JP4979865B2 - 半導体ウェハ底面リンス用調整可能ノズル組立体付きスピン・リンス・ドライステーション - Google Patents
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Description
【発明の背景】
本発明は半導体の製造に関し、特に、調整可能ノズル組立体、その調整可能ノズル組立体を含み、半導体ウェハの底面をスピンリンスするスピン・リンス・ドライステーション、および半導体ウェハの底面をスピンリンスする方法に関するものである。
【0002】
半導体デバイスの製造においては、様々なウェハ準備工程が実行される。こうした準備工程の1つでは、残留化学溶液を洗い流し、微粒子状汚染物質を取り除くために、例えばスピン・リンス・ドライ(SRD)ステーション内で、ウェハ上に脱イオン(DI)水が噴流される。最近まで、ウェハ汚染を効果的にリンスして抑える作業は、主にウェハの表側に重点が置かれていた。しかしながら、半導体業界が、300mm等のより大きなウェハ及び0.18μm等のより小さな特徴サイズへと移行するにつれ、ウェハの底面、つまり裏側で、ウェハ汚染を効果的にリンスして抑えることは重要性が高くなりつつある。図1Aは、SRDステーション内でウェハの底面にDI水を噴流するのに使用される従来の手法の1つを表す簡略断面図である。ここで示すように、ウェハ10はローラ14により支持され、このローラ14はウェハ10のエッジに接触し、ウェハの表側10aまたは底面10bのいずれかに微粒子状汚染物質が入り込むのを回避する。ノズル16は、液体供給チューブ20を介してDI水の源18に結合されており、カップ12の底部に配置されている。ウェハ10を回転させる間に、ノズル16はウェハの底面10bに向けてDI水を噴流する。
【0003】
ウェハの底面を完全に洗浄するために、DI水の噴流をウェハの中心部に当てることは必須である。噴流がウェハの周辺部分のみに当たる場合、ウェハの回転により生成される遠心力により、DI水がウェハの中心部に達することが妨げられる。その結果、残留化学溶液及び汚染物質、例えば微粒子は、ウェハの底面の中心部分から取り除かれない恐れがある。ウェハの底面での微粒子状汚染物質の量が許容レベルを超えた場合、歩留まり率は大幅に低下する可能性がある。
【0004】
図1Bは、図1Aにおいて示したノズル16の拡大図である。図1Bに示すように、ノズル16はベース部16aを含み、ここから一対の全体的に肘型の放水口16bが延びている。放水口16bの直立部分は、僅かに内側に、つまり僅かにベース部16aの方向に傾いている。ベース部16aの下には、ねじ部16cとコネクタ部16dとが設けられている。ねじ部16cは、ノズル16を適切な場所で保持するために、カップ12(図1A参照)の底部の下に配置される取り付け具に螺合される。液体供給チューブ20(図1A参照)の一方の端部はコネクタ部16dに結合される。
【0005】
図1Aに示すように、ノズル16はカップの底部の中心部から離れて配置されるが、これは、ローラ12が取り付けられるスピンドルアーム及びスピンドルフィンガを回転させる回転可能軸が、カップの底部の中心部に配置されるためである。この中心を外れた配置の結果、ノズル16の放水口16bから噴流されるDI水は、ウェハ10の底面10bの周辺部分に向けて送られる。肘型放水口16bは硬質プラスチックで形成されるため、この放水口の位置は、可能であったとしても、最低限の範囲でしか調整できない。更に、ノズル16が取り付け具に完全にねじ込まれた後、ノズル16の高さは固定され、引き上げることはできない。
【0006】
図1Aに示すような従来のSRDステーション内のノズルの限られた調整可能性という点から見ると、ノズルから噴流されたDI水がウェハの底部の中心部に当たるようなシステムを構成することについて、問題が発生している。この状況を更に複雑にする点として、ウェハがカップ内に配置された後、不透明なウェハがオペレータの視野方向をさえぎるため、オペレータはDI水がウェハの底面に当たっている場所を確認することができない。したがって、限られた調整が行われる場合でも、オペレータには、DI水の噴流がウェハの底面の中心部に正しく当たっているかどうかを判断するための信頼できる方法がない。
【0007】
これらを考慮すると、DI水の噴流をウェハの中心部に確実に当てる、ウェハの底面をスピンリンスする方法及び装置に対する必要性が存在する。
【0008】
【発明の概要】
大まかに言えば、本発明は、調整可能ノズルを含むノズル組立体を提供することで、この必要性を満たす。調整可能ノズルの位置を調整することで、ノズルから噴流される液体が半導体ウェハの底面の中心部に向けて送られるように、ノズルの向きを合わせることができる。本発明は、更に、この調整可能ノズルを含むスピン・リンス・ドライステーションと、半導体ウェハの底面をスピンリンスする方法と、を提供する。
【0009】
本発明の一態様によれば、ノズル組立体が提供される。このノズル組立体は、第1の端部及び第2の端部を有するコネクタチューブを含む。このコネクタチューブの外面はねじ切りされている。内部を貫通する穴を有する第1のキャップは、このコネクタチューブの第1の端部に螺合される。内部を貫通する穴を有する第2のキャップは、このコネクタチューブの第2の端部に螺合される。第1及び第2のキャップは、それぞれ、上側表面とねじ切りされた内面とを有する。このノズル組立体は、更に、流路を規定する管状部を有するノズルを含む。この管状部は、ノズルの位置を軸方向及び回転方向で調整できるように、第1のコネクタキャップの穴の中に配置される。
【0010】
一実施形態において、このノズル組立体は、更に、コネクタチューブ上に配置される第1及び第2のナットを含む。望ましい場合、第1及び第2のナットのうちの一方をコネクタチューブと一体化させることができる。第1及び第2のコネクタチューブのねじ切りされた内面は、好ましくは第1の直径を有し、第1及び第2のコネクタキャップの上側表面の穴は、好ましくは第2の直径を有し、この第2の直径は第1の直径よりも小さい。この実施形態において、第1及び第2のコネクタキャップのねじ切りされた内面と第1及び第2のコネクタキャップの上側表面の穴との間にはテーパ付き表面が延びる。
【0011】
一実施形態において、このノズルは、更に、内部に規定された流路を有するヘッド部を含む。この実施形態において、ノズルのヘッド部内に規定された流路は、好ましくは、ノズルの管状部内に規定された穴に垂直な平面に対して、約35度乃至約75度の角度を成す。
【0012】
一実施形態において、第1のシール部材が第1及び第2のコネクタキャップの上側表面に近接して設けられ、第2のシール部材がコネクタチューブの第1及び第2の端部に近接して設けられる。この実施形態において、第1のシール部材は、好ましくは分割リングシールであり、第2のシール部材は、好ましくはバルクヘッド嵌め込みシールである。
【0013】
本発明の別の態様によれば、半導体ウェハをスピンリンスするスピン・リンス・ドライ(SRD)ステーションが提供される。このSRDステーションは、底壁及び側壁を有するカップを含む。回転部材がカップ内に配置され、この回転部材は回転可能軸に取り付けられる。複数の支持部材が回転部材に取り付けられ、この支持部材は回転部材の上で半導体ウェハを支持するように構成される。このSRDステーションは、更に、この回転可能軸とカップ内に取り付けられた調整可能ノズル組立体とを回転させるモータを含む。この調整可能ノズル組立体は、カップ内で支持される半導体ウェハの底面の中心部に向かって液体の噴流を送るために配置される。
【0014】
この調整可能ノズル組立体は、好ましくは更に、第2のコネクタキャップの穴の中に配置された液体供給チューブを含む。この液体供給チューブは、好ましくは脱イオン水の源に結合される。
【0015】
一実施形態において、この調整可能ノズル組立体はカップの底壁の開口部に配置される。この実施形態において、この調整可能ノズル組立体は上で指定した構成要素を含み、ノズルの管状部は、ノズルの位置を垂直方向及び回転方向で調整できるように、第1のコネクタキャップの穴の中に配置される。別の実施形態において、この調整可能なノズル組立体はカップの側壁の開口部に配置される。この実施形態において、この調整可能ノズル組立体は上で指定した構成要素を含み、ノズルの管状部は、ノズルの位置を水平方向及び回転方向で調整できるように、第1のコネクタキャップの穴の中に配置される。
【0016】
一実施形態において、この調整可能ノズル組立体は、更に、コネクタチューブに配置された第1及び第2のナットを含む。この第1及び第2のナットは、調整可能ノズル組立体がカップ内でどのように取り付けられるかに応じて、カップの底壁または側壁にコネクタチューブを固定する。
【0017】
本発明の更に別の態様によれば、半導体ウェハの底面をスピンリンスする方法が提供される。この方法において、カップ内に配置された半導体ウェハの底面に向けて液体を噴流する調整可能ノズルを有するカップが、第1に用意される。次に、この調整可能ノズルから半導体ウェハの底面の中心部に液体が噴流される。好ましくは、液体が噴流される前に、ウェハの底面の中心部に向けて、調整可能ノズルから液体が噴流されるように、この調整可能ノズルの向きを合わせる。
【0018】
本発明の一実施形態において、この調整可能ノズルの向きを合わせる動作は、(a)調整可能ノズルが、スピンリンスのために半導体ウェハがカップ内に配置されることになる方向を向くように、調整可能ノズルの向きを合わせる工程と、(b)カップ内において、スピンリンスのために半導体ウェハが配置されることになる位置に、ほぼ透明な基板を配置する工程と、(c)ほぼ透明な基板の底面に向けて、調整可能ノズルから液体を噴流する工程と、(d)液体がほぼ透明な基板の底面に当たる位置を観察する工程と、(e)液体がほぼ透明な基板の中心部に当たっていない場合に、調整可能ノズルの位置を調整する工程と、(f)液体がほぼ透明な基板の中心部に当たるまで、工程(b)ないし工程(e)を繰り返す工程と、を含む。
【0019】
本発明のノズル組立体では、有利なことに、オペレータは、スピンステーションにおける許容範囲に補正するために、ノズルの位置を容易に調整することが可能であり、例えば、スピンドルの高さはスピンステーションごとに変化するかもしれない。本発明の半導体ウェハの底面をスピンリンスする方法においては、有利なことに、調整可能ノズルの方向を合わせて、半導体ウェハの底面の中心部にDI水等の液体を確実に噴流するために、ほぼ透明な基板が使用される。これにより、ウェハの底面全体が完全にリンスされる状態が確保される。方向を正しく合わせた調整可能ノズルが付いた本発明のノズル組立体を使用することで、図1A及び1Bに示す従来のノズルに比べ、半導体ウェハの底面のウェハ微粒子数が改善されることは、テストにより確認されている。
【0020】
上述した全般的な説明及び以下の詳細な説明は、特許請求の範囲に記載された本発明を例示且つ説明するためのものであり、制限するものではないことは理解されよう。
【0021】
本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の例示的実施形態を示すと共に、説明と合わせて本発明の原理を明らかにする。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を、添付図面に基づき詳細に説明する。図1A及び1Bについては、「発明の背景」の節において説明済みである。
【0023】
本発明では、ノズルが垂直方向(或いはノズル組立体が横向きに取り付けられる時は水平方向)及び回転方向の両方で調整可能であるノズル組立体を提供する。本発明は、また、半導体ウェハの底面を噴流するために、この調整可能ノズル組立体が使用されるスピン・リンス・ドライ(SRD)ステーションを提供する。本発明は、更に、半導体ウェハの底面、つまり裏側をスピンリンスする方法を提供する。この方法の一実施例において、調整可能ノズルを正しく合わせた状態を確保するために、ほぼ透明な基板、例えばウェハを使用することができる。
【0024】
図2は、本発明の一実施例に従う、半導体ウェハの底面を噴流する調整可能ノズル組立体を含むSRDステーション100の簡略側面図を示している。ここに示すように、カップ102は、底壁102bと、底壁102bから上方に延びる側壁102aとを含む。複数のローラ104は、ほぼ透明なウェハ106を、そのサイドエッジに沿って支持し、ローラの数は通常四つである。それぞれのローラ104は、対応する数のスピンドルフィンガ108の1つに配置される。それぞれのスピンドルフィンガ108はスピンドルアーム110に配置され、このスピンドルアーム110は軸112に取り付けられる。当業者に広く知られているように、軸112は、この軸及びそれに結合される構造物を回転させるスピンモータ114に結合される。調整可能ノズル組立体116は、カップ102の底壁102bに取り付けられ、液体供給チューブ120を通じて脱イオン(DI)水の源118に結合される。調整可能ノズル組立体116は、下で更に詳しく説明するように、底壁102bの両側に向かい合って配置される1対のナット122a及び122b(ナット122bは図2では図示せず)により、底壁102bに固定される。
【0025】
ほぼ透明なウェハの使用により、オペレータは、調整可能ノズル組立体116から噴流されたDI水がウェハ106の底面の中心部に当たっているかどうかを視覚的に判断することができる。DI水の噴流がウェハ106の底面の中心部に当たっていない場合、オペレータは、ノズルに適切な調整を施すことができる。位置ずれの種類に応じて、ノズルの位置は、ノズルを垂直方向に、つまり上下に動かすこと、或いはノズルを回転させることにより、調整できる。ノズルを正しく合わせた後、半導体ウェハのスピンリンスを開始することができる。
【0026】
図3は、本発明の別の実施例に従う、半導体ウェハの底面を噴流する調整可能ノズル組立体を含むSRDステーション100’の簡略側面図を示している。ここに示すように、調整可能ノズル組立体116は、カップ102の側壁102aに取り付けられる。調整可能ノズル組立体116は、側壁102aの両側に向かい合って配置される1対のナット122a及び122b(ナット122bは図3では図示せず)により、側壁102aに固定される。この構成において、ノズルが位置ずれを生じている場合、ノズルの位置は、ノズルを水平に、つまり前後に動かすこと、或いはノズルを回転させることで、調整できる。
【0027】
図4は、図2のカップ102の平面図である。図4に示すように、4つのローラ104は、それぞれ、スピンドルフィンガ108の1つに取り付けられ、ほぼ透明なウェハ106をスピンドルアーム110の上方で支持する。上で述べたように、ノズルの向きを合わせる間、ほぼ透明なウェハ106の使用により、オペレータは、ノズルから噴流されたDI水がウェハの底面の中心部に当たっているかどうかを判断することができる。ノズルの方向が正しくない場合は、下で更に詳しく説明するように、半導体ウェハの処理を開始する前に、ほぼ透明なウェハ106を使用して、必要な調整を施すことができる。図4から明らかなように、調整可能ノズル組立体116からのDI水の噴流は、スピンドルアーム110がカップ102内で回転するにしたがって、これにより断続的に遮断される。しかしながら、スピンリンス中に使用される高回転速度、例えば約100rpm〜1,800rpmでは、こうした断続的な遮断は、効果的な量のDI水がウェハの底面の中心部に達するのを妨げない。
【0028】
図5は、本発明の調整可能ノズル組立体を実装するのに使用できる代表的なカップの三次元図である。ここに示すように、カップ102は、底壁102bと、底壁102bから上方に延びる側壁102aとを含む。底壁102は、そこに形成された穴124を有し、当業者に広く知られているように、カップ102内に配置された半導体ウェハを回転させるために、図2及び3に示す軸112等の軸はその穴124を介して延びる。側壁102aは、一般に円筒形であり、SRDステーション内の流出水を集める流路126が設けられる。カップ102は、例えば、ポリプロピレンといった任意の適切な素材で作ることができる。当業者に広く知られているように、カップの直径は、処理される半導体ウェハの直径よりも望ましいだけ大きくなるように選択される。
【0029】
図6は、図2に示した調整可能ノズル組立体の拡大詳細図である。図6に示すように、コネクタチューブ128は、カップ102の底壁102bの穴を介して延びる。コネクタチューブ128の外面は、例えば、7/16〜20ねじによりねじ切りされている。コネクタキャップ132a及び132bは、それぞれ内部を貫通する穴を有し、コネクタチューブ128の両方の端部に設けられる。コネクタキャップ132a及び132bの穴を規定する内面の部分は、コネクタチューブ128の外面にあるねじを補完するねじによりねじ切りされている。これにより、コネクタキャップ132a及び132bは、コネクタチューブ128の両側の端部にねじ込むことができる。
【0030】
コネクタチューブ128は、1対のナット122a及び122bにより底壁102bに固定され、ナット122aは底壁102bの上側表面を締め、ナット122bは底壁102bの底部表面を締める。望ましい場合、ナット122a及び122bの一方は、コネクタチューブ128と一体化させることができる。本発明の一実施例において、ナット122aはコネクタチューブ128と一体である。この実施例では、ナット122aが底壁102bの上側表面を締めるように、コネクタチューブ128を穴130に挿入した後、ナット122bが底壁102bの底部表面を締めるまで、ナット122bをコネクタチューブに螺合する。当業者にとって明らかなように、コネクタチューブ128を底壁102bに固定するためには、例えば、溶接といった、その他の同等の固定方法を使用することもできる。
【0031】
引き続き図6に関して、ノズル134は、その中に規定された流路134aを有し、管状部134bとヘッド部134cとを含む。管状部134bはコネクタキャップ132aの穴の中に配置される。ノズル134内で規定される流路134aの方向性は、ヘッド部134cで変化する。特に、ヘッド部134c内で規定される134aの部分は、好ましくは、管状部134b内で規定される流路134aの部分に垂直な平面に対して、約35度ないし約75度の角度θを成す。本発明の一実施例において、ヘッド部134c内で規定される流路134aの部分は、管状部134b内で規定される流路134aの部分に垂直な平面に対して、約54.5度の角度θを成す。
【0032】
コネクタチューブ128の反対側の端部では、コネクタキャップ132bの穴の中に液体供給チューブ120の一方の端部が配置される。液体供給チューブの他方の端部は、水流が伝達される状態で、DI水の源118に結合される。動作として、源118からのDI水は、液体供給チューブ120を通じて、コネクタチューブ128の内部経路に流入する。その後、DI水はコネクタチューブ128を出て、ノズル134の流路134aを流れる。
【0033】
図7A及び7Bは、2種類の代替ノズル構造の側面図を示している。図7Aに示すように、ノズル134’は単体の硬質チューブにより形成される。このノズル構造において、ヘッド部134’cは、管状部134’bに対して角度を成すノズル134’の部分を含む。ヘッド部134’c内の流路134’aの相対角度は、好ましくは、図6について上で説明したものと同じである。図7Bに示すように、ヘッド部134”cは固形ブロックを備える。このノズル構造において、ヘッド部134”c内の流路134”aは、管状部134”b内の流路134”aに対して角度を成している。ヘッド部134”c内の流路134”aの相対角度は、好ましくは、図6について上で説明したものと同じである。図6、7A、及び7Bに示したノズル構造の観点から、当業者には明らかなように、ノズル内で規定される流路の方向性を望ましい角度に変化させるために、様々なヘッド部を使用することができる。
【0034】
図8Aは、図6に示すコネクタキャップ132aの断面図である。ここに示すように、ねじ切りされた内面136は、上側表面138の穴138aよりも大きな直径を有する。テーパ付き表面140は、ねじ切りされた内面136と上側表面138の穴138aとの間に延びている。本発明の一実施例において、コネクタキャップ132b(図6参照)の構造は、図8Aに示すものと同じである。
【0035】
図8Bは、本発明の一実施例に従ってシール部材を設けることが可能な場所を表す図6に示すコネクタキャップ132aの断面図である。ここに示すように、シール部材142は、好ましくは、全体的に円錐台形状で、上側表面138に近接して配置される。シール部材142のサイズは、部材142の外部テーパ付き表面がコネクタキャップ132aのテーパ付き表面140にしっかりと支えられるように選択される。加えて、シール部材142の細くなっている穴は、ノズル134の管状部134bをぴったりと受け入れるように選択された直径を有する。一実施例において、シール部材142は分割リングシールにすることができる。
【0036】
シール部材144は、同じく好ましくは全体的に円錐台形状であり、コネクタキャップ132aがコネクタチューブ128に螺合される時、コネクタチューブ128の一方の端部に近接して配置される。シール部材144のサイズは、部材144の外部テーパ付き表面の少なくとも一部が、コネクタチューブ128の内径よりも大きな直径を有するように選択される。この構造により、シール部材144は、コネクタチューブ128の一方の端部の穴の中にしっかりと配置される。加えて、シール部材144の細くなっている穴は、ノズル134の管状部134bをぴったりと受け入れるように選択された直径を有する。一実施例において、シール部材144はバルクヘッド嵌め込みシールにすることができる。
【0037】
ノズル134の管状部134bは、管状部134bとシール部材142及び144との間の圧縮嵌め込みにより、コネクタキャップ132aの穴の中において適切な位置で保持される。当業者には明らかなように、圧縮嵌め込みの度合いは、主に、管状部134bとシール部材142及び144の細くなっている穴との相対的なサイズの関数になる。圧縮嵌め込みの度合いは、好ましくは、ノズルが動作している時、管状部134bをしっかりと適切な位置で保持するのに十分であり、同時に、過度な力を加えることなく、管状部134bの位置を手で調整することを可能とする。
【0038】
本発明の圧縮嵌め込みの仕組みにより、ノズル134の位置は、軸方向または回転方向のどちらでも調整することができる。特に、ノズル134の軸方向の位置は、コネクタキャップ132aの穴の中で管状部134bをスライドさせることで調整できる。ノズルが、例えば、図2に示したようにカップの底壁に取り付けられる時には、この軸方向のスライド動作により、ノズルの垂直高が調整される。ノズルが、例えば、図3に示したようにカップの側壁に取り付けられる時には、この軸方向のスライド動作により、ノズルの水平位置が調整される。ノズル134の傾斜位置は、コネクタキャップ132aの穴の中で管状部134bを回転させることで調整できる。
【0039】
図8Bに例示されるシール部材の仕組みは、コネクタキャップ132b(図6参照)についても使用することができる。この仕組みにより、液体供給チューブ120は、チューブ120とシール部材、例えば、図8Bに示すシール部材142及び144との間の圧縮嵌め込みにより、コネクタキャップ132bの穴の中において適切な位置で保持される。当業者には明らかなように、圧縮嵌め込みの度合いは、主に、液体供給チューブ120とシール部材の細くなっている穴との相対的なサイズの関数になる。一実施例において、液体供給チューブは1/4インチのプラスチックチューブにすることができる。圧縮嵌め込みの度合いは、好ましくは、ノズルが動作している時、液体供給チューブ120をしっかりと適切な位置で保持するのに十分である。
【0040】
図9は、本発明の一実施例に従う、半導体ウェハの底面のスピンリンスにおいて実行される方法の動作を表すフローチャート200である。この方法は、動作202において開始され、ここで調整可能ノズル、例えば、図6に表示される調整可能ノズルは、そこから噴流される液体が、スピンリンスのために半導体ウェハが配置されることになる位置に向けて送られるように、方向を設定される。調整可能ノズルは適切なカップ、例えば、図5に示すカップ内に設けることができる。動作204において、ウェハと同じ円形を有するようなほぼ透明な基板が、スピンリンスのために半導体ウェハが配置されることになる位置に配置される。例えば、これは、図2及び3に示すように、スピンドルアームの上方に位置しているローラにより、ほぼ透明なウェハを支持することで達成できる。動作206において、液体、例えば、DI水が、ほぼ透明なウェハの底面に向けて噴流される。動作208において、この液体がウェハの底面に当たる場所が観察される。このウェハはほぼ透明であるため、オペレータは、上からウェハを通して見るだけで、この液体がウェハの底面に当たる場所を判断することができる。上で詳細に説明したように、ウェハの底面を確実にすべてリンスし、望ましくない微粒子汚染を取り除くために、この液体はウェハの底面の中心部に当たるべきである。
【0041】
この方法は、次に動作210に進み、ここで調整可能ノズルの位置を調整する必要があるかどうかが観察により判断される。この液体がウェハの底面の中心部に当たっている場合、調整可能ノズルは正しい位置にあり、調整の必要はなく、この方法は、動作212に進む。一方、この液体がウェハの周辺部分に当たっている場合は、位置調整が必要であり、この方法は、動作214に進む。同様に、観察により、例えば、不十分なDI水圧等により、この液体がウェハの底面にまったく当たっていないことが分かった場合も、調整が必要であり、この方法は、動作214に進む。
【0042】
動作214において、液体の噴流がウェハの底面の中心部に向けて送られるように、調整可能ノズルの位置が調整される。例えば、図8Bの説明において上で述べたように、調整可能ノズルの位置は、ヘッド部134cの位置を変化させるために、コネクタキャップ132a内で管状部134bをスライドまたは回転させることにより調整できる。更に具体的には、調整可能ノズル組立体がカップの底壁に取り付けられている時、ヘッド部134cの垂直高は、管状部134bをコネクタキャップ132a内で上下にスライドさせることで変えられる。いくつかの例では、ヘッド部134cを上昇させ、ウェハの底面に近づけることで、DI水がウェハの底面に達しない状況を修正できる。ヘッド部134cの傾斜位置は、管状部134bをコネクタキャップ132a内で回転させることで変えられる。DI水がウェハの底面の周辺部分に当たる状況は、ヘッド部134cの垂直高及び傾斜位置の一方または両方を変えることで修正できる。調整可能ノズルの位置の調整が終わった後、この方法は、動作206に戻り、動作206、208、及び210が繰り返される。
【0043】
動作210において、調整可能ノズルが正しく配置されたと判断された後、この方法は、動作212に進む。動作212においては、半導体ウェハのスピンリンスが開始され、この方法が終了する。異常な状況がなければ、調整ノズルは、ほぼ透明なウェハを使用して事前に位置を調整してあるため、調整可能ノズルからのDI水の噴流は、半導体ウェハの底面の中心部に当たる。その結果、ウェハまたはカップを通して、DI水の噴流が実際にウェハの底面の中心部に当たっていることを視覚的に確認することができなくとも、オペレータは、半導体ウェハの底面が完全にリンスされていることを合理的に確信できる。
【0044】
当業者には明らかなように、調整可能ノズルの向きを合わせるプロセスにおいて使用されるほぼ透明な基板は、ウェハのような形状、つまり円形である必要はない。望ましい場合は、例えば、多角形といった、その他の形状を有するほぼ透明な基板を使用することもできる。本発明の説明に関して使用されている通り、「ほぼ透明な基板」という語句は、基板の一方の側にある物体または画像を基板の他方の側から見ることが可能となる十分な光を伝達する基板を意味する。
【0045】
本発明の調整可能ノズルの構成要素は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)といった、任意の適切な材料で形成することができる。ほぼ透明な基板は、好ましくはポリカーボネートで形成されるが、しかしながら、例えば、アクリル及びガラスといった、他の適切な材料を使用することもできる。ポリカーボネートが使用される時、ほぼ透明なウェハはブランクシートを機械加工することで製造できる。ポリカーボネート以外の材料が使用される時には、当業者には明らかなように、ほぼ透明な基板を製造するために他の既知の手法を使用することが適切である場合もある。
【0046】
本発明のノズル組立体では、有利なことに、オペレータは、スピンステーションにおける許容範囲に補正するために、ノズルの位置を容易に調整することが可能であり、例えば、スピンドルの高さはスピンステーションごとに変化するかもしれない。本発明の半導体ウェハの底面をスピンリンスする方法においては、有利なことに、調整可能ノズルの方向を合わせて、半導体ウェハの底面の中心部にDI水等の液体を確実に噴流するために、ほぼ透明な基板が使用される。これにより、ウェハの底面全体が完全にリンスされる状態が確保される。方向を正しく合わせた調整可能ノズルが付いた本発明のノズル組立体を使用することで、図1A及び1Bに示す従来のノズルに比べ、半導体ウェハの底面のウェハ微粒子数が改善されることは、テストにより確認されている。
【0047】
要約すれば、本発明は、調整可能ノズル組立体と、この調整可能ノズル組立体を含み、半導体ウェハの底面をスピンリンスするスピン・リンス・ドライステーションと、半導体ウェハをスピンリンスする方法と、を提供する。本明細書では、本発明をいくつかの好適な実施例により説明した。本明細書及び本発明の実践を考慮することで、当業者には、本発明のその他の実施例が明らかとなる。例えば、このノズル組立体は複数のノズルを含むように変形可能であり、或いはカップ内に1つ以上のノズル組立体を取り付けることができる。上述した実施例及び好適な特徴は例示的なものとみなされるべきであり、本発明は前述の特許請求の範囲により定義される。
【図面の簡単な説明】
【図1A】 スピン・リンス・ドライ(SRD)ステーションにおいてウェハの底面に脱イオン(DI)水を噴流するのに使用される従来の手法を表す簡略断面図である。
【図1B】 図1Aに示すノズル16の拡大詳細図である。
【図2】 本発明の一実施例に従う、半導体ウェハの底面を噴流する調整可能ノズル組立体を含むSRDステーションの簡略断面図である。
【図3】 本発明の別の実施例に従う、半導体ウェハの底面を噴流する調整可能ノズル組立体を含むSRDステーションの簡略断面図である。
【図4】 図2に示すカップ102の平面図である。
【図5】 本発明の調整可能ノズル組立体を実装するのに使用できる代表的なカップの三次元図である。
【図6】 図2に示す調整可能ノズル組立体116の拡大詳細図である。
【図7A】 代替ノズル構造を示す側面図である。
【図7B】 代替ノズル構造を示す側面図である。
【図8A】 図6に示すコネクタキャップ132aの断面図である。
【図8B】 本発明の一実施例に従って、シール部材を設けることが可能な場所を表す図6に示すコネクタキャップ132aの断面図である。
【図9】 本発明の一実施例に従う、半導体ウェハの底面のスピンリンスにおいて実行される方法の動作を表すフローチャート200である。
Claims (12)
- ノズル組立体(116)であって、
第1の端部と第2の端部とを有し、その外面がねじ切りされているコネクタチューブ(128)と、
内部を貫通する穴と、上側表面と、ねじ切りされた内面とを有し、前記コネクタチューブ(128)の前記第1の端部に螺合される第1のコネクタキャップ(132a)と、
内部を貫通する穴と、上側表面と、ねじ切りされた内面とを有し、前記コネクタチューブ(128)の前記第2の端部に螺合される第2のコネクタキャップ(132b)と、
ヘッド部(134c)、管状部(134b)、及びそれらの中に規定される流路を有するノズル(134)であって、該ノズルの前記ヘッド部内に規定された前記流路が、前記ノズルの前記管状部内に規定された前記流路に垂直な平面に対して約35度ないし約75度の角度を成し、前記管状部が、前記ノズルの位置を軸方向及び回転方向に調整できるように、前記第1のコネクタキャップ(132a)の前記穴の中に配置され、前記第1のコネクタキャップ(132a)の前記穴の中で前記管状部(134b)がスライドされることにより、前記ノズル(134)の前記軸方向の位置が調整される、ノズル(134)と、
前記コネクタチューブ(128)に配置される第1及び第2のナット(122a、122b)と、を備えるノズル組立体(116)。 - 請求項1記載のノズル組立体(116)において、
前記第1及び第2のナット(122a、122b)のうちの一方がコネクタチューブ(128)と一体化されているノズル組立体(116)。 - 請求項1記載のノズル組立体(116)において、
前記第1及び第2のコネクタキャップ(132a、132b)のねじ切りされた内面が第1の直径を有し、前記第1及び第2のコネクタキャップの上側表面の穴が第2の直径を有し、前記第2の直径が前記第1の直径よりも小さく、前記第1及び第2のコネクタキャップのねじ切りされた内面と前記第1及び第2のキャップの上側表面の穴との間にテーパ付き表面が延びるノズル組立体(116)。 - 請求項1記載のノズル組立体(116)において、
第1のシール部材(142)が前記第1及び第2のコネクタキャップ(132a、132b)の上側表面に近接して設けられ、第2のシール部材(144)が前記コネクタチューブ(128)の第1及び第2の端部に近接して設けられているノズル組立体(116)。 - 請求項4記載のノズル組立体(116)において、
前記第1のシール部材(142)が分割リングシールであり、前記第2のシール部材(144)がバルクヘッド嵌め込みシールであるノズル組立体(116)。 - 半導体ウェハをスピンリンスするスピン・リンス・ドライステーション(100)であって、
底壁(102b)及び側壁(102a)を有するカップ(102)と、
前記カップ内に配置され、回転可能軸(112)に取り付けられる回転部材(110)と、
前記回転部材に取り付けられ、前記回転部材の上方で半導体ウェハを支持するように構成された複数の支持部材(108)と、
前記回転可能軸を回転させるモータ(114)と、
前記カップの前記底壁(102b)の穴に配置される調整可能ノズル組立体(116)と、
を備え、
前記調整可能ノズル組立体(116)は、
第1の端部と第2の端部とを有し、その外面がねじ切りされたコネクタチューブ(128)と、
内部を貫通する穴と、上側表面と、ねじ切りされた内面とを有し、前記コネクタチューブ(128)の前記第1の端部に螺合される第1のコネクタキャップ(132a)と、
内部を貫通する穴と、上側表面と、ねじ切りされた内面とを有し、前記コネクタチューブの前記第2の端部に螺合される第2のコネクタキャップ(132b)と、
流路(134a)を規定する管状部(134b)を有するノズル(134)であって、前記管状部が、前記ノズルの位置を垂直方向及び回転方向で調整できるように、前記第1のコネクタキャップの穴の中に配置され、前記第1のコネクタキャップ(132a)の前記穴の中で前記管状部(134b)がスライドされることにより、前記ノズル(134)の前記垂直方向の位置が調整され、前記ノズルが、前記カップ内に支持される半導体ウェハの底面の中心部に向けて液体の噴流を送るように位置決めされるノズル(134)と、
前記コネクタチューブ(128)上に配置され、前記コネクタチューブを前記カップの底壁に固定する第1及び第2のナット(122a、122b)と、を備える、スピン・リンス・ドライステーション(100)。 - 請求項6記載のスピン・リンス・ドライステーション(100)において、
液体供給チューブ(120)が前記第2のコネクタキャップ(132b)の穴の中に配置され、脱イオン水源(118)に結合されるスピン・リンス・ドライステーション(100)。 - 請求項6記載のスピン・リンス・ドライステーション(100)であって、
前記カップ(102)は、前記カップ内に回転可能に配置された前記半導体ウェハの前記底面上における前記回転の中心と、前記ノズル(134)と、の間に、前記ノズル(134)から前記中心に向けて噴出される液体を阻害する構成を備えないカップである、スピン・リンス・ドライステーション(100)。 - 半導体ウェハをスピンリンスするスピン・リンス・ドライステーション(100)であって、
底壁(102b)及び側壁(102a)を有するカップ(102)と、
前記カップ内に配置され、回転可能軸(112)に取り付けられる回転部材(110)と、
前記回転部材に取り付けられ、前記回転部材の上方で半導体ウェハを支持するように構成された複数の支持部材(108)と、
前記回転可能軸を回転させるモータ(114)と、
前記カップの前記側壁(102a)の穴に配置される調整可能ノズル組立体(116)と、
を備え、
前記調整可能ノズル組立体は、
第1の端部と第2の端部とを有し、その外面がねじ切りされたコネクタチューブ(128)と、
内部を貫通する穴と、上側表面と、ねじ切りされた内面とを有し、前記コネクタチューブの前記第1の端部に螺合される第1のコネクタキャップ(132a)と、
内部を貫通する穴と、上側表面と、ねじ切りされた内面とを有し、前記コネクタチューブの前記第2の端部に螺合される第2のコネクタキャップ(132b)と、
流路(134a)を規定する管状部(134b)を有するノズル(134)であって、前記管状部が、前記ノズルの位置を水平方向及び回転方向で調整できるように、前記第1のコネクタキャップの穴の中に配置され、前記第1のコネクタキャップ(132a)の前記穴の中で前記管状部(134b)がスライドされることにより、前記ノズル(134)の前記水平方向の位置が調整され、前記ノズルが、前記カップ内で支持される半導体ウェハの底面の中心部に向けて液体の噴流を送るように位置決めされるノズル(134)と、
前記コネクタチューブ上に配置され、前記コネクタチューブを前記カップの側壁に固定する第1及び第2のナット(122a、122b)と、を備える、スピン・リンス・ドライステーション(100)。 - 請求項9記載のスピン・リンス・ドライステーション(100)において、
液体供給チューブ(120)が前記第2のコネクタキャップ(132b)の穴の中に配置され、脱イオン水源(118)に結合されるスピン・リンス・ドライステーション(100)。 - 請求項9記載のスピン・リンス・ドライステーション(100)であって、
前記カップ(102)は、前記カップ内に回転可能に配置された前記半導体ウェハの前記底面上における前記回転の中心と、前記ノズル(134)と、の間に、前記ノズル(134)から前記中心に向けて噴出される液体を阻害する構成を備えないカップである、スピン・リンス・ドライステーション(100)。 - 半導体ウェハの底面をスピンリンスする方法であって、
カップ内に配置された半導体ウェハの底面に向けて液体を噴出する調整可能ノズル(134)を有する前記カップ(102)を用意する工程であって、前記カップ(102)は、前記カップ内に回転可能に配置された前記半導体ウェハの前記底面上における前記回転の中心と、前記調整可能ノズル(134)と、の間に、前記調整可能ノズル(134)から前記中心に向けて噴出される液体を阻害する構成を備えないカップである工程と、
前記調整可能ノズルから噴出された液体が前記半導体ウェハの底面の中心部に向けて送られるように前記調整可能ノズル(134)の向きを合わせる工程と、
前記調整可能ノズル(134)から前記半導体ウェハの底面の中心部に液体を噴出する工程と、を備え、
前記調整可能ノズルの向きを合わせる工程は、
(a)前記半導体ウェハがスピンリンスのために前記カップ内に配置されることになる位置を、前記調整可能ノズルが向くように、前記調整可能ノズル(134)の向きを合わせる工程と、
(b)前記カップ内において、スピンリンスのために前記半導体ウェハが配置されることになる前記位置に、ほぼ透明な基板(106)を配置する工程と、
(c)前記ほぼ透明な基板(106)の底面に向けて、前記調整可能ノズル(134)から液体を噴出させる工程と、
(d)前記液体が前記ほぼ透明な基板(106)の底面に当たる位置を観察する工程と、
(e)前記液体が前記ほぼ透明な基板(106)の中心部に当たっていない場合に、前記調整可能ノズル(134)の位置を調整する工程と、
(f)前記液体が前記ほぼ透明な基板(106)の中心部に当たるまで、工程(b)ないし工程(e)を繰り返す工程と、
を備える方法。
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