファモジュール72へ連結している。第一及び第二ハンドオフステーション92及び94は、それぞれ第一及び第二入口ポート96及び98を介してトランスファモジュールへ連結している。好ましくは第一及び第二ハンドオフステーション92及び94が、それぞれ第一及び第二ロードロックを備えている。制御用エレクトロニクス82はトランスファモジュール72へ接続している。
【0020】
好ましくは、トランスファモジュール72が低真空度から高真空度において運転される。好ましくは、エッチングモジュール74はRIE(活性イオンエッチング(reactiue ion etch))モジュールである。RIEモジュールは、好ましくは高真空度において運転される。好ましくは、蒸着モジュール78はPVD(物理的蒸着(physical vapor deposition))モジュールである。PVDモジュールは、好ましくは高真空度あるいは超高真空度において運転される。
【0021】
RIEモジュールをプラズマエッチングモジュールのような代りのエッチングモジュールに置きかえてもよいことは、当業者において容易に理解されるであろう。さらに、PVDモジュールをCVD(化学的蒸着(chemical vapor diposition))のような代りの蒸着モジュールに置きかえてもよいことは、当業者において容易に理解されるであろう。さらに好適な半導体プロセス装置70が、エッチングモジュール74及び超臨界式プロセスモジュール76とにより、又は超臨界式プロセスモジュール76と蒸着モジュール78とにより形成されていてもよいことは、当業者において容易に理解されるであろう。
【0022】
トランスファモジュール80が、好ましくはロボットベース100、ロボットアーム102及びエンドエフェクタ104を含んでいる。ロボットベースはトランスファモジュール72へ連結されている。ロボットアーム102は、好ましくは二節式ロボットアームであって、エンドエフェクタ104をロボットベース100へ連結している。エンドエフェクタ104は製作品を取り上げ置くべく形成されている。好ましくは、エンドエフェクタ104はウェーハを取り上げ置くべく形成されている。代りに、エンドエフェクタ104はパック又は他の基盤を取り上げ置くべく形成されている。代りに、二重式アームロボットがトランスファモジュールロボット80と置き換えられ、二重式アームロボットは二つのアームと二つのエンドエフェクタを含んでいる。
【0023】
超臨界式プロセスモジュール76が、好ましくは第一ゲート弁106を含んでいる。第一ゲート弁106は製作品キャビティ112を副室77へ連結している。副室77が、好ましくは第二ゲート弁108を含んでいる。第二ゲート弁108は副室77をトランスファモジュール72へ連結している。
【0024】
運転において、好ましくはトランスファモジュールロボット80が製作品118を第一ハンドオフステーション92からエッチングモジュール74へ移動していて、誘電エッチング段階38が実行される。続いて、トランスファモジュールロボット80はウェーハ118をエッチングモジュール74から超臨界式プロセスモジュール76における副室77へ移動する。第二ゲート弁108が続いて閉となり、さらに副室77は好ましくは二酸化炭素により加圧される。続いて、副室ロボット79は製作品118を副室77から超臨界式プロセスモジュール76へ移動し、超臨界式除去プロセス40が実行される。続いて、製作品が副室ロボット79により超臨界式プロセスモジュール76から副室77へ移動される。続いて、副室が真空ポンプ(図示されていない)により真空引きされる。好ましくは、真空ポンプはターボポンプである。続いて、第二ゲート弁108が開かれ、トランスファモジュールロボット80が製作品118を超臨界式プロセスモジュール76から蒸着モジュール78へ移動し、メタル蒸着段階42が実行される。続いて、トランスファモジュールロボット80が製作品118をメタル蒸着モジュール78から第二ハンドオフステーション94へ移動する。
【0025】
好ましくは、製作品はウェーハである。好ましくはウェーハは、トランスファモジュールロボット80がウェーハをエッチングモジュール74へ移動する以前に、第一ハンドオフステーション92において他のウェーハと共に第一カセットの中にある。多少の他のウェーハがそのウェーハと同時に処理されてもよいことは、当業者において容易に理解されるであろう。例えば、ウェーハが蒸着モジュール78にあり、第二ウェーハが超臨界式モジュール76にあってもよくて、さらに第三ウェーハがエッチングモジュール74にあってもよい。
【0026】
好ましくは、ウェーハはメタル蒸着段階に引き続いて、トランスファモジュールロボット80により第二ハンドオフステーション94における第二カセットの中に置かれる。代りに、ウェーハが他のウェーハと共に第一ハンドオフステーション92における第一カセット内で操作を開始しかつ終了する。一方で、ウェーハの第二群が、第二ハンドオフステーション94における第二カセット内で操作を開始しかつ終了する。
【0027】
第二ハンドオフステーション94が省かれてもよいこと、あるいは追加のハンドオフステーションが好適な半導体プロセス装置70に対し付加されてもよいことは、当業者において容易に理解されるであろう。さらにトランスファモジュールロボット80が製作品118を移動するべく形成されたトランスファ機構により置きかえられてもよいことは、当業者において容易に理解されるであろう。さらに、第一及び第二カセットが、標準の機械式インターフェースを使用している前方開口式ユニファイポッドであって、ウェーハが周囲の環境から隔離されたクリーンな環境に保持されてもよいことは、当業者において容易に理解されるであろう。
【0028】
本発明における超臨界式プロセスモジュール76を図5に示す。超臨界式プロセスモジュール76は、二酸化炭素供給容器132、二酸化炭素ポンプ134、圧力チャンバ136、薬品供給容器138、循環ポンプ140及び排ガス収集容器144を含んでいる。二酸化炭素供給容器132は、二酸化炭素ポンプ134と二酸化炭素配管146とを介して圧力容器136に接続している。二酸化炭素配管146は、二酸化炭素ポンプ134と圧力チャンバ136との間に配置された二酸化炭素ヒータ148を含んでいる。圧力チャンバ136は圧力チャンバヒータ150を含んでいる。循環ポンプ140は、入口154と出口156とにおいて圧力チャンバ136へ接続している循環ライン152に取りつけられている。薬品供給容器138は、第一インジェクションポンプ159を含んでいる薬品供給ライン158を介して、循環ライン152へ接続している。洗剤供給容器160が、第二インジェクションポンプ163を含んでいる洗剤供給ライン162を介して循環ライン152へ接続している。排ガス収集容器144は排ガス配管164を介して圧力チャンバ136へ接続している。
【0029】
二酸化炭素供給容器132、二酸化炭素ポンプ134及び二酸化炭素ヒータ148が、二酸化炭素供給装置149を構成している。薬品供給容器138、第一インジェクションポンプ159、洗剤供給容器160及び第二インジェクションポンプ163が薬品及び洗剤供給装置165を構成している。
【0030】
超臨界式プロセスモジュール76が、弁、制御用エレクトロニクス、フィルタ及び通常の超臨界流体装置において一般的であるユティリティ設備を含んでいることは、当業者において容易に理解されるであろう。
【0031】
図3,4及び5において、超臨界式除去方法40は第一プロセス段階52で始まり、フォトレジスト若しくは残留物(又は、フォトレジスト及び残留物)を有するウェーハが、副室ロボット79により圧力チャンバ136のウェーハキャビティ112の中へ挿入され、続いて圧力チャンバ136はゲート弁106を閉とすることによりシールされる。第二プロセス段階54において圧力チャンバ136は、二酸化炭素ポンプ134により二酸化炭素供給容器132からの二酸化炭素を用いて加圧される。第二プロセス段階54の間、二酸化炭素は二酸化炭素ヒータ148により加熱され、圧力チャンバ136は圧力チャンバヒータ150により加熱されていて、圧力チャンバ136における二酸化炭素の温度は臨界温度以上であることを確実にしている。二酸化炭素の臨界温度は31℃である。好ましくは、圧力チャンバ136における二酸化炭素の温度は45℃〜75℃の範囲である。代りに、圧力チャンバ136における二酸化炭素の温度が31℃から約100℃の範囲に保たれてもよい。
【0032】
初期超臨界状態とするために、第一インジェクションポンプ159が溶剤を薬品供給容器138から圧力チャンバ136の中へ循環ライン152を介して送り込み、さらに第三プロセス56において二酸化炭素ポンプが超臨界二酸化炭素を加圧する。溶剤の注入初期において、圧力チャンバ136における圧力は、好ましくは約7.58〜8.27MPa(約1,100〜1,200psi)である。所定量の溶剤が圧力チャンバ136の中へ送り込まれ、所望する超臨界状態が達成されると、二酸化炭素ポンプ134は圧力チャンバ136の加圧を停止し、第一インジェクションポンプ159は溶剤の圧力チャンバ136への送り込みを停止し、さらに第四プロセス段階58において循環ポンプ140が超臨界二酸化炭素と溶剤との循環を開始する。好ましくは、この時点における圧力は約18.62〜19.31MPa (約2,700〜2,800psi.)である超臨界二酸化炭素と溶剤との循環により、超臨界二酸化炭素は溶剤のウェーハへの接触を維持する。さらに、超臨界二酸化炭素と溶剤との循環により、流体流れがウェーハからのフォトレジストと残留物との除去を強化している。
【0033】
好ましくは、ウェーハは第四プロセス段階58を通して圧力チャンバ136の中へ静止して保持されている。代りに、ウェーハが第四プロセス段階58を通して圧力チャンバ136内部に吊り下げられてもよい。
【0034】
フォトレジスト及び残留物がウェーハから除去された後第五プロセス段階において、圧力チャンバ136は、超臨界二酸化炭素と、溶剤と、除去されたフォトレジストと、除去された残留物との一部を排ガス収集タンク144へ排気することとにより部分的に減圧され、圧力チャンバ136の状態を初期超臨界状態近傍に復帰する。好ましくは、圧力チャンバ136における圧力は、この時点において圧力を上昇し続いて再度圧力チャンバ136を部分的に排気することにより、少なくとも一回の繰返しが行なわれる。このことが圧力チャンバ136における清浄度を高めている。第五プロセス段階60において、圧力チャンバは、好ましくは臨界温度を上廻り、臨界圧力を上廻る状態に保持されている。二酸化炭素の臨界圧力は約7.38MPa(約1,070psi)である。
【0035】
第六プロセス段階62において、第二噴射ポンプ163が洗剤を洗剤供給容器160から循環ラインを介して圧力チャンバ136へ送り込んでいて、二酸化炭素ポンプ134は圧力チャンバ136を所望する超臨界状態近傍に加圧しており、さらに循環ポンプ140が超臨界二酸化炭素及び洗剤を循環しウェーハを洗浄している。好ましくは、洗剤は水、アルコール、アセトン及びそれらの混合体で構成される一群から選択されている。より好ましくは、洗剤はアルコールと水との混合体である。好ましくは、アルコールはイソプロピルアルコール、エタノール及び他の低分子量アルコールで構成される一群から選択されている。より好ましくは、アルコールはイソプロピルアルコールとエタノールとで構成されている一群から選択されている。最も好ましくは、アルコールはエタノールである。
【0036】
好ましくは、ウェーハが第六プロセス段階62を通して圧力チャンバ136の中に静止して保持されている。代りに、ウェーハが第六プロセス段階62を通して圧力チャンバ136の中に吊り下げられていてもよい。
【0037】
第七プロセス段階64において、圧力チャンバ136が圧力チャンバ136から排ガス収集容器144へ排気することにより減圧され、ゲート弁106が開かれ、ウェーハが副室ロボット77により圧力チャンバ136から取り出される。
【0038】
本発明における代りの超臨界式除去プロセスが以下の特許書面に教示されていてここに参考として提示するもので:2000年10月25日付出願の米国特許出願第09/697227号(2000年11月1日付特許出願のPCT/US00/30218で、2001年5月10日付国際公開第01/33613号(WO1/33613))と;1998年5月27日付出願の米国特許出願第09/085391号(2001年10月23日付公付の米国特許第6306564号)と;1997年5月27日付出願の米国特許仮出願第60/047739号(米国特許第6306564号として優先権のある)とである。
【0039】
本発明における第一代案の半導体プロセス装置を図6に示す。第一代案の半導体プロセス装置170は、好適な半導体プロセス装置70から副室77と副室ロボット79との両方を取り除いたものである。第一代案の半導体プロセス装置170において、超臨界式プロセスモジュール76は、好ましくは第二プロセスポート85へ直結していて、真空ポンプが超臨界式プロセスモジュール76へ接続している。従って、第一代案の半導体製造装置170において、超臨界式プロセスモジュール76は真空と超臨界状態との間で運転される。
【0040】
本発明における第二代案の半導体プロセス装置を図7に示す。第二代案の半導体プロセス装置220は、好適な半導体プロセス装置70に第三ハンドオフステーション222と第二トランスファモジュール224と第二トランスファモジュールロボット226とを付加したものである。第二代案の半導体プロセス装置220において、第三ハンドオフステーション222がトランスファモジュール72を第二トランスファモジュール224へ連結している。第二トランスファモジュールロボット226は、好ましくは第二トランスファモジュール224に備わっている。エッチングモジュール74及び蒸着モジュール78は、好ましくはトランスファモジュール72へ連結されていて、超臨界式プロセスモジュール76が、好ましくは第二トランスファモジュール224へ連結されている。従って、第二代案の半導体プロセス装置220は、好ましくは超臨界式プロセスモジュール76を、真空下で運転されるエッチングモジュール74及び蒸着モジュール78から隔離している。このような方法で、プロセスにおける洗浄度が高められている。代りに、第二代案の半導体プロセス装置220において、第四ハンドオフステーションがトランスファモジュール72と第二トランスファモジュール224との間に付加されている。
【0041】
本発明における第三代案の半導体プロセス装置を図8に示す。第三代案の半導体プロセス装置200がトランスファモジュール72、超臨界式プロセスモジュール76、トランスファモジュールロボット80及び未臨界式プロセスモジュール202を含んでいる。未臨界式プロセスモジュールは、好ましくは半導体プロセスモジュールである。半導体プロセスモジュールは、好ましくはエッチングモジュールと物理式蒸着モジュールと化学式蒸着モジュールと電気鍍金モジュールと化学機械式プラナライゼイションモジュールとフォトライグラフィモジュールと灰化モジュールとスクラビングモジュールと他の半導体プロセスモジュールとを構成する一群から選択される。
【0042】
本発明における***案の半導体プロセス装置において、好適な半導体プロセス装置70におけるトランスファモジュール72は真空状態で運転されずに、第一及び第二ハンドオフステーション92及び94は好ましくはロードロック式ではない。むしろ、トランスファモジュール72は大気圧下あるいは周囲循環より僅かに正圧下において運転されていて、その僅かな正圧は不活性ガス注入装置により発生される。不活性ガス注入装置は、Ar,CO2 又はN2 のような不活性ガスをトランスファモジュール72へ注入する。このことは、もしトランスファモジュールが真空下で運転されない場合でも、トランスファモジュール72内部の清浄なプロセス環境を保証している。
【0043】
本発明における第五代案の半導体プロセス装置は、***案の半導体プロセス装置におけるトランスファモジュール72を取り除いたものである。第五代案の半導体プロセス装置において、トランスファモジュールロボット80は簡単なロボットであって、そのロボットは、トランスファモジュール72により提供される効果を利用することなく、製作品を第一及び第二ハンドオフステーション92及び94と、エッチングモジュール74、超臨界式プロセスモジュール76及び蒸着モジュール78との間で移動するべく形成されている。
【0044】
本発明における第六代案の半導体プロセス装置は、好適な半導体プロセス装置70に検査ステーションを付加したものである。第六代案の半導体プロセス装置において、製作品118は、蒸着モジュール78へ移動されるのに先立って、検査ステーションへ運搬される。検査ステーションにおいて、製作品118の検査はフォトレジスト及び残留物が製作品から除去されたことを保証する。好ましくは、検査ステーションは製作品を検査するために分光器を使用している。代りに、検査ステーションは超臨界式プロセスモジュール76に組み込まれてもよい。
【0045】
代りに、第六代案の半導体プロセス装置の運転において、フォトレジストが完全にエッチングされている事が予想され、かつ残留物が付着していないことが予想される場合、製作品118はエッチングモジュール74から直接検査ステーションへ移動される。従って、検査ステーションにおいて、フォトレジストの残留及び残留物が発見されない場合、超臨界式除去プロセス40はスキップされる。
【0046】
本発明における第七代案の半導体プロセス装置は、好適な半導体プロセス装置70に前置きロボットを付加している。第七代案の半導体プロセス装置において、前置きロボットがトランスファモジュール72への入口の外側にあって、第一及び第二カセットは第一及び第二ハンドオフステーション92及び94から離間して配置されている。前置きロボットは、好ましくはウェーハを第一カセットから第一ハンドオフステーションへ移動するべく形成されていて、かつ好ましくはウェーハを第二ハンドオフステーション94から第二カセットへ移動するべく形成されている。
【0047】
本発明における第八代案の半導体プロセス装置を図9に示す。第八代案の半導体プロセス装置210は代りのトランスファモジュール212とロボットトラック214とを備えている。
【0048】
本発明における第九代案の半導体プロセス装置は好適な半導体プロセス装置70にウェーハ方位機構を付加している。ウェーハ方位機構は、ウェーハをフラット、ノッチ又は他の方向指示器により方位決めする。好ましくは、ウェーハは第一ハンドオフステーション92において方位決めされる。代りにウェーハが第二ハンドオフステーション94において方位決めされてもよい。
【0049】
本発明における第一代案の超臨界式プロセスモジュールは、圧力チャンバ136とゲート弁106とを代りの圧力チャンバへ置きかえる。代りの圧力チャンバはチャンバハウジングと油圧駆動式ウェーハプラテンとを備えている。チャンバハウジングは底部において開口している円筒状キャビティを備えている。油圧駆動式ウェーハプラテンは円筒状キャビティの外側でチャンバハウジングをシールするべく形成されている。運転にあたって、ウェーハが油圧駆動式ウェーハプラテンに置かれる。続いて、油圧駆動式プラテンが上向きに移動し、チャンバハウジングをシールする。ウェーハが処理されると、油圧駆動式ウェーハプラテンが下降され、ウェーハが取り出される。
【0050】
本発明における第二代案の超臨界式プロセスモジュールが、ウェーハキャビティ112の周囲においてウェーハキャビティ112へ入るために循環ライン152用の代りの入口を配置し、かつウェーハキャビティ112の頂部中心において代りの出口を配置している。代りの入口は、好ましくは超臨界二酸化炭素をウェーハキャビティ112により画成された平面に注入するべく形成されている。好ましくは、代りの入口は、ウェーハキャビティ112の半径方向に対して角度を有していて、運転において、代りの入口と出口とがウェーハキャビティ112内部において渦を発生する。
【0051】
前述の特許請求の範囲により規定される本発明における精神と範囲とから逸脱することなく、好適な実施の形態に対して種々の修正が行なわれてもよいことは、当業者において容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、従来技術における半導体のエッチングプロセス及びメタライゼーションプロセスのプロセスフローを示すブロック図である。
【図2】 図2は、本発明における半導体のエッチングプロセス及びメタライゼーションプロセスのプロセスフローを示すブロック図である。
【図3】 図3は、本発明における超臨界式除去プロセスを示すブロック図である。
【図4】 図4は、本発明における好適な半導体プロセス装置を示す。
【図5】 図5は、本発明における好適な半導体プロセスモジュールを示す。
【図6】 図6は、本発明における第一代案の半導体プロセス装置を示す。
【図7】 図7は、本発明における第二代案の半導体プロセス装置を示す。
【図8】 図8は、本発明における第三代案の半導体プロセス装置を示す。
【図9】 図9は、本発明における第八代案の半導体プロセス装置を示す。
Claims (4)
- 半導体基板処理装置であって、
a.入口を有するトランスファモジュール(72,212)と;
b.該トランスファモジュールへ連結され、超臨界流体により基板を処理する超臨界式プロセスモジュール(76)と;
c.該トランスファモジュールへ連結した非超臨界式プロセスモジュール(74,78,202)と;
d.該トランスファモジュールと該超臨界式プロセスモジュール(76)との間に配置され、その他のプロセスモジュールには接続されない副室(77)と;
e.該トランスファモジュール内部に配置され、該非超臨界式プロセスモジュールに半導体基板の出し入れを行うトランスファモジュールロボット(80)と;
f.該副室の内部に配置され、該超臨界式プロセスモジュールに半導体基板の出し入れを行う副室用ロボット(79)と;
を有し、
該トランスファモジュールロボット(80)と該副室用ロボット(79)とが半導体基板の受け渡しを行う構成であり、
該副室(77)には、該超臨界式プロセスモジュール内部に混入しても問題にならないガスを供給する構成としている、ことを特徴とする半導体基板処理装置。 - 請求項1に記載の半導体基板処理装置であって、該ガスは該超臨界流体と同一成分の気体である、ことを特徴とする半導体基板処理装置。
- 請求項1、又は請求項2に記載の半導体基板処理装置であって、該超臨界流体は二酸化炭素である、ことを特徴とする半導体基板処理装置。
- 請求項1乃至請求項3に記載の半導体基板処理装置であって、該副室は密閉可能であり、該ガスにより該副室内の圧力を高めることが可能である、ことを特徴とする半導体基板処理装置。
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