DE102004008900A1

DE102004008900A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Verarbeiten von Wafern

Info

Publication number: DE102004008900A1
Application number: DE200410008900
Authority: DE
Inventors: Kun-Hyung Suwon Lee; Hyun-Ho Suwon Cho; Hee-Sun Suwon Chae; Sun-Yong Lee; Soo-Wong Suwon Lee; Jae-Hyung Suwon Jung
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2024-02-25
Also published as: DE102004008900B4; JP2004260172A; CN1525529A; US20060104750A1; TWI228750B; TW200416807A; DE102004008900A8; JP4384519B2; US7398801B2; CN100382231C

Abstract

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen werden offenbart. In Übereinstimmung mit der Erfindung enthalten eine Wafertransportvorrichtung zum Transportieren von Wafern von Waferaufbewahrungscontainern zu Waferverarbeitungsgeräten eine Strömungskammer, die so entworfen ist, dass die Menge an Verunreinigungen, die in den Wafercontainer gelangen können, verringert ist. Die Wafertransportvorrichtung sieht zwei Gaseinlässe vor, die es zwei Gasen ermöglichen, durch die Strömungskammer der Transportvorrichtung zu strömen. Dies führt zu einer verringerten Menge an Verunreinigungen, die in der Lage sind, in den Wafercontainer zu gelangen, was wiederum bei der Herstellung der Vorrichtungen zu zuverlässigen Leistungseigenschaften der Vorrichtungen ebenso wie zu einer hohen Herstellungsausbeute führt.

Description

Verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung nimmt die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 2003-11777, eingereicht am 25. Februar 2003, sowie die US-Patentanmeldung Nr. 10/619,112, angemeldet am 14. Juli 2003, in Anspruch. Die Inhalte dieser Anmeldungen werden hierin durch Bezugnahme vollinhaltlich mit offenbart.
Hintergrund der Erfindung
Da die Größen von integrierten Schaltungen bei Halbleitern und die Entwurfsvorgaben für Linienbreiten immer kleiner werden, wird das Problem von Verunreinigungen der Vorrichtungen und Substrate oder Wafer während der Verarbeitung immer akuter. Daher hat sich der Bedarf an hochreinen Verarbeitungsumgebungen für diese Vorrichtung verstärkt. Da die Größen der Wafer gewachsen sind, beispielsweise von 200 mm-Wafern zu 300 mm-Wafern, sind zudem vollautomatisierte Systeme ein Erfordernis für die Verarbeitung von Wafern geworden. Die Fläche eines 300 mm-Wafers ist 2,25-mal so groß wie die Fläche eines 200 mm-Wafers und der 300 mm-Wafer ist ungefähr 2,2-mal zu schwer wie ein 200 mm-Wafer. Dieser Anstieg bei der Wafergröße und dem Wafergewicht sowie die Zunahme des Bedarfs nach immer reineren Verarbeitungsumgebungen haben zu dem Erfordernis nach einer vollständigen Automatisierung der Waferverarbeitung geführt.

Der SEMI-Standard sieht Standards für die Halbleiterverarbeitungsverfahren und Verarbeitungsvorrichtungen vor. Beispielsweise definiert der SEMI-Standard ein Vorrichtungs-Front-End-Modul (Equipment Front-End Module = EFEM), welches eine Wafer- oder Substratträgerhandhabungsvorrichtung enthält, die Waferträger bzw. Wafer Carrier von dem Herstellungsmaterialhandhabungssystem (factory material handling system) an einen oder mehreren seiner Beladungsanschlüsse empfängt (wie in SEMI E15.1 spezifiziert). Das EFEM enthält im Allgemeinen Beladungsanschlüsse zum Aufnehmen von Carriern, eine Transporteinheit sowie ein Gehäuse oder eine "Mini-Umgebung".

Ein herkömmlicher offener Wafercontainer ist normalerweise der Reinraumumgebung ausgesetzt. Folglich hat der gesamte Reinraum herkömmlicherweise die für die Reinheit der Wafer erforderliche Reinheit zu gewährleisten. Da die Reinheitsanforderungen jedoch immer strenger wurden, wurde das Aufrechterhalten einer ausreichenden Reinheit in einem Reinraum sehr teuer. Ein geschlossener Wafercontainer kann von der Umgebung in dem Reinstraum getrennt werden, da verhindert werden kann, dass die Wafer in dem Container der Reinraumumgebung ausgesetzt sind. Ein einheitlicher Behälter mit einer vorderen Öffnung (Front-Opening Unified Port = FOUP) ist ein Vertreter dieser geschlossenen Wafercontainer.

Das US-Patent Nr. 6,074,154 offenbart ein herkömmliches Substratverarbeitungssystem mit einem Substrattransportsystem. Das US-Patent Nr. 6,032,704 offenbart einen herkömmlichen Waferaufbewahrungscontainer oder Behälter, der in Waferverarbeitungssystemen eingesetzt wird. Beide US-Patente werden hierin durch Bezugnahme mit offenbart.

1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Waferverarbeitungssystem oder Werkzeug 10 mit einem EFEM 40. Das EFEM enthält einen Rahmen bzw. ein Gehäuse 12 und eine Mehrzahl von Waferbehälterbeladestationen 14. Eine Trennwand 16 trennt den Reinraum 18 von der grauen Fläche 20, in der das Verarbeitungssystem 10 untergebracht ist. Ein einziges Waferverarbeitungswerkzeug kann eine oder mehrere Beladungsverschlusskammern (load lock chambers) 22, eine zentrale Transportkammer 24 sowie eine Mehrzahl von Verarbeitungskammern 26, die auf der Transportkammer 24 montiert sind, enthalten. Ein Roboter 28, der in dem Gehäuse 12 angeordnet ist, be wegt die Wafer von den Waferbehältern, die auf den Behälterbeladestationen 14 angeordnet sind, in die Beladungsverschlusskammer 22. Ein Roboter 30, der in der Transportkammer 24 angeordnet ist, bewegt die Wafer von der Beladungskammer 22 in die Verarbeitungskammer 26. Die Behälterbeladestationen 14 empfangen die Behälter (FOUPs) und die Wafer, die in den FOUPs untergebracht sind, werden in das Gehäuse 12 und die Waferverarbeitungseinrichtung 10 transportiert.

2 zeigt eine Querschnittsansicht des Verarbeitungssystems 10 und des EFEM 40 mit einem Gebläse 42 und einem Filter 44, welche Luft in eine Waferbehandlungszone des EFEM 40 einbringen. Wenn ein Siliziumwafer Luft ausgesetzt wird, wächst ein unerwünschtes natives Oxid auf. Um bei einem herkömmlichen System das Oxidwachstum zu verringern, kann das Gebläse 42 anstelle von Luft ein Inertgas bzw. Edelgas in das EFEM 40 einbringen. Die Kosten für diese Lösung sind jedoch sehr hoch. Ein Wafercontainer oder -behälter (FOUP) 13 wird an einem Anschluss 14 des EFEM 40 montiert. Das EFEM 40 enthält eine Plattform 15, auf welcher die Wafer, die von dem Behälter 13 transportiert worden sind, angeordnet werden können.

Ein Wafercontainer mit einer Injektionsvorrichtung für Inertgas wird in dem US-Patent Nr. 6,032,704 beschrieben, das hierin durch Bezugnahme mit offenbart wird. Der Nachteil dieser Technik ist jedoch der, dass die Handhabungsvorrichtung oder das EFEM oder der Wafercontainer einen komplizierten Aufbau aufweisen und hohe Kosten verursachen.

Kurzfassung der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Ansatz zum Verringern der Menge an Verunreinigungen in einem Waferverarbeitungssystem. Bei einem Aspekt der Erfindung betrifft sie eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verarbeiten eines Wafers. Eine Strömungskammer enthält einen ersten Gaseinlass, der einem ersten Gas ermöglicht, in die Strömungskammer zu strömen. Ein Wafereinlass, an welcher der Wafer in die Strömungskammer gelangt, ist mit einer Waferaufbewahrungsvorrichtung gekoppelt. Ein Wa ferauslass, an welcher der Wafer die Strömungskammer verlässt, ist in der Lage, mit dem Waferverarbeitungssystem gekoppelt zu sein. Eine Robotervorrichtung in der Strömungskammer bewegt den Wafer von dem Wafereinlass zu dem Waferauslass. Ein zweiter Gaseinlass ermöglicht einem zweiten Gas, in die Strömungskammer derart zu gelangen, dass das zweite Gas sich mit dem ersten Gas verbindet bzw. vermengt und in die Waferaufbewahrungsvorrichtung strömen kann, so dass die Menge an Verunreinigungen, die in die Waferaufbewahrungsvorrichtung gelangen, verringert ist.

Das erste Gas kann reine trockene Luft enthalten. Das zweite Gas kann ein inertes, stabiles Gas sein. Das zweite Gas kann Stickstoff, Argon, Helium und/oder reine trockene Luft enthalten.

Bei einer Ausführungsform ist die Waferaufbewahrungsvorrichtung ein einheitlicher Behälter mit einer vorderen Öffnung (Front-Opening Unified Port = FOUP). Die Vorrichtung der Erfindung kann ein Vorrichtungs-Front-End-Modul (Equipment Front-End Module = EFEM) sein.

Das erste Gas weist eine im Wesentlichen laminare Strömung in der Strömungskammer auf. Das zweite Gas weist ebenso eine im Wesentlichen laminare Strömung in der Strömungskammer auf. Das zweite Gas erzeugt keine Turbulenz in der Strömungskammer. Der kombinierte Strom aus dem ersten und dem zweiten Gas ist im Wesentlichen laminar.

Die Vorrichtung der Erfindung kann ein Gebläse zum Bewegen des ersten Gases in die Strömungskammer sowie einen Filter zum Filtern des ersten Gases, das in der Strömungskammer strömt, enthalten. Die Strömungskammer kann eine Mini-Umgebung aufweisen. Die Vorrichtung kann ebenso einen dritten Gaseinlass enthalten, der es einem dritten Gas ermöglicht, in die Strömungskammer zu gelangen. Bei einer Ausführungsform ist das Roboterelement eine Waferhandhabungsvorrichtung (Wafer Handler).

Bei einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung. In Übereinstimmung mit diesem Aspekt der Erfindung bewahrt die Waferaufbewahrungsvorrichtung einen Halbleiterwafer auf, auf welchem die Vorrichtung bzw. die integrierten Schaltungen auszubilden ist bzw. sind. Eine Waferverarbeitungsvorrichtung führt ein Herstellungsverfahren mit dem Wafer durch und die Wafertransportvorrichtung transportiert den Wafer zwischen der Waferaufbewahrungsvorrichtung und der Waferverarbeitungsvorrichtung. Die Wafertransportvorrichtung enthält eine Strömungskammer mit einem ersten Gaseinlass, der es einem ersten Gas ermöglicht, in die Strömungskammer zu strömen. Ein Wafereinlass, an welchem der Wafer in die Strömungskammer gelangt, ist mit der Waferaufbewahrungsvorrichtung gekoppelt. Ein Waferauslass, an welchem der Wafer die Strömungskammer verlässt, ist in der Lage dazu mit der Waferverarbeitungsvorrichtung gekoppelt zu sein. Eine Robotervorrichtung in der Strömungskammer bewegt den Wafer von dem Wafereinlass zu dem Waferauslass. Ein zweiter Gaseinlass ermöglicht einem zweiten Gas derart in die Strömungskammer zu gelangen, dass das zweite Gas sich mit dem ersten Gas verbindet und in die Waferaufbewahrungsvorrichtung strömt, so dass die Menge an Verunreinigung, die in die Waferaufbewahrungsvorrichtung gelangt, verringert ist.

Bei einer Ausführungsform ist die Waferaufbewahrungsvorrichtung ein einheitlicher Behälter mit vorderer Öffnung (FOUP). Die Vorrichtung der Erfindung kann ein Vorrichtungs-Front-End-Modul (Equipment Front-End Module = EFEM) sein.

Das erste Gas weist eine im Wesentlichen laminare Strömung in der Strömungskammer auf. Das zweite Gas weist ebenso eine im Wesentlichen laminare Strömung in der Strömungskammer auf. Das zweite Gas erzeugt keine Turbulenz in der Strömungs kammer. Der kombinierte Strom aus dem ersten und dem zweiten Gas ist im Wesentlichen laminar.

Bei einer Ausführungsform ist die Waferverarbeitungsvorrichtung eine Vorrichtung für eine chemische Dampfphasenabscheidung. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Waferverarbeitungsvorrichtung ein Ofen. Die Waferverarbeitungsvorrichtung kann ebenso eine Trockenätzvorrichtung oder eine Metrologievorrichtung sein.

Das Waferverarbeitungssystem der Erfindung sieht zahlreiche Vorteile gegenüber den Lösungen des Standes der Technik vor. Aufgrund der zwei Gaseinlässe, die zu zwei Gasströmungen in der Strömungskammer der Transportvorrichtung führen, werden Verunreinigungen überwiegend daran gehindert, in die Waferaufbewahrungsvorrichtung, d.h. FOUP, zu gelangen. Folglich können zuverlässigere Vorrichtungen bei einer höheren Produktionsausbeute hergestellt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die vorangehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung von einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wie sie in der begleitenden Zeichnung dargestellt ist, bei der gleiche Bezugszeichen gleiche Teile durch die verschiedenen Ansichten hindurch bezeichnen, ersichtlich. Die Zeichnung ist nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, sondern versucht stattdessen die Grundlagen der Erfindung darzustellen.

1 ist eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Waferverarbeitungssystems.

2 ist eine Querschnittansicht des Waferverarbeitungssystems der 1.

3 zeigt den Graph einer EFEM-Simulation, der eine herkömmliche Verteilung von NH₃-Verunreinigungen innerhalb und außerhalb des EFEM zeigt.

4 zeigt den Graph einer EFEM-Simulation, der eine herkömmliche Verteilung von Cl₂-Verunreinigungen in dem EFEM zeigt.

5 zeigt einen Graph einer EFEM-Simulation, der einen Luftstrom von einem oberen Abschnitt in einen unteren Abschnitt zeigt, wobei ein laminarer Strom und ein verwirbelter Strom in dem herkömmlichen EFEM und einem darin angeordneten Wafercontainer dargestellt ist.

6 ist eine schematische Perspektivansicht eines EFEM in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, die eine in dem EFEM installierte Inertgasdüse zeigt.

7 zeigt einen Graphen einer EFEM-Simulation bei einem EFEM in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, der eine Verteilung von NH₃-Verunreinigungen in einem Wafercontainer und dem EFEM zeigt.

8 zeigt einen Graphen einer EFEM-Simulation bei einem EFEM in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, der eine Verteilung von Cl₂-Verunreinigungen in einem Wafercontainer und dem EFEM zeigt.

9 ist eine schematische Ansicht von Inertgasdüsen, die in dem EFEM installiert sind, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.

10 ist eine Draufsicht auf eine Nassstation, die mit EFEMs gekoppelt ist.

11A und 11B zeigen schematische Querschnittsansichten von Halbleitervorrichtungen bei einem Herstellungsverfahren zum Ausbilden eines selbstausgerichteten Kontakts (Self-Aligned Contact = SAC) und zum Abscheiden einer Leitungsschicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung

3 und 4 stellen simulierte Verunreinigungsverteilungen in einem EFEM 40 und einem FOUP 13 dar. 3 stellt die Verteilung von Verunreinigungen von außerhalb des EFEM 40, welche bei dieser beispielhaften Darstellung NH₃-Verunreinigungen enthalten, dar. 4 stellt die Verteilung von Verunreinigungen dar, welche bei dieser beispielhaften Darstellung Cl₂-Verunreinigungen enthalten, die in das EFEM 40 und den FOUP 13 von der benachbarten Waferverarbeitungsvorrichtung eingebracht worden sind.

3 stellt Verunreinigungen außerhalb und innerhalb des EFEM dar. Die Konzentration der Verunreinigungen, bei diesem Beispiel NH₃-Verunreinigungen, wird durch Raumkonzentrationsniveaulinien 105 dargestellt. Verunreinigungen, einschließlich NH₃, und Molekülverunreinigungen wie Cl, F, Br, usw., sind in das EFEM 40 und den FOUP 13 eingebracht worden. Auch falls Partikel gefiltert werden sind, durchdringen molekulare Verunreinigungen den Filter und gelangen in das EFEM und den FOUP. Die molekularen Verunreinigungen verschlechtern die Effizienz und Betriebsbedingungen der Vorrichtungen bzw. Schaltungen, die auf den Halbleitersubstraten ausgebildet werden, die den Verunreinigungen ausgesetzt sind.

Der Simulationsgraph der 3 simuliert die Bedingungen eines Luftstroms von der Oberseite des Gehäuses 12 her mit einer Geschwindigkeit von 0,4 m/sec und einer NH₃-Verunreinigungsquelle des EFEM von 1000 ppm. Folglich wird NH₃ mit 1000 ppm innerhalb des EFEM 40, außerhalb des EFEM 40 und innerhalb des FOUP 13 detektiert.

4 zeigt Verunreinigungen, die in das EFEM 40 und den FOUP 13 von einer Verarbeitungsvorrichtung, wie etwa einer Vorrichtung für eine chemische Dampfphasenabscheidung (CVD), einer Trockenätzvorrichtung, einem Heizofen, einer Entwicklungsvorrichtung oder einer Metrologievorrichtung, eingebracht worden sind. Verunreinigungen, wie etwa Cl₂, werden in dem EFEM 40 und dem FOUP 13 verteilt. Diese Verunreinigungen erzeugen nicht nur eine unerwünschte native Oxidschicht auf den Wafern, sondern verschlechtern ebenso die Betriebseigenschaften und die Ausbeute an Halbleiterschaltungen (Semiconductor Chips).

Der Simulationsgraph der 4 simuliert die Bedingungen eines Luftstroms von der Oberseite des Gehäuses 12 mit einer Geschwindigkeit von 0,4 m/sec und einer Cl₂-Verunreinigung mit 1000 ppm von der Waferverarbeitungsvorrichtung her, welche durch das Gehäuse 12 an der mit "A" markierten Stelle in das EFEM 40 gelangt. Folglich werden Verunreinigungen, wie sie durch die Verunreinigungskonzentrationsniveaulinien 105 dargestellt sind, innerhalb des EFEM 40 detektiert, und Cl, mit 100 ppm in dem FOUP 13 detektiert.

5 zeigt eine Abbildung, bei welcher ein simuliertes Profil eines herkömmlichen Luftstroms von der Oberseite des EFEM 40 bei einem herkömmlichen Aufbau dargestellt ist. Wie in dieser Figur gezeigt, strömt ein Teil des Luftstroms in einen Waferaufbewahrungscontainer, zum Beispiel FOUP 13, durch eine Öffnung an der Seitenwand des EFEM 40 und zirkuliert darin. Auch wenn der Luftstrom rein ist, kann die Luft Oxide, Feuchtigkeit usw. enthalten und daher kann es zu einer unerwünschten nativen Oxidbildung auf dem bzw. in dem Container kommen. Diese native Oxidschicht kann die Leistungsfähigkeit und die Ausbeute der Halbleitervorrichtungen, die auf dem Wafer ausgebildet werden, verschlechtern. Falls beispielsweise das native Oxid sich auf einem Polysilizium enthaltenden Kontaktloch ausbildet, erhöht sich der Widerstand des Kontaktes.

6 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform eines EFEM 100 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung darstellt. In Übereinstimmung mit der Erfindung wird zusätzlich zu dem Gas, zum Beispiel Luft, das in das EFEM 100 von der Oberseite eingebracht wird, eine zusätzliche Gasströmung in das EFEM 100 der Erfindung eingebracht werden, um den Strom an Verunreinigungen in den FOUP wesentlich zu verringern oder zu eliminieren. In Übereinstimmung mit der Erfindung enthält das EFEM 100 in dem Rahmen oder Gehäuse 160 eine Gasdüse 110, welche das Einbringen eines zusätzlichen Gasstroms in das EFEM 100 ermöglicht. Insbesondere wird es einem stabilen, inertem Gas wie etwa N₂, Ar, He, trockener reiner Luft usw. ermöglicht, in das EFEM 100 einzuströmen. Bei einer Ausführungsform wird der Strom aus dem zweiten Gas in das EFEM 100 mit keiner bzw. einer geringen Unterbrechung des laminaren Stroms des Gases, das in das EFEM 100 an seiner Oberseite gelangt, erzielt. Der kombinierte Strom an Gasen verhindert das Einströmen von Gasen und Verunreinigungen in den FOUP. Folglich wird die Verunreinigung des Wafers, der in dem FOUP aufbewahrt wird, praktisch beseitigt.

Gemäß 6 werden die FOUPs 120 auf die Waferbeladestation 130 geladen. Ein Transportmechanismus oder eine Plattform 140 ist in dem Rahmen 160 installiert. Die Wafer werden in eine Verarbeitungsvorrichtung 150, beispielsweise eine CVD-Vorrichtung, eine Trockenätzvorrichtung, ein thermischer Ofen, eine Metrologievorrichtung usw., durch den Transportmechanismus 140 transportiert. Die FOUPs 120 werden auf die Waferbeladestation 130 durch einen Containertransportmechanismus, wie etwa ein Overhead-Transportmechanismus (OHT) oder ein Overhead-Fördersystem (OHC) und einem automatisch geführten Fahrzeugsystem (AGV oder RGV) geladen bzw. entladen. Die Wafer werden durch eine Öffnung 170 in einer Seitenwand des Rahmens bzw. Gehäuses 160 zu der Verarbeitungsvorrichtung 150 transportiert. Bei einer Ausführungsform ist eine Inertgasdüse 110 an einer Seite des Rahmens 160 installiert, um Inertgas zu injizieren und einen Luftstrom in dem FOUP 120 zu erzeugen. Eine bevorzugte Position für die Inertgasdüse 110 ist benachbart und oberhalb zu der Öffnung 170 in dem Rahmen 160, wie in der Figur gezeigt.

Ein nicht näher dargestelltes Gebläse ist in dem oberen Abschnitt des Rahmens 160 installiert, um einen Luftstrom von dem oberen Abschnitt zu dem unteren Abschnitt des Rahmens 160 zu erzeugen. Ein nicht näher dargestellter Filter kann in dem Rahmen 160 zum Reinigen des Luftstroms installiert werden. Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Systems wird der Reinraum in einen Reinraum der Iso-Klasse 5 und einen Reinraum der Iso-Klasse 2 für eine ökonomische Wartung aufgeteilt. Der Halbleiterverarbeitungspfad, wie etwa die FOUP- und EFEM-Umgebungen, sind oberhalb der Iso-Klasse 2 und das Äußere des Verarbeitungspfades ist unterhalb der Iso-Klasse 5.

7 stellt eine simulierte Verunreinigungsverteilung in dem FOUP 120 und dem EFEM 100 bei dem Aufbau der vorliegenden Erfindung dar, d.h. mit einem zusätzlichen Gasstrom, der in das EFEM 100 eingebracht wird. Insbesondere zeigt 7 durch die Konzentrationsniveaulinien 105 eine räumliche Verteilung der NH₃-Verunreinigungen. Der Simulationsgraph der Verunreinigungsverteilung wird bei Bedingungen mit einem Luftstrom von der Oberseite des Rahmens 160 mit einer Geschwindigkeit von 0,4 m/sec und einer NH₃-Verunreinigungsquelle von 1000 ppm von dem Reinraum, d.h. von außerhalb des Gehäuses 160 her, simuliert. Wie in dieser Figur gezeigt, wird bei diesem erfindungsgemäßen Aufbau das NH₃ mit weniger als 500 ppm (480 ppm) in dem FOUP 120 detektiert. Dies ist eine große Verbesserung gegenüber der NH₃-Konzentration bei dem herkömmlichen Aufbau, wie in 3 gezeigt, bei dem NH₃ mit 1000 ppm in den FOUP detektiert worden ist.

Wenn die Herstellungsverarbeitungsschritte bei dem erfindungsgemäßen Aubbau durchgeführt werden, werden die Wafers in dem FOUP 120, welcher mit einem Inertgas wie etwa Stickstoff, Helium oder Argon gefüllt ist, in das EFEM 100 transportiert, in welchem ein laminarer Luftstrom von der Oberseite des Rahmens 160 zu der unteren Seite des Rahmens 160 strömt. Das Inertgas, das über die Gasdüse 110 eingebracht wird, schützt die Wafer vor Oxidation und verhindert eine Kontamination von Wafer zu Wafer. Das Inertgas mit dem Luftstrom von der Oberseite des EFEM 100 her kann als eine laminare Strömung strömen und interferiert nicht mit der Umgebung des EFEM 100.

Falls das Inertgas, das in Übereinstimmung mit der Erfindung eingebracht wird, die laminare Strömung des Luftstroms durch Einbringung von Turbulenzen unterbricht, ist es möglich, dass der Wafer und die Innenumgebung des EFEM durch eine Verunreinigung, die durch die Verarbeitungsvorrichtung 150 eingebracht worden ist, oder auf anderem Weg, wie etwa über das Luftgebläse an der Oberseite des Rahmens 160, in das EFEM 100 gelangt ist, verunreinigt werden. Ebenso kann eine zweite Kontamination, die von Kontaminationen des FOUP verursacht worden ist, auftreten, falls das Einbringen des Inertgases bei einem zu hohen Druck durchgeführt wird. Demgemäß stört bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Strömung des Inertgases nicht die Strömung des Luftstroms. Die Geschwindigkeit der Luftströmung und des Inertgases kann für eine laminare Strömung reziprok bestimmt werden.

8 stellt eine simulierte Verunreinigungsverteilung in dem FOUP 120 und dem EFEM 100 bei dem erfindungsgemäßen Aufbau dar, d.h. mit dem zusätzlichen Gasstrom, der in das EFEM 100 eingebracht wird. Insbesondere wird in 8 die räumliche Verteilung der Cl₂-Verunreinigungen durch die Konzentrationsniveaulinien 105 dargestellt. Wie in der Figur gezeigt, gibt es praktisch keine Verunreinigungen in dem FOUP 120, auch für den Fall, dass Verunreinigungen in der Verarbeitungsvorrichtung und dem EFEM vorhanden sind. In Übereinstimmung mit der Erfindung verhindert das Reinigungs- bzw. das Inertgas, beispielsweise Stickstoff, Argon, Helium, reine trockene Luft usw., dass Verunreinigungen in den FOUP 120 gelangen. 8 stellt die Bedingungen eines Luftstroms mit einer Geschwindigkeit von 0,4 m/sec und einer Cl₂-Verunreinigung von 1000 ppm aus der Verarbeitungsvorrichtung 150 dar. Wie durch die Konzentrationsniveaulinien 105 dargestellt, wird in dem FOUP 120 nahezu 0 ppm Cl₂ detektiert. Verglichen mit der Verunreinigungskonzentration des herkömmlichen Aufbaus, wie er in 4 dargestellt ist, ist die Verunreinigungskonzentration also stark reduziert.

9 stellt eine andere Ausführungsform der Erfindung dar, die Inertgasdüsen zeigt, die in dem EFEM 400 installiert sind. Die Zeichnung der 9 zeigt zwei Ansichten des EFEM 400, die zueinander um 90° gedreht sind. Die Inertgasdüsen 200 und 300 sind in dem EFEM 400 installiert. Die Inertgasdüse 200 bringt ein Inertgas wie etwa Stickstoff, Argon, Helium usw, oder reine trockene Luft in einen FOUP 220 ein und verhindert das Einströmen des Luftstroms im Gehäuse 160 in dem FOUP 220. Die Inertgasdüse 200 injiziert ein Inertgas oder reine trockene Luft in dem FOUP 220. Das EFEM 400 in 9 kann mit einer Nassstation gekoppelt sein, wie in 10 gezeigt.

Gemäß 9 und 10 werden bei einem Halbleiterherstellungsverfahren in Nassbädern 250 gereinigt und in dem FOUP 220 gelagert. Während der FOUP 220 leer ist, wird für ungefähr 20 Sekunden Inertgas über die Düse 200 in den FOUP 220 eingebracht. Nachdem das Gas den FOUP 220 mittels eines Steuerventils aufgefüllt hat, werden Wafer in den FOUP 220 durch einen Roboter 240 transportiert.

Während der Herstellung von Halbleiterschaltungen bzw. -vorrichtungen werden Wafer mit Source, Drain, Gateleektroden und Isolationsbereichen, wie etwa einer Shallow-Trench-Isolation (STI), mit einer dielektrischen Schicht durch ein herkömmliches Dampfphasenabscheidungsverfahren (CVD-Verfahren) bedeckt. Anschließend werden Kontaktlöcher (oder selbst ausgerichtete Kontakte) zum Freilegen der Oberflächen von Source/Drain-Bereichen durch Ätzen der dielektrischen Schicht ausgebildet. Nach dem Ätzen mit Chemikalien sollten die auf den Kontaktlöchern verbliebenen Reste durch Nassbäder entfernt und gereinigt werden. Die Wafer werden dann zu darauffolgenden Herstellungsverfahrensschritten transportiert, wie etwa dem Auffüllen der Kontaktlöcher mit Polysilicium.

Bei herkömmlichen Verarbeitungssystemen besitzen die Wafer mit den Kontaktlöchern jedoch die Tendenz, dass eine unerwünschte Siliziumdioxidschicht aufwächst, da die Siliziumoberfläche der Kontaktlöcher der Luft ausgesetzt ist. Um dieses Problem zu beseitigen und das Aufwachsen von Siliziumdioxid in dem Kontaktloch zu verhindern, wird das Gas in den FOUP gefüllt. Nachdem die Wafer 230 in dem FOUP 220 eingelagert worden sind, verdrängt das Inertgas aus der Düse 300 die Luft aus dem FOUP und verhindert das Einströmen aus dem Außenraum des FOUP 220 durch ein Steuerventil. Eine FOUP-Öffnungsvorrichtung schließt den FOUP mit einem Deckel und der FOUP 220 wird entladen. Die Formen der Inertgasdüsen 200, 300 können rechteckig, zylindrisch, gestreckt dreieckig usw. sein, wobei sie eine Mehrzahl von Löchern oder verlängerten Schlitzen für das Gas aufweisen.

11A und 11B zeigen schematische Querschnittsansichten von Halbleitervorrichtungen bzw. -schaltungen bei einem Herstellungsverfahren zum Ausbilden eines selbst ausgerichteten Kontaktes (Self-Aligned Contact = SAC) und zum Abscheiden einer leitenden Schicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Nachdem Gateelektroden 410 und eine dielektrische Zwischenschicht 430 auf dem Halbleitersubstrat 401 ausgebildet worden sind, wird ein SAC (Kontaktloch) 420 durch ein herkömmliches Verfahren ausgebildet. Die dielektrische Zwischenschicht 430 kann aus Borphosphorsiliziumglas (BPSG) bestehen. Nach dem Ätzen der dielektrischen Zwischenschicht 430 wird gewöhnlicherweise ein Reinigungsverfahren mit Chemikalien, wie etwa verdünntem HF, zum Entfernen von Polymeren auf der Kontaktöffnung 420 durchgeführt, um zu verhindern, dass sich der Kontaktwiderstand erhöht. Wenn Verunreinigungen, wie etwa Polymere oder Siliziumdioxid vorhanden sind, kann sich eine Polysiliziumschicht 440 von ungefähr 3000 Ä Dicke und die Oberfläche des Kontaktlochs verschlechtern. Im Anschluss an das Reinigen der Wafer in den chemischen Bädern 250 werden die Wafer 230 durch einen Roboter 240 in das EFEM 400 transportiert und in den FOUP 220 transportiert, wie in 10 gezeigt. Während des Transports in das EFEM 400, wie in 10 gezeigt, können die Wafer Luft ausgesetzt sein und folglich kann sich ein natives Oxid in dem Kontaktloch ausbilden. In Übereinstimmung mit der Erfindung können die Inertgasdüsen 200 und 300 die Wafer davor bewahren, verunreinigt zu werden und eine Ausbildung des nativen Oxids darauf verhindern.

Obwohl diese Erfindung unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsformen genau gezeigt und beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass zahlreiche Veränderungen in Form und Detail daran vorgenommen werden können, ohne den Grundgedanken und den Umfang der Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, zu verlassen.

Claims

Vorrichtung zum Verarbeiten eines Wafers, aufweisend: eine Strömungskammer mit einem ersten Gaseinlass, der es einem ersten Gas ermöglicht, in die Strömungskammer einzuströmen; einen Wafereinlass, an welchem der Wafer in die Strömungskammer gelangt, wobei der Wafereinlass mit einer Waferaufbewahrungsvorrichtung gekoppelt ist; ein Waferauslass, bei welchem der Wafer die Strömungskammer verlässt, wobei der Waferauslass dazu in der Lage, mit einer Waferverarbeitungsvorrichtung gekoppelt zu sein; eine Robotervorrichtung in der Strömungskammer zum Bewegen des Wafers von dem Wafereinlass zu dem Waferauslass; und ein zweiter Gaseinlass, der es einem zweiten Gas ermöglicht, derart in die Strömungskammer zu gelangen, dass das zweite Gas sich mit dem ersten Gas verbindet und in die Waferaufbewahrungsvorrichtung strömt, so dass die Menge an Verunreinigungen, die in die Waferaufbewahrungsvorrichtung gelangt, verringert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Gas reine trockene Luft aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite Gas zumindest ein Gas ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Inertgas, einem stabilen Gas, Stickstoff, Argon, Helium und reine trockene Luft.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Waferaufbewahrungsvorrichtung ein einheitlicher Behälter mit einer vorderen Öffnung (FOUP) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung ein Vorrichtungs-Front-End-Modul (EFEM) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Gas eine im Wesentlichen laminare Strömung in der Strömungskammer aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen dritten Gaseinlass aufweist, der es einem dritten Gas ermöglicht, in die Strömungskammer zu gelangen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Roboterelement eine Waferhandhabungsvorrichtung ist.
Verfahren zum Verarbeiten eines Wafers, aufweisend: Vorsehen einer Strömungskammer mit einem ersten Gaseinlass, der es einem ersten Gas ermöglicht, in die Strömungskammer zu strömen; Vorsehen eines Wafereinlass, an welchem der Wafer in die Strömungskammer gelangt, wobei der Wafereinlass mit einer Waferaufbewahrungsvorrichtung gekoppelt ist; Vorsehen eines Waferauslass, bei welchem der Wafer die Strömungskammer verlässt, wobei der Waferauslass in der Lage ist, mit einer Waferverarbeitungsvorrichtung gekoppelt zu werden; Vorsehen einer Robotervorrichtung in der Strömungskammer zum Bewegen des Wafers von dem Wafereinlass zu dem Waferauslass; und Vorsehen einer Möglichkeit für das zweite Gas, in die Strömungskammer derart zu gelangen, dass das zweite Gas sich mit dem ersten Gas verbindet und in die Waferaufbewahrungsvorrichtung strömt, so dass die Menge an Verunreinigungen, die in die Waferaufbewahrungsvorrichtung gelangen, verringert ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das erste Gas reine trockene Luft aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das zweite Gas zumindest ein Gas aufweist, das aus der Gruppe bestehend aus einem Inertgas, einem stabilen Gas, Stickstoff, Argon, Helium und reiner trockener Luft ausgewählt worden ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Waferaufbewahrungsvorrichtung ein einheitlicher Behälter mit einer vorderen Öffnung (FOUP) ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Vorrichtung ein Vorrichtungs-Front-End-Modul (EFEM) ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das erste Gas eine im Wesentlichen laminare Strömung in der Strömungskammer aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner die Möglichkeit für ein drittes Gas aufweist, in die Strömungskammer zu gelangen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Roboterelement eine Waferhandhabungsvorrichtung ist.
Vorrichtung zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, aufweisend: eine Waferaufbewahrungsvorrichtung zum Aufbewahren eines Halbleiterwafers, auf welchem die Vorrichtung hergestellt wird; eine Waferverarbeitungsvorrichtung zum Durchführen eines Herstellungsverfahrens auf den Wafer; und eine Wafertransportvorrichtung zum Transportieren des Wafers zwischen der Waferaufbewahrungsvorrichtung und der Waferverarbeitungsvorrichtung, wobei die Wafertransportvorrichtung aufweist: eine Strömungskammer mit einem ersten Gaseinlass, der es einem ersten Gas ermöglicht, in die Strömungskammer einzuströmen; einen Wafereinlass, an welchem der Wafer in die Strömungskammer gelangt, wobei der Wafereinlass mit einer Waferaufbewahrungsvorrichtung gekoppelt ist; ein Waferauslass, bei welchem der Wafer die Strömungskammer verlässt, wobei der Waferauslass dazu in der Lage, mit einer Waferverarbeitungsvorrichtung gekoppelt zu sein; eine Robotervorrichtung in der Strömungskammer zum Bewegen des Wafers von dem Wafereinlass zu dem Waferauslass; und ein zweiter Gaseinlass, der es einem zweiten Gas ermöglicht, derart in die Strömungskammer zu gelangen, dass das zweite Gas sich mit dem ersten Gas verbindet und in die Waferaufbewahrungsvorrichtung strömt, so dass die Menge an Verunreinigungen, die in die Waferaufbewahrungsvorrichtung gelangt, verringert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei das erste Gas reine trockene Luft aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei das zweite Gas zumindest ein Gas ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Inertgas, einem stabilen Gas, Stickstoff, Argon, Helium und reine trockene Luft.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Waferaufbewahrungsvorrichtung ein einheitlicher Behälter mit einer vorderen Öffnung (FOUP) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Vorrichtung ein Vorrichtungs-Front-End-Modul (EFEM) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei das erste Gas eine im Wesentlichen laminare Strömung in der Strömungskammer aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Wafertransportvorrichtung ferner einen dritten Gaseinlass aufweist, der es einem dritten Gas ermöglicht, in die Strömungskammer zu gelangen.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei das Roboterelement eine Waferhandhabungsvorrichtung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Waferverarbeitungsvorrichtung eine Vorrichtung für eine chemische Dampfphasenabscheidung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Waferverarbeitungsvorrichtung eine Ofenvorrichtung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Waferverarbeitungsvorrichtung eine Trockenätzvorrichtung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Waferverarbeitungsvorrichtung eine Meterologie-Vorrichtung ist.
Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, aufweisend: Aufbewahren eines Halbleiterwafers, auf welchem die Vorrichtung herzustellen ist, in einer Waferaufbewahrungsvorrichtung; Durchführen eines Herstellungsverfahrens auf dem Wafer in einer Waferverarbeitungsvorrichtung; und Transportieren des Wafers zwischen der Waferaufbewahrungsvorrichtung und der Waferverarbeitungsvorrichtung unter Verwendung einer Wafertransportvorrichtung, wobei das Transportieren aufweist: Vorsehen einer Strömungskammer mit einem ersten Gaseinlass, der es einem ersten Gas ermöglicht, in die Strömungskammer zu strömen, Koppeln eines Wafereinlasses, bei welchem der Wafer in die Strömungskammer gelangt, mit der Waferaufbewahrungsvorrichtung, Koppeln eines Waferauslasses, an welchem der Wafer die Strömungskammer verlässt, mit der Waferverarbeitungsvorrichtung, Bewegen des Wafers von dem Wafereinlass zu dem Waferauslass unter Verwendung einer Robotervorrichtung, und Vorsehen einer Möglichkeit für ein zweites Gas, in die Strömungskammer durch einen zweiten Gaseinlass derart zu gelangen, dass das zweite Gas sich mit dem ersten Gas verbindet und in die Waferaufbewahrungsvorrichtung strömt, so dass die Menge an Verunreinigungen, die in die Waferaufbewahrungsvorrichtung gelangen, verringert ist.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei das erste Gas reine trockene Luft aufweist.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei das zweite Gas zumindest ein Gas aufweist, das aus der Gruppe bestehend aus einem Inertgas, einem stabilen Gas, Stickstoff, Argon, Helium und reiner trockener Luft ausgewählt worden ist.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Waferaufbewahrungsvorrichtung ein einheitlicher Behälter mit einer vorderen Öffnung (FOUP) ist.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Wafertransportvorrichtung ein Vorrichtungs-Front-End-Modul (EFEM) ist.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei das erste Gas eine im Wesentlichen laminare Strömung in der Strömungskammer aufweist.
Verfahren nach Anspruch 29, das ferner die Möglichkeit für ein drittes Gas aufweist, in die Strömungskammer zu gelangen.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei das Roboterelement eine Waferhandhabungsvorrichtung ist.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Waferverarbeitungsvorrichtung eine Vorrichtung für eine chemische Dampfphasenabscheidung ist.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Waferverarbeitungsvorrichtung eine Ofenvorrichtung ist.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Waferverarbeitungsvorrichtung eine Trockenätzvorrichtung ist.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Waferverarbeitungsvorrichtung eine Meterologie-Vorrichtung ist.
Vorrichtungs-Front-End-Modul (EFEM) zum Verarbeiten eines Wafers, der in einer Waferaufbewahrungsvorrichtung aufbewahrt wird, wobei das Modul aufweist: einen ersten Gaseinlass, der es einem Gas ermöglicht, in eine Strömungskammer des EFEM zu strömen; und ein zweiter Gaseinlass, der es einem zweiten Gas ermöglicht, derart in die Strömungskammer zu gelangen, dass das zweite Gas sich mit dem ersten Gas verbindet und in die Speicheraufbewahrungsvorrichtung strömt, so dass die Menge an Verunreinigungen, die in die Waferaufbewahrungsvorrichtung gelangt, verringert ist.
EFEM nach Anspruch 41, wobei die Waferaufbewahrungsvorrichtung ein einheitlicher Behälter mit einer vorderen Öffnung (FOUP) ist.
EFEM nach Anspruch 42, das ferner einen dritten Gaseinlass aufweist, der es einem dritten Gas ermöglicht, in die Strömungskammer zu gelangen, so dass die ersten, zweiten und dritten Gase in den FOUP strömen.
EFEM nach Anspruch 41, was ferner einen dritten Gaseinlass aufweist, der es einem dritten Gas ermöglicht, in die Strömungskammer zu gelangen, so dass die ersten, zweiten und dritten Gase in die Waferaufbewahrungsvorrichtung strömen.
Verfahren zum Verarbeiten eines Wafers, der in einer Waferaufbewahrungsvorrichtung aufbewahrt wird, aufweisend: Vorsehen der Möglichkeit für ein erstes Gas, in eine Strömungskammer eine Vorrichtungs-Front-End-Moduls (EFEM) zu strömen; und Vorsehen einer Möglichkeit für ein zweites Gas, in die Strömungskammer derart zu strömen, dass das zweite Gas sich mit dem ersten Gas verbindet und in die Waferaufbewahrungsvorrichtung strömt, so dass die Menge an Verunreinigungen, die in die Waferaufbewahrungsvorrichtung gelangen, verringert ist.
Verfahren nach Anspruch 45, wobei die Waferaufbewahrungsvorrichtung ein einheitlicher Behälter mit vorderer Öffnung (FOUP) ist.
Verfahren nach Anspruch 46, das ferner einem dritten Gas ermöglicht, in die Strömungskammer zu gelangen, so dass die ersten, zweiten und dritten Gase in den FOUP strömen.
Verfahren nach Anspruch 45, das ferner einem dritten Gas ermöglicht, in die Strömungskammer zu strömen, so dass die ersten, zweiten und dritten Gase in die Waferaufbewahrungsvorrichtung strömen, so dass die Menge an Verunreinigungen, die in die Waferaufbewahrungsvorrichtung gelangen, verringert ist.