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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Halbleiter-IC-Schaltungen.
Die Erfindung wird anhand eines Beispiels erläutert, das ein Nassverarbeitungsverfahren
und eine Nassverarbeitungsvorrichtung für eine Halbleiter-IC-Schaltung betrifft,
wobei Fachleuten auf anderen Gebieten jedoch ersichtlich sein wird,
dass die Erfindung einen breiteren Anwendungsbereich hat. Die Erfindung
ist, um hier lediglich einige Beispiele anzuführen, auch für die Herstellung
unbearbeiteter Wafer, Disketten und Köpfe, Flachplatten-Anzeigevorrichtungen
und Mikroelektronik-Masken und für
andere Anwendungssituationen geeignet, die einen Nass-Verarbeitungsvorgang mit
hoher Präzision
verlangen, wie z. B. bei den Schritten des Spülens, des Trocknens und dgl.
Die vorliegende Erfindung betrifft generell eine Düse und ein
Verfahren zum Aufbringen von Prozessflüssigkeiten auf eine Oberfläche. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung ein Fluidausgabedüse zum Aufbringen
von Fluida von Photoresist-Entwickler-Chemikalien, Photoresist-Chemikalien, Reinigungs-
und Spül-Chemikalien
oder dielektrischen Chemikalien auf ein drehendes Halbleitersubstrat-Material.
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TECHNISCHER
HINTERGRUND
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Die
Herstellung von IC-Schaltungen erfolgt typischerweise durch Auftragen
einer Reihe einzelner Schichten vorbestimmter Materialien auf ein
waferförmiges
Halbleitersubstrat oder einen "Wafer". Die einzelnen Schichten
der IC-Schaltung werden ihrerseits durch eine Reihe von Herstellungsschritten erzeugt.
Beispielsweise wird beim Ausbilden einer einzelnen Schaltungsschicht
auf einem Wafer, der eine zuvor ausgebildete Schaltungsschicht aufweist, ein
Oxid, wie z. B. ein Siliciumoxid, auf die zuvor ausgebildete Schaltungsschicht
aufgetragen, um eine Isolierschicht für die Schaltung zu bilden.
Dann wird auf dem Wafer unter Verwendung eines strahlungsveränderbaren
Materials, das als Photoresist bekannt ist, ein Muster für die nächste Schaltungsschicht
ausgebildet. Zwei sehr verbreitete Familien von Photoresists sind
die Phenolformaldehydpolymere und die Polyisoprenpolemere.
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Photoresist-Materialen
weisen generell eine Mischung aus organischen Harzen, Sensibilisatoren und
Lösungsmittel
auf. Bei Sensibilisatoren handelt es sich um Komponenten wie z.
B. Bioacryldiacid und O-Naphtaquinondiacid, die unter Einwirkung
von Strahlungsenergie, wie z. B. sichtbarem Licht oder UV-Licht,
eine chemische Veränderung
erfahren, was in einem bestrahlten Material resultiert, das unterschiedliche
Lösungseigenschaften
in Bezug zu Lösungsmitteln
aufweist als das nichtbestrahlte Material. Es werden Harze verwendet,
um dem Photoresist mechanische Festigkeit zu verleihen, und die
Lösungsmittel
dienen dazu, die Viskosität
des Photoresists zu reduzieren, so dass es gleichförmig auf
die Oberfläche
der Wafer aufgetragen werden kann.
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Nachdem
ein Photoresist auf die Wafer-Oberfläche aufgetragen worden ist,
lässt man
die Lösungsmittel
verdunsten, und die Photoresist-Schicht wird gehärtet, was üblicherweise durch Wärmebehandlung
des Wafers geschieht. Dann wird die Photoresist-Schicht selektiv
bestrahlt, indem auf der Photoresist-Schicht eine gegenüber Strahlung opake
Maske platziert wird, die einen durchlässigen Bereich aufweist, der
das Muster für
die nächste Schaltungsschicht
definiert, und das Photoresist dann der Strahlung ausgesetzt wird.
Anschließend wird
das Photoresist einer als Entwickler bekannten Chemikalie ausgesetzt,
in der entweder das bestrahlte oder das nichtbestrahlte Photoresist
lösbar
ist, und das Photoresist wird in dem durch die Maske definierten
Muster entfernt, wodurch selektiv die Bereiche der darunterliegenden
Isolierschicht freigelegt werden. Übliche Entwickler sind Ammoniumhydroxid, Natriumhydroxid,
Xylen und Stoddard-Lösungsmittel. Nach
dem Entwickeln wird eine Spülung
mittels Fluida wie z. B. Wasser oder n-Butylacetat durchgeführt.
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Die
freigelegten Bereiche der Isolierschicht werden dann mittels eines Ätzmittels
selektiv entfernt, um entsprechende Abschnitte der unterliegenden
Schaltungsschicht freizulegen. Das Photoresist muss gegenüber dem Ätzmittel
widerstandsfähig sein,
um die Einwirkung des Ätzmittels
nur auf die freigelegten Abschnitte der Isolierschicht zu beschränken.
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Alternativ
können
die eine oder die mehreren unterliegenden Schichten mittels Ionen
implantiert werden, welche die Photoresist-Schicht nicht durchdringen,
so dass selektiv nur diejenigen Bereiche der unterliegenden Schicht
durchdrungen werden, die nicht von dem Photoresist bedeckt sind.
Das verbleibende Photoresist wird dann abgelöst, und zwar mittels eines
Lösungsmittels
oder eines starken Oxidierers in Form einer Flüssigkeit oder eines Gases im Plasmazustand.
Dann wird die nächste
Schicht aufgetragen, und der Vorgang wird wiederholt, bis die Herstellung
der Halbleitervorrichtung abgeschlossen ist.
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Das
Aufbringen von Photoresist-Lösung, Entwicklerlösung und
anderer Prozessflüssigkeiten auf
den Wafer wird typischerweise durch eine Spin-Auftragtechnik ausgeführt, bei
der die Prozess-Flüssigkeit
auf die Oberfläche
des Wafers gesprüht
wird, während
der Wafer auf einer rotierenden Haltevorrichtung gedreht wird. Durch
das Drehen des Wafers wird die Flüssigkeit über die Oberfläche des Materials
hinweg verteilt. Insbesondere beim Aufbringen von Entwickler-Chemikalien
auf die Oberfläche ist
es wichtig, schnell und sanft eine tiefe Entwickler-Lache auf dem
Wafer zu erzeugen, um zu gewährleisten,
dass die Photoresist-Schicht in den Bereichen, die in dem Entwickler
lösbar
sind, gleichförmig
aufgelöst
wird. In einem Entwicklungsvorgang, der unter den anderen Herstellungsvorgängen für eine Halbleitervorrichtung
vorgesehen ist, sollte ein Entwickler innerhalb einer vorbestimmten
Zeit auf einen Resist-Film, der sich auf einem Halbleiter-Wafer befindet,
gleichförmig
aufgetragen werden. Der Grund dafür besteht darin, dass man generell
annimmt, dass die Entwicklungs-Gleichförmigkeit des Resist-Films von
dem Zustand der Entwicklung abhängt,
so dass die Ent wicklung eine Unregelmäßigkeit erfährt, falls nicht zunächst der
Entwickler gleichförmig
auf die gesamte Oberfläche
des Wafers aufgetragen wird. Deshalb sind im Stand der Technik verschiedene
Typen von Flüssigkeitsaufragdüsen vorgeschlagen
worden.
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U.S.-Pat.
Nr. 4,267,212 beschreibt einen Vorgang zum gleichförmigen Spin-Beschichten eines Wafers
mit einer Beschichtungslösung
wie z. B. einer photographischen Emulsion mittels Drehen des Wafers
mit einer ersten Geschwindigkeit bei gleichzeitigem Auftragen der
Beschichtungslösung
durch eine kreisförmige
Düse an
einer radial bewegbaren Position. Nachdem der Halbleiter-Wafer anfänglich bedeckt
worden ist, wird die Drehgeschwindigkeit des Wafers erhöht, und
die Drehbewegung wird fortgesetzt, bis eine gleichfömige Beschichtung
erzielt worden ist. Ein ähnlicher
Vorgang, der bei stationärer Düse durchgeführt wird,
ist in U.S.-Pat. Nr. 3,695,928 beschrieben.
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Bei
sämtlichen
vorstehend aufgeführten
Vorrichtungen und Verfahren wird das Fluid-Beschichtungsmaterial
während
der Wafer-Drehung oder während
des stationären
Zustands des Wafers als Fluid-Säule
aufgetragen, deren Querschnitt annähernd kreisförmig ist.
Das Wafer-Beschichten wird erzielt, indem eine Lache des Fluid-Beschichtungsmaterials
in Form einer dicken Schicht aufgetragen wird und ein Film des Materials
einem Spin-Vorgang unterzogen wird, indem der Wafer um seine eigene
Mitte gedreht wird, um überschüssiges Material
zu entfernen und eine Dünnfilmbeschichtung
zurückzulassen.
Es ist bekannt, dass die Menge an Fluid-Beschichtungsmaterial, wie
z. B. Photoresist, die auf dem Wafer verbleibt, einen sehr kleinen
Anteil der anfangs ausgegebenen Menge bildet, und zwar ungefähr einen
Teil von Tausend. Dies führt
zu einem beträchtlichen
Materialverlust in Form unbrauchbaren Resists sowie dadurch verursachten
Kosten. Zudem kann diese Erzeugung einer Lache des Fluid-Beschichtungsmaterials
auf der Wafer-Oberfläche
zu der Ausbildung ungleichförmiger
Filme führen,
welche den anschließenden
Wafer-Verarbeitungsvorgang nachteilig beeinflussen könnten.
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Insbesondere
werden beim Stand der Technik verschiedene als Düsen bezeichnete Vorrichtungen
verwendet, um Fluida auf eine Wafer-Oberfläche aufzubringen. In 1 ist eine einfache Tüllen-Düse 5 mit
einer Öffnung 10 am
Ende einer Tülle
gezeigt, welche an einer Fluidzuführröhre 15 befestigt ist.
Die Düse
ist über
der Mitte eines drehenden Wafers 20 positioniert, der in
Draufsicht gezeigt ist.
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2 zeigt eine Seitenansicht
dieser Vorrichtung, welche Fluid 31 auf den Wafer 20 ausgibt, der
an einer Spin-Haltevorrichtung 33 gehalten ist, die mit
einem die Haltevorrichtung und somit den Wafer drehenden Motor (nicht
gezeigt) verbunden ist. Bei dieser Düse 5 erreicht das
Fluid zuerst die Wafer-Mitte 35 und wird erst allmählich durch
die Zentrifugalkraft zu dem Umfang 37 des Wafers ausgebreitet.
Tatsächlich
bleibt selbst nach der Verteilung zum Umfang eine größere Menge
an Entwickler nahe der Mitte 35, wie 3 zeigt.
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4 zeigt eine Querschnittsansicht
entlang einer Längsachse
einer weiteren Version aus dem Stand der Technik, die als Block-Düse 55 bekannt
ist, mittels derer einige der Schwierigkeiten der Tüllen-Düse gelöst werden
sollen. In diesem Fall ist die Block-Düse 55 ein rechteckiger
Behälter 40 mit
einem Inneren 42, das als Flüssigkeitsreservoir dient. Die
obere Fläche 44 der
Düse weist
zwei Einlass-Fassungen 46A, B zur Befestigung
an einem Fluidzuführschlauch 48A, B,
ein Support 41 zur Verbindung mit einer nicht gezeigten
externen Vorrichtung und eine Auslass-Fassung 43 zur Befestigung an
einem Gas-Auslass-Schlauch auf. Der Boden 45 der Düse weist
einen nach unten abstehenden Abschnitt 47 auf, der als
Düsen-Ende
bezeichnet wird und in dem mehrere Öffnungen oder Ausmündungen,
z. B. 49, ausgebildet sind, aus denen Fluid ausgegeben
wird.
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5 zeigt eine querverlaufende
Schnittansicht der Block-Düse 55.
Aus der Figur sind die Öffnungen,
z. B. 49, die durch einen Schlitz 51 im Düsen-Ende 47 und
kleine Durchlässe 53 in
der Bodenwand des Inneren in Fluidverbin dung mit dem Behälterinneren 42 stehen.
Das Düsen-Ende
und dessen Öffnungen
sind an der Düse
in einer Reihe angeordnet, die ungefähr den Durchmesser des Wafers
hat, und sämtliche Öffnungen
haben ähnliche
Oberflächenbereiche.
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6 zeigt in einer Draufsicht
von unten, in Blickrichtung des sich drehenden Wafers 20 unter der
Block-Düse 55,
die Block-Düse
mit ihrer Reihe von Öffnungen 49A–I.
Eine Variation der Block-Düse ist
die Teilblock-Düse 57,
die in 7 in Draufsicht von
unten in aufwärtiger
Blickrichtung von einem sich drehenden Wafer 20 gezeigt
ist. Der Unterschied zwischen der Block-Düse
und der Teilblock-Düse
ist anhand eines Vergleichs des Wafer-Durchmessers ersichtlich.
Die Teilblock-Düse
weist nur ungefähr
die halbe Länge
der Block-Düse
auf, und wenn sie über dem
Wafer platziert ist, erstreckt sie sich um ungefähr eine Wafer-Radiallänge von
der Mitte zum Umfang 59. Die Querschnittsansichten der
Teilblock-Düse 57, die
entlang ihrer Längsachse
und ihrer Querachse angesetzt sind, wären den Querschnittansichten
der Blockdüse 55 gemäß 4 und 5 ähnlich.
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Anders
als die Tüllen-Düse geben
die Block-Düse
und die Teilblock-Düse
Fluid nahe dem Umfang 59 des Wafers und an Punkten zwischen dem
Durchmesser und der Mitte 52 zur gleichen Zeit ab, zu der
diese beiden Düsen
Fluid zur Mitte des Wafers abgeben, wodurch die am meisten extreme Schwierigkeit
der Tüllen-Düse gelöst wird.
Trotz der Verbesserung der gleichförmigen Verteilung des ausgetragenen
Fluids auf den Wafer besteht weiterhin eine beträchtliche Ungleichförmigkeit.
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Zum
Verständnis
der Ursache dieser anhaltenden Ungleichförmigkeit sei angenommen, dass der
Wafer einen Durchmesser von 8 Inch (ungefähr 20,3 cm) hat, dass die Düse ein Teilblock-Design
aufweist und dass vier gleich beabstandete Öffnungen mit gleichem Öffnungsbereich
existieren. Ferner sei angenommen, dass in 7 die Düse derart platziert ist, dass
eine End-Öffnung 54E über der
Mitte des Wafers 52 liegt, während die andere End-Öffnung 54A über einem
Wafer-Bereich liegt, der sich gerade in nerhalb des Wafer-Umfangs 59 befindet.
Die erste End-Öffnung
gibt Fluid auf die Mitte des Wafers aus, während jede der anderen drei Öffnungen
Fluid auf einen separaten Ringbereich ausgibt.
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8 zeigt einen kreisförmigen Bereich 60, der
einen Radius von einem Inch, 2,54 cm, aufweist, und drei konzentrische
ringförmige
Bereiche 62, 64 und 66 mit Innen- bzw.
Außen-Radien
von 1'' (2,54 cm) und 2'' (5,08 cm), 2'' (5,08
cm) und 3'' (7,62 cm), und 3'' (7,62 cm) und 4'' (10,16
cm). Der Flächenbereich
jedes Rings beträgt π(r2outer – r2inner), und somit zeigt 9 den Bereich 61 des 1''-Kreises 68 und die drei aufeinanderfolgenden
Ringe als Funktion des Radius 63 des Kreises und des äußeren Radius der
drei Ringe. Aus 9 ist
ersichtlich, dass der Bereich des Kreises 1/7 des äußersten
Rings beträgt. Somit
wird unter Annahme eines im Wesentlichen gleichen Fluidstroms pro
Zeiteinheit durch die Ausmündung
jeder Öffnung
das Fluid, das aus der mittleren Öffnung 54E gemäß 7 ausgetragen wird, über einen
Bereich von nur 1/7 desjenigen verteilt, über den das Fluid aus derjenigen Öffnung verteilt wird,
die sich am nächsten
zum Umfang 54A des Wafers befindet. Folglich existiert,
wenn man der Einfachheit halber annimmt, dass das über den
Kreis 66 ausgegebene Fluid in dem Kreis verbleibt und das über den
Umfangs-Ring ausgegebene Fluid dort verbleibt, eine ernstzunehmende
Ungleichförmigkeit
mit radialer Abhängigkeit,
da die mittlere Dicke des ausgetragenen Fluid über der Mitte sieben Mal so
groß ist
wie die diejenige über
dem Umfangs-Ring.
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Diese
Ungleichförmigkeit
wird weiter verschärft
werden, wenn die Halbleiter-Industrie mit der Zeit Wafer mit immer
größerem Durchmesser
verwendet. Folglich kann an der Wafer-Mitte im Vergleich mit dem
Wafer-Umfang eine Überentwicklung auftreten.
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Auch
die Zeitgebung der Aufbringung von Entwickler-Fluid auf den Wafer
kann die Gleichförmigkeit
der Entwicklungs-Ergebnisse beeinträchtigen. Beispielsweise tendieren
chemisch verstärkte Photoresists
dazu, wesentlich schneller entwickelt zu werden als nicht chemisch
verstärkte
Photoresists.
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Die
Geschwindigkeit chemisch verstärkter Photoresists
kann sogar nur eine einzige Sekunde betragen. Diese Zeit ist oft
kürzer
als die Zeit, die zum Aufbringen der Entwicklerlösung auf die gesamte Wafer-Oberfläche erforderlich
ist. Folglich rückt,
falls einige Bereiche des Wafers früher mit Entwickler bedeckt
sind als andere Bereiche, der Entwicklungsvorgang innerhalb einer
gegebenen Zeitspanne an diesen früheren Bereichen auf eine spätere Stufe
vor.
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Bei
Verwendung des anhand von 7 beschriebenen
Teilblock-Designs ist der zentrale Kreis 68 bei Beginn
des Fluid-Austrags mit mindestens etwas Fluid bedeckt, während der
Umfangs-Ring 66 nur am Ende einer Umdrehung des von der
Haltevorrichtung gedrehten Wafers Fluid entlang seiner vollen Erstreckung
empfängt.
Folglich beginnt, falls es sich bei dem Fluid um Entwickler handelt,
die Entwicklung an dem zentralen Kreis sehr viel früher als
in vielen Bereichen des Wafer-Umfangs. Aus den oben beschriebenen
Gründen
besteht sogar die Möglichkeit, dass,
falls chemisch verstärkte
Photoresists verwendet werden, diese Entwicklung an dem zentralen Kreis
viel schneller abgeschlossen ist als in dem Durchmesser-Ring.
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Somit
besteht Bedarf an einer Düse,
die Fluid auf mit zunehmendem Abstand von der Mitte gelegene Wafer-Bereiche
gleichförmig
pro Zeiteinheit aufbringt, um über
den gesamten Wafer-Bereich hinweg eine gleichförmigere Dicke des ausgegebenen Fluids
und somit gleichförmigere
Photoresist-Schichten
und gleichförmigere
Entwicklungsverfahren zu erzielen.
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Ferner
besteht Bedarf an einer schnelleren Aufbringung des Wafer-Fluids
auf Wafer-Bereiche, die im Abstand von der Wafer-Mitte gelegen sind.
Der schnellere Auftrag bewirkt unabhängig vom Abstand des Waferbereichs
von der Wafer-Mitte gleichförmigere
Entwicklungszeiten vom Beginn des Fluid-Aufbringens an.
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Somit
besteht ein nicht erfüllter
Bedarf an einer Vorrichtung, welche in der Halbleiterindustrie den Verbrauch
an Beschichtungsmaterial wie z. B. Photo resist während des Spin-Auftrags und
dgl. minimiert sowie während
der Herstellung von IC-Schaltungen und anderer elektronischer Komponenten
dieser Schaltungen eine gleichförmigere
und schnellere Dünnfilmbeschichtung
auf Halbleiter-Wafern erzeugt.
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Folglich
ist der Bedarf an einer verbesserten Düse für Spin-Auftrag-Vorrichtungen
ersichtlich, bei der u. a. die oben erläuterten Probleme überwunden sind,
so dass eine gleichförmigere
und schneller aufgetragene Schicht von Prozess-Flüssigkeit
auf der Oberfläche
des Wafers erzeugt werden kann.
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US-A-5,902,648
beschreibt ein Flüssigkeitsauftrag-Verfahren,
bei dem eine Flüssigkeit,
insbesondere eine Flüssigkeit,
die ein fluoreszierendes Material enthält, zusammen mit Gas aus einer
Düse heraus
aufgetragen wird. Das Gas wirkt dahingehend, dass die Flüssigkeit
mit konstanter Rate aus der Düse
durch Öffnungen
herausgedrückt
wird, die Form eines durchgehenden Schlitzes oder mehrerer kleinerer
Schlitze vorgesehen sein können,
und dass die Flüssigkeit
auf eine Oberfläche
wie z. B. den Anzeigeteil einer Kathodenstrahlröhre geschichtet wird, wobei
sich die Düse
relativ zu dieser Oberfläche
bewegt. Die aufnehmende Fläche
wird anschließend gedreht.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist durch die folgenden Ansprüche definiert,
und nichts in dem vorliegenden Abschnitt darf im Sinne einer Beschränkung dieser
Ansprüche
aufgefasst werden. Einführend
betrachtet betreffen die nachstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen
eine Vorrichtung zum Auftragen von Fluid auf einen Halbleiter-Wafer, der
einen Satz definierter Ringe aufweist, und die Ausführungsformen
weisen mehrere Öffnungen
auf, die derart konfiguriert und angeordnet sind, dass sie einen
Fluidstrom auf den Halbleiter-Wafer ermöglichen. Diese mehreren Öffnungen
sind derart konfiguriert und ausgelegt, dass sie einen Flüssigkeitsstrom auf
einen jeweiligen definierten Ringbereich ermöglichen, wobei die Anzahl der Öffnungen
in Bezug zum Oberflächenbereich
eines jeweiligen definierten Rings derart gewählt ist, dass für jeden
Ring eine gewünschte
Dicke des aufgetragenen Fluids erzielt wird, wobei die mehreren Öffnungen
in einem Muster angeordnet sind, das den entsprechenden definierten
Ringen entspricht. Somit schafft die vorliegende Erfindung eine
verbesserte Düse,
die eine gleichförmigere
Abgabe von Prozess-Flüssigkeit
auf eine drehende Fläche
ermöglicht,
wodurch eine gleichförmigere
Verteilung der Prozess-Flüssigkeit
auf die Oberfläche
der Schicht ermöglicht
wird, während
weniger Prozess-Flüssigkeit
und eine niedrigere Drehgeschwindigkeit ausreichen, um eine volle
Bedeckung der Oberfläche
zu gewährleisten.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
zum Auftragen einer dünnen
Schicht eines Fluid-Materials wie z. B. Photoresist oder Entwicklerfluid
auf die Oberfläche
eines Wafers zu schaffen, bei der eine Lachenbildung des Materials
entfällt.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
zum Auftragen einer Schicht von Fluid-Material wie z. B. Photoresist oder
Entwicklerfluid auf die Oberfläche
eines Wafers zu schaffen, bei der die Menge an Material, die für eine bestimmte
Beschichtungsdicke erforderlich ist, reduziert ist.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
zum Auftragen einer Schicht von Fluid-Material wie z. B. Photoresist oder
Entwicklerfluid auf die Oberfläche
eines Wafers zu schaffen, bei der die Gleichförmigkeit der Beschichtungsdicke
verbessert ist.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung
einer Vorrichtung, bei der die Gleichförmigkeit des Fluidmaterial-Auftrags auf
einen Wafer weniger empfindlich gegenüber stetig größeren Wafer-Durchmessern ist.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung
einer Photoresist-Auftrags- oder Entwicklungsbehandlungs-Vorrichtung, welche
die Möglichkeit
bietet, ein Resist-Muster mit einem sehr kleinen Messfehlerbereich
und hoher Präzision
zu bilden und die Rate der Ausbeute des Resist-Musters zu verbessern.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Erstellung
eines Verfahrens zum Photoresist-Auftrag oder zur Entwicklungsbehandlung,
das die Möglichkeit
bietet, ein Resist-Muster mit einem sehr kleinen Messfehlerbereich
und hoher Präzision
zu bilden und die Rate der Ausbeute des Resist-Musters zu verbessern.
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Weitere
Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung
aufgeführt, sind
zum Teil aus der Beschreibung ableitbar oder werden anhand der praktischen
Anwendung der Erfindung ersichtlich. Die Aufgaben und Vorteile der
Erfindung können
mittels der Vorrichtungen und Kombinationen, die insbesondere oben
dargelegt wurden, realisiert und erzielt werden. Diese und weitere
Einzelheiten, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden im Verlauf
der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden bevorzugten
Ausführungsformen
ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt eine Draufsicht
von unten auf eine Tüllen-Düse in aufwärtiger Blickrichtung
von einem sich drehenden Wafer aus, der unterhalb der Tüllen-Düse angeordnet
ist, wobei die Öffnung
der Düse
gezeigt ist.
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2 zeigt eine Seitenansicht
der Tüllen-Düse.
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3 zeigt eine Seitenansicht
einer nicht gleichförmigen
Verteilung von Fluid-Material auf den Wafer.
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4 zeigt einen Längsschnitt
einer herkömmlichen
Block-Düse.
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5 zeigt einen Querschnitt
einer herkömmlichen
Block-Düse.
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6 zeigt eine Draufsicht
von unten auf die herkömmliche
Block-Düse
unter Darstellung ihrer Öffnungen,
in aufwärtiger
Blickrichtung von einem sich drehenden Wafer aus.
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7 zeigt eine Draufsicht
von unten auf eine herkömmliche
Teilblock-Düse in aufwärtiger Blickrichtung
von einem sich drehenden Wafer aus, der unterhalb der Teilblock-Düse angeordnet
ist, wobei die Öffnungen
der Düse
gezeigt sind.
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8 zeigt eine Draufsicht
auf konzentrische ringförmige
Bereiche eines Wafers, der von einer herkömmliche Teilblock-Düse ausgegebenes Fluid
empfängt.
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9 zeigt ein Schaubild, in
dem die Flächenbereiche
des kreisförmiges
Bereichs und der ringförmigen
Bereiche des Wafers als Funktion der Radien der Bereiche gezeigt
sind.
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10 zeigt eine perspektivische
Ansicht einer als Halbblock-Düse
bezeichneten ersten Ausführungsform
der Erfindung.
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11 zeigt einen Längsschnitt
der Halbblock-Düse.
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12 zeigt einen Querschnitt
der Halbblock-Düse.
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13 zeigt eine Draufsicht
von unten auf die Halbblock-Düse
in aufwärtiger
Blickrichtung von einem Wafer aus, der unterhalb der Teilblock-Düse angeordnet ist, wobei die Öffnungen
der Düse
gezeigt sind.
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14 zeigt eine Draufsicht
von unten auf eine alternative Ausführungsform der Halbblock-Düse, wobei
konzentrische Ringe gezeigt sind, die zur Bemessung des Fluidstroms
verwendet werden.
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15 zeigt eine Draufsicht
von unten auf eine als Vollblock-(geradzahlige)Düse bezeichnete zweite alternative
Ausführungsform
der Halbblock-Düse
in aufwärtiger
Blickrichtung von einem Wafer aus, der unterhalb der Vollblock-Düse angeordnet
ist, wobei die Öffnungen
der Düse
gezeigt sind.
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16 zeigt eine Draufsicht
von unten auf eine alternative Ausführungsform der Vollblock-(geradzahligen)Düse, wobei
konzentrische Ringe gezeigt sind, die zur Bemessung des Fluidstroms
verwendet werden.
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17 zeigt eine Draufsicht
von unten auf eine als Vollblock-(ungeradzahlige)Düse bezeichnete
dritte Ausführungsform
der Erfindung in aufwärtiger
Blickrichtung von einem Wafer aus, der unterhalb der Vollblock-Düse angeordnet
ist, wobei die Öffnungen
der Düse
gezeigt sind.
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18 zeigt eine Draufsicht
von unten auf eine alternative Ausführungsform der Vollblock-(ungeradzahligen)Düse, wobei
konzentrische Ringe gezeigt sind, die zur Bemessung des Fluidstroms
verwendet werden.
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19 zeigt eine perspektivische
Ansicht der als Keil-Düse
bezeichneten vierten und bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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20 zeigt eine Schnittansicht
der Keil-Düse
entlang einer Achse, die den mittleren Seitenrand und einen Punkt
am Umfangsrand verbindet.
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21 zeigt einen Querschnitzt
der Keil-Düse.
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22 zeigt eine Draufsicht
von unten auf die Keil-Düse
in aufwärtiger
Blickrichtung von einem Wafer aus, der unterhalb der Keil-Düse angeordnet ist,
wobei die Öffnungen
der Düse
gezeigt sind.
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23 zeigt eine Draufsicht
von unten auf eine alternative Ausführungsform der Keil-Düse und eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung, wobei konzentrische Ringe gezeigt sind, die zur Bemessung
des Fluidstroms verwendet werden.
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24 zeigt eine perspektivische
Ansicht der als Mehrzweck-(Voll-)Düse bezeichneten fünften Ausführungsform
der Erfindung.
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25 zeigt eine Schnittansicht
der Mehrzweck-(Voll-)Düse.
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26 zeigt einen Querschnitt
der Mehrzweck-(Voll-)Düse.
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27 zeigt eine Draufsicht
von unten auf die Mehrzweck-(Voll-)Düse in aufwärtiger Blickrichtung von einem
Wafer aus, der unterhalb der Mehrzweck-(Voll-)Düse angeordnet ist, wobei die Öffnungen
der Düse
gezeigt sind.
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28 zeigt eine Draufsicht
von unten auf eine alternative Ausführungsform der Mehrzweck-(Voll-)Düse, wobei
konzentrische Ringe gezeigt sind, die zur Bemessung des Fluidstroms
verwendet werden.
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29 zeigt eine Draufsicht
von unten auf die alternative Ausführungsform der Mehrzweck-(Voll-)Düse, wobei
zur Bemessung des Fluidstroms verwendete konzentrische Ringe gezeigt sind,
für den
Fall, dass ein Boden-Unterbereich den Mittelpunkt enthält.
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30 zeigt eine Draufsicht
von unten auf eine als Mehrzweck-(Halb-)Düse bezeichnete sechste Ausführungsform
der Efindung in aufwärti ger Blickrichtung
von einem Wafer aus, der unterhalb der Mehrzweck-(Halb-)Düse angeordnet
ist, wobei die Öffnungen
der Düse
gezeigt sind.
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31 zeigt eine Draufsicht
von unten auf eine alternative Ausführungsform der Mehrzweck-(Halb-)Düse, wobei
konzentrische Ringe gezeigt sind, die zur Bemessung des Fluidstroms
verwendet werden.
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BESTE ART(EN) ZUR AUSFÜHRUNG DER
ERFINDUNG
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10 zeigt eine perspektivische
Ansicht einer ersten Ausführungsform
der Erfindung, die als Halbblock-Düse 70 bezeichnet wird.
Bei dieser Ausführungsform
handelt es sich einen im Wesentlichen rechteckigen Behälter 72 mit
einer Längsachse 74, einer
Gesamt-Oberfläche
und einer im Wesentlichen rechteckigen oberen Fläche 76. Selbstverständlich werden
Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet Variationen dieser generellen
Form ersichtlich sein.
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11 zeigt eine Schnittansicht
entlang der Längsachse 74 und
rechtwinklig zu der oberen Fläche 76 dieser
Ausführungsform
der Erfindung, wobei das als Flüssigkeitsreservoir
dienende Innere 78 gezeigt ist. Die obere Fläche 76 der
Halbblock-Düse
ist versehen mit einer oder mehreren Fassungen 71A, B zur
Befestigung eines Fluidzuführschlauchs 73A, B, einem
Support 75 zum Anschluss einer (nicht gezeigten) externen
Vorrichtung zum Halten der Düse,
und mit einer Auslass-Fassung 77 zur Befestigung eines Gasauslass-Schlauchs. Dennoch
wird Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet ersichtlich sein, dass
diese an der Oberfläche
gezeigten Gegenstände
in den Anzahlen oder an den Stellen, in denen sie an der Düse gezeigt
sind, vorhanden sein können oder
andererseits nicht vorhanden sein können oder tatsächlich vollständig weggelassen
sein können. Der
Boden der Düse
ist mit einem nach unten abstehenden Teil 79 versehen,
das als Düsen-Ende
bezeichnet wird und das mehrere Öffnungen
oder Ausmündungen
aufweist, z. B. 81, aus denen heraus Fluid ausgegeben wird.
Wiederum wird Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet ersichtlich
sein, dass die Öffnungen
auch an einem Boden angeordnet sein können, der kein Düsen-Ende
aufweist.
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12 zeigt einen Querschnitt
der Halbblock-Düse 70.
Die Figur zeigt eine der Öffnungen 81,
die durch einen Schlitz 83 im Düsen-Ende 79 und kleine
Durchlässe 85 in
der Bodenwand des Inneren in Fluidverbindung mit dem Behälterinneren 78 stehen.
Das Düsen-Ende
und dessen Öffnungen
sind an der Düse
in einer Reihe angeordnet, die ungefähr den halben Durchmesser des
Wafers hat.
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13 zeigt in Draufsicht in
aufwärtiger Blickrichtung
von einem unterhalb der Halbblock-Düse 70 angeordneten
sich drehenden Wafer 20 die Halbblock-Düse mit ihrer Reihe von Öffnungen 81A–D.
Gemäß dieser
Ansicht und in dieser Ausrichtung der Düse relativ zum Wafer weisen
die Öffnungen
dahingehend hinreichend zum Wafer hin, dass aus den Öffnungen
ausgegebenes Fluid unter nur minimaler Störung des gewünschten
Verteilungsvorgangs in Kontakt mit der Wafer-Oberfläche gelangen kann.
Obwohl die Öffnungen 81A–D in 13 als im Wesentlichen koplanar,
kreisförmig
und im Abstand von Mitte zu Mitte äquidistant voneinander gezeigt sind,
werden Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet die Möglichkeiten
ersichtlich sein, dass der Boden nicht planar ist, dass die Düsenenden-Boden-Enden,
bei denen die Ausmündungen
als Öffnungen
ausgebildet sind, nicht koplanar sind, dass die Öffnungs-Mitten 88A–D nicht äquidistant
voneinander sind und dass die Formen der Öffnungen nicht planar und zweidimensional
sind und, selbst falls sie planar und zweidimensional sind, eine
halbkreisförmige,
elliptische, rechteckige oder hexagonale Form oder eine gänzlich andere
Form haben. Die Halbblock-Düse 70 erstreckt
sich bei Platzierung über dem
Wafer 20 über
eine Wafer-Radiallänge
von der Wafer-Mitte 86 zu dem Wafer-Umfang 87.
Fachleuten auf dem Gebiet wird ersichtlich sein, dass die Mitte
einer End-Öffnung 88A im
Wesentlichen in Überlage
mit der Wafer-Mitte 86 platziert
werden kann.
-
Bei
der zentralen Öffnung 81A handelt
es sich um die Öffnung
an einem Ende der Reihe von Öffnungen,
d. h. um die Öffnung,
die am nächsten
zu einer der beiden gegenüberliegenden
Seitenflächen 82A, B gemäß 10 und 11 angeordnet ist, die als erste Seitenfläche 82B bezeichnet
wird. Die Eigenschaften der Düse
sind derart gewählt,
dass das Fluid-Volumen, das pro Zeiteinheit durch eine gegebene Öffnung strömt, das
Fluid-Volumen pro Zeiteinheit durch jede andere Öffnung, die näher an der
zentralen Öffnung 81A liegt
als die gegebene Öffnung, übersteigt
oder diesem mindestens im Wesentlichen gleich ist. Gemäß 13 vergrößern sich die Flächenbereiche
der kreisförmigen Öffnungen
entlang der Reihe beginnend mit der zentralen Öffnung. Die zunehmenden Öffnungs-Flächenbereiche
bilden ein Düsen-Merkmal, das im Ergebnis
ein generell zunehmendes oder nicht zunehmendes Volumen an Fluid-Fluss
gemäß der obigen
Beschreibung erzeugen kann. Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet
wird jedoch ersichtlich sein, dass auch andere Eigenschaften der
Düse, zu
denen die Düsen-Enden
und kleine Durchlässe
zählen,
Druck, Viskosität
sowie weitere physikalische Effekte mit den gleichen Ergebnissen
erzeugen können.
-
Insbesondere
kann diese Ausführungsform derart
verwendet werden, dass die erste Seitenfläche 82B diejenige
der beiden gegenüberliegenden
Seitenflächen
ist, die der Mitte 86 des Wafers am nächsten gelegen ist. Bei dieser
Verwendung bietet die Halbblock-Düse eine größere Gleichförmigkeit
des ausgegebenen Fluids auf dem Wafer als beim Stand der Technik,
indem eine Ausgabe größerer Mengen an
Fluid in die ringförmigen
Bereiche des Wafers bei größerem Flächenbereich
erfolgt.
-
Eine
alternative Version dieser Ausführungsform
bietet eine sogar noch engere Anpassung zwischen der Menge an Fluid,
die auf die ringförmigen Bereiche
des Wafers aufgetragen wird, und der Flächengröße dieser Bereiche. Das Maß, zu dem
das gewünschte
gleichförmige
Auftragen führt,
kann gemessen werden, indem konzentrische Ringe mittels physischer
Abstände
definiert werden, die durch die Struktur der Düse definiert sind. 14 zeigt wiederum die Halbblock-Düse 72,
dieses Mal jedoch mit eingezeichne ten konzentrischen Ringen 90A–C.
In dieser Version ist, obwohl die Ringe als Kreise mit konzentrischen
Mitten wie z. B. 88C, D gezeigt sind, für Fachleute
auf dem Gebiet ersichtlich, dass eher generell betrachtet die Öffnungen 81C lediglich
zweidimensional mit einer Vielfalt möglicher nichtkreisartiger Formen
sind und eine ungefähre
Mitte aufweisen, jedoch möglicherweise
keine äquidistanten
Mitten aufweisen.
-
Die
Mitte der konzentrischen Ringe ist ein Endpunkt 94. Bei
dem Endpunkt handelt es sich um einen Punkt an der Bodenfläche, der
irgendwo zwischen der Mitte der zentralen Öffnung 81A und des linearen
Schnittbereichs 96 des Bodens und der ersten Seitenfläche liegt,
vorzugsweise entlang einer Linie 98, welche die Mitte des
zentralen Kreises und die Mitte dieses linearen Schnittbereichs
verbindet.
-
Zur
Hilfe bei der Definition der konzentrischen Ringe werden die auf
halbem Wege gelegenen Punkte 91A, 91B zwischen
den Mitten benachbarter Öffnungen,
z. B. 88B, 88C, 88D, verwendet, unabhängig davon,
ob diese auf halbem Weg gelegenen Punkte innerhalb, auf oder außerhalb
der Düse liegen.
Zur weiteren Unterstützung
beim Definieren der konzentrischen Ringe wird ein Fluss-Kreis mit
einem Umfang 93 durch eine Mitte an einem Endpunkt 94 und
durch einen Radius definiert, dessen Länge im Wesentlichen gleich
dem Abstand von dem Endpunkt zu dem weitesten möglichen Punkt 95 oder
den weitesten möglichen
Punkten von dem Endpunkt ist, die dennoch an einer Öffnung liegen
(wobei diese Öffnung
als eine Umfangs-Öffnung 81D bezeichnet wird).
Mit Ausnahme des äußersten
konzentrischen Rings oder Umfangs-Rings 90C sind die konzentrischen
Ringe als Ringe innerhalb des Fluss-Kreises definiert, deren Mitten
an dem Endpunkt liegen und die innere 100 und äußere 102 Radien
(von denen ein Set gezeigt ist) in der Ebene des Fluss-Kreises aufweisen,
deren jeweilige Längen-Abstände gleich den
Abständen
von dem Endpunkt zu zwei aufeinanderfolgenden Halbwegs-Punkten 91A, 91B ist.
Der äußerste konzentrische
Ring ist in der gleichen Weise definiert, außer dass sein Außenumfang
nicht durch einen äußeren Radius
definiert ist, sondern durch den Durchmesser 93 des Fluss-Kreises.
-
Schließlich ist
in der Mitte und innerhalb des Fluss-Kreises sowie innerhalb der
konzentrischen Kreises ein zentraler Kreis 104 angeordnet,
welcher der zentralen Öffnung 81A entspricht.
Der zentrale Kreis ist definiert durch die Mitte an dem Endpunkt 94 und
einen (nicht gezeigten) Radius in der Ebene des Fluss-Kreises, dessen
Länge gleich
dem Abstand von dem Endpunkt zu dem am nächsten zum Endpunkt gelegenen
Halbweg-Punkt 91C ist.
-
Jeder
der konzentrischen Kreise entspricht einer Öffnung, wobei der Umfangs-Ring 90C der
Umfangs-Öffnung 81D entspricht
und die weiteren konzentrischen Ringe der Öffnung zwischen den beiden Halbweg-Punkten
entsprechen, welche die Radien dieser weiteren konzentrischen Ringe
definieren. Beispielsweise entspricht der konzentrische Ring 90B der Öffnung 81C.
-
Die
Messung der gleichförmigen
Ausgabe von Fluid auf einen Wafer wird durchgeführt durch Messen des Volumens
des Fluid-Flusses pro Zeiteinheit durch jede Öffnung und Vergleichen dieses
Volumens mit dem Bereich des entsprechenden konzentrischen Rings
oder, im Fall der zentralen Öffnung, mit
dem Bereich des zentralen Kreises. Die Bereiche der Öffnungen
können
durch auf dem Gebiet gut bekannte Verfahren derart gewählt werden,
dass ein durch jede Öffnung
ausgegebenes Volumen an Fluid-Fluss pro Zeiteinheit erzeugt wird,
das sich proportional zu dem Bereich des entsprechenden konzentrischen
Rings oder des entsprechenden konzentrischen Kreises verhält, stets
mit der gleichen Proportionalitätskonstanten.
Die Bereiche der Öffnungen bilden
eine Düsen-Eigenschaft,
mit der die soeben beschriebene proportionale Veränderung
des Volumens des Fluid-Flusses erreicht und dieses beeinflusst werden
kann. Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet wird jedoch ersichtlich
sein, dass auch andere Merkmale der Düse, einschließlich der
Düsen-Enden und
kleiner Durchlässe
dazu geeignet sind, Druck, Viskosität und andere physikalische
Effekte mit der gleichen proportionalen Veränderung zu erzeugen.
-
Eine
zweite Ausführungsform
der Erfindung, die als (geradzahlige) Vollblock-Düse bezeichnet wird,
ist in gleicher Weise in perspektivischer Ansicht, in Schnittansicht
entlang der Längsachse
und in Querschnittsansicht gezeigt wie die Halbblock-Düse gemäß 10, 11 und 12.
Jedoch sind das Düsen-Ende
und seine Öffnungen,
die in gerader Anzahl vorliegen, an der Düse in einer Reihe angeordnet,
deren Länge
ungefähr
dem Durchmesser des Wafers entspricht. Eines der Paare von Seitenflächen, die
in 11 als 82A, B gezeigt
sind, weist eine erste Seitenfläche 118B und
eine zweite Seitenfläche 118A auf.
-
15 zeigt in einer Draufsicht
von unten in aufwärtiger
Blickrichtung von einem sich drehenden Wafer unterhalb der Düse aus die
(geradzahlige) Vollblock-Düse 110 mit
ihrer Reihe von Öffnungen 11A–H.
Gemäß dieser
Ansicht und in dieser Ausrichtung der Düse relativ zum Wafer weisen
die Öffnungen
dahingehend hinreichend zum Wafer hin, dass aus den Öffnungen
ausgegebenes Fluid unter nur minimaler Störung des gewünschten
Verteilungsvorgangs in Kontakt mit der Wafer-Oberfläche gelangen kann.
Obwohl die Öffnungen 111A–H in 13 im Wesentlichen koplanar,
kreisförmig
und im Abstand von Mitte zu Mitte äquidistant voneinander gezeigt sind,
werden Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet die Möglichkeiten
ersichtlich sein, dass der Boden nicht planar ist, dass die Düsenenden-Boden-Enden, bei denen
die Ausmündungen
als Öffnungen
ausgebildet sind, nicht koplanar sind, dass die Öffnungs-Mitten 113 nicht äquidistant
voneinander sind und dass die Formen der Öffnungen nicht planar und zweidimensional
sind und, selbst falls sie planar und zweidimensional sind, eine
halbkreisförmige,
elliptische, rechteckige oder hexagonale Form oder eine gänzlich andere
Form haben. Die Düse 110 erstreckt
sich bei Platzierung über
dem Wafer 20 über
einen Wafer-Durchmesser zwischen Punkten, die einander am Umfang
des Wafers gegenüberliegen.
-
Zur
Erleichterung der Messung ist ein mittlerer Punkt als der Punkt
definiert, der auf halbem Weg zwischen den mittleren beiden Elementen 11D, 111E der
Reihe von Öffnungen
liegt. Bei dem mittleren Punkt kann es sich um einen Punkt innerhalb
oder außerhalb
der Düse
handeln, je nach der exakten Geometrie des Bodens der Düse. Die
Eigenschaften der Düse
sind derart gewählt,
dass das Fluid-Volumen, das pro Zeiteinheit durch eine gegebene Öffnung strömt, das
Fluid-Volumen pro Zeiteinheit durch jede andere Öffnung, die näher an dem
mittleren Punkt 115 liegt als die gegebene Öffnung, übersteigt oder
diesem mindestens im Wesentlichen gleich ist. Gemäß 15 vergrößern sich die Flächenbereiche der
kreisförmigen Öffnungen
entlang der Reihe beginnend mit dem mittleren Punkt. Der zunehmende Öffnungs-Durchmesser
bildet ein Düsen-Merkmal, das
im Ergebnis ein generell zunehmendes oder nicht zunehmendes Volumen
an Fluid-Fluss gemäß der obigen
Beschreibung erzeugen kann. Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet
wird jedoch ersichtlich sein, dass auch andere Eigenschaften der Düse, zu denen
die Düsen-Enden
und kleine Durchlässe
zählen,
Druck, Viskosität
sowie weitere physikalische Effekte mit den gleichen Ergebnissen
erzeugen können.
-
Insbesondere
kann diese Ausführungsform derart
verwendet werden, dass der mittlere Punkt im Wesentlichen über der
(nicht gezeigten) Mitte des Wafers liegt. Bei dieser Verwendung
bietet diese Ausführungsform
eine größere Gleichförmigkeit
des ausgegebenen Fluids auf dem Wafer als beim Stand der Technik,
indem eine Ausgabe größerer Mengen an
Fluid in die ringförmigen
Bereiche des Wafers bei größerem Flächenbereich
erfolgt.
-
Eine
alternative Version dieser Ausführungsform
bietet eine sogar noch engere Anpassung zwischen der Menge an Fluid,
die auf die ringförmigen Bereiche
des Wafers aufgetragen wird, und der Flächengröße dieser Bereiche. Das Maß, zu dem
das gewünschte
gleichförmige
Auftragen des Fluids auf den Wafer führt, kann gemessen werden,
indem konzentrische Ringe mittels physischer Abstände definiert
werden, die durch die Struktur der Düse definiert sind. 16 zeigt wiederum die (geradzahlige)
Vollblock-Düse 110,
dieses Mal jedoch mit eingezeichneten konzentrischen Ringen. In
dieser Version ist, obwohl die Ringe als Kreise mit konzentrischen
Mitten wie z. B. 112A, 112B, 112C gezeigt
sind, für
Fachleute auf dem Gebiet ersichtlich, dass eher generell betrachtet
die Öffnungen 11A–F lediglich
zweidimensional mit einer Vielfalt möglicher nichtkreisartiger Formen
sind und eine ungefähre
Mitte aufweisen, jedoch möglicherweise
keine äquidistanten
Mitten aufweisen. Bei der Mitte der konzentrischen Ringe handelt es
sich um den mittleren Punkt.
-
Eine
Hälfte
der Reihe von Öffnungen 111A, 111B, 111C,
eine Hälfte
an jeder Seite des mittleren Punkts 115, wird als Halb-Reihe
bezeichnet, und diese Seite ist diejenige Seite, die sich am nächsten zu der
ersten Seitenfläche 118BB befindet.
Die beiden Umfangs-Öffnungen 111F, 111A weisen
die beiden Öffnungen
auf, die am weitesten von der ersten Seitenfläche 118B bzw. der
zweiten Seitenfläche 118A entfernt
sind. Die Öffnungen
sind in Paaren, z. B. 111B und 111E, an gegenüberliegenden
Seiten des mittleren Punkts 115 derart angeordnet, dass
sich die Mitte jeder Öffnung
in einem Paar, z. B. 112B, 112D, im Wesentlichem
mit gleichem Abstand von dem mittleren Punkt 115 befindet,
wobei jede Öffnung
in einem Paar ein Partner der anderen Öffnung in diesem Paar ist.
-
Zur
Hilfe bei der Definition der konzentrischen Ringe werden die auf
halbem Wege gelegenen Punkte 120A,120B zwischen
den Mitten benachbarter Öffnungen,
z. B. 111A, 111B, verwendet, unabhängig davon,
ob diese auf halbem Weg gelegenen Punkte innerhalb, auf oder außerhalb
der Düse liegen.
Zur weiteren Unterstützung
beim Definieren der konzentrischen Ringe wird ein Fluss-Kreis mit
einem Umfang 122 durch eine Mitte an einem Endpunkt 115 und
durch einen Radius definiert, dessen Länge im Wesentlichen gleich
dem Abstand von dem Endpunkt zu einem der weitesten möglichen
Punkte 190 von dem mittleren Punkt ist, die auf den Umfängen der
Umfangs-Öffnungen 111A, 111F liegen.
Mit Ausnahme des äußersten
konzentrischen Rings oder Umfangs-Rings 191 sind die konzentrischen
Ringe als Ringe innerhalb des Fluss-Kreises definiert, deren Mitten
an dem mittleren Punkt liegen und deren innere und äußere Radien 124, 126 in
der Ebene des Fluss-Kreises
liegen, welche jeweils als die Längen-Abstände definiert
ist, die gleich den Abständen von
dem mittleren Punkt zu zwei aufeinanderfolgenden Halbwegs-Punkten 120B, 120A sind.
Der äußerste konzentrische
Ring ist in der gleichen Weise definiert, außer dass sein Außenumfang
nicht durch einen äußeren Radius
definiert ist, sondern durch den Durchmesser 122 des Fluss-Kreises.
-
Schließlich ist
in der Mitte und innerhalb des Fluss-Kreises sowie innerhalb der
konzentrischen Kreises ein zentraler Kreis 128 angeordnet.
Der zentrale Kreis ist definiert durch die Mitte an dem Endpunkt 115 und
einen Radius 124 in der Ebene des Fluss-Kreises, dessen
Länge gleich
dem Abstand von dem mittleren Punkt zu dem am nächsten zum mittleren Punkt
gelegenen Halbweg-Punkt 120B ist.
-
Jeder
der konzentrischen Kreise entspricht einer Öffnung, wobei der Umfangs-Ring 191 der
Umfangs-Öffnung 111A in
der Halb-Reihe entspricht und die weiteren konzentrischen Ringe
der Öffnung
zwischen den beiden Halbweg-Punkten entsprechen, welche die Radien
dieser weiteren konzentrischen Ringe definieren. Beispielsweise
entspricht der konzentrische Ring 121 der Öffnung 111B.
-
Die
Messung der gleichförmigen
Ausgabe von Fluid auf einen Wafer wird durchgeführt durch Messen des Volumens
des Fluid-Flusses pro Zeiteinheit durch jede Öffnung und ihren Partner und
Vergleichen dieses Volumens mit dem Bereich des entsprechenden konzentrischen
Rings oder, im Fall der beiden am nächsten zum mittleren Punkt
gelegenen Öffnungen,
mit dem Bereich des zentralen Kreises. Die Bereiche der Öffnungen
können
durch auf dem Gebiet gut bekannte Verfahren derart gewählt werden,
dass ein insgesamt durch jede Öffnung
(außer den
beiden dem mittleren Punkt am nächsten
gelegenen Öffnungen)
und ihren Partner ausgegebenes Volumen an Fluid-Fluss pro Zeiteinheit
erzeugt wird, das sich proportional zu dem Bereich des entsprechenden
konzentrischen Rings verhält,
stets mit der gleichen Proportionalitätskonstanten, und das insgesamt
durch die beiden dem mittleren Punkt am nächsten gelegenen Öffnungen
proportional zu dem Bereich des mittleren Kreises mit einer derartigen Proportionalitätskonstanten
ausgegeben wird. Die Bereiche der Öffnungen bilden eine Düsen-Eigenschaft,
mit der die soeben beschriebene proportionale Veränderung
des Volumens des Fluid-Flusses erreicht und dieses beeinflusst werden
kann. Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet wird jedoch ersichtlich
sein, dass auch andere Merkmale der Düse, einschließlich der
Düsen-Enden
und kleiner Durchlässe
dazu geeignet sind, Druck, Viskosität und andere physikalische
Effekte mit der gleichen proportionalen Veränderung zu erzeugen.
-
Eine
dritte Ausführungsform
der Erfindung, die als (ungeradzahlige) Vollblock-Düse bezeichnet wird,
ist in gleicher Weise in perspektivischer Ansicht, in Schnittansicht
entlang der Längsachse
und in Querschnittsansicht gezeigt wie die Halbblock-Düse gemäß 10, 11 und 12.
Jedoch sind das Düsen-Ende
und seine Öffnungen,
die in ungerader Anzahl vorliegen, an der Düse in einer Reihe angeordnet,
deren Länge
ungefähr
dem Durchmesser des Wafers entspricht. Eines der Paare von Seitenflächen, die
in 11 als 82A, B gezeigt
sind, weist eine erste Seitenfläche 139B und
eine zweite Seitenfläche 139A auf.
-
17 zeigt in einer Draufsicht
von unten in aufwärtiger
Blickrichtung von einem sich drehenden Wafer unterhalb der Düse aus die
(ungeradzahlige) Vollblock-Düse 130 mit
ihrer Reihe von Öffnungen 131A–g.
Gemäß dieser
Ansicht und in dieser Ausrichtung der Düse relativ zum Wafer weisen
die Öffnungen
dahingehend hinreichend zum Wafer hin, dass aus den Öffnungen
ausgegebenes Fluid unter nur minimaler Störung des gewünschten
Verteilungsvorgangs in Kontakt mit der Wafer-Oberfläche gelangen
kann. Obwohl die Öffnungen 131A–G in 16 im Wesentlichen koplanar,
kreisförmig
und im Abstand von Mitte zu Mitte äquidistant voneinander gezeigt
sind, werden Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet die Möglichkeiten
ersichtlich sein, dass der Boden nicht planar ist, dass die Düsenenden-Boden-Enden, bei denen
die Ausmündungen
als Öffnungen
ausgebildet sind, nicht koplanar sind, dass die Öffnungs-Mitten 133 nicht äquidistant
voneinander sind und dass die Formen der Öffnungen nicht planar und zweidimensional sind
und, selbst falls sie planar und zweidimensional sind, eine halbkreisförmige, elliptische,
rechteckige oder hexagonale Form oder eine gänzlich andere Form haben. Die
Düse 130 erstreckt
sich bei Platzierung über
dem Wafer 20 über
einen Wafer-Durchmesser zwischen Punkten, die einander am Umfang
des Wafers gegenüberliegen.
-
Zur
Erleichterung der Messung ist eine mittlere Öffnung als das mittlere Element
der Reihe von Öffnungen
definiert. Die Eigenschaften der Düse sind derart gewählt, dass
das Fluid-Volumen, das pro Zeiteinheit durch eine gegebene Öffnung strömt, das
Fluid-Volumen pro Zeiteinheit durch jede andere Öffnung, die näher an dem
mittleren Punkt 115 liegt als die gegebene Öffnung, übersteigt
oder diesem mindestens im Wesentlichen gleich ist. Gemäß 17 vergrößern sich die Durchmesser der
kreisförmigen Öffnungen
entlang der Reihe beginnend mit der mittleren Öffnung. Der zunehmende Öffnungs-Durchmesser
bildet ein Düsen-Merkmal,
das im Ergebnis ein generell zunehmendes oder nicht zunehmendes Volumen
an Fluid-Fluss gemäß der obigen
Beschreibung erzeugen kann. Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet
wird jedoch ersichtlich sein, dass auch andere Eigenschaften der
Düse, zu
denen die Düsen-Enden
und kleine Durchlässe
zählen,
Druck, Viskosität
sowie weitere physikalische Effekte mit den gleichen Ergebnissen
erzeugen können.
-
Insbesondere
kann diese Ausführungsform derart
verwendet werden, dass die mittlere Öffnung im Wesentlichen über der
(nicht gezeigten) Mitte des Wafers liegt. Bei dieser Verwendung
bietet diese Ausführungsform
eine größere Gleichförmigkeit
des ausgegebenen Fluids auf dem Wafer als beim Stand der Technik,
indem eine Ausgabe größerer Mengen an
Fluid in die ringförmigen
Bereiche des Wafers bei größerem Flächenbereich
erfolgt.
-
Eine
alternative Version dieser Ausführungsform
bietet eine sogar noch engere Anpassung zwischen der Menge an Fluid,
die auf die ringförmigen Bereiche
des Wafers aufgetragen wird, und der Flächengröße dieser Bereiche. Das Maß, zu dem
das gewünschte
gleichförmige
Auftragen des Fluids auf den Wafer führt, kann gemessen werden,
indem konzentrische Ringe mittels physischer Abstände definiert
werden, die durch die Struktur der Düse definiert sind. 18 zeigt wiederum die (ungeradzahlige) Vollblock-Düse 130,
dieses Mal jedoch mit eingezeichneten konzentrischen Ringen. In
dieser Version ist, obwohl die Ringe als Kreise mit konzentrischen Mitten
wie z. B. 131G, 131F, 131E gezeigt sind,
für Fachleute
auf dem Gebiet ersichtlich, dass eher generell betrachtet die Öffnungen 131A–G lediglich zweidimensional
mit einer Vielfalt möglicher
nichtkreisartiger Formen sind und eine ungefähre Mitte aufweisen, jedoch
möglicherweise
keine äquidistanten
Mitten aufweisen. Bei der Mitte der konzentrischen Ringe handelt
es sich um die Mitte der mittleren Öffnung 131D.
-
Die
mittlere Öffnung 131D zusammen
mit einer Hälfte 131E, F, G der
Reihe weiterer Öffnungen, einer
Hälfte
an jeder Seite der mittleren Öffnung,
wird als Halb-Reihe bezeichnet, und diese Seite ist diejenige Seite,
die sich am nächsten
zu der ersten Seitenfläche 139B befindet.
Die beiden Umfangs-Öffnungen 131A, 131G weisen
die beiden Öffnungen auf,
die am weitesten von der ersten Seitenfläche 138B bzw. der
zweiten Seitenfläche 139A entfernt sind.
Die Öffnungen
außer
der mittleren Öffnung
sind in Paaren an gegenüberliegenden
Seiten der mittleren Öffnung 131D derart
angeordnet, dass sich die Mitte jeder Öffnung in einem Paar, z. B. 132A,
im Wesentlichem mit gleichem Abstand von dem Mitte 137 befindet,
wobei jede Öffnung
in einem Paar ein Partner der anderen Öffnung in diesem Paar ist.
-
Zur
Hilfe bei der Definition der konzentrischen Ringe werden die auf
halbem Wege gelegenen Punkte wie z. B. 134A, B zwischen
den Mitten benachbarter Öffnungen
in der Halb-Reihe verwendet, unabhängig davon, ob diese auf halbem
Weg gelegenen Punkte innerhalb, auf oder außerhalb der Düse liegen.
Zur weiteren Unterstützung
beim Definieren der konzentrischen Ringe wird ein Fluss-Kreis mit
einem Umfang 136 durch eine Mitte am Mittelbereich 137 und
durch einen Radius definiert, dessen Länge im Wesentlichen gleich
dem Abstand von der Mitte der mittleren Öffnung zu einem der weitesten möglichen
Punkte 138 von dieser Mitte ist, die auf den Umfängen der Umfangs-Öffnungen 131G,131A liegen.
Mit Ausnahme des äußersten
konzentrischen Rings oder Umfangs-Rings 140 sind die konzentrischen
Ringe als Ringe innerhalb des Fluss-Kreises definiert, deren Mitten
an der Mitte 137 der mittleren Öffnung liegen und deren innere
und äußere Radien, z.
B. 141A, B in der Ebene des Fluss-Kreises liegen, welche
jeweils als die Längen-Abstände definiert sind,
die gleich den Abständen
von der Mitte der mittleren Öffnung
zu zwei aufeinanderfolgenden Halbwegs-Punkten 134B, A sind.
Der äußerste konzentrische
Ring ist in der gleichen Weise definiert, außer dass sein Außenumfang
nicht durch einen äußeren Radius
definiert ist, sondern durch den Durchmesser 136 des Fluss-Kreises.
-
Schließlich ist
in der Mitte und innerhalb des Fluss-Kreises sowie innerhalb der
konzentrischen Kreises ein zentraler Kreis 144 angeordnet.
Der zentrale Kreis ist definiert durch die Mitte am Mittelbereich 13T der
mittleren Öffnung
und einen Radius in der Ebene des Fluss-Kreises, dessen Länge gleich dem
Abstand von der Mitte zu dem am nächsten zur mittleren Öffnung gelegenen
Halbweg-Punkt 134C ist.
-
Jeder
der konzentrischen Kreise entspricht einer Öffnung, wobei der Umfangs-Ring 140 der
Umfangs-Öffnung 131G in
der Halb-Reihe entspricht und die weiteren konzentrischen Ringe
der Öffnung
zwischen den beiden Halbweg-Punkten entsprechen, welche die Radien
dieser weiteren konzentrischen Ringe definieren. Beispielsweise
entspricht der konzentrische Ring 146 der Öffnung 131F.
-
Die
Messung der gleichförmigen
Ausgabe von Fluid auf einen Wafer wird durchgeführt durch Messen des Volumens
des Fluid-Flusses pro Zeiteinheit durch jede Öffnung und ihren Partner und
Vergleichen dieses Volumens mit dem Bereich des entsprechenden konzentrischen
Rings oder, im Fall der mittleren Öffnung, mit dem Bereich des
zentralen Kreises. Die Bereiche der Öffnungen können durch auf dem Gebiet gut
bekannte Verfahren derart gewählt
werden, dass ein insgesamt durch jede Öffnung (außer der mittleren Öffnung)
und ihren Partner ausgegebenes Volumen an Fluid-Fluss pro Zeiteinheit
erzeugt wird, das sich proportional zu dem Bereich des entsprechenden
konzentrischen Rings verhält,
stets mit der gleichen Proportionalitätskonstanten, und das durch
die mittlere Öffnung
proportional zu dem Bereich des mittleren Kreises mit einer derartigen
Proportionalitätskonstanten
ausgegeben wird. Die Bereiche der Öffnungen bilden eine Düsen-Eigenschaft, mit
der die soeben beschriebene proportionale Veränderung des Volumens des Fluid-Flusses erreicht
und dieses beeinflusst werden kann. Durchschnittsfachleuten auf
dem Gebiet wird jedoch ersichtlich sein, dass auch andere Merkmale
der Düse, einschließlich der
Düsen-Enden
und kleiner Durchlässe
dazu geeignet sind, Druck, Viskosität und andere physikalische
Effekte mit der gleichen proportionalen Veränderung zu erzeugen.
-
19 zeigt eine perspektivische
Ansicht einer als Keil-Düse 150 bekannten
vierten und bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung. Die Düse
ist ein im Wesentlichen keilförmiger
Behälter
mit einer Gesamt-Oberfläche,
einer oberen Fläche 151,
einem Boden 153, einer ersten Seitenfläche 155, einer zweiten
Seitenfläche 157 und
einer sehr kleinen mittleren Seitenfläche 159. Der Boden
weist einen Umfangsrand 152, einen ersten Seitenrand 154,
einen zweiten Seitenrand 156 und einen sehr kleinen mittleren
Seitenrand 158 auf. Bei der am meisten bevorzugten Ausführungsform
ist der Umfang bogenförmig,
und der kleine mittlere Seitenrand 158 ist im wesentlichen
ein Punkt. Selbstverständlich
werden Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet Variationen dieser
generellen Form ersichtlich sein.
-
20A zeigt eine Querschnittsansicht
der bevorzugten Ausführungsform
entlang einer Achse 160, welche den mittleren Seitenrand 158 und
einen Punkt auf dem Umfangs-Rand 152 verbindet und rechtwinklig
zu der oberen Fläche 151 dieser
Ausführungsform
verbindet. Diese Ansicht zeigt das Innere 161, das als
Flüssigkeits-Reservoir
dient. Die obere Fläche
der Düse
ist versehen mit einer oder mehreren Fassungen 163A, B zur
Befestigung eines Fluidzuführschlauchs 165A,
einem Support 167 zum Anschluss einer (nicht gezeigten)
externen Vorrichtung zum Halten der Düse, und mit einer Auslass-Fassung 169 zur
Befestigung eines Gasauslass-Schlauchs. Dennoch wird Durchschnittsfachleuten
auf dem Gebiet ersichtlich sein, dass diese an der Oberfläche gezeigten
Gegenstände
in den Anzahlen oder an den Stellen, in denen sie an der Düse gezeigt
sind, vorhanden sein können
oder andererseits nicht vorhanden sein können oder tatsächlich vollständig weggelassen
sein können.
Der Boden der Düse
ist mit einem nach unten abstehenden Teilen versehen, die als Düsen-Enden 262A, B, C, D, E, F, G, H bezeichnet
werden und die mehrere Öffnungen
oder Ausmündungen 264A, B, C, D, E, F, G, H aufweisen,
aus denen heraus Fluid ausgegeben wird. Wiederum wird Durchschnittsfachleuten
auf dem Gebiet ersichtlich sein, dass die Öffnungen auch an einem Boden angeordnet
sein können,
der kein Düsen-Ende
aufweist.
-
21 zeigt einen Querschnitt
der Keil-Düse 150 rechtwinklig
zur Längsachse 160 und
zu der oberen Fläche 151.
Die Figur zeigt mehrere Öffnungen 362A–F,
die in mehreren verschiedenen Bögen angeordnet
sein könnne
(nachstehend beschrieben) und die durch Schlitze, z. B. 364,
in den Düsen-Enden und kleine
Durchlässe,
z. B. 366, in der Bodenwand 368 des Inneren in
Fluidverbindung mit dem Behälterinneren 161 stehen.
-
22 zeigt in Draufsicht in
aufwärtiger Blickrichtung
von einem unterhalb der Keil-Düse 150 angeordneten
sich drehenden Wafer 20 die Keil-Düse 150 mit ihrer bogenförmigen Reihe
von Öffnungen,
z. B. 164A–E.
Die Draufsicht von unten zeigt einen Referenzpunkt 170,
der auf oder nahe dem Boden 153 angeordnet ist und auf
einer (nicht gezeigten) Referenzlinie liegt, die im Wesentlichen
rechtwinklig zum Boden 153 verläuft. Es sind mehrere nichtschneidende
Bögen 171A–E gezeigt,
deren Mitte jeweils im Wesentlichen auf der Referenzlinie liegt. Zur
Vereinfachung der Beschreibung sind die Mitten des Bogens nur an
einem einzigen Punkt auf der Referenzlinie gezeigt, dem Referenzpunkt 170.
Die Bögen
haben eine im Wesentlichen kreisartige Form und sind durch einen
Bogen-Radius definiert, z. B. 173A–C. Die Öffnungen
und ihre Düsen-Enden
(in 22 nicht gezeigt)
sind als im Wesentlichen entlang den Bögen angeordnet gezeigt, und
es ist in der Figur implizit, dass die Düsen-Enden selbst ebenfalls diese
bogenartige Kontur haben, wobei jede Öffnung, die auf einem spezifischen
Bogen liegt, als diesem spezifischen Bogen entsprechend erscheint.
Dennoch wird Fachleuten auf dem Gebiet ersichtlich sein, dass die Öffnungen
und ihre Düsen-Enden
auch entlang nur eines Bogens oder einer kleinen Anzahl von Bögen liegen
können,
oder, was dies angeht, in nicht bogenförmigen Mustern angeordnet sein
können. Tatsächlich kann,
wie dem Fachmann auf dem Gebiet ersichtlich ist, für jede Öffnung ein
individuelles Düsen-Ende
vorgesehen sein.
-
Gemäß dieser
Draufsicht von unten und in dieser Ausrichtung der Düse relativ
zum Wafer weisen die Öffnungen
dahingehend hinreichend zum Wafer hin, dass aus den Öffnungen
ausgegebenes Fluid unter nur minimaler Störung des gewünschten Verteilungsvorgangs
in Kontakt mit der Wafer-Oberfläche
gelangen kann. Obwohl die Öffnungen,
z. B. 164A–D in 22 als im Wesentlichen koplanar, kreisförmig und
im Abstand von Mitte zu Mitte äquidistant
voneinander gezeigt sind (wobei dies bei der am meisten bevorzugten
Ausführungsform
auch der Fall ist), werden Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet
die Möglichkeiten
ersichtlich sein, dass der Boden nicht planar ist, dass die Düsenenden-Boden-Enden,
bei denen die Ausmündungen
als Öffnungen
ausgebildet sind, nicht koplanar sind, dass die Öffnungs-Mitten, z. B. 175A, 175B nicht äquidistant
voneinander sind und dass die Formen der Öffnungen nicht planar und zweidimensional
sind und, selbst falls sie planar und zweidimensional sind, eine halbkreisförmige, elliptische,
rechteckige oder hexagonale Form oder eine gänzlich andere Form haben. Die
Keil-Düse 70 bedeckt,
wenn ihr kleiner mittlerer Seitenrand 158 über dem
Wafer 20 platziert ist, ein im Wesentlichen bogenförmiges Segment
des Wafers.
-
Die
Eigenschaften der Düse
sind derart gewählt,
dass das Fluid-Volumen, das pro Zeiteinheit durch die einem Bogen
wie z. B. 171C entsprechenden Öffnungen strömt, das
Fluid-Volumen pro Zeiteinheit durch die einem anderen Bogen wie
z. B. 171B entsprechende Öffnung, die einen kleineren Bogen-Radius
aufweist, übersteigt
oder diesem mindestens im Wesentlichen gleich ist. Gemäß 22 vergrößern sich die Anzahlen der Öffnungen
entlang den Reihen beginnend mit der Öffnung 171A, die dem
Referenzpunkt 170 am nächsten
liegt. Die zunehmenden Öffnungs-Anzahlen
und die entsprechende Zunahme des Gesamt-Bereichs der Öffnungen
entlang den Reihen bilden ein Düsen-Merkmal, das
im Ergebnis ein generell zunehmendes oder nicht zunehmendes Volumen
an Fluid-Fluss gemäß der obigen
Beschreibung erzeugen kann. Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet
wird jedoch ersichtlich sein, dass auch andere Eigenschaften der Düse, zu denen
die Düsen-Enden
und kleine Durchlässe
zählen,
Druck, Viskosität
sowie weitere physikalische Effekte mit den gleichen Ergebnissen
erzeugen können.
-
Insbesondere
kann diese Ausführungsform derart
verwendet werden, dass der kleine mittlere Rand 158 über der
Mitte 177 des Wafers liegt. Bei dieser Verwendung bietet
die Keil-Düse
eine größere Gleichförmigkeit
des ausgegebenen Fluids auf dem Wafer als beim Stand der Technik,
indem eine Ausgabe größerer Mengen
an Fluid in die ringförmigen
Bereiche des Wafers bei größerem Flächenbereich
erfolgt.
-
Eine
noch mehr bevorzugte Ausführungsform
der Keil-Düse
bietet eine sogar noch engere Anpassung zwischen der Menge an Fluid,
die auf die ringförmigen
Bereiche des Wafers aufgetragen wird, und der Flächengröße dieser Bereiche. Das Maß, zu dem
das gewünschte
gleichförmige
Auftragen des Fluids auf den Wafer führt, kann gemessen werden, indem
innerhalb eines Kreises liegende konzentrische Ringe mittels physischer
Abstände
definiert werden, die durch die Struktur der Düse definiert sind. Diese Ausführungsform
betrifft nur den Fall, in dem zwei oder mehr Bögen vorhanden sind. Die hier gegebene
Beschreibung befasst sich mit dem Fall, dass drei oder mehr Bögen vorhanden
sind. Die Modifikation dieser Erläuterung für Düsen mit zwei Bögen wird
Fachleuten auf dem Gebiet ersichtlich sein, soll jedoch im Folgenden
kurz erklärt
werden.
-
23 zeigt wiederum die Keil-Düse 150 ähnlich wie
in 22, dieses Mal jedoch
mit konzentrischen Ringen, die durch in unterbrochener Linie eingezeichnete
Halbwege-Kreise gebildet sind. In dieser Version ist, obwohl die
Ringe als Kreise mit äquidistanten
Mitten wie z. B. 175A, 175B gezeigt sind, für Fachleute
auf dem Gebiet ersichtlich, dass bei einer weniger bevorzugten Ausführungsform
die Öffnungen,
z. B. 164A–E auch
lediglich zweidimensional mit einer Vielfalt möglicher nichtkreisartiger Formen
sein, jedoch eine ungefähre
Mitte aufweisen können
und entlang eines gegebenen Bogens möglicherweise keine äquidistanten
Mitten aufweisen. Ferner ist bei der eher bevorzugten Ausführungsform
der Umfangs-Rand bogenförmig,
der mittlere Seiten-Rand ist im Wesentlichen ein Punkt, und der
Referenzpunkt ist oder nahem dem mittleren Seiten-Rand angeordnet.
-
Zur
Erleichterung der Definition der konzentrischen Kreise werden mehrere
geometrische Konzepte definiert: eine Umfangs-Kurve 171E als
Bogen mit dem längsten
Bogen-Radius und eine zentrale Kurve 171A als der Bogen,
der dem Referenzpunkt am nächsten
liegt. Ferner ist der Fluss-Kreis-Radius 179 definiert
als der Abstand, der gleich oder im Wesentlichen größer ist
als der Abstand von dem Referenzpunkt 170 zu einem der
Punkte 177, der am weitesten von dem Referenzpunkt sämtlicher
der Punkte auf den Öffnungen,
die der Umfangs-Kurve 171E entsprechen, entfernt ist. Mit
dieser Definition ist ein Fluss-Kreis 172 definiert als
ein Radius, der gleich dem Fluss-Kreis-Radius ist, und eine Mitte an dem Referenz-Punkt.
-
Es
werden auch mehrere zusätzliche
geometrische Konzepte definiert. Zwei Bögen, z. B. 171A, B,
gelten als benachbart, wenn sie jeweils durch zwei Bogen-Radien 173A, B aufeinanderfolgend
größerer Länge definiert
sind. Eine Bogen-Dreiergruppe weist drei Bögen auf, z. B. 171A, B, C,
die durch drei entsprechende Bogen-Radien 173A, B, C aufeinanderfolgend
größerer Länge definiert
sind. Die inneren Bögen
der Bögen
der Bogen-Dreiergruppe sind die beiden Bögen 171B, C mit
den größten bedien
Bogen-Radien. Der mittlere Bogen der Bogen-Dreiergruppe ist der
Bogen 171B, dessen Bogen-Radius eine Länge hat, die zwischen den Längen der
beiden anderen Bogen-Radien in der Bogen-Dreiergruppe liegt. Ein
Halbwege-Bogen wie z. B. 174B schließlich ist definiert als eine
im Wesentlichen kreisförmige
Gestalt innerhalb des Fluss-Bogens, die einen Radius 189A hat,
deren Länge
im Wesentlichen auf halbem Weg zwischen den Längen der beiden Bogen-Radien 173B, C liegt,
die benachbarte Bogen wie z. B. 171B, C definieren.
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Im
Folgenden werden die Definitionsmerkmale der konzentrischen Ringe
aufgeführt.
Ein innerer kreisförmiger
Umfang 174B weist diesen Halbwege-Kreis 174B beliebiger zweier
benachbarter Halbwege-Kreise, z. B. 174B, auf, der näher am Referenz-Punkt 170 liegt.
Der innere ringförmige
Umfang 174B gilt als derjenige, der demjenigen Bogen 171C entspricht,
welcher der mittlere Bogen dieser Bogen-Dreiergruppe 171B, C, D ist,
deren beiden inneren Bögen 171B, C den
näherliegenden
Halbwege-Kreis 174B definieren. Umgekehrt weist ein äußerer ringförmiger Umfang 174C denjenigen
Halbwege-Bogen 174C beliebiger zweier benachbarter Halbwege-Kreise,
z. B. 174B, auf, der weiter von dem Referenz-Punkt entfernt
ist. Der äußere ringförmige Umfang 174C entspricht
demjenigen Bogen 171C, welcher der mittlere Bogen dieser
Dreiergruppe 171B, C, D ist, deren beide äußere Bögen 171C, D diesen
weiteren Halbwege-Kreis 174C definieren. Jedoch ist an
dem Umfang der letzte innere Umfang 174D der Halbwege-Kreis,
der am weitesten vom Referenz-Punkt entfernt ist, während der
letzte äußere Umfang 172 der
Umfang des Fluss-Kreises ist.
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An
diesem Punkt können
die konzentrischen Kreise selbst beschrieben werden. Ein innerer
Kreis, z. B. 181, ist ein Ring innerhalb des Fluss-Kreises, der
definiert ist durch einen inneren ringförmigen Umfang, z. B. 174B,
welcher einem Bogen 171C entspricht, und einen äußeren Umfang 174C,
welcher diesem Bogen entspricht. Der innere Ring, z. B. 181, gilt
als diesem Bogen 171C entsprechend. Andererseits ist der
Umfangs-Ring 183 ein Ring innerhalb des Fluss-Kreises 172,
der durch den letzen inneren Umfang 174D und den letzten äußeren Durchmesser 172 definiert
ist. Der Umfangs-Ring gilt als der Umfangs-Kurve 171E entsprechend.
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Bei
Zusammenfügung
dieser beiden Gruppen von Ringen sind die konzentrischen Ringe,
die einem Bogen entsprechen, definiert als der Umfangs-Ring 183,
welcher der Umfangs-Kurve entspricht (bei der es sich ebenfalls
um einen Bogen handelt), und einen beliebigen inneren Ring , z.
B. 181, welcher irgendeinem Bogen, z. B. 171C,
außer dem
Umfangs-Kurve 171E entspricht. Zusammen mit den konzentrischen
Ringen wird ein zentraler Kreis 185 zur Messung verwendet.
Diese Kreis liegt innerhalb des Fluss-Kreises und ist definiert
durch einen Umfang, der mit dem am nächsten zu dem Referenz-Punkt 120 gelegenen
Halbwege-Kreis 174A identisch ist, und durch eine Mitte
am Referenz-Punkt. Dieser zentrale Kreis wird in Verbindung mit
der zentralen Kurve 171A verwendet.
-
Die
Messung der gleichförmigen
Ausgabe von Fluid auf einen Wafer wird durchgeführt durch Messen des Volumens
des Fluid-Flusses pro Zeiteinheit durch die Öffnungen auf einem Bogen, z.
B. 181, und Vergleichen dieses Volumens mit dem Bereich des
entsprechenden konzentrischen Rings, z. B. 181, der diesem
Bogen entspricht (für
sämtliche
Bögen außer der
zentralen Kurve) oder, im Fall desjenigen Bogens 171A,
der die zentrale Kurve ist, mit dem Bereich des zentralen Kreises 185.
Die Bereiche der Öffnungen
können
durch auf dem Gebiet gut bekannte Verfahren derart gewählt werden,
dass ein durch jede Öffnung
eines Bogens (außer
dem zentralen Bogen) ausgegebenes kombiniertes Volumen an Fluid-Fluss
pro Zeiteinheit erzeugt wird, das sich proportional zu dem Bereich
des entsprechenden konzentrischen Rings oder des entsprechenden
konzentrischen Kreises verhält,
stets mit der gleichen Proportionalitätskonstanten. Beispielsweise
wird, falls die Öffnungen
an der Düse
sämtlich
den gleichen Flächenbereich
haben, die Anzahl der Öffnungen
an jedem Bogen derart gewählt,
dass das erforderliche proportionale Fluid-Fluss-Volumen erzielt
wird.
-
Wie
oben erwähnt
ist die eher bevorzugte Ausführungsform
für Fälle beschrieben
worden, in denen mehr als der Bögen
vorhanden sind. Durch Modifizieren der Beschreibung in einem Haupt-Aspekt
kann die Beschreibung an den Fall, in dem zwei Bögen vorliegen, angepasst werden.
Die Modifikation besteht darin, dass der innere Ring nicht mehr vorgesehen
ist. Die Messungen des Fluid-Flusses werden dann nur für den Umfangs-Ring
und den zentralen Ring vorgenommen. Die Flächenbereiche und die Anzahlen der Öffnungen
an jedem der beiden Bögen
werden dann derart gewählt,
dass die gleiche Proportionalität
erzeugt wird, die dem Fall erzielt wird, in dem mindestens drei
Bögen vorhanden
sind.
-
Die
Bereiche oder Anzahlen der Öffnungen bilden
eine Düsen-Eigenschaft,
mit der die soeben beschriebene proportionale Veränderung
des Volumens des Fluid-Flusses erreicht und dieses beeinflusst werden
kann. Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet wird jedoch ersichtlich
sein, dass auch andere Merkmale der Düse, einschließlich der
Düsen-Enden und
kleiner Durchlässe
dazu geeignet sind, Druck, Viskosität und andere physikalische
Effekte mit der gleichen proportionalen Veränderung zu erzeugen.
-
24 zeigt eine perspektivische
Ansicht einer fünften
Ausführungsform
der Erfindung, die als (volle) Mehrblock-Düse 350 bezeichnet
wird. Bei dieser Ausführungsform
handelt es sich einen Behälter mit
einer Längsachse 370,
einer Gesamt-Oberfläche, einer
oberen Fläche 351,
einem Boden 353, einer ersten Seitenfläche 305A und einer
zweiten Seitenfläche 305B.
In 24 sind die Schnittbereiche
der verschiedenen Flächen
als linear gezeigt. Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet werden
weitere Konturen und weitere Variationen der gezeigten generellen
Form ersichtlich sein.
-
25 zeigt eine Schnittansicht
entlang der Längsachse 370 und
rechtwinklig zu der oberen Fläche 351 dieser
Ausführungsform
der Erfindung, wobei das als Flüssigkeitsreservoir
dienende Innere 378 gezeigt ist. Die obere Fläche 351 der
(Voll-) Mehrblock-Düse
ist versehen mit einer oder mehreren Fassungen 363A, B zur
Befestigung eines Fluidzuführschlauchs 367A, B,
einem Support 367 zum Anschluss einer (nicht gezeigten)
externen Vorrichtung zum Halten der Düse, und mit einer Auslass-Fassung 369 zur
Befestigung eines Gasauslass-Schlauchs. Dennoch wird Durchschnittsfachleuten
auf dem Gebiet ersichtlich sein, dass diese an der Oberfläche gezeigten
Gegenstände
in den Anzahlen oder an den Stellen, in denen sie an der Düse gezeigt
sind, vorhanden sein können
oder andererseits nicht vorhanden sein können oder tatsächlich vollständig weggelassen
sein können.
Der Boden der Düse
ist mit nach unten abstehenden Teilen 372A, B versehen,
die als Düsen-Enden
bezeichnet werden und das mehrere Öffnungen oder Ausmündungen 364A, B aufweisen, aus
denen heraus Fluid ausgegeben wird. Wiederum wird Durchschnittsfachleuten
auf dem Gebiet ersichtlich sein, dass die Öffnungen auch an einem Boden angeordnet
sein können,
der kein Düsen-Ende
aufweist.
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26 zeigt einen Querschnitt
der (Voll-)Mehrblock-Düse 350.
Die Figur zeigt mehrere Öffnungen 394A, B,
die durch Schlitze, z. B. 392, in den Düsen-Enden und kleine Durchlässe, z.
B. 392, in der Bodenwand 388 des Inneren in Fluidverbindung
mit dem Behälterinneren 378 stehen.
-
27 zeigt in Draufsicht in
aufwärtiger Blickrichtung
von einem unterhalb der Düse 290 angeordneten
sich drehenden Wafer 280 die (volle) Mehrzweck-Düse 290 mit
den Öffnungen 310C1, 310C2, 310C3.
Gemäß dieser
Ansicht und in dieser Ausrichtung der Düse relativ zum Wafer weisen
die Öffnungen
dahingehend hinreichend zum Wafer hin, dass aus den Öffnungen
ausgegebenes Fluid unter nur minimaler Störung des gewünschten
Verteilungsvorgangs in Kontakt mit der Wafer-Oberfläche gelangen
kann. Obwohl die Öffnungen
wie z. B. 310C1, 310C2, 310C3 in 27 als im Wesentlichen koplanar
und kreisförmig
gezeigt sind, werden Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet die
Möglichkeiten ersichtlich
sein, dass der Boden nicht planar ist, dass die Düsenenden-Boden-Enden,
bei denen die Ausmündungen
als Öffnungen
ausgebildet sind, nicht koplanar sind und dass die Formen der Öffnungen
nicht planar und zweidimensional sind und, selbst falls sie planar
und zweidimensional sind, eine halbkreisförmige, elliptische, rechteckige
oder hexagonale Form oder eine gänzlich
andere Form haben. Die Düse 290 erstreckt
sich bei Platzierung über
dem Wafer 280 über
einen Wafer-Durchmesser zwischen einander gegenüberliegenden Punkten am Umfang
des Wafers 280.
-
Zur
Erleichterung der Messung werden mehrere geometrische Merkmale des
Bodens definiert. Der Boden ist in einen oder mehrere nicht überlappende Bereiche
unterteilt, die als Boden-Unterbereiche bezeichnet werden. Einer
dieser Bereiche wird als erster Umfangs-Unterbereich 310A bezeichnet, der
einer des einen oder der mehreren Unterbereiche ist, die der ersten
Seitenfläche 305A am
nächsten
liegen, während
der zweite Umfangs-Unterbereich 310D einer des einen oder
der mehreren Unterbereiche ist, die der zweiten Seitenfläche 305B am
nächsten
liegen. Jede Öffnung
ist vollständig
innerhalb eines der Boden-Unterbereiche enthalten, und jeder Boden-Unterbereich
weist mindestens eine Öffnung auf.
-
Zusätzlich zu
den Boden-Unterbereichen sind spezielle Punkte isoliert. Ein erster
Umfangs-Punkt 315A ist einer des einen oder der mehreren
Punkte an dem ersten Umfangs-Unterbereich, welcher der ersten Seitenfläche 305A am
nächsten liegt,
während
der zweite Umfangs-Punkt 315B einer des einen oder der
mehreren Punkte an dem zweiten Umfangs-Unterbereich ist, welcher
der zweiten Seitenfläche 305B am
nächsten
liegt. Der Halbwege-Punkt 320 ist
ein Punkt, der im Wesentlichen auf halbem Weg zwischen dem ersten
Umfangs-Punkt und dem zweiten Umfangs-Punkt liegt, während der mittlere
Punkt 330 einer des einen oder der mehreren Punkte an dem
Boden ist, welcher dem Halbwege-Punkt am nächsten liegt. Bei diesem Halbwege-Punkt
kann es sich um einen Punkt innerhalb, auf oder außerhalb
der Düse
handeln, je nach der exakten Geometrie des Bodens der Düse.
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Die
Eigenschaften der Düse
sind derart gewählt,
dass das Gesamt-Volumen des Fluid-Flusses, der pro Zeiteinheit durch
sämtliche Öffnungen
in einem gegebenen Boden-Unterbereich strömt, den Fluid-Fluss durch sämtliche Öffnungen
in jedem anderen Boden-Unterbereich, z. B. 310C, der näher an dem
mitteren Punkt 330 als der gegebene Boden-Unterbereich
ist, übersteigt
oder diesem im Wesentlichen gleich ist. Gemäß 27 sind die Anzahlen der kreisförmigen Öffnungen
generell größer in denjenigen
Boden-Unterbereichen,
die weiter weg von dem mittleren Punkt gelegen sind. Diese zunehmende
Anzahl von Öffnungen
bildet ein Düsen-Merkmal,
das im Ergebnis ein generell zunehmendes oder nicht zunehmendes
Volumen an Fluid-Fluss gemäß der obigen
Beschreibung erzeugen kann. Durchschnitts fachleuten auf dem Gebiet
wird jedoch ersichtlich sein, dass auch andere Eigenschaften der
Düse, zu denen
die Düsen-Enden
und kleine Durchlässe
sowie der Durchmesser der Öffnungen
zählen,
Druck, Viskosität
sowie weitere physikalische Effekte mit den gleichen Ergebnissen
erzeugen können.
-
Insbesondere
kann diese Ausführungsform derart
verwendet werden, dass der mittlere Punkt 330 im Wesentlichen über der
(nicht gezeigten) Mitte des Wafers liegt. Bei dieser Verwendung
bietet diese Ausführungsform
eine größere Gleichförmigkeit
des ausgegebenen Fluids auf dem Wafer als beim Stand der Technik,
indem eine Ausgabe größerer Mengen an
Fluid in die ringförmigen
Bereiche des Wafers bei größerem Flächenbereich
erfolgt.
-
Eine
alternative Version dieser Ausführungsform
der Erfindung bietet eine sogar noch engere Anpassung zwischen der
Menge an Fluid, die auf die ringförmigen Bereiche des Wafers
aufgetragen wird, und der Flächengröße dieser
Bereiche. Das Maß,
zu dem das gewünschte
gleichförmige
Auftragen des Fluids auf den Wafer führt, kann gemessen werden, indem
konzentrische Ringe mittels physischer Abstände definiert werden, die durch
die Struktur der Düse
definiert sind. 28 zeigt
wiederum die (volle) Mehrzweck-Düse 290,
dieses Mal jedoch mit verschiedenen konzentrischen Ringen. In dieser
Version ist, obwohl die Ringe als Kreise gezeigt sind, für Fachleute
auf dem Gebiet ersichtlich, dass eher generell betrachtet die Öffnungen,
z. B. 310C1, 310C2, 310C3, lediglich
zweidimensional mit einer Vielfalt möglicher nichtkreisartiger Formen
sind und eine ungefähre
Mitte aufweisen, jedoch möglicherweise
keine äquidistanten
Mitten aufweisen. Bei der Mitte der konzentrischen Ringe handelt
es sich um den mittleren Punkt 330.
-
Zur
Erleichterung der Definition der konzentrischen Ringe ist ein langer
Abstand, z. B. 310L, für jeden
Boden-Unterbereich definiert als der Abstand von dem mittleren Punkt
zu einem – 310E – des einen oder
der mehreren Punkte auf dem Umfang 310E dieses Unter-Bereichs,
die am weitesten entfernt von dem mittleren Punkt liegen. In ähnlicher
Weise ist ein kurzer Ab stand, z. B. 310BS, für jeden
Boden-Unterbereich definiert als der Abstand von dem mittleren Punkt
zu einem – 310BC – des einen
oder der mehreren Punkte auf dem Umfang dieses Unter-Bereichs, die
am nächsten
zu dem mittleren Punkt liegen. Zur weiteren Erleichterung der Definition
der konzentrischen Ringe ist ein Fluss-Kreis 360 definiert als
der Kreis, der den mittleren Punkt als seine Mitte hat und der einen
Radius hat, welcher größer als
der lange Abstand 310L für den ersten Umfangs-Unterbereich
oder diesem im Wesentlichen gleich ist.
-
Das
Definieren der konzentrischen Kreise ist bei dieser Ausführungsform
schwieriger als bei den vorherigen, was durch eine mögliche Überlappung geometrischer
Bereiche liegt. Der Definitionsvorgang weist drei Schritte auf.
-
Zunächst wird
ein "konzentrischer
Ring" definiert
als ein Ring (z. B. dem Bereich, der von dem inneren Umfang 320B1 und
dem äußeren Umfang 320B0 umschlossen
ist, was eine Kombination von Bereichen 365R, S in
dem Fluss-Kreis
ist) mit einer am mittleren Punkt gelegenen Mitte, mit einem Außenradius,
der gleich dem langen Abstand 310BL für einen Boden-Unterbereich,
z. B. 310B ist, der nicht den mittleren Punkt enthält, und
mit einem Innenradius, der gleich dem kurzen Abstand 310BS für diesen Boden-Unterbereich
ist. Für
den Ring gilt, dass er diesem Boden-Unterbereich entspricht. Der
spezielle Fall, in dem ein Boden-Unterbereich existiert, der den mittleren
Punkt enthält,
wird unten beschrieben.
-
Zweitens
wird ein "einfacher
Ring" definiert als
ein Ring des Fluss-Kreises, der aufweist: (i) jede Gruppe zweier
oder mehrerer konzentrischer Ringe, von denen jeder mindestens einen
weiteren konzentrischen Ring innerhalb dieser Gruppe enthält, in diesem
enthalten ist (der Bereich 365Q ist in der Kombination
der Bereiche 365Q, R enthalten), mit diesem identisch
ist oder diesen im Wesentlichen überlappt (die
Kombination der Bereiche 365Q, R überlappt
die Kombination der Bereiche 365R, S), sowie (ii)
jeden konzentrischen Ring (Bereich 365T), der keinen weiteren
konzentrischen Ring ent hält,
nicht in diesem enthalten ist, nicht identisch mit diesem ist und
diesen nicht im Wesentlichen überlappt.
-
Drittens
wird ein "einfacher
Boden-Unterbereich" definiert
als jede Gruppe eines (310C) oder mehrerer (310A, B, C)
Boden-Unterbereiche, die jeweils dem einen (dem Bereich 365T)
oder den mehreren konzentrischen Ringen entsprechen (den mehreren
konzentrischen Ringen, die den Bereich 365Q als einen konzentrischen
Ring, die Bereiche 365Q, R in Kombination als
weiteren konzentrischen Ring, und die Bereiche 365R, S in
Kombination als wiederum weiteren konzentrischen Ring aufweisen),
die zusammen einen konzentrischen Ring bilden. Für den einfachen Boden-Unterbereich
gilt, dass er diesem einfachen Ring entspricht. Somit entspricht
der einfache Boden-Unterbereich 310A, B, C dem
einfachen Ring, der durch die Radien 310AL und 310BS definiert
ist, während
der einfache Boden-Unterbereich 365T dem einfachen Ring
entspricht, der durch die Radien 310CS und 310CL definiert
ist.
-
Die
Messung der gleichförmigen
Ausgabe von Fluid auf einen Wafer wird durchgeführt durch Messen des kombinierten
Volumens des Fluid-Flusses pro Zeiteinheit durch die Öffnungen,
z. B. 365C1, 2, 3, in jedem Boden-Unterbereich, z.
B. 310C, und Vergleichen dieses Volumens mit dem Bereich
des entsprechenden einfachen Rings 365T. Die Bereiche der Öffnungen
können
durch auf dem Gebiet gut bekannte Verfahren derart gewählt werden,
dass ein insgesamt durch die Öffnungen
in jedem einfachen Boden-Unterbereich
ausgegebenes Volumen an Fluid-Fluss pro Zeiteinheit erzeugt wird,
das sich proportional zu dem Bereich des einfachen Rings verhält, stets
mit der gleichen Proportionalitätskonstanten. Die
Bereiche der Öffnungen
bilden eine Düsen-Eigenschaft,
mit der die soeben beschriebene proportionale Veränderung
des Volumens des Fluid-Flusses erreicht und dieses beeinflusst werden
kann. Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet wird jedoch ersichtlich
sein, dass auch andere Merkmale der Düse, einschließlich der
Düsen-Enden
und kleiner Durchlässe
sowie die Durchmesser der Öff nungen
dazu geeignet sind, Druck, Viskosität und andere physikalische
Effekte mit der gleichen proportionalen Veränderung zu erzeugen.
-
Für den in 29 gezeigten speziellen
Fall, der die gleiche Düse
wie in 28, jedoch mit
einem Boden-Unterbereich 310E zeigt, welcher den mittleren
Punkt 330 enthält,
ist durch die Bemessungen dieses Boden-Unterbereichs 310E kein
konzentrischer oder Einfach-Ring- oder Einfach-Boden-Unterbereich
definiert. Stattdessen ist ein zentraler Kreis 325 definiert
als der Kreis, der eine Mitte an dem mittleren Punkt 330 und
einen Radius aufweist, der gleich dem langen Abstand 325R des
den mittleren Punkt enthaltenden Boden-Unterbereichs ist. Vorläufig sei
(gemäß 31) angenommen, dass kein
einfacher Ring dem zentralen Kreis 325 im Wesentlichen überliegt.
In diesem speziellen Fall werden die Eigenschaften dieses Boden-Unterbereichs
(z. B. die Anzahl von Öffnungen
des Bereichs) derart gewählt, dass
das Gesamt-Volumen des Fluid-Flusses pro Zeiteinheit durch die Öffnungen,
z. B. 310E, in diesem Boden-Unterbereich dem Bereich des
zentralen Kreises 325 im Wesentlichen proportional ist,
mit der gleichen Proportionalitäts-Konstante,
die oben für
die einfachen Ringe beschrieben wurde.
-
Falls
für diesen
speziellen Boden-Unterbereich 310E die Annahme falsch ist
und ein (nicht gezeigter) im Wesentlichen überlappender einfacher Ring
existiert, muss der zentrale Kreis erweitert werden, um einen Kreis
zu definieren, der diesen einfachen Kreis enthält. Aus den vorstehenden Lehren
zu den Definitionen eines einfachen Kreises und eines einfachen
Boden-Unterbereichs
und ihre Verwendung zum Erkennen der Überlappung ist Fachleuten auf
dem Gebiet ersichtlich, wie diese Erweiterung getätigt wird,
und Fachleuten auf dem Gebiet wird ebenfalls ersichtlich sein, wie
der Bereich der Öffnungen
in den einfachen Boden-Unterbereichen und die Eigenschaften der
Boden-Unterbereiche, die den erweiterten zentralen Kreis definieren,
gewählt
werden, und zwar insgesamt zu dem Zweck, die gleichen Proportionalitäten des
Fluid-Flusses zu den Bereichen zu erzielen. In der Tat beschreiben
die mit dieser Ausführungsform
zusammenhängenden
Ansprüche
detailliert gerade diesen Erweiterungs- und Wahl-Vorgang.
-
Eine
sechste Ausführungsform
der Erfindung, die als (Halb-) Mehrzweck-Düse
bezeichnet wird, ist in den perspektivischen und geschnittenen Ansichten ähnlich dargestellt
wie in den Ansichten der (Voll) Mehrzweck-Düse gemäß 24, 25 und 26.
-
30 zeigt in Draufsicht von
unten in aufwärtiger
Blickrichtung von einem unterhalb der Düse 490 angeordneten
sich drehenden Wafer 480 die (volle) Mehrzweck-Düse 490 mit
den Öffnungen,
z. B. 510C1, 510C2, 510C3. Gemäß dieser
Ansicht und in dieser Ausrichtung der Düse relativ zum Wafer weisen
die Öffnungen
dahingehend hinreichend zum Wafer hin, dass aus den Öffnungen
ausgegebenes Fluid unter nur minimaler Störung des gewünschten Verteilungsvorgangs
in Kontakt mit der Wafer-Oberfläche
gelangen kann. Obwohl die Öffnungen
wie z. B. 510C1, 510C2, 510C3 in 30 als im Wesentlichen koplanar
und kreisförmig
gezeigt sind, werden Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet die
Möglichkeiten
ersichtlich sein, dass der Boden nicht planar ist, dass die Düsenenden-Boden-Enden,
bei denen die Ausmündungen
als Öffnungen
ausgebildet sind, nicht koplanar sind und dass die Formen der Öffnungen
nicht planar und zweidimensional sind und, selbst falls sie planar
und zweidimensional sind, eine halbkreisförmige, elliptische, rechteckige
oder hexagonale Form oder eine gänzlich
andere Form haben. Die Düse 490 erstreckt
sich bei Platzierung über
dem Wafer 480 über
eine Wafer-Radiallänge
von der (nicht gezeigten) Mitte des Wafers zum Umfang des Wafers 480.
-
Zur
Erleichterung der Messung werden mehrere geometrische Merkmale des
Bodens definiert. Der Boden ist in einen oder mehrere nicht überlappende
Bereiche unterteilt, die als Boden-Unterbereiche 510A, B, C bezeichnet
werden, und einer dieser Bereiche wird als erster Umfangs-Unterbereich 510A bezeichnet,
der einer des einen oder der mehreren Unterbereiche ist, die der
ersten Seitenfläche 505A am
nächsten
liegen, während
der zweite Umfangs-Unterbereich 510D einer des einen oder
der mehreren Unterbereiche ist, die der zweiten Seitenfläche 505B am
nächsten
liegen. Jede Öffnung
ist vollständig
innerhalb eines der Boden-Unterbereiche enthalten, und jeder Boden-Unterbereich
weist mindestens eine Öffnung
auf.
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Zusätzlich zu
den Boden-Unterbereichen sind spezielle Punkte isoliert. Der erste
Umfangs-Punkt 515A ist einer des einen oder der mehreren
Punkte an dem ersten Umfangs-Unterbereich, welcher der ersten Seitenfläche 505A am
nächsten liegt.
Der mittlere Punkt 530 liegt auf dem Boden und ist einer
des einen oder der mehreren Punkte auf dem zweiten Umfangs-Unterbereich 510D,
welcher der zweiten Seitenfläche 505B am
nächsten
liegt.
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Die
Eigenschaften der Düse
sind derart gewählt,
dass das Gesamt-Volumen des Fluid-Flusses, der pro Zeiteinheit durch
sämtliche Öffnungen
in einem gegebenen Boden-Unterbereich wie z. B. 510B strömt, den
Fluid-Fluss durch sämtliche Öffnungen
in jedem anderen Boden-Unterbereich, z. B. 510C, der näher an dem
mitteren Punkt 530 als der gegebene Boden-Unterbereich
ist, übersteigt
oder diesem im Wesentlichen gleich ist. Gemäß 30 sind die Anzahlen der kreisförmigen Öffnungen
generell größer in denjenigen
Boden-Unterbereichen,
die weiter weg von dem mittleren Punkt gelegen sind. Diese zunehmende
Anzahl von Öffnungen
bildet ein Düsen-Merkmal,
das im Ergebnis ein generell zunehmendes oder nicht zunehmendes
Volumen an Fluid-Fluss gemäß der obigen
Beschreibung erzeugen kann. Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet
wird jedoch ersichtlich sein, dass auch andere Eigenschaften der Düse, zu denen
die Düsen-Enden
und kleine Durchlässe
sowie der Durchmesser der Öffnungen
zählen, Druck,
Viskosität
sowie weitere physikalische Effekte mit den gleichen Ergebnissen
erzeugen können.
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Insbesondere
kann diese Ausführungsform derart
verwendet werden, dass der mittlere Punkt 530 im Wesentlichen über der
(nicht gezeigten) Mitte des Wafers liegt. Bei dieser Verwendung
bietet diese Ausführungsform
eine größere Gleichförmigkeit
des ausgegebenen Fluids auf dem Wafer als beim Stand der Technik,
indem eine Ausgabe größerer Mengen an
Fluid in die ringförmigen
Bereiche des Wafers bei größerem Flächenbereich
erfolgt.
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Eine
alternative Version dieser Ausführungsform
der Erfindung bietet eine sogar noch engere Anpassung zwischen der
Menge an Fluid, die auf die ringförmigen Bereiche des Wafers
aufgetragen wird, und der Flächengröße dieser
Bereiche. Das Maß,
zu dem das gewünschte
gleichförmige
Auftragen des Fluids auf den Wafer führt, kann gemessen werden, indem
konzentrische Ringe mittels physischer Abstände definiert werden, die durch
die Struktur der Düse
definiert sind. 31 zeigt
wiederum die (Halb-)Mehrzweck-Düse 490,
dieses Mal jedoch mit verschiedenen konzentrischen Ringen, z. B. 565P–T. In
dieser Version ist, obwohl die Ringe als Kreise gezeigt sind, für Fachleute
auf dem Gebiet ersichtlich, dass eher generell betrachtet die Öffnungen,
z. B. 510C1, 510C2, 510C3, lediglich
zweidimensional mit einer Vielfalt möglicher nichtkreisartiger Formen
sind und eine ungefähre
Mitte aufweisen, jedoch möglicherweise
keine äquidistanten
Mitten aufweisen. Bei der Mitte der konzentrischen Ringe handelt
es sich um den mittleren Punkt 530.
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Zur
Erleichterung der Definition der konzentrischen Ringe ist ein langer
Abstand, z. B. 510BL, für jeden
Boden-Unterbereich definiert als der Abstand von dem mittleren Punkt
zu einem – 510E – des einen oder
der mehreren Punkte auf dem Umfang 510BF dieses Unter-Bereichs,
die am weitesten entfernt von dem mittleren Punkt liegen. In ähnlicher
Weise ist ein kurzer Abstand, z. B. 510BS, für jeden
Boden-Unterbereich definiert als der Abstand von dem mittleren Punkt
zu einem – 510BC – des einen
oder der mehreren Punkte auf dem Umfang dieses Unter-Bereichs, die
am nächsten
zu dem mittleren Punkt liegen. Zur weiteren Erleichterung der Definition
der konzentrischen Ringe ist ein Fluss-Kreis 560 definiert als
der Kreis, der den mittleren Punkt als seine Mitte hat und der einen
Radius 561 hat, welcher größer als der lange Abstand 310AL für den ersten
Umfangs-Unterbereich oder diesem im Wesentlichen gleich ist.
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Das
Definieren der konzentrischen Kreise ist bei dieser Ausführungsform
schwieriger als bei den vorherigen, was durch eine mögliche Überlappung geometrischer
Bereiche liegt. Der Definitionsvorgang weist drei Schritte auf.
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Zunächst wird
ein "konzentrischer
Ring" definiert
als ein Ring (z. B. dem Bereich, der von dem inneren Umfang 520B1 und
dem äußeren Umfang 520B0 umschlossen
ist, was eine Kombination von Bereichen 365R, S in
dem Fluss-Kreis
ist) mit einer am mittleren Punkt gelegenen Mitte, mit einem Außenradius,
der gleich dem langen Abstand 510BL für einen Boden-Unterbereich,
z. B. 510B ist, der nicht den mittleren Punkt enthält, und
mit einem Innenradius, der gleich dem kurzen Abstand 510B5 für diesen Boden-Unterbereich
ist. Für
den Ring gilt, dass er diesem Boden-Unterbereich entspricht. Der
Boden-Unterbereich 510D, der den mittleren Punkt enthält, wird
hier vorübergehend
ignoriert.
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Zweitens
wird ein "einfacher
Ring" definiert als
ein Ring des Fluss-Kreises, der aufweist: (i) jede Gruppe zweier
oder mehrerer konzentrischer Ringe, von denen jeder mindestens einen
weiteren konzentrischen Ring innerhalb dieser Gruppe enthält, in diesem
enthalten ist, mit diesem identisch ist oder diesen im Wesentlichen überlappt
(die Kombination der Bereiche 365Q, R überlappt
die Kombination der Bereiche 365R, S), sowie (ii)
jeden konzentrischen Ring-Bereich 365T, der keinen weiteren
konzentrischen Ring enthält,
nicht in diesem enthalten ist, nicht identisch mit diesem ist und
diesen nicht im Wesentlichen überlappt.
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Drittens
wird ein "einfacher
Boden-Unterbereich" definiert
als jede Gruppe eines – 510C – oder mehrerer – 510C – Boden-Unterbereiche,
die jeweils dem einen (dem Bereich 565T) oder den mehreren konzentrischen
Ringen entsprechen (den mehreren konzentrischen Ringen, welche die
Bereiche 565Q, R in Kombination als einen konzentrischen
Ring, und die Bereiche 565R, S in Kombination
als wiederum weiteren konzentrischen Ring aufweisen), die zusammen
einen konzentrischen Ring bilden. Für den einfachen Boden-Unterbereich
gilt, dass er diesem einfachen Ring entspricht. Somit entspricht
der einfache Boden-Unterbereich 510 10A, B dem
einfachen Ring, der durch die Radien 510AL und 510BS definiert
ist, während
der einfache Boden-Unterbereich 565T dem einfachen Ring
entspricht, der durch die Radien 510CS und 510CL definiert
ist.
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Die
Messung der gleichförmigen
Ausgabe von Fluid auf einen Wafer wird durchgeführt durch Messen des kombinierten
Volumens des Fluid-Flusses pro Zeiteinheit durch die Öffnungen,
z. B. 510C1, 2, 3, in jedem Boden-Unterbereich, z.
B. 510C, und Vergleichen dieses Volumens mit dem Bereich
des entsprechenden einfachen Rings 565T. Die Bereiche der Öffnungen
können
durch auf dem Gebiet gut bekannte Verfahren derart gewählt werden,
dass ein insgesamt durch die Öffnungen
in jedem einfachen Boden-Unterbereich
ausgegebenes Volumen an Fluid-Fluss pro Zeiteinheit erzeugt wird,
das sich proportional zu dem Bereich des einfachen Rings verhält, stets
mit der gleichen Proportionalitätskonstanten. Die
Bereiche der Öffnungen
bilden eine Düsen-Eigenschaft,
mit der die soeben beschriebene proportionale Veränderung
des Volumens des Fluid-Flusses erreicht und dieses beeinflusst werden
kann. Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet wird jedoch ersichtlich
sein, dass auch andere Merkmale der Düse, einschließlich der
Düsen-Enden
und kleiner Durchlässe
sowie die Durchmesser der Öffnungen
dazu geeignet sind, Druck, Viskosität und andere physikalische
Effekte mit der gleichen proportionalen Veränderung zu erzeugen.
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Der
spezielle Boden-Unterbereich 510D, der den zentralen Punkt 530 enthält, wurde
vorübergehend
ignoriert. Kein konzentrischer oder Einfach-Ring- oder Einfach-Boden-Unterbereich ist durch
die Bemessungen dieses Boden-Unterbereichs 510D definiert.
Stattdessen ist ein zentraler Kreis 525 definiert als der
Kreis, der eine Mitte an dem mittleren Punkt 530 und einen
Radius aufweist, der gleich dem langen Abstand 525R des
den mittleren Punkt enthaltenden Boden-Unterbereichs ist. Vorläufig sei
(gemäß 31) angenommen, dass kein
einfacher Ring dem zentralen Kreis 325 im Wesentlichen überliegt.
Für diesen
speziellen Boden-Unterbereich werden die Eigenschaften dieses Boden-Unterbereichs
(z. B. die Anzahl von Öffnungen
des Bereichs) derart gewählt,
dass das Gesamt-Volumen des Fluid-Flusses pro Zeiteinheit durch
die Öffnungen
in diesem Boden-Unterbereich dem Be reich des zentralen Kreises 525 im
Wesentlichen proportional ist, mit der gleichen Proportionalitäts-Konstante,
die oben für
die einfachen Ringe beschrieben wurde.
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Falls
für diesen
speziellen Boden-Unterbereich 310E die Annahme falsch ist
und ein (nicht gezeigter) im Wesentlichen überlappender einfacher Ring
existiert, muss der zentrale Kreis 525 erweitert werden,
um einen Kreis zu definieren, der diesen einfachen Kreis enthält. Aus
den vorstehenden Lehren zu den Definitionen eines einfachen Kreises
und eines einfachen Boden-Unterbereichs
und ihre Verwendung zum Erkennen der Überlappung ist Fachleuten auf
dem Gebiet ersichtlich, wie diese Erweiterung getätigt wird,
und Fachleuten auf dem Gebiet wird ebenfalls ersichtlich sein, wie
der Bereich der Öffnungen
in den einfachen Boden-Unterbereichen und die Eigenschaften der
Boden-Unterbereiche, die den erweiterten zentralen Kreis definieren,
gewählt werden,
und zwar insgesamt zu dem Zweck, die gleichen Proportionalitäten des
Fluid-Flusses zu den Bereichen zu erzielen. In der Tat beschreiben
die mit dieser Ausführungsform
zusammenhängenden
Ansprüche
detailliert gerade diesen Erweiterungs- und Wahl-Vorgang.
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Den
verschiedenen Ausführungsformen
der Erfindung sind zahlreiche physische Eigenschaften gemeinsam,
z. B. die Zusammensetzung der den Behälter bildenden Materialien,
die Öffnungs-Größe und dgl.,
wie Fachleuten auf dem Gebiet ersichtlich sein wird, wobei diese
Eigenschaften Fachleuten auf dem Gebiet geläufig sind. Beispielsweise liegt
die Höhe der
Block- oder Keil-Ausführungsformen
typischerweise ungefähr
im Bereich von 3/4''–1 1/2'',
1,905 cm–3,81
cm; die ferner bei diesen Ausführungsformen
verwendete Fluid-Zufuhrvorrichtung bemisst sich ungefähr im Bereich
von 1/8''–1/4'',
0,3175 cm–0,635
cm im Durchmesser; ein Einlass-Fassungen befinden sich typischerweise
an einem Ende oder einer anderen der oberen Fläche oder an einem oberen Teil
der Seitenflächen;
und die Öffnungs-Durchmesser
liegen typischerweise im Bereich von ungefähr 0,1 mm–5 mm, möglicherweise am effizientesten
bei ungefähr
0,5 mm. Das Düsen-Ende
hat eine Höhe
im Bereich von ungefähr
1 mm–2
mm. Der durch die Keil- Form
gebildete Bogen-Winkel liegt typischerweise im Bereich von ungefähr 15°–45°.
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Die
Düsen werden
generell aus Plastikmaterialien gebildet, die sowohl mechanisch
stabil als auch widerstandsfähig
gegenüber
der Einwirkungen von Chemikalien sind, wobei diese Eigenschaften Fachleuten
gut bekannt sind. Die Düse
wird normalerweise in Form zweier monolithischer Stücke hergestellt:
der oberen Fläche
und der übrigen
Düse.
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Typischerweise
ist die Düse über dem
Wafer unterhalb eines Abstandes im Bereich zwischen 1 mm und 1 cm
positioniert.