CN1206576C - 防止液滴残留的液体喷洒方法及其喷嘴装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防止液滴残留的液体喷洒方法及其喷嘴装置，在喷嘴的主输送管之侧并联具有细孔的缓冲输送管。当进行显影喷洒时，主输送管与缓冲输送管同时供应显影液，在喷洒完成时，关闭主输送管，并利用细孔继续提供的流量，填补主输送管关闭时的瞬间回吸量，待液面与喷嘴口齐平时，关闭缓冲输送管，同时开启回吸控制阀，回吸液体至喷嘴中。

Description

防止液滴残留的液体喷洒方法及其喷嘴装置

技术领域

本发明涉及一种防止液滴残留的液体喷洒方法及其喷嘴装置，特别是涉及后显影制作方法(Post Develop Dispense)中防止液滴残留的液体喷洒方法及其喷嘴装置。

背景技术

微影(Photolithography)的基本制作方法是由光阻覆盖(Coating)、曝光(Exposure)及显影(Development)等三大步骤所构成的。

以常用的正光阻显影为例，其主要利用显影液和晶圆表面已曝光的光阻层产生化学反应，以将已曝光的光阻层去除，并留下未曝光的光阻层，以将定义的图案显现出来。为了配合整个微影制作一贯式(In-Line)的作业，一般的显影方式大都采用“喷洒/混拌(Spray/Puddle)”的方式来进行。这种方式大致上分为三个阶段：首先，将显影液(Developer)喷洒在置于旋转器(Spinner)上的晶圆表面，然后晶圆将在静止的状态下进行所谓的混拌显影(Puddle)。显影完成后，经过纯水(pure water)清洗，再旋干(Spin Dry)，而完成显影的程序。

然而，上述的显影步骤中常会有蚀刻不干净的情形发生，因此对于高积集度需求的产品(即较高级的产品)常会在上述的显影程序之后，追加一道后显影制作步骤，即在晶圆进行水洗前，在晶圆旋转的同时，短时间地喷洒一定量的显影液后，利用显影液的蚀刻作用，再配合晶圆旋转的力量，可对在显影过程中蚀刻不干净的部位，进行一个补强的蚀刻与清除动作。然后，紧接着喷洒纯水，旋干而完成后显影制作方法。

由于在目前的机台中，后显影制作方法的管路与纯水管路皆装配于同一条机械臂上，因此，当后显影制作方法完成，机械手臂移回起始位置(home position)时，在喷嘴管壁上残留的显影液滴会因移动时的振动而下坠至晶圆的表面。此时后显影步骤的最后清洗动作已完成，因此下坠至晶圆表面的液滴，便会在晶圆上形成局部过显影的现象。

为了解决残留显影液的问题，常见之后显影制作方法中，在短时间内提供一定量的显影液，并在关闭显影液控制阀后，紧接着开启回吸(suckback)控制阀，进行回吸动作，以将喷嘴管壁中的显影液回吸。然而，在关闭显影液控制阀的同时，不可避免的会在喷嘴口先产生瞬间回吸量，此为一种自然现象。关闭显影液控制阀的速度愈快，则喷嘴口附近的瞬间回吸量也会愈大。于是，当激活回吸控制阀，进行回吸动作时，有可能仍有部份(与瞬间回吸液面有段差距)的液滴不会被回吸，而残留在喷嘴管壁上，是以常见的回吸步骤并不能完全解决喷嘴管壁残留的显影液下坠至晶圆，造成晶圆过显影的现象。

由于上述的过显影部位无法利用肉眼辨识，致使进行人工检查时，无法发现此过显影部位，而继续进行后续的蚀刻制作方法。在蚀刻制作方法中，此过显影部位的蚀刻作用会加剧而无法控制，因而使得整片晶圆报废，使生产成本上升。

发明内容

本发明的目的在于利用并联具有细孔的缓冲输送管，以在喷洒完成时，利用细孔的细微流量补足喷嘴口的瞬间回吸量，待液体表面与喷嘴口齐平时，再停止缓冲输送管的液体供应，并激活回吸装置将液体回吸至喷嘴中。因此，回吸装置可使用较为缓慢的回吸速率来回吸液体，以确保不残留任何液滴在喷嘴口附近的壁面上，以解决上述的问题。

本发明提出一种防止液滴残留的液体喷洒方法及其喷嘴装置，在喷嘴的主输送管之侧并联具有细孔的缓冲输送管。当进行显影喷洒时，主输送管与缓冲输送管同时供应显影液，在喷洒完成时，关闭主输送管，并利用细孔继续提供的流量，填补主输送管关闭时的瞬间回吸量，待液面与喷嘴口齐平时，关闭缓冲输送管，同时开启回吸控制阀，回吸液滴至喷嘴中。

具体地讲，本发明提供一种防止液滴残留的液体喷洒方法，所述方法包括：

进行一喷洒步骤，利用一主输送管喷洒一定量的一液体后，停止所述喷洒步骤，其特征在于，所述喷洒步骤停止时的一液面与所述主输送管的管口存在有一段距离；

进行一回填步骤，利用一缓冲输送管回填所述液面至与所述主输送管的管口齐平后，停止所述回填步骤；以及

进行一回吸步骤，回吸所述液面至所述液面与所述主输送管管口距离一回吸距离时，停止所述回吸步骤。

所述主输送管上接有所述缓冲输送管、一主控制阀与一回吸控制阀，所述主输送管的一端与一液体供应槽相连接，且所述主输送管的末端为喷洒出口。

所述缓冲输送管上具有一缓冲控制阀，且所述缓冲输送管的两端分别与所述主控制阀两侧的所述主输送管相连接，所述缓冲输送管末端与所述主输送管接触处具有一细孔。

所述细孔口径介于0.4厘米至0.8厘米之间，较佳口径为0.6厘米左右。

所述液体包括显影液。

所述液体于所述缓冲输送管中的流量远小于所述液体于所述主输送管中的流量。

所述回吸步骤的回吸所述液面的速度远小于关闭主输送管时的瞬间回吸速度。

所述回吸距离介于3厘米至6厘米之间。

本发明还提供一种防止液滴残留的液体喷洒方法的喷嘴装置，所述装置包括：

一主输送管，所述主输送管的一端与一液体供应槽相连接，所述主输送管的另一端为一主喷嘴，且所述主输送管上具有一主控制阀与一回吸控制阀；以及

一缓冲输送管，所述缓冲输送管的一端与所述主输送管相连接，所述缓冲输送管的另一端为一细孔，所述细孔的末端与所述主输送管相连接，且所述缓冲输送管上具有一缓冲控制阀。

所述细孔的末端与所述主输送管相连接的位置介于所述主喷嘴与所述主控制阀之间。

所述回吸控制阀位于所述主输送管上的位置介于所述主喷嘴与所述主控制阀之间。

所述喷嘴装置，还包括：

一无尘室用空气增压装置(CDA(Clean Dry Air))压缩气体源，所述CDA压缩气体源与一主控制单向节流阀、一缓冲控制单向节流阀以及一回吸控制单向节流阀相连接。

所述主控制单向节流阀与所述主控制阀相连接。

所述缓冲控制单向节流阀与所述缓冲控制阀相连接。

所述回吸控制单向节流阀与所述回吸控制阀相连接。

所述细孔口径介于0.4厘米至0.8厘米之间，较佳的口径为0.6厘米左右。

所述缓冲输送管的材质包括铁氟龙。

所述主输送管的材质包括铁氟龙。

附图说明

图1所示为本发明的一较佳实施例的防止液滴残留在喷嘴管壁的装置示意图。

图中：

100：液体供应槽  102：主输送管 104：缓冲输送管

106：细孔        107：瞬间回吸量 108：主喷嘴

110：CDA压缩气体源 112a：主控制阀 112b：回吸控制阀

112c：缓冲控制阀

114a：主控制单向节流阀 114b：回吸控制单向节流阀

114c：缓冲控制单向节流阀

116：喷洒系统

具体实施方式

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图作详细说明如下：

请参照第1图所示，为本发明的一较佳实施例的防止液滴残留在喷嘴管壁的装置示意图。提供喷洒系统116以进行液体的喷洒。喷洒系统(dispense system)116中由液体供应槽100、主输送管(main tube)102、缓冲输送管(buffer tube)104、CDA压缩气体源110、主控制阀(mainvalve)112a、缓冲控制阀(buffer valve)112c、回吸控制阀(suck backvalve)112b、主控制单向节流阀(main speed controlled)114a、缓冲控制单向节流阀(buffer speed controlled)114c与回吸控制单向节流阀(suck back speed controlled)114b所构成。

在本发明中利用后显影制作方法说明本发明的技术。

液体供应槽100为显影机台储存及提供显影液的储存槽。利用主输送管102与液体供应槽100相连接，并利用主输送管102的末端所连接的主喷嘴(main nozzle)108将显影液喷洒至晶圆表面，其中主喷嘴108包括流体喷嘴(stream nozzle)。且在主输送管102之侧并联具有细孔(pinhole)106的缓冲输送管104，以在关闭主输送管102之后提供回填瞬间回吸量107的显影液用量，其中液体在缓冲输送管104中的流量远小于在主输送管102中的流量。

主输送管102的起端与液体供应槽100相连接，末端与主喷嘴108连接，作为显影液流动及喷洒的主要管路。主输送管102自起端至末端间依序连接有缓冲输送管104、主控制阀112a、回吸控制阀112b与缓冲输送管104末端的细孔106，其中主输送管的材质为铁氟龙，主控制阀112a用来控制主输送管102的流量，回吸控制阀112b用来将主喷嘴108的显影液回吸至主输送管102中。

缓冲输送管104的起端与主输送管102相连接，末端为细孔106，作为显影液流动的缓冲管路，及提供主控制阀112a瞬间关闭时，回填主控制阀112a瞬间回吸量107的液体管路，且在缓冲输送管104两端之间有缓冲控制阀112c，又缓冲输送管104与主输送管102呈现并联的关系，其中缓冲输送管的材质为铁氟龙。细孔106的口径介于0.4厘米至0.8厘米之间，较佳的口径为0.6厘米左右。缓冲控制阀112c用来控制缓冲输送管104流至主输送管102的流量。

CDA压缩气体源110提供主控制阀112a、缓冲控制阀112c与回吸控制阀112b进行开关时所需使用的压缩空气排气速度。主输送管的液体流经主控制阀112a的开或关速度由主控制单向节流阀114a所控制、缓冲输送管的液体流经缓冲控制阀112c的开或关速度由缓冲控制单向节流阀112c所控制及主输送管的液体回吸至回吸控制阀114b的开或关速度由回吸控制单向节流阀114b所控制。

当喷洒系统116进行后显影制作方法时，将主输送管102移至晶圆(未绘示)的上方，显影液先经由液体供应槽100压出，注入主输送管102中，液体供应槽100的压力包括使用1.0公斤/平方公分左右的压力进行输出。当经过主输送管102与缓冲输送管104分岔口时，部分显影液会分流至缓冲输送管104中。之后，分别到达主控制阀112a与缓冲控制阀112c，此时主控制阀112a与缓冲控制阀112c仍处于关闭状态。

接着，打开主控制阀112a与缓冲控制阀112c，在缓冲输送管104的显影液经由细孔106汇流入主输送管102中，接着由主喷嘴108喷洒至晶圆上，当到达预定的喷洒量时，即迅速关闭主控制阀112a，以使主输送管102停止供应显影液，此即为控制主输送管102的流量。在关闭主控制阀112a的瞬间，主喷嘴口108的液面会产生瞬间回吸的现象，而产生瞬间回吸量107。例如当关闭主控制阀112a的瞬间，在主输送管102的管内压力与主喷嘴口108外的压力会产生瞬间压力差，导致关闭时位于主喷嘴口108的液面会有瞬间回吸现象的发生，而产生瞬间回吸量107，其中瞬间回吸量107产生的回吸高度包括距离主喷嘴口108约1厘米至3厘米左右。

接着，在缓冲输送管104中的显影液继续利用细孔106进行填充瞬间回吸量107的动作，当填满至液面与主喷嘴口108齐平时，即关闭缓冲控制阀112c，以停止供应显影液，同时开启回吸控制阀112b，以回吸与主喷嘴口108齐平的液体，将其回吸到距离主喷嘴口108约3厘米至6厘米左右为止，再关闭回吸控制阀112b，其中回吸液体的速度远小于关闭主控制阀112a时的瞬间回吸速度。

由于在关闭主控制阀112a之后，显影液继续经由细孔106注入主输送管102中，可完全填补因紧急关主控制阀112a所产生的瞬间回吸量107。且在此过程中可利用细孔106所供应的显影液将原本因瞬间回吸现象而附着管壁的微小液滴完全包容。

当液面与主喷嘴口108齐平时，关闭缓冲控制阀112c，以停止显影液的供应，再打开回吸控制阀112b，回吸位于主喷嘴口108的显影液。由于经由细孔106注入主输送管102的显影液流量微小，关闭后回吸控制阀112b可以利用较低的回吸速率进行回吸动作，如此，在主喷嘴口108附近的管壁上不会残留液滴，所以，可避免在移动主输送管102的过程中，在此管壁上有残留的显影液滴到晶圆上，而造成过显影现象，进而提高产品的合格率。

另外，本发明的喷洒系统的液体虽然是利用显影液作为说明，然而并非只限用于显影液，而是可以适用于各种液体的喷洒。且本发明的防止液滴残留的液体喷洒方法虽然利用后显影制作方法进行说明，然而并非只限用于后显影制作方法，而是可以适用于各种喷洒制作方法。

虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。

Claims (18)

1.一种防止液滴残留的液体喷洒方法，其特征在于，所述方法包括：

进行一喷洒步骤，利用一主输送管喷洒一定量的一液体后，停止所述喷洒步骤，所述喷洒步骤停止时的一液面与所述主输送管的管口存在有一段距离；

进行一回填步骤，利用一缓冲输送管回填所述液面至与所述主输送管的管口齐平后，停止所述回填步骤；以及

进行一回吸步骤，回吸所述液面至所述液面与所述主输送管管口距离一回吸距离时，停止所述回吸步骤。

2.如权利要求1所述的防止液滴残留的液体喷洒方法，其特征在于，所述主输送管上接有所述缓冲输送管、一主控制阀与一回吸控制阀，所述主输送管的一端与一液体供应槽相连接，且所述主输送管的末端为喷洒出口。

3.如权利要求2所述的防止液滴残留的液体喷洒方法，其特征在于，所述缓冲输送管上具有一缓冲控制阀，且所述缓冲输送管的两端分别与所述主控制阀两侧的所述主输送管相连接，所述缓冲输送管末端与所述主输送管接触处具有一细孔。

4.如权利要求3所述的防止液滴残留的液体喷洒方法，其特征在于，所述细孔口径介于0.4厘米至0.8厘米之间。

5.如权利要求4所述的防止液滴残留的液体喷洒方法，其特征在于，所述细孔口径为0.6厘米。

6.如权利要求1所述的防止液滴残留的液体喷洒方法，其特征在于，所述液体包括显影液。

7.如权利要求1所述的防止液滴残留的液体喷洒方法，其特征在于，所述液体于所述缓冲输送管中的流量远小于所述液体于所述主输送管中的流量。

8.如权利要求1所述的防止液滴残留的液体喷洒方法，其特征在于，所述回吸步骤的回吸所述液面的速度远小于关闭主输送管时的瞬间回吸速度。

9.如权利要求1所述的防止液滴残留的液体喷洒方法，其特征在于，所述回吸距离介于3厘米至6厘米之间。

10.一种防止液滴残留的液体喷洒方法的喷嘴装置，其特征在于，所述装置包括：

一主输送管，所述主输送管的一端与一液体供应槽相连接，所述主输送管的另一端为一主喷嘴，且所述主输送管上具有一主控制阀与一回吸控制阀；以及

一缓冲输送管，所述缓冲输送管的一端与所述主输送管相连接，所述缓冲输送管的另一端为一细孔，所述细孔的末端与所述主输送管相连接，且所述缓冲输送管上具有一缓冲控制阀。

11.如权利要求10所述的防止液滴残留的液体喷洒方法的喷嘴装置，其特征在于，所述细孔的末端与所述主输送管相连接的位置介于所述主喷嘴与所述主控制阀之间。

12.如权利要求10所述的防止液滴残留的液体喷洒方法的喷嘴装置，其特征在于，所述回吸控制阀位于所述主输送管上的位置介于所述主喷嘴与所述主控制阀之间。

13.如权利要求10所述的防止液滴残留的液体喷洒方法的喷嘴装置，其特征在于，所述喷嘴装置还包括：

一无尘室用空气增压装置压缩气体源，所述无尘室用空气增压装置压缩气体源与一主控制单向节流阀、一缓冲控制单向节流阀以及一回吸控制单向节流阀相连接。

14.如权利要求13所述的防止液滴残留的液体喷洒方法的喷嘴装置，其特征在于，所述主控制单向节流阀与所述主控制阀相连接。

15.如权利要求13所述的防止液滴残留的液体喷洒方法的喷嘴装置，其特征在于，所述缓冲控制单向节流阀与所述缓冲控制阀相连接。

16.如权利要求13所述的防止液滴残留的液体喷洒方法的喷嘴装置，其特征在于，所述回吸控制单向节流阀与所述回吸控制阀相连接。

17.如权利要求10所述的防止液滴残留的液体喷洒方法的喷嘴装置，其特征在于，所述细孔口径介于0.4厘米至0.8厘米之间。

18.如权利要求17所述的防止液滴残留的液体喷洒方法的喷嘴装置，其特征在于，所述细孔口径为0.6厘米。