(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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２】
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３】
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４】
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５】
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）。
【請求項６】
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７】
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８】
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）。
【請求項９】
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１０】
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１１】
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）。
【請求項１２】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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