DE60102674T2

DE60102674T2 - Vorrichtung zum auftragen einer entwicklungslösung auf eine halbleiterscheibe

Info

Publication number: DE60102674T2
Application number: DE60102674T
Authority: DE
Inventors: Lee Christopher PIKE
Original assignee: Advanced Micro Devices Inc
Current assignee: GlobalFoundries Inc
Priority date: 2000-03-09
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2005-03-31
Anticipated expiration: 2021-02-28
Also published as: US6796517B1; EP1261434A2; EP1261434B1; DE60102674D1; WO2001066260A3; WO2001066260A2

Description

TECHNISCHES GEBIET
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.
TECHNISCHER HINTERGRUND
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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.
2 zeigt eine Seitenansicht der Tüllen-Düse.
3 zeigt eine Seitenansicht einer nicht gleichförmigen Verteilung von Fluid-Material auf den Wafer.
4 zeigt einen Längsschnitt einer herkömmlichen Block-Düse.
5 zeigt einen Querschnitt einer herkömmlichen Block-Düse.
6 zeigt eine Draufsicht von unten auf die herkömmliche Block-Düse unter Darstellung ihrer Öffnungen, in aufwärtiger Blickrichtung von einem sich drehenden Wafer aus.
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.
8 zeigt eine Draufsicht auf konzentrische ringförmige Bereiche eines Wafers, der von einer herkömmliche Teilblock-Düse ausgegebenes Fluid empfängt.
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.
10 zeigt eine perspektivische Ansicht einer als Halbblock-Düse bezeichneten ersten Ausführungsform der Erfindung.
11 zeigt einen Längsschnitt der Halbblock-Düse.
12 zeigt einen Querschnitt der Halbblock-Düse.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
19 zeigt eine perspektivische Ansicht der als Keil-Düse bezeichneten vierten und bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
20 zeigt eine Schnittansicht der Keil-Düse entlang einer Achse, die den mittleren Seitenrand und einen Punkt am Umfangsrand verbindet.
21 zeigt einen Querschnitzt der Keil-Düse.
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.
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.
24 zeigt eine perspektivische Ansicht der als Mehrzweck-(Voll-)Düse bezeichneten fünften Ausführungsform der Erfindung.
25 zeigt eine Schnittansicht der Mehrzweck-(Voll-)Düse.
26 zeigt einen Querschnitt der Mehrzweck-(Voll-)Düse.
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.
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.
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.
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.
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.
BESTE ART(EN) ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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°.
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.
Typischerweise ist die Düse über dem Wafer unterhalb eines Abstandes im Bereich zwischen 1 mm und 1 cm positioniert.

Claims

Vorrichtung zum Auftragen von Fluid auf einen Halbleiter-Wafer (20), der mehrere definierte Ringzonen (181, 183; 365P–S) aufweist, mit: mehreren Öffnungen (164A–E, 175A–B), die derart konfiguriert und angeordnet sind, dass sie einen Fluidstrom auf einen Halbleiter-Wafer ermöglichen, wobei mehrere der Öffnungen derart konfiguriert und angeordnet sind, dass sie einen Fluidstrom auf eine jeweilige definierte Ringzone ermöglichen, wobei die mehreren Öffnungen in Relation zu einem Oberflächenbereich einer jeweiligen definierten Ringzone derart gewählt sind, dass für jede Ringzone eine gewünschte Dicke des aufgetragenen Fluids erzeugt wird, und wobei die mehreren Öffnungen in einem Muster angeordnet sind, das jeweiligen definierten Ringzonen entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einem oder mehreren Bogenlinien (171A–E), wobei die Öffnungen im wesentlichen entlang der einen oder mehreren Bogenlinien angeordnet sind, um das Muster zu bilden, und die eine Öffnung oder die mehreren Öffnungen im wesentlichen entlang einer bestimmten Bogenlinie angeordnet sind, und zwar in einer dieser bestimmten Bogenlinie entsprechenden Weise.
Vorrichtung nach Anspruch 2, ferner mit einem Abschnitt (150) mit einem Durchmesser, der eine erste (154), eine zweite (156), eine innere (158) und eine äußere Seite (152) aufweist, wobei die innere und die äußere Seite einander gegenüberliegend und zwischen der ersten und der zweiten Seite angeordnet sind, die innere Seite kleiner ist als die erste oder die zweite Seite, die äußere Seite bogenförmig und län ger als die innere Seite ist und die Bogenlinien innerhalb des Durchmessers angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der jede Bogenlinie einer Kreisform entspricht, die eine Ringzone (181, 183; 365P–S) definiert.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der das Gesamtvolumen des Fluidstroms pro Zeiteinheit durch die entlang der Bogenlinie angeordnete eine Öffnung bzw. die mehreren Öffnungen im wesentlichen proportional zu dem der Bogenlinie entsprechenden Flächenbereich der Ringzone ist, wobei die Proportionalitätskonstante für sämtliche Bogenlinien gleich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der das Gesamtvolumen des Fluidstroms pro Zeiteinheit durch die entlang der Bogenlinie angeordneten eine Öffnung bzw. die mehreren Öffnungen durch den Flächenbereich oder die Anzahl der Öffnungen bestimmt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3–6, bei der das Gesamtvolumen des Fluidstroms pro Zeiteinheit durch die entlang der Bogenlinie angeordnete eine Öffnung bzw. die mehreren Öffnungen größer als oder im wesentlichen gleich dem Gesamtvolumen bei einer näher zur inneren Seite hin gelegenen Bogenlinie ist.