CN105045049B - 一种具有排气通道的显影喷嘴 - Google Patents

Abstract

一种具有排气通道的显影喷嘴，包括：喷嘴主体，喷嘴主体包含主腔室和位于所述主腔室下端的若干出流小孔；具有斜角结构的挡板，安装于喷嘴主体上背对喷嘴运动方向的一侧面，且能密封相应循环保温液流道；以及T形导流件，该T形导流件将主腔室内分割为上腔室和下腔室，并在下腔室形成气体往上运动的气液分离流道和液体往下运动的液体流道，通过配置的双排气通道可使上腔室中显影液附着的气体和下腔室中分离的气体从不同的排气通道中排出。其双排气通道能保证下腔室的气体在上升经过上腔室时不会受到液体的影响，提高了排气效率，减少了气泡的附着，增强了显影液流动的稳定性。其挡板的斜角结构喷涂时用于扫描晶圆上显影液，提高显影液平铺在晶圆上的均匀性。

Description

一种具有排气通道的显影喷嘴

技术领域

本发明涉及喷涂技术，主要应用于芯片显影工艺领域（但不限于显影工艺），具体涉及一种具有排气通道的显影喷嘴。该显影喷嘴能解决喷涂过程中，喷嘴出流的液体由于内部流道气泡的附着以及压力不稳定产生的出流不均匀问题的工艺喷嘴。

背景技术

当今信息技术迅猛发展，互联网技术已经逐渐渗透到各行各业，支撑信息技术发展的基础是半导体技术。在半导体行业，芯片特征尺寸不断缩小，晶圆尺寸不断扩大，给半导体制造带来了新的挑战。

显影是半导体制造工艺中非常重要的一环，为了应对半导体技术的发展，半导体工艺需要得到突破，半导体制造设备需要得到改进。显影工艺的目的是除掉晶圆上多余的光刻胶，把掩膜版上的图案准确地复制到晶圆的光刻胶层上，显影的重点是保证芯片特征尺寸，即保证IC制造领域芯片线宽的最小尺寸符合要求。这对显影喷涂设备提出了更苛刻的要求，即要求显影喷涂的均匀性和低冲击性等要进一步提高。因此，设计出符合显影技术要求的工艺喷嘴至关重要。

发明内容

鉴于芯片显影工艺中喷嘴存在喷涂过程中，喷嘴出流的液体由于内部流道气泡的附着以及压力不稳定产生的出流不均匀问题；本发明提供一种具有排气通道的显影喷嘴，其通过加挡板和双排气通道，改进导流板的结构以及对出流小孔添加斜面设计能有效地减少气泡的附着，并提高喷嘴出流的均匀性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

本发明具有排气通道的显影喷嘴，包括：

一喷嘴主体，该喷嘴主体包含主腔室，设置于所述主腔室在长度方向上的两侧壁的循环保温液流道，以及位于所述主腔室下端的若干出流小孔；

挡板，下端具有扫描晶圆上显影液的斜角结构，安装于喷嘴主体上背对喷嘴运动方向的一侧面，且能密封相应循环保温液流道；在喷嘴主体的另一侧面安装密封板；

T形导流件，T形导流件包含水平支撑部和一面设加厚层的导流板，该导流板纵向间隔开有多个缺口，每一个缺口上端与安装在该水平支撑部上的一个排气嘴连通；该T形导流件插装于所述主腔室内，并分割所述主腔室为上腔室和下腔室；该导流板的带加厚层的侧面与对应所述下腔室的内表面之间形成气体往上运动的气液分离流道，另一侧面与对应所述下腔室的内表面之间形成液体往下运动的液体流道；以及

具有进液口和排气孔的盖板，密封安装于所述喷嘴主体的上端面，所述排气嘴穿过所述上腔室从该盖板的排气孔透出，以排出下腔室内的气体。

上述显影喷嘴中，所述排气嘴的外径小于所述盖板的排气孔的直径，两者之间具有排气间隙，以保证所述上腔室中气体从该排气间隙排出。

所述气液分离流道的宽度为1~4mm；所述液体流道的宽度为1~6mm。

所述T形导流件的导流板高度为所述下腔室深度的50~70%。

在所述T形导流件中，在所述水平支撑部上、对应所述缺口处设螺纹孔，所述排气嘴与该螺纹孔螺紧。所述导流板上的缺口的宽度与所述排气嘴的外径接近。

所述排气嘴长度为8~20mm，螺纹段的长度可为4~10mm。

具体实施中，所述挡板的斜角结构的底端与所述出流小孔出液端的垂直距离在-2mm至+2mm之间。所述挡板位于喷嘴运动方向的后方，挡板能够对喷涂到晶圆上的显影液进行再分配，实现更好的成膜效果，达到喷涂的均匀性。

所述出流小孔的进液口通过上大下小的圆台面过渡到所述主腔室。优选实施例中，所述圆台面的母线与所述主腔室的内底面呈45°夹角，母线垂直高度为1~3mm。

本发明显影喷嘴采用T形导流件将喷嘴主体的主腔室内分割为上腔室和下腔室；并在所述下腔室形成气体往上运动的气液分离流道和液体往下运动的液体流道，配置的双排气通道可使上腔室中显影液附着的气体和下腔室中分离的气体从不同的排气通道中排出，能保证下腔室的气体在上升经过上腔室时不会受到液体的影响，提高了排气效率，减少了气泡的附着，增强了显影液流动的稳定性。

本发明显影喷嘴用于集成电路芯片显影工艺中显影液的输出，通过添加挡板，提高了显影液平铺在晶圆上的均匀性。通过双排气道结构、对导流板和出流小孔的结构改进减少了喷嘴内部空气的不良影响，保证了喷涂的均匀性和稳定性。

附图说明

图1为本发明显影喷嘴实施例的爆炸图；

图2为图1实施例的喷嘴主体、T形导流件、密封板和挡板的装配体截面图；

图3位图1实施例的T形导流件的三维图；

图4为图1实施例的排气嘴的截面图；

图5为图1实施例的出流小孔的截面图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做详细说明。

参照图1、图2、图3，显影喷嘴实施例主要包括盖板10、两个排气嘴20、 T形导流件30、喷嘴主体40、密封板50及挡板60。

喷嘴主体40包含主腔室，设置于所述主腔室在长度方向上的两侧壁的循环保温液流道44，以及位于所述主腔室下端的若干出流小孔43。

挡板60安装于喷嘴主体40上背对喷嘴运动方向的一侧面，两者之间加O型密封圈实现对应循环保温液流道44的密封。在喷嘴主体40的另一侧面安装O型密封圈、密封板50来密封对应循环保温液流道44。两个循环保温液流道44互通，流动的保温液通过循环保温液流道可对显影液体保温。挡板60下端设置能够扫描晶圆上显影液的斜角结构61，通过下端的斜角结构61扫描晶圆上的显影液，提高显影液平铺的均匀性。

T形导流件30，T形导流件包含水平支撑部和一面设加厚层的导流板31，该导流板31纵向间隔开有两个缺口33，所述水平支撑部上、对应所述缺口33处设螺纹孔32，排气嘴20与该螺纹孔螺紧。所述缺口33的宽度与所述排气嘴20的外径接近。所述水平支撑部上开有一排进液长孔34。

盖板10中部开设进液口12，在进液口12沿长度方向的两侧开排气孔11，排气孔11用于上腔室41排气和排气嘴20的过孔，周边开有安装孔等等。盖板10位于喷嘴主体40上端面，两者之间可以加密封圈通过螺钉连接成一体；盖板10上的进液口12与所述上腔室 41进口对用连通，显影液从盖板10的进液口12流入。

T形导流件30插装于喷嘴主体40的主腔室内，并分割所述主腔室为上腔室41和下腔室42；所述导流板31的带加厚层的侧面与对应下腔室42的内表面之间形成气体往上运动的气液分离流道46，另一侧面与对应下腔室42的内表面之间形成液体往下运动的液体流道45。安装在T形导流件30的水平支撑部上的排气嘴20可穿过所述上腔室 41并从盖板10上的排气孔11透出，排出下腔室42内的气体。

工作时，显影液从盖板10的进液口12流入上腔室41，经T形导流件30上的一排进液长孔34、液体流道45往下流进下腔室42，均压后从若干出流小孔43喷涂到晶圆上；同时，显影液中的空气在气液分离流道46中分离并往上运动，经缺口33、从排气嘴20（排气嘴20从盖板10上的排气孔11穿过）排出，此处缺口33和排气嘴20构成下腔室42的排气通道。由于排气嘴20的外径小于盖板10的排气孔11的直径，上腔室41中显影液附着的气体从两者之间的排气间隙排出。

实施例显影喷嘴具有双排气通道，可使上腔室41中显影液附着的气体和下腔室42中分离的气体从不同的排气通道中排出，能保证下腔室42的气体在上升经过上腔室41时不会受到液体的影响，排气更加顺畅。

如图2，T形导流件30的水平支撑部定位于上腔室41和下腔室42，T形导流件30的导流板伸入所述下腔室42。本设计中T形导流件30的导流板高度为所述下腔室42深度的50-70%。

所述气液分离流道46的宽度（所述导流板31的带加厚层的侧面与对应所述下腔室42的内表面之间距离）为1~4mm；所述液体流道45的宽度（所述导流板31的另一侧面与对应所述下腔室42的内表面之间距离）为1~6mm。

挡板60的斜角结构61的底端与所述出流小孔43出液端的垂直距离在-2mm至+2mm之间。要求挡板60位于喷嘴运动方向的后方，挡板能够对喷涂到晶圆上的显影液进行再分配，实现更好的成膜效果，达到喷涂的均匀性。

图4为图1实施例的排气嘴的截面图。排气嘴20长度为8~20mm，螺纹段的长度为4~10mm。设计要求排气嘴20的外径小于盖板10的排气孔11的直径，即两者之间有排气间隙，以保证上腔室41中气体的排出。排气嘴20的螺纹段22有外螺纹，与T形导流件30的水平支撑部上的螺纹孔32相连接；光滑段21伸入盖板10的排气孔11中；由于另一端21的外径小于盖板10的排气孔11的直径，使两者之间有排气间隙，保证了上腔室41中气体的排出。

图5为图1实施例的出流小孔的截面图。出流小孔43位于喷嘴主体40的主腔室下端，出流小孔43的进液口通过上大下小的圆台面47过渡到所述主腔室。圆台面47的母线与所述主腔室的内底面呈45°夹角，母线垂直高度为1~3mm。通过圆台面47过渡能够改善显影液在出流小孔43入口处的流动情况，减少湍流，提高出流的均匀性和稳定性。

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 (10)

1.一种具有排气通道的显影喷嘴，其特征在于，包括：

一喷嘴主体，该喷嘴主体包含主腔室，设置于所述主腔室在长度方向上的两侧壁的循环保温液流道，以及位于所述主腔室下端的若干出流小孔；

挡板，下端具有扫描晶圆上显影液的斜角结构，安装于所述喷嘴主体上背对喷嘴运动方向的一侧面，且能密封相应循环保温液流道；

T形导流件，T形导流件包含水平支撑部和一面设加厚层的导流板，该导流板纵向间隔开有多个缺口，每一个缺口上端与安装在所述水平支撑部上的一个排气嘴连通；所述T 形导流件插装于所述主腔室内，并分割所述主腔室为上腔室和下腔室；所述导流板的带加厚层的侧面与对应所述下腔室的内表面之间形成气体往上运动的气液分离流道，另一侧面与对应所述下腔室的内表面之间形成液体往下运动的液体流道；以及

具有进液口的盖板，安装于所述喷嘴主体的上端面，所述排气嘴穿过所述上腔室从该盖板上的排气孔透出，以排出所述下腔室内的气体。

2.根据权利要求1所述的显影喷嘴，其特征在于，所述气液分离流道的宽度为1~4mm ；所述液体流道的宽度为1~6mm。

3.根据权利要求1或2所述的显影喷嘴，其特征在于，所述T 形导流件的导流板高度为所述下腔室深度的50-70%。

4.根据权利要求1所述的显影喷嘴，其特征在于，在所述T 形导流件中，在所述水平支撑部上、对应所述缺口处设螺纹孔，所述排气嘴与该螺纹孔螺紧。

5.根据权利要求1或4所述的显影喷嘴，其特征在于，所述排气嘴长度为8~20mm，螺纹段的长度为4~10mm。

6.根据权利要求1所述的显影喷嘴，其特征在于，所述挡板的斜角结构的底端与所述出流小孔的出液端的垂直距离在-2mm 至+2mm 之间。

7.根据权利要求1所述的显影喷嘴，其特征在于，所述出流小孔的进液口通过上大下小的圆台面过渡到所述主腔室。

8.根据权利要求7所述的显影喷嘴，其特征在于，所述圆台面的母线与所述主腔室的内底面呈45°夹角。

9.根据权利要求1所述的显影喷嘴，其特征在于，所述排气嘴的外径小于所述盖板的排气孔的直径，两者之间具有排气间隙，以保证所述上腔室中气体从该排气间隙排出。

10.根据权利要求1所述的显影喷嘴，其特征在于，所述导流板上的缺口的宽度与所述排气嘴的外径接近。