具有弯液面控制的高精度分配系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于分配流体的装置。本文中的技术方案包括使用长形囊状部的基于囊状部的分配系统，该长形囊状部扩张以及收缩以辅助分配动作。该分配系统对通常与微型品制造的流体过滤相伴随的过滤器滞后进行补偿。该分配系统还提供了高纯度且高精度的分配单元。弯液面传感器检测过程流体在喷嘴处的弯液面的位置。长形囊状部单元通过使囊状部选择性地扩张或收缩而用于使弯液面的位置保持在特定位置处，从而移动弯液面位置或保持弯液面位置。长形囊状部的扩张还用于在完成分配动作之后的回吸动作。

【技术实现步骤摘要】
具有弯液面控制的高精度分配系统相关申请的交叉引用本申请要求于2016年8月11日提交的题为“High-PrecisionDispenseSystemWithMeniscusControl”的美国临时专利申请No.62/373,733的权益，其通过引用以其整体并入本文。
本公开内容涉及半导体制造，并且特别地涉及膜分配/涂布及显影过程和系统。
技术介绍
使用涂布/显影工具的各种精密加工过程指定将不同化学品分配到基板(晶片)上以用于特定的设计。例如，可以将各种抗蚀剂(光刻胶)涂层分配到基板表面上。抗蚀剂涂层可以按对光化辐射的反应类型(正性/负性)变化，以及也可以按用于图案化(前道工序，金属化等)的不同阶段的组成来变化。另外，可以对各种显影剂和溶剂进行选择以将其分配到晶片上。然而，能够将各种化学品分配到晶片上会面临一个挑战，即，避免所分配的化学品中的缺陷。化学品中任何小的杂质或凝结均可能在晶片上形成缺陷。随着半导体结构的尺寸继续减小，避免和预防来自所分配的化学品的缺陷变得越来越重要。
技术实现思路
避免由分配到基板上的液体造成的缺陷的一个方案是购买用在涂布/显影工具中的预过滤化学品。然而，这样的预过滤化学品可能是非常昂贵的，并且尽管经过预过滤但仍可能在运输或使用期间在化学品中形成缺陷。避免缺陷的另一方案是在半导体制造工具(例如，涂布/显影“跟踪工具”)中、在化学品即将分配在基板上之前对化学品进行过滤。在即将分配之前进行过滤(使用时过滤)的一个并发问题是流动速率的减小。例如，为了对已被充分过滤以满足纯度要求的流体进行输送，需要相对精细的过滤器。使用这样的精细过滤器的挑战在于，在流体化学品被推动通过这些相对精细的过滤器时，这些过滤器减小了给定化学品的流体流动的速率。许多半导体制造过程要求以遵循指定参数的特定流动速率(或者，流动速率范围)来分配指定化学品。流动速率高于或低于这样的给定的指定流动速率可能引起基板上的缺陷、覆盖不足和/或过度覆盖。换句话说，难以将流体足够快地推动通过越来越精细的过滤器以满足分配流动要求。本文公开的技术提供了一种流体输送系统，其补偿相对较慢的流体过滤速率并且同时用数字分配控制来提供特定的分配流动速率。换句话说，本文中的系统可以以比过滤速率快的分配速率而且以高的纯度来将经过滤的液体分配到基板上。这样的系统可以包括用于流体分配的装置。液压流体壳体限定具有室入口开口和室出口开口的室。在室内设置有长形囊状部。长形囊状部从室入口开口延伸到室出口开口。长形囊状部限定流体流动路径，该流体流动路径在室入口开口与室出口开口之间是线性的。长形囊状部被构造成在室内横向扩张和横向收缩，使得当长形囊状部包含过程流体的体积时，长形囊状部内的过程流体的体积是可增加和可缩减的。该装置包括将室出口开口连接至分配喷嘴的过程流体导管。弯液面传感器被构造成连续地监测装置的喷嘴区域内的过程流体的弯液面的位置。弯液面传感器被构造成连续地发送弯液面位置数据。控制器被构造成接收弯液面位置数据以及被构造成通过激活压力控制系统来将过程流体的弯液面的位置维持在喷嘴区域内的预定位置，所述压力控制系统选择性地降低长形囊状部的外表面上的引起长形囊状部扩张的液压流体压力。还通过选择性地增加长形囊状部的外表面上的引起长形囊状部收缩的液压流体压力来控制弯液面位置。这样的技术可以减小沉积膜的缺陷。膜缺陷可以由气泡、下落颗粒、有机残留物/聚合物、金属杂质、凝结颗粒等引起。所有这些缺陷源和形成机制受涂布/显影分配线路设计和构造强烈影响。气泡缺陷的一个原因或机制可以与溶解在要分配的液体化学品(过程流体)中的气体相关。然后，溶解的气体可以在分配步骤期间找到自己的方式进入膜中，成为气泡缺陷；或者气泡自身可以作为成核位置以吸引小的颗粒而成为大的颗粒，该大的颗粒然后在分配步骤期间沉积到膜中。对于颗粒生成、有机残留物和金属杂质的一个影响因素是构成分配线路的部件(泵、阀、罐、管、配件等)。本文中的技术通过使用间接分配系统来使引起气体溶解的缺陷最小化。在本文的系统中，使过程流体向气体或大气的暴露减到最少。此外，本文中的系统通过将用在本文的分配线路中的部件(泵、阀、罐、管、配件等)减到最少而减少了其他缺陷类型，例如下落颗粒、有机残留物/聚合物以及金属杂质。减少分配线路中的部件的益处可以被认识到，这是因为每一部件增大了引起缺陷的可能性。使过程流体与部件/硬件之间的死空间和表面接触减到最少可以通过使化学聚合的成核位置减到最少来使流动旋涡减到最少。当然，为了清楚起见，已经呈现出本文所描述的不同的步骤的讨论顺序。通常，这些步骤可以以任意适当的顺序进行。另外，尽管本文中在不同的地方讨论了不同的特征、技术、构造等中的每一者，但是每个概念都应当可以彼此独立或彼此结合执行。因此，本专利技术可以以许多不同的方式实施和查看。注意，本
技术实现思路
部分并不指明本公开内容或所要求保护的专利技术的每个实施方式和/或增加的新颖方面。相反，本
技术实现思路
仅提供不同实施方式及其相应的相对于常规技术而言新颖的点的初步讨论。为获得本专利技术和实施方式的附加的细节和/或可能的方面，读者可参考以下进一步描述的本公开内容的具体实施方式部分和对应的附图。附图说明结合附图考虑，通过参照以下详细描述，本专利技术的各种实施方式的更完整的理解及其许多附带的优点将变得显而易见。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在阐明特征、原理和概念上。图1是本文所述的基于囊状部的分配单元的立体图。图2是本文所述的基于囊状部的分配单元的侧视图。图3是本文所述的基于囊状部的分配单元的正视图。图4是本文所述的基于囊状部的分配单元的截面侧视图。图5是本文所述的基于囊状部的分配单元的截面侧视图。图6是本文所述的基于囊状部的分配单元的截面示意性侧视图。图7是本文所述的基于囊状部的分配单元的截面示意性侧视图。图8是本文所述的基于囊状部的分配单元的截面示意性侧视图。图9是本文所述的基于囊状部的分配单元的截面示意性侧视图。图10是本文所述的分配系统的示意图。图11是本文所述的喷嘴和弯液面传感器的截面示意图。图12是本文所述的喷嘴和弯液面传感器的截面示意图。具体实施方式本文中的技术可以实施为使用长形囊状部的基于囊状部的分配系统。该分配系统对通常伴随着用于微型品制造的流体过滤而出现的过滤器滞后进行补偿。该分配系统还提供了高纯度和高精度的分配单元。本文中的该分配方案还减小缺陷形成的机会。常规流体输送系统通常具有使流体管路中止的盲管段。该盲管段可以是流体管路的支路例如用于压力测量装置或贮存器。常规流体输送系统可以具有很有可能在流体中形成缺陷的其他中断件，包括各种阀。流体连接件设计成减小流体导管壁(内壁)的瑕疵。任何粗糙的连接件或弯曲件都可能导致下述位置：流体可能在该位置打转、减速或者以其他方式停止——这可能引起凝结。因而，具有过程流体导管的活塞、导流板或侧附接贮存器可能产生许多不期望的横向流动以及产生使流体堵住或减速的位置。这种横向流动和减速点会导致流体内形成粒子，然后这样的粒子在分配到给定基板上诸如将光刻胶分配在硅晶片上时变成缺陷。因此，本文中的系统包括使用间接压力/容积控制以分配过程流体并使至过程流体中的气体溶解最小化并且减少分配系统所使用的整体部件的长形囊状部装置。在该长形囊状部构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分配流体的装置，所述装置包括：液压流体壳体，所述液压流体壳体限定了具有室入口开口和室出口开口的室；长形囊状部，所述长形囊状部位于所述室内，所述长形囊状部从所述室入口开口延伸至所述室出口开口，所述长形囊状部在所述室入口开口与所述室出口开口之间限定了直线形流体流动路径，所述长形囊状部构造成在所述室内横向扩张以及横向收缩，使得在所述长形囊状部包含一定体积的过程流体时，所述长形囊状部内的所述过程流体的体积能够增大以及减小；过程流体导管，所述过程流体导管将所述室出口开口连接至分配喷嘴；弯液面传感器，所述弯液面传感器配置成连续监测所述过程流体在所述装置的喷嘴区域内的弯液面的位置，所述弯液面传感器配置成连续发送所述弯液面的位置的数据；以及控制器，所述控制器配置成接收所述弯液面的位置的数据并且配置成通过激活下述压力控制系统而使所述过程流体的弯液面的位置保持在所述喷嘴区域内的预定位置：所述压力控制系统选择性地减小所述长形囊状部的外表面上的使所述长形囊状部扩张的液压流体压力，以及所述压力控制系统选择性地增大所述长形囊状部的所述外表面上的使所述长形囊状部收缩的液压流体压力。

【技术特征摘要】
2016.08.11 US 62/373,7331.一种用于分配流体的装置，所述装置包括：液压流体壳体，所述液压流体壳体限定了具有室入口开口和室出口开口的室；长形囊状部，所述长形囊状部位于所述室内，所述长形囊状部从所述室入口开口延伸至所述室出口开口，所述长形囊状部在所述室入口开口与所述室出口开口之间限定了直线形流体流动路径，所述长形囊状部构造成在所述室内横向扩张以及横向收缩，使得在所述长形囊状部包含一定体积的过程流体时，所述长形囊状部内的所述过程流体的体积能够增大以及减小；过程流体导管，所述过程流体导管将所述室出口开口连接至分配喷嘴；弯液面传感器，所述弯液面传感器配置成连续监测所述过程流体在所述装置的喷嘴区域内的弯液面的位置，所述弯液面传感器配置成连续发送所述弯液面的位置的数据；以及控制器，所述控制器配置成接收所述弯液面的位置的数据并且配置成通过激活下述压力控制系统而使所述过程流体的弯液面的位置保持在所述喷嘴区域内的预定位置：所述压力控制系统选择性地减小所述长形囊状部的外表面上的使所述长形囊状部扩张的液压流体压力，以及所述压力控制系统选择性地增大所述长形囊状部的所述外表面上的使所述长形囊状部收缩的液压流体压力。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器配置成基于来自所述弯液面传感器的连续接收到的弯液面的位置数据来连续地调节所述长形囊状部的所述外表面上的液压流体压力。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述弯液面传感器包括选自由光学传感器、电容传感器、视觉相机系统、超声波传感器和时域反射计组成的组的传感器。4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述光学传感器包括安装在所述分配喷嘴的所述喷嘴区域上的相机。5.根据权利要求3所述的装置，其中，所述光学传感器定位成观察所述分配喷嘴的所述喷嘴区域。6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述弯液面传感器配置成以大于每秒10次采样的频率来捕获所述弯液面的位置数据。7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述弯液面传感器位于所述分配喷嘴上。8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置还构造成通过增大施加在所述长形囊状部的所述外表面上的液压流体压力来发起从所述分配喷嘴分配过程流体，并且其中，所述装置还构造成通过减小施加在所述长形囊状部的所述外表面上的液压流体压力来停止从所述分配喷嘴分配过程流体并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东·J·德维利耶，罗德尼·L·罗宾森，大卫·特拉维斯，罗纳德·纳斯曼，詹姆斯·格罗特格德，小诺曼·A·雅各布森，大卫·黑策，利奥尔·胡利，乔舒亚·S·霍格，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP