KR102476462B1 - 인라인 분사 커패시터 시스템 - Google Patents

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KR102476462B1
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안톤 제이. 데빌리어스
로날드 나스만
제임스 그루트고드
주니어 노만 에이. 제이콥슨
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

유체 분사 장치 및 방법이 개시된다. 시스템은 유체의 전하를 수집하기 위해 팽창하고, 유체 전달 및 분사를 돕기 위해 수축하도록 구성된 인-라인 또는 선형 블래더 장치 어레이를 포함한다. 블래더 어레이는 블래더 어레이의 각 블래더의 외부 표면에 공통인 압력-제어 유체의 챔버 내에 배치된다. 동시에, 선형 블래더 어레이 내의 일부 블래더는 일부 블래더가 유체를 수집하고 있는 동안 유체를 분사하고 있거나 유체를 유지하고 있을 수 있다. 주어진 필터링 속도는 분사 속도보다 낮을 수 있으므로, 본 명세서의 시스템은 미세 제조를 위한 유체 필터링을 종종 수반하는 필터 지연을 보상하면서 결함 생성 가능성을 감소시키는 대체로 선형인 구성을 제공한다. 여러 개의 블래더를 사용하면 선택적 분사를 위하여 여러 가지 유형의 유체가 준비될 수 있다.

Description

인라인 분사 커패시터 시스템
본 출원은 "인라인 분사 커패시터 시스템(Inline Dispense Capacitor System)"이라는 명칭의 2015년 6월 26일에 출원된 미국 가특허출원 번호 제62/185,233호의 이익을 주장하며, 이는 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 개시는 반도체 제조에 관한 것으로, 특히 필름 분사/코팅 및 현상 공정 및 시스템에 관한 것이다.
코팅기(coater)/현상기(developer) 툴에 대한 다양한 공정은 특정 유형의 프로세싱을 위하여 기판 또는 웨이퍼 상에 분사될 상이한 화학 물질을 특정한다. 예를 들어, 다양한 레지스트(포토레지스트) 코팅이 기판 표면 상에 분사될 수 있다. 또한, 다양한 현상액 및 용매가 웨이퍼 상에 분사될 수 있다. 그러나 다양한 화학 물질을 웨이퍼에 분사할 때 한 가지 문제는 분사된 화학 물질의 결함을 피하는 것이다. 화학 물질에 임의의 작은 불순물이나 응집(coagulation)이 생기면 웨이퍼에 결함이 생길 수 있다. 반도체 피쳐의 크기가 계속 감소함에 따라, 분사된 화학 물질의 결함을 피하고 제거하는 것이 점차 중요해지고 있다.
기판 상에 분사된 액체로부터 결함을 피하기 위한 한가지 선택 사항은 코팅기/현상기 툴에서 사용하기 위하여 사전-필터링된 화학 물질(chemistry)을 구매하는 것이다. 그러나, 이러한 사전-필터링된 화학 물질은 매우 고가일 수 있으며, 사전-필터링에도 불구하고 수송(transport) 또는 사용 중에 화학적 결함을 유발할 수 있다. 결함을 피하기 위한 또 다른 옵션은 기판 상에 분사하기 직전에 반도체 제조 툴(예를 들어, 코팅기/현상기)에서 화학 물질을 필터링하는 것이다. 분사(필터링 사용 시점) 직전에 필터링을 수행하는 것과 관련된 하나의 문제점은 유속 감소이다. 예를 들어, 순도 요건을 충족시키기 위하여 충분히 필터링된 유체를 전달하기 위하여서는 비교적 미세한 필터가 요구된다. 미세 필터를 사용하는 것에 대한 어려움은 유체 화학(fluid chemistry)이 이러한 비교적 미세한 필터를 통하여 푸시(push)되고 있을 때 그러한 필터들이 주어진 화학의 유체 흐름 속도를 감소시킨다는 것이다. 많은 반도체 제조 공정은 특정 화학 물질을 지정된 파라미터를 준수하는 유속으로 분사해야 한다. 그러한 주어진 지정된 유속보다 높거나 낮은 유속을 갖는 것은 기판 상에 결함을 초래할 수 있다. 다시 말해서, 점점 더 미세한 필터를 통하여 유체를 충분히 빠르게 또는 허용 가능한 속도로 푸시하기가 어렵다.
본 명세서 개시된 기술은 지정된 분사 유속을 동시에 제공하면서 비교적 느린 유체 필터링 속도를 보상하는 시스템을 제공한다. 다시 말해서, 본 명세서의 시스템은 필터링 속도(filtration rate)보다 빠른 분사 속도로 필터링된 액체를 기판 상에 분사할 수 있다. 이러한 시스템은 필터와 분사 노즐 사이에 배치된 하나 이상의 분사 커패시터를 포함할 수 있다. 분사 커패시터는 유체 흐름 및/또는 압력을 증가시키거나 감소시키기 위하여 선택적으로 구부러지는 가요성 막(flexible membrane) 또는 표면을 포함한다. 또한, 분사 커패시터는 결함 유도 기하학적 구조가 없는 선형 유체 도관을 규정한다. 일 실시 예에서, 시스템은 주어진 필터와 대응하는 분사 노즐 사이의 각 전달 라인(delievery line) 내의 유체의 양을 증가시키기 위하여 외측으로 휘어질 수 있고/있거나 특정 압력 및/또는 유속을 유지하기 위하여 전달 라인 내의 유체의 흐름을 감소시키도록 수축할 수 있는 하나 이상의 블래더 또는 가요성 라인 컴포넌트를 포함할 수 있다. 이러한 시스템은 주어진 분사된 화학적 유체가 비교적 미세한 필터를 사용하여 웨이퍼 상에 분사되기 직전에 필터링될 수 있고 필터링 속도보다 더 빠른 지정된 분사 속도를 여전히 유지할 수 있다는 점에서 유리하다.
유체 분사 시스템에 대한 또 다른 문제점은, 특히 반도체 웨이퍼와 같은 기판을 코팅하는데 사용되는 코팅기/현상기 툴과 같은 단일 툴로부터 다수의 상이한 유형의 유체를 분사하는 능력이다. 통상적으로, 상이한 유형의 유체를 분사하는 것은 화학 변화 전에 수동으로 화학 소스를 교체하고 도관 라인을 세척하거나, 또는 대안적으로 단일 화학 작용을 하는 각각의 툴(분사 시스템)로 비교적 넓은 영역에 걸쳐 다수의 툴이 분산(spread)되게 하는 것을 포함한다. 그러나, 본 명세서의 기술은 각 유체에 대해 시스템 상에 별도의 펌프를 요구하지 않으면서 다중 유체 분사 시스템을 제공한다. 또한, 시스템은 제어 가능하게 유체의 전하를 수집(collect)하고, 유체의 전하를 유지(hold)하며, 유체의 전하를 분사할 수 있는 분사 블래더 세트로 구성된다. 상기 세트 내의 각 분사 블래더는 독립적으로 동작되어, 다른 블래더가 전하를 수집하거나 유체의 전하를 유지하고 있는 동안 일부 블래더는 분사되고 있을 수 있다.
일 실시 예는 유체 전달을 위한 장치를 포함한다. 상기 장치는 압력-제어 챔버를 규정하는 가압 유체 하우징(pressurized fluid housing)을 포함한다. 가압 유체 하우징은 공통 압력-제어 유체를 담도록(contain) 구성된다. 복수의 블래더들이 압력-제어 챔버 내에 위치된다. 복수의 블래더들은 각각의 블래더 공정 유체 유입구 및 블래더 공정 유체 배출구를 갖는다. 각각의 블래더 공정 유체 유입구는 압력-제어 챔버의 대응하는 챔버 공정 유체 유입구에 연결된다. 각각의 블래더 공정 유체 배출구는 압력-제어 챔버의 대응하는 챔버 공정 유체 배출구에 연결된다. 각 블래더는 각각의 블래더 공정 유체 유입구와 대응하는 블래더 공정 유체 배출구 사이의 선형 흐름 경로를 규정한다. 각 블래더는 각 블래더에 의해 규정된 체적이 변화 가능하도록 압력-제어 챔버 내에서 팽창 및 수축하도록 구성된다. 각 블래더는 각 블래더에 전달된 공정 유체의 유체 압력을 제어 가능하게 조정하도록 구성된 각각의 압력-제어 전달 시스템으로부터 공정 유체를 수용(receive)하도록 구성된다. 압력-제어 챔버는 공통 압력-제어 유체를 담도록 구성되어, 압력-제어 챔버가 공통 압력-제어 유체로 채워질 때, 공통 압력-제어 유체는 복수의 블래더들 중 각 블래더의 외부 표면에 접촉한다. 압력-제어 챔버는, 공통 압력-제어 유체의 유체 압력을 선택적으로 증가 또는 감소시켜 각 블래더의 외부 표면에 가해지는 압력을 증가 또는 감소시키는 챔버 압력-제어 메카니즘을 포함한다. 제어기는 챔버 압력-제어 메카니즘을 작동시키고 각 블래더에 가해지는 압력-제어 유체의 유체 압력을 선택적으로 증가 또는 감소시켜 각 블래더에 의해 규정된 체적이 각 블래더 내의 공정 유체 압력에 따라 선택적으로 증가 또는 감소하도록 구성된다.
다른 실시 예는 다수의 공정 유체의 전달을 제어하는 방법을 포함한다. 이 방법은 압력-제어 챔버 내에 위치된 복수의 블래더들 중 각 블래더 내에 각각의 공정 유체를 수용하는 단계를 포함한다. 각 블래더는 압력-제어 챔버를 통과하는 선형 흐름 경로를 규정한다. 각 블래더는 각 블래더에 의해 규정된 체적이 변화 가능하도록 압력-제어 챔버 내에서 팽창 및 수축하도록 구성된다. 각각의 압력-제어 전달 시스템으로부터 수용된 각각의 공정 유체는 각 블래더에 전달된 공정 유체의 유체 압력을 제어 가능하게 조정하도록 구성된다. 압력-제어 챔버 내에 담긴 공통 압력-제어 유체가 유지된다. 공통 압력-제어 유체는 압력-제어 챔버 내의 복수의 블래더들 중 각 블래더의 외부 표면 상에 공통 압력을 가한다. 공통 압력-제어 유체의 압력을 제어하고 각각의 공정 유체의 공급 압력을 제어하고 각 블래더에 대응하는 분사 밸브를 제어함으로써, 각 블래더 내의 공정 유체 체적이 선택적으로 증가, 감소 또는 유지된다.
물론, 여기서 설명된 바와 같이 상이한 단계들의 논의 순서는 명확하게 하기 위하여 제시되었다. 일반적으로 이러한 단계들은 임의의 적절한 순서로 수행될 수 있다. 또한, 본 명세서의 상이한 특징들, 기술들, 구성들 등 각각이 본 개시의 상이한 장소들에서 논의될 수 있지만, 각각의 개념들이 서로 독립적으로 또는 서로 조합되어 실행될 수 있는 것으로 의도된다. 따라서, 본 발명은 많은 상이한 방식으로 구체화되고 보일 수 있다.
이 요약 부분은 모든 실시 예 및/또는 본 개시 또는 청구된 발명의 점진적으로 신규한 양상을 특정하지는 않는다는 것을 유의해야 한다. 대신, 이 요약은 상이한 실시 예들 및 종래 기술에 비해 대응하는 신규한 점에 대한 예비 논의만을 제공한다. 본 발명 및 실시 예들의 추가 세부 사항 및/또는 가능한 관점에 대해, 독자는 이하에 더 논의되는 바와 같이 상세한 설명 부분 및 본 개시의 대응하는 도면을 참조한다.
본 발명의 다양한 실시 예 및 그에 따른 다수의 이점에 대한 보다 완전한 이해는 첨부 도면과 관련하여 고려되는 이하의 상세한 설명을 참조하면 쉽게 명백해질 것이다. 도면은 일정한 비율일 필요는 없고, 대신 특징들, 원리들 및 개념들을 설명할 때 강조를 둔다.
도 1은 본 명세서에서 설명되는 분사 커패시터 어레이의 단면 개략도이다.
도 2는 본 명세서에서 설명되는 분사 커패시터 어레이의 단면 개략도이다.
도 3은 본 명세서에서 설명되는 분사 커패시터 어레이를 위한 제어 시스템의 단순화된 개략도이다.
도 4는 본 명세서에서 설명되는 분사 커패시터 어레이의 예시적인 실시 예의 사시도이다.
본 명세서에서의 기술은 미세 제조를 위한 유체 필터링을 종종 수반하는 필터-지연(filter-lag)을 보상하는 인-라인 분사 시스템으로서 구현될 수 있다. 본 명세서에서 이러한 분사 솔루션은 결함 생성 기회를 더 감소시킨다. 통상적으로 유체 전달 시스템 (압력 측정 디바이스 또는 저장소(reservoir)와 같은) 유체 라인에 매달린 "데드 레그(dead leg)"를 가지거나 유체에 결함을 생성할 상당한 기회를 초래하는 다른 불연속성을 갖는다. 유체 커넥터(fluid connector)는 유체 도관 벽(내부 벽) 상의 결함을 줄이도록 설계된다. 임의의 거친(rough) 커넥터 또는 구부러진 부분(bend)은 유체가 재순환되거나 느려지거나 아니면 정지되어 응집을 초래할 수 있게 되는 장소를 유발할 수 있다. 따라서, 피스톤, 방해판(baffle) 또는 측면 부착 저장소를 구비하면 유체가 고착되거나 느려지는 많은 바람직하지 않은 교차 흐름과 장소가 생길 수 있다. 이러한 교차 흐름 및 느린 장소(spot)는 유체 내에서 입자 생성을 초래할 수 있다. 그런 다음, 그러한 입자는 실리콘 웨이퍼와 같은 주어진 기판 상에 분사될 때 결함이 된다.
따라서, 본 명세서의 시스템은 인-라인(선형) 블래더 장치를 포함한다. 이러한 인-라인 블래더가, 유체가 교차 흐름을 가지거나 유체 흐름이 느려지지 않도록 하는 관통 관(through tube)(대략 균일한 단면)으로서 구성될 때, 더 향상된 분사 결과가 달성된다. 유체가 해당 노즐에서 기판 상으로 분사되지 않는 때인 분사 오프 주기(dispense-off period) 동안, 공정 유체가 미세 필터(마이크로 필터)를 통하여 푸시된 후 공정 유체가 이 블래더에서 (팽창하는 블래더로서) 수집될(collect) 수 있다. 일 실시 예에서, 유체 분사 커패시터는 분사 오프 기간 동안 분사 커패시터에 들어가기 직전에 필터링된 유체로 채워지도록 구성된다. 일부 예시적인 분사 애플리케이션에서, 주어진 유체는 미리 결정된 유속(예를 들어, 0.4 내지 1.4 cm3/초)으로 분사되고, 이 유체는 약 1초 동안과 같이 비교적 짧은 시간 동안 (기판 상에) 분사되고 그 후 유체 분사 시스템은 휴지(rest) 기간 동안 다시 사용되지 않을 수 있다. 이 휴지 기간은 약 15초부터 60초 이상까지 어디라도 될 수 있다.
노즐로부터의 분사가 다시 시작될 때, 인-라인 블래더는 공정 유체를 수집하는 상태에서 공정 유체를 배출(expel)하는 상태로 역전된다. 환언하면, 이러한 실질적으로 선형인 블래더는 팽창되어 공정 유체의 전하를 수집하고 이어서 선택적으로 압축되어, 수집된 유체의 전하를 배출(discharge)함으로써 특정 공정 유체의 유속을 유지하는 것을 돕는 커패시티를 가진다. 따라서, 이러한 구성은 분사 커패시터를 갖는 시스템을 제공하며, 분사 커패시터는 블래더를 통하여 공정 유체의 실질적으로 선형인 흐름 경로를 모두 유지하면서, 유체의 전하를 수용하도록 팽창되고 유체의 축적된 전하를 배출하는데 도움이 되게끔 수축하도록 구성되는 블래더 또는 팽창 가능 부재를 포함한다.
분사 커패시터의 팽창 및 수축은 인-라인 블래더를 둘러싸거나 인-라인 블래더 그룹을 둘러싸는 압력-제어 유체를 제어하는 결합된 공압(pneumatic) 또는 유압(hydraulic) 시스템을 통하여 달성될 수 있다. 원형, 정사각형 및 타원형과 같이 인-라인 블래더의 다양한 단면 형상이 있을 수 있다. 본 명세서의 실시 예를 설명하는데 편의상, 본 개시는 대략 타원형 또는 원형 형상을 갖는 블래더에 주로 초점을 맞출 것이다. 상이한 단면 형상은 상이한 장점을 제공한다. 타원형 단면 형상을 갖는 블래더를 사용하는 하나의 이점은 팽창 및 수축을 위한 주요 편향(deflection) 표면이 될 수 있는 2개의 비교적 편평한 대향 표면을 갖는 것이다. (원형 단면과 같이) 실질적으로 균일하거나 대칭인 단면 형상에서, 모든 측벽 표면은 대략 균일하게 팽창 및 수축될 수 있다.
결함을 예방하는 것뿐만 아니라, 유체를 분사하는 또 다른 어려움은 기판 처리의 상이한 단계(stage)에서 상이한 유형의 유체가 분사되어야 하는 요구가 증가한다는 것이다. 이는 특히 기판 패터닝의 추세에 해당한다. 더 작은 피처 크기를 생성하기 위하여 그리고 포토리소그래피의 광학적 한계 때문에, 증가하는 수의 층들이 이중 패터닝, 4중 패터닝, 자기 정렬 패터닝 등과 같은 패터닝에 대해 지정된다. 그러나, 본 명세서의 기술은 유체 분사를 돕기 위하여 여러 개의 펌프를 요구하지 않고도 여러 가지 상이한 유체 유형을 전달할 수 있는 분사 커페시터를 제공한다.
이제 도 1을 참조하면, 분사 커패시터들의 어레이와 같은 유체 전달을 위한 장치의 간략한 개략도가 도시되고 여기에 설명될 것이다. 상기 장치는 압력-제어 챔버(121)를 규정하는 가압 유체 하우징(120)을 포함한다. 가압 유체 하우징은 공통 압력-제어 유체를 담도록 구성되거나 건설되거나, 또는 대기압보다 큰 압력에서 유체를 담도록 적어도 구성된 용기(container) 또는 다른 장치이다. 따라서, 가압 유체 하우징은 다양한 압력 하에서 유체를 수용하고 담도록 구성된 하우징 또는 구조를 지칭한다.
복수의 블래더들이 압력-제어 챔버(121) 내에 위치된다. 주어진 실시 예에서 사용하기 위하여 선택된 블래더들의 수는 분사 요건, 이용 가능한 공간 등에 기초할 수 있다. 도 1의 예에는 6개의 블래더가 도시되어 있다. 이는 블래더(115-1, 115-2, 115-3, 115-4, 115-5 및 115-6)를 포함한다. 복수의 블래더는 각각의 블래더 공정 유체 유입구 및 블래더 공정 유체 배출구를 갖는다. 각 블래더 공정 유체 유입구(116)는 압력-제어 챔버(121)의 대응하는 챔버 공정 유체 유입구(118)에 연결된다. 각각의(each respective) 블래더 공정 유체 배출구(117)는 압력-제어 챔버(121)의 대응하는 챔버 공정 유체 배출구(119)에 연결된다. 각 블래더는 각각의 블래더 공정 유체 유입구와 대응하는 블래더 공정 유체 배출구 사이의 선형 흐름 경로(또는 대략 선형인 흐름 경로)를 규정한다. 각 블래더는 각 블래더에 의해 규정된 체적이 변화 가능하도록 압력-제어 챔버 내에서 팽창 및 수축하도록 구성된다. 압력-제어 챔버(121)는 다양한 형상 및 구성으로 구현될 수 있음을 주목해야 한다. 예를 들어, 일부 실시 예에서, 가압 유체 하우징(120)은 복수의 블래더들을 수용(accommodate)하도록 압력-제어 채널을 규정할 수 있다.
각 블래더는 각 블래더에 전달된 공정 유체의 유체 압력을 제어 가능하게 조정하도록 구성된 각각의 압력-제어 전달 시스템으로부터 공정 유체를 수용하도록 구성된다. 압력-제어 전달 시스템(131-1, 131-2, 131-3, 131-2, 131-3, 131-4, 131-5, 및 131-6)은 유체 저장소 및 각각의 블래더(115)에 가압 유체를 제어 가능하게 전달하기 위한 메카니즘을 포함할 수 있다. 그러한 액체 패키징, 수용 및 전달 시스템은 상업적으로 이용 가능하다. 이러한 압력-제어 전달 시스템은 분사 컴포넌트뿐만 아니라 블래더 어레이, 압력-제어 전달 시스템을 제어하도록 구성된 중앙 제어기에 연결될 수 있다. 블래더(115)를 통한 공정 흐름 유체의 흐름은 블래더를 통한 공정 유체 흐름을 선택적으로 허용하거나 차단할 수 있는 분사 밸브(136-1, 136-2, 136-3, 136-4, 136-5 및 136-6)에 의해 제어된다.
압력-제어 챔버(121)는 공통 압력-제어 유체(127)를 수용하도록 구성되어, 압력-제어 챔버(121)가 공통 압력-제어 유체(127)로 채워질 때, 공통 압력-제어 유체(127)는 복수의 블래더들 중 각 블래더의 외부 표면과 접촉한다. 압력-제어 챔버(121)는 공통 압력-제어 유체(127)의 유체 압력을 선택적으로 증가시키거나 감소시켜 각 블래더의 외부 표면에 가해지는 압력을 증가 또는 감소시키는 챔버 압력-제어 메카니즘을 포함한다.
상기 장치는 제어기를 포함할 수 있고, 상기 제어기는 챔버 압력-제어 메카니즘을 작동시키고, 각 블래더에 가해진 압력-제어 유체의 유체 압력을 선택적으로 증가 또는 감소시켜 각 블래더에 의해 규정된 체적이 각 블래더 내의 공정 유체 압력에 따라 선택적으로 증가하거나 감소하도록 구성된다. 따라서, 도 1에서 일반적으로 볼 수 있는 바와 같이, 각 블래더는 압력-제어 챔버(121) 내에 위치되고 챔버의 일 측부에서 다른 측부로 선형 흐름 경로를 본질적으로 따르는 팽창 가능/수축 가능 도관(expandable/shrinkable conduit)으로서 구현될 수 있다. 따라서, 각각의 공정 흐름 유체는 각 블래더를 통하여 일반적으로 선형적으로 흐를 수 있다. 예로서, 공정 흐름 유체는 주어진 기판 상에 증착하기 위한 포토레지스트 조성물, 블록 공중합체(block copolymer), 용매 등을 포함할 수 있다. 따라서, 각 블래더는 블래더 단면 높이보다 더 큰 블래더 길이를 가질 수 있다. 주어진 시간에 주어진 블래더 내의 공정 유체 압력은 (1) 각각의 압력-제어 전달 시스템으로부터의 (포토레지스트와 같은) 공정 유체의 유체 전달 압력,(2) 공통 압력-제어 유체의 유체 압력 및 (3) 대응하는 분사 밸브의 상태에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어, 블래더(115-1)는 팽창된 상태에 있다. 이는 분사 밸브(136-1)가 오프 위치에 있는 동안 공정 유체 전달 압력이 공통 압력-제어 유체(127)로부터의 압력보다 더 크기 때문일 수 있다. 블래더(115-2)는 분사 동작을 개시하는 상태에 있다. 분사 밸브(136-2)가 개방되어 있을지라도 블래더(115-2)는 공정 유체의 전하를 유지하면서 팽창되고, 따라서 공정 유체는 부분적으로는 압력-제어 유체(127)로부터의 압력에 기인하여 블래더(115-2)로부터 유출되기 시작하고, 블래더(115-2)는 이 동작 동안 수축하게 될 것이다. 블래더(115-3)는 분사 동작 중에 (분사 밸브(136-3)가 개방된 상태에서) 부분적으로 수축된 블래더를 도시하는 반면, 블래더(115-6)는 분사 밸브(136-6)가 개방된 상태에서 공정 유체의 전하를 배출한 후에 분사 동작의 끝에서와 같이 완전히 수축된 상태로 도시된다. 분사 사이클 완료 후 분사 밸브가 공정 유체의 전하를 수집하기 위하여 폐쇄된다. 예를 들어, 분사 밸브(136-4)는 폐쇄되어 블래더(115-4)가 공정 유체의 전하를 수집하기 시작할 수 있다. 블래더(115-5)는 부분적으로 팽창되어(분사 밸브(136-5)가 폐쇄됨) 전하 수집의 진행을 나타낸다. 따라서, 블래더 어레이(유체 분사용 분사 커패시터라고도 알려져 있음)는 블래더 어레이에 균일하고 조정 가능한 압력을 가하기 위하여 공통 유체를 사용하는 엔클로저 내에 배열(arrayed)될 수 있다. 대응하는 압력 전달 시스템과 분사 밸브를 사용하여, 각 블래더가 분사, 전하 수집 또는 전하 유지 상태에 대해 독립적으로 제어될 수 있고, 모두 공통 압력-제어 유체용 단일 압력 조절 메커니즘으로 제어할 수 있다.
다른 실시 예들은 각 블래더의 팽창을 각각의 최대 블래더 체적으로 물리적으로 제한하도록 구성된 블래더 팽창 제약부(bladder expansion constraint)를 이용하는 것을 포함할 수 있다. 도 2는 이러한 블래더 팽창 제약부의 일 실시 예를 도시한다. 블래더 팽창 제약부(135-1, 135-2, 135-3, 135-4, 135-5 및 135-6)가 도시되어 있다. 블래더 팽창 제약부는 각 블래더와 블래더 팽창 제약부의 블래더-대향 표면들 사이에서 공통 압력-제어 유체가 이동하는 것을 허용하는 하나 이상의 개구를 각각 규정할 수 있음을 유의해야 한다. 블래더 팽창 제약부는 각 블래더의 외부 표면과 접촉하기 위한 표면을 규정한다. 블래더 팽창 제약부는 본질적으로 각 블래더의 팽창을 제한하는 물리적 용기를 제공한다. 다시 말해서, 주어진 블래더가 공정 유체의 전하 수집으로 인해 체적이 증가함에 따라, 이 블래더는 블래더 팽창 제약부에 의해 규정된 공간을 본질적으로 채울 때까지 팽창할 것이다. 이 시점에서, 주어진 블래더의 공정 유체 압력이 증가될 수 있으나, 블래더의 팽창된 체적을 증가시키지 않는다. 예를 들어, 블래더 팽창 제약부는 충분한 표면적 및 강성을 갖도록 구성되어, 각각의 블래더가 블래더 팽창 제약부와 완전히 접촉한 후 블래더의 추가 체적 팽창이 블래더 팽창 체약부와 완전한 접촉 시의 블래더 체적의 1% 미만으로 제한된다.
도 2의 예시적인 실시 예에서, 블래더 팽창 제약부는 다중 블래더 슬리브(sleeve)로서 도시되는데, 각각의 블래더 슬리브가 각 블래더 주위에 위치되고, 각각의 블래더 슬리브가 대응하는 팽창된 블래더의 형상에 거의 일치한다. 본 예에서, 도시된 슬리브는 각 블래더의 길이의 대략 중심점에서 가장 넓은 직경을 갖는 그러한 원뿔 형상의 베이스(base)를 가진 원뿔 형상이라는 것을 유의해야 한다. 이를 통하여 주어진 블래더가 공정 유체 유입구 및 배출구로의 점진적인 테이퍼를 가지고 중심점(공정 유체 유입구와 배출구에서 가장 멀리 떨어져 있음)에서 더 팽창될 수 있다. 따라서, 블래더 팽창 제약부는 블래더 팽창 제약부의 단부들과 비교하여 더 큰 캐비티(cavity) 직경을 규정하는 중심 부분을 갖는 긴(elongated) 형상을 가질 수 있다.
인식할 수 있는 바와 같이, 본 명세서에서 사용될 수 있는 많은 상이한 블래더 제약부 설계가 존재한다. 예를 들어, 제약부는 메쉬 튜브, 천공된 슬리브, 포물면 캐비티 등일 수 있다. 일부 실시 예에서, 제약부는 팽창을 제한하는 중합체 재료 내의 와이어와 같은 블래더 재료 자체로 있을 수 있다. 다른 예에서, 슬리브 제약부 대신에, 압력-제어 챔버 자체가 각 블래더를 둘러싸고 블래더 팽창을 물리적으로 억제하기에 충분한 블래더 접촉 표면적을 갖는 블래더 팽창 형상을 규정하는 블래더 대향 표면들을 규정하도록 성형될 수 있다. 모든 블래더에 동일한 압력을 동시에 가하기 위하여 압력-제어 유체를 담기에 충분한 체적을 가진 개구와 공간이 포함될 수 있다.
압력-제어 챔버(121)는 블래더(115)의 외부 표면에 가해진 압력-제어 유체(127)의 유체 압력을 선택적으로 증가 또는 감소시키는 압력-제어 메커니즘을 포함한다. 제어기는 압력-제어 메커니즘을 작동시키고, 블래더(115)의 외부 표면에 가해진 압력-제어 유체(127)의 유체 압력을 선택적으로 증가 또는 감소시키도록 구성된다. 이러한 압력-제어 메커니즘은 유압 유닛(hydraulic unit)(140)을 포함할 수 있고, 이는 또한 공압 유닛(pneumatic unit)으로서 구체화될 수 있다. 이러한 유압 유닛(140)은 대응하는 압력-제어 유체 유입구(들)와 함께 압력-제어 챔버(121)의 외부에 위치될 수 있다. 다른 실시 예에서, 압력-제어 하우징의 전체 측면 또는 단면은 차동 압력(pressure differential)을 생성하도록 작동될 수 있다.
일 실시 예에서, 압력-제어 메커니즘은 압력-제어 챔버(121)로부터 압력-제어 유체(127)를 당기는(pull) 것 및 압력-제어 유체(127)를 압력-제어 챔버(121) 내로 푸시(push)하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 압력-제어 메커니즘 또는 시스템은 블래더를 둘러싸는 가스 또는 액체를 선택적으로 증가시키거나 감소시키는 공압 또는 유압 시스템을 사용하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 시스템은 예를 들어 공정 제어 유체를 압력-제어 챔버 내로 또는 압력-제어 챔버로부터 이동시키기 위하여 피스톤을 사용할 수 있다. 일부 실시 예에서, 이러한 피스톤은 압력-제어 챔버의 외부에 위치될 수 있다. 다른 실시 예에서, 피스톤 표면은 압력-제어 챔버의 하나의 벽 또는 내부 표면을 규정할 수 있다.
다른 실시 예에서, 이러한 유압 또는 공압 시스템은 완전히 부재(absent)일 수 있고, 블래더들 중 하나는 챔버 압력-제어 메카니즘으로서 사용되도록 구성된다. 이러한 실시 예에서, 대응하는 분사 밸브는 영구적으로 오프 위치에 있을 수 있고, 대응하는 공정 유체 전달 압력 시스템은 블래더 내의 압력을 선택적으로 증가 및 감소시키도록 제어될 수 있어서, 결국 압력-제어 유체의 압력에 영향을 줄 수 있다.
따라서, 일부 실시 예에서, 제어기는 블래더들의 제2 부분을 팽창시키지 않고 블래더들의 제1 부분을 선택적으로 팽창시키도록 구성될 수 있다. 제어기는 또한 블래더들의 제2 부분을 수축시키지 않고 하나 이상의 블래더를 선택적으로 수축시키도록 구성될 수 있다. 제어기는 하나 이상의 나머지 블래더에서 공정 유체의 전하를 축적하면서 하나 이상의 블래더로부터 동시에 분사하도록 공통 압력-제어 유체의 유체 압력을 조정하도록 구성될 수 있다. 제어기는 또한 각 블래더에 대한 각각의 압력-제어 전달 시스템을 선택적으로 제어하도록 구성될 수 있다. 따라서, 제어기는 압력-제어 유체의 유체 압력을 증가시키면서 동시에 각각의 압력-제어 전달 시스템을 통하여 블래더들의 제2 부분의 각 블래더 내에 공정 유체 압력의 대응하는 증가를 야기하도록 구성될 수 있다.
압력-제어 유체는 미네랄 오일, 오일, 물 등과 같은 임의의 유압식으로 호환성 있는(hydraulically compatible) 유체일 수 있다. 유체는 또한 다양한 가스를 포함할 수 있다. 대안적으로, 공압 시스템이 공정 흐름 유체를 충전(charge)하고 배출(discharge)하는데 사용될 수 있다. 또 다른 대안은 블래더 표면을 안쪽 또는 바깥쪽으로 물리적으로 움직이는 기계 시스템이다. 공정 흐름 유체(110)는 코팅/현상 또는 리소그래피 공정에 사용되는 임의의 수의 유체일 수 있다. 공정 유체는 포토레지스트, 현상액, 에칭 유체, 중합체 유체 등을 포함할 수 있다. 가압 유체 하우징을 위하여 선택된 주어진 재료는 바람직하게는 블래더 재료에 대해 강성이다. 블래더 재료는 다양한 막, 금속, 테프론(Teflon), 중합체 또는 엘라스토머, 고무 및 테프론-코팅된 고무 재료와 같이 가요성(flexible)이지만 유체 불침투성(fluid impermeable)인 다양한 재료로부터 선택될 수 있다. 본질적으로 유체의 체적을 수집하고 그 후 수집된 유체의 체적을 배출구 또는 분사기(노즐) 쪽으로 푸시하기에 충분한 편향(deflection)을 제공하는 임의의 재료 및/또는 재료 두께가 가능하다.
도 3은 예시적인 유체 분사 장치의 사용을 예시하는 단순화된 제어 다이어그램이다. 동작 시에, 주어진 공정 유체는 압력-제어 액체 앰플(ampoule)(150)에 저장된다. 이러한 압력-제어 액체 앰플은 도관 또는 파이프를 통하여 앰플로부터 필터(133)를 향하여 공정 유체를 드라이브하는 메커니즘을 포함할 수 있다. 공정 유체를 필터(133)를 통하여 푸시하는 것은 고순도 필터를 사용할 때 비교적 느린 공정일 수 있다. 예시적인 필터링 속도는 기판(105) 상에 공정 유체를 증착하기 위한 지정된 분사 속도보다 느릴 수 있다. 정제된 공정 흐름 유체가 필터(133)를 통과한 후, 공정 흐름 유체는 유압 하우징 내의 블래더(115)에서 수집되기 시작한다. 피스톤(142) 또는 피스톤 봉(plunger rod)은 가압 유체 시스템을 작동시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 선형 드라이브(linear drive)(144)는 피스톤(142)을 빼서(withdraw) 압력-제어 챔버 내의 압력-제어 유체의 양을 감소시킬 수 있다. 이를 통하여 시스템은 각 블래더에 가해진 압력을 미세 조정할 수 있다.
이러한 공정 유체의 전하의 수집은 분사 밸브(136)가 오프 위치에 있는 동안 발생할 수 있다. 따라서, 공정 흐름 유체는 유압 하우징 가압 유체 하우징(120) 내의 블래더(115) 내에 수집된다. 충분한 양의 공정 흐름 유체가 블래더 내에 수집되면, 분사 커패시터 시스템은 노즐(137)을 통하여 주어진 기판 상에 지정된 유속 - 필터링 속도보다 클 수 있음 - 으로 액체를 분사하기 시작할 수 있다. 라인 내의 압력은 고순도 필터를 통한 역류를 방지하기 위하여 공정 흐름 유체 소스에서 (압력-제어 액체 앰플(150)을 사용하여) 유지될 수 있다. 이는 심지어 블래더(115)가 압축되고 있는 동안에도 일정량의 공정 흐름 유체가 필터(133)를 통하여 이동하도록 유지하기에 충분한 압력을 가짐으로써 달성될 수 있다. 필터 역류가 방지되면, 선형 드라이브(144)는 피스톤(142)을 움직여서 더 많은 압력-제어 유체가 압력-제어 챔버로 들어가게 한다. 압력-제어 유체의 증가는 본질적으로 블래더를 압착하여(squeeze), 수집된 공정 흐름 유체가 노즐을 향한 시스템 도관 또는 파이핑(piping)를 통하여 그리고 궁극적으로는 타겟 웨이퍼와 같은 기판(105) 상으로 계속되게 한다. 일부 실시 예에서, 다이어프램(diaphragm)이 블래더를 제어하기 위한 가압 유체 하우징 대신에 사용될 수 있다.
본 명세서의 기술은 필터(133)를 통한 흐름의 연속성을 유지할 수 있음을 주목한다. 즉, 블래더가 충전되고 노즐이 분사되는 동안 공정 유체가 고순도 필터를 통하여 흐를 수 있다. 심지어 분사 동작 동안에 필터 양단의 압력 강하가 있더라도, 유체는 필터를 통하여 계속 이동할 수 있다. 지속적인 흐름 - 연속 필터링을 포함함 - 를 유지하는 것의 이점은 필터 표면에 누적된 응집체(aggregate)(필터에 걸린 것)가 용액으로 역류하는 압력 조건을 갖지 않는다는 것이다. 다른 실시 예는 역류가 가능하지 않도록 분사 밸브 이전의 라인 내의 위치에서 그리고 필터와 분사 커패시터 사이의 호스 부분에서 유압 락(hydrostatic lock)을 사용하는 것을 포함할 수 있다. 다른 이점은 실시 예가 유체 소스와 분사 노즐 사이와 같은, 유체 전달 시스템에서의 데드 스페이스를 가질 수 없다는 것이다. 데드 스페이스가 없으면 결함 생성 기회가 한층 더 제한된다.
PID 제어기(비례/적분/미분)와 같은 제어기(145)는 공압 또는 유압을 제어하여 공정 흐름 유체가 노즐을 빠져 나올 때의 특정 유속을 산출하도록 사용될 수 있다. 유체가 노즐에서 분사되는 것이 완료된 후, 노즐은 폐쇄될 수 있고 공정 흐름 유체는 후속하는 분사 동작 또는 일련의 분사 동작에 대비하여 분사 커패시터 시스템의 블래더에서 다시 수집되기 시작할 수 있다. PID 제어기에 피드백을 제공하기 위하여 압력 센서를 사용할 수 있다는 것을 주목해야 한다. 대안적으로, 압력 센서는 압력-제어 챔버 내에 통합될 수 있으므로, 분사 동작 중에 공정 흐름 유체의 압력을 판독하기 위한 별도의 T-연결부(T-connection)에 대한 필요성을 제거한다.
도 4는 유체 전달 장치의 예시적인 실시 예의 부분 절단도의 투시도이다. 도 4는 가압 유체 하우징(120), 압력-제어 챔버(121) 및 블래더(115)를 도시한다. 블래더(115)는 유체 유입구 및 유체 배출구에 플랜지(flange)를 포함할 수 있다는 것을 주목해야 한다. 블래더가 팽창하고 수축하고 있을 것이기 때문에 블래더의 끝을 하우징에 고정시키는 것이 적절한 동작을 유지하는 데 유익하다. 플랜지는 립(lip) 주위에서 압축되어, 유체의 누출이 방지되도록 그리고 공정 흐름 유체가 이러한 연결 장소(spot)에서 유체의 속도가 느려지는 것 때문에 결함을 형성하지 않도록, 밀봉부(seal)를 생성할 수 있다. 블래더는 일부 실시 예에서 대략 타원형인 단면 형상을 가질 수 있다. 둥근 모서리가 있는 타원형의 블래더 또는 직사각형 블래더를 사용하면 블래더의 편차(deflection)가 이 블래더의 대향하는 평평한 표면에서 주로 발생하도록 설계될 수 있다.
블래더를 구성하기 위하여 다양한 재료가 선택될 수 있다. 예시적인 가요성 재료는 고무, 합성 고무, 엘라스토머, 얇은 벽 금속, 스테인리스 스틸, 불소 중합체 엘라스토머 등을 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 블래더의 내부 표면은 보호, 결함 감소 등을 위하여 코팅될 수 있다. 내부 코팅은 에틸락테이트(ethyllactate) 및 시클로헥사논(cyclohexanone) 및 다른 것들과 같은 포토레지스트 및 용매에 견디도록(resist) 선택된 내 화학성(chemical-resistant) 물질을 포함할 수 있다. 내 화학성 재료의 예는 PTFE(polytetrafluoroethylene) 및 PFA(perfluoroalkoxy alkanes)를 포함한다. 증착은 화학 기상 증착(chemical vapor deposition, CVD) 및 필라멘트-보조 CVD를 포함하는 다양한 증착 기술에 의해 달성될 수 있다. 화학 기상 증착 기술의 경우, 비교적 낮은 압력의 증착 환경이 블래더의 길이 전체에 걸쳐 균일한 커버리지를 보장하는데 사용될 수 있다. 대안적인 실시 예는 PTFE 및 PFA, 플루오로엘라스토머 등과 같은 내 화학성 재료로 제조된 상대적으로 더 얇은 벽 몰드 또는 인서트(insert) 위에 합성 고무 또는 엘라스토머를 오버 몰딩(over mold)하는 것이다. 일부 실시 예에서, 얇은 벽 금속이 사용될 수 있지만, 금속 블래더를 갖는 PTFE/PFA 유체 커넥터를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 또 다른 실시 예는 내 화학성 재료로 된 2-샷 몰딩이 먼저 라이너(liner)로서 형성되고, 그 후 엘라스토머가 주어진 몰드의 나머지를 채우기 위하여 형성되는 것을 포함한다. 다른 실시 예는 고무 또는 엘라스토머가 없는 PFA, PTFE 및 유사한 재료의 사출 성형(injection molding), 취입 성형(blow molding) 또는 기계 가공(machining)을 사용할 수 있다. 당업자는 많은 상이한 유형의 재료 및/또는 코팅이 블래더를 통하여 흐를 주어진 공정 유체에 특유하게 선택될 수 있음을 인식할 것이라는 점을 유의해야 한다.
본 명세서의 장치는 코팅기/현상기, 리소그래피 툴 및 세정 시스템과 같은 반도체 제조 툴에 통합될 수 있다. 본 명세서의 시스템은 다양한 점성의 유체에 대해 최적화될 수 있다. 다양한 제어 회로 및 메카니즘이 분사 장치의 동작을 최적화하기 위하여 합체될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 압력 트랜스 듀서(pressure transducer), 리듀서(reducer), 입자 측정 시스템, 디지털 및 아날로그 입력/출력, 마이크로프로세서, 전원 공급 장치 등이 있다.
다른 실시 예에서, 블래더는 측 방향 대신에 종 방향으로 팽창하도록 구성된다. 다시 말해서, 블래더는 공정 유체의 전하를 수집하기 위하여 체적을 팽창하기 위하여 길이 방향으로 늘어난다. 예를 들어, 블래더는 엘라스토머 재료로부터 선택된다. 블래더의 한쪽 또는 양쪽 끝은 더 많은 유체를 받아들일 수 있도록 블래더를 길게 하는 운동 장치(movement apparatus)에 고정되고, 그 다음, 수축시켜 유체를 배출한다. 이러한 실시 예는 연장 및 수축 중에 둥글게 남아 있는 둥근 단면으로 구성될 수 있다. 단면을 둥글게 유지하면 유체 흐름 패턴의 중단(disruption)을 줄이고 재순환하는 소용돌이의 변화를 줄일 수 있다. 선형 액추에이터를 가진 제어기가 블래더를 팽창 및 수축하기 위하여 사용될 수 있다. 따라서 유압 및 압력-제어 유체는 필요하지 않다. 선택적으로, 블래더는 강성 슬리브 내에 위치되어, 예를 들어 횡 방향 팽창을 방지하면서 길게 하여 전하를 수집함으로써 팽창 동안 대체로 균일한 블래더 단면을 유지할 수 있다.
실시 예는 다수의 공정 유체의 전달을 제어하는 방법을 또한 포함할 수 있다. 하나의 방법은 압력-제어 챔버 내에 위치된 복수의 블래더들 중 각 블래더에 각각의 공정 유체를 수용하는 단계를 포함한다. 각 블래더는 압력-제어 챔버를 통과하는 선형 흐름 경로를 규정한다. 각 블래더는 각 블래더에 의해 규정된 체적이 조정 가능하도록 압력-제어 챔버 내에서 팽창 및 수축하도록 구성된다. 각각의 공정 유체는 각각의 압력-제어 전달 시스템으로부터 수신되는데, 이 시스템은 각 블래더에 전달된 공정 유체의 유체 압력을 제어 가능하게 조정하도록 구성된다. 압력-제어 챔버 내에 담긴 공통 압력-제어 유체가 유지된다. 공통 압력-제어 유체는 압력-제어 챔버 내의 복수의 블래더들 중 각 블래더의 외부 표면 상에 공통 또는 균일한 압력을 가한다. 공통 압력-제어 유체의 압력을 제어하고 각각의 공정 유체의 전달 압력을 제어하고 각 블래더에 해당하는 분사 밸브를 제어함으로써, 각 블래더 내의 공정 유체 체적이 선택적으로 증가, 감소 또는 유지될 수 있다.
일부 실시 예에서, 각 블래더 내에서 공정 유체 체적을 선택적으로 증가, 감소 또는 유지하는 것은 제1 블래더의 제1 공정 유체 체적을 증가시키는 동시에 제2 블래더의 제2 공정 유체 체적을 감소시키는 것을 포함할 수 있다. 제2 블래더에서 제2 공정 유체를 감소시키는 것은 팽창된 제2 블래더에 축적되었던 제2 공정 유체의 전하를 분사하는 것을 포함할 수 있다. 제2 공정 유체의 전하를 분사하는 것은 미리 결정된 분사 속도를 유지하기 위하여 공통 압력-제어 유체의 압력을 조정하는 것을 포함할 수 있다. 제1 블래더의 제1 공정 유체 체적을 증가시키는 것은 제1 블래더의 체적을 팽창시킴으로써 제1 공정 유체의 전하를 축적하는 것을 포함할 수 있다. 각 블래더 내에서 공정 유체 체적을 선택적으로 증가, 감소 또는 유지하는 것은 각각의 압력-제어 전달 시스템이 각 블래더의 외부 표면 상에 가해진 공통 압력-제어 유체의 공통 압력보다 큰 유체 압력으로 각 블래더에 공정 유체를 전달하게 하는 것을 포함할 수 있다.
각각의 압력-제어 전달 시스템이 공통 압력-제어 유체의 공통 압력보다 더 큰 유체 압력으로 각 블래더에 공정 유체를 전달하게 하는 것은, 팽창에 의해 각 블래더의 체적을 증가시키기에 충분한 압력으로 전달하는 것을 포함할 수 있다. 각 블래더 내에서 공정 유체 체적을 선택적으로 증가, 감소 또는 유지하는 것은, 각각의 압력-제어 전달 시스템이 각 블래더를 체적 블래더-팽창 한계로 증가시키는 임계 압력보다 더 큰 유체 압력으로 각 블래더에 공정 유체를 전달하게 하는 것을 포함한다. 각각의 압력-제어 전달 시스템이 각 블래더를 체적 블래더-팽창 한계로 증가시키는 임계 압력보다 더 큰 유체 압력으로 각 블래더에 각각의 공정 유체를 전달하게 하는 것은, 각 블래더가 미리 결정된 체적을 넘어서 계속 팽창하는 것을 방지하는 대응 블래더 팽창 제약부와 각 블래더가 물리적으로 접촉할 때까지 각 블래더를 선택적으로 팽창시키는 것을 포함한다. 각 블래더가 대응 블래더 팽창 제약부와 물리적으로 접촉할 때까지 각 블래더를 선택적으로 팽창시키는 것은, 각 블래더를 둘러싸는 각각의 슬리브를 채우도록 각각의 블래더를 팽창시키는 것을 포함할 수 있으며, 각각의 슬리브는 공정 제어 유체의 진입(ingress) 및 배출(egress)을 위한 하나 이상의 개구를 규정한다. 2개 이상의 상이한 공정 유체가 분사 시스템에 의해 수용할 수 있다. 이러한 다중 유체 분사는 주어진 공정 유체를 주어진 블래더로부터 반도체 웨이퍼로 분사하는 것을 포함할 수 있다.
공통 압력-제어 유체의 압력을 제어하는 것은 적어도 하나의 블래더를 팽창 또는 수축시키는 것을 포함할 수 있다. 압력-제어 챔버에 결합된 유압 또는 공압 시스템은 공통 압력-제어 유체의 압력을 제어하는데 사용될 수 있다.
따라서, 본 명세서의 기술은 다수의 상이한 공정 유체가 필요에 따라 효율적으로 필터링되고 분사될 준비가 되게 하는데 사용될 수 있다. 일부 실시 예에서, 특히 블래더 팽창 제약부를 사용하는 실시 예에서, 각 압력-제어 전달 시스템은 팽창, 수축(분사) 및 일정(steady) 압력 상태를 독립적으로 제어하기 위하여 압력-제어 유체 및 분사 밸브와 협력하여 사용될 수 있다. 블래더 팽창 제약부 없이, 실시 예는 예를 들어, 블래더 재료의 재료 특성을 사용하여 압력 제약부를 보조함으로써 유효 블래더 벽(effective bladder wall)을 사용하여 기능할 수 있다. 압력-제어 유체는 기준치(baseline) 압력 또는 정적(static) 기준 프레임을 제공할 수 있다. 비-제한적인 실시 예로서, 제어 유체의 압력은 4 psi로 설정된다. 하나 이상의 블래더가 이 기준치 압력 4 psi에 대해 분사될 수 있다. 이러한 정적 기준 프레임에 압력 스파이크가 있으면, 기준치 압력에 대한 압력을 증가시키거나 감소시킴으로써 하나 이상의 블래더를 조작(manipulate)할 수 있다. 원하는 경우 챔버 압력-제어 메커니즘을 제어함으로써 임의의 압력 스파이크가 추적되고 중화(neutralize)될 수 있다. 일부 실시 예에서, 압력-제어 유체의 압력은 증가되어 분사 중에 일정 압력을 제공할 수 있다. 대안적으로, 비-분사 블래더의 압력은 분사 중에 하강할 수 있는 반면에 압력-제어 유체는 일정 상태로 유지된다.
다른 비-제한적인 예로서, 분사 커패시터 시스템 내의 주위 압력은 3-5 psi 내에서 움직이도록 설정될 수 있다. 모든 블래더는 (초기에) 약 9 psi까지 과도하게 가압될 수 있다(over pressured). 이러한 과도한 가압은 블래더가 블래더 제약부 표면과 접촉할 때 체적 팽창 한계에 도달하게 한다. 이 시점에서 블래더에 대한 어떤 추가 압력도 추가 팽창을 유발하지 않을 것이다. 한 동작에서 제1 블래더가 분사 사이클을 개시한다. 이 분사 동안 압력-제어 유체가 시간의 함수로서 추적될 수 있고 필요에 따라 조정될 수 있다. 밸브 개방 또는 폐쇄 조건을 보상하기 위하여 압력-제어 유체의 유체 압력이 증가되거나 감소될 필요가 있을 수 있다. 공통 유체가 일정한 4 psi가 아니라면, 시스템이 압력의 델타를 제어할 때 시스템이 지정된 속도로 여전히 분사할 수 있다. 공통 유체 압력은, 압력이 분사 노즐 및/또는 밸브로부터의 부하와 같이 다운스트림 부하에 비례하기 때문에 압력 다운스트림을 제어할 수 있다. 분사 후 해당 밸브를 닫고 공정 유체 압력이 공통 유체의 압력보다 높은 경우 이 블래더는 물리적 팽창 한도에 도달할 때까지 (또는 밸브가 다시 열릴 때까지) 공정 유체의 전하를 수집하기 시작할 것이다. 공정 유체로 일단 팽창되면, 이 블래더는 분사하도록 시그널링될 때까지 분사 준비 상태를 유지할 수 있다.
각 블래더는 그 후 팽창 상태에서 분사하지 않을 때 본질적으로 유압 락 상태에 있다. 예를 들어, 팽창을 일으키는 주어진 공정 유체 압력은 6 psi일 수 있다. 6 psi는 3-5 psi의 제어 유체 범위보다 더 크다. 각 블래더는 그 후 팽창 임계 값을 초과하여 증가된 공정 유체 압력을 가질 수 있다. 예를 들어, 각 블래더 내의 공정 유체 압력은 8 psi에서 16 psi 사이로 유지될 수 있다. 이는 분사 압력을 조작하기 위한 다양한 압력을 제공한다. 예를 들어, 블래더 압력이 12 psi이고 하나의 블래더가 분사를 시작하면, 그 후 이 분사 동안 나머지 블래더의 블래더 압력이 이 분사 동안 (예를 들어, 12 psi에서 9 psi로) 제어가능하게 낮추어져서, 분사 블래더를 위한 일정한 분사 압력을 유지한다. 9 psi는 여전히 팽창 임계 값보다 훨씬 높으므로 다른 모든 블래더는 유압 락 상태로 유지된다.
따라서, 각 블래더는 나머지 블래더들의 충전, 대기 또는 분사 상태에 관계없이 독립적으로 제어되고 분사될 수 있다.
전술한 설명에서, 프로세싱 시스템의 특정 기하학적 구조 및 여기에 사용된 다양한 컴포넌트 및 공정의 설명과 같은 특정 세부 사항이 설명되었다. 그러나, 본 명세서의 기술들은 이러한 특정 세부 사항들로부터 벗어나는 다른 실시 예들에서 실시될 수 있고, 그러한 세부 사항들은 설명의 목적을 위한 것이며 제한적인 것은 아니라는 것을 이해해야 한다. 본 명세서에 개시된 실시 예들은 첨부 도면을 참조하여 설명되었다. 마찬가지로, 설명의 목적을 위하여, 철저한 이해를 제공하기 위하여 특정 수, 재료 및 구성이 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 이러한 특정 세부 사항 없이 실시 예가 실행될 수 있다. 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 컴포넌트는 동일한 참조 부호로 표시되므로, 임의의 중복 설명은 생략될 수 있다.
다양한 기술들이 다양한 실시 예들을 이해하는데 도움이 되는 다수의 별개의 동작들로서 설명되었다. 설명의 순서는 이러한 동작들이 반드시 순서에 의존한다는 것을 의미하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 실제로, 이러한 동작들은 표시 순서대로 수행할 필요가 없다. 기술된 동작들은 설명된 실시 예와 상이한 순서로 수행될 수 있다. 다양한 추가 동작들이 수행될 수 있고/있거나 설명된 동작들은 추가적인 실시 예들에서 생략될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "기판" 또는 "타겟 기판"은 일반적으로 본 발명에 따라 처리되는 대상물을 지칭한다. 기판은 디바이스, 특히 반도체 또는 다른 전자 디바이스의 임의의 재료 부분 또는 구조를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 반도체 웨이퍼, 레티클 또는 박막과 같은 베이스 기판 구조 위에 있거나 가로 놓인(overlying) 층과 같은 베이스 기판 구조일 수 있다. 따라서, 기판은 패턴화되거나 패턴화되지 않은 임의의 특정 베이스 구조, 밑에 있는(underlying) 층 또는 위에 가로놓인(overlying) 층으로 제한되지 않고, 그러한 층 또는 베이스 구조, 및 층들 및/또는 베이스 구조들의 임의의 조합을 포함하는 것으로 생각된다. 이 설명은 특정 유형의 기판을 참조할 수 있지만 이는 단지 설명을 위한 것이다.
당업자는 또한 본 발명의 동일한 목적을 여전히 달성하면서 전술한 기술의 동작에 많은 변형을 가할 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 변형은 본 개시의 범위에 의해 커버되는 것으로 의도된다. 이와 같이, 본 발명의 실시 예에 대한 전술한 설명은 제한하려는 것이 아니다. 오히려, 본 발명의 실시 예에 대한 임의의 제한은 다음의 청구범위에서 제시된다.

Claims (15)

  1. 유체 전달을 위한 장치에 있어서,
    압력-제어 챔버를 규정하고, 공통 압력-제어 유체를 담도록(contain) 구성된 가압(pressurized) 유체 하우징;
    상기 압력-제어 챔버 내에 위치되고, 각각의 블래더 공정 유체(process fluid) 유입구(inlet) 및 블래더 공정 유체 배출구(outlet)를 가지는 복수의 블래더들; 및
    제어기를 포함하고,
    각각의 블래더 공정 유체 유입구는 상기 압력-제어 챔버의 대응하는 챔버 공정 유체 유입구에 연결되고, 각각의 블래더 공정 유체 배출구는 상기 압력-제어 챔버의 대응하는 챔버 공정 유체 배출구에 연결되고, 각 블래더는 각각의 블래더 공정 유체 유입구 및 대응하는 블래더 공정 유체 배출구 사이의 선형 흐름 경로를 규정하고, 각 블래더는 각 블래더에 의해 규정된 체적이 변화 가능하도록 상기 압력-제어 챔버 내에서 팽창(expand) 및 수축(contract)하도록 구성되고, 각 블래더는 각 블래더에 전달된 공정 유체의 유체 압력을 제어 가능하게 조정하도록 구성된 각각의 압력-제어 전달 시스템으로부터 공정 유체를 수용(receive)하도록 구성되고;
    상기 압력-제어 챔버는 공통 압력-제어 유체를 담도록 구성되어, 상기 압력-제어 챔버가 상기 공통 압력-제어 유체로 채워질 때, 상기 공통 압력-제어 유체는 상기 복수의 블래더들 중 각 블래더의 외부 표면에 접촉하고, 상기 압력-제어 챔버는 상기 공통 압력-제어 유체의 유체 압력을 선택적으로 증가 또는 감소시켜 각 블래더의 외부 표면에 가해지는 압력을 증가 또는 감소시키는 챔버 압력-제어 메카니즘을 포함하고;
    상기 제어기는 상기 챔버 압력-제어 메카니즘을 작동시키고 각 블래더에 가해지는 압력-제어 유체의 유체 압력을 선택적으로 증가 또는 감소시켜 각 블래더에 의해 규정된 체적이 각 블래더 내의 공정 유체 압력에 따라 선택적으로 증가 또는 감소하도록 구성되고,
    각 블래더의 팽창을 각각의 최대 블래더 체적으로 물리적으로 제한하도록 구성된 블래더 팽창 제약부(constraint)를 더 포함하는 것인 유체 전달 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 블래더 팽창 제약부는 공통 압력-제어 유체가 각 블래더와 상기 블래더 팽창 제약부의 블래더 대향 표면들(bladder-facing surfaces) 사이에 이동하는 것을 허용하는 하나 이상의 개구(opening)를 규정하는 것인 유체 전달 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 블래더 팽창 제약부는 각 블래더의 외부 표면과 접촉하기 위한 표면을 규정하는 것인 유체 전달 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 압력-제어 챔버는, 각 블래더를 둘러싸고 블래더 팽창을 물리적으로 제한하기에 충분한 블래더 접촉 표면적을 갖는 블래더 팽창 형상을 규정하는 블래더 대향 표면들을 규정하는 것인 유체 전달 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 블래더 팽창 제약부는 상기 블래더 팽창 제약부의 단부 부분들과 비교하여 더 큰 캐비티(cavity) 직경을 규정하는 중심 부분을 갖는 긴(elongated) 형상을 갖는 것인 유체 전달 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 블래더 팽창 제약부는 각 블래더 주위에 위치되는 각각의 블래더 슬리브를 갖는 블래더 슬리브들을 포함하고, 각각의 블래더 슬리브는 대응하는 팽창된 블래더의 형상과 거의 일치하는 것인 유체 전달 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 블래더 팽창 제약부는 각각의 블래더가 상기 블래더 팽창 제약부에 완전히 접촉한 후에 상기 블래더의 추가적인 체적 팽창이 상기 블래더 팽창 제약부와의 완전한 접촉 시의 블래더 체적의 1% 미만으로 제한되도록, 충분한 표면적 및 강성(rigidity)으로 구성되는 것인 유체 전달 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 복수의 블래더들로부터의 블래더들 중 적어도 하나는 상기 챔버 압력-제어 메카니즘으로서 사용되도록 구성되는 것인 유체 전달 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제어기는 상기 블래더들의 제2 부분을 팽창시키지 않고 상기 블래더들의 제1 부분을 선택적으로 팽창시키도록 구성되는 것인 유체 전달 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제어기는 하나 이상의 나머지 블래더에 공정 유체의 전하(charge)를 축적하면서 하나 이상의 블래더로부터 동시에 분사(dispense)하도록 상기 공통 압력-제어 유체의 유체 압력을 조정하도록 구성되는 것인 유체 전달 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제어기는 상기 블래더들의 제2 부분을 수축시키지 않고 하나 이상의 블래더를 선택적으로 수축시키도록 구성되는 것인 유체 전달 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제어기는 각 블래더에 대해 각각의 압력-제어 전달 시스템을 선택적으로 제어하도록 구성되는 것인 유체 전달 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제어기는 상기 압력-제어 유체의 유체 압력을 증가시키는 한편, 각각의 압력-제어 전달 시스템들을 통하여 블래더들의 제2 부분의 각 블래더 내에 대응하는 공정 유체 압력의 증가를 동시에 야기하도록 구성되는 것인 유체 전달 장치.
  14. 유체 전달을 위한 장치에 있어서,
    압력-제어 챔버를 규정하고, 공통 압력-제어 유체를 담도록 구성된 가압 유체 하우징;
    상기 압력-제어 챔버 내에 위치되고, 각각의 블래더 공정 유체 유입구 및 블래더 공정 유체 배출구를 가지는 복수의 블래더들;
    각 블래더의 팽창을 각각의 최대 블래더 체적으로 물리적으로 제한하도록 구성되는 블래더 팽창 제약부; 및
    제어기를 포함하고,
    각각의 블래더 공정 유체 유입구는 상기 압력-제어 챔버의 대응하는 챔버 공정 유체 유입구에 연결되고, 각각의 블래더 공정 유체 배출구는 상기 압력-제어 챔버의 대응하는 챔버 공정 유체 배출구에 연결되고, 각 블래더는 각각의 블래더 공정 유체 유입구 및 대응하는 블래더 공정 유체 배출구 사이의 선형 흐름 경로를 규정하고, 각 블래더는 각 블래더에 의해 규정된 체적이 변화 가능하도록 상기 압력-제어 챔버 내에서 팽창 및 수축하도록 구성되고, 각 블래더는 각 블래더에 전달된 공정 유체의 유체 압력을 제어 가능하게 조정하도록 구성된 각각의 압력-제어 전달 시스템으로부터 공정 유체를 수용하도록 구성되고;
    상기 압력-제어 챔버는 공통 압력-제어 유체를 담도록 구성되어, 상기 압력-제어 챔버가 상기 공통 압력-제어 유체로 채워질 때, 상기 공통 압력-제어 유체는 상기 복수의 블래더들 중 각 블래더의 외부 표면에 접촉하고, 상기 압력-제어 챔버는 상기 공통 압력-제어 유체의 유체 압력을 선택적으로 증가 또는 감소시켜 각 블래더의 외부 표면에 가해지는 압력을 증가 또는 감소시키는 챔버 압력-제어 메카니즘을 포함하고;
    상기 블래더 팽창 제약부는 공통 압력-제어 유체가 각 블래더와 상기 블래더 팽창 제약부의 블래더 대향 표면들 사이에 이동하는 것을 허용하는 하나 이상의 개구를 규정하며;
    상기 제어기는 상기 챔버 압력-제어 메카니즘을 작동시키고 각 블래더에 가해지는 압력-제어 유체의 유체 압력을 선택적으로 증가 또는 감소시켜 각 블래더에 의해 규정된 체적이 각 블래더 내의 공정 유체 압력에 따라 선택적으로 증가 또는 감소하도록 구성되는 것인 유체 전달 장치.
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