JP4559702B2 - 流体送出リングおよびその製造方法ならびに提供方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の分野】
本発明は、一般に、半導体ウエハの洗浄に関し、特に、半導体ウエハの回転、リンス、および乾燥（ＳＲＤ）モジュールで用いられる流体送出リングに関する。
【０００２】
【関連技術の説明】
半導体デバイスの製造においては、ウエハの準備動作および洗浄動作が実行される。そのようなウエハ準備動作の１つにおいて、ウエハは、回転、リンス、および乾燥（ＳＲＤ）モジュール内で、回転リンスされる。図１には、典型的な従来技術のＳＲＤモジュール１００の簡単な概略図が示されている。図示するように、ＳＲＤモジュール１００は、ＳＲＤハウジング１１８に固定されたボウル１０２を備える。ＳＲＤハウジング１１８は、軸１１７を受けるための穴部を備えており、軸１１７はモータ１１６に結合されている。モータ１１６は、軸１１７、ひいては、スピンドル１０６およびウエハ１０４を回転方向１１２に回転させる。チャック１１０は、ボウル１０２の中に延びており、スピンドル１０６に取り付けられている。スピンドル１０６と軸１１７との間には、シール１２６が設けられており、化学物質がＳＲＤモジュールから抜け出ないようになっている。チャック１１０に連結された４つのスピンドル爪部１０８は、ウエハ１０４をその縁部に沿って支持する。ＳＲＤモジュール１００内で、チャック１１０は、移動方向１１４に垂直移動する。チャック１１０は、ボウル１０２内で上向きに移動し、ボウル１０２の外側、かつ、ボウル縁部１０２ａよりも上に延びる。ウエハ１０４が、ボウル縁部１０２ａよりも高い位置でスピンドル爪部１０８に搬送されると、チャック１０２は、下向きに移動してボウル１０２内に戻る。この結果、ウエハ１０４は、ボウル縁部１０２ａよりも下に配置される。
【０００３】
ボウル１０２の底壁の内部表面に取り付けられた背面リンスノズル１２４は、ウエハ１０４の下側に液体（例えば、脱イオン水）を噴霧する。スピゴット１２０は、ボウル１０２およびウエハ１０４の上方に配置されている。チューブ１２２を介してスピゴット１２０に供給された流体（例えば、脱イオン水）は、ウエハ１０４の表面に噴霧される。その際、ウエハは、高い毎分回転数（ＲＰＭｓ）で回転されている。スピゴットは、スピゴット移動方向１２１に水平移動するよう設計されている。リンス動作の終わりに、溜まった流体は、ボウル１０２の底壁およびＳＲＤハウジング１１８の底壁に設けられた排出ポート１２８を介して排出される。ウエハ１０４の表面とウエハ１０４の背面に流体が噴霧されると、流体の供給は、スピゴット１２０を締めることにより停止される。その後、ウエハ１０４を高ＲＰＭｓで回転させ、乾燥させる。ウエハが乾燥するとすぐに、チャック１１０は、再び、ボウル１０２内部から上向きに移動して、ボウル１０２およびボウル縁部１０２ａの外側に延び、処理済みのウエハ１０４がアンロードされる。
【０００４】
従来のＳＲＤモジュール１００では、いくつかの問題が生じることがある。従来のＳＲＤモジュールに関連する１つの主要な関心事は、ウエハの表面に流体を送出するために、単一のスピゴットを用いることである。一点式の流体送出スピゴットを用いることの１つの問題は、そのようなシステムでは、ウエハの一部が充分な量のリンス流体に曝されないことに起因して、最適なリンス動作を実行できないことである。第２の主要な問題は、複数のスピゴットを用いると、処理済みのウエハに再汚染が生じ得ることである。これは、流体送出が停止された後でも、余分な液体がスピゴット１２０に残っているために起こる。しばしば、スピゴット１２０に残された余分な流体（例えば、脱イオン水）は、スピゴット１２０の外に流れ出して、それ以外には汚染のないウエハ１０４の表面に滴り落ち、処理済みのウエハの表面を再汚染する（例えば、汚れや粒子スポットを引き起こす）。そのような滴りが起きると、（検出された場合には）ＳＲＤ動作を再び繰り返す必要があり、ＳＲＤモジュールで費やされる時間全体が増大し、スループットが低下する。この問題が検出されない場合には、洗浄の質が低下する。
【０００５】
典型的なＳＲＤモジュールに関連する別の問題は、化学的に相性の悪い構成要素を用いていることである。典型的なＳＲＤモジュールでは、チャック１１０は通常、アルミニウムからなり、ボウル１０２はポリウレタンからなり、スピゴットはステンレス鋼からなる。これらの構成要素は、流体がＳＲＤモジュールに導入されることで化学反応を起こすことがある。その結果として、さらなる汚染物質が、ＳＲＤモジュールに導入されることがある。例えば、チャック１１０がボウル１０２内部で上下に移動する際に、そのコーティングの一部がチャックから剥げ落ちることにより、ボウル１０２およびＳＲＤモジュール１００の内部で粒子状物質や汚染物質が発生する。これらの汚染物質は、ＳＲＤモジュール内に存在する残留化学物質（例えば、ＨＦ、ＮＨ₃ＯＨ など）と反応する可能性がある。残留化学物質は、前段のウエハ表面のブラシスクラブ工程に起因して存在する。チャック１１０から生じた粒子状物質および汚染物質と、残留化学物質と、の間の化学反応の結果として、ＳＲＤモジュールだけでなくウエハ１０４も再汚染される。
【０００６】
汚染物質を導入することに加えて、典型的なＳＲＤモジュールは、極めて複雑な設計を有するチャックを用いる。従来のＳＲＤモジュールでは、チャック１１０は、ウエハ１０４を受け取ったり搬送したりするために、ボウル１０２の中を上下に移動する。したがって、チャックが、正確な向きに配置されるように、適切に校正された状態に保たれることが不可欠である。チャックが適切にアライメントされていない状態では、適切にウエハを受け取ったり搬送したりすることができず、チャックの再アライメントが必要となる。チャックを再アライメントするプロセスは、多大な時間と労力を必要とする。チャックを再位置合わせするためには、ＳＲＤモジュールを長期間停止する必要があり、スループットが低下する。
【０００７】
以上の点から、この技術分野では、基板表面を再汚染することなく基板の表面を効果的にリンスする工程を実現する化学的に相性のよいＳＲＤモジュールの必要性が存在する。
【０００８】
【発明の概要】
概して、本発明は、これらの要求を満たすために、回転、リンス、および乾燥（ＳＲＤ）モジュールのリンス動作を最適化するための装置とそれに関連する方法を提供する。ＳＲＤモジュールは、化学的に相性のよい構成要素から構築され、リンスされる基板の表面にリンス流体を均一に送出することを容易にするよう設計されることが好ましい。ＳＲＤモジュールは、複数のリング流入口と複数の反対側のリング流出口とを有し、リング流入口とリング流出口との数が同じである送出リングを備えるように構成されている。さらに、それぞれのリング流入口と対応する反対側の流出口との間には、複数のスロットが設けられている。一実施形態において、複数の供給チューブは、複数のリング流入口、リング流出口、およびスロットを用いて、基板の表面にリンス流体を送出するように構成されている。本発明は、プロセス、装置、システム、デバイス、または方法を含む種々の形態で実施できることを理解されたい。以下では、本発明の実施形態をいくつか説明する。
【０００９】
一実施形態では、基板を準備する際に用いられる流体送出モジュールが開示される。流体送出モジュールは、準備される基板を収容するよう設計された処理ボウルを備える。処理ボウルは、底壁と側壁とを有する。さらに、流体送出モジュールには、処理ボウルの側壁に取り付けられるように構成された流体送出リングが備えられている。流体送出リングは、複数の流入口および流出口の対を備える。複数の流入口および流出口の対のそれぞれは、流体リングに設けられており、対応する供給チューブを受け入れるよう設計されている。対応する供給チューブのそれぞれは、流体送出リングの流出口のそれぞれを終点とする端部を有しており、基板の表面に流体を方向付けるように構成されている。
【００１０】
別の実施形態では、流体送出リングの製造方法が開示される。その方法は、側面と、上面と、下面とを有するソリッドリングを生成することから始まる。次に、ソリッドリングの下面に、複数のスロットが形成される。複数のスロットのそれぞれは、ソリッドリングの内部に伸びており、側面に近接する側壁と、上面に近接する上壁と、を規定している。その後、方法は、複数のスロットのそれぞれに、流入孔および流出孔を生成する工程に進む。複数の流入孔は、側壁と下面との交差部分に設けられ、複数の流出孔は、上壁と下面との交差部分に設けられる。対応する複数の流入孔と、複数の流出孔と、複数のスロットとは、複数のチューブを通すための通路を規定する。チューブは、流体送出リング内の領域に流体を送るように構成されている。
【００１１】
さらに別の実施形態では、流体送出リングが利用されるモジュールにおいて半導体ウエハをリンスするための方法が開示される。方法は、略円形の底壁と、側壁とを有する処理ボウルを準備することから始まる。側壁は、底壁から上向きに延びており、円筒形のチャンバを規定している。側壁は、さらに、底壁から側壁の上端部に延びる複数のチャネルを備える。次に、方法は、処理ボウルの側壁に流体送出リングを取り付ける工程に進む。次に、処理ボウルを利用して、流体送出リング内に、複数の供給チューブが挿入される。流体送出リングは、複数のリング流入口およびリング流出口の対と、複数の対応するスロットと、を備える。続いて、流体が、供給チューブに送られ、処理ボウル内に配置された半導体ウエハの表面に方向付けられる。
【００１２】
さらなる実施形態では、基板回転モジュール内で利用するために処理ボウルの側壁に取り付けられる流体送出リングが開示される。流体送出リングは、流体送出リングに設けられた複数の流入口および流出口の対を備える。複数の流入口および流出口の対のそれぞれは、対応する供給チューブを受け入れるよう設計されている。対応する供給チューブのそれぞれは、流体送出リングの複数の流出口のそれぞれを終点とする端部を有しており、基板の表面に流体を方向付けるように構成されている。
【００１３】
さらなる実施形態では、基板リンスモジュールで用いられる流体送出リングが開示される。流体送出リングは、側壁と、下面と、略円形の上壁とを有する三角形の構造を備える。流体送出リングは、さらに、複数の流入口および流出口の対を備える。流入口は、側壁と下面との間に設けられており、流出口は、下面と上壁との間に設けられている。流入口および流出口の対のそれぞれは、複数の対応する供給チューブを受け入れて固定するように構成されている。対応する供給チューブのそれぞれは、対応する流出口のそれぞれを終点とし、準備される基板の表面に流体を送出するように構成されている。
【００１４】
本発明には、数多くの利点がある。最も顕著な点は、単一の流体送出スピゴットを用いる代わりに、基板表面に流体を均一に送出するために複数の流体送出ポイントを有する流体送出リングを用いることである。本発明の流体送出リングは、複数の流入口および流出口を通る複数の供給チューブを介して、流体を供給する。本発明では、流出口は、基板表面の縁部から離されるように構成されている。したがって、本発明の実施形態は、スピゴットに残留し得る流体の小滴によって、それ以外には汚染のない基板表面に処理後の汚染が起きることを排除する。本発明のＳＲＤモジュールの別の利点は、ＳＲＤモジュールが、化学的に相性のよい構成要素を全体的に用いて、回転リンス動作へのさらなる汚染の導入を防ぐことである。本発明のさらに別の利点は、改造可能であることにより、ＳＲＤモジュールが種々のサイズのウエハを回転リンスすることが可能であることである。最終的に、流体送出リングは、ウエハ表面の複数の重要な接触点に流体を送出することにより、ＳＲＤモジュールの全体的な性能を最適化することができる。
【００１５】
本発明のその他の態様および利点は、本発明の原理を例示した添付図面と関連付けながら行う以下の詳細な説明から明らかになる。
【００１６】
【発明の実施形態】
回転、リンス、および乾燥（ＳＲＤ）モジュールと、基板表面のリンス動作を最適化すると共に表面の再汚染の可能性を最小限に抑えるためのＳＲＤモジュールで用いられる流体送出リングと、の実施形態が説明されている。ＳＲＤモジュールは、すべてにおいて化学的に相性のよい構成要素を備えるように構成されることが好ましい。好ましい実施例では、ＳＲＤモジュールは、リンスされている基板の表面にリンス流体を均一に送出することを容易にするように構成されている。ＳＲＤモジュールは、複数のリング流入口と複数の反対側のリング流出口とを有し、リング流入口とリング流出口との数が同じである流体送出リングを備えることが好ましい。リンス流体は、複数のリング流入口およびリング流出口を用いる複数の供給チューブを通して、流体送出リングに均一に供給されるように構成されている。１つの好ましい実施形態では、供給チューブのそれぞれは、連続的なチューブであるように構成されている。
【００１７】
以下の説明では、本発明の完全な理解を促すために、数多くの具体的な詳細が示されている。しかしながら、当業者にとっては、本発明がこれらの具体的な詳細の一部もしくはすべてがなくとも実行可能であることが理解されるだろう。そのほか、本発明が不必要に不明瞭となることを避けるため、周知の工程動作の説明は省略した。
【００１８】
図２Ａは、本発明の一実施形態に従って、回転、リンス、および乾燥（ＳＲＤ）モジュール２００を示す簡略な断面図である。図に示すように、ＳＲＤモジュール２００は、ＳＲＤ処理ボウル２０２を備えており、ＳＲＤ処理ボウル２０２は、この実施形態では、下位置に配置されている。ＳＲＤ処理ボウル２０２は、略円筒形であり、同じく円筒形のＳＲＤ処理チャンバ２１８の内側に規定されている。ＳＲＤ処理ボウル２０２は、軸２１７の上に設けられており、軸は、回転方向２１２に回転するように構成されている。ＳＲＤ処理ボウル２０２は、さらに、下位置から上向きに移動して、上位置に達するように構成されている。スピンドル２０６は、ＳＲＤ処理ボウル２０２の中に配置されており、ボウル２０２の中で延びると共に、その端部の一方が固定され、他方の端部がチャック２１０に結合されるように構成されている。複数のスピンドル爪部２０８は、チャック２１０に取り付けられており、ＳＲＤ動作中にウエハ１０４を支持するように構成されている。
【００１９】
ＳＲＤ処理ボウル２０２の側壁２０２ｂは、リング支持体２１１に取り付けられたリング２２６とほぼ同じ水平面に設けられた縁部２０２ａを有する。ＳＲＤボウルの縁部２０２ａは、ＳＲＤ処理チャンバ２１８の内部表面の周囲に延びる連続的なリングであるように構成されている。一実施形態では、ＳＲＤ処理ボウル２０２のボウル底壁２０２ｂ”の外周に沿って、ＳＲＤ処理ボウル２０２のボウル側壁２０２ｂの内側に、複数のチャネル２０２ｂ’が設けられている。チャネル２０２ｂ’のそれぞれは、ＳＲＤ処理ボウル２０２のボウル底壁２０２ｂ”に形成された複数の底壁穴部２０２ｃのそれぞれから、ほぼＳＲＤ処理ボウル２０２の縁部２０２ａまで、上向きに延びるよう設けられている。個々の用途に応じてチャネル２０２ｂ’の数が変更されてもよいことは、当業者にとって明らかなことである。１つの代表的な実施形態では、チャネル２０２ｂ’の数は、約１チャネルから約１２チャネルまでの範囲となるように構成される。好ましい実施形態では、チャネル２０２ｂ’の数は、約８チャネル前後である。
【００２０】
流体送出リング２２０は、ＳＲＤ処理ボウル２０２の縁部２０２ａを嵌め込むように構成されている。流体送出リング２２０は、回転リンス動作中にウエハ１０４の表面に流体を送出するように構成されている。流体は、液体（例えば、脱イオン水、化学物質など）でも気体でもよい。流体は、複数の連続的な供給チューブ２２２を介して、流体送出リングに供給されるように構成されている。供給チューブ２２２は、まず、複数の底壁穴部２０２ｃを通される。その後、供給チューブ２２２は、チャネル２０２ｂ’とＳＲＤ処理ボウルの縁部２０２ａに通され、流体送出リング２２０の複数のリング流入口２２０ｅおよびリング流出口２２０ｅ’に通されている。
【００２１】
供給チューブ２２２のそれぞれは、複数のシール２２４に嵌め込まれるように構成されている。シール２２４は、底壁穴部２０２ｃに近接して配置されている。したがって、シールは、チャネル２０２ｂ’のそれぞれの開口部にほとんど近接して配置されている。複数のシール２２４を用いると、ＳＲＤ処理ボウル２０２の底壁の定められた位置に供給チューブ２２２のそれぞれを安定させることができるため有利である。シール２２４は、さらに、ＳＲＤ処理ボウル２０２および流体送出リング２２０に汚染物質が導入されることを防ぐように構成されている。この図の実施形態は、１つの供給チューブ２２２を実装しているが、他の実施形態において、複数の供給チューブ２２２をチャネル２０２ｂ’のそれぞれに通すことが可能なように本発明を実施することもできることは、当業者にとって明らかである。そのような状況では、供給チューブ２２２のサイズは、複数の供給チューブ２２２がチャネル２０２ｂ’のそれぞれに通るように変更可能である。あるいは、１以上の供給チューブ２２２がそれぞれのチャネル２０２ｂ’に通されるように、それぞれのチャネル２０２ｂ’のサイズを変更してもよい。もちろん、用途によっては、モジュールは、一部のチャネル２０２ｂ’に単一の供給チューブ２２２が通されると共に他のチャネルに複数の比較的小さな供給チューブ２２２が通されるよう設計される。さらに、複数の供給チューブ２２２がそれぞれのチャネル２０２ｂ’に通される状況では、モジュールは、必要であれば、それぞれの供給チューブ２２２が、準備されるウエハの表面に様々な種類の流体を送出可能なように設計される。流体送出リング２２０、リング流入口２２０ｅおよびリング流出口２２０ｅ’、供給チューブの形状に関するさらなる詳細は、図３Ａないし図４Ｄ−２の説明と併せて後に記述する。
【００２２】
ＳＲＤ処理チャンバ２１８は、ＳＲＤ処理ボウル２０２の上方に配置されている。ＳＲＤ処理チャンバ２１８は、ＳＲＤ処理ボウル２０２が上位置にある際にＳＲＤ処理チャンバ２１８がＳＲＤ処理ボウル２０２の周囲を囲むことができるように、ＳＲＤ処理ボウル２０２よりも少し大きく構成されている。シール２２８’を有する停止部２２８は、ＳＲＤ処理チャンバ２１８の内部表面に設けられている。この実施形態では、停止部２２８およびシール２２８’のそれぞれは、連続的なリング状に延びている。しかしながら、停止部２２８およびシール２２８’が、任意の数の連続的なリングとして設けられてもよいことと、停止部２２８およびシール２２８’が、任意の形状であってよいことは、当業者にとって明らかである。
【００２３】
図示するように、ＳＲＤ処理ボウル２０２が下位置にある際に、ウエハ１０４が、ＳＲＤ処理チャンバ２１８の入り口２１８ａを通される。一実施形態では、ウエハ１０４は、ウエハ移送路上のロボットアームによって入り口２１８ａを通される。ウエハ１０４は、回転リンス動作を施されると、ロボットアームによって処理チャンバ２１８から取り出される。この実施形態では、処理チャンバ２１８からウエハを搬送し取り出すために、ロボットアームが用いられたが、処理チャンバからウエハを搬送し取り出す機能が実現される限りは、他の等価な機構（例えば、ウエハ移送路）を用いてもよいことは、当業者にとって明らかである。
【００２４】
図２Ｂは、ＳＲＤ処理ボウル２０２が上位置に在る状態の図２に示されたＳＲＤモジュール２００を示す簡略な部分断面図である。この実施形態では、図に示すように、エアシリンダ２１９は、ブラケット２０５を上昇させ、それにより、ブラケット２０５に取り付けられたＳＲＤ処理ボウル２０２を上位置まで上昇させるように構成されている。ブラケット２０５を上昇させるために、エアシリンダ２１９が用いられたが、ブラケット２０５を上位置に上昇させ上位置から下降させる機能が実現される限りは、他の等価な駆動機構（例えば、電気シリンダ、サーボモータ、ネジ駆動、ベルト駆動など）を用いてもよいことは、当業者にとって明らかである。
【００２５】
さらに、この実施形態では、図２Ｂの実施形態のチャック２１０（この図には図示せず）は、同じ位置に留まるように構成されている。したがって、ウエハを上位置または下位置に移動させるためにチャックの移動を用いる従来のＳＲＤモジュールと異なり、本発明の実施形態は、エアシリンダ２１９を用いて、ＳＲＤ処理ボウル２０２を移動させる。そのため、本発明は、従来技術を超えるいくつかの利点を有する。第１に、従来技術のＳＲＤモジュールと異なり、チャック２１０が同じ位置に留まるため、本発明は、複雑なチャックを設計する必要性に関する問題を排除する。第２に、チャック２１０が、ＳＲＤ処理ボウル２０２内部を上下に移動しないので、チャック２１０は、ＳＲＤ処理ボウル２０２に汚染物質および粒子状物質を導入しない。一実施例では、本発明のチャック２１０は、ウエハ支持プレートを有する中空のチャックであってもよい。
【００２６】
図２Ｂに示すように、ＳＲＤ処理ボウル２０２は、ＳＲＤボウル２０２の上端がＳＲＤ処理チャンバ２１８の停止部２２８に接触するまで上昇する。図に示すように、ＳＲＤ処理ボウル２０２が上位置に在る際には、ウエハ１０４は、リング２２６の少し上方に配置されている。このことは、流体送出リング２２０がＳＲＤ処理ボウル２０２の縁部２０２ａに固定されているために、流体送出リング２２０のリング流出口２２０ｅ’は、ウエハ１０４から十分に離されるように構成されているので有利である。したがって、リング流出口２２０ｅ’において供給チューブ２２２から出る流体の小滴は、ＳＲＤ処理後のウエハ１０４の表面を再汚染しない。すなわち、小滴は、単にボウル２０２内に落ちるのみで、ウエハ１０４のリンスされた表面に触れることはない。
【００２７】
図３Ａは、本発明の一態様に従って、流体送出リング２２０を示す拡大された簡略な断面図である。図示するように、この実施形態では、流体送出リング２２０の断面は、三角形の形状となるように構成されており、リング側壁２２０ａ、リング上壁２２０ｂ、およびリング中空部分下面２２０ｃによって規定されている。リング中空部分下面２２０ｃは、出口面２２０ｈに隣接している。一実施形態では、リング上壁２２０ｂは、流体送出リング２２０の上面を規定しており、下向きに傾斜した表面となるように構成されている。リング下面中空部分２２０ｃは、流体送出リング２２０内に形成されたスロット２２０ｆとして規定される部分的な空洞を示す。リング流入口２２０ｅとして規定される開口部は、中空部分下面２２０ｃとリング側壁２２０ａとの交差部分に設けられる。同様に、リング流出口２２０ｅ’として定められる孔部は、出口面２２０ｈとリング上壁２２０ｂとの間に設けられる。供給チューブ２２２（この図には図示せず）は、リング流入口２２０ｅを経て、流体送出リング２２０に通される。
【００２８】
図示するように、図３Ａの構成において、流体送出リング２２０は、複数のスロット２２０ｆを有するソリッドコア構造となるように構成されている。しかしながら、他の構成では、図３Ｂの実施形態に示すように、流体送出リングは、ソリッド構造の形態でもよい。図３Ｂの流体送出リング２２０’は、リング構造２２０ａ₁ によって規定されている。案内チャネル２２０ｆ’は、リング構造２２０ａ₁ の内部に配置されるように構成されている。この実施形態では、供給チューブ２２２は、リング流入口２２０ｅを経て、流体送出リング２２０’の案内チャネル２２０ｆ’に通される。リング流入口２２０ｅおよびリング流出口２２０ｅ’のそれぞれの内径は、およそ、約１／８インチから約５／３２インチの範囲が好ましく、約１／８インチが好ましい直径である。
【００２９】
図３Ａおよび図３Ｂの実施例では、流体送出リング２２０の断面は三角形の形態であるが、流体送出リング２２０の断面が任意の形状でよいことは、当業者にとって明らかである。さらに、図３Ｂには、１つの供給チューブ２２２のみが示されているが、実装されるウエハのサイズやプロセスに応じて、ＳＲＤモジュールの動作を最適化するために、各チャネル２０２ｂ’に任意の数の供給チューブを通してもよいことは、当業者にとって明らかである。後で示すように、典型的な３００ｍｍウエハに対しては、８つの供給チューブ２２２が、流体送出リング２２０の周りに均等に配置される。もちろん、すべての供給チューブ２２２を同時に用いる必要はなく、用途に応じて、異なる種類の流体を、様々な供給チューブ２２２に供給することも可能である。
【００３０】
図３Ｃは、本発明の一実施例に従って、連続的な供給チューブ２２２の利用を示すＳＲＤモジュール２００の拡大された部分断面図である。この実施形態では、まず、供給チューブ２２２は、ＳＲＤ処理ボウル２０２の底壁孔部２０２ｃを経て、ＳＲＤ処理ボウル２０２の側壁２０２ｂのチャネル２０２ｂ’に通される。その後、供給チューブ２２２は、チャネル２０２ｂ’とＳＲＤ処理ボウル２０２の縁部２０２ａを経て、流体送出リング２２０のリング流入口２２０ｅに通される。次に、供給チューブ２２２は、リング流出口２２０ｅ’を経て、流体送出リング２２０から出る。図に示すように、一実施形態において、供給チューブ２２２は、単一の連続的なチューブであることにより、流体供給路の完全性を改善して、供給路全体で汚染物質の導入を防ぐことが好ましい。しかしながら、他の実施形態において、複数のチューブ断片を連結して供給チューブ２２２を設けてもよい。
【００３１】
図３Ｃの実施形態に示されているように、シール２２４は、チャネル２０２ｂ’に沿って、ＳＲＤ処理ボウル２０２の底壁２０２ｂ”に配置され、供給チューブを適切な位置に固定すると共に、流体のもれを防ぐ。シール２２４に加えて、ＳＲＤ処理ボウル２０２の側壁２０２ｂの内部に、ＳＲＤ処理ボウル２０２の縁部２０２ａにほぼ近接して、チャネル２０２ｂ’の上端に向かって、オプションのシール２２４’を設けてもよい。オプションのシール２２４’は、チャネル２０２ｂ’内部で供給チューブをさらに固定し、回転リンス動作への汚染物質の導入をさらに防ぐために用いられてもよい。
【００３２】
単一の供給チューブ２２２を用いるＳＲＤモジュールでは、供給チューブ２２２の内径は、大体、約０．０６０インチから約０．１８８インチの範囲であることが好ましく、約０．０６０インチであることが好ましい。したがって、約１／８インチの供給チューブに対しては、流体の流量は、約３５p.s.i.で約０．７前後である。
【００３３】
図３ＣのＳＲＤモジュール２００は、ウエハ１０４の表面を再汚染することなしに、ウエハ１０４の表面に流体を送出するように構成されている。従来のＳＲＤモジュールでは、流体は、ウエハ１０４の表面よりも上に配置されたスピゴットを介して、ウエハ１０４の表面に送出される。したがって、残りの流体の小滴が、処理済みのウエハの表面を再汚染する。逆に、本発明のこの実施例では、流体送出リング２２０が、ＳＲＤ処理ボウル２０２の縁部２０２ａに固定されていることにより、流体送出リング２２０のリング流出口２２０ｅ’は、ウエハ１０４から十分に離されている。或る水平面上にウエハ１０４の表面を配置した結果として、ウエハ１０４を遠ざけることができる。その水平面は、流体送出リング２２０のリング流出口２２０ｅ’の水平面よりも十分に低く配置される。さらに、リング流出口２２０ｅ’が配置されている垂直面は、ウエハ１０４の端部の垂直面よりもＳＲＤ処理ボウル２０２の側壁２０２ｂに実質的に近くなるように構成されている。したがって、供給チューブ２２２に残った流体の小滴が、それ以外には汚染のない、リンスまたは準備されたウエハ１０４の表面を再汚染することはない。
【００３４】
さらに、供給チューブ２２２、流体送出リング２２０、およびＳＲＤ処理ボウル２０２は、化学的に不活性な材料（例えば、テフロン（商標））から製造されることが好ましい。このことが有利であるのは、従来技術のＳＲＤモジュールでの化学的に相性の悪い構成要素の使用に関する問題を排除するからである。しかしながら、当業者にとって明らかなことであるが、供給チューブ２２２、流体送出リング２２０、ＳＲＤ処理ボウル２０２、およびＳＲＤモジュールのその他すべての構成要素は、用いられる材料が化学的に相性のよいものであり、ＳＲＤモジュールへの汚染物質の導入が低減される限りは、異なる材料から製造されてもよい（例えば、フルオロロイ、ポリプロピレン、フッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンなど）。
【００３５】
図４Ａは、複数のリング流入口２２０ｅと、それに対応する複数のリング流出口２２０ｅ’および複数のスロット２２０ｆと、を有する流体送出リング２２０の立体図である。図４Ａの実施形態では、複数のリング流入口２２０ｅおよび複数の対応する反対側のリング流出口２２０ｅ’は、複数のリング流入口２２０ｅがほぼ対称となるように流体送出リング２２０の周囲に配置されるように構成されている。一実施形態では、リング流入口２２０ｅおよびリング流出口２２０ｅ’の数は、約８である。しかしながら、リング流入口２２０ｅおよびリング流出口２２０ｅ’の対は、基板全体の所望の流体塗布プロフィルを実現するために、任意の数に変更して、任意の相対間隔で配置してよい。スロット２２０ｆとして規定される複数の空洞は、流体送出リング２２０内部において、実質的に、リング流入口２２０ｅのそれぞれと、それに対応するリング流出口２２０ｅ’との間に配置されている。１つの好ましい実施形態では、スロット２２０ｆの数は、リング流入口２２０ｅおよびリング流出口２２０ｅ’の対と等しくなるように構成されている。スロット２２０ｆは、供給チューブ２２２が、リング流入口２２２ｅの１つを経て流体送出リング２２０に挿入された後に、流体送出リング２２０から出ることができるように設計されている。したがって、一実施例では、流体（例えば、脱イオン水）は、供給チューブ２２２を介してウエハ１０４の表面全体にほぼ均一に供給される。供給チューブ２２２は、リング流入口２２０ｅを介して反対側のリング流出口２２０ｅ’から外に出ており、ウエハ１０４の表面に流体を送出する。
【００３６】
図４Ａには、さらに、供給チューブ２２２のそれぞれの一般的な方向が示されている。図に示すように、供給チューブ２２２のそれぞれは、一般に、ウエハ１０４の中央領域２４１に向かって、中央領域方向２４０に向けられる。したがって、一実施形態では、脱イオン水は、ウエハ１０４の中央領域２４１に向かって方向付けられる。しかしながら、他の実施形態において、ウエハに形成されたフィルム層のエッチングに用いられる化学物質（例えば、ＨＦ）などの他の流体や、気体（例えば、Ｎ₂ ）が、リング流入口２２０ｅおよび流出口２２０ｅ’の１以上の残りの対を利用して、ＳＲＤモジュールに送出されてもよい。
【００３７】
図４Ｂは、本発明の一実施形態に従って、複数のリング流入口２２０ｅと、それらに対応する複数のリング流出口２２０ｅ’および複数のスロット２２０ｆと、の位置を示す流体送出リング２２０の上面図である。図示するように、３００ｍｍのウエハに対して、流体送出リングの内径Ｄ₂₂₀ は、大体、約１３．５インチから約４インチの範囲でよく、約１３．１２５インチが好ましい。２つの隣接するリング流出口２２０ｅ’の間の円弧距離および２つの隣接するリング流入口２２０ｅの間の円弧距離に対応する角度θは、大体、約３０度から約１８０度の範囲であり、約４５度であることが好ましい。
【００３８】
図４Ｂの流体送出リング２２０のＡ−Ａにおける断面図が、本発明の別の態様に従って、図４Ｃに示されている。図４Ｃの実施形態には、複数のリング流入口２２０ｅと、それらに対応する複数のリング流出口２２０ｅ’および複数のスロット２２０ｆが示されている。さらに、流体送出リング２２０の下向きに傾斜したリング上壁２２０ｂが示されている。
【００３９】
図示するように、各スロット２２０ｆの幅は、およそ、約０．１２５インチから約０．２５０インチの範囲であり、約１／８インチであることが好ましい。また、流体送出リング２２０の厚さＴ₂₂₀ は、およそ、約０．７５インチから約２．００インチの範囲であり、約１．７２２インチ前後であることが好ましい。
【００４０】
図４Ｄ−１は、本発明の別の実施形態に従って、流体送出リング２２０のいくつかの空洞すなわちスロット２２０ｆの１つを示す流体送出リング２２０の部分立体図である。図示するように、除去体積２２０ｆ₁ は、供給チューブ２２２（この図には図示せず）が、リング流入口２２０ｅを経て流体送出リング２２０に挿入され、リング流出口２２０ｅ’を介して出ることを可能とするように、流体送出リング内に規定されている。図示するように、一実施形態では、除去体積２２０ｆ₁ は、流体送出リング２２０の側面とほぼ同様の側面を有してよい。しかしながら、除去体積２２０ｆ₁ の側面が、他の形状を有していてもよいことは、当業者にとって明らかである。
【００４１】
図４Ｄ−２は、本発明の別の態様に従って、図４Ｄ−１のスロットの除去体積２２０ｆ₁ を示す立体図である。図示するように、除去体積２２０ｆ₁ は、ソリッドコアを有し、テフロン（商標）を材料としている。好ましい実施形態では、除去体積の厚さＴ_volumeは、大体、約．１２５インチから約０．２５０インチの範囲であり、約１／８インチであることが好ましい。
【００４２】
理解を深めるために従来技術をある程度詳しく説明したが、添付の特許請求の範囲内で特定の変更と修正を行ってもよいことは明らかである。例えば、本明細書に記載された実施形態は、主に、ウエハを回転、リンス、および乾燥（ＳＲＤ）することを目的としたものであったが、本発明のＳＲＤモジュールが、あらゆる種類の基板の回転リンスに適することは明らかである。さらに、本明細書に記載された実施例は、特に、３００ｍｍのウエハを用いるＳＲＤモジュールを目的としたものであったが、本発明のＳＲＤモジュールが、ハードディスクなど、あらゆるサイズのウエハまたは基板の回転リンスに適することは明らかである。したがって、本実施形態は、例示的なものであって、制限的なものではないとみなされ、本発明は、本明細書に示した詳細に限定されず、添付の特許請求の範囲および等価物の範囲内で修正可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 代表的な従来技術の回転、リンス、および乾燥（ＳＲＤ）モジュールを示す図。
【図２Ａ】 本発明の一実施形態に従って、ＳＲＤ処理ボウルが下位置に配置されている状態のＳＲＤモジュールを示す簡略な断面図。
【図２Ｂ】 本発明の別の実施形態に従って、ＳＲＤ処理ボウルが上位置に在る状態の図２に示されたＳＲＤモジュールを示す簡略な断面図。
【図３Ａ】 本発明のさらに別の実施形態に従って、複数のスロットを有する流体送出リングを示す拡大された簡略な断面図。
【図３Ｂ】 本発明の一態様に従って、案内チャネルを有する流体送出リングを示す拡大された簡略な断面図。
【図３Ｃ】 本発明の別の態様に従って、一つの連続的な供給チューブを用いるＳＲＤモジュールを示す拡大された部分断面図。
【図４Ａ】 本発明の別の態様に従って、複数のリング流入口と、複数の対応するリング流出口と、複数の対応するスロットと、を有する流体送出リングを示す立体図。
【図４Ｂ】 本発明のさらに別の態様に従って、流体送出リングを示す上面図。
【図４Ｃ】 本発明の別の態様に従って、流体送出リングを示す簡略な断面図。
【図４Ｄ−１】 本発明のさらに別の実施形態に従って、流体送出リングのいくつかの空洞すなわちスロットの１つを示す流体送出リングの部分立体図。
【図４Ｄ−２】 本発明のさらに別の態様に従って、流体送出リングの除去体積を示す図４Ｄ−１のスロットの立体図。
【符号の説明】
１００…ＳＲＤモジュール
１０２…ボウル
１０２ａ…ボウル縁部
１０４…ウエハ
１０６…スピンドル
１０８…スピンドル爪部
１１０…チャック
１１２…回転方向
１１４…移動方向
１１６…モータ
１１７…軸
１１８…ＳＲＤハウジング
１２０…スピゴット
１２１…スピゴット移動方向
１２２…チューブ
１２４…背面リンスノズル
１２６…シール
１２８…排出ポート
２００…ＳＲＤモジュール
２０２…ＳＲＤ処理ボウル
２０２ａ…縁部
２０２ｂ…側壁
２０２ｂ’…チャネル
２０２ｂ”…底壁
２０２ｃ…底壁穴部
２０５…ブラケット
２０６…スピンドル
２０８…スピンドル爪部
２１０…チャック
２１１…リング支持体
２１２…回転方向
２１７…軸
２１８…ＳＲＤ処理チャンバ
２１８ａ…入り口
２１９…エアシリンダ
２２０…流体送出リング
２２０ａ…リング側壁
２２０ｂ…リング上壁
２２０ｃ…リング中空部分下面
２２０ｅ…リング流入口
２２０ｅ’…リング流出口
２２０ｆ…スロット
２２０ｈ…出口面
２２０’…流体送出リング
２２０ａ₁ …リング構造
２２０ｆ’…案内チャネル
２２０ｆ₁ …除去体積
２２２…供給チューブ
２２４…シール
２２４’…オプションのシール
２２６…リング
２２８…停止部
２２８’…シール
２４０…中央領域方向
２４１…中央領域

Claims (29)

1. 基板を準備する際に用いられる流体送出モジュールであって、
   準備される基板を収容するよう設計され、底壁と側壁とを有する処理ボウルと、
   前記処理ボウルの前記側壁に取り付けられるように構成された流体送出リングと、
   を備え、
   前記流体送出リングは、
   前記流体送出リングに設けられた複数の流入口および流出口の対を備え、
   前記複数の流入口および流出口の対のそれぞれは、対応する供給チューブを受け入れるよう設計されており、対応する供給チューブのそれぞれは、前記流体送出リングの前記複数の流出口のそれぞれを終点とする端部を有し、前記基板の表面に流体を方向付けるように構成されている、流体送出モジュール。
2. 請求項１に記載の基板を準備する際に用いられる流体送出モジュールであって、
   前記ボウルの前記側壁は、さらに、
   複数の供給チューブの数に等しい複数のチャネルを備え、前記複数のチャネルは、前記複数の供給チューブが前記流体送出リングの前記複数の流入口および流出口の対に導く前記複数のチャネルのそれぞれを介して通されるように備えられている、流体送出モジュール。
3. 請求項１に記載の基板を準備する際に用いられる流体送出モジュールであって、
   前記複数の対応する供給チューブの各端部は、概して、前記流体送出リングによって規定される中央領域に向かって方向付けられており、前記中央領域は、前記基板の位置を規定する、流体送出モジュール。
4. 請求項３に記載の基板を準備する際に用いられる流体送出モジュールであって、
   前記流体送出リングは、さらに、
   前記複数の流入口および流出口の対のそれぞれの位置で規定される複数のスロットを備え、
   各スロットは、前記複数の対応する供給チューブのための通路を規定するように構成されている、流体送出モジュール。
5. 請求項３に記載の基板を準備する際に用いられる流体送出モジュールであって、
   前記流体送出リングと、前記処理ボウルと、前記複数の対応する供給チューブとは、それぞれ、化学的に不活性な材料で形成されている、流体送出モジュール。
6. 請求項３に記載の基板を準備する際に用いられる流体送出モジュールであって、
   前記流体送出リングは、三角形の断面形状を有する、流体送出モジュール。
7. 請求項６に記載の基板を準備する際に用いられる流体送出モジュールであって、
   前記複数の流入口および流出口の対は、前記三角形の断面形状の異なる複数の角に設けられており、前記複数の流入口および流出口の対の前記複数の流出口は、前記中央領域に最も近接した前記複数の角のうちの１つの周辺に設けられている、流体送出モジュール。
8. 請求項７に記載の基板を準備する際に用いられる流体送出モジュールであって、
   前記流体送出リングの前記複数の流出口は、前記基板の直径よりも大きい前記流体送出リングのリング直径を囲んで配置されている、流体送出モジュール。
9. 請求項１に記載の基板を準備する際に用いられる流体送出モジュールであって、
   前記処理ボウルは、前記基板を保持して回転させるためのチャックを囲むように構成されている、流体送出モジュール。
10. 請求項９に記載の基板を準備する際に用いられる流体送出モジュールであって、
    前記チャックは、或る高さに固定されるように構成されており、
    前記処理ボウルは、第１の位置と第２の位置との間を移動するように構成されている、流体送出モジュール。
11. 請求項２に記載の基板を準備する際に用いられる流体送出モジュールであって、さらに、
    前記処理ボウルの側壁の前記複数の対応するチャネル内で、前記複数の供給チューブを固定するように構成された対応するシールを備える、流体送出モジュール。
12. 請求項１に記載の基板を準備する際に用いられる流体送出モジュールであって、
    前記流体は、脱イオン水と化学物質と気体とのうちの１以上の中から選択され、各流体は、前記基板の表面に供給されて前記準備を可能とするように構成されている、流体送出モジュール。
13. 請求項１に記載の基板を準備する際に用いられる流体送出モジュールであって、
    前記基板は、半導体ウエハである、流体送出モジュール。
14. 流体送出リングを製造するための方法であって、
    側面と、上面と、下面と、を有するソリッドリングを生成する工程と、
    前記ソリッドリングの前記下面に複数のスロットを形成する工程であって、前記複数のスロットのそれぞれは、前記ソリッドリングの内部に延びており、前記側面に近接する側壁と、前記上面に近接する上壁とを規定する、工程と、
    前記複数のスロットのそれぞれに複数の流入孔と複数の流出孔とを生成する工程であって、前記複数の流入孔は、前記側壁と前記下面との交差部分に設けられ、前記複数の流出孔は、前記上壁と前記下面との交差部分に設けられる、工程と、
    を備え、
    複数の対応する流入孔と流出孔とスロットとは、前記流体送出リング内の領域に前記流体を送るための複数のチューブを受け入れる複数の通路を規定するように構成されている、方法。
15. 請求項１４に記載の方法であって、さらに、
    前記ソリッドリングと前記複数のチューブとを、化学的に不活性な材料で形成する工程を備える、方法。
16. 請求項１４に記載の方法であって、
    前記上側面は、前記流体送出リングによって供給される前記流体の送出を規定する下向きに傾斜した面である、方法。
17. 請求項１４に記載の方法であって、
    前記複数の流出孔は、前記流体送出リングの前記上壁および前記下面の交差部分にリング状に配置されており、前記リングの直径は、準備される前記基板の直径よりも大きい、方法。
18. 流体送出リングを利用するモジュールにおいて半導体ウエハをリンスするための方法であって、
    略円形の形状の底壁と、前記底壁から上向きに延びる円筒形のチャンバを規定するための側壁と、前記底壁から前記側壁の上端に延びる前記側壁内の複数のチャネルと、を有する処理ボウルを準備する工程と、
    前記処理ボウルの前記側壁に流体送出リングを取り付ける工程と、
    前記処理ボウルを利用して、複数のリング流入口および流出口の対と、複数の対応するスロットと、を有する前記流体送出リングに、複数の供給チューブを挿入する工程と、
    前記供給チューブに流体を送る工程と、
    前記処理ボウル内に配置された半導体ウエハの表面に流体を方向付ける工程と、を備える、方法。
19. 請求項１８に記載の方法であって、さらに、
    上端および下端と有し、ウエハの入口が形成された処理チャンバを準備する工程であって、前記下端は、前記処理ボウルの周囲を囲むように構成されている、工程を備える、方法。
20. 請求項１８に記載の方法であって、
    前記処理ボウルを利用して前記流体送出リングに複数の供給チューブを挿入する前記工程は、
    前記複数の対応するチャネルに前記複数の対応する供給チューブを挿入する工程と、
    前記複数のスロットを利用して、前記複数の対応する流入口および流出口の対に前記複数の対応する供給チューブを通す工程と、
    を含む、方法。
21. 請求項１８に記載の方法であって、さらに、
    前記処理ボウル内に、前記半導体ウエハを保持して回転させるように構成されるチャックを準備する工程と、
    前記処理ボウルの側壁の前記対応する複数のチャネル内で前記複数の供給チューブを固定するように構成される複数のシールを準備する工程と、
    を備える、方法。
22. 基板回転モジュールで用いられる流体送出リングであって、処理ボウルの側壁に取り付けられるように構成された前記流体送出リングは、
    前記流体送出リングに設けられた複数の流入口および流出口の対を備え、
    前記複数の流入口および流出口の対のそれぞれは、対応する供給チューブを受け入れるよう設計されており、
    対応する供給チューブのそれぞれは、前記流体送出リングの前記複数の流出口のそれぞれを終点とする端部を有し、前記基板の表面に流体を方向付けるように構成されている、流体送出リング。
23. 請求項２２に記載の流体送出リングであって、
    前記複数の対応する供給チューブのそれぞれは、概して中央領域の方向に向かって前記基板の表面に流体を送出するように構成されており、
    前記中央領域は、準備される前記基板の或る位置である、流体送出リング。
24. 請求項２２に記載の流体送出リングであって、
    前記流体送出リングと、前記処理ボウルと、前記複数の対応する供給チューブとは、それぞれ、化学的に不活性な材料で形成されている、流体送出リング。
25. 請求項２２に記載の流体送出リングであって、
    前記流体送出リングの前記複数の流出口は、準備される前記基板の直径よりも大きい前記流体送出リングのリング直径を囲んで配置されている、流体送出リング。
26. 基板リンスモジュールで用いられる流体送出リングであって、
    側壁と、下面と、略円形の上壁と、を有する三角形の構造と、
    複数の流入口および流出口の対と、
    を備え、
    前記複数の流入口は、前記側壁と前記下面との間に設けられ、
    前記複数の流出口は、前記下面と前記上壁との間に設けられ、
    流入口および流出口の対のそれぞれは、複数の対応する供給チューブを受け入れて固定するように構成されており、
    前記複数の対応する供給チューブのそれぞれは、前記複数の対応する流出口のそれぞれに端部を有し、準備される基板の表面に流体を送出するように構成されている、流体送出リング。
27. 請求項２６に記載の流体送出リングであって、
    前記流体送出リングは、化学的に不活性な材料で構成されている、流体送出リング。
28. 請求項２６に記載の流体送出リングであって、
    前記複数の流入口および流出口の対は、それぞれ、前記側壁と前記下面との間と、前記上壁と前記下面との間とに、対称的に設けられている、流体送出リング。
29. 請求項２６に記載の流体送出リングであって、さらに、
    前記三角形の構造内に設けられた複数のスロットを備え、
    前記対応するスロットのそれぞれは、前記複数の流入口および流出口の対のそれぞれの間、かつ、前記三角形の構造の前記下面の上に設けられている、流体送出リング。

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