CN104166318A - 静压出流显影喷嘴 - Google Patents

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刘学平
徐强
王汉
向东
刘睿
段广洪
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Abstract

一种静压出流显影喷嘴，它包括：主体、隔板和盖板，所述主体呈长条状，主体内沿长边方向设置储液槽，所述储液槽由上槽部和下槽部构成，上槽部的宽度大于下槽部的宽度在二者连结部形成台阶，台阶的长边沿成型有外高内低的引流面，下槽部的底部设置若干出流小孔，下槽部侧壁靠近两端处分别设置下槽部的排气孔，所述上槽部构成喷嘴的一级流道，下槽部构成喷嘴的二级流道；所述隔板设置于所述储液槽内的台阶上，隔板上于所述引流面上方设置过流缝；所述盖板密封装配于所述储液槽的口部。采用上述静压出流方式及排气孔结构，显著提高了喷涂的稳定性和均匀性。

Description

静压出流显影喷嘴
技术领域
本发明属于集成电路制造领域，更具体地说，涉及集成电路制造工艺中的显影喷嘴。
背景技术
随着半导体技术的不断向前发展，在IC(集成电路，芯片)制造领域，对IC制造设备的要求也越来越高。显影工序作为光刻工艺中最为重要的工序之一，显影质量的好坏对光刻工艺的影响至关重要。快速发展的半导体技术带来的不仅仅是晶圆尺寸的扩大，芯片特征尺寸的不断减小，而且是对光刻工艺，对显影工艺提出的更高要求。与此同时，对显影喷涂设备也提出了更高的要求，要求显影喷涂的均匀性适应快速发展的半导体技术要求。传统的显影喷嘴大多停留在以往的显影工艺技术节点要求，无法满足当前显影工艺提出的新要求。因此，对于设计符合显影技术要求的工艺喷嘴需求也就越来越迫切。
显影喷嘴出流的稳定性和均匀性对IC成品率有着至关重要的影响，惯用的改进方法是对显影液的流道结构(例如出流孔的深径比等)进行设计，来提高显影喷嘴出流的稳定性和均匀性。此外，随着人们对显影工艺的研究，发现显影液输入喷嘴后会产生气泡，该气泡会影响显影喷嘴出流的稳定性和均匀性，因此通过在喷嘴顶部设置排气孔来排出气泡，来提高显影喷嘴出流的稳定性和均匀性。但是随着半导体技术的不断向前发展，对IC制造设备的要求越来越高，如何进一步提高显影喷嘴出流的稳定性和均匀性成为一个难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种静压出流显影喷嘴，以进一步提高显影喷嘴出流的稳定性和均匀性。
为达上述目的，发明人通过研究发现，现有显影喷嘴均是借助外部压力(输入显影液时的压力)将喷嘴内的显影液从出流孔排出，该方式一方面使喷嘴内部流道气体聚集而无法使得内部流场具有均匀一致的压力分布，另一方面易使喷嘴内的显影液产生气泡，而小型气泡附壁会导致外部流场的实际通流面积小于设计通流面积甚至堵塞流道而影响喷嘴喷涂稳定性和均匀性。在上述研究的基础上，发明人提出了静压出流显影喷嘴的概念，创新性地提出了仅利用储液槽内显影液自身的重力将喷嘴内的显影液从出流孔排出，以提高显影喷嘴出流的稳定性和均匀性。在该静压出流显影喷嘴顶部一端处设置排气孔后能进一步提高该静压出流显影喷嘴出流的稳定性和均匀性。在后序的研究和试验中，发明人发现排气孔的位置及数量对该静压出流显影喷嘴出流的稳定性和均匀性也有着显著的影响。因而提出本发明申请。本发明申请的具体方案如下：
一种静压出流显影喷嘴，它包括：
主体，呈长条状，主体内沿长边方向设置储液槽，所述储液槽由上槽部和下槽部构成，上槽部的宽度大于下槽部的宽度在二者连结部形成台阶，台阶的长边沿成型有外高内低的引流面，下槽部的底部设置若干出流小孔，下槽部侧壁靠近两端处分别设置下槽部的排气孔，所述上槽部构成喷嘴的一级流道，下槽部构成喷嘴的二级流道；
隔板，设置于所述储液槽内的台阶上，隔板上于所述引流面上方设置过流缝；以及
盖板，密封装配于所述储液槽的口部。
工作时，显影液从进液口输入一级流道，经一级流道底部的过流缝均匀流至所述引流面，使得显影液沿着二级流道侧壁流至二级流道内，二级流道内的显影液保持在同一液位，依靠显影液在二级流道形成的均衡静压使显影液从二级流道底部的出流小孔无冲击或低冲击流出，实现喷涂的均匀性和低冲击性。
在上述的静压出流显影喷嘴中，优选地，所述出流小孔的孔径为0.1-0.6mm，深径比为2-6，所有出流小孔的面积和与所述过流缝的面积之比为0.02-0.05,所有排气孔的面积和与所述过流缝的面积之比为0.05-0.3。
在上述的静压出流显影喷嘴中，优选地，所述排气孔到二级流道上端的垂直距离为4～8mm。
在上述的静压出流显影喷嘴中，优选地，所述引流面的坡角为30～60度。
在上述的静压出流显影喷嘴中，优选地，所述主体的底面在出流小孔周围成型有上大下小的突出部。
在上述的静压出流显影喷嘴中，优选地，所述主体的两个较长外侧面分别沿长边方向设置长条形的凹腔，该凹腔处于所述储液槽的侧面，凹腔口部密封安装侧板构成保温液容置腔。
在上述的静压出流显影喷嘴中，优选地，主体外侧面的凹腔的长度小于储液槽的长度，所述排气孔分布在该凹腔的两端。
在上述的静压出流显影喷嘴中，优选地，所述一级流道和二级流道的高度比为0.2-0.4。
由于采用上述流道结构，显影液以静压挤出方法实现喷涂，显著提高了喷涂的稳定性和均匀性。同时，经试验证明，在下槽部(二级流道)侧壁靠近两端处分别设置下槽部的排气孔后，相较于仅在一端或在喷嘴顶部设置排气孔，喷涂的稳定性和均匀性有显著提高。
附图说明
图1为一些实施例静压出流显影喷嘴的主体的正视结构示意图；
图2为其主体的俯视结构示意图；
图3为图1中A-A向的剖视图；
图4为在图3安装隔板后的状态；
图5为一些实施例静压出流显影喷嘴的盖板的正视结构示意图；
图6为其盖板的俯视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明。
如图1-6所示，本静压出流显影喷嘴包括：主体1、盖板2、隔板3。
主体1呈长条状，主体1内沿长边方向设置储液槽，所述储液槽由上槽部11和下槽部13构成，上槽部11的宽度大于下槽部13的宽度在二者连结部形成台阶12，台阶12的长边沿成型有外高内低的引流面121，下槽部13的底部设置若干出流小孔14，下槽部13侧壁靠近两端处分别设置下槽部的排气孔16，所述上槽部11构成喷嘴的一级流道，下槽部13构成喷嘴的二级流道。
隔板3设置于所述储液槽内的台阶12上，隔板3上于所述引流面121上方设置过流缝31。
盖板2底部设置突台21，在主体1的上槽部11口部周围设置与该突台21配合的凹部111，将盖板2置于主体1上端，突台21和凹部111嵌合，在突台21和凹部111之间设置密封环，用螺栓穿过盖板2上的安装孔23后与主体1上的螺纹孔19连接，从而将盖板2密封装配于所述储液槽的口部。
工作时，显影液从进液口24输入一级流道(即上槽部11)，经一级流道底部的过流缝31均匀流至所述引流面121，使得显影液沿着二级流道(即下槽部13)侧壁流至二级流道内，二级流道内的显影液保持在同一液位，依靠显影液在二级流道形成的均衡静压使显影液从二级流道底部的出流小孔14无冲击或低冲击流出，实现喷涂的均匀性和低冲击性。
两个排气孔16内端与下槽部13连通，外端与外界大气相通。这种双排气孔的设置不仅可以将内部流道与大气相连以保证内部压力均衡，同时也可以排出内部流道气泡，防止小型气泡附壁导致外部流场的实际通流面积小于设计通流面积甚至堵塞流道而影响喷嘴喷涂稳定性和均匀性。实验显示，这种双排气孔结构的静压显影喷嘴，相较于仅在一端或在喷嘴顶部设置排气孔，喷涂的稳定性和均匀性有显著提高。
出流小孔14、过流缝31和排气孔16的大小也会对喷嘴的性能产生影响。在一些较佳实施例中，出流小孔14的孔径为0.1-0.6mm，深径比为2-6，所有出流小孔14的面积和与所述过流缝31的面积之比为0.02-0.05,所有排气孔16的面积和与所述过流缝31的面积之比为0.05-0.3。在一些更佳的实施例中，出流小孔14的孔径为0.5mm，深径比为4，所有出流小孔14的面积和与所述过流缝31的面积之比为0.04,所有排气孔16的面积和与所述过流缝31的面积之比为0.125。
排气孔16到二级流道上端的垂直距离可介于4～8mm之间。
引流面121的坡角过大会引起气泡增加，以及液面波动；坡角过小则可能引起二级流道液位逐渐下降，出流速度逐渐减小，引流面121的坡角的较佳范围为30～60度，更佳的范围为35～50度。
进一步，主体1的底面在出流小孔14周围成型有上大下小的突出部15。该突出部15能够避免液体从出流小孔14流出时产生凝聚现象。
进一步，主体1的两个较长外侧面分别沿长边方向设置长条形的凹腔17，该凹腔17处于所述储液槽的侧面，凹腔17口部密封安装侧板构成保温液容置腔，保温液容置腔顶部设置第一通孔18，盖板2上对应地设置第二通孔22，主体1两侧的保温液容置腔通过第一通孔18、第二通孔22连通。
在本实施例中，主体1外侧面的凹腔17的长度小于储液槽的长度，将排气孔16分布在该凹腔17的两端。
储液槽的上槽部11和下槽部13(即一级流道和二级流道)较佳的高度比为0.2-0.4，更佳的高度比为0.3。
以上通过具体实施例对本发明做了详细的说明，这些具体的描述不能认为本发明仅仅限于这些实施例的内容。本领域技术人员根据本发明构思、这些描述并结合本领域公知常识做出的任何改进、等同替代方案，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种静压出流显影喷嘴，其特征在于，包括：
主体，呈长条状，主体内沿长边方向设置储液槽，所述储液槽由上槽部和下槽部构成，上槽部的宽度大于下槽部的宽度在二者连结部形成台阶，台阶的长边沿成型有外高内低的引流面，下槽部的底部设置若干出流小孔，下槽部侧壁靠近两端处分别设置下槽部的排气孔，所述上槽部构成喷嘴的一级流道，下槽部构成喷嘴的二级流道；
隔板，设置于所述储液槽内的台阶上，隔板上于所述引流面上方设置过流缝；以及
盖板，密封装配于所述储液槽的口部。
2.如权利要求1所述的静压出流显影喷嘴，其特征在于：所述出流小孔的孔径为0.1-0.6mm，深径比为2-6，所有出流小孔的面积和与所述过流缝的面积之比为0.02-0.05,所有排气孔的面积和与所述过流缝的面积之比为0.05-0.3。
3.如权利要求1所述的静压出流显影喷嘴，其特征在于：所述排气孔到二级流道上端的垂直距离为4～8mm。
4.如权利要求1所述的静压出流显影喷嘴，其特征在于：所述引流面的坡角为30～60度。
5.如权利要求1所述的静压出流显影喷嘴，其特征在于：所述主体的底面在出流小孔周围成型有上大下小的突出部。
6.如权利要求1所述的静压出流显影喷嘴，其特征在于：所述主体的两个较长外侧面分别沿长边方向设置长条形的凹腔，该凹腔处于所述储液槽的侧面，凹腔口部密封安装侧板构成保温液容置腔。
7.如权利要求6所述的静压出流显影喷嘴，其特征在于：主体外侧面的凹腔的长度小于储液槽的长度，所述排气孔分布在该凹腔的两端。
8.如权利要求1所述的静压出流显影喷嘴，其特征在于：所述一级流道和二级流道的高度比为0.2-0.4。
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