(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内にローディングされるウェーハを装着して回転することができるスピンチャックと、
前記ウェーハ上に半導体素子の製造用薬品液を噴射することができる少なくとも一つ以上のノズルを含む薬品液供給手段と、
前記ウェーハ上に噴射した薬品液が遠心力によって前記チャンバーの内壁に放出することを遮断できるように前記ウェーハの外枠を囲み前記チャンバーの内側に設置されたボールと、
前記スピンチャックに装着されるウェーハの上面から所定の間隔を維持するように離隔設置され、内部に前記ノズルを設置する設置位置に前記ノズルが貫通する少なくとも一つ以上のホールが形成されているカバーとを備え、
前記カバーには、前記ノズルがウェーハの半径方向に往復移動するように長方形のホールが形成されていることを特徴とするノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置。
【請求項２】
チャンバー内にローディングされるウェーハを装着して回転することができるスピンチャックと、
前記ウェーハ上に半導体素子の製造用薬品液を噴射することができる少なくとも一つ以上のノズルを含む薬品液供給手段と、
前記ウェーハ上に噴射した薬品液が遠心力によって前記チャンバーの内壁に放出することを遮断できるように前記ウェーハの外枠を囲み前記チャンバーの内側に設置されたボールと、
前記スピンチャックに装着されるウェーハの上面から所定の間隔を維持するように離隔設置され、内部に前記ノズルを設置する設置位置に前記ノズルが貫通する少なくとも一つ以上のホールが形成されているカバーとを備え、
前記ボール上部の内側壁は、前記ウェーハが位置する内側方向に傾斜するように形成され、前記カバーは、前記ボールの内側壁の上端部に上下移動が可能に支持されていることを特徴とするノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置。
【請求項３】
前記スピンチャックは、上下移動が可能に設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置。
【請求項４】
前記カバーは、上下移動が可能に設置されていることを特徴とする請求項１に記載のノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置。
【請求項５】
前記カバーは、前記スピンチャックに装着されるウェーハの上面と、２ｍｍ〜３ｍｍの間隔を維持するように制御されることを特徴とする請求項２または４に記載のノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置。
【請求項６】
前記ボール上部の内側壁は、前記ウェーハが位置する内側方向に傾斜するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置。
【請求項７】
前記カバーには、前記ノズルが貫通する前記ホールがウェーハの半径方向に複数個形成されていることを特徴とする請求項２に記載のノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置。
【請求項８】
前記カバーは、前記ボールの内側壁の上端部に上下移動が可能に支持されていることを特徴とする請求項６に記載のノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置。
【請求項９】
前記カバーは、前記チャンバーの上端部で上下移動可能に支持されていることを特徴とする請求項１に記載のノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置。
【請求項１０】
前記カバーは、透明なテフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）材質で形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置。
【請求項１１】
前記薬品液は、フォトレジストであることを特徴とする請求項１または２に記載のノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置。
【請求項１２】
前記カバーの縁には、リンス液を供給するためのホールが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置に係り、より詳しくは、半導体素子の製造工程において薬品液を回転するウェーハ上に噴射するノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子は、ウェーハ上に絶縁膜または金属膜等を多層に形成させながら、この多層に形成される膜を半導体素子の特性に合った回路パターンに形成することで製造されている。
【０００３】
ここで、これらの回路パターンは、主にフォトリソグラフィー（Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）工程を実行して形成されている。このフォトリソグラフィー工程は、まず、ウェーハ上にフォトレジスト（Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）をコーティング（Ｃｏａｔｉｎｇ）した後、回路パターンを予め設計して形成されたフォトマスク（Ｐｈｏｔｏｍａｓｋ）をウェーハ上に整列させ、その後、露光工程を実行してフォトレジストを選択的に露光させる。
【０００４】
続いて、露光が行われたフォトレジストの部分を現像液（Ｄｅｖｅｌｏｐｅｒ）を使用して除去することでフォトレジストパターンを形成し、このフォトレジストパターンをエッチングマスクを使用して後続するエッチング工程（ＥｔｃｈｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓ）を実行することによりウェーハ上に回路パターンを形成する。
【０００５】
このようなフォトリソグラフィ工程において、フォトレジストまたは現像液等のような半導体素子製造工程を実行するための特定薬品液の噴射は、従来、ノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置を使用して実行することが一般的であった。図１は、このような従来のノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置を示す構成図である。
【０００６】
図１に示したように、従来のノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置は、ウェーハＷを装着して所定の速度に回転させることができるスピンチャック（ＳｐｉｎＣｈｕｃｋ）１２及びウェーハＷ上に特定の薬品液１３を噴射させることができるノズル（Ｎｏｚｚｌｅ）１４を備えている。
【０００７】
ここで、ノズル１４は、工程ステップによってその個数及び位置を変えて配置できるように形成している。
また、スピンチャック１２及びノズル１４を配置したチャンバー（Ｃｈａｍｂｅｒ）１６の内壁には、薬品液１３の放出を遮断するボール（Ｂｏｗｌ）１８が設けてあり、スピンチャック１２に装着されるウェーハＷの外枠を囲むように形成されている。
【０００８】
このような従来のノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置を使用する場合、ウェーハＷ上に薬品液１３を噴射させた後にスピンチャック１２を使用してウェーハＷを回転させるか、またはスピンチャック１２を使用してウェーハＷを回転させながらウェーハＷ上に薬品液１３を噴射するいずれかの方法により薬品液１３を塗布する。
【０００９】
ここで、ウェーハＷの回転は、薬品液１３がウェーハＷの全面に均一に塗布されるようにするためのものであり、同時に、ウェーハＷの周縁部に流れた薬品液１３をウェーハＷの回転による遠心力によってボール１８に放出するためのものである。従って、チャンバー１６の内壁には、薬品液１３がチャンバー１６の内壁に放出することを防止するためのボール１８が備えられている。
【００１０】
このように従来のノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置は、スピンチャック１２に設置して回転させたウェーハＷ上に薬品液１３を噴射して遠心力によって均一に塗布するとともに、余分な薬品液１３をウェーハＷの外周から遠心力によりボール１８に放射させてフォトレジストまたは現像液等の薬品液を噴出することで効果的にフォトリソグラフィ工程を実行していた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置では、図１に示したように、回転するウェーハＷからボール１８に放出される薬品液１３がボール１８で反射して散漫することにより、ウェーハＷ上に再び放射してしまうリバウンド（Ｒｅｂｏｕｎｄ）が頻繁に発生してしまう。このように、ウェーハＷ上にリバウンドする薬品液１３は、主にパーティクル（Ｐａｒｔｉｃｌｅ）のソース（Ｓｏｕｒｃｅ）として作用し、これらのパーティクルはパターンの形成時、パターンブリッジ及びプロファイル不良等の問題を誘発させてしまうという不具合があった。
また、このような不良が発生したウェーハＷは、リジェクト（Ｒｅｊｅｃｔ）またはリワーク（Ｒｅｗｏｒｋ）などを実行し、再び最初から薬品液を塗布する工程を実行しなければならないため、半導体素子の製造による生産性が低下するという不具合があった。
さらに、前述したように、薬品液１３がリバウンディングすることで発生する不良を最小化するために、工程要素の徹底的な管理、即ち、薬品液１３の粘度またはスピンチャック１２の回転速度等の工程の制御変数を徹底的に管理することが必要であり、このような工程の制御変数の管理は半導体素子の製造工程に全般的に関連して行うため、これらの制御変数の制御範囲に一定な限界があるという不具合があった。
【００１２】
本発明はこのような課題を解決し、薬品液を噴射するノズル及びスピンチャックを備えて半導体素子を製造する工程で発生するパターン不良を最小化させることができるノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するため、本発明によるノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置は、チャンバー内にローディングされるウェーハを装着して回転することができるスピンチャックと、ウェーハ上に半導体素子の製造用薬品液を噴射することができるノズルを含む薬品液供給手段と、ウェーハ上に噴射した薬品液が遠心力によってチャンバーの内壁に放出することを遮断できるようにウェーハの外枠を囲みチャンバーの内側に設置されたボールと、スピンチャックに装着されるウェーハの上面から所定の間隔を維持するように離隔設置されて内部に前記ノズルを設置する設置位置にノズルが貫通するホールが形成されているカバーを備え、カバーには、ノズルがウェーハの半径方向に往復移動するように長方形のホールを形成する。
また、本発明によるノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置の他の実施形態は、チャンバー内にローディングされるウェーハを装着して回転することができるスピンチャックと、ウェーハ上に半導体素子の製造用薬品液を噴射することができる少なくとも一つ以上のノズルを含む薬品液供給手段と、ウェーハ上に噴射した薬品液が遠心力によってチャンバーの内壁に放出することを遮断できるようにウェーハの外枠を囲みチャンバーの内側に設置されたボールと、スピンチャックに装着されるウェーハの上面から所定の間隔を維持するように離隔設置されて内部にノズルを設置する設置位置にノズルが貫通する少なくとも一つ以上のホールが形成されているカバーとを備え、ボール上部の内側壁は、ウェーハが位置する内側方向に傾斜するように形成され、カバーは、ボールの内側壁の上端部に上下移動が可能に支持する。
【００１４】
ここで、スピンチャックまたはカバーのいずれか一方には上下移動が可能に設置されることが好ましく、カバーはスピンチャックに装着されるウェーハの上面と２ｍｍ〜３ｍｍの間隔を維持するように制御されることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明によるノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置の実施の形態を詳細に説明する。図２は、本発明によるノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置の実施の形態を示す概略図である。また、図３は、本発明によるノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置の他の実施の形態を示す概略図である。また、図４は、図３に示したカバーを示す斜視図である。ここで、図２及び図３において、図２はカバーをボールの上端部に装着した場合を、図３はカバーをチャンバーの上部の一側に付着した場合を各々示している。
【００１６】
図２に示すように、本発明によるノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置の実施の形態は、ウェーハＷを装着させて所定の速度に回転させることができるスピンチャック４２と、このスピンチャック４２に装着したウェーハＷ上にフォトレジスト、現像液またはシンナー等のような薬品液４３を噴射させるノズル４４とを備えている。
【００１７】
ここで、ノズル４４は、薬品液４３が貯蔵されている薬品液貯蔵タンク（図示しない）に接続されており、薬品液４３の噴射時、ウェーハＷ上の特定の位置にノズル４４が配置され、水平及び垂直に移動して噴射できるように形成するか、或いは、工程によって複数個のノズルを特定の位置に垂直移動可能に形成するかのいずれかによって配置されている。
【００１８】
例えば、フォトレジストを噴射するための半導体素子製造装置には、フォトレジストを噴射する２つのノズルを備え、フォトレジストの噴射時にウェーハＷの周縁部をリンス（Ｒｉｎｓｅ）するためにシンナー（Ｔｈｉｎｎｅｒ）等のようなリンス液を噴射する一つのノズルを更に備え、全体的には３つのノズルを備えている。
【００１９】
そして、ウェーハＷの周囲には、薬品液４３の噴射時、スピンチャック４２及びノズル４４等を備えるチャンバー４６の内壁に、ウェーハＷ上に噴射した薬品液４３が放出しないようにスピンチャック４２に装着したウェーハＷの外枠を囲み、このウェーハＷの位置より高い位置でフェンス（Ｆｅｎｃｅ）タイプに設置するボール４８が備えられている。
ここで、ボール４８は、多様な形態（形状）で配置することができるが、本実施の形態ではその端部がウェーハＷが位置する中心部に向けて所定の角度に傾くように形成されている。
【００２０】
このように形成された本発明によるノズル４４及びスピンチャック４２を備える半導体素子製造装置を使用して工程を実行する場合、ウェーハＷ上に薬品液４３を噴射させた後にスピンチャック４２を使用してウェーハＷを回転させるか、またはスピンチャック４２を使用してウェーハＷを回転させながらウェーハＷ上に薬品液４３を噴射させるいずれかの方法により薬品液４３を塗布する。ここで、スピンチャック４２は、上下移動が可能なように設置することが好ましい。
【００２１】
また、本発明によるノズル４４及びスピンチャック４２を備える半導体素子製造装置には、スピンチャック４２上に装着されるウェーハＷと所定の間隔を維持した位置に設置し、ボール４８の内壁からリバウンドする薬品液４３からウェーハＷを保護するカバー（Ｃｏｖｅｒ）５０を備えている。
【００２２】
ここで、スピンチャック４２に装着されるウェーハＷとカバー５０との間に維持する間隔は、ウェーハＷ上に噴射する薬品液４３の最終的な厚さを考慮して決定し、特に、薬品液４３の中でフォトレジストをコーティングするためにウェーハＷ上に噴射する厚さを基準に約２ｍｍ以上の間隔を維持することが好ましく、本実施の形態では３ｍｍの間隔を維持することができるようにウェーハＷとカバー５０とを各々設置した。
【００２３】
また、カバー５０は、スピンチャック４２上にウェーハＷのローディングを効率的に行うために上下移動ができるように設けることが好ましい。このようなカバー５０の上下移動は、一般的に、リフター（Ｌｉｆｔｅｒ）装置のような移送装置を使用することができるが、ロボットアームにより上下移動及び水平移動が可能に形成することもできる。このようなカバーを上下移動する移送装置の設置及び移送装置は、本発明に従事する者であれば、チャンバー４６の内部または外部に選択的に設置することができる。
そして、本実施の形態では、図２にカバー５０をチャンバー４６の上側に設置する固定物（図示しない）の一側に付着手段５４によって取り付けたものを示し、図３にはカバー６０をボール４８の上側の端部に付着手段６４によって取り付けたものを示している。
【００２４】
ここで、図２及び図３に図示したカバー５０またはカバー６０のいずれかの取り付けは、作業者が工程実行時に任意に選択的して決定することができる。
また、カバー５０、６０は、スピンチャック４２に装着するウェーハＷの直径を基準に多様に形成することができ、本実施の形態のように、ウェーハＷの直径と同一な直径を備えるカバー５０、６０に形成することもできる。
【００２５】
また、カバー５０、６０には、薬品液４３の噴射を考慮するため、カバー５０、６０が備えられた状態でも薬品液４３を噴射することができるように、多様な工程ステップに従って増加配置するノズル４４の個数分、薬品液４３を噴射することができる位置にホール５２を複数形成している。
【００２６】
即ち、本実施の形態は、図４に示すように、薬品液４３を噴射するために配置されるノズル４４の個数分、薬品液４３を噴射する位置にホール５２を形成したカバー６０を備え、このカバー６０をボール４８に装着する付着手段６４をさらに備えている。
【００２７】
また、このようなカバー５０、６０は、ホールの形状を多様に形成することができる。図５は、図４に示したカバー６０の他の実施の形態を示す斜視図である。図５に示すように、図４に示したカバーの他の実施の形態は、一つのノズルがウェーハ上で水平移動しながら薬品液４３を噴射させることができるように、ホール７２をウェーハの半径方向に略長方形に形成している。ここで、図５では、カバー７０の付着手段が図示されていないが、図４に示した付着手段６４などの手段を含めて多様な形態に形成することができる。
【００２８】
このようなカバー５０、６０、７０を備えた本発明によるノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置は、ウェーハＷ上にフォトレジストをコーティングすることができる半導体素子製造装置、ウェーハＷ上に現像液を噴射することができる半導体素子製造装置、ウェーハＷ上に現像液を噴射することができる半導体素子製造装置、またはシンナー等のようなリンシング液を噴射することができる半導体素子製造装置等のように、薬品液の噴射装置とスピンチャックによるウェーハの回転とを実行する場合には全て適用可能である。
【００２９】
そして、このカバー５０、６０、７０は、薬品液４３のリバウンドによる洗浄の実行及びウェーハＷ上に噴射させる薬品液４３の確認等のような管理を効率的に実行するため、透明な材質で形成することが好ましい。ここで、カバー５０、６０、７０に付着した薬品液４３を除去するために使用する特定のケミカル（Ｃｈｅｍｉｃａｌ）にあまり影響されないという材質を考慮すると、透明なテフロン（ｔｅｆｌｏｎ）材質で形成することが好ましい。
【００３０】
このように、本発明によるノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置は、薬品液４３がウェーハＷ上の全面に均一に噴射するようにウェーハＷを回転させる時、回転による遠心力によってボール４８に放射されてリバウンドした薬品液４３がカバー５０によってウェーハが汚染してしまうことを遮断することができる。
従って、本発明によるノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置は、薬品液４３のリバウンドによって発生するパーティクルにより発生するパターン不良を最小化することができる。
また、本発明によるノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置によると、薬品液４３の粘度またはスピンチャック４２の回転速度等のような工程実行による制御変数を調節することなく、機械的装置の変形のみで薬品液４３のリバウンドによる不良を効率的に防止することができる。
【００３１】
以上、本発明によるノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置の実施の形態を詳細に説明したが、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、ノズルを３箇所に配置した実施の形態を説明したが、これに限定されるものではなく、ノズルを複数設けることも可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によるノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置によると、薬品液の噴射時、リバウンドによる不良の発生を最小化させることで半導体素子の製造による生産性を向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置を示す構成図。
【図２】本発明によるノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置の実施の形態を示す概略図。
【図３】本発明によるノズル及びスピンチャックを備える半導体素子製造装置の他の実施の形態を示す概略図。
【図４】図３に示したカバーを示す斜視図。
【図５】図４に示したカバーの他の実施の形態を示す斜視図。
【符号の説明】
Ｗ  ウェーハ
４２  スピンチャック
４３  薬品液
４４  ノズル
４６  チャンバー
４８  ボール
５０  カバー
５２  ホール
５４  付着手段
【図１】
0004005257.tif 000002
【図２】
0004005257.tif 000003
【図３】
0004005257.tif 000004
【図４】
0004005257.tif 000005
【図５】
0004005257.tif 000006