KR20040049318A - 표면에 가까운 액체 분배 젯트 사이의 단면 오염을 줄이기위한 방법과 장치 - Google Patents

표면에 가까운 액체 분배 젯트 사이의 단면 오염을 줄이기위한 방법과 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중포트 노즐로 반도체 웨이퍼 기판상에 다양한 처리유체를 전달하는 방법과 장치에 관한 것이다. 노즐에는 다수의 길이방향 액체 매니폴드와 가스 매니폴드가 형성되어 있다. 각 매니폴드는 노즐본체에 형성된 별도의 대응 입구와 유체소통하도록 노즐본체안에 배치된다. 유체입구는 분배될 처리 유체를 받는 외부원에 연결될 수 있다 또한, 노즐은 웨이퍼 기판에 분배유체를 보내기 위한 다수의 노즐팁을 포함한다. 각 팁의 적어도 일부는 노즐의 바닥면을 지나서 노즐본체내의 액체 매니폴드안으로 들어가서 내부 저장부를 형성하게 된다. 또한, 노즐의 바닥면은 노즐 팁사이에서 격자 패턴으로 형성된 네트워크형 홈을 포함하며 또한 다수의 가스 오리피스를 포함한다. 이 가스 오리피스는 압축 가스를 받는 가스 매니폴드에 연결되어, 단면 오염과 웨이퍼 기판으로부터의 비산을 줄이면서 다양한 처리유체를 제어하면서 웨이기판상에 다양한 보내는데 도움을 주는 가스막을 형성하게 된다.

Description

표면에 가까운 액체 분배 젯트 사이의 단면 오염을 줄이기 위한 방법과 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MITIGATING CROSS-CONTAMINATION BETWEEN LIQUID DISPENSING JETS IN CLOSE PROXIMITY TO A SURFACE}
리소그래피 공정(lithography process)은 개선된 수율로 더 작은 특징 크기를 얻는데 있어서 연속 공정에서 반도체 산업의 주요 구동원중에 하나이다. 특히, 개선된 임계 크기(CD) 제어와 감소된 공정 유도 결함 및 입자 개수가 동시에 만족될 필요가 있다.
현상 유체 모듈 공정은 점점 더 작아지는 선폭의 패터닝에 있어서 중요한 역할을 한다. 현상 공정에 앞서는 연속 포토리소그래피 공정 단계의 결과로서 높고 낮은 용해율의 영역이 저항막상에서 형성된다. 현상 공정중에, 저항막으로 이동된 이미지는 습식 공정에 의해 3차원 구조로 발전한다. 후속 에칭 공정(주로 건식 공정)은 이 이미지를 Si, SiO2, 폴리 Si 등으로 형성될 수 있는 기판상으로 이동시킨다.
일반적으로 2개의 주요 부분으로 구성되는 양호한 현상 공정의 많은 변형예가 존재한다. 제 1 부분에 있어서, 높은 용해율의 영역이 에칭되어 막상에 3차원 이미지가 형성되는 정적 교련 형성(static puddle formation) 및 긴 정적 또는 진동 단계에 의해 저속에서 회전하는 웨이퍼를 통해 현상 유체가 분배된다. 패턴된 이미지의 질, 측벽각의 값, 및 CD 제어는 이 현상 공정의 제 1 부분에 의해 강하게 영향을 받는다. 현상 공정의 제 2 부분에 있어서, 용해된 저항 및 최소 입자와의 현상 유체 혼합물 및 패턴된 웨이퍼상의 결함 개수를 주로 씻어내기 위해 탈이온수(DI) 세정 단계 이후에 즉시 화학적 습식 에칭 단계가 실시된다. 따라서 세정 단계는 리소그래피 공정의 결과 수율을 개선하는데 있어서 매우 중요한 공정이다.
이전에는, 상술한 바와 같은 개선된 임계 크기 제어, 감소된 공정 유도 결함 개수 및 감소된 공정 유도 입자 개수의 필요 조건은 완전히 충족되지 않았다. 필요한 것은 이러한 관련된 모든 필요 조건을 동시에 처리하는 해결책이다.
본 발명은 일반적으로 미세전자 구조 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 액체 폴리머의 수율과 선폭(yield and line width)의 개선 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명에 제공된 모델 시스템의 작동 및 구성품을 포함하는, 본 발명을 구성하는 특징 및 잇점의 명확한 개념은, 이 명세서의 일부를 형성하는 동봉된 도면에서 도시된 전형적이고 비한정적인 실시형태를 참조하여 더욱 용이하게 식별될 것이다. 유사하거나 동일한 참조번호 및 기호는, 이들이 1이상의 도면에서 나타나는 경우, 유사하거나 또는 동일한 부분을 나타내는 것으로 이해하여야 한다. 도면에서 도시된 특징들은 반드시 축척으로 도시된 것은 아니라는 것을 유의해야 한다.
도 1 은 본 발명의 실시형태를 나타내는 멀티-포트 노즐의 저면 사시도.
도 2 는 본 발명의 다른 실시형태를 나타내는 멀티-포트 노즐의 평면 사시도.
도 3 은 도 2 에 도시된 멀티-포트 노즐의 단면도(斷面圖).
도 4 는 본 발명의 다른 실시형태를 나타내는 멀티-포트 노즐의 평면도.
도 5 는 도 4 에 도시된 멀티-포트 노즐의 단면도(端面圖).
도 6 은 노즐내에 형성된 다기관을 따라 절단선 A-A 를 취한 도 4 에 도시된 멀티-포트 노즐의 단면도(斷面圖).
도 7 은 도 4 에 도시된 멀티-포트 노즐의 저면도.
도 8 은 도 4 에 도시된 멀티-포트 노즐의 평면 사시도.
도 9 는 절단선 B-B 를 따라 취한 도 4 에 도시된 멀티-포트 노즐의 단면도(斷面圖).
도 10 은 절단선 C-C 를 따라 취한 도 4 에 도시된 멀티-포트 노즐의 단면도(斷面圖).
도 11 은 절단선 D-D 를 따라 취한 도 4 에 도시된 멀티-포트 노즐의 단면도(斷面圖).
도 12A 는 본 발명의 실시형태를 나타내는 노즐 또는 관형 인서트의 단면도(端面圖).
도 12B 는 도 12A 에 도시된 노즐 인서트의 단면도(斷面圖).
도 13A 는 본 발명의 다른 실시형태를 나타내는 다른 노즐 또는 관형 인서트의 단면도(端面圖).
도 13B 는 도 13A 에 도시된 노즐 인서트의 단면도(斷面圖).
도 14 는 절단선 A-A 를 따라 취한 도 4 에 도시된 멀티-포트 노즐의 사시도.
도 15 는 본 발명의 실시형태를 나타내는 0mm 의 현상제 축선 오프셋에 대해 현상속도를 기판의 중심으로부터의 거리 함수로서 도시하고 있다.
도 16 은 본 발명의 다른 실시형태를 나타내는 5mm의 현상제 축선 오프셋에 대해 현상속도를 기판의 중심으로부터의 거리 함수로서 도시하고 있다.
도 17 은 본 발명의 다른 실시형태를 나타내는 10mm의 현상제 축선 오프셋에 대해 현상속도를 기판의 중심으로부터의 거리 함수로서 도시하고 있다.
도 18 은 본 발명의 추가적인 실시형태를 나타내는 20mm의 현상제 축선 오프셋에 대해 현상속도를 기판의 중심으로부터의 거리 함수로서 도시하고 있다.
도 19 (A-D) 는 본 발명의 실시형태를 나타내는 0mm의 현상제 축선 오프셋에 대해 현상속도를 기판상의 공간위치 함수로서 도시하고 있다.
도 20 (A-D) 는 본 발명의 다른 실시형태를 나타내는 5mm의 현상제 축선 오프셋에 대해 현상속도를 기판상의 공간위치 함수로서 도시하고 있다.
도 21 (A-D) 는 본 발명의 다른 실시형태를 나타내는 10mm의 현상제 축선 오프셋에 대해 현상속도를 기판상의 공간위치 함수로서 도시하고 있다.
도 22 (A-D) 는 본 발명의 추가적인 실시형태를 나타내는 20mm의 현상제 축선 오프셋에 대해 현상속도를 기판상의 공간위치 함수로서 도시하고 있다.
도 23 은 노즐의 바닥면 상에 원하지 않는 유체의 집합 및 분배된 유체의 오염(cross-contamination)을 감소시키는 것을 돕기 위해 가압가스를 방출하는 가스 오리피스가 형성된 멀티-포트 노즐의 저면도.
도 24-25 는 상이한 크기의 웨이퍼 기판을 프로세싱하기 위해 노즐의 상단면에 형성된 3 입구 개구부를 구비한 멀티-포트 노즐의 평면도.
도 26A-B 는 분배된 액체 및 압축가스를 전환하기 위해 씌워지거나 또는 플러그되는 노즐 본체의 단부면에서 유체의 개구부가 형성될 수 있는 다른 멀티-포트 노즐의 측면도.
도 27-31 은 절단선 A-A 내지 E-E 를 각각 취한 도 23 에 도시된 멀티-포트 노즐의 단면도(斷面圖).
도 32 는 도 23 에 도시된 노즐의 사시도.
도 33 은 다양한 노즐의 이동 및 지지를 위해 선택될 수 있는 로봇 아암 조립체의 개략적인 측면도.
본 발명은 리소그래피 시스템내에서 현상 공정중에 분배된 액체의 교차 오염을 감소시키기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명의 주요 목적은 리소그래피 공정으로부터 발생하는 수율을 개선하는 것이다. 본 발명의 또 다른 주요 목적은 개선된 임계 크기(CD) 제어 능력을 제공하는 것이다. 따라서, 웨이퍼 트랙 도구 시스템의 종래의 현상 유체 모듈에서 만나게 되는 이들 관련 문제점에 대한 해결책이 제공된다. 이하의 명세서에서 설명되는 실시형태의 특별한 특징은 개별적으로 고려될 수 있거나 또는 다른 변형예 및 본 발명의 양태와 조합되어 고려될 수 있다.
본 발명의 제 1 양태는 pH의 갑작스런 변화를 낮춤으로써 현상 반응물의 침전을 최소화하기 위한 방법에 의거하는 실시형태에서 실시되는데, 상기 방법은: 현상 유체 충전물로 기판상의 폴리머층의 적어도 일부를 현상하는 단계; pH의 갑작스런 변화를 제어가능하게 최소화하도록 상기 폴리머상의 드웰(dwell)에 현상 유체 충전물의 적어도 일부를 허용하는 단계; 및 또 다른 현상 유체 충전물로 상기 폴리머를 세정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 2 양태는 pH의 갑작스런 변화를 낮춤으로써 현상 반응물의 침전을 최소화하기 위한 방법에 의거하는 실시형태에서 실시되는데, 상기 방법은: 초기 현상 유체 충전물로 기판상의 폴리머층의 적어도 일부를 현상하는 단계; pH의 갑작스런 변화를 제어가능하게 최소화하도록 추가적인 상기 현상 유체 충전물로 상기 폴리머를 세정하는 단계; 및 또 다른 현상 유체 충전물로 상기 폴리머를 세정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 3 양태는 pH의 갑작스런 변화를 낮춤으로써 현상 반응물의 침전을 최소화하기 위한 방법에 의거하는 실시형태에서 실시되는데, 상기 방법은: 현상 유체 충전물로 기판상의 폴리머층의 적어도 일부를 현상하는 단계; pH의 갑작스런 변화를 제어가능하게 최소화하도록 완충물 충전물과 상기 기판을 접촉시켜 상기 현상 유체의 적어도 일부를 상기 완충물 충전물의 적어도 일부와 혼합하는 단계; 및 또 다른 현상 유체 충전물로 상기 폴리머를 세정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 4 양태는 기판상에서 현상될 폴리머층상의 유체 충돌력을 최소화하여 이에 의해 수율과 선폭 제어 성능을 개선하기 위한 장치에 의거하는 실시형태에서 실시되는데, 상기 장치는: 유체를 공급하도록 형성된 매니폴드, 상기 매니폴드에 결합된 다수의 유체관, 및 상기 다수의 유체관내에 위치된 다수의 관형 삽입부를 구비하는 노즐을 포함한다.
본 발명의 제 5 양태는 기판상에서 현상될 폴리머층상의 유체 충돌력을 최소화하여 이에 의해 수율과 선폭 제어 성능을 개선하기 위한 장치에 의거하는 실시형태에서 실시되는데, 상기 장치는: 현상 유체를 공급하도록 형성된 현상 매니폴드, 상기 현상 매니폴드에 결합된 다수의 현상 유체 오리피스, 세정 유체를 공급하도록 형성된 세정 매니폴드, 및 상기 현상 매니폴드에 결합된 다수의 세정 유체 오리피스를 구비하는 노즐을 포함하고, 상기 현상 매니폴드 및 세정 매니폴드는 상기 노즐의 외부 폭을 감소시키도록 흔들린다.
본 발명의 제 6 양태는 기판상에서 현상될 폴리머층상의 유체 충돌력을 최소화하여 이에 의해 수율과 선폭 제어 성능을 개선하기 위한 장치에 의거하는 실시형태에서 실시되는데, 상기 장치는: 현상 유체를 공급하도록 형성된 현상 매니폴드, 상기 현상 매니폴드에 결합된 다수의 현상 유체 오리피스, 세정 유체를 공급하도록 형성된 세정 매니폴드, 상기 세정 매니폴드에 결합된 다수의 세정 유체 오리피스, 및 하나 이상의 세정 유체축을 형성하도록 배치된 다수의 세정 유체 오리피스를 구비하는 노즐을 포함하고, 상기 노즐은 상기 기판에 대해 상기 노즐을 상승 및 하강시키며, 또한 상기 기판에 수직으로 실질적으로 동일평면으로 되도록 상기 하나 이상의 세정축에서 위치를 바꾸도록 형성된 브래킷에 연결되어 있다.
본 발명의 추가적인 양태는 표면에 밀접하는 액체 분배 분출물 사이의 교차 오염을 완화시키기 위한 방법 및 장치를 포함한다.
본 발명에 의해 제공된 이익중 일부는, 다중 분배 노즐을 갖는 새로운 다중 포트 전달 장치를 채택함으로써 포토리소그래피 단계에서 사용된 액체 폴리머의 현상 공정중에 결함 밀도의 감소를 포함한다. 본원의 다중 포트 전달 장치의 중요 양태는 물방울 충돌을 감소시키기 위한 능력이다. 이러한 장치에 의해 우수한 세정 작용으로 인해 결함 밀도가 상당히 감소할 수 있다. 또한, 이 다중 포트 노즐 시스템에 의해, 어떠한 감소된 교차 오염없이 2개 이상의 상이한 현상 유체 화학(세정 화학 이외에)이 지지될 수 있다. 현상 유체 및 탈이온수 또는 다른 물질을 전달하기 위한 이러한 시스템은 분배된 액체의 충격력을 감소시킬 수 있으므로, 따라서 작은 특징 크기를 요구하는 적용에 대한 상당한 수율 처리 문제를 야기시킬 수 있는 패턴 붕괴를 방지한다. 또한, 본원의 전달 시스템은, 균일한 층류 공기 유동장이 필요 조건으로서 존재하는 웨이퍼 트랙 시스템의 현상 유체 모듈에 통합될 수 있거나 또는 그 현상 유체 모듈내에 존재할 수 있다. 이러한 적용에 있어서, 본 발명은: (1) 혼선없이 2개 이상의 상이한 현상 유체의 분배를 지지하는 다중 포트 노즐 시스템, (2) 세정 단계중에 탈이온수와 같은 또 다른 액체의 분배에 사용될 수 있는 동일하거나 또는 유사한 기하학적 형상의 제 2 다중 포트 노즐 시스템, 및 (3) 전체 현상 공정을 통해 낮은 충돌 필요 조건을 만족시킬 뿐만 아니라 이중 화학 전개 유체의 분배를 지지하기 위해 개념 (1) 또는 (2)를 실시하는 것을 포함하는 여러개의 개념으로서 분류될 수 있다. 본 발명은 또한 노출된 웨이퍼를 통해 규일하게 현상 유체를 분배함으로써 현상 유체 모듈에 제공될 수 있는 임계 크기(CD) 변형을 감소시키는 단계를 포함한다. 이는 제공된 이러한 스텝과 장치가 웨이퍼 트랙 시스템의 현상유체 모듈에 통합되면 웨이퍼 트랙 시스템에 대한 전체적인 CD 제어능력을 개선시킨다. 트랙 시스템은 스테퍼(stepper) 및 다른 종래의 웨이퍼 프로세싱 모듈 또는 시스템과 결합될 수 있다. 여기서 사용된 '결합'이란 용어는 비록 반드시 직접적으로, 그리고 반드시 기계적으로는 아니지만, 멀티플 시스템 구성품들 사이에의 연결을 의미한다.
본 발명의 다른 목표 및 잇점들은 이하의 설명 및 동봉된 도면을 참조하면 더 잘 이해될 것이다. 이하의 명세서에서는 본 발명의 특별한 실시형태를 상세히 서술하고 있으며, 이것은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안되고, 바람직한 실시형태의 예증으로서 해석되어야 한다. 본 발명의 각각의 양태에 대하여, 당업자라면 많은 변형예를 제안하는 것이 가능하다. 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 본 발명의 범위내에서 많은 변경 및 수정이 가해질 수 있으며, 본 발명은 그러한 모든 수정을 포함한다.
본 발명의 다양한 특징 및 잇점은 동본된 도면에서 도시된 예시된 실시례를 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명된다. 본 발명을 불필요하게 불명료하게 하지 않도록 공지의 구성품 및 공정기술에 대한 설명은 생략했다.
도 1 은 단일의 화학유체를 분배하는 액체 분배 노즐 (100) 을 제공하는 본 발명의 실시형태를 도시하고 있다. 상기 노즐 (100) 은, 분배된 유체를 수용하는 반도체 기판 웨이퍼의 반경과 동일한 정면 (105) 으로부터 후면까지 측정한 최대 폭을 가질 수도 있다. 여기서 서술하는 본 발명의 다른 변경예에 있어서, 노즐 (100) 의 폭과 다른 적절한 크기는 특별한 응용을 위해서 수정될 수도 있다. 노즐 (100) 은 또한 노즐 (100) 의 저면 (115) 에 대하여 수직 축선을 따라 정렬된 복수의 도관을 갖는 주 아암 (110) 을 포함할 수도 있다. 입구 분기관 (130) 은 흡기 유체를 수용하고, 그 후 유체는 노즐을 통해 복수의 출구 (101) 를 통해 회전형 웨이퍼상에 분배된다. 이러한 실시형태에 있어서, 출구 (101) 는 주 아암 (110) 의 폭을 따라 일직선으로 정렬되는 것으로 나타나있다. 노즐 (100) 의 폭은 분배된 유체로 하여금 웨이퍼의 일회전으로 웨이퍼 전체를 덮도록 한다. 그러한 노즐 (100) 은 유체의 균일하고 빠른 분배를 제공하며, 이것은 현상 유체 응용에 있어서 향상된 임계크기(CD)의 제어를 위해 중요한 필요조건이다. 본 발명의 실시형태가 적용될 수 있는 기술분야는 미세구조 또는 미세전극구조의 사진 석판술 프로세싱을 포함한다. 이러한 구조는 통상적으로 에칭되고 형성되어, 침전된 중요한 폴리머가 식각물질(etchant)에 적어도 크게 영향을 받지 않는 구조의 쉴드 부분에 대해 마스크로서 기능할 수 있다. 현상되는 폴리머는 음성(negative) 및/또는 양성(positive) 감광제(photoresist)일 수 있다. 본 발명은, 노즐을 재위치결정 시키거나 또는 원하는 스핀속도를 변화시키는 등의 어떤 기능을 수행하기 위하여 불연속적으로 상호연결된 하드웨어 부품 또는 하부조직을 작동시키도록 폴리머 프로세싱의 상태를 특징짖는 신호를 변경시키는 데이타 프로세싱 방법을 사용할 수 있다.
도 2 는 개별적인 화학적 성질을 갖는 1종 또는 2종 유체를 수용하기 위한 입구 매니폴드(230)를 갖는 다중포트 노즐(200)를 제공하는 본 발명의 또다른 실시예를 보여준다. 입구 매니폴드(230)는 입구 매니폴드로 유입되는 유체 흐름을 분리 또는 분할하기 위해 입구 칸막이(335)를 구비할 수 있다. 따라서, 입구 매니폴드에서 선택된 유체는 제 1 아암(210)과 제 2 아암(220) 사이에 분배될 수 있다. 각 아암(210, 220)은 노즐(200)의 용도에 따라 출구(301)( 도 3 참조 )의 개별적인 또는 동일한 배열을 가질 수 있다. 또한 노즐(200)은, 기판 웨이퍼의 직경과 동일한, 전면(205)과 후면 사이의 폭을 가질 수 있는데, 이로 인해 분배된 유체가 웨이퍼 1 회전시 웨이퍼 전체를 덮을 수 있다.
도 3 은 노즐(200)의 단면도로서, 현상액과 탈이온수(DI)처럼 개별적인 화학적 성질을 갖는 2종 유체를 바람직하게 수용하기 위해 분할된 입구 매니폴드(230)를 도시한 것이다. 칸막이(335)에 의해 입구 매니폴드에서 유체 흐름이 분할된다. 도 3 은 1종 유체 흐름을 제 1 입구 매니폴드(340)로 안내하는 입구 매니폴드(230)를 도시한 것이다. 제 1 입구 매니폴드(340)는 제 1 관상 인서트 또는 제 1 아암(210)의 도관(345)와 연결되어 있는 벤드(342)를 포함하고 있다. 매니폴드(230)는 또다른 유체 흐름을 제 2 입구 채널(360)로 안내한다. 제 2 입구 채널(360)은 제 2 아암(220)의 제 2 관상 인서트(365)와 연결되어 있는 벤드(362)를 포함하고 있다. 바람직하게 노즐(200)의 바닥면(380)에 있는출구(301)는 노즐(200)의 폭을 따라 일직선으로 배열되어 있는데, 다른 형태로 배열될 수 있으며 이하에서 더 기재될 것이다. 노즐(200)의 배치로 인해, 분배시 어떠한 상호 오염 없이 온도 제어로 현상액의 2가지 상이한 화학적 성질을 이용할 수 있다. 그러나, 탈이온수의 분배를 현상액 분배와 함께 또는 현상액 분배와 별도로 가능하도록 노즐(200)을 변형시킬 수 있다. 또한, 노즐(200) 또는 노즐과 유사한 것은 현상액의 단일 또는 이중 화학성질 버전으로 통합될 수 있다.
본 발명의 이 측면에 관한 중요한 특징은, 다중포트 특성으로 인해 단일 구멍 노즐에 비해 노즐에서 발생하는 충격력이 현저히 감소된다는 점이다. 유체의 충격으로 패턴이 쉽게 붕괴되므로 고화상을 가져야 하는 작은 CD 크기에 있어 감소된 충격력은 매우 중요하다. 또한, 본 발명의 실시예는 현상액과 탈이온수의 충격력을 모두 감소시킬 수 있다. 그러므로, 현상과정에서의 충격력은 최소화될 수 있고, 다른 종래 기술에 의한 경우보다 비교적 높은 수율로 더 작은 크기의 상을 패터닝 할 수 있다. 다중포트 노즐의 또다른 중요한 장점은, 이를 현상액과 탈이온수를 모두 분배하는데 사용하는 경우 처리 범위가 증가한다는 것이다. 게다가, 이 다중포트 노즐의 향상된 유체 운반 및 분배 능력으로 인해, 회전속도 및 유체 분배율과 같은 기계적 처리 변수에 대해 더 잘 대처할 수 있다. 본 발명의 또다른 장점은, CD 제어, 양호한 결함 및 입자 성능을 유지하면서 총 현상 처리 시간을 감소시킬 수 있다는 것이다.
도 4 에 도시된 본 발명의 다른 실시예에서, 다중포트 노즐(400)은 1종 또는 2종 현상액, 그리고/또는 탈이온수를 분배할 수 있다. 바람직하게 노즐(400)은2종 현상액 및 탈이온수를 분배하므로, 노즐(400)을 기판 웨이퍼 위의 단일 위치에 둠으로써 모든 분배가 이루어질 수 있다. 상기 노즐(400)의 헤드(420)는 현상액 그리고/또는 탈이온수를 수용하기 위한 3개의 입구 또는 입구 매니폴드를 구비하고 있는 윗면(425)을 포함하고 있다. 도 4 에 도시된 것처럼, 바람직한 노즐 은 제 1 현상액용 제 1 입구(405), 탈이온수용 제 2 입구(410) 및 제 2 현상액용 제 3 입구(415)를 포함하고 있다. 공간을 유지하고 노즐(400)의 전체 폭과 크기를 줄이기 위해, 윗면(425)에서 2 이상의 입구가 엇갈려 있는 것이 바람직하다. 제 1 입구(405)는 제 3 입구(415)와 엇갈려 있을 수 있고, 제 2 입구는 제 1 입구(405)와 제 3 입구(415)의 중간에 그리고/또는 오프셋되어 있을 수 있다. 입구는 엇갈려 배열될 필요는 없으며, 노즐의 여러 영역에 형성될 수 있다.
도 5 는, 도 4 의 각 입구와 소통하거나 각 입구에 대응하는 보어드( bored ) 챔버에 나타나 있는 내부 매니폴드가 형성되어 있는 헤드(420)의 끝면(520)을 도시하고 있다. 끝면(520)은 제 1 현상액용 제 1 입구(405)와 연결되어 있는 제 1 매니폴드(505), 탈이온수용 제 2 입구(410)와 연결되어 있는 제 2 매니폴드(510) 및, 제 2 현상액용 제 3 입구(415)와 연결되어 있는 제 3 매니폴드(515)를 포함한다. 각 매니폴드는, 액체를 각 매니폴드에서 분배하는 일련의 하나 이상의 관상 인서트(650)를 포함할 수 있다. 노즐의 크기를 더 줄이기 위해, 매니폴드 중 둘 이상이 끝면(520)에서 서로 엇갈려 있을 수 있다. 끝면(520)에서 제 1 매니폴드(510)는 중심에 위치하고, 제 2 매니폴드(510) 및 제 3 매니폴드(515)는 도시된 것처럼 삼각형의 양 쪽에 대칭되게 분배되는 것이 바람직하다. 따라서,본 발명의 다른 태양은 복수의 작용 유체 매니폴드의 엇갈림에 관한 것이다. 작용 유체 매니폴드을 엇갈리게 함으로써, 매니폴드의 주축은, 반경 보어( bore )의 내부 단면의 엇갈리지 않고 교차하지 않는 배열의 경우에 허용되는 것보다 더 가까워질 수 있다. 따라서, 다중포트 노즐의 전체 폭이 더 작아지거나 좁아진다. 매니폴드를 엇갈리게 하는 것은 단 2개의 매니폴드가 있는 경우에도 유용할 수 있는데, 특히 포트를 따라 정적 압력 평형의 기능적 요구로 인해 매니폴드의 체적이 증가하는 경우 더욱 그러하다.
도 6 은 도 4 에 도시된 노즐 헤드(420)의 제 3 매니폴드(515)의 종방향 선 A-A 에 따라 자른 단면도이다. 제 3 매니폴드(515)는 수직의 축을 따라 바닥면(680)을 통해 수직으로 보어드 된 복수의 도관(670)을 포함할 수 있다. 제 3 매니폴드(515)의 구조는 제 1 매니폴드(505) 그리고/또는 제 2 매니폴드(510)와 동일한 것이 바람직한데, 이러한 매니폴드의 대표실시예를 이하에서 자세히 설명한다. 제 3 매니폴드(515)에 대한 실시예로서, 매니폴드에 형성되어 있는 각 도관(670)은 하나 이상의 관상 인서트(650)를 포함할 수 있고, 각 인서트는 내부 단부(660)와 외부 단부(655)를 갖고 있다. 바람직하게는, 각 관상 인서트(650)의 내부 단부(660)는 매니폴드 벽 또는 표면에서 제 3 매니폴드(515) 안까지의 거리 또는 높이만큼 이어져 있다. 제 3 매니폴드(515)로 유입되는 유체는 제 3 매니폴드(515)에 담긴 유체의 높이가 내부 단부(660)의 높이를 넘지 않는한 배수되지 않는다. 그렇기 때문에, 내부 단부(660)는 관상 인서트(650)의 내부 단부(660)에서 매니폴드 바닥면(665)까지의 깊이를 갖는 저장조가 될 수 있다.이처럼, 내부 단부(660)의 높이는 제 3 매니폴드(615) 내의 정적 압력을 대응하는 유체 도관(670)에 대해 일정하게 또는 동일하게 유지하는데 사용될 수 있다. 또한, 인서트 관(650)의 외부 단부(655)는 노즐(400)의 바닥면(680)보다 높을 수 있다.
관상 인서트(650)는 현상액 또는 탈이온수의 흐름을 잘못 이끌 수 있는 표면결함이 최소화 또는 없는 매우 평탄한 내부 표면을 가질 수 있다. 또한, 관상 인서트 내의 액체-공기 계면이 제어될 수 있기 때문에, 관상 인서트(650)의 평탄한 표면으로 버블의 흡입을 피할 수 있다. 관상 인서트(650)는 또한 얇은 반경의 에지를 매니폴드 내부 및 노즐의 외부에 제공하여, 관통하는 액체와 접촉하는 관상 인서트의 면적이 감소시킨다. 이로 인해, 도관과 접촉하는 현상액 그리고/또는 탈이온수의 유체 흐름에 따른 문제( 유체 유착 등 ) 또는 흐름이 중심쪽으로 쏠리게 만드는 다른 문제가 노즐(400)에서 발생하지 않을 수 있다. 외부 단부(655)는, 흐름이 바닥면(680)에서의 끌림 방지를 돕기 위해, 노즐(400)보다 충분히 높을 수 있다.
그러므로, 여기에 기재된 다른 실시예에서, 상기 단일 다중포트 노즐은, 기판 웨이퍼 위의 하나의 헤드 위치로 모든 분배가 이루어지도록 매치된 여러 열( row )의 구멍을 통해, 별개의 화학적 성질을 갖는 2종 현상액과 1종 린싱( rinsing ) 탈이온수(DI)을 분배할 수 있다. 이로 인해, 배수 위치에서 단일 분배 위치까지 헤드 움직임을 위해 회전 실린더 작동기를 사용할 수 있다. 다른 서보( servo ) 위치 제어가 필요없다. DI 열의 구멍이 전체 웨이퍼의 린싱에 집중된다. 이하에서 기술될 처리 데이타가 5 ㎜ 현상 화학적 성질 오프셋이 처리결과를 향상시키기 때문에, 현상기 화학적 성질 열은 5㎜ 오프셋되는 것이 바람직하다.또한, 분배 구멍은 작은 반경의 단부를 가진 압입 튜브를 포함한다. 2 개 이상의 상기 튜브는 이점을 가지고 있다. 우선, 작은 반경의 단부에는 액체를 달라붙게 하는 표면이 비교적 없다. 노즐의 바닥 표면에서 어떠한 액체의 달라붙음으로 인해서 분배 증기를 중심에서 벗어나도록 유발할 수 있다. 또한, 노즐의 수평 바닥 표면상의 잔류 액체로 인해 2 개의 증기를 하나의 비교적 큰 증기로 결합할 수 있다는 것이 알려져 있다. 이는, 헤드상의 상이한 화학작용 사이에 오염이 없는 것이 중요한 경우에, 특히 문제가 된다. 그 다음에, 압입 튜브에서와 같이, 반경방향 가장자리 또는 단부를 가진 튜브 선단의 형성으로, 매우 평탄한 내부면을 허용케 하고 유체의 달라붙음을 유발할 수 있는 수차 (aberrations) 를 실질적으로 제거한다. 일반적으로, 작은 표면 수차는 증기가 잘못 향하도록 유발할 수 있다. 또한, 거친 표면은 제어되지 않은 액체 달라붙음을 유발하여, 화학 건조 및 오염을 유도할 수 있다. 따라서, 상기 액체-공기 경계면 형상이 잘 제어되기 때문에, 거품을 흡수하는 정도는 감소하게 된다. 충만 보어 (plenum bore) 의 위치는 5 mm 오프셋된 현상장치를 유지시켜 1.5 인치의 넓은 헤드상에 3 개의 화학적 열 (rows) 을 허용하도록 엇갈리게 배치될 수 있다. 모든 구멍은 단일의 배분 헤드를 따라서 전략적으로 배치될 수 있다. 상기 형상과 치수는 본 발명에 따른 특정한 적용을 위해서 변형될 수 있음을 이해해야 한다.
도 7 에서는 노즐 (400) 의 바닥 표면 (680) 을 따라서 형성된 출구의 바람직한 배열을 도시하였다. 출구는 도시된 바와 같이 선형적으로 배열될 수 있고, 또는 점유 공간 크기를 감소시키거나 부동산을 보존하기 위해서 엇갈리게 배열된다. 본 발명의 상기 실시형태에 도시된 바와 같이, 연장된 관형 인서트의 단부에 의해서 형성된 출구 (701) 의 중심열 (710) 은 제 2 매니폴드 (510) 에 연결되거나 이 매니폴드로부터 유도되어, 탈이온화된 물을 세정되는 전체 처리 웨이퍼 기재상에 분포시킨다. 출구의 추가열 (705, 715) 은 제 1 매니폴드 (505) 와 제 3 매니폴드 (515) 에 각각 연결되어 1 이상, 바람직하게는 2 개의 현상 액체를 분배한다. 본 발명의 다른 실시형태에서와 같이, 상기 다중 포트 노즐의 구성으로 기재상에서 현상되는 중합체 층상에 현상 장치 액체와 탈이온화된 물을 전달할 수 있다. 노즐은, 적하를 최소로 하면서 최적의 특정한 액체 유량을 제공하도록 배열된 출구 형상을 제공한다. 본 발명은, 필름상의 액체 충격력을 감소시킴으로써 현상된 지지 구조물(들)의 붕괴를 방지하는데 더 도움이 된다. 다중 포트 노즐은 노즐 본체내에 형성된 1 이상의 포트의 노즐 인서트 또는 관형의 인서트를 포함할 수 있다. 인서트는 노즐의 작동액에 대하여 저마찰계수 (정적 또는 동적) 을 가지는 재료로 제조될 수 있다. 추가적으로, 본 발명의 전술한 실시형태는 인서트가 위치되는 노즐 본체의 재료 이상으로 연장된 일부를 가진 상기 인서트를 포함한다. 상기 연장부는 내부적으로 관찰될 수 있고, 이로 인하여 인서트는 입력 매니폴드의 내부 영역까지 연장한다. 또한, 연장부는 외부적으로 관찰될 수 있고, 이로 인하여 인서트는 노즐 본체의 바닥부 이상으로 연장한다. 인서트가 노즐 본체 이상으로 내부적으로 연장함으로써 내부 매니폴드가 공기 균형 저장기로서의 역할을 하도록 하는 장점이 있고, 이로 인하여 포트에 대하여 정적 압력의 균형화에 영향을 끼친다. 동시에, 인서트가 외부로 연장함으로써, 흡수하도록 작동액 압력을 반대로 함으로써 상기 잔류 축적물을 경감시키려는 어떠한 작업 시도에도 불구하고, 노즐 본체의 외부 바닥 표면상에 잔류 작동액이 축적되는 것이 방지되는 장점이 있다.
도 8 에서는 엇갈리게 배치되거나 오프셋된 입구 (405, 410, 415) 를 포함하는 노즐 (400) 의 사시도를 도시하였다. 또한, 노즐 (400) 은, 이 노즐을 아암에 고정시키거나 기재 웨이퍼 위에 서 있도록 하기 위해서 제 1 종방향 단부 (820) 상의 선회가능한 장착 브라켓에 의해 수용되도록 구성될 수 있다. 또한, 노즐은 상부 표면 (425) 에서 1.5 인치의 바닥 표면까지 연장하는 바람직한 수직 높이로 상대적으로 압축된다. 본 발명의 상기 실시형태와 다른 실시형태의 각 치수는 선택된 프로세싱 또는 적용에 따라서 변할 수 있음을 이해해야 한다.
도 9 는 도 4 의 라인 B-B 를 따른 노즐 (400) 의 단면도이다. 도시된 바와 같이 노즐 (400) 은 제 1 다수의 관형 인서트 (650A) 에 연결된 제 1 매니폴드 (505) 를 포함한다. 유사하게, 제 2 매니폴드 (510)는 제 2 다수의 관형 인서트 (650B) 에 연결되고, 제 3 매니폴드 (515) 는 제 3 다수의 관형 인서트 (650C) 에 연결된다. 제 1, 제 2, 및 제 3 다수의 관형 인서트 (650A-C) 각각은 각각의 제 1, 제 2, 및 제 3 매니폴드 (505, 510, 515) 내부쪽으로 연장하여, 관형 인서트의 각 그룹의 내부 연장부 (660A-C) 가 대응하는 매니폴드로 저장기를 한정하는 것이 바람직하다. 매니폴드 (505, 510, 515) 내의 각 저장기의 높이는, 이후에 첨부된 본문과 도면에서 설명된 바와 같이 각각의 내부 연장부 (660A-C) 의 길이에 의해서 개별적으로 설정될 수 있다 (도 12 ~ 도 13 참조).
도 10 에서는 도 4 의 라인 C-C 를 따른 노즐 (400) 의 다른 단면도이다. 각각의 입구는, 관련되거나 연통하는 1 이상의 챔버를 사용하여, 또는 각각의 매니폴드의 일부를 형성하여 전술한 매니폴드에 연결될 것이다. 도 10 에 도시된 바와 같이, 제 1 입구 (405) 는 제 1 입구 챔버 (1005) 를 가진 제 1 매니폴드 (505) 에 연결되고, 제 3 입구 (415) 는 제 3 입구 챔버 (1015) 를 가진 제 3 매니폴드 (515) 에 연결된다. 또한, 제 2 매니폴드 (510) 는 그 사이의 노즐 본체의 소정의 길이를 따라서 또한 제 1 매니폴드 (505) 와 제 3 매니폴드 (515) 에 실질적으로 평행하게 되어 있다. 다수의 관형 인서트 (650A-C) 는 노즐 본체내에 다시 위치결정되어 각 매니폴드로부터 노즐 (400) 외부에 이르는 분배된 액체를 전달하기 위한 유로를 제공해줄 수 있다.
도 11 은 도 4 의 라인 D-D 를 따른 노즐 (400) 의 다른 단면도이다. 다른 입구 및 매니폴드에서와 같이, 제 2 입구 (410) 는 도시된 바와 같이 제 2 입구 챔버 (1010) 를 가진 제 2 매니폴드 (510) 에 연결될 수 있다. 하지만, 본 발명의 다른 실시형태는, 도면에 도시된 바와 같이, 대응 입구 챔버와 다시 연결될 수 있는 유사한 구조를 사용하여, 대응하는 매니폴드에 더 연결되는 추가의 입구를 포함할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 상기 실시형태의 다른 도면에서와 같이, 도 11 에서도, 상이한 매니폴드 각각에 대한 일렬의 관형 인서트로부터 기인하는 배출된 액체 증기가 결합하는 것을 방지하기 위해서, 노즐 (400) 의 바닥 표면 (680) 으로부터 연장하는 관형의 인서트 (650A-C) 의 다른 사시도를 제공해준다.
도 12A ~ B 에서는 본 발명의 상기 태양에 따라서 다중 포트 노즐과 사용될 수 있는 관형의 인서트 (650A) 의 실시형태를 도시하였다. 도 12A 에 도시된 바와 같이, 관형의 인서트 (650A) 는 실질적으로 둥근 단면 (1210A) 을 포함할 수 있다. 하지만, 본 발명의 다른 실시형태는, 비원형 단면, 즉 사각형이나 다각형 형상으로 형성될 수 있다. 상기 형상 및 다른 형상을 가진 인서트는, 실질적으로 서로 간섭하지 않는 비교적 평행한 액체 증기내에서 노즐 본체 외부로 매니폴드 유체를 전달하는 역할을 수행하도록 선택될 수 있다. 더욱이, 관형의 인서트 (650A) 의 높이는 관형 인서트를 유지하는 매니폴드의 수직 위치 또는 관형의 인서트의 내부 단부 (660A) 에 의해서 한정되는 저장기의 소망하는 깊이에 의해서 설정될 수 있다. 도 12B 에서는 노즐 (400) 의 바닥 표면 (680) 에 더 인접한 매니폴드, 즉 제 1 매니폴드 (505) 또는 제 3 매니폴드 (515) 의 비교적 짧은 높이를 가진 관형의 인서트 (650A) 를 도시하였다. 그러나 상기 관형의 인서트 (650A) 의 전체 높이 또는 길이는, 노즐의 전체 치수와 높이, 노즐의 바닥 표면으로부터 유도하는 인서트의 소망하는 외부 연장부, 및 특정한 매니폴드내에 형성된 저장기의 소망하는 높이와 같은 인자에 따라서 다시 변할 수 있다. 또한, 관형의 인서트 (650A) 는 제 2 매니폴드 (510) 와 같이 노즐 바닥 표면으로부터 비교적 더 멀리 있는 매니폴드내에서 보다 얕은 저장기를 한정하는데 사용될 수 있다.
도 13A ~ B 에서는 본원의 분배 노즐 헤드에 포함될 수 있는 다른 관형의 인서트를 도시하였다. 본 발명의 전술한 실시형태에서와 같이, 관형의 인서트 (650B) 는 도 13A 에 도시된 바와 같이 실질적으로 둥근 단면 (1210B) 를 포함할 수 있지만, 여기에 도시된 다른 매니폴드는 인서트로서 다른 형상으로 형성될 수 있다. 더욱이, 관형의 인서트 (650B) 는 또한 도 12A ~ B 에 도시된 인서트 (650A) 보다 비교적 더 긴 길이로 형성될 수 있다. 더 긴 인서트는, 다른 매니폴드에 대하여 노즐의 바닥 표면 (680) 으로부터 비교적 더 멀리 있는 노즐 본체를 따라서 형성된 매니폴드용으로 바람직할 수 있다. 상기와 같이, 관형의 인서트 (650B) 는 제 2 매니폴드 (510) 와 같은 매니폴드용으로 바람직하다. 또한, 도 13B 에 도시된 바와 같이 관형의 인서트 (650B) 는 제 1 매니폴드 (505) 또는 제 3 매니폴드 (515) 내의 비교적 깊은 저장기를 형성하는데 사용될 수 있다. 1.5 인치의 깊이와 높이를 가진 최적의 노즐에 대해서, 관형의 인서트는, 도 12B 와 도 13B 에 각각 도시된 바와 같이 0.352 인치 ~ 0.665 인치 범위의 길이로 형성될 수 있다.
도 14 는 노즐 (400) 의 단면 사시도이다. 제 1 입구 (405) 및 제 2 입구 (410) 는 노즐 (400) 의 상부 표면 (425) 상에 중심에서 벗어난 배치상태 또는 비틀린 배치상태로 도시되어 있다. 단부면 (520) 은 제 1 매니폴드 (505) 및 제 2 매니폴드 (510) 를 포함한다. 제 2 매니폴드 (510) 는, 본 실시형태에 있어서 다른 매니폴드의 예시적인 것으로서 도시될 수 있으며, 이하 더욱 상세히설명하기로 한다. 제 2 매니폴드 (510) 는 확대 챔버 (1410) 를 포함한다. 이 확대 챔버 (1410) 는 제 2 매니폴드 (510) 의 잔존부를 형성하는 구멍난 세그먼트 (1420) 와 합체된다. 제 2 입구 챔버 (1010) 는 제 2 입구 (410) 를 제 2 매니폴드 (510) 에 연결한다. 관형 인서트 (650B) 는, 외측 단부 (655) 가 바닥 표면 (680) 을 너머서 연장하도록, 도관을 통해 연장해 있다. 유사하게, 내측 단부 (660) 는, 제 2 매니폴드 (510) 가 유체를 수용하는 때에 그 안에 형성된 저장소의 깊이를 한정하는 높이 (1430) 를 제 2 매니폴드의 바닥 표면 (665) 위에 형성하고 있다. 이 때문에, 탈이온수와 같은 유체는, 제 2 입구 (410) 를 통해 수용되어, 제 2 매니폴드 (510) 의 구멍난 세그먼트 (1420) 를 통해 이동할 수도 있다. 유체가 인서트 높이 (1430) 를 초과하는 레벨에 이르기 이전에, 유체는 제 2 매니폴드 (510) 내에서 저장소를 형성한다. 유체의 레벨이 일단 인서트 높이 (1430) 를 상회하여 초과하면, 유체는 내측 단부 (660) 를 통하여 관형 인서트 (650B) 에 진입하여, 노즐과는 떨어져 있는 외측 단부 (655) 를 통하여 웨이퍼 기판을 향하여 유체 제트류로서 통과한다. 노즐 (400) 로부터의 최종적인 유출물은 린스 유체의 미세한 분배를 위하여 탈이온수와 같은 액체를 분배할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 양상은 현상 반응제의 침전이 최소화되도록 현상 유체를 분배하는 방법에 관계된다. 이는, 그 안에 설치된 다공 노즐에 의해 달성될 수도 있다. 예컨대, pH 의 급격한 변화를 줄임으로써 현상 반응제의 침전을 최소화하는 방법이 제공된다. 기판상에는 현상 유체의 충전에 의해 폴리머층의 일부가 초기에 현상될 수도 있다. pH 의 연속되는 급격한 변화를 제어가능하게 최소화하기 위해 현상 유체를 폴리머에 충전할 수도 있다. 폴리머는 이후에 다른 유체의 충전에 의해 린스처리된다. 본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서는, pH 의 연속되는 급격한 변화를 제어가능하게 최소화하기 위해 현상 유체의 또 다른 추가적인 충전에 의해 초기의 현상 유체의 충전이 린스처리될 수도 있다. 유사하게, 폴리머는 또 다른 유체의 충전에 의해 린스처리된다. 본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서는, pH 의 급격한 변화를 줄임으로써 현상 반응제의 침전을 최소화하기 위해 다음의 단계가 행해진다: (1) 기판상에 현상 유체의 충전에 의해 폴리머 층의 적어도 일부를 현상하는 단계; (2) 버퍼의 충전에 의해 기판을 접촉시키고, 그럼으로써 상기 현상 유체의 적어도 일부와 상기 버퍼의 충전의 적어도 일부를 혼합하여, pH 의 연속되는 급격한 변화를 제어가능하게 최소화하는 단계; (3) 이어서, 상기 폴리머를 또 다른 유체의 충전에 의해 린스처리하는 단계. 본 발명의 이러한 양상은, pH 의 급격한 변화를 줄임으로써 적어도 부분적으로 발생될 수 있는 현상된 레지스트 구조 또는 구조체의 붕괴를 방지할 수 있다. pH 의 변화 특성을 나타내기 위해 여기서 사용하고 있는 "급격한" 이라는 용어는, 약 1.0초 미만, 바람직하게는 약 0.1초 미만, 더 바람직하게는 약 0.01초 미만의 시간주기로 나누어지는 2개의 변화지점을 포함하는 시간에 관한 pH 의 변화로서 정의될 수 있다. 2개의 변화지점의 거의 합쳐지는 부분의 발생은 스텝 함수라고 불려질 수 있다.
여기에 기재된 다공 노즐 장치 및 시스템은 선택된 처리 기능의 실시를 위하여 다양한 현상 유체 모듈에 적용될 수 있다. 특정한 성능 지시기 또는 진단 인식기에 제한되는 것은 아니지만, 본 발명의 바람직한 실시형태중의 일부는, 웨이퍼의 표면에 걸쳐 실질적으로 균일한 현상 비율이 존재하도록 하는 테스트에 의해 한번에 연구 또는 인식될 수 있다. 실질적으로 균일한 현상 비율이 존재하도록 하는 테스트는 부적당한 실험없이 간단한 종래의 IPEC Awmap 비율 맵 또는 회전 비율 테스트를 이용하여 실시될 수 있다. 회전 비율 테스트는, 현상 분배중에 회전 웨이퍼의 중심과 가장 가까운 현상 스트림 간에 어느 정도의 오프셋이 허용될 수 있는지를 결정하기 위해 실시된다. 사용 기준은 현상의 균일성이 허용되기 까지 오프셋을 증가시키는 것이다. 이는, 이러한 오프셋은 다양한 현상 모듈과 함께 사용할 수도 있는 대부분의 분배 노즐 구성에 고유한 것이기 때문에 알아내는데 중요한 제한이 된다.
도 15 내지 도 18 은, 분배중의 회전을 60 내지 2500 rpm 사이에서 변화시키면서 0, 5, 10, 20 mm 의 노즐 오프셋에 의해 웨이퍼 상의 현상을 테스트한 결과를 나타낸 것이다. 이 테스트에 따르면, 적어도 5 mm 정도로 큰 오프셋은 웨이퍼에 걸친 현상 균일성에 대하여 역효과를 갖지 않았다. 5 mm 이하의 오프셋을 가지는 노즐 구성은 웨이퍼의 중심에서 현상 비균일성을 일으키지 않는 것으로 추정된다. 5 mm 내지 10 mm 사이의 소정 지점에서는, 유체가 웨이퍼의 중심을 더이상 적시지 못하였으며, 현상이 크게 억제되었다. 웨이퍼의 회전속도는 어느 정도 오프셋과 상호작용하며, 10 mm 의 오프셋 마진에서 가장 두드러진다.
본 발명의 바람직한 실시형태는 전술한 바와 같은 하나의 다공 노즐을 포함하는데, 이 다공 노즐은, 대략 하나의 기판 웨이퍼 반경 길이와 동일한 길이로 형성된 바아 또는 노즐 본체에 평행한 3 열(row)의 구멍을 갖는다. 따라서, 이러한 단일 노즐은, 노즐을 다시 위치결정하지 않고서도 탈이온(deionized: DI)수와 현상 유체의 양자를 분배할 수 있다. 노즐 아암을 웨이퍼 상에서 반경방향으로 위치결정하는 것은 일반적으로 공압 실린더에 의해 실시되기 때문에, 유체의 분배와는 무관하게 웨이퍼에 대해서 노즐은 한 곳에만 설치된다. 그러므로, 일 세트의 구멍만이 정확히 웨이퍼의 중심에 위치할 수 있으며, 분배된 유체가 웨이퍼의 중심에 가장 가까워지도록 또는 가장 근접하도록 DI 분배가 이루어진다. 더욱이, 일반적인 현상 처리는 회전 웨이퍼 상에 유체를 분배하므로, 멀리서 분배하는 경우에는 유체가 중심에 이르는 것이 원심력에 의해 저지될 수 있다. 그러므로, 웨이퍼에 걸친 현상 비율 균일성이 영향을 받기 이전에 중심에서 얼마나 멀리 떨어져서 현상 분배를 행할 수 있는지를 결정하기 위해 테스트를 실시했다. 더 상세하게는, 중심으로부터 0, 5, 10, 20 mm 로 오프셋을 고정하여 현상 유체를 분배했다. 원심력의 차이는 중심 오프셋과 상호작용하여, 웨이퍼의 중심에 이르는 현상 유체에 영향을 끼치기 때문에, 분배중의 초기의 회전은 변화시켰다. 회전속도는 60, 600, 1200 (표준), 및 2500 rpm 으로 하였다.
도 19A 내지 22D 를 참조하면, 다음의 몇가지 이유때문에 현상의 질을 위한 대책으로서 서브(sub)현상 기술을 선택했다: (1) 선 폭(line width) 측정에 관하여 빠르다; (2) 선 폭 또는 E°측정은 더 많은 분석을 가지며, 따라서 E°측정 보다도 덜 종속적이다; (3) 소수의 분산 위치와는 반대로, 웨이퍼 면적 전체를 이용할 수있다; (4) 노출 및 현상 비율이 E°를 상회하여, 스윙 곡선, 마이크로스캔 집중 균일성, PEB 균일성 등과 같은 현상 비율에 기여하는 것에 비하여 현상 처리의 효과가 훨씬 더 우세하다. 레지스트 필름은 완전히 방치되는 것에 가깝기 때문에, 현상은 단일의 에칭 처리 쪽으로 흐르는 경향이다.
현상후의 웨이퍼에 걸친 색 균일성에 대한 질적인 대책에 추가하여, 웨이퍼에 걸친 레지스트 제거 차이가 IPEC Acumap 두께 측정 시스템에 의해 측량된다. 이러한 공구가 웨이퍼 전체 (30,000 곳 이상) 에 걸쳐 1 mm 간격으로 두께를 측정한다고 하여도, 실용적으로는 보고서에서의 계산을 위해 121 곳의 노출 부위의 중심의 두께만을 사용했다. 이 테스트를 위해, 베이스라인 화학, TOK9, 및 프로세스를 사용했다. 현상 대책은 현상 및 DI 분배중에 아암의 이동을 제거하기 위하여 수정되었다. 현상 분배를 위해 바람직한 실시형태의 노즐을 사용했다. 아암 프로그램에서, 중심에서 가장 까운 구멍은 웨이퍼의 중심에서 0.0 의 오프셋으로 조정했다. 현상 처리의 퍼들(puddle) 부분은 60.5 초에서 5.5 초로 단축했다. 사용된 노출 도우스(dose)는 12mJ/cm 이었다(E°도우스는 약 6.5-7.0 mJ/cm). 현상 유량계는 약 3.8 로 설정하고, 부피는 검토하지 않았지만, 과거 경험으로 이는 약 50 ml 이다. PEB 를 통해 모든 웨이퍼를 한번에 처리하고 나서, 각 웨이퍼에 대한 파라미터를 무작위 순으로 바꾸어 현상했다.
현상 비율은, 현상 바로 이전에, PEB 이후의 2개의 웨이퍼에서 측정된 두께로부터 현상 이후의 121 곳에서의 레지스트 두께를 1차적으로 빼서 결정했다.웨이퍼들간의 현상 이전의 두께 차이는 비교적 무시할 수 있을 정도였으며, 대표적인 웨이퍼는 모든 비율 계산을 위해 "이전의" 웨이퍼로 하였다. 이 테스트에서, 제거된 레지스트는 모든 웨이퍼에 대해 10초의 현상 시간 (분배 + 퍼들(puddle) + 리프레쉬(refresh)) 으로 나누었다.
PEB 와 현상 간의 초기 두께를 측정하는 것은 2가지 이유에서 주목할만 하다. 첫째, 이전의 대부분의 현상 비율 계산은 노출 이전의 두께를 이용하여 행해졌다. 두께 손실은 원래의 8500Å 로부터 약 1000Å 였기 때문에, 현상 비율이 더욱 정확하게 평가되어야 한다. 둘째, 노출 영역은 명확히 볼 수 있었고, 웨이퍼를 가로지르는 특성 패턴이 모든 웨이퍼에서 보였다. 이는 웨이퍼를 가로지르는 상대 디프로텍션의 메트릭으로서 유용하며, 몇몇 논문에서도 이를 주목하였다. 이는 현상 과정과는 무관한 바람직한 특성을 갖는다.
사용된 레시프의 현상부위는 다음과 같다.
작업 시간(초) 속도(rpm) 아암 X(mm)
스핀 1.0 60-2500 0-29
현상 분배 1.0 동일 동일
현상 분배 2.0 20 동일
스핀 6.5 0 동일
스핀 0.5 1200 동일
이 시험의 결과는 아래의 테이블에 요약되어 있다.
대체로, 데이터에서의 상대적인 크리어 브레이크는 5 및 10 mm 오프셋 사이이다. 5 가 0 보다는 다소 나을 수 있으며 20 은 최악이다. 주요 효과는 아암 위치이지만, 특히 10 mm 오프셋에 대해서는 분산 동안의 스핀 속도가 관찰될 수 있다. 예견가능하게, 특히 10 및 20 mm 에 대해 상기 중심에서의 단일 지점이 비균일성에 대한 원인이된다. 상기 웨이퍼의 중심과 나머지 부분 간의 편차를 수용하도록, 다른 120 지점이 상기 중심을 희석시킴에 비해, 상기 범위는 여기서 표준 편차보다도 유용한 수단이다.
상기 데이터에서 어느 정도 분산이 존재하므로, 다른 스핀 속도간의 용이한비교를 위해 3 차원 폴리노미날 선이 상기 데이터를 통해 구성된다. 도 15 내지 18 은 상기 테이블의 경향을 확인시킨다. 주요 비균일성은 보다 높은 속도에 대해 상기 데이터의 중심과 나머지 사이에 존재하며, 보다 높은 오프셋에 대해 0 및 5 mm 가 명백히 보다 균일하며, 10 mm 에서는 오프셋과 속도 사이에 상관관계가 존재한다.
도 19A 내지 22D 는 하나의 리피티션을 제외한 모든 웨이퍼에 대한 IPEC 맵을 도시한다. 여기서 재생산된 이러한 IPEC 맵의 해상도는 컴퓨터 모니터 상에서보다 훨씬 양호하다. 그러한 맵을 모니터 상에 나타냄으로써 상기 맵 내의 특별한 관심 영역을 확대하는 것이 가능한 잇점을 제공한다. 보여지는 다양한 색깔들을 스패닝하는 비율 범위는 일정하게 유지되어 웨이퍼들간의 상대적인 균일성이 비교될 수 있다. 회색 및 흰색 영역은 작은 규모이다. 웨이퍼 그 자체 상에서 명확히 가시적인 것과 같이, 10 mm 오프셋으로부터 시작할 경우, 거의 적은 발달 유체가 상기 웨이퍼와 접촉하거나 접촉하지 않으며 매우 낮은 발달율을 가지는 중심에서 "홀" 이 형성된다. 시험에서 상기 중심으로부터의 약간의 오프셋이 디벨로퍼 분산에 대해, 최소 5 mm 에 이르기까지 용인할만 한 것으로 확인되었다. 상기 중심 및 가장 가까운 현상 스트림으로부터 5 및 10 mm 사이에 있는 몇몇 지점에서, 유체가 상기 웨이퍼의 중심에 접촉하는 것을 중단하므로, 매우 억압된 현상율 및 커스터머 웨이퍼 상에서의 카타스트로픽 산출 손실이 발생하게 된다. 보다 큰 오프셋은 이러한 효과를 더욱 악화시킬 것이다. 10 mm 오프셋의 가장자리 조건에서 주로 나타나는, 유체가 상기 웨이퍼에 처음 접촉함에 따라이용되는 스핀 속도와 약간의 상호작용이 존재한다는 점이 주목되어야 한다. 측정된 균일성은 실제로 5 mm 오프셋의 경우가 0 에 대해서보다는 조금 양호하였으나, 수행된 본 실험에서 아마 중요한 차이는 아닐 수 있다. 요약하면, 중심 스트림이 중심으로부터 5 mm 이하인 경우, 노즐 디자인은 웨이퍼 중심에서 현상율 불균일성을 일으키지 않아야 한다는 점을 나타낸다.
본 발명의 또다른 태양은 디스펜싱 노즐에서의 압력 가스 이용 및 분산되는 액체 간의 횡-혼합을 감소시키기 위한 외부 노즐 표면 개조에 관한 것이다. 실제로, 횡-혼합은 두가지 이상의 메커니즘에 의해 종종 발생하는데, (1) 인접 노즐로부터 분산된 액체의 작은 양이 특정 액체의 표면 장력으로부터 발생된 압력구배의 작용 하에 측방으로 이동할 수 있으며, (2) 노즐로부터 분산되는 액체의 작은 양이, 노즐 인서트가 바닥 노즐 표면을 지나 신장할 수 있는 거리에 의해 구성되는 노즐 출구 평면에 상대적으로 매우 근접할 수 있는 웨이퍼 표면 상에 부딪히는 것에 연속하는 액적 형태로 되튀긴다. 상기 횡-혼합을 감소시키기 위해, 본 발명의 다양한 실시형태는 액체 분산 노즐의 다양한 영역에 대해 실질적으로 오목하거나 파상의 표면을 포함할 수 있다. 이러한 오목 표면은 측방으로 이동하는 액체를 가두거나 제한하기 위해 인접하는 노즐 튜브 사이에서 물리적 장벽 또는 트렌티로 작용할 수 있다. 또한, 다른 실시형태는 액체 분산 노즐의 다양한 영역을 인접하거나 감싸는 하나 이상의 가스 오리피스를 포함할 수도 있다. 이러한 가스 오리피스는 분산 튜브를 포함하는 액체 분산 노즐의 다양한 분산 튜브로부터 발산되는 액체 제트 주위에 "가스 커튼" 을 제공하거나 발생시킬 수 있다. 본 발명의 이러한 태양에 관계된 여러 잇점들이 다음과 같은 설명 및 도면을 참조하여 보다 상세히 기술된다.
여기서 기술된 다른 액체 분산 노즐과 같이, 이 노즐이 이용될 수 있는 반도체 웨이퍼 크기에 따라 다양한 수정이 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 분산 노즐 2300 은 도 23 에 도시되는 300 mm 반도체 기판 웨이퍼에 이용될 수 있도록 수정될 수 있다. 상기 노즐 2300 의 전체 길이는 6 인치에 이르거나 더 클 수 있으며, 그 너비는 1.5 인치에 이르거나 더 클 수 있다. 상기 노즐 2300 의 외부 바닥 표면은 인접하는 액체 분산 노즐 (예를 들어, 도 9-11 에서의 650A-C) 간의 횡-혼합을 완화시키는 하나 이상의 물리적 구조로 구성되거나 포함할 수도 있다. 그 결과, 상기 액체 분산 노즐 2350 은 서로로부터 또는 인접하는 노즐 튜브에 대해 트렌치-같은 그리드 2500 에 의해 상대적으로 고립될 수 있다. 관형의 형상 이외에도 많은 다른 노즐 디스펜싱 부재 형상이 당업자에게 자명하다. 또한, 상기 그리드 (2500) 은 트렌치를 형성하기 위해 상기 노즐 바디에서 관형 인서트 (2350) 의 베이스를 감싸는 재료를 제거하는 것을 포함하여 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 이러한 물리적 장벽은 전체 노즐 (2300) 높이 및 관형 노즐 인서트 (2350) 길이에 부가될 수 있는 인서트의 베이스를 감싸는 영역에 세워지거나 부가되는 것과 같은 다른 기술에 의해 형성될 수 있다.
도 23 에 도시되는 노즐 (2300) 에는 상기 형성된 트렌치 내부 및/또는 주위에 배치되는 가스 오리피스 (2360) 가 제공될 수 있어 상기 액체 분산 노즐에 대해 하나 이상의 가스 커튼을 제공한다. 상기 노즐은 질소, 공기, 또는 다른 임의의 실질적으로 비활성 가스와 같은 압력 가스의 근원에 연결될 수 있다. 외부 근원으로부터 들어오는 가스는 하나 이상의 입구를 통해 상기 노즐 (2300) 내로 향해질 수 있으며, 가스 오리피스 (2360) 를 통해 외부로 향해질 수 있다. 노즐의 단부 영역에 형성된 엔드 오리피스 (2362) 를 포함하여, 가스 오리피스는 노즐 (2300) 의 바닥 표면을 따라 특정 위치에 형성되어, 분배된 유체의 흐름을 흐르도록 한다.
전형적으로, 노즐 (2300) 에 가해지는 가스 공급 압력은 약 100PSIG 이상이고, 가스체적 유속은 100 l/min 까지이다.
2000rpm 이상의 스핀 속도(액체 분배 노즐에 관한 웨이퍼)로 13mm의 웨이퍼/액체-분배 노즐 분리 거리에서, 상호 오염이 실질적으로 제거됨이 확인되었다.
또한, 노즐 (2300) 에는 로봇 암에 장착하는 패스너를 수용하는 다양한 개구 (2305) 가 형성되어, 움직임과 노즐과 기재 웨이퍼 사이의 분리 거리를 조절한다.
그러므로, 도시된 복수의 가스 오리피스는 가스 블랭킷의 유기적인 네트워크나 커튼을 형성하여 분배된 액체의 흐름을 상호 오염을 줄이는 방향으로 인도한다.
이들 가스 커튼에 의해 생성된 모멘텀은 적어도 두가지의 예방적 효과를 가진다.
첫째, 측방향으로 이동하는 액체는 가스에 의해 노즐체로부터 쓸어내려지므로, 분배된 액체의 상대적인 측면 이동이 완전히 제거되지 않더라도 적어도 줄어든다.
둘째, 웨이퍼 표면 근처에 실질적으로 수직으로 향하는 가스 모멘텀은 웨이퍼 표면으로부터 노즐을 향해 되튀는 액체 또는 액체방울을 막거나 적어도 그 양을 줄이는 작용을 한다. 상술한 실시예들이 본 발명의 한 측면 이상이 포함되어 있는데, 노즐에는 또한 노즐의 특정 영역만을 커버하는 구 (trench) 들이 형성되거나, 및/또는 실질적으로 노즐체 하부 전체를 커버하는 가스 오리피스를 포함한다.
도 24-25는 노즐의 상면을 따라 3개의 입구가 형성되어 있는 것을 도시하는 다중 포트 노즐의 평면도이다. 다른 실시예와 마찬가지로, 도 24에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 입구 (2405) 는 대응 매니폴드에 이르도록 형성되어 있다. 또한, 노즐 (2300) 은 제1 입구 (2405) 에 대향하는 측에 위치한 제2 입구 (2410) 및 제3 입구 (2415) 를 포함하는데, 이 입구들은 각각 탈염수 (deionized water) 와 현상액 등의 분배된 유체를 인도하는 노즐 내에 형성된 분리된 매니폴드와 유체소통된다. 또한 입구들은 상기 노즐의 상면을 따라 다양한 위치에 형성될 수 있다. 그러므로 300mm 웨이퍼 기재와 같은 비교적 큰 웨이퍼의 처리를 위해, 상기 입구는 노즐 단 (2420) 을 기준으로 비교적 떨어진 특정의 거리에 상대적으로 노즐의 중앙에 형성될 수 있다. 도 25에 도시된 바와 같이, 본 발명의 타 실시예는 200mm 웨이퍼 기재와 같은 비교적 작은 구조체의 작업용으로 형성된 다중 포트 노즐 (2500) 을 포함한다. 이 상대적으로 짧은 노즐 (2500) 은 길이가 약 4.3in. 이고 폭이 약 1.5in. 를 가지도록 형성된다. 또한 일련의 입구들 (2505, 2510, 2515) 이 전술한 바와 같이 형성되어 다양한 유체를 분배한다. 전술한 실시예의 입구는 노즐 단 (2520) 을 기준으로 비교적 가까운 소정의 거리에 실질적으로 노즐(2500) 의 단부 근처에 형성된다. 노즐의 전 치수와 노즐 입구의 위치를 정하는 것은 적용예에 따라 변경될 수 있다.
도 26A-B는 다중 포트 노즐 (2300) (도 23 참조) 의 대향 단부를 도시한다. 도 26A에 도시된 바와 같이, 전술한 타 실시예와 마찬가지로, 일련의 매니폴더 (2605, 2610, 2615) 들이 노즐 (2300) 을 따라 실질적으로 길이방향의 길이를 따라 형성된다. 매니폴드와 연결되고 노즐로부터 밖으로 향하는 유체통로를 제공하도록 일련의 관상 인서트 (2350) 들이 노즐 (2300) 에 위치된다. 매니폴드는 도시된 바와 같이 구멍을 낼 수 있으나, 유체가 그의 각각의 입구만을 통해 들어가고, 여기서 기술한 다른 매니폴드와 마찬가지로 노즐 인서트를 통해 나갈 수 있도록, 매니폴드의 단부는 폐쇄되거나 마개가 되어지는 것으로 이해될 수 있다. 또한, 인접한 노즐 인서트 (2350) 로부터 분배된 액체들간의 상호 오염을 줄이는데 도움이 되는 가스 블랭킷(blanket)을 생성하는 진입하는 가압 가스를 수용하도록 하나 이상의 가스 매니폴드 (2600) 가 형성될 수 있다. 가스 매니폴드 (2600) 은 도 26B에 도시된 바와 같이, 일련의 단부 오리피스 (2362) 를 포함하는 노즐 (2300) 의 바닥 표면을 따라 형성된 다양한 가스 오리피스들과 유체 소통이 될 수 있다. 추가적으로, 도 26A-B에 도시된 바와 같이, 노즐 인서트 (2350) 의 베이스를 둘러싸는 바닥 노즐 표면은, 인서트들과 분배된 액체 사이에 일정한 물리적 분리를 부여하는 일련의 하나 이상의 구 (trenches) (2640) 가 제공되도록 형성된다. 단독으로 또는 다른 것과의 조합으로, 상기 구 (2640) 와 노즐 인서트의 둘레에 형성된 가스 블랭킷은 상호 오염과 회전하는 웨이퍼 기재의 표면으로부터 되튀는 유체에 기인하는 스플래시백 (splashback) 을 막는 것을 돕는다.
A-A선 을 따라 취한 도 23의 다중-포트 노즐 (2300) 의 단면도인 도 27에 도시된 바와 같이, 제1 매니폴드는 실질적으로 노즐 (2300) 의 길이를 따라 이어진다. 복수의 관상 인서트 또는 노즐 팁 (2350) 은 노즐 (2300) 의 바닥 표면 전체에 형성된 개구에 삽입될 수 있다. 본 발명의 또 다른 측면은 노즐체 (nozzle body) 에 이들 노즐 팁을 장착하는 방법을 제공하는데 있다. 이들 팁 (2350) 들은 바람직하게는 테플론 (Teflon) 과 같은 비교적 매끄러운 표면을 제공하고, 저온에 노출시 수축 또는 축소하는 다양한 재료로 형성되거나 선택될 수 있다. 이들노즐들은 얼거나, 각각의 매니폴드로 이르게 하는 노즐 개구부에 삽입되기 전에 열적 수축을 일으키기에 충분한 낮은 온도에 노출된다. 선택된 온도와 원하는 수축의 정도를 포함한 다양한 인자에 따라, 48시간 이상으로 소정의 냉각시간이 선택된다. 팁은 가압되어 노즐 내의 원하는 깊이에 위치하도록 될 수 있는데, 이로써 여기서 기술하는 필요한 리저버 (reservoir) 을 형성한다. 가열하거나 비교적 더운 온도에 노출시킴으로써 팁을 가열하면, 팁은 열적 팽창을 일으켜 노즐체와 딱 맞는 맞춤 내지는 액체 타이트 밀봉이 형성된다. 또한, 본 발명의 타 실시예와 마찬가지로, 노즐 팁 (2350) 의 베이스를 둘러싼 바닥 노즐 표면의 특정 영역이 세워지거나 에칭되어, 분사된 액체 흐름들 사이의 분리를 원하는 정도로 유지하고 그 안에 유체를 막거나 흐르도록 일련의 구 (2640) 를 형성한다. 노즐 팁 (2350) 들 사이에 가스 오리피스 (2360) 가 형성된 노즐 영역에서, 구 (2640) 내에서 흘려진 액체는 상기 오리피스 (2360, 2362) 를 통해 배출된 가압 가스에 의해 강제되거나 날려진다. 그러므로 이와 같은 액체 분배 노즐 팁은 가스 오리피스의 측면에 위치하거나 둘러싸게 되어 실질적으로 구 네트워크를 형성하는 오목한 표면이 된다. 이들 노즐 팁들은 노즐체에 체결되는 개별 부품 또는 구성으로 기술되고 있으나, 본 발명의 상기 및 다른 실시예들에 있어서 노즐인 몸체와 일체적으로 형성되어 일체 부품 또는 단일부품을 형성할 수도 있다. 도 28-29는 각각 도 24에 도시된 노즐 (2300) 을 종방향의 B-B선과 C-C선을 따라 취한 단면도이다. 이들 도면은 상술한 바와 유사하게 복수의 매니폴드 (2605, 2610, 2615) 와 각각의 입구 (2405, 2410, 2415)를 나타낸다. 상대적으로 길거나 짧은 일련의 관상 인서트들이 노즐 (2300) 내에 위치하여 분배되는 다양한 유체를 인도한다. 또한, 도시된 바와 같이 노즐체에 가스 매니폴드 (2600) 가 제공된다. 두개의 가스 매니폴드가 도시되어 있으나, 노즐에는 노즐체 전체에 걸쳐 단 하나 또는 수개의 가스 매니폴드에 형성될 수 있으며, 상기 노즐체는 분배 매니폴드에 실질적으로 평행하거나 노즐 폭을 가로지르는 대략 길이방향의 길이를 따라 통한다.
또 다른 단면도가 도 30에 제공되는데, 이는 도 27에 도시된 실시예에서 D-D선을 따라 취해진 것이다. 가스 매니폴드 (2600) 은 노즐체의 소정위치를 따라 이어지는 것으로 도시되어 있다. 가스 매니폴드 (2600) 와 노즐의 가스 오리피스 사이의 상대 거리를 줄이기 위해, 가스 매니폴드를 노즐의 바닥 표면에 상대적으로 가깝게 형성하는 것이 바람직하다. 이 도에 도시된 바와 같이, 분배 매니폴드 (2605, 2610, 2615) 들이 대략 삼각형상으로 배치될 때에는, 노즐의 외측 또는 단부 영역을 따라 가스 매니폴드 (2600) 을 형성하는 것이 보다 바람직하다. 그러나, 가스 매니폴드의 위치는 몇개가 있는지 본 발명의 타 실시예에 의해 노즐체 내에 선택된 매니폴드의 총 수에 따라 달라질 수 있다.
도 31은 E-E선을 따라 취해진 도 23에 도시된 노즐 (2300) 의 단면도를 나타낸다. 이 도면은 본 발명의 몇가지 측면을 도시한다. 예를 들면, 복수의 길이 방향의 매니폴드 (2605, 2610, 2615) 가 도시되어 있는데, 유체를 비교적 평행한 흐름으로 분배하는 다양한 길이로 형성된 다중 노즐 인서트 (multiple nozzle insert) (2350) 를 포함한다. 또한, 일련의 구 (2640) 들이, 노즐 인서트 (2350) 들이 서로 공간을 두도록 분리되고, 노즐로부터 분사된 분배 유체를 측면으로 흐르도록, 분리되어 열을 지어 있음이 도시되어 있다. 노즐 오리피스 (2360) 의 네트워크로부터 발산된 가스는 그 후 웨이퍼 기재 표면으로부터의 액체와 스플래시백을 밀어내는 가스 층을 형성한다. 수개 내지는 모든 노즐 인서트 (2350) 들 사이에 형성된 채널의 격자 네트워크를 이루는 가스 매니폴드 (2600) 를 통해 가압가스가 배달된다. 가스 매니폴드는 노즐 구의 비교적 깊은 부분 내에 위치한 하나 이상의 가스 오리피스가 가압 가스의 열을 형성하도록 하여 대략 길이 방향의 가스 (3100) 블랭킷을 생성하여 오염을 줄인다. 또한, 가스 매니폴드는 노즐 구의 비교적 얕은 부분이 가압 가스의 행을 형성하여, 추가로 노즐의 단면을 따라 가스 (3200) 의 추가적인 블랭킷을 형성하게 한다.
도 32는 다중 포트 노즐 (2300) 의 전체 사시도이다. 복수의 가스 매니폴드 (2300) 와 분배된 액체 매니폴드 (2605, 2610, 2615) 가 다시 보다 명확하게 도시되어 있다. 각 노즐 인서트 (2350) 들은 그의 특정 부분이 노즐 (2300) 의 외표면을 넘어서 연장하도록 노즐체 내에 위치한다. 노즐 인서트 (2300)의 행과열을 따라 일련의 구 (2640) 가 형성되어, 분배된 액체 사이의 추가적인 물리적인 분리가 제공된다. 본 발명의 다른 실시예와 같이, 모든 수의 노즐 인서트와 그들의 간격은 선택된 용도에 따라 변할 수 있다. 부가적으로, 본 명세서에 기재된 바와 같이 다수의 가스 오리피스가, 노즐 인서트 사이의 도랑 내의 영역을 포함하는 노즐 (2300) 의 외면을 따라 형성된다. 또한, 다수의 개구 (2305) 가 노즐 (2300) 의 외부 가장자리 부분을 따라 형성되어, 패스너는, 노즐을 현상액 모듈과 같은 웨이퍼 트랙 시스템 서브시스템 내의 로봇암에 연결하도록 관통할 수 있다.
본 발명에 따라 제공된 모든 노즐은 웨이퍼 트랙 공구 내의 로봇암에 장착될 수 있다. 도 33 에 도시된 바와 같이 (눈금은 나타나지 않음), 노즐 (3300) 은 웨이퍼 기판 (3320) 위에 서스펜션을 위해 지지 브래킷 (3303) 에 체결될 수 있다. 지지 브래킷 (3303) 은, 포스트 (3340) 에 장착되어 회전 가능한 로봇암 (3330) 에 차례로 장착될 수 있다. 따라서, 노즐 (3300) 은 웨이퍼 (3320) 의 여러 부분을 위로 이동될 수 있어, 확실한 분배 유체는 웨이퍼 기판의 비교적 중심 부분을 위에 선택된 노즐 부분을 통해 배출될 것이다. 동시에, 지지 브래킷은, 노즐과 그 밑의 웨이퍼 (3320) 사이의 거리를 제어하기 위해 비교적 Z 축을 따라 조절될 수 있다. 지지 브래킷 (3303) 은, 본 명세서에 기재된 바와 같이 노즐 (3300) 의 상부면을 따라 형성된 여러 입구를 둘러싸는 칼라부 (3350) 를 더 포함할 수 있다. 칼라부 (3350) 와 지지 브래킷의 다른 부분은 다중 부품으로 구성될 수 있고, 또는 단일체로서 형성될 수 있는 것을 알 수 있다. 또한, 칼라 (3350) 는 유체 미디움을 순환하는 냉각 재킷 (3360) 에 연결되어, 거기 포함된 다수의 유체분배 라인 (3305,3310 및 3315) 을 통해 이동하는 유체의 열 전달과 온도 제어할 수 있다. 유체 냉각 재킷부 (3360) 는 도시된 바와 같이 로봇암 (3330) 의 중공부에 위치될 수 있다. 유체 분배 라인은 더욱이 노즐에 형성된 각 입구에 연결되어, 현상액과 이온수와 같은 여러 유체 재료를 수용할 수 있다. 선택적으로, 라인은 차례로 노즐 입구에 안내되는 지지 브래킷 내의 다른 채널 시리즈를 통해 공급될 수 있다. 외부 가스연료는, 노즐 내의 가스 매니폴더로 안내될 수 있는 지지 브래킷에 형성된 통로로 공급될 수 있다. 선택적으로, 가스 입구는 다른 도면과 발명의 상세한 설명에 기재된 바와 같이, 노즐의 매니 폴더 (도시되지 않음) 로 직접 공급될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 각 섹션이 중앙 영역으로부터 웨이퍼 기판 위에 그 주변을 향해 신장될 수 있는 두 인접한 섹션으로 이등분되는 노즐로 된 노즐 뱅크를 포함한다. 각 이등분 섹션은 본 명세서에 기재된 바와 같이, 하나 이상의 유체를 분배할 수 있고, 가스 커튼을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 이런 실시예에서, 두 섹션 사이에 형성된 각은 0 - 360 도 범위일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예와 같이, 노즐과 웨이퍼 기판 사이의 각 거리는 조절될 수 있고, 노즐 뱅크는 그것이 장착되거나 장착되어 회전 가능한 로봇암에 비교적 안정하게 장착될 수 있다.
여러 반도체 웨이퍼 제조 방법이 본 발명의 다른 양태에 따라 본 명세서의 장치로 완성될 수 있다. 본 명세서에 제공된 전형적인 방법으로, 선택된 유체 노즐은 웨이퍼 기판 위에 약 15 ㎜ 높이를 가지며, 유체가 분배될 때, 유량은 약20 cc/sec 이다. 우선, 웨이퍼면은, 0 - 2000 rpm 으로 회전하는 동안, 이온수 (D1) 에 의해 0 - 10 초 동안 젖게 된다. 그 다음, 0 - 5 초 유지 후, 현상 분배가 0 - 1000 rpm 으로 0 - 5 초 동안 시작된다. 이 목적은 어떤 젖지 않은 지역 없이 웨이퍼면 전체에 완전히 적용하는 것이다. 그 후, 현상기 유체 퍼덜이 형성된다. 웨이퍼가 정지하거나 진동하는 동안, 현상 공정은 2 - 100 초 계속된다. 이 단계를 따라, 이온수 (D1) 분배는 0 - 2000 rpm 으로 회전하는 동안, 0 - 100 초 동안 작동되어, 침전과 스플래시백의 발생 없이 효과적으로 내분해성을 씻어낸다. 마지막으로, 웨이퍼는 1000 -3000 rpm 으로 5 - 30 초 동안 건조된다. 다른 분배와 헹굼 방법은 본 명세서에 제공된 장치 및 방법으로 충족될 수 있는 것을 알 수 있다.
본 발명은 전술된 명세서에 따라 설명되지만, 본 명세서에서 실시예의 바람직한 설명과 도면이 한정된 범위로 해석되는 것을 의미하지는 않는다. 본 발명의 모든 양태는, 본 명세서에서 제공된 상세한 설명, 도면 또는 상대적 특성에만 국한되지 않고, 여러 조건에 따라서 변경될 수 있는 것을 알 수 있다. 당업자는 본 명세서를 참조하여, 본 발명의 실시예의 형태와 세부사항의 다양한 변경과 본 발명의 다른 변형을 이해할 수 있다. 따라서, 첨부된 청구항은 어떤 변경, 변형 또는 동등물도 보호할 수 있다.

Claims (16)

  1. 현상유체 모듈안에 유체를 분배하기 위한 다중포트 노즐로서,
    하나 이상의 유체 입구와 유체 소통하는 하나 이상의 액체 매니폴드와, 하나 이상의 가스 입구와 유체 소통하는 하나 이상의 가스 매니폴드를 구비하는 노즐본체와,
    상기 노즐본체안에 있는 유체를 분배하기 위한 다수의 튜브형 노즐 인서트를 포함하며,
    적어도 각 노즐 인서트의 일부는 노즐본체로부터 나와 있으며, 분배유체가 관류할 수 있도록 각 노즐 인서트는 액체 매니폴드와 유체 소통되어 있고,
    노즐본체는 가스 매니폴드와 유체소통하는 가스 오리피스 네트워크를 포함하며, 상기 가스 오리피스는 선택된 노즐 인서트에 실질적으로 인접하여 형성되어, 노즐 인서트로부터 배출된 분배유체의 단면 오염을 줄이기 위한 가스 블랭킷을 제공하는 것을 특징으로 하는 다중포트 노즐.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐본체는, 제 1 유체입구와 유체소통하는 제 1 액체 매니폴드와, 제 2 유체입구와 유체소통하는 제 2 액체 매니폴드를 구비하는 것을 특징으로 하는 다중포트 노즐.
  3. 제 2 항에 있어서, 제 1, 2 유체입구가 노즐본체의 상면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다중포트 노즐.
  4. 제 3 항에 있어서, 제 1, 2 유체입구는 노즐본체 상면의 비교적 중심영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 다중포트 노즐.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 유체입구는 현상유체 모듈내의 웨이퍼 기판 위에 제 1 현상유체를 분배하기 위한 제 1 현상유체 공급원에 연결되어 있고, 상기 제 2 유체입구는 웨이퍼 기판 위에 제 2 현상유체를 분배하기 위한 제 2 현상유체 공급원에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 다중포트 노즐.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 오리피스 네트워크는 노즐본체의 외부표면에서 그리드 패턴 배열체를 형성하며, 가스 오리피스로부터 나온 가스가 분배유체의 단면 오염을 줄이기 위한 실질적으로 평행한 가스 블랭킷을 형성하도록 상기 노즐 인서트가 그리드 패턴안에 위치하는 것을 특징으로 하는 다중포트 노즐.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 외부표면은 현상유체 모듈내의 웨이퍼 기판 위에 위치되는 노즐본체의 바닥면을 규정하는 것을 특징으로 하는 다중포트 노즐.
  8. 제 1 항에 있어서, 노즐본체는 끝표면을 가지며, 선택된 제 1 노즐 인서트 그룹을 통해 현상유체를 웨이퍼 기판상으로 분배하기 위한 한쌍의 액체 매니폴드안으로 현상유체를 전달하기 위해 한쌍의 현상유체 입구가 상기 끝표면에 제공되어 있으며, 선택된 제 2 노즐 인서트 그룹을 통해 세정유체를 웨이퍼 기판상으로 분배하기 위한 액체 매니폴드안으로 세정유체를 전달하기 위해 세정유체 입구가 또한 상기 끝표면에 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 다중포트 노즐.
  9. 현상유체와 탈이온수를 분배하기 위한 노즐에 있어서,
    내부에 다수의 매니폴드가 형성되어 있는 노즐본체로서, 상기 각 매니폴드는 노즐본체의 상면을 따라 형성된 별도의 유체입구와 유체소통하는 상기 노즐본체와,
    하나 이상의 매니폴드와 유체소통하면서 노즐본체의 바닥면을 따라 형성된 다수의 튜브형 노즐 연장부를 포함하며,
    노즐 연장부로부터 배출된 유체를 안내하기 위해 상기 노즐본체는 노즐본체의 바닥면의 지정된 영역을 따라 미리 선택된 그룹의 노즐 연장부 사이에 형성된 격자 네트워크형 홈(trench)을 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐.
  10. 제 9 항에 있어서, 노즐본체와 튜브형 노즐 연장부는 일체로 되어 있는 것을 특징으로 하는 노즐.
  11. 제 9 항에 있어서, 격자 네트워크형 트렌치는 노즐본체 바닥면의 제 1 지정부위를 따라 형성된 비교적 깊은 트렌치와, 바닥면의 제 2 지정부위을 따라 형성된 비교적 얕은 트렌치를 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐.
  12. 반도체 웨이퍼 기판상에 다중처리 유체를 전달하기 위한 분배노즐로서,
    다수의 길이방향 액체 매니폴드와 가스 매니폴드가 형성되어 있는 노즐본체로서, 각 액체 매니폴드는 노즐본체 안에 위치되어, 분배될 처리유체를 받기 위해 노즐본체에 형성된 별도의 대응 유체입구와 유체소통하는 상기 노즐본체와,
    노즐본체안에 있는 분배유체를 보내기 위한 다수의 노즐팁으로서, 적어도 각 팁의 일부는 노즐본체의 바닥면을 지나서 적어도노즐본체내의 액체 매니폴드의 일부 안으로 들어가 있는 상기 노즐팁을 포함하며,
    상기 바닥면은 다수의 노즐팁 사이에 격자 패턴으로 형성된 네트워크형 트렌치를 포함하며, 이 트렌치 네트워크는, 단면 오염과 웨이퍼 기판으로부터의 비산을 줄이면서 다중처리 유체를 반도체 웨이퍼 기판상으로 보내는 가스 흐름을 발생시키 위해 가스 매니폴드와 유체소통하는 다수의 가스 오리피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 분배 노즐.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 노즐팁들은, 개별적으로 만들어져 미리 형성된 노즐본체내의 구멍안에 배치되는 인서트인 것을 특징으로 하는 분배노즐.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 노즐팁은, 노즐팁이 노즐본체안에 위치될 수 있도록 비교적 저온에 노출되면 열수축되고 그 후에 실질적으로 유밀한 끼워맞춤이 이루어지도록 비교적 고온에 노줄되면 열팽창이 되도록 하는 재료로 만들어진 것을특징으로 하는 분배노즐.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 노즐본체는, 노즐본체의 바닥면에 비교적 가깝게 형성되어 현상유체를 분배하기 위한 2개의 현상유체 매니폴드와, 노즐본체의 바닥면으로부터 비교적 멀리 떨어져 형성되어 세정유체를 분배하는 세정유체 매니폴드를 포함하는 것을 특징으로 하는 분배노즐.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 노즐팁은, 노즐본체의 바닥면에 비교적 가깝게 형성된 두 현상유체 매니폴드로부터 현상유체를 분배하는 비교적 짧은 팁그룹과, 노즐본체의 바닥면으로부터 비교적 멀리 떨어져 형성된 세정유체 매니폴드로부터 세정유체를 분배하는 비교적 긴 팁그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 분배노즐.
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