DE60219503T2

DE60219503T2 - Verfahren und vorrichtung zur vermeidung von kreuz-kontamination zwischen flüssigkeitsdüsen inoberflächennähe

Info

Publication number: DE60219503T2
Application number: DE60219503T
Authority: DE
Inventors: Andrew Santa Clara NGUYEN
Original assignee: ASML US Inc
Current assignee: ASML US Inc
Priority date: 2001-10-03
Filing date: 2002-10-03
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2022-10-04
Also published as: AU2002334796A1; CN1605112A; KR100814452B1; JP4414758B2; CN101251719A; EP1440459A2; CN100349254C; WO2003030228A2; ATE359600T1; WO2003030228A3; EP1440459B8; KR20040049318A; DE60219503D1; CN101251719B; JP2005505919A; EP1440459B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet der Mikroelektronikproduktion. Spezieller betrifft die Erfindung Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung des Ausstoßes und der Linienbreitenleistung von flüssigen Polymeren.
2. DISKUSSION DER DAMIT IN BEZIEHUNG STEHENDEN TECHNIK
Das Lithographieverfahren ist eines der Hauptantriebselemente der Halbleiterindustrie bei ihrem unnachgiebigen Fortschritt beim Erreichen kleinerer fertigungsorientierter Elementgrößen mit verbessertem Ausstoß. Spezieller müssen eine verbesserte kritische Größenkontrolle (CD-Kontrolle) und verringerte prozessinduzierte Defekt- und Teilchenzählungen gleichzeitig erfüllt werden.
Das Entwicklungsfluidmodulverfahren spielt eine bedeutende Rolle bei der Musterung der in zunehmendem Maß kleineren Linienbreiten. Bereiche mit hohen und niedrigen Auflösungsgeschwindigkeiten werden auf den Resistfilm im Ergebnis der Folge von Fotolithographieverfahrensschritten gebildet, die dem Entwicklungsvorgang vorangehen. Während eines Entwicklungsvorganges werden Bilder, die auf den Resistfilm übertragen werden, in dreidimensionale Strukturen mittels eines Nassverfahrens entwickelt. Das nachfolgende Ätzverfahren (meistens trocken) überträgt dieses Bild auf das Substrat, das aus Si, SiO₂, Poly-Si, usw. gebildet werden kann.
Es gibt viele Varianten eines guten Entwicklungsvorganges, der im Allgemeinen aus zwei Hauptteilen besteht. Im ersten Teil wird ein Entwicklerfluid über einen Wafer verteilt, der sich mit einer niedrigen Drehzahl dreht, gefolgt von einer statischen Puddle-Bildung und einem langen statischen oder Schwingungsschritt, bei dem Bereiche mit hoher Auflösungsgeschwindigkeit weggeätzt werden, um dreidimensionale Bilder auf dem Film zu erzeugen. Die Qualität der gemusterten Bilder, der Wert der Seitenwandwinkel und die kritische Größenkontrolle werden alle in starker Maß durch diesen ersten Teil des Entwicklungsvorganges beeinflusst. Im zweiten Teil des Entwicklungsvorganges folgt einem chemischen Nassätzschritt sofort ein Spülschritt mit entionisiertem (DI) Wasser, der hauptsächlich dazu gedacht ist, die aufgelöste Resist- und Entwicklerfluidmischung bei einer minimalen Teilchen- und Defektzählung auf dem gemusterten Wafer wegzuwaschen. Der Spülschritt ist daher ein extrem entscheidender Vorgang beim Verbessern des resultierenden Ausstoßes eines Lithographieverfahrens.
Das WO 0016163A beschreibt eine Vorrichtung für das Minimieren einer Fluidaufprallkraft auf eine Polymerschicht, die auf einem Substrat entwickelt wird, die umfasst: eine Düse, die eine Entwicklersammelleitung umfasst, die eingerichtet ist, um ein Entwicklerfluid zu liefern; eine Vielzahl von Entwicklerfluidkanälen, die mit der Entwicklersammelleitung verbunden sind; eine Spülsammelleitung, die eingerichtet ist, um ein Spülfluid zu liefern; eine Vielzahl von Spülfluidkanälen, die mit der Entwicklersammelleitung verbunden sind.
Früher wurden die Forderungen nach einer verbesserten kritischen Größenkontrolle, verringerten prozessinduzierten Defektzählungen und verringerten prozessinduzierten Teilchenzählungen, worauf man sich vorangehend bezieht, nicht vollständig erfüllt. Was benötigt wird, ist eine Lösung, die gleichzeitig alle diese und weitere damit in Beziehung stehenden Forderungen anspricht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung stellt eine Mehrwegedüse bereit, wie sie in den beigefügten Patentansprüchen dargelegt wird.
Es soll verstanden werden, dass die speziellen charakteristischen Merkmale der beschriebenen Ausführungen in der folgenden Patentbeschreibung einzeln oder in Verbindung mit anderen Varianten und Aspekten der Erfindung betrachtet werden können.
Einige der Vorteile, die durch die Erfindung gebracht werden, umfassen die Verringerung der Defektdichte während des Entwicklungsvorganges eines flüssigen Polymers, das bei einem Fotolithographieschritt verwendet wird, indem eine neue Mehrwegeliefervorrichtung mit Mehrfachverteilungsdüsen eingesetzt wird. Ein bedeutender Aspekt der Mehrwegeliefervorrichtung hierin ist deren Fähigkeit, den Tröpfchenaufprall zu verringern. Diese Vorrichtung gestattet eine bedeutende Verringerung der Defektdichte infolge ihrer überlegenen Spülwirkung. Außerdem gestattet dieses Mehrwegedüsensystem, dass zwei oder mehr unterschiedliche chemische Entwicklerfluidzusammensetzungen (zusätzlich zu einer chemischen Spülzusammensetzung) ohne jegliche oder verringerte Kreuzkontamination getragen werden. Diese Systeme für das Zuführen von sowohl dem Entwicklerfluid als auch dem entionisierten Wasser oder eines anderen Materials können die Aufprallkraft der verteilten Flüssigkeit(en) verringern, wodurch ein Musterzerfall verhindert wird, der anderenfalls bedeutende Ausstoßmanagementprobleme für Anwendungen hervorrufen kann, die kleine fertigungsorientierte Elementgrößen erfordern. Außerdem können die Zuführungssysteme hierin in den Entwicklungsfluidmodul eines Wafer Track Systems einverleibt werden oder sich darin befinden, in dem ein gleichmäßiges Laminarluftströmungsfeld als eine notwendige Voraussetzung existiert. Bei dieser Anwendung kann die Erfindung als mehrere Konzepte einschließend klassifiziert werden, die umfassen: (1) ein Mehrwegedüsensystem, das die Verteilung von zwei oder mehreren unterschiedlichen Entwicklerfluids ohne jegliches Übersprechen unterstützt; (2) ein zweites Mehrwegedüsensystem der gleichen oder ähnlichen Geometrie, das für das Verteilen einer weiteren Flüssigkeit, wie beispielsweise von entionisiertem Wasser, während eines Spülschrittes verwendet werden kann; und (3) Realisieren entweder des Konzeptes (1) oder (2), um das Verteilen von Entwicklerfluid mit doppelter chemischer Zusammensetzung ebenso wie das Erfüllen der Forderung betreffs eines geringen Aufpralls durchgängig über den gesamten Entwicklungsvorgang zu unterstützen. Die Erfindung umfasst außerdem das Verringern der möglichen kritischen Größenveränderung (CD-Veränderung), die auf den Entwicklungsfluidmodul zurückgeführt werden kann, indem das Entwicklerfluid über einen freigelegten Wafer gleichmäßig verteilt wird. Das verbessert die Gesamtfähigkeit der kritischen Größenkontrolle eines Wafer Track Systems, wenn derartige Schritte und die Vorrichtung, wie sie hierin bereitgestellt werden, im Entwicklungsfluidmodul eines Wafer Track Systems eingebaut sind. Das Track System kann weiter mit einem Schrittmotor und anderen konventionellen Waferbearbeitungsmodulen oder -systemen verbunden werden. Es soll verstanden werden, dass der Begriff verbunden, wie er hierin verwendet wird, als verbunden zwischen mehrfachen Systembauteilen definiert werden kann, obgleich es nicht direkt und nicht mechanisch miteinander sein muss.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine deutliche Vorstellung von den Vorteilen und charakteristischen Merkmalen, die die Erfindung bilden, einschließlich der Bauteile und der Funktion der Modellsysteme, die mit der Erfindung bereitgestellt werden, wird leichter sichtbar, indem man sich auf die Ausführungsbeispiele und daher nicht einschränkenden Ausführungen bezieht, die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht werden, die einen Teil dieser Patentbeschreibung bilden. Es wird verstanden werden, dass ähnliche oder gleiche Bezugszahlen und Zeichen dieselben oder gleichen Teile kennzeichnen, wenn sie in mehr als einer Ansicht oder Fig. vorkommen. Es sollte weiter beachtet werden, dass die in den Zeichnungen veranschaulichten charakteristischen Merkmale nicht maßstabgetreu gezeichnet sein müssen.
Es zeigen:
1 eine untere perspektivische Ansicht einer Mehrwegedüse, die eine Ausführung der Erfindung verkörpert;
2 eine obere perspektivische Ansicht einer Mehrwegedüse, die eine weitere Ausführung der Erfindung verkörpert;
3 eine Schnittdarstellung der in 2 gezeigten Mehrwegedüse;
4 eine Draufsicht einer Mehrwegedüse, die eine noch weitere Ausführung der Erfindung verkörpert;
5 eine Seitenansicht der in 4 gezeigten Mehrwegedüse;
6 eine Schnittdarstellung der in 4 gezeigten Mehrwegedüse längs einer Sammelleitung, die innerhalb der Düse gebildet wird, Schnittlinie A-A;
7 eine untere Ansicht der in 4 gezeigten Mehrwegedüse;
8 eine obere perspektivische Ansicht der in 4 gezeigten Mehrwegedüse;
9 eine Schnittdarstellung der in 4 gezeigten Mehrwegedüse längs einer Schnittlinie B-B;
10 eine Schnittdarstellung der in 4 gezeigten Mehrwegedüse längs einer Schnittlinie C-C;
11 eine Schnittdarstellung der in 4 gezeigten Mehrwegedüse längs einer Schnittlinie D-D;
12A eine Seitenansicht einer Düse oder eines rohrförmigen Einsatzes, die eine Ausführung der Erfindung verkörpert;
12B eine Schnittdarstellung des in 12A gezeigten Düseneinsatzes;
13A eine Seitenansicht einer weiteren Düse oder eines rohrförmigen Einsatzes, die eine weitere Ausführung der Erfindung verkörpert;
13B eine Schnittdarstellung des in 13A gezeigten Düseneinsatzes;
14 eine perspektivische Schnittdarstellung der in 4 gezeigten Mehrwegedüse längs der Schnittlinie A-A;
15 die Entwicklungsgeschwindigkeit als eine Funktion des Abstandes von der Mitte des Substrates für eine Entwicklerachsenversetzung von 0 mm, die eine Ausführung der Erfindung verkörpert;
16 die Entwicklungsgeschwindigkeit als eine Funktion des Abstandes von der Mitte des Substrates für eine Entwicklerachsenversetzung von 5 mm, die eine weitere Ausführung der Erfindung verkörpert;
17 die Entwicklungsgeschwindigkeit als eine Funktion des Abstandes von der Mitte des Substrates für eine Entwicklerachsenversetzung von 10 mm, die eine noch weitere Ausführung der Erfindung verkörpert;
18 die Entwicklungsgeschwindigkeit als eine Funktion des Abstandes von der Mitte des Substrates für eine Entwicklerachsenversetzung von 20 mm, die eine zusätzliche Ausführung der Erfindung verkörpert;
19A–19D die Entwicklungsgeschwindigkeit als eine Funktion der räumlichen Position auf dem Substrat für eine Entwicklerachsenversetzung von 0 mm, die eine Ausführung der Erfindung verkörpert;
20A–20D die Entwicklungsgeschwindigkeit als eine Funktion der räumlichen Position auf dem Substrat für eine Entwicklerachsenversetzung von 5 mm, die eine weitere Ausführung der Erfindung verkörpert;
21A–21D die Entwicklungsgeschwindigkeit als eine Funktion der räumlichen Position auf dem Substrat für eine Entwicklerachsenversetzung von 10 mm, die eine noch weitere Ausführung der Erfindung verkörpert;
22A–22D die Entwicklungsgeschwindigkeit als eine Funktion der räumlichen Position auf dem Substrat für eine Entwicklerachsenversetzung von 20 mm, die eine zusätzliche Ausführung der Erfindung verkörpert;
23 eine untere Ansicht einer Mehrwegedüse, die mit Gasöffnungen gebildet wird, die Druckgas ausstoßen, um die Verringerung der Kreuzkontamination der verteilten Fluids und des unerwünschten Ansammelns von Fluids auf der unteren Fläche der Düse zu unterstützen;
24–25 Draufsichten von Mehrwegedüsen mit drei Eintrittsöffnungen, die auf der oberen Fläche der Düse für das Bearbeiten unterschiedlich bemessener Wafersubstrate gebildet werden;
26A–B Seitenansichten einer weiteren Mehrwegedüse, die mit durchbohrten Fluidöffnungen an einer Stirnfläche des Düsenkörpers, die abgedeckt oder verstopft werden können, für ein Führen der verteilten Flüssigkeiten und des Druckgases in Kanälen ausgebildet sein können;
27–31 Schnittdarstellungen der in 23 gezeigten Mehrwegedüse längs jeweils der Schnittlinien A-A bis E-E;
32 eine perspektivische Ansicht der in 23 gezeigten Düse;
33 eine vereinfachte Seitenansicht einer Roboterarmbauguppe, die für eine Bewegung und für das Halten der verschiedenen darin vorhandenen Düsen ausgewählt werden kann.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die verschiedenen charakteristischen Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen Düsen werden nachfolgend vollständiger mit Bezugnahme auf die veranschaulichenden Ausführungen erklärt, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt werden. Es soll verstanden werden, dass die Beschreibungen von gut bekannten Bauteilen und Bearbeitungsverfahren weggelassen werden, um so die Beschreibung im Detail nicht unnötigerweise unverständlich zu machen.
1 veranschaulicht eine Flüssigkeitsverteilungsdüse 100 für das Verteilen einer einzelnen chemischen Fluidzusammensetzung. Die Düse 100 kann eine maximale Breite aufweisen, gemessen von einer Vorderfläche 105 zu einer Hinterfläche gleich dem Radius des Halbleitersubstratwafers, der das verteilte Fluid aufnimmt. Wie bei anderen hierin beschriebenen Varianten, können die Breite und andere wichtige Abmessungen der Düse 100 für spezielle Anwendungen abgewandelt werden. Die Düse 100 kann ebenfalls einen Hauptarm 110 mit einer Vielzahl von Kanälen umfassen, die längs einer vertikalen Achse mit Bezugnahme auf eine untere Fläche 115 der Düse 100 ausgerichtet sind. Eine Eintrittssammelleitung 130 nimmt ein Eintrittsfluid auf, und das Fluid wird danach durch die Düse und auf einen sich drehenden Wafer mittels einer Vielzahl von Austrittsöffnungen 101 verteilt. Bei dieser Ausführung werden die Austrittsöffnungen 101 linear über die Breite des Hauptarmes 110 ausgerichtet gezeigt. Die Breite der Düse 100 gestattet, dass das Fluid den gesamten Wafer bei einer vollen Drehung des Wafers bedeckt. Als solche bewirkt die Düse 100 eine gleichmäßige und schnelle Verteilung des Fluids, was für Entwicklungsfluidanwendungen eine entscheidende Forderung für eine verbesserte kritische Größenkontrolle (CD-Kontrolle) ist. Es soll verstanden werden, dass der Zusammenhang der Gebiete der Technik, in denen diese und andere Düsen zur Anwendung gebracht werden können, die Fotolithographiebehandlung von Mikrostrukturen oder mikroelektronischen Strukturen umfasst. Diese Strukturen werden typischerweise geätzt und geformt, wobei die abgelagerten Polymere, die von Interesse sind, als Masken funktionen können, um Abschnitte der Strukturen abzuschirmen, die zumindestens größtenteils durch das Ätzmittel unbeeinflusst bleiben sollen. Die Polymere, die entwickelt werden, können negative und/oder positive Fotoresists sein. Datenverarbeitungsmethoden können zur Anwendung gebracht werden, die Signale umwandeln, die den Zustand der Polymerverarbeitung charakterisieren, um so einzelne verbundene Hardware-Elemente oder Untersysteme zu betätigen, um bestimmte Funktionen durchzuführen, wie beispielsweise das Neupositionieren der Düse oder das Verändern der gewünschten Drehungsgeschwindigkeit.
2 zeigt eine Mehrwegedüse 200 mit einer Eintrittssammelleitung 230 für das Aufnehmen entweder von einem oder zwei Fluids mit verschiedenen chemischen Zusammensetzungen. Die Eintrittssammelleitung 230 kann mit einer Eintrittstrennwand 335 gebildet werden, um den (die) ankommenden Fluidstrom (Fluidströme) zu trennen oder zu teilen, der (die) in die Sammelleitung eintritt (eintreten). Ein ausgewähltes Fluid von der Eintrittssammelleitung kann auf diese Weise zwischen einem ersten Arm 210 und einem zweiten Arm 220 verteilt werden. Jeder Arm 210 und 220 kann eine verschiedene oder identische Anordnung der Austrittsöffnungen 301 (wie in 3 gezeigt wird) in Abhängigkeit von der Anwendung aufweisen, für die die Düse 200 ausgewählt wird. Die Düse 200 kann ebenfalls eine Breite zwischen einer Vorderfläche 205 und einer Hinterfläche gleich dem Durchmesser eines Substratwafers aufweisen, wodurch gestattet wird, dass das verteilte Fluid den gesamten Wafer bei einer vollen Drehung des Wafers bedeckt.
3 ist eine Schnittdarstellung der Düse 200, die zeigt, dass die Eintrittssammelleitung 230 unterteilt ist, um vorzugsweise zwei Fluids aufzunehmen, die verschiedene chemische Zusammensetzungen aufweisen können, wie beispielsweise das Entwicklerfluid und entionisiertes Wasser (DI). Die Trennwand 335 trennt die Fluidströme in der Eintrittssammelleitung 230. 3 zeigt die Eintrittssammelleitung 230, die einen Fluidstrom in einen ersten Eintrittskanal 340 führt. Der erste Eintrittskanal 340 umfasst eine Biegung 342, die mit einem ersten rohrförmigen Einsatz oder Kanal 345 im ersten Arm 210 zusammengeführt wird. Die Sammelleitung 230 führt einen weiteren Fluidstrom in einen zweiten Eintrittskanal 360. Der zweite Eintrittskanal 360 umfasst eine Biegung 362, die mit einem zweiten rohrförmigen Einsatz 365 in zweiten Arm 220 zusammengeführt wird. Vorzugsweise sind die Austrittsöffnungen 301 an einer unteren Fläche 380 der Düse 200 linear über die Breite der Düse 200 ausgerichtet, obgleich alternative Anordnungen möglich sind und hierin weiter beschrieben werden. Die Konfiguration der Düse 200 passt sich daher an die Verwendung von zwei verschiedenen chemischen Entwicklerfluidzusammensetzungen mit Temperaturkontrolle ohne jegliche Kreuzkontamination während des Verteilens an. Die Düse 200 kann jedoch ausgeführt werden, um das Verteilen von entionisiertem Wasser zusammen mit dem oder getrennt vom Verteilen des Entwicklerfluids zu gestatten. Es soll verstanden werden, dass die Düse 200 oder eine ähnliche Variante davon ebenfalls in eine einzelne oder doppelte Version der chemischen Zusammensetzung des Entwicklerfluids integriert werden kann.
Ein wichtiges charakteristisches Merkmal ist, dass die Aufpralllraft, die hierin mit der Düse erzeugt wird, bedeutend verringert wird, verglichen mit einer Einlochdüse, zumindestens teilweise zurückzuführen auf ihre Mehrwegeeigenschaft oder -beschaffenheit. Die verringerte Aufprallkraft ist für kleinere kritische Größen auffallend wichtig, die dazu neigen, hohe Geometrieverhältnisse aufzuweisen, da das sie für einen Musterzerfall infolge des Aufpralls des Fluids anfällig macht. Ausführungen können ebenfalls gleichzeitig die Aufprallkräfte für die Entwicklerfluids und das entionisierte Wasser verringern. Die Aufprallkräfte durchgängig über den Entwicklungsvorgang können daher minimiert werden, was ein zuverlässiges Verfahren zur Musterung kleiner fertigungsorientierter Elementgrößen mit einem relativ höheren Ausstoß sichert, als das, das durch andere Alternativen bereitgestellt wird, die in der Technik bekannt sind. Ein weiterer bedeutender Vorteil der Mehrwegedüsen hierin ist, dass sie den Prozessspielraum vergrößern, wenn sie für sowohl das Verteilen des Entwicklerfluids als auch des entionisierten Wassers eingesetzt werden. Außerdem sichern die verbesserte Flüssigkeitszuführung und die Verteilungsfähigkeit dieser Mehrwegedüsen eine bessere Einhaltung des gesamten Prozesses für mechanische Prozessveränderliche, wie beispielsweise die Drehungsgeschwindigkeit und Fluidverteilungsgeschwindigkeit. Ein noch weiterer zusätzlicher Vorteil ist das Potential zur Verringerung der gesamten Entwicklungsvorgangszeit, während die kritische Größenkontrolle ebenso wie eine gute Defekt- und Teilchenleistung beibehalten werden.
4 veranschaulicht eine weitere Ausführung, bei der eine Mehrwegedüse 400 entweder ein oder zwei Entwicklerfluids und/oder entionisiertes Wasser verteilen kann. Die Düse 400 verteilt vorzugsweise zwei Entwicklerfluids und entionisiertes Wasser, so dass die gesamte Verteilung zustande gebracht werden kann, indem die Düse 400 in genau einer Position über einem Substratwafer positioniert wird. Ein Kopf 420 der Düse 400 umfasst eine obere Fläche 425 mit drei Eintritten oder Eintrittssammelleitungen für das Aufnehmen von Verteilungsfluids und/oder entionisiertem Wasser. Wie in 4 gezeigt wird, umfasst eine bevorzugte Düsenanordnung einen ersten Eintritt 405 für ein erstes Entwicklerfluid, einen zweiten Eintritt 410 für entionisiertes Wasser und einen dritten Eintritt 415 für ein zweites Entwicklerfluid. Vorzugsweise sind zwei oder mehr der Eintritte mit Bezugnahme auf die obere Fläche 425 versetzt, um Platz zu erhalten, und um die gesamte Breite und Größe der Düse 400 zu verringern. Der erste Eintritt 405 kann vom dritten Eintritt 415 versetzt sein, wobei der zweite Eintritt mittig angeordnet und/oder versetzt zwischen dem ersten Eintritt 405 und dem dritten Eintritt 415 ist. Es soll verstanden werden, dass die Eintritte nicht in einer versetzten Konfiguration ausgebildet sein müssen und längs verschiedener Bereiche der Düse ausgebildet sein können.
5 zeigt eine Stirnfläche 520 des Kopfes 420, die mit inneren Sammelleitungen ausgebildet sein kann, die als gebohrte Kammern gezeigt werden, die mit einem jeden der in 4 gezeigten Eintritte in Verbindung stehen oder denen entsprechen. Die Stirnfläche 520 umfasst vorzugsweise eine erste Sammelleitung 505, die mit dem ersten Eintritt 405 für das erste Entwicklerfluid zusammengeführt wird oder in Verbindung ist; eine zweite Sammelleitung 510 kann mit dem zweiten Eintritt 410 für entionisiertes Wasser zusammengeführt werden, und eine dritte Sammelleitung 515 kann mit dem dritten Eintritt 415 für ein zweites Entwicklerfluid zusammengeführt werden. Eine jede der Sammelleitungen kann eine Reihe von einem oder mehreren rohrförmigen Einsätzen 650 umfassen, die Flüssigkeit von jeder entsprechenden Sammelleitung verteilen. Um die Abmessungen der Düse weiter zu verringern, können zwei oder mehr der Sammelleitungen mit Bezugnahme zueinander über die Stirnfläche 520 versetzt werden. Vorzugsweise ist die erste Sammelleitung 505 mittig auf der Stirnfläche 520 angeordnet, wobei die zweite Sammelleitung 510 und die dritte Sammelleitung 515 symmetrisch auf beiden Seiten der ersten Sammelleitung 505 in einer dreieckigen Weise verteilt sind, wie gezeigt wird. Dementsprechend betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung das Versetzen der Vielzahl von Arbeitsfluidsammelleitungen. Durch Versetzen der Arbeitsfluidsammelleitungen können die Hauptachsen der Sammelleitungen enger zusammengebracht werden, als es anderenfalls durch eine nichtversetzte, sich nichtschneidende Konfiguration des inneren Schnittes ihrer radialen Bohrungen gestattet würde. Die Gesamtbreite der Mehrwegedüse wird daher kleiner oder schmaler. Das Versetzen der Sammelleitungen kann nützlich sein, selbst wenn nur zwei Sammelleitungen vorhanden sind, insbesondere, wo das durch die Größe der Sammelleitung definierte Volumen infolge der funktionellen Anforderungen des statischen Druckausgleiches zwischen den Wegen vergrößert wird.
6 ist eine Schnittdarstellung des in 4 gezeigten Düsenkopfes 420, der entlang der Länge A-A in der Längsrichtung der dritten Sammelleitung 515 geschnitten wird. Die dritte Sammelleitung 515 kann eine Vielzahl von Kanälen 670 umfassen, die vertikal durch die untere Fläche 680 längs einer vertikalen Achse gebohrt werden. Die Struktur der dritten Sammelleitung 515 ist vorzugsweise mit der ersten und/oder zweiten Sammelleitung 505 und 510 identisch und wird detaillierter als repräsentativ für diese Sammelleitungsausführungen beschrieben. Wie es mit Bezugnahme auf die dritte Sammelleitung 515 als Beispiel veranschaulicht wird, kann jeder der Kanäle 670, die in der Sammelleitung gebildet werden, eine oder mehrere rohrförmige Einsätze 650 umfassen, von denen jeder ein inneres Ende 660 und ein äußeres Ende 655 aufweist. Vorzugsweise erstreckt sich das innere Ende 660 eines jeden rohrförmigen Einsatzes 650 über eine Strecke oder Höhe intern in die dritte Sammelleitung 515 weg von der Sammelleitungswand oder -oberfläche. Fluid, das in die dritte Sammelleitung 515 gelangt, wird nicht ablaufen, wenn nicht das Niveau des Fluids, das innerhalb der dritten Sammelleitung 515 angehäuft wird, die Höhe des inneren Endes 660 übersteigt. Als solches können die inneren Enden 660 ein Reservoir mit einer Tiefe definieren, die vom inneren Ende 660 des rohrförmigen Einsatzes 650 bis zu einer unteren Sammelleitungsfläche 665 definiert wird. In dieser Weise kann die Höhe des inneren Ende 660 ebenfalls benutzt werden, um den statischen Druck innerhalb der dritten Sammelleitung 615 konstant oder gleich mit Bezugnahme auf den entsprechenden Fluidkanal 670 zu halten. Die äußeren Enden 655 der Einsatzrohre 650 können sich gleichfalls über die untere Fläche 680 der Düse 400 hinaus erstrecken.
Die rohrförmigen Einsätze 650 können hierin ausgebildet sein, um eine sehr glatte innere Fläche bereitzustellen, die Oberflächenfehler minimiert oder eliminiert, die anderenfalls den Strom der Entwicklerfluids oder des entionisierten Wassers fehlleiten können. Die glatte Oberfläche der rohrförmigen Einsätze 650 kann ebenfalls das Zurücksaugen von Blasen vermeiden, da die Flüssigkeits-Luft-Grenzfläche innerhalb der rohrförmigen Einsätze gesteuert werden kann. Die rohrförmigen Einsätze 650 liefern ebenfalls dünne radiale Ränder sowohl innerhalb der Sammelleitungen als auch außerhalb der Düse, die den Bereich der rohrförmigen Einsätze verringern, der die Fluids berühren kann, die dort hindurch gelangen. Das versetzt die Düse 400 in die Lage, Probleme in Verbindung mit Fluidströmen der Entwicklerfluids und/oder des entionisierten Wassers zu vermeiden, die die Kanäle berühren, wie beispielsweise das Anhaften des Fluids oder andere Probleme, die bewirken, dass sich die Ströme von der Mitte wegziehen. Die äußeren Enden 655 erstrecken sich ebenfalls ausreichend über die Düse 400 hinaus, um dabei zu helfen, dass vermieden wird, dass die Ströme auf der unteren Fläche 680 zusammengezogen werden.
Wie bei anderen hierin beschriebenen Ausführungen kann diese einzelne Mehrwegedüse auf diese Weise zwei Entwicklerfluids mit verschiedenen chemischen Zusammensetzungen und ebenfalls eine chemische Zusammensetzung eines spülenden entionisierten Wassers (DI) durch Reihen von Löchern verteilen, die strategisch so angeordnet sind, dass die gesamte Verteilung mit einer Kopfposition über einem Substratwafer vorgenommen werden kann. Das gestattet die Benutzung eines sich drehenden Zylinderbetätigungselementes für die Kopfbewegung von einer Abflussstelle bis zu einer einzelnen Verteilungsstelle. Es ist keine Servopositionierungssteuerung weiter erforderlich. Die Reihe von Löchern für das entionisierte Wasser wird für das Spülen des gesamten Wafers zentriert. Die Reihen für die chemischen Entwicklerzusammensetzungen werden vorzugsweise 5 mm versetzt angeordnet, weil die weiter nachfolgend diskutierten Prozessdaten zeigen, dass eine 5 mm Versetzung der chemischen Entwicklerzusammensetzungen die Prozessergebnisse verbessern. Außerdem können die Verteilungslöcher eingepresste Rohre mit Enden mit kleinem Radius umfassen. Es gibt mindestens zwei Qualitäten dieser Rohre, um Vorteile zu bringen. Erstens stellen die Enden mit kleinem Radius eine relativ keine Fläche bereit, die ein Anhaften der Flüssigkeit gestatten würde. Jegliches Anhaften der Flüssigkeit an dieser unteren Fläche der Düse kann bewirken, dass die Verteilungsströme von der Mitte weggezogen werden. Es ist ebenfallsbekannt, dass eine restliche Flüssigkeit auf der unteren horizontalen Fläche der Düse bewirken kann, dass sich zwei Ströme zu einem relativ größeren Strom verbinden. Das kann besonders problematisch sein, wenn es entscheidend ist, dass keine Kontamination zwischen den verschiedenen chemischen Zusammensetzungen am Kopf zu verzeichnen ist. Zweitens gestattet das Ausbilden der Rohrenden mit radialen Rändern oder Enden, wie bei den eingepressten Rohren, eine sehr glatte innere Fläche und eliminiert im Wesentlichen Abweichungen, die ein Anhaften der Flüssigkeit hervorrufen können. Im Allgemeinen können sehr kleine Oberflächenabweichungen ein Fehlleiten der Ströme hervorrufen. Rauhe Flächen bewirken ebenfalls ein unkontrolliertes Anhaften der Flüssigkeit, was zum Trocknen der chemischen Zusammensetzung und zur Kontamination führen kann. Die Möglichkeit des Zurücksaugens einer Blase wird auf diese Weise verringert, da diese Flüssigkeits-Luft-Grenzflächenform gut gesteuert wird. Die Luftraumbohrungspositionen können versetzt werden, um das Aufrechterhalten einer Versetzung des Entwicklers von 5 mm und drei Reihen von chemischen Zusammensetzungen auf einem 1,5 in. breiten Kopf zu gestatten. Alle Löcher können strategisch längs eines einteiligen Verteilungskopfes angeordnet werden. Es soll verstanden werden, dass diese Konfigurationen und Abmessungen für spezielle Anwendungen abgewandelt werden können.
7 veranschaulicht eine bevorzugte Anordnung von Austrittsöffnungen, die längs der unteren Fläche 680 der Düse 400 gebildet werden. Die Austrittsöffnungen können linear, wie gezeigt, oder versetzt angeordnet werden, um die Größe des Raumes zu verringern, der in Anspruch genommen wird, oder um die reellen Umstände zu erhalten. Wie in dieser Ausführung gezeigt wird, kann eine mittlere Reihe 710 von Austrittsöffnungen 701, die durch die verlängerten rohrförmigen Einsatzenden gebildet wird, mit der zweiten Sammelleitung 510 verbunden werden oder davon wegführen, um entionisiertes Wasser über ein vollständiges behandeltes zu spülendes Wafersubstrat zu verteilen. Weitere Reihen 705 und 715 von Austrittsöffnungen können jeweils mit der ersten Sammelleitung 505 und der dritten Sammelleitung 515 verbunden werden, um mindestens ein und vorzugsweise zwei Entwicklerfluids zu verteilen. Wie bei weiteren hierin beschriebenen Ausführungen bewirkt die Konstruktion dieser Mehrwegedüse die Zuführung von sowohl Entwicklerfluid als auch entionisiertem Wasser über eine auf einem Substrat zu entwickelnde Polymerschicht. Die Düse liefert eine Geometrie von Austrittsöffnungen, die angeordnet sind, um eine optimale räumliche Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit zu liefern, während das Tropfen minimiert wird. Die Ausführung hilft weiter dabei, den Zerfall einer entwickelten Resiststruktur oder -strukturen zu verhindern, indem die Aufprallkraft der Flüssigkeit auf den Film verringert wird. Die Mehrwegedüse kann Düseneinsätze oder rohrförmige Einsätze in mindestens einem oder mehreren der Wege einschließen, die im Düsenkörper gebildet werden. Die Einsätze können aus einem Material hergestellt werden, das einen niedrigen Reibungskoeffizienten (entweder statisch oder dynamisch) mit Bezugnahme auf das Arbeitsfluid der Düse aufweist. Zusätzlich umfasst diese beschriebene Ausführung derartige Einsätze mit verlängerten Abschnitten über das Düsenkörpermaterial hinaus, in dem sie angeordnet sind. Diese Verlängerung kann intern beobachtet werden, wobei sich die Einsätze in die inneren Bereiche der Eingangssammelleitung erstrecken. Die Verlängerungen können ebenfalls extern erkannt werden, wobei sich die Einsätze über den Boden des Körpers der Düse hinaus erstrecken. Ein Vorteil dessen, dass sich die Einsätze intern über den Düsenkörper hinaus erstrecken, ist, dass gestattet wird, dass die innere Sammelleitung als ein luftausgeglichenes Reservoir funktioniert, um dadurch auf einen Ausgleich des statischen Druckes mit Bezugnahme auf die Wege einzuwirken. Gleichzeitig ist ein Vorteil dessen, dass sich die Einsätze extern erstrecken, dass die Anhäufung von restlichem Arbeitsfluid auf der äußeren unteren Fläche des Düsenkörpers verhindert wird, ungeachtet jeglicher funktioneller Versuche, eine derartige Restanhäufung zu milder, indem der Arbeitsfluiddruck umgekehrt wird, um ein Zurücksaugen zu bewirken.
8 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht der Düse 400, die versetzt angeordnete oder versetzte Eintritte 405, 410 und 415 enthält. Die Düse 400 kann ebenfalls so ausgebildet sein, dass sie von einer drehbaren Montagehalterung an einem ersten Längsende 820 für das Sichern der Düse an einem Arm oder Gestell über einen Substratwafer aufgenommen wird. Die Düse ist ebenfalls relativ kompakt, mit einer bevorzugten vertikalen Höhe, die sich von der oberen Fläche 425 zur unteren Fläche über 1,5 in. erstreckt. Es soll verstanden werden, dass die jeweiligen Abmessungen dieser und anderer Ausführungen in Übereinstimmung mit der ausgewählten Bearbeitung oder den Anwendungen variieren können.
9 ist eine Schnittdarstellung der Düse 400 längs der Linien B-B in 4. Die Düse 400, wie sie gezeigt wird, umfasst eine erste Sammelleitung 505, die mit einer ersten Vielzahl von rohrförmigen Einsätzen 650A verbunden ist. Die zweite Sammelleitung 510 ist gleichfalls mit einer zweiten Vielzahl von rohrförmigen Einsätzen 650B verbunden, und die dritte Sammelleitung 515 ist mit einer dritten Vielzahl von rohrförmigen Einsätzen 650C verbunden. Ein jeder der ersten, zweiten und dritten Vielzahl von rohrförmigen Einsätzen 650A–C erstreckt sich vorzugsweise nach innen in die jeweilige erste, zweite und dritte Sammelleitung 505, 510 und 515, so dass die sich nach innen erstreckenden Verlängerungen 660A–C einer jeden Gruppe von rohrförmigen Einsätzen ein Reservoir mit den entsprechenden Sammelleitungen definieren. Die Höhe eines jeden Reservoirs innerhalb der Sammelleitungen 505, 510 und 515 kann einzeln durch die Länge der jeweiligen sich nach innen erstreckenden Verlängerungen 660A–C eingestellt werden, wie es im beigefügten Text und den Fig. nachfolgend beschrieben wird (siehe 12–13).
10 ist eine weitere Schnittdarstellung der Düse 400 längs der Linien C-C in 4. Jeder Eintritt kann mit einer Sammelleitung verbunden werden, wie veranschaulicht wird, wobei eine oder mehrere Kammern verwendet werden, die zu einer jeden betreffenden Sammelleitung gehören oder damit in Verbindung sind oder einen Teil davon bilden. Wie in 10 gezeigt wird, ist der erste Eintritt 405 mit der ersten Sammelleitung 505 mit einer ersten Eintrittskammer 1005 verbunden, und der dritte Eintritt 415 ist mit der dritten Sammelleitung 515 mit einer dritten Eintrittskammer 1015 verbunden. Die zweite Sammelleitung 510 kann ebenfalls entlang einer vorgegebenen Länge des Düsenkörpers zwischen der und im Wesentlichen parallel zu der ersten Sammelleitung 505 und der dritten Sammelleitung 515 verlaufen. Eine Vielzahl von rohrförmigen Einsätzen 650A–C kann wiederum im Düsenkörper positioniert werden, um einen Fluidweg für die Zuführung der verteilten Flüssigkeiten bereitzustellen, die von ihren jeweiligen Sammelleitungen und aus der Düse 400 heraus geführt werden.
11 ist eine noch weitere Schnittdarstellung der Düse 400 längs der Linien D-D in 4. Wie bei den anderen Eintritten und Sammelleitungen kann der zweite Eintritt 410 mit der zweiten Sammelleitung 510, wie gezeigt wird, mit einer zweiten Eintrittskammer 1010 verbunden werden. Es soll jedoch verstanden werden, dass andere Ausführungen weitere Eintritte umfassen können, die mit mehreren entsprechenden Sammelleitungen bei Verwendung gleicher Konfigurationen, wie sie hierin gezeigt werden, verbunden werden, die wiederum mit entsprechenden Eintrittskammern verbunden werden können. Außerdem liefert 11, wie bei anderen Darstellungen dieser Ausführung, ebenfalls eine weitere Perspektive der rohrförmigen Einsätze 650A–C, die sich von der unteren Fläche 680 der Düse 400 erstrecken, um ein Kombinieren der ausgestoßenen Flüssigkeitsströme zu vermeiden, die von den Reihen der rohrförmigen Einsätze für jede der verschiedenen Sammelleitungen kommen.
12A–B veranschaulicht eine Ausführung eines rohrförmigen Einsatzes 650A, der bei den Mehrwegedüsen verwendet werden kann. Wie in 12A gezeigt wird, kann der rohrförmige Einsatz 650A einen im Wesentlichen runden Querschnitt 1210A umfassen. Weitere Ausführungen können jedoch mit nicht kreisförmigen Querschnitten gebildet werden, einschließlich quadratischer oder vieleckiger Geometrien. Einsätze, die diese und andere Konfigurationen aufweisen, können ausgewählt werden, um die Funktion durchzuführen, die Sammelleitungsfluids aus dem Düsenkörper in relativ parallelen Flüssigkeitsströmen zuführt, die sich nicht im Wesentlichen miteinander stören. Außerdem kann die Höhe des rohrförmigen Einsatzes 650A durch entweder die vertikale Position der Sammelleitung, die den rohrförmigen Einsatz hält, oder die gewünschte Tiefe des Reservoirs eingestellt werden, der durch das innere Ende 660A des rohrförmigen Einsatzes definiert wird. 12B zeigt den rohrförmigen Einsatz 650A mit einer relativ kürzeren Höhe für Sammelleitungen, die näher an der unteren Fläche 680 einer Düse 400 sind, wie beispielsweise die erste Sammelleitung 505 oder ebenfalls die dritte Sammelleitung 515. Aber die Gesamthöhe oder Länge dieses rohrförmigen Einsatzes 650A kann wiederum in Abhängigkeit von Faktoren variieren, wie beispielsweise den Gesamtabmessungen und der Höhe der Düse, der gewünschten äußeren Verlängerung des Einsatzes, die von der unteren Fläche der Düse wegführt, und der gewünschten Höhe der innerhalb einer speziellen Sammelleitung gebildeten Reservoir. Der rohrförmige Einsatz 650A kann ebenfalls verwendet werden, um ein flacheres Reservoir innerhalb einer Sammelleitung relativ weiter weg von der unteren Fläche der Düse zu definieren, wie beispielsweise der zweiten Sammelleitung 510.
13A–B veranschaulichen einen noch weiteren rohrförmigen Einsatz, der in die Verteilerdüsenköpfe hierin eingebaut werden kann. Wie bei den vorhergehenden beschriebenen Ausführungen kann der rohrförmige Einsatz 650B einen im Wesentlichen runden Querschnitt 1210B umfassen, wie in 13A gezeigt wird, aber er kann ebenfalls aus anderen Formen gebildet werden, wie andere hierin beschriebene Sammelleitungseinsätze. Außerdem kann der rohrförmige Einsatz 650B ebenfalls mit einer relativ größeren Länge als der Einsatz 650A gebildet werden, der in 12A–B gezeigt wird. Ein längerer Einsatz kann für eine Sammelleitung bevorzugt werden, die längs des Düsenkörpers gebildet wird, die von der unteren Fläche 680 der unteren Fläche der Düse mit Bezugnahme zu den anderen Sammelleitungen darin relativ entfernter ist. Als solcher wird der rohrförmige Einsatz 650B für eine Sammelleitung bevorzugt, wie beispielsweise die zweite Sammelleitung 510. Der rohrförmige Einsatz 650B, wie er in 13B gezeigt wird, kann ebenfalls verwendet werden, um ein relativ tieferes Reservoir innerhalb der ersten Sammelleitung 505 oder der dritten Sammelleitung 515 zu bilden. Für eine optimale Düse mit einer Tiefe oder Höhe von 1,5 in. (1 inch = 2,54 cm = 0,0254 m) können die rohrförmigen Einsätze mit einer Länge gebildet werden, die sich zwischen 0,352 in. und 0,665 in. bewegt, wie jeweils in 12B und 13B gezeigt wird.
14 ist eine perspektivische Schnittdarstellung der Düse 400. Der erste Eintritt 405 und der zweite Eintritt 410 werden in einer außermittigen oder versetzten Anordnung auf der oberen Fläche 425 der Düse 400 gezeigt. Die Stirnfläche 520 umfasst die erste Sammelleitung 505 und die zweite Sammelleitung 510. Die zweite Sammelleitung 510 kann als ein Beispiel für weitere Sammelleitungen bei dieser Ausführung betrachtet werden und wird detaillierter beschrieben. Die zweite Sammelleitung 510 umfasst eine vergrößerte Kammer 1410. Die vergrößerte Kammer 1410 geht in ein gebohrtes Segment 1420 über, die den Rest der zweiten Sammelleitung 510 bilden. Die zweite Eintrittskammer 1010 verbindet den zweiten Eintritt 410 mit der zweiten Sammelleitung 510. Die rohrförmigen Einsätze 650B erstrecken sich durch die Kanäle, so dass sich das äußere Ende 655 über die untere Fläche 680 hinaus erstreckt. Gleichermaßen bildet das innere Ende 660 eine Höhe 1430 über die untere Fläche 665 der zweiten Sammelleitung hinaus, die eine Tiefe des darin gebildeten Reservoirs definiert, wenn die zweite Sammelleitung 510 Fluid aufnimmt. Auf diese Weise kann das Fluid, wie beispielsweise entionisiertes Wasser, durch den zweiten Eintritt 410 aufgenommen werden und bewegt sich durch das gebohrte Segment 1420 der zweiten Sammelleitung 510. Bevor das Niveau des Fluids die Einsatzhöhe 1430 übersteigt, bildet das Fluid ein Reservoir innerhalb der zweiten Sammelleitung 510. Sobald das Fluidniveau die Einsatzhöhe 1430 übersteigt oder darüber hinweg gelangt, kann das Fluid dann in die rohrförmigen Einsätze 650B durch die inneren Enden 660 davon gelangen und durch das äußere Ende 655 hindurch und aus diesem heraus gelangen, was von der Düse als Fluidstrahlströme in Richtung eines Wafersubstrates wegführt. Der resultierende Abfluss der Düse 400 kann Flüssigkeit verteilen, wie beispielsweise entionisiertes Wasser, um eine feine Ausgabe des Spülfluids bereitzustellen.
Verfahren zum Verteilen von Entwicklerfluids, um die Ausfällung von Entwicklungsreaktanten zu minimieren, können mit den hierin bereitgestellten Mehrwegedüsen zustande gebracht werden. Beispielsweise wird ein Verfahren hierin für das Minimieren der Ausfällung des Entwicklungsreaktanten durch Verringern einer plötzlichen Veränderung beim pH-Wert bereitgestellt. Ein Abschnitt der Polymerschicht kann anfangs auf einem Substrat mit einer Menge des Entwicklerfluids entwickelt werden. Es kann gestattet werden, dass die Menge des Entwicklerfluids auf dem Polymer so verweilt, dass eine anschließende plötzliche Veränderung des pH-Wertes kontrollierbar minimiert wird. Das Polymer kann danach mit einer Menge eines anderen Fluids gespült werden. Bei einer weiteren Ausführung kann die anfängliche Menge des Entwicklerfluids mit einer noch weiteren zusätzlichen Menge des Entwicklerfluids so gespült werden, dass eine anschließende plötzliche Veränderung des pH-Wertes kontrollierbar minimiert wird. Das Polymer kann gleichermaßen mit einer Menge eines anderen Fluids gespült werden. Bei einer noch weiteren Ausführung für das Minimieren der Ausfällung des Entwicklungsreaktanten durch Verringern einer plötzlichen Veränderung des pH-Wertes können die folgenden Schritte befolgt werden: (1) Entwickeln von mindestens einem Abschnitt einer Polymerschicht auf einem Substrat mit einer Menge des Entwicklerfluids; (2) Kontaktieren des Substrates mit einer Menge des Puffers, wobei mindestens ein Teil des Entwicklerfluids mit mindestens einem Teil der Menge des Puffers gemischt wird, um so eine anschließende plötzliche Veränderung des pH-Wertes kontrollierbar zu minimieren; und (3) anschließendes Spülen des Polymers mit einer Menge eines anderen Fluids. Dieser Aspekt kann dabei helfen, den Zerfall einer entwickelten Resiststruktur von Strukturen zu verhindern, was teilweise darauf zurückgeführt werden kann, dass zumindestens eine plötzliche Veränderung des pH-Wertes verringert wird. Der Begriff „plötzlich", wie er hierin verwendet wird, um eine Veränderung des pH-Wertes zu charakterisieren, kann als eine Veränderung des pH-Wertes mit Bezugnahme auf die Zeit definiert werden, die zwei Wendepunkte umfasst, die durch eine Zeitperiode von weniger als annähernd 1,0 Sekunde, vorzugsweise weniger als annähernd 0,1 Sekunde und mehr bevorzugt weniger als annähernd 0,01 Sekunde getrennt werden. Das nahezu übereinstimmende Auftreten der zwei Wendepunkte kann als eine Schrittfunktion bezeichnet werden.
Die Mehrwegedüsenvorrichtung und -systeme, die hierin beschrieben werden, können in eine Vielzahl von Entwicklungsfluidmodulen eingebaut werden, um ausgewählte Verarbeitungsfunktionen durchzuführen. Während sie nicht auf irgendeinen speziellen Leistungsindikator oder eine Diagnoseidentifikation beschränkt sind, können einige der bevorzugten Ausführungen einzeln untersucht und identifiziert werden, indem auf Vorhandensein einer im Wesentlichen gleichmäßigen Entwicklungsgeschwindigkeit über die Fläche eines Wafers getestet wird. Der Test auf Vorhandensein einer im Wesentlichen gleichmäßigen Entwicklungsgeschwindigkeit kann ohne ein übermäßiges Experimentieren durch die Anwendung des einfachen und konventionellen IPEC Awmap-Geschwindigkeitserfassungs- oder Drehungsgeschwindigkeitstests durchgeführt werden. Ein Drehungsgeschwindigkeitstest wurde durchgeführt, um zu ermitteln, wieviel Versetzung zwischen der Mitte eines sich drehenden Wafers und dem nächsten Entwicklungsstrom während der Entwicklerverteilung toleriert werden könnte. Das zur Anwendung kommende Kriterium war die Verstärkung der Versetzung, bis die Entwicklungsgleichmäßigkeit in Mitleidenschaft gezogen wurde. Das ist eine wichtige Einschränkung, dass man weiß, dass als solche eine Versetzung den meisten der Verteilungsdüsenkonstruktionen eigen ist, einschließlich jener hierin, die für eine Verwendung bei einer Vielzahl von Entwicklungsmodulen in Betracht gezogen werden können.
15–18 stellen Ergebnisse eines Entwicklungstests bei Wafern mit Düsenversetzungen von 0, 5, 10 und 20 mm bereit, gleichzeitig während das Drehen während der Verteilung zwischen 60 und 2500 U/min. variiert wird. Der Test ermittelte, dass eine Versetzung von mindestens bis zu 5 mm keinen nachteiligen Einfluss auf die Entwicklungsgleichmäßigkeit über den Wafer hatte. Vermutlich sollte eine Düsenkonstruktion mit einer Versetzung von 5 mm oder weniger nicht eine Entwicklungsungleichmäßigkeit in der Mitte des Wafers hervorrufen. An einer gewissen Stelle zwischen 5 und 10 mm benetzt das Fluid nicht länger die Mitte des Wafers, und die Entwicklung wird dort in starkem Maß unterdrückt. Die Drehzahl der Drehung des Wafers steht mit der Versetzung etwas in Wechselwirkung und ist bei der Mindestversetzung von 10 mm am offensichtlichsten.
Eine bevorzugte Ausführung umfasst eine Mehrwegedüse, wie sie hierin beschrieben wird, die drei parallele Reihen von Löchern in einem Trägerrohr- oder Düsenkörper aufweist, der aus einer Länge gebildet wird, die gleich annähernd einem Substratwaferradius lang ist. Diese einzelne Düse könnte daher sowohl entionisiertes Wasser (DI) als auch Entwicklerfluid verteilen, ohne dass die Düse neu positioniertwird. Da das radiale Positionieren eines Düsenarmes über dem Wafer typischerweise mit einem Druckluftzylinder zustande gebracht wird, wird nur eine Anordnung der Düse relativ zum Wafer ungeachtet dessen erfolgen, welches Fluid verteilt wird. Daher kann nur ein Satz von Löchern genau über der Mitte des Wafers sein, und es wird erwartet, dass die Verteilung des entionisierten Wassers einen Vorrang haben sollte, wobei das verteilte Fluid am nächsten zur Wafermitte gelangt oder freigegeben wird. Außerdem verteilt der typische Entwicklungsvorgang Fluid auf einen sich drehenden Wafer, so dass die Zentrifugalkraft verhindern wird, dass Fluid die Mitte erreicht, wenn es zu weit außen verteilt wird. Es wurden daher Tests durchgeführt, um zu ermitteln, wie weit außermittig die Entwicklerverteilung sein könnte, bevor die Gleichmäßigkeit der Entwicklungsgeschwindigkeit über den Wafer beeinflusst wurde. Genauer gesagt, das Entwicklerfluid wurde mit konstanten Versetzungen von 0, 5, 10 und 20 mm von der Mitte verteilt. Das anfängliche Drehen während der Verteilung wurde ebenfalls variiert, da die Differenz in der Zentrifugalkraft mit der Zentrierversetzung in Wechselwirkung stehen könnte, um den Entwickler zu beeinflussen, der die Mitte des Wafers erreicht. Drehzahlen von 60, 600, 1200 (Standard) und 2500 U/min. wurden zur Anwendung gebracht.
Mit Bezugnahme auf 19A–22D wurde ein Teilentwicklungsverfahren als ein Maß für die Entwicklungsqualität aus mehreren Gründen ausgewählt, die umfassen: (1) es ist schnell relativ zu den Linienbreitenmessungen; (2) es zeigt mehr Auflösung als die Linienbreiten- oder E°-Messung und ist weniger subjektiv als die E°-Messung; (3) die gesamte Waferfläche kann benutzt werden, im Gegensatz zu einigen einzelnen Stellen; und (4) bei Einwirkungs- und Entwicklungsgeschwindigkeiten gut über jenen für E° ist der Einfluss des Entwicklungsvorganges viel dominierender, verglichen mit den Einflussgrößen auf die Entwicklungsgeschwindigkeit, wie beispielsweise die Schwingkurve, die Microscan-Intensitätsgleichmäßigkeit, die PEB-Gleichmäßigkeit, usw. Während sich der Resistfilm der vollständigen Deprotektion nähert, zeigt die Entwicklung einen Trend in Richtung eines einfachen Ätzvorganges.
Zusätzlich zur qualitativen Messung der Farbgleichmäßigkeit über dem Wafer nach der Entwicklung wurden Resistentfernungsunterschiede über dem Wafer mit dem IPEC Acumap-Dickenmesssystem quantifiziert. Obgleich dieses Arbeitsmittel die Dicke in 1 mm Intervallen über dem gesamten Wafer (mehr als 30000 Stellen) misst, wurde praktisch nur die Dicke in der Mitte von 121 Einwirkungsfeldern für die Berechnungen in diesem Bericht verwendet. Die chemische Zusammensetzung der Basis, TOK9, und der Vorgang wurden für den Test zur Anwendung gebracht. Die Rezeptur für den Entwickler wurde abgewandelt, um die Armbewegung während der Entwickler- und entionisierten Wasserverteilung aufzuheben. Eine bevorzugte Ausführung der Düse wurde für die Entwicklerverteilung verwendet. Sie wurde so eingestellt, dass sich das mittelste Loch über der Mitte des Wafers mit 0,0 Versetzung im Armprogramm befand. Der Puddle-Abschnitt des Entwicklungsvorganges wurde von 60,5 auf 5,5 Sekunden gekürzt. Die zur Anwendung kommende Einwirkungsdosis betrug 12 mJ/cm. (Die E°-Dosis beträgt annähernd 6,5 bis 7,0 mJ/cm.) Der Entwicklerdurchflussmesser wurde auf annähernd 3,8 eingestellt, und obgleich das Volumen nicht geprüft wurde, war die Erfahrung in der Vergangenheit bei diesem Messer, dass es etwa 50 ml betragen sollte. Alle Wafer wurden zu einem Zeitpunkt mittels PER bearbeitet, danach separat im Entwickler, wo die Parameter für jeden Wafer in einer regellos angeordneten Reihenfolge variiert wurden.
Die Entwicklungsgeschwindigkeiten wurden ermittelt, indem zuerst die Resistdicke an den 121 Stellen nach der Entwicklung von der Dicke substrahiert wurde, die bei zwei der Wafer nach der PEB genau vor der Entwicklung gemessen wurde. Bei dieser Verfahrensweise wurde angenommen, dass die Unterschiede von Wafer zu Wafer bei der Dicke vor der Entwicklung relativ vernachlässigbar waren, und ein repräsentativer Wafer könnte der „zuvor" Wafer für alle Geschwindigkeitsberechnungen sein. Der Resist, der entfernt wurde, wurde durch die Entwicklungszeit (Verteilen + Puddle + Auffrischen), 10 Sekunden für alle Wafer bei diesem Test, dividiert.
Das Messen der anfänglichen Dicke zwischen dem PER und der Entwicklung ist aus zwei Gründen bemerkenswert. Erstens wurden viele der bisherigen Entwicklungsgeschwindigkeitsberechnungen durchgeführt, indem die Dicke vor der Einwirkung benutzt wurde. Da der Dickenverlust etwa 1000 Å von den ursprünglichen 8500 Å betrug, sollte das eine genauere Einschätzung der Entwicklungsgeschwindigkeit sein. Zweitens waren die freigelegten Bereiche deutlich sichtbar, und ein charakteristisches Muster über dem Wafer wurde bei jedem Wafer gesehen. Dieses ist als eine Metrik der relativen Deprotektion über dem Wafer nützlich, und einige Artikel haben das ebenfalls erwähnt. Es zeigt die wünschenswerte Eigenschaft, dass es vom Entwicklungsvorgang unabhängig ist.

Der Entwicklungsteil der angewandten Rezeptur ist wie folgt:

Funktion	Zeit (sec.)	Drehzahl (U/min.)	Arm X (mm)
Drehen	1,0	60–2500	0–20
Entwicklerverteilg.	1,0	desgl.	desgl.
Entwicklerverteilg.	2,0	20	desgl.
Drehen	6,5	0	desgl.
Drehen	0,5	1200	desgl.

Die Ergebnisse für diesen Test werden in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst:

Arm X – mm	Drehzahl – U/min.	mittlere Geschwindigkeit – Å/sec.	Standardabweichung – Å/sec.	% Gleichmäßigkeit – σ/Mittelwert	% Gleichmäßigkeit – mg/Mittelwert	max. Geschwindigkeit – Å/sec.	min. Geschwindigkeit – Å/sec.	Bereichsgeschwindigkeit – Å/sec.

jede Reihe unten entspricht den einzelnen Wafern
0	60	610,9	28,2	4,6%	20,5%	679,8	554,6	125,2
0	600	639,3	2406	3,8%	16,6%	698,7	592,6	106,1
0	1200	608,9	21,9	3,6%	14,4%	660,7	572,8	87,9
0	1200	611,2	24,1	3,9%	17,6%	677,0	569,6	107,4
0	2500	646,6	26,4	4,1%	20,6%	728,3	595,1	133,2
5	60	610,0	31,1	5,1%	20,6%	685,7	560,3	125,4
5	600	622,7	28,9	4,6%	20,8%	707,1	577,8	129,3
5	1200	638,8	24,4	3,8%	16,8%	698,0	590,8	107,2
5	2500	647,7	23,4	3,6%	17,1%	711,9	600,8	111,1
10	60	582,6	29,2	5,0%	21,1%	656,3	533,6	122,7
10	600	639,9	25,9	4,0%	20,2%	724,3	595,1	129,2
10	1200	606,3	30,7	5,1%	42,0%	690,4	435,9	254,5
10	2500	639,8	32,7	5,1%	46,7%	712,4	413,4	299,0
20	60	607,9	63,8	10,5%	112,9%	686,8	0,7	686,1
20	600	593,8	60,0	10,1%	113,4%	672,5	–1,0	673,4
20	1200	629,4	66,6	10,6%	114,9%	723,1	–0,3	723,4
20	2500	639,0	64,9	10,2%	112,0	717,1	1,2	716,0

die Reihen unten gruppieren die vorherigen Daten nach entweder der Armposition oder der Drehungsgeschwindigkeit
alle	60	602,8	42,4	7,0%	113,8%	686,8	0,7	686,1
alle	600	623,9	42,1	6,7%	116,2%	724,3	–1,0	725,2
alle	1200	618,9	39,5	6,4%	116,9%	723,1	–0,3	723,4
alle	2500	643,3	40,4	6,3%	113,0%	728,3	1,2	727,2
0	Tout	623,4	29,8	4,8%	27,9%	728,3	554,6	173,7
5	Tout	629,8	30,7	4,9%	24,1%	711,9	560,3	151,6
10	Tout	617,2	38,3	6,2%	50,4%	724,3	514,4	310,9
20	Tout	617,5	66,1	10,7%	117,2%	723,1	–1,0	724,1

die Reihen unten werden wie im vorherigen Abschnitt gruppiert, wobei aber der mittlere Datenpunkt entfernt wurde
alle	60	604,1	32,4	5,4%	30,1%	686,6	505,0	181,8
alle	600	625,1	30,8	4,9%	37,8%	724,3	487,7	236,6
alle	1200	620,3	29,6	4,8%	33,7%	723,1	513,9	209,2
alle	2500	645,1	26,0	4,0%	33,2%	728,3	514,0	114,3
0	Tout	623,4	29,9	4,8%	27,9%	728,3	554,6	173,7
5	Tout	629,9	30,8	4,9%	24,1%	711,9	560,3	151,6
10	Tout	617,9	35,9	5,8%	30,9%	724,3	533,6	190,7
20	Tout	622,7	34,6	5,6%	37,8%	723,1	487,7	235,4

1Å = 1,0·10^–10m

Insgesamt liegt die relativ deutliche Unterbrechung bei den Daten zwischen 5 und 10 mm Versetzung. Fünf können etwas besser sein als 0; 20 ist die schlechteste. Die Primärwirkung ist die Armposition, aber die Drehungsgeschwindigkeit während des Verteilens kann insbesondere für die Versetzung von 10 mm gesehen werden. Voraussagbar ist der einzelne Punkt in der Mitte für viel Ungleichmäßigkeit verantwortlich, insbesondere für 10 und 20 mm. Um die Veränderung zwischen der Mitte und dem Rest des Wafers zu erfassen, ist der Bereich hierbei ein nützlicheres Maß für die Gleichmäßigkeit als die Standardabweichung, wo die anderen 120 Punkte dazu neigen, die Mitte abzuschwächen.
Eine Polynomlinie dritter Ordnung wird durch die Daten angeordnet, um den Vergleich zwischen den verschiedenen Drehungsgeschwindigkeiten zu erleichtern, da dort eine ziemliche Streuung bei den Daten zu verzeichnen ist. 15–18 bestätigen die Trends, die in den Tabellen zu sehen sind; die primäre Ungleichmäßigkeit ist zwischen der Mitte und dem Rest der Daten für die höheren Drehzahlen zu verzeichnen, 0 und 5 mm sind deutlich gleichmäßiger als die höheren Versetzungen, und bei 10 mm ist eine Wechselwirkung zwischen der Versetzung und der Drehzahl zu verzeichnen.
19A–22D zeigen die IPEC-Maps für alle Wafer, ausgenommen für eine Wiederholung. Die Auflösung dieser IPEC-Maps, die hierin reproduziert werden, kann auf einem Computermonitor bemerkenswert besser sein. Das Betrachten derartiger Maps auf einem Monitor liefert ebenfalls einen Vorteil, dass man in der Lage ist, in bestimmten Bereichen von speziellem Interesse innerhalb der Map zu zoomen. Der Geschwindigkeitsbereich, der die verschiedenen Farben überbrückt, die gezeigt werden, wird konstant gehalten, so dass die relative Gleichmäßigkeit zwischen den Wafer verglichen werden kann. Die grauen und weißen Bereiche sind außer Maßstab. Es kann hierbei in den bereitgestellten IPEC-Maps gesehen werden, wie es visuell ebensogut bei den Wafer selbst offensichtlich war, dass sich, wenn man mit 10 mm Versetzung beginnt, sich ein „Loch" in der Mitte bildet, wo wenig oder kein Entwicklerfluid den Wafer berührt, und das eine viel geringere Entwicklungsgeschwindigkeit aufweist. Die Tests bestätigten, dass eine bestimmte Versetzung von der Mitte für die Entwicklerverteilung tolerierbar ist, zumindestens bis zu 5 mm. An einer bestimmten Stelle zwischen 5 und 10 mm Versetzung von der Mitte und dem nächsten Entwicklungsstrom berührt das Fluid nicht mehr die Mitte des Wafers, was zu einem Bereich mit einer stark unterdrückten Entwicklungsgeschwindigkeit führt und zweifellos zu einem katastrophalen Ausstoßverlust bei einem Wafer für Kunden. Größere Versetzungen können den Effekt weiter verstärken. Es sollte beachtet werden, dass eine mäßige Wechselwirkung mit der Drehungsgeschwindigkeit zu verzeichnen ist, die zur Anwendung kommt, während das Fluid zuerst den Wafer berührt, was sich hauptsächlich bei der scheinbaren Randbedingung einer Versetzung von 10 mm zeigt. Die gemessenen Gleichmäßigkeiten waren für die Versetzung von 5 mm tatsächlich etwas besser als für 0, aber es ist wahrscheinlich nicht ein bedeutender Unterschied bei diesen Test, wie er durchgeführt wird. Zusammenfassend zeigt diese Reihe von Ergebnissen, dass die Düsenkonstruktion nicht Ungleichmäßigkeiten bei der Entwicklungsgeschwindigkeit in der Mitte des Wafers hervorrufen sollte, so lange wie der mittelste Strom nicht mehr als 5 mm von der Mitte vorhanden ist.
Eine weitere Ausführung schließt die Verwendung von Druckgas bei Verteilerdüsen und Abwandlungen der äußeren Düsenfläche ein, um die Verringerung der Kreuzkontamination zwischen verteilten Flüssigkeiten zu unterstützen. In der Praxis tritt die Kreuzkontamination oftmals durch mindestens zwei Vorgänge auf: (1) geringe Mengen der Flüssigkeit, die aus benachbarten Düsen verteilt werden, können seitlich unter der Wirkung der Druckgradienten wandern, die sich von der Oberflächenspannung der einzelnen Flüssigkeiten ableiten; und (2) geringe Mengen der Flüssigkeit, die aus einer Düse verteilt werden, können ebenfalls in Tröpfchenform wieder gebunden werden, anschließend an das Auftreffen auf eine Waferoberfläche, die in relativ unmittelbarer Nähe zu einer Düsenaustrittsebene sein kann, die durch den Abstand definiert wird, über den sich ein Düseneinsatz über die untere Düsenfläche hinaus erstrecken kann. Um eine derartige Kreuzkontamination zu milder, können verschiedene Ausführungen eine im Wesentlichen konkave oder wellenartige Flache(n) um unterschiedliche Bereiche der Flüssigkeitsverteilugsdüsen umfassen. Diese konkaven Flächen können als physikalische Sperren oder Gräben zwischen benachbarten Düsenrohren wirken, um die seitlich wandernde Flüssigkeit einzuschließen oder zu begrenzen. Zusätzlich können weitere Ausführungen ebenfalls eine oder mehr Gasöffnungen einschließen, die verschiedene Bereiche um eine Flüssigkeitsverteilungsdüse flankieren oder umgeben. Diese Gasöffnungen können einen „Vorhang" um die Flüssigkeitsstrahlen herum liefern oder erzeugen, die aus den verschiedenen Verteilungsrohren der Flüssigkeitsverteilungsdüsen ausströmen, einschließlich jener, die hierin bereitgestellt werden. Diese und weitere Vorteile in Verbindung mit diesen Aspekten können detaillierter mit Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und Fig. beschrieben werden.
Wie bei hierin beschriebenen anderen Flüssigkeitsverteilungsdüsen können verschiedene Abwandlungen entsprechend der Größe der Halbleiterwafer vorgenommen werden, bei denen die Düse zur Anwendung gebracht werden kann. Beispielsweise kann eine Mehrwegedüse 2300 (worauf man sich hierin nachfolgend ebenfalls als „Düse 2300" bezieht) für einen Betrieb bei 300 mm Halbleitersubstratwafern abgewandelt werden, wie in 23 gezeigt wird. Die Gesamtlänge der Düse 2300 kann bis zu 6 in. oder größer sein, und ihre Breite kann bis zu 1,5 in. oder größer sein. Die äußere untere Fläche der Düse 2300 kann als eine Reihe von einer oder mehreren physikalischen Strukturen gebildet werden oder diese umfassen, die die Kreuzkontamination zwischen benachbarten Flüssigkeitsverteilungsdüsen milder (beispielsweise 650A–C in 9–11). Im Ergebnis dessen können die Flüssigkeitsverteilungsdüsenrohre 2350 voneinander oder benachbarten Düsenrohren durch ein grabenartiges Gitter 2500 relativ isoliert werden. Viele andere Düsenverteilungselementgeometrien sind neben einer rohrförmigen Konfiguration für einen Fachmann unmittelbar ersichtlich. Außerdem kann das Gitter 2500 in einer Vielzahl von Möglichkeiten gebildet werden, einschließlich des Entfernens des Materials, das die Basis der rohrförmigen Einsätze 2350 am Düsenkörper umgibt, um einen Graben zu bilden. Diese physikalischen Sperren können ebenfalls durch andere Verfahrensweisen gebildet werden, wie beispielsweise einen Aufbau oder Anbau auf der Fläche, die die Basis der Einsätze umgibt, was zur Gesamthöhe der Düse 2300 und der Länge der rohrförmigen Düseneinsätze 2350 hinzukommen kann.
Die Düse 2300, die in 23 gezeigt wird, wird weiter mit Gasöffnungen 2360 veranschaulicht, die innerhalb der und/oder um die gebildeten Gräben herum angeordnet sind, wodurch ein oder mehr Gasvorhänge für die Flüssigkeitsverteilungsdüsen bereitgestellt werden. Die Düse kann mit einer Druckgasquelle, wie beispielsweise Stickstoff, Luft oder irgendein anderes im Wesentlichen inertes Gas, verbunden werden. Das ankommende Gas von einer äußeren Quelle kann in die Düse 2300 durch einen oder mehrere Eintritte und durch die Gasöffnungen 2360 heraus gelenkt werden. Gasöffnungen können an ausgewählten Stellen längs der unteren Fläche der Düse 2300 gebildet werden, einschließlich der Endöffnungen 2362, die in einem Endbereich der Düse gebildet werden, um die Ströme der verteilten Fluids in Kanälen zu führen. Typischerweise beträgt der Gasversorgungsdruck in die Düse 2300 bis zu etwa 100 PSIG (1 PSIG = Pounds per square inch gauge = 0,069 Bar) oder mehr, und typische Gasvolumendurchflussgeschwindigkeiten betragen bis zu 100 l/min. Es wurde ermittelt, dass eine Kreuzkontamination im Wesentlichen bei einem Wafer/Flüssigkeitsverteilungsdüse-Trennungsabstand von 13 mm bei Drehungsgeschwindigkeiten (Wafer relativ zu den Flüssigkeitsverteilungsdüsen) von bis zu 2000 U/min. eliminiert werden kann. Die Düse 2300 kann ebenfalls mit verschiedenen Öffnungen 2305 gebildet werden, um Befestigungselemente aufzunehmen, die sie an einem Roboterarm montieren, wodurch die Bewegung und die Trennungsabstände zwischen der Düse und einem Substratwafer kontrolliert werden. Die Vielzahl der Gasöffnungen, wie sie gezeigt wird, kann daher ein organisiertes Netz von Gasschutzdecken oder -vorhängen bilden, um den Strom der verteilten Flüssigkeiten zu lenken, um die Kreuzkontamination zu verringern. Das durch diese Gasvorhänge erzeugte Moment kann mindestens zwei vorbeugende Wirkungen aufweisen. Erstens wird die relativ seitliche Wanderung der verteilten Flüssigkeit zumindestens gemildert, wenn nicht vollständig eliminiert, da die seitlich wandernde Flüssigkeit durch das Gas vom Düsenkörper weggelenkt würde. Zweitens kann das Gasmoment im Wesentlichen normal zu einer nahegelegenen Waferfläche wirken, um zu verhindern oder zumindestens zu mildem, dass sich die Flüssigkeitsmenge oder die Tröpfchen in Richtung der Düse von der Waferfläche wieder verbinden. Es soll verstanden werden, dass, während die hierin veranschaulichten Ausführungen mehr als einen Aspekt einschließen, die Düsen ebenfalls mit Gräben gebildet werden können, die nur bestimmte definierte Abschnitte davon bedecken und/oder Gasöffnungen einschließen, die im Wesentlichen die gesamte Unterseite des Düsenkörpers bedecken.
24–25 sind Draufsichten der Mehrwegedüsen, die drei Eintritte zeigen, die entlang der oberen Fläche der Düse gebildet werden. Wie bei den anderen Ausführungen kann ein erster Eintritt 2405 gebildet werden, wie in 24 gezeigt wird, der zu einer entsprechenden Sammelleitung führt. Die Düse 2300 kann ebenfalls einen zweiten Eintritt 2410 und einen dritten Eintritt 2415 umfassen, die auf entgegengesetzten Seiten vom ersten Eintritt 2405 positioniert sind, jeweils in Fluidverbindung mit einer separaten Sammelleitung, die innerhalb der Düse gebildet wird, um ebenfalls verteilte Fluids zu lenken, wie beispielsweise entionisiertes Wasser und Entwickler. Es wird weiter beobachtet, dass Eintritte in verschiedenen Positionen entlang der oberen Fläche der Düsen hierin gebildet werden können. Die Eintritte können daher mit einem vordefinierten Abstand gebildet werden, der mit Bezugnahme auf ein Düsenende 2420 relativ weiter weg ist, und in einem relativ mittleren Bereich der Düse für die Bearbeitung relativ größerer Wafer, wie beispielsweise 300 mm Wafersubstrate. Wie in 25 gezeigt wird, können andere Ausführungen eine Mehrwegedüse 2500 umfassen, die für einen Betrieb mit relativ kleineren Strukturen ausgebildet ist, wie beispielsweise 200 mm Wafersubstraten. Diese relativ kürzere Düse 2500 kann so gebildet werden, dass sie eine Gesamtlänge von etwa 4,3 in. und eine Breite von etwa 1,5 in. aufweist. Eine Reihe von Eintritten 2505, 2510 und 2515 kann ebenfalls gebildet werden, wie es hierin beschrieben wird, um verschiedene Fluids zu verteilen. Die Eintritte bei dieser veranschaulichten Ausführung werden über einen vordefinierten Abstand gebildet, der mit Bezugnahme auf ein Düsenende 2520 relativ näher ist, und sie sind im Wesentlichen in der Nähe eines Endabschnittes der Düse 2500. Die Gesamtabmessungen der Düsen hierin und das Positionieren der Düseneinsätze können in Übereinstimmung mit ausgewählten Anwendungen abgewandelt werden.
26A–B zeigen die entgegengesetzten Endabschnitte einer Mehrwegedüse 2300 (siehe 23). Wie in 26A gezeigt wird, kann eine Reihe von Sammelleitungen 2605, 2610 und 2615 längs einer im Wesentlichen in Längsrichtung verlaufenden Länge entlang der Düse 2300 wie bei den hierin beschriebenen anderen Ausführungen gebildet werden. Eine Reihe von rohrförmigen Einsätzen 2350 kann in der Düse 2300 positioniert werden, um Fluidkanäle zu liefern, die aus den Sammelleitungen heraus weg von der Düse führen. Während die veranschaulichten Sammelleitungen gebohrt sein können, wie es gezeigt wird, soll verstanden werden, dass die Endabschnitte der Sammelleitungen nachfolgend verschlossen oder verstopft werden können, um dadurch zu gestatten, dass das Fluid nur durch deren jeweiligen Eintritte eintreten und durch die Düseneinsätze entweichen kann, wie bei den anderen hierin beschriebenen Sammelleitungen. Außerdem kann eine oder mehrere Gassammelleitungen 2600 für das Aufnehmen des ankommenden Druckgases gebildet werden, um die Gasschutzdecken zu bilden, die dabei helfen, die Kreuzkontamination zwischen den verteilten Flüssigkeiten von benachbarten Düseneinsätzen 2350 zu verringern. Die Gassammelleitungen 2600 können mit den verschiedenen Gasöffnungen in Fluidverbindung sein, die entlang der unteren Fläche der Düse 2300 gebildet werden können, die eine Reihe von Endöffnungen 2362 einschließen, wie in 26B gezeigt wird. Zusätzlich kann, wie in 26A–B gezeigt wird, die untere Düsenfläche, die die Basis der Düseneinsätze 2350 umgibt, so ausgebildet sein, dass eine Reihe von einem oder mehreren Gräben 2640 gebildet wird, um einen Grad an körperlicher Trennung zwischen den Einsätzen und der daraus zu verteilenden Flüssigkeit bereitzustellen. Entweder allein oder in Kombination miteinander unterstützen die Gräben 2640 und die um die Düseneinsätze gebildeten Gasschutzdecken, dass eine Kreuzkontamination und ein Zurückspritzen verhindert werden, das durch ein Wiederverbinden des Fluids von der Oberfläche eines sich drehenden Wafersubstrates hervorgerufen wird.
Wie in 27, eine Schnittdarstellung der Mehrwegedüse 2300 aus 23 längs der Linien A-A, gezeigt wird, kann die erste Sammelleitung im Wesentlichen entlang der Länge der Düse 2300 verlaufen. Eine Vielzahl von rohrförmigen Einsätzen oder Düsenmündungen 2350 kann in die Öffnungen eingesetzt werden, die durch die untere Fläche der Düse 2300 hindurch gebildet werden. Eine weitere Ausführung ist auf das Herstellungsverfahren für das Installieren dieser Düsenmündungen in den Düsenkörper gerichtet. Diese Mündungen 2350 können aus einer Vielzahl von Materialien gebildet oder ausgewählt werden, die vorzugsweise relativ glatte Oberflächen liefern, wie beispielsweise Teflon, und einer Schrumpfung oder Kontraktion bei der Einwirkung von kalten Temperaturen unterliegen. Diese und andere Düsen hierin können eingefroren oder einer ausreichend kalten Temperatur ausgesetzt werden, so dass sie eine Wärmeschrumpfung vor dem Einsetzen in die Düsenöffnungen erfahren, die zu ihren jeweiligen Sammelleitungen führen. Eine vordefinierte Periode der Kühlzeit von bis zu 48 Stunden oder mehr kann in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren ausgewählt werden, die die ausgewählte Temperatur und den Grad der gewünschten Kontraktion umfassen. Die Mündungen können daher eingepresst werden, um sie leicht innerhalb einer gewünschten Tiefe innerhalb der Düse zu positionieren, wodurch die hierin beschriebenen gewünschten Reservoirs gebildet werden. Beim Erwärmen der Mündungen mittels Heizverfahren oder der Einwirkung einer relativ wärmeren Temperatur können die Mündungen eine Wärmeausdehnung erfahren, wodurch eine enganliegende oder relativ flüssigkeitsdichte Dichtung mit dem Düsenkörper bewirkt wird. Außerdem können, wie bei den anderen beschriebenen Ausführungen, ausgewählte Bereiche der unteren Düsenfläche, die die Basis der Düsenmündungen 2350 umgeben, aufgebaut oder weggeätzt werden, um eine Reihe von Gräben 2640 zu bilden, um ein gewünschtes Niveau der Trennung zwischen ausgestoßenen Flüssigkeitsströmen aufrechtzuerhalten, und um das Fluid darin einzuschließen oder in Kanälen zu führen. In Bereichen der Düse, die mit Gasöffnungen 2360 zwischen den Düsenmündungen 2350 ausgebildet werden, kann Flüssigkeit, die innerhalb der Gräben 2640 in Kanälen geführt wird, ebenfalls durch das Druckgas weggedrückt oder weggeblasen werden, das durch die Öffnungen 2360 und 2362 freigegeben wird. Diese und andere Flüssigkeitsverteilungsdüsenmündungen hierin können auf diese Weise mit Gasöffnungen und im Wesentlichen konkaven Flächen flankiert oder umgeben werden, die ein Netz von Gräben bilden. Während diese Düsenmündungen als einzelne Teile oder Bauteile beschrieben werden, die mit dem Düsenkörper verbunden werden, soll verstanden werden, dass diese und alle anderen Ausführungen hierin zusammenhängend mit dem Körper als Düsenverlängerungen gebildet werden können, wodurch ein einheitliches Teil gebildet wird, oder mittels einer einteiligen Konstruktion.
28–29 sind Schnittdarstellungen der in 24 gezeigten Düse 2300 entlang jeweils der Längslinien B-B und C-C. Diese Fig. veranschaulichen eine Vielzahl von Sammelleitungen 2605, 2610 und 2615 und jeweiligen Eintritten 2405, 2410 und 2415, die jenen hierin beschriebenen ähnlich sind. Eine Reihe von relativ längeren und kürzeren rohrförmigen Einsätzen wird innerhalb der Düse 2300 positioniert, um die Vielzahl der Fluids zu lenken, die verteilt werden können. Zusätzlich werden ebenfalls Gassammelleitungen 2600 im Düsenkörper bereitgestellt, wie veranschaulicht wird. Es soll verstanden werden, dass, während zwei Gassammelleitungen veranschaulicht werden, Düsen ebenfalls mit nur einer oder mehreren Gassammelleitungen durch den Düsenkörper hindurch gebildet werden können, die ebenfalls entlang einer relativ in Längsrichtung verlaufenden Länge im Wesentlichen parallel zu den Verteilungssammelleitungen oder über die Düsenbreite verlaufen können.
Eine weitere Schnittdarstellung wird in 30 bereitgestellt, die entlang einer Längslinie D-D der veranschaulichten Ausführung in 27 erhalten wird. Die Gassammelleitungen 2600 werden wiederum als entlang einer vorgegebenen Stelle innerhalb des Düsenkörpers verlaufend veranschaulicht. Um den relativen Abstand zwischen der Gassammelleitung 2600 und den Gasöffnungen der Düse zu verringern, kann es bevorzugt werden, die Gassammelleitung relativ näher an der unteren Fläche der Düse zu bilden. Wenn die Verteilungssammelleitungen 2605, 2610 und 2615 in einer relativ dreieckigen Konfiguration angeordnet werden, wie in dieser grafischen Darstellung veranschaulicht wird, kann es außerdem bevorzugt werden, die Gassammelleitung 2600 entlang eines relativ äußeren oder Randbereiches der Düse zu bilden. Es soll jedoch verstanden werden, dass das Positionieren der Gassammelleitungen in Abhängigkeit davon, wie viele dort vorhanden sind, und von der Gesamtanzahl der Verteilungssammelleitungen verändert werden kann, die innerhalb des Düsenkörpers in Übereinstimmung mit anderen Ausführungen ausgewählt werden.
31 liefert eine weitere Schnittdarstellung der in 23 gezeigten Düse 2300 entlang der Längslinie E-E. Aus dieser Veranschaulichung werden mehrere Aspekte ersehen. Beispielsweise wird die Vielzahl der sich in Längsrichtung erstreckenden Sammelleitungen 2605, 2610 und 2615 veranschaulicht, die mehrere Düseneinsätze 2350 umfassen, die aus verschiedenen Längen gebildet werden, um Fluids in relativ parallelen Strömen zu verteilen. Außerdem werden ebenfalls die Reihen von Gräben 2640 mit separaten Reihen von Düseneinsätzen 2350 veranschaulicht, um sie zu beabstanden, und um die seitlich verteilten Fluids in Kanälen zu führen, die aus der Düse ausgestoßen werden. Gas, das aus dem Netz der Düsenöffnungen 2360 austritt, kann danach eine Gasschicht erzeugen, um eine derartige Flüssigkeit zurückzudrücken und von einer Wafersubstratoberfläche zurückzuspritzen. Das Druckgas kann durch die Gassammelleitungen 2600 geführt und geliefert werden, die aus einem Gitternetz von Kanälen bestehen können, die zwischen einigen oder allen der Düseneinsätze 2350 gebildet werden. Die Gassammelleitung kann zu einer oder mehreren Gasöffnungen führen, die innerhalb relativ tieferer Abschnitte der Düsengräben angeordnet sind, um Reihen von Druckgas zu erzeugen, um relativ sich in Längrichtung erstreckende Gasschutzdecken 3100 zu bilden, um die Kreuzkontamination zu verringern. Außerdem kann die Gassammelleitung zu relativ flacheren Abschnitten der Düsengräben führen, um senkrechte Reihen von Druckgas zu erzeugen, um außerdem zusätzliche Gasschutzdecken 3200 längs der Querschnitte der Düse zu bilden.
32 liefert eine gesamte perspektivische Darstellung der Mehrwegedüse 2300. Die Vielzahl der Gassammelleitungen 2300 und Sammelleitungen 2605, 2610 und 2615 für verteilte Flüssigkeit werden wiederum mit weiterer Deutlichkeit veranschaulicht. Jeder der Düseneinsätze 2350 wird innerhalb des Düsenkörpers so positioniert, dass sich ein ausgewählter Abschnitt davon über die äußere Fläche der Düse 2300 hinaus erstreckt. Eine Reihe von Gräben 2640 wird entlang der Reihen und senkrechten Reihen von Düseneinsätzen 2300 gebildet, um eine zusätzliche körperliche Trennung zwischen der daraus verteilten Flüssigkeit bereitzustellen. Wie bei anderen Ausführungen können die Gesamtanzahl der Düseneinsätze und ihr Abstand entsprechend den ausgewählten Anwendungen variieren. Zusätzlich wird eine Vielzahl von Gasöffnungen, wie sie hierin beschrieben werden, entlang der äußeren Fläche der Düse 2300 gebildet, einschließlich der Bereiche innerhalb der Gräben zwischen den Düseneinsätzen. Eine Anzahl von Öffnungen 2305 wird ebenfalls entlang des äußeren Randbereiches der Düse 2300 gebildet, damit die Befestigungselemente hindurchgeführt werden können, um die Düse mit einem Roboterarm innerhalb eines Teilsystems des Wafer Track Systems zu verbinden, wie beispielsweise eines Entwicklungsfluidmoduls.
Alle zur Verfügung gestellten Düsen können an einem Roboterarm innerhalb eines Wafer Track Tools montiert werden. Wie in 33 (nicht maßstabgetreu) veranschaulicht wird, kann die Düse 3300 an einer Halterung 3303 für ein Aufhängen über einem Wafersubstrat 3320 befestigt werden. Die Halterung 3303 kann wiederum an einem Roboterarm 3330 montiert werden, der drehbar an einem Ständer 3340 montiert ist. Die Düse 3300 kann so über verschiedene Abschnitte des Wafers 3320 bewegt werden, so dass bestimmte verteilte Fluids durch ausgewählte Abschnitte der Düse über einem relativ mittleren Bereich des Wafersubstrates freigegeben werden können. Gleichzeitig kann die Halterung entlang einer relativen Z-Achse regulierbar sein, um den Abstand zwischen der Düse und dem darunterliegenden Wafer 3320 zu steuern. Die Halterung 3303 kann außerdem einen Ringabschnitt 3350 umfassen, der die verschiedenen Eintritte umgibt, die entlang der oberen Fläche der Düse 3300 gebildet werden, wie es hierin beschrieben wird. Es soll verstanden werden, dass der Ringabschnitt 3350 und andere Abschnitte der Halterung aus mehreren Bauteilen konstruiert oder als ein einheitlicher Körper gebildet werden können. Der Ring 3350 kann ebenfalls mit einem Kühlmantel 3360 verbunden werden, der ein flüssiges Medium in Umlauf bringt, um eine Wärmeübertragung und Temperatursteuerung der Flüssigkeit zu bewirken, die sich durch eine Vielzahl von darin enthaltenen Flüssigkeitsverteilungsleitungen 3305, 3310 und 3315 bewegt. Abschnitte des Flüssigkeitskühlmantels 3360 können innerhalb eines hohlen Abschnittes des Roboterarmes 3330 positioniert werden, wie es veranschaulicht wird. Die Flüssigkeitsverteilungsleitungen können außerdem mit den jeweiligen Eintritten verbunden werden, die in der Düse gebildet werden, um die verschiedenen flüssigen Substanzen aufzunehmen, wie beispielsweise Entwicklungsfluid und entionisiertes Wasser. Alternativ können die Leitungen durch eine andere Reihe von Kanälen innerhalb der Halterung geführt werden, die wiederum zu den Düseneintritten führen. Eine äußere Gasquelle kann in einen Durchgang geführt werden, der in der Halterung gebildet wird, der wiederum in die Gassammelleitung innerhalb der Düse führen kann. Alternativ kann der Gaseintritt direkt in die Gassammelleitung der Düse (nicht gezeigt) geführt werden, wie es in den anderen Fig. und der Beschreibung hierin beschrieben wird.
Weitere Ausführungen umfassen eine Düsengruppe, die aus einer Düse gebildet wird, die in zwei benachbarte Abschnitte halbiert wird, wobei sich jeder Abschnitt von einem mittleren Bereich über das Wafersubstrat zu seinem Umfang hin erstrecken kann. Jede Halbdüse kann zumindestens eine Flüssigkeit verteilen, oder sie kann oder kann nicht einen Gasvorhang umfassen, wie er hierin beschrieben wird. Bei derartigen Ausführungen kann sich der Winkel, der zwischen den zwei Abschnitten gebildet wird, von 0 bis 360 Grad bewegen. Wie bei anderen Ausführungen kann der relative Abstand zwischen der Düse und dem Wafersubstrat regulierbar sein, und die Düsengruppe kann relativ stationär an einem Roboterarm montiert werden, an dem sie montiert wird, oder sie kann drehbar montiert werden.
Eine Vielzahl von Halbleiterwaferbearbeitungsverfahren kann mit der hierin beschriebenen Vorrichtung komplettiert werden. Mit Bezugnahme auf ein typisches Verfahren, das hierin bereitgestellt wird, wird eine ausgewählte Flüssigkeitsverteilungsdüse auf eine Höhe von annähernd 15 mm über dem Wafersubstrat gebracht, und die Gasströmungsgeschwindigkeit wird auf etwa 20 cm³/sec. eingestellt, wenn Flüssigkeit verteilt wird. Zuerst wird die Waferoberfläche mit entionisiertem Wasser (DI) über 0–10 sec. benetzt, während zwischen 0–2000 U/min. gedreht wird. Danach kann nach einer Verzögerung von 0–5 sec. die Entwicklerverteilung mit 0–1000 U/min. über 0–5 sec. beginnen. Das Ziel hierbei ist, dass die Waferoberfläche vollständig bedeckt wird, ohne dass ein Entfeuchten erfolgt. Danach wird ein Entwicklerfluid-Puddle gebildet. Der Entwicklungsvorgang setzt sich über 2–100 sec. fort, während der Wafer entweder im Ruhezustand ist oder schwingt. Im Anschluss an diese Verfahrensweise beginnt die Verteilung von entionisiertem Wasser, während mit 0–2000 U/min. über 0–100 sec. gedreht wird, um den aufgelösten Resist wirksam zu spülen, ohne dass Ausfällungen und ein Zurückspritzen bewirkt werden.
Schließlich werden die Wafer mit 1000–3000 U/min. über 5–30 sec. getrocknet. Es soll verstanden werden, dass weitere Verteilungs- und Spülmethodologien mit der Vorrichtung und den Verfahren praktisch durchgeführt werden können, die hierin bereitgestellt werden.
Es ist nicht gedacht, dass die Beschreibungen und Veranschaulichungen der bevorzugten Ausführungen in einem begrenzenden Sinn ausgelegt werden., Verschiedene Abwandlungen in der Form und dem Detail der Ausführungen ebenso wie andere Veränderungen werden für einen Fachmann bei Bezugnahme auf die vorliegende Offenbarung ersichtlich sein.

Claims

Mehrwegedüse für das Verteilen von Fluids in einem Entwicklungsfluidmodul, die aufweist: einen Düsenkörper (2300), der mit mindestens einer Flüssigkeitssammelleitung (2605, 2610, 2615) in Fluidverbindung mit mindestens einem Fluideintritt (2505, 2510, 2515) und mindestens einer Gassammelleitung (2360) in Fluidverbindung mit mindestens einem Gaseintritt (2600) ausgebildet ist; und eine Vielzahl von rohrförmigen Düseneinsätzen (2350) für das Verteilen der Fluids, die innerhalb des Düsenkörpers positioniert sind, wobei sich mindestens ein Abschnitt eines jeden Düseneinsatzes von dort aus erstreckt, und wobei jeder Düseneinsatz in Fluidverbindung mit der Flüssigkeitssammelleitung ist, um den Durchgang der verteilten Fluids dort hindurch zu gestatten, dadurch gekennzeichnet, dass: der Düsenkörper (2300) ein Netz von Gräben zwischen der Vielzahl der Düseneinsätze in einem Gittermuster und ein Netz von Gasöffnungen (2360, 2362) umfasst, das im Netz der Gräben und in Fluidverbindung mit der Gassammelleitung (2600) ausgebildet ist, die im Wesentlichen benachbart ausgewählten Düseneinsätzen (2350) gebildet wird, um dadurch Schutzdecken aus Gas für das Milder der Kreuzkontamination von verteilten Fluids zu liefern, die aus den Düseneinsätzen abgegeben werden.
Mehrwegedüse nach Anspruch 1, bei der der Düsenkörper (2300) mit einer ersten Flüssigkeitssammelleitung (2505), die in Fluidverbindung mit dem ersten Fluideintritt (2605) ist, und einer zweiten Flüssigkeitssammelleitung (2510) ausgebildet ist, die in Fluidverbindung mit einem zweiten Fluideintritt (2610) ist.
Mehrwegedüse nach Anspruch 2, bei der der erste Fluideintritt (2505) und der zweite Fluideintritt (2610) auf einer oberen Fläche des Düsenkörpers (2300) gebildet werden.
Mehrwegedüse nach Anspruch 3, bei der der erste und zweite Fluideintritt (2505, 2510) innerhalb eines relativ mittleren Bereiches auf der oberen Fläche des Düsenkörpers (2300) gebildet werden.
Mehrwegedüse nach Anspruch 1, bei der der erste Fluideintritt (2505) mit einer ersten Entwicklerfluidquelle für das Verteilen des ersten Entwicklerfluids über ein Wafersubstrat (3320) innerhalb des Entwicklungsfluidmoduls verbunden ist, und bei der der zweite Fluideintritt (2510) mit einer zweiten Entwicklerfluidquelle für das Verteilen des zweiten Entwicklerfluids über das Wafersubstrat (3320) verbunden ist.
Mehrwegedüse nach Anspruch 1, bei der das Netz von Gasöffnungen (2360, 2362) eine Gittermusteranordnung auf einer äußeren Fläche des Düsenkörpers bildet, und bei der die Düseneinsätze (2350) innerhalb des Gittermusters so angeordnet sind, dass das Gas, das aus den Gasöffnungen (2360, 2362) ausströmt, im Wesentlichen parallele Schutzdecken aus Gas für das Verringern der Kreuzkontamination der verteilten Fluids bildet.
Mehrwegedüse nach Anspruch 6, bei der die äußere Fläche eine Bodenfläche des Düsenkörpers (2300) definiert, die über einem Wafersubstrat (3320) innerhalb des Entwicklungsfluidmoduls positioniert wird.
Mehrwegedüse nach Anspruch 1, bei der der Düsenkörper (2300) mit einer Stirnfläche ausgebildet ist, und bei der ein Paar Entwicklerfluideintritte darauf ausgebildet sind, um die Zuführung des Entwicklerfluids in ein entsprechendes Paar von Flüssigkeitssammelleitungen für das Verteilen des Entwicklerfluids durch eine ausgewählte erste Gruppe von Düseneinsätzen auf ein Wafersubstrat zu erleichtern, und bei der ein Spülfluideintritt ebenfalls darauf ausgebildet ist, um die Zuführung eines Spülfluids in eine entsprechende Flüssigkeitssammelleitung für das Verteilen eines Spülfluids durch eine ausgewählte zweite Gruppe von Düseneinsätzen auf das Wafersubstrat (2300) zu erleichtern.
Mehrwegedüse nach Anspruch 1, bei der der Düsenkörper (2300) ein Gitternetz von Gräben (2640) umfasst, das längs eines ausgewählten Bereiches der Bodenfläche des Düsenkörpers (2300) und zwischen einer vorgegebenen Gruppe von Düsenverlängerungen gebildet wird, um die sich seitlich bewegenden Fluids, die aus den Düseneinsätzen (2350) abgegeben werden, in Kanälen zu führen.