專利名稱：使用低黏度流體去除顆粒的單基板加工頭的制作方法
使用低黏度流體去除顆粒的單基板加工頭
背景技術(shù)：
清潔操作在半導(dǎo)體晶片的生產(chǎn)過(guò)程中正變得越來(lái)越重要。為了適應(yīng)生產(chǎn)操作的 多變性質(zhì)和對(duì)進(jìn)一步減小特征尺寸的持續(xù)要求，從半導(dǎo)體基板上及時(shí)去除材料顆粒成為關(guān) 鍵。已發(fā)明了專用流體，所述專用流體能夠從基板上有效去除顆粒，同時(shí)盡可能減小對(duì)基板 上形成的敏感電子結(jié)構(gòu)的潛在破壞。由于所述專用流體可能非常昂貴，因此迫切需要減少 其在基板處理中的用量。類似地，迫切需要一種能夠使處理差異最小化的穩(wěn)定的系統(tǒng)，以盡 可能減少基板處理工具的停機(jī)時(shí)間。據(jù)上所述，需要提供一種能夠盡可能減少基板清潔流體消耗量的穩(wěn)定的基板清潔 系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明披露了 一種在基板上施加流體薄膜的處理模塊。流體通過(guò)多支管 (manifold)供應(yīng)到所述處理模塊。流體流經(jīng)主膛(main bore)，所述主膛分流至多個(gè)給料 管(feed)。所述多個(gè)給料管具有不同的截面積，允許流體由主膛流入儲(chǔ)料腔(reservoir)， 所述儲(chǔ)料腔具有多個(gè)出口(outlet)。表面張力使流體無(wú)法自由流過(guò)所述出口。所述不同的 截面積使所述儲(chǔ)料腔能夠跨越整個(gè)處理模塊長(zhǎng)度以基本恒定的速度填料。當(dāng)所述儲(chǔ)料腔內(nèi) 的流體超過(guò)特定體積后，所述出口內(nèi)的流體克服所述表面張力，流出所述出口，流入出口槽 (outlet slot)。所述出口槽允許所述流體作為流體薄膜從所述處理模塊輸出到所述基板 表面上。在一個(gè)實(shí)施方式中，披露了一種在基板表面分配流體材料的設(shè)備。所述設(shè)備包括 延伸長(zhǎng)度在第一端面和第二端面之間的本體，所述長(zhǎng)度大于基板寬度。所述本體包括主膛， 所述主膛在第一端面與第二端面間延伸，并配置為與配料多支管(delivery manifold)相 連。所述本體還包括本體槽，所述本體槽在第一端面與第二端面間延伸，并基本平行于所述 主膛。所述本體還包括連通所述主膛和所述本體槽的多個(gè)給料管，其中所述本體槽延伸至 本體交界面。所述設(shè)備還包括面板，所述面板在本體第一端面與第二端面間延伸，并具有被 配置為能夠與所述本體交界面相匹配的面板交界面。所述面板包括在所述本體的第一端面 與第二端面間延伸的面板槽。所述面板上還包括基本平行于所述主膛的面板槽。所述面板 槽被限定在所述面板交界面上以匹配所述本體交界面，且所述面板交界面形成了與所述給 料管相連的儲(chǔ)料腔。所述面板槽還包括在所述本體的第一端面與第二端面間延伸的多個(gè)出 口，并與出口槽相連，所述出口槽與面板交界面相對(duì)布置。其中，流體材料被配置為由配料 多支管流向主膛，再到給料管，進(jìn)入儲(chǔ)料腔，通過(guò)出口，并通過(guò)出口槽到達(dá)基板表面上。在另一個(gè)實(shí)施方式中，披露了一種將流體輸送到基板上的施加器。所述施加器包 括在所述設(shè)備兩端面間延伸的主膛。所述施加器還包括在該設(shè)備兩端面之間延伸的儲(chǔ)料 腔，其中所述儲(chǔ)料腔基本平行于所述主膛。所述施加器還包括連通所述主膛和所述儲(chǔ)料腔 的多個(gè)給料管，以及連通所述儲(chǔ)料腔和所述設(shè)備外部的多個(gè)出口。所述施加器還有連通所 述多個(gè)出口的出口槽，其中流體由主膛流出，通過(guò)多個(gè)給料管，流到儲(chǔ)料腔，通過(guò)出口流入出口槽，并當(dāng)基板在緊靠出口槽的通道中移動(dòng)時(shí)，流上基板。在另一個(gè)實(shí)施方式中，披露了 一種將薄膜分布到基板上的工作頭(head)。所述工作頭包括在第一和第二端面間延伸的 本體裝配件，其長(zhǎng)度不小于基板寬度。所述本體裝配件包括主膛，所述主膛被限定在第一端 面與第二端面之間，所述主膛通過(guò)多個(gè)給料管與儲(chǔ)料腔上表面相連，所述多個(gè)給料管被限 定在主膛和儲(chǔ)料腔之間。所述本體裝配件還包括多個(gè)出口，所述多個(gè)出口與儲(chǔ)料腔下表面 相連，并延伸至出口槽。所述多個(gè)給料管，與所述多個(gè)出口相比，截面積較大，數(shù)量較少。其 中，流體被配置為流經(jīng)主膛，通過(guò)沿主膛分布的多個(gè)給料管，然后填充儲(chǔ)料腔至不少于某一 閾值，而后流體由出口槽流出，并作為膜均勻輸出到基板上。在另一實(shí)施方式中，披露了一種處理基板的室。所述室包括被配置為可在所述室 內(nèi)水平滑動(dòng)的基板載具。所述室還包括位于載具路徑下方的流體分布頭(fluid dispense head)。所述流體分布頭包括出口槽，其寬度至少達(dá)到基板寬度。所述流體分布頭還包括包 圍在所述出口槽周圍的回收區(qū)，所述回收區(qū)與回收管連接。其中從主輸送噴嘴流出的流體 被向上引導(dǎo)流向基板(當(dāng)其存在時(shí))下表面，以便在基板上輸送基本均勻的膜并且回收區(qū) 回收未形成膜的流體。本發(fā)明的其他方面及優(yōu)勢(shì)將通過(guò)下面的具體描述結(jié)合附圖
使其清晰化，該附圖通 過(guò)舉例的方式說(shuō)明了本發(fā)明的原理。附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明將通過(guò)下面的具體描述結(jié)合附圖使本發(fā)明的各方面清晰化，該附圖通過(guò)舉例的方 式說(shuō)明了本發(fā)明的原理。圖IA是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，處理模塊中施加器本體的立體簡(jiǎn)圖。圖IB是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，處理模塊的俯視簡(jiǎn)化示意圖。圖IC是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，連接到上多支管的上施加器，及連接 到下多支管的下施加器。圖ID是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，上施加器的典型下表面與上多支管 的示意圖。圖IE是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，具有上多支管和下多支管的多個(gè)示 例的測(cè)試臺(tái)(test bench)的典型示意圖。圖IF是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，處理室以及上施加器和下施加器的 典型截面圖。圖2A是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，上施加器和下施加器的截面典型示 意圖。圖2B是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，處理區(qū)域簡(jiǎn)化示意圖。圖2C-2E是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，基板從上施加器下方通過(guò)的測(cè)試 臺(tái)典型示意圖。圖2F-1和2F-2是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，向基板和載具施加流體的 上施加器的俯視簡(jiǎn)化示意圖。圖3A和;3B是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，上施加器的典型示意圖。圖3C和3D是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，上施加器典型內(nèi)部結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化 示意圖。
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圖3E顯示的是根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，上施加器中不同元件的典型尺寸。圖3F-1顯示的是根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，沿主膛長(zhǎng)度上的給料管的不同 結(jié)構(gòu)。圖3F-2顯示的是根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，在上施加器給料管截面積固定 和變化的情況下，跨越上施加器寬度的出口速度實(shí)驗(yàn)結(jié)果。圖3G-1至3G-8顯示的是根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，流過(guò)上施加器的一個(gè)出 口端口截面的典型流體流。圖3H是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，上施加器10 的一部分的典型截面 圖。圖4A是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，在基板、上施加器和下施加器之間的 流體界面的簡(jiǎn)化示意圖。圖4B是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，典型下施加器的立體簡(jiǎn)圖。圖4C是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，下施加器的截面圖；圖4D是顯示細(xì)節(jié)418的簡(jiǎn)化示意圖。圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，與下施加器共同使用的流體循環(huán)系統(tǒng) 簡(jiǎn)化圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明描述的實(shí)施方式提供一種在基板上均勻施加流體膜的系統(tǒng)。流體通過(guò)多支 管供應(yīng)到施加器本體的主膛內(nèi)。所述主膛分流至多個(gè)給料管，在一個(gè)實(shí)施方式中，所述多個(gè) 給料管具有各種截面積，根據(jù)在所述主膛上的不同位置，限制或增強(qiáng)流體流動(dòng)。流體由所述 給料管流入有多個(gè)出口的儲(chǔ)料腔。所述出口允許流體由所述儲(chǔ)料腔通過(guò)出口槽分布到整個(gè) 基板表面上。所述出口槽聯(lián)結(jié)所述多個(gè)出口并將流體分配到所述基板的整個(gè)寬度上。圖IA顯示的是根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，處理模塊100中施加器本體10 的立體簡(jiǎn)圖。典型的處理模塊100包括處理室108，所述處理室被設(shè)置為容納上施加器本體 103a、104a和104b_l。上施加器本體104a和104b_l與上多支管105相接，上施加器本體 103a與上多支管106相接。由圖IA中亦可見(jiàn)與下多支管106，相連的下施加器本體103b。 雖然圖中未顯示，在上施加器10 和104b-l與各自相對(duì)的下施加器本體之間形成通道，其 中所述下施加器本體與下多支管相連。所述處理室108包括輸入口 110和輸出口 112。載 具111將基板109通過(guò)一通道在輸入口 110和輸出口 112之間移動(dòng)，其中所述通道在所述 上施加器本體103a、104a、104b_l與所述下施加器本體103形成，所述下施加器本體與對(duì)應(yīng) 的上施加器本體相關(guān)聯(lián)。圖IB是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，處理模塊100的俯視簡(jiǎn)化示意圖。在 該實(shí)施方式中，載具111的定位使基板109能夠通過(guò)輸出口 112從處理室108中取出。所述 處理室108中，載具折返位置109-1顯示了所述載具111的折返位置，以便在其上加載另一 塊基板。如圖所示，所述上施加器103a與上多支管106相連。類似的，可見(jiàn)上施加器本體 104a和104b-l與上多支管105相連。在另一個(gè)實(shí)施方式中，上施加器本體10 和104b_l 可具有單獨(dú)的多支管。在另一個(gè)實(shí)施方式中，上施加器本體103a，10 和104b-l可共用一 個(gè)上多支管。在圖IB所示的實(shí)施方式中，處理模塊114-1，114-2和114-3在基板109穿過(guò)所述處理室108的過(guò)程中，對(duì)其進(jìn)行各種的處理操作。每個(gè)處理模塊114-1，114-2和114-3 能夠形成一個(gè)通道(未圖示)，在所述通道中能夠?qū)?09施加處理氣體、液體、固體及其 混合物。例如，在基板109被輸送到所述輸出口 112之前，處理模塊114-1能夠清洗并干燥 基板109。處理模塊114-2和114-3能夠被用于，但不限于，鍍膜、清洗及其他的基板處理。 在一個(gè)實(shí)施方式中，上施加器10 向所述基板109表面施加處理液，而上施加器104b-l執(zhí) 行沖洗和清潔操作。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述處理液是一種含有有助于去除顆粒的脂肪酸 的低黏度流體。上述處理液是示意性的而不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制性的，根據(jù)對(duì)所述基板109 執(zhí)行的處理，可以使用額外的處理液。。如下面將討論的，下施加器也可用于將處理液施加 到所述基板109的相對(duì)一側(cè)。圖IC顯示的是根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，連接到上多支管105的上施加器 10 和104b-l，及連接到下多支管107的下施加器104b-2和104b_3。上多支管105有供 應(yīng)管116、118和120，所述供應(yīng)管被用于將流體供應(yīng)到上施加器10 和104b_l中。類似 的，下多支管107有供應(yīng)管122和124，所述供應(yīng)管將流體供應(yīng)到下施加器104b_2和104b_3 中。在一個(gè)實(shí)施方式中，供應(yīng)管116被用于向上施加器10 供應(yīng)流體，而供應(yīng)管118和120 向上施加器104b-l供應(yīng)流體。在一個(gè)實(shí)施方式中，供應(yīng)管118、120、122和IM可供應(yīng)流體， 例如但不限于，去離子水、異丙醇或其組合。供應(yīng)管118、120、122和IM也可用于供應(yīng)流體 (比如氮?dú)?或用于抽真空，以從上施加器104b-l、104b-2和104b-3中排出流體。上面向 上多支管105和下多支管107供應(yīng)的流體的具體示例不是窮盡的或限制性的。此外，上多 支管105和下多支管107的其他實(shí)施方式可采用更多或更少的供應(yīng)管。圖ID顯示的是根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，上施加器10 和104b_l的典型下 表面與上多支管的示意圖。如前所述，供應(yīng)管116通過(guò)上多支管105向上施加器10 供應(yīng) 流體。類似的，供應(yīng)管118和120通過(guò)上多支管105向上施加器104b-l供應(yīng)流體和/或抽 空。在上多支管105中，流體可在被供應(yīng)到上施加器10 或104b-l之前進(jìn)行調(diào)整。例如， 上多支管105可被用于對(duì)分別從供應(yīng)管118和120供應(yīng)來(lái)的流體進(jìn)行混合。在其他的實(shí)施 方式中，供應(yīng)管118和120可運(yùn)載在上多支管105中混合的流體以產(chǎn)生泡沫。在其他的實(shí) 施方式中，上施加器10 可有多個(gè)供應(yīng)管，以通過(guò)上多支管105供應(yīng)各種流體。圖IE是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，具有上多支管105和下多支管107的 多個(gè)示例的測(cè)試臺(tái)的典型示意圖。圖示了典型的實(shí)施方式，其中不同的多支管有各種供應(yīng) 管。如供應(yīng)管118-1和118-2上的箭頭所示，與供應(yīng)管118-1和118-2相關(guān)聯(lián)的多支管被 用于從相關(guān)聯(lián)的施加器中排出流體。類似的，由其他供應(yīng)管上的箭頭可知，流體被供應(yīng)到多 支管和相關(guān)聯(lián)的施加器中。根據(jù)所執(zhí)行的基板處理操作，多支管和相關(guān)聯(lián)的施加器數(shù)量能 夠變少或者變多，因此如圖IE所示的測(cè)試臺(tái)設(shè)置不應(yīng)被理解為限制性的。圖IF是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，處理室108及上施加器104b_l和下 施加器104b-3的截面圖。與各供應(yīng)管一起，上多支管105和下多支管107也在圖中可見(jiàn)。 在上施加器104b-l和下施加器104b-3之間形成了通道130，其中載具上的基板通過(guò)。圖2A是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，上施加器10 和104b_l和下施加器 106a、106b的截面的典型示意圖。所述載具111移動(dòng)基板109通過(guò)上施加器104b_l、104a、 103a和下施加器104b-2、104b-3、103b之間形成的通道。在一個(gè)實(shí)施方式中，上施加器103a 和下施加器10 形成預(yù)處理模塊，所述預(yù)處理模塊施加去離子水或其他表面預(yù)處理流體。在其他實(shí)施方式中，上施加器103a和下施加器10 可選，因此載具111和基板109通過(guò)上 施加器10 和104b-l及下施加器104b-2和104b-3之間形成的通道。處理區(qū)域200中突 出了一塊區(qū)域，其中基板109被暴露于來(lái)自上施加器104b-l和10 及下施加器104b-2和 104b-3的流體中。圖2B是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，處理區(qū)域200簡(jiǎn)化示意圖。所述處理 區(qū)域200圖示了一種由上施加器10 和104b-l及下施加器104b-2和104b_3向基板109 施加流體的實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，上施加器104b-l和下施加器104b-2和104b-3沖 洗并干燥所述基板109。上施加器104b-l和下施加器104b-2，104b_3有分配端口(dispense port)208和真空端口 206。在一個(gè)實(shí)施方式中，分配端口 208被用于將流體(例如去離子 水)施加在基板109上。通過(guò)真空端口 206抽真空，將分配端口 208施加的流體去除。圖 2B還圖示了向基板109施加流體202的上施加器l(Ma。在一個(gè)實(shí)施方式中，上施加器10 跨越基板109提供均勻的流量。根據(jù)所輸送流體的種類和載具在上施加器10 下方的速 度，流體可以在大約20CC/min至500CC/min之間的范圍被供應(yīng)到基板。當(dāng)通過(guò)多支管(未 圖示)的流體流打開(kāi)時(shí)上施加器10 精確地分配流體，而當(dāng)所述流被關(guān)閉時(shí)，流體表面張 力防止流體從上施加器10 滴落或滲漏。圖2C-2E是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，基板109從上施加器10 下方通 過(guò)的測(cè)試臺(tái)的典型示意圖。圖2C和2D圖示了在上施加器10 將流體施加到基板109之 前的載具111和基板109。基板109的鏡面般的端面表示流體尚未被施加在基板109上。 圖2E圖示了所述上施加器10 施加流體之后的所述基板109。流體被施加到基板109和 載具111上，形成了覆蓋區(qū)域Illa和未覆蓋區(qū)域111b。在該實(shí)施方式中，為保證流體完全 覆蓋基板，覆蓋區(qū)域Illa包含了比基板109更大的區(qū)域。在其他實(shí)施方式中，為了使上施 加器所施加的流體消耗量最小化，覆蓋區(qū)域Illa可涵蓋更靠近基板邊緣109a的區(qū)域。圖 2E還圖示了覆蓋區(qū)域Illa與未覆蓋區(qū)域Illb之間的分界邊緣111c。通過(guò)控制上施加器 104a分配的流體的薄膜形成清晰的邊緣。圖2F-1和2F-2是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，向基板109和載具111施 加流體的上施加器10 的俯視簡(jiǎn)化示意圖。當(dāng)載具111和基板109通過(guò)上施加器10 下 方時(shí)，上施加器10 控制跨越寬度l(Ma-l的流體分配。被限定的寬度l(Ma-l帶來(lái)覆蓋區(qū) 域Illa和未覆蓋區(qū)域111b。邊緣Illc顯示了覆蓋區(qū)域Illa和未覆蓋區(qū)域Illb之間的分 界。邊緣Illc也顯示了從上施加器10 分配的流體受到控制，以使流體消耗量最小化，以 防止過(guò)度的流體施加造成溢流。如下所述，所述上施加器10 的特征控制流體流動(dòng)，使流 體能夠均勻分布在寬度l(Ma-l上。圖3A和:3B是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，上施加器10 的典型示意圖。 所述上施加器10 包括主膛300，其由端部303開(kāi)始延伸，但不穿透端部303，。端部303 與上多支管(未圖示)相連，因此流體可通過(guò)所述上多支管供應(yīng)到主膛300中。上施加器 104a還包括多個(gè)由主膛300分流的給料管302。給料管302將主膛300與儲(chǔ)料腔304相連。 類似地，出口 306a將儲(chǔ)料腔304與出口槽306b相連。出口槽306b使各單獨(dú)的出口 306a 貫通，以助于跨越所述基板均勻分配流體。在操作中，通過(guò)上多支管供應(yīng)的流體進(jìn)入主膛300。當(dāng)主膛300內(nèi)的流體分流到 302時(shí)，流體由主膛300流入儲(chǔ)料腔304。流體由儲(chǔ)料腔304流出并填入出口 306a。當(dāng)所述儲(chǔ)料腔內(nèi)的流體積累到一定體積，流體由所述出口流入出口槽306b并均勻分配到基板上。 啟動(dòng)由出口流出流體所需的流體體積決定于一系列參數(shù)，例如，但不限于，流體黏度、流體 表面張力、以及出口 306a的物理尺寸。當(dāng)流向主膛300的流體流被停止后，由所述出口流 出的流體流也隨之停止。圖3C和3D是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，上施加器10 典型內(nèi)部結(jié)構(gòu)的 簡(jiǎn)化示意圖。圖3C和3D圖示的是根據(jù)本發(fā)明中的一個(gè)實(shí)施方式的，上施加器104的截面 圖。在圖示的實(shí)施方式中，上施加器104是包括本體10 和面板10 ’的裝配件。圖中本 體10 和面板104a’采用不同的陰影，以便清晰顯示這兩個(gè)部件是分別加工的。可采取不 同方式將面板104a’鎖定或黏貼在本體10 上，例如，但不限于，機(jī)械鎖扣、粘合劑或其組 合。本體10 有主膛300、給料管302和面板交界面310。面板104a，有出口 306a，出口槽 306b和本體交界面312。當(dāng)面板交界面310上的本體溝道30 與本體交界面310上的面 板溝道304b對(duì)準(zhǔn)時(shí)，形成儲(chǔ)料腔304。圖3E顯示的是根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，上施加器10 中不同元件的典型 尺寸。在一個(gè)實(shí)施方式中，出口 306a是直徑約0. 04英寸的孔，且出口槽306b是大致以出 口 306a為中點(diǎn)的寬約0.03英寸的溝道。本實(shí)施方式中提供的測(cè)量結(jié)果基于使用密度約 1000kg/m3，黏度約6. 2cP和表面張力約^mN/m的流體。為了達(dá)到所需的效果，不同的流體 的施加可能需要不同的實(shí)施方式。在其他實(shí)施方式中，可分配諸如水的牛頓流體。在另一些 實(shí)施方式，可分配諸如凝膠的非牛頓流體，所述非牛頓流體的黏度范圍從大約IcP到60cP， 其表面張力范圍從大約25dyn/Cm到75dyn/cm。圖3F-1顯示的是根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，沿主膛300長(zhǎng)度的給料管302的 不同結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施方式中，給料管302的截面積根據(jù)其與端部303的距離發(fā)生變化。通 過(guò)改變給料管302的截面積，經(jīng)主膛300供應(yīng)的流體能夠在上施加器10 的長(zhǎng)度上均勻分 配。在圖3F-1中，具有三種不同截面積的給料管302被分為三組給料管30加，給料管302b 和給料管302c。在這樣的實(shí)施方式中，給料管30 的截面積小于給料管302b，給料管302b 又小于給料管302c。在一個(gè)實(shí)施方式中，給料管截面為圓形，給料管30 直徑約0. 06”，給 料管302b直徑約0. 07”，給料管302c直徑約0. 08”。相比具有較大直徑的給料管302c，給 料管30 的較小的直徑對(duì)來(lái)自主膛300的流體流起到限制作用。然而，由于在流體遇到給 料管302c之前流體壓力和流體體積就已有所減小，跨越出口槽的出口速度和分配速率保 持相對(duì)一致。在另一個(gè)實(shí)施方式中，對(duì)每個(gè)不同的給料管確定獨(dú)特的截面積能夠進(jìn)一步優(yōu) 化流體流。圖3F-2顯示的是根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，在上施加器給料管截面積固定 和變化情況下，跨越上施加器寬度的出口速度實(shí)驗(yàn)結(jié)果。X軸表示沿上施加器寬度方向上的 位置，零點(diǎn)為最接近上多支管的點(diǎn)，隨數(shù)字增大表示點(diǎn)距離所述上多支管越遠(yuǎn)。通常而言， 采用固定截面積的給料管，距離所述上多支管越近，出口速度越大，從位置3的0. 0245m/s 變化到位置100的0. 021m/s。然而，通常而言，使用變化截面積的給料管，出口速度保持更 高的一致性，在約0. 0234m/s至約0. 022m/s的范圍內(nèi)。在其他實(shí)施方式中，根據(jù)不同的流體 和不同的處理速度，所述出口速度能夠在從大約0. 01m/s到大約0. 5m/s的范圍之間變化。圖3G-1至3G-8顯示的是根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，流過(guò)上施加器的一個(gè)出 口端口的截面的典型流體流。圖3G-1至圖3G-7圖示了一給料管中的典型序列，在給料管從
10主膛分流的過(guò)程中順序發(fā)生。在圖3G-1中主膛300中的流體301已開(kāi)始流過(guò)給料管302。 在圖3G-2中，流體301充滿給料管302并如所示，進(jìn)入儲(chǔ)料腔304。在圖3G-3中，由主膛 300通過(guò)給料管302供應(yīng)的流體301開(kāi)始填充儲(chǔ)料腔304。隨著流體301在所述儲(chǔ)料腔中 的積累，流體301開(kāi)始向下進(jìn)入出口 306a。此時(shí)，流體301與出口 306a的壁之間的表面張 力防止流體301自由流過(guò)出口 306a。在圖3G-4中顯示流體301繼續(xù)填充儲(chǔ)料腔304，并且流體301幾乎完全充滿出口 306。圖3G-5顯示流體301已完全充滿出口 306a并且?guī)缀醭錆M出口槽306b。在圖3G-5中 還顯示了流體301在儲(chǔ)料槽304中填充到恰小于閾值體積305的水平。當(dāng)儲(chǔ)料腔304中的 流體301超過(guò)閾值體積305，流體301在所述儲(chǔ)料腔中的體積克服出口 306a和出口槽306b 中的流體表面張力，允許流體301的膜流到基板109上。圖3G-6顯示了儲(chǔ)料腔304中的流 體301超過(guò)閾值體積305，使流體薄膜通過(guò)出口槽306b分配在基板109上。只要儲(chǔ)料腔304 中的流體水平超過(guò)閾值體積305，流體301會(huì)持續(xù)分配，如圖3G-7所示。為保持儲(chǔ)料腔304 中的流體水平所必需的主膛301中的流體的流速可以根據(jù)流體的物理性質(zhì)而變化。類似 的，諸如黏度和表面張力的流體性質(zhì)也可用于確定給料管、出口、出口槽的結(jié)構(gòu)和截面積以 及閾值體積。圖3G-8顯示了在儲(chǔ)料腔304中的流體水平落到閾值水平305以下時(shí)，由出口 槽流出的流體的分配停止。當(dāng)主膛301中的流體流不再維持所述儲(chǔ)料腔中的流體在閾值水 平305之上時(shí)，通過(guò)所述出口槽的流體流動(dòng)停止，流體與出口槽之間的表面張力將流體通 過(guò)毛細(xì)作用吸到出口槽內(nèi)，脫離所述基板。由此，當(dāng)儲(chǔ)料腔304中的流體水平落到閾值水平 305以下時(shí)，流向所述基板的流體流停止，出口槽內(nèi)的毛細(xì)作用防止流體從所述上施加器中 滴落。圖3H是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，上施加器10 的一部分的典型截 面圖。主膛300首先向具有較小截面積的給料管302-1供應(yīng)流體301，然后供應(yīng)至給料管 302-2。來(lái)自給料管302-1和給料管302-2的流體填充儲(chǔ)料腔304直至超過(guò)閾值高度305， 啟動(dòng)通過(guò)出口 306a流出出口槽306b的流體流，在基板109上均勻分配流體薄膜。當(dāng)給料 管302-1和給料管302-2供應(yīng)的流體保持儲(chǔ)料腔內(nèi)的流體水平在閾值高度305之上時(shí)，來(lái) 自所述出口槽的穩(wěn)定流體流均勻覆蓋所述基板。給料管302-1的較小的截面積對(duì)由給料管 流入儲(chǔ)料腔的流起限制作用。給料管302-2的較大的截面積允許給料管的流體流補(bǔ)償時(shí)間 和體積上的差異，所述差異是由于給料管302-1比給料管302-2更早供應(yīng)流體引起的。由不 同截面積引起的體積和時(shí)間上的補(bǔ)償，使儲(chǔ)料腔304能夠跨越所述上施加器的寬度具有基 本一致的填充速度。由此可使跨越所述上施加器的寬度流體幾乎同時(shí)超過(guò)閾值高度305，且 流體跨越所述基板的寬度分配均勻的薄膜。在一個(gè)實(shí)施方式中，基板109和所述出口槽之 間的空隙大約為0. 5mm。在其他實(shí)施方式中，基板109和所述出口槽之間的空隙在約0. 2mm 到約0. 8mm之間變化。在一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)主膛的初始流體流速大約為500CC/min，而 基板載具輸運(yùn)基板的速度在約lOmm/sec到約20mm/sec之間。在其他實(shí)施方式中，載具輸 運(yùn)基板的速度在約5mm/sec到約70mm/sec之間。在一個(gè)實(shí)施方式中，處理過(guò)程中的流體流 速在大約 25cc/min 至 500cc/min。圖4A是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，在基板109、上施加器10 和104b_l 以及下施加器400之間的流體界面簡(jiǎn)化示意圖。在此實(shí)施方式中，下施加器400以與前述 上施加器10 相似的方式向基板109施加流體202，。隨著基板109在方向402上運(yùn)動(dòng)，上施加器10 施加流體202，下施加器400施加流體202，。在一些實(shí)施方式中，流體202和 流體202’可以是一樣的，而在其他實(shí)施方式中，流體202和流體202’可以是不同的?；?109在通過(guò)上施加器104b-l和下施加器104b-3的過(guò)程中被清潔和干燥。在一個(gè)實(shí)施方式 中，通過(guò)端口 208向基板109施加沖洗劑204。在一個(gè)實(shí)施方式中，沖洗劑204是去離子水， 在另一些實(shí)施方式中，清洗劑是去離子水與異丙醇的混合物。通過(guò)端口 206抽空以從基板 109上將沖洗劑204和流體202、202，去除。圖4B是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，典型下施加器400的簡(jiǎn)化立體圖。下 施加器400具有限定在端部403和403，之間的長(zhǎng)度L。下施加器400的長(zhǎng)度L 405可通過(guò) 基板尺寸或處理室尺寸限定。由所述下多支管(未圖示)供應(yīng)的流體通過(guò)下施加器400的 端部403供應(yīng)，并通過(guò)出口槽416均勻施加到基板上。當(dāng)下施加器400將流體施加到基板 下表面時(shí)，多余的流體或未附著于基板上的流體在收集區(qū)域410中被回收利用。收集區(qū)域 410中分布了多個(gè)回流端口 413。關(guān)于回流端口 413的其他細(xì)節(jié)將在下面討論。圖4C是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，下施加器400的截面圖；圖4D是顯示 細(xì)節(jié)418的簡(jiǎn)化示意圖。與所述上施加器相似，下施加器400包括面板400a和本體400b。 本體400b包括包括主膛402、給料管412、儲(chǔ)料腔408和流動(dòng)阻尼405的一部分。主膛402 在下施加器400的兩端之間延伸，并連接到下多支管(未圖示)。儲(chǔ)料腔408基本平行于主 膛402，并通過(guò)多個(gè)給料管412與主膛402相連。與圖3E中討論的所示的給料管尺寸變化 相似，在一個(gè)實(shí)施方式中給料管412的尺寸可以發(fā)生變化，以減小沿下施加器400長(zhǎng)度的流 量變化。所述本體還包括基本平行于主膛402并通過(guò)回流給料管422與回流端口 413相連 的回流管406和406，。面板400a包括流動(dòng)阻尼405的另一部分、儲(chǔ)料腔404、出口 414、出口槽416和收集 區(qū)域410。在本體400b和面板400a的相對(duì)面之間形成的流動(dòng)阻尼405調(diào)控由儲(chǔ)料腔408 流入儲(chǔ)料腔404的流體流。從而，在一個(gè)實(shí)施方式中，可通過(guò)改變沿下施加器400長(zhǎng)度的流 動(dòng)阻尼405的尺寸，控制跨越下施加器400的流體流速。多個(gè)出口 414將儲(chǔ)料腔404連接 到面板外部。出口槽416聯(lián)接所述多個(gè)出口以形成通道，所述通道將流體均勻施加到基板 下表面。當(dāng)下施加器400將流體施加到所述基板的下表面時(shí)，可能會(huì)有從基板滴落或未粘 附到基板上的溢出流體。由于某些流體可以是非常昂貴的，使用收集區(qū)域410將所述溢出 流體回收。收集區(qū)域410中含有多個(gè)連接到回流給料管422的回流端口 413?；亓鹘o料管 422連接到回流管406，所述回流管可通過(guò)下多支管(未示)連接到真空腔。在其他實(shí)施方 式中，可不使用真空腔，所述回流管可采用利用重力作用的排水道。圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明中一個(gè)實(shí)施方式的，與下施加器400共同使用的流體循環(huán) 系統(tǒng)簡(jiǎn)化圖。通過(guò)所述下多支管(未圖示)供應(yīng)到下施加器400的流體504被盛在箱502 中。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，下施加器400的內(nèi)部結(jié)構(gòu)被省略了。如前所述，當(dāng)基板109從下施加器 400上方通過(guò)時(shí)，流體504通過(guò)出口槽供應(yīng)并作為薄膜506施加到基板109上。未構(gòu)成薄膜 506的一部分的流體被包含在收集區(qū)域410中，并通過(guò)回流端口、回流給料管和回流管返回 儲(chǔ)液箱502中。在圖示實(shí)施方式中，所述流體直接回流到箱502中。在另一個(gè)實(shí)施方式中， 在所述流體回流到箱502之前，回流到箱502的流體經(jīng)過(guò)分析和處理。處理可包括，但不限 于，過(guò)濾、緩沖和調(diào)配。
盡管為了能夠清晰理解本發(fā)明，前面描述了一些本發(fā)明的細(xì)節(jié)，但顯然可以在所 附權(quán)利要求的范圍內(nèi)進(jìn)行某些變化和修改。由此，現(xiàn)有實(shí)施方式應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性而非限 制性的，本發(fā)明也不限于上述細(xì)節(jié)，而是以在所附權(quán)利要求的范圍及其等同內(nèi)進(jìn)行修改。在 權(quán)利要求中，除非在其中特別指出，元件和/或步驟并不暗示任何特定的操作順序。
權(quán)利要求
1.一種將流體材料分布到基板表面的設(shè)備，包括(a)本體，所述本體在第一端面和第二端面之間的長(zhǎng)度上延伸并且所述長(zhǎng)度比所述基 板的寬度大，所述本體包括(i)主膛，所述主膛在所述第一端面和所述第二端面之間延伸，所述主膛被配置為連接 至輸送多支管；( )本體通道，所述第二本體通道在所述第一端面和所述第二端面之間延伸，所述本 體通道基本平行于所述主膛；以及(iii)多個(gè)給料管，所述多個(gè)給料管將所述主膛和所述本體通道相連，所述本體通道延 伸至所述本體的本體交界面；以及(b)面板，所述面板在所述本體的所述第一端面和所述第二端面之間延伸，所述面板有 面板交界面，所述面板交界面被配置為與所述本體交界面相匹配，所述面板包括(i)面板通道，所述面板通道在所述本體的所述第一端面和所述第二端面之間延伸，所 述面板通道基本平行于所述主膛，所述面板通道被限定在所述面板交界面上以匹配所述本 體交界面，并且所述面板交界面限定與所述給料管相連的儲(chǔ)料腔；以及( )多個(gè)出口，所述多個(gè)出口在所述本體的所述第一端面和所述第二端面之間延伸， 并與出口槽相連，所述出口槽被定向?yàn)榕c所述面板交界面相對(duì)；其中，所述流體材料被配置為從所述輸送多支管流至所述主膛，到所述給料管，進(jìn)入所 述儲(chǔ)料腔，通過(guò)所述出口，經(jīng)過(guò)所述出口槽流到所述基板表面上。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括(c)第二本體，所述第二本體在第一端面和第二端面之間的長(zhǎng)度上延伸并且所述長(zhǎng)度 比所述基板的寬度大，所述本體包括(i)第二主膛，所述第二主膛在所述第一端面和所述第二端面之間延伸，所述主膛被配 置為連接到第二輸送多支管；( )第二本體通道，所述第二本體通道在所述第一端面和所述第二端面之間延伸，所 述本體通道基本平行于所述第二主膛；(iii)多個(gè)第二給料管，所述多個(gè)第二給料管與所述第二主膛和所述第二本體通道相 連，所述第二本體通道延伸至所述第二本體的本體交界面；以及(iv)至少一個(gè)回收管道；(d)第二面板，所述第二面板在所述第二本體的所述第一端面和所述第二端面之間延 伸，所述第二面板有面板交界面，所述面板交界面被配置為與所述第二本體的所述本體交 界面相匹配，所述第二面板包括(i)第二面板通道，所述第二面板通道在所述第二本體的所述第一端面和所述第二端 面之間延伸，所述第二面板基本平行于所述第二主膛，所述第二面板通道被限定在所述面 板交界面以匹配所述本體交界面，并且所述面板交界面限定與所述多個(gè)第二給料管相連的 流體儲(chǔ)料腔；( )多個(gè)第二出口，所述多個(gè)第二出口在所述第二本體的所述第一端面和所述第二端 面之間延伸，并與出口槽相連，所述出口槽被定向?yàn)榕c所述面板交界面相對(duì)；以及 (iii)至少一個(gè)回收池，所述回收池與所述回收管道相連；其中，所述流體材料被配置為從所述第二輸送多支管流至所述第二主膛，到所述給料管，進(jìn)入所述儲(chǔ)料腔，通過(guò)所述出口，經(jīng)過(guò)所述出口槽流到所述基板表面上。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)給料管中的不同給料管具有不同的截面積。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)給料管中的各組給料管具有不同的截面積。
5.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中未保留在所述基板表面上的流體材料被容納在所述 回收池中。
6.一種將流體施加到基板上的施加器，包括(a)主膛，所述主膛在所述施加器的端面之間延伸；(b)儲(chǔ)料腔，所述儲(chǔ)料腔在所述施加器的端面之間延伸，所述儲(chǔ)料腔基本平行于所述主膛；(c)多個(gè)給料管，所述多個(gè)給料管連接所述主膛和所述儲(chǔ)料腔；(d)多個(gè)出口，所述多個(gè)出口將所述儲(chǔ)料腔連接到所述設(shè)備的外部；以及(e)出口槽，所述出口槽連通所述多個(gè)出口；其中，所述流體通過(guò)所述主膛，經(jīng)過(guò)所述多個(gè)給料管，進(jìn)入所述儲(chǔ)料腔，經(jīng)過(guò)所述出口 到達(dá)所述出口槽，并在所述基板在通道中移動(dòng)時(shí)，流到所述基板上，所述通道緊靠所述出口槽。
7.如權(quán)利要求6所述的施加器，其中所述多個(gè)給料管具有各自不同的截面積。
8.如權(quán)利要求6所述的施加器，其中在一個(gè)面板上形成所述多個(gè)出口和所述出口槽。
9.如權(quán)利要求6所述的施加器，其中在一個(gè)本體上形成所述主膛和所述給料管。
10.如權(quán)利要求7所述的施加器，其中所述多個(gè)給料管的截面積比所述多個(gè)出口的截 面積大。
11.如權(quán)利要求6所述的施加器，其中所述多個(gè)給料管的數(shù)量比所述多個(gè)出口的數(shù)量少。
12.一種在基板上分布薄膜的工作頭，包括本體裝配件，所述本體裝配件在第一和第二端面之間延伸并且其長(zhǎng)度至少達(dá)到基板寬 度，所述本體裝配件包括(a)主膛，所述主膛被限定在所述工作頭內(nèi)、所述第一端面和所述第二端面之間，所述 主膛通過(guò)多個(gè)給料管連接到儲(chǔ)料腔的上表面，所述多個(gè)給料管被限定在所述主膛和所述儲(chǔ) 料腔之間；(b)多個(gè)出口，所述多個(gè)出口與所述儲(chǔ)料腔的下表面相連并延伸到出口槽，所述多個(gè)給 料管相比所述多個(gè)出口截面積較大，數(shù)量較小；其中，流體被配置為通過(guò)所述主膛，流經(jīng)沿主膛方向上分布的所述多個(gè)給料管，并填充 所述儲(chǔ)料腔直到至少閾值程度，然后流體作為膜從所述出口槽均勻流出到所述基板上。
13.如權(quán)利要求12所述的工作頭，其中所述多個(gè)給料管中的各組給料管具有不同的截 面積。
14.如權(quán)利要求12所述的工作頭，其中所述工作頭包括本體和面板。
15.如權(quán)利要求14所述的工作頭，其中所述本體包括所述主膛和所述給料管，所述面 板包括所述出口和所述出口槽，并且所述儲(chǔ)料槽被限定在所述本體和所述面板之間。
16.一種用于處理基板的室，包括(a)載具，所述載具被配置為在所述室內(nèi)水平滑動(dòng)；(b)流體分布頭，所述流體分布頭定位在所述基板載具的路徑下方，所述流體施加頭有 出口槽，所述出口槽的寬度不小于保持在所述基板載具上的所述基板的寬度，所述流體分 布頭有包圍出口槽的回收區(qū)域，所述回收區(qū)域與回收管路相連；其中，當(dāng)存在所述基板時(shí)，當(dāng)從主輸送管口流出的流體被向上引導(dǎo)，流向所述基板的底 面方向，以便在所述基板上施加基本均勻的膜，并且所述回收區(qū)域?qū)⑽葱纬伤瞿さ牧黧w 回收。
17.如權(quán)利要求16所述的室，其中所述流體分布頭包括本體和面板，所述本體和所述 面板沿本體/面板交界面固定在一起。
18.如權(quán)利要求17所述的室，其中所述本體包括在所述流體分布頭端面間延伸的主膛 和本體儲(chǔ)料腔，和多個(gè)連接所述主膛和所述儲(chǔ)料腔的多個(gè)給料管。
19.如權(quán)利要求17所述的室，其中所述面板包括在所述流體施加頭端面間延伸的面板 儲(chǔ)料腔，多個(gè)連接至所述儲(chǔ)料腔的上表面的出口，和出口槽。
20.如權(quán)利要求17所述的室，其中沿所述本體/面板交界面形成流動(dòng)阻尼，所述流動(dòng)阻 尼被部分限定在所述面板中，部分限定在所述本體中。
全文摘要
本發(fā)明中披露了一種在基板上分布薄膜的工作頭。所述工作頭包括本體裝配件，所述本體裝配件在第一和第二端面之間延伸并且其至少達(dá)到基板寬度。所述本體包括限定在所述第一端面和所述第二端面之間的主膛，所述主膛通過(guò)多個(gè)給料管與儲(chǔ)料腔上表面相連，所述多個(gè)給料管被限定在所述主膛和所述儲(chǔ)料腔之間。所述本體還包括多個(gè)出口，所述多個(gè)出口與所述儲(chǔ)料腔的下表面相連并延伸到出口槽。所述多個(gè)給料管與所述多個(gè)出口相比，截面積較大，數(shù)量較少。
文檔編號(hào)H01L21/30GK102105967SQ200980125832
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者利昂·金茲伯格, 安瓦爾·侯塞因, 林成宇, 格雷戈里·A·托馬斯奇, 阿諾德·霍洛堅(jiān)科, 馬克·曼德?tīng)柋０Ｄ?申請(qǐng)人:朗姆研究公司