狭缝喷嘴的制作方法
【专利摘要】本发明涉及狭缝喷嘴，具体而言，一种用于分配液体到晶片的表面上的狭缝喷嘴包括具有排放开口的喷嘴本体，该排放开口的长度为10毫米至100毫米，宽度为0.5毫米至5毫米。该喷嘴本体具有位于所述排放开口的上游并延伸到所述排放开口的分配室，以及位于所述分配室上游的液体分布室。该分配室和液体分布室是相互流体连通并且通过所述喷嘴本体的收缩部隔开，该收缩部的横截面面积比所述排放开口和所述液体分布室中的每一个的横截面面积小至少20％。
【专利说明】
狭缝喷嘴
技术领域
[0001]本发明涉及一种狭缝喷嘴，更具体地说，一种用在用于处理晶片状物品(例如半导体晶片)的装置和方法中的狭缝喷嘴。
【背景技术】
[0002]在半导体器件的制造过程中，形成器件的晶片表面经过各种处理，其中一些涉及分配工艺液体和/或漂洗和清洗液体到晶片表面上。传统喷嘴通过圆形输出开口分配液体，使得撞击晶片表面上的液体流通常呈圆柱形。
[0003]然而，对于某些工艺，期望以较接近窗帘形状的方式分配工艺液体，当喷嘴具有狭缝状输出开口时，窗帘形状就能生成。
[0004]然而，常规狭缝喷嘴并不适合用于处理半导体晶片的装置的液体分配器，因为这样的装置就以下事项而言具有严格的要求:在打开液体供给源后分配液体如何迅速开始，以及在工艺完成时如何能迅速且充分地停止液体流而无残留液体滴落在所述晶体表面。此夕卜，在这些领域中的每一个中，喷嘴的性能必须稳定地从一个过程延续到下一个过程。
【发明内容】
[0005]本发明人已经开发出狭缝喷嘴，其性能在上述领域进行了改进，并因此更好地适用于处理晶片状物品(例如半导体晶片)的装置的液体分配器。
[0006]因此，在一个方面，本发明涉及一种用于分配液体到晶片的表面上的狭缝喷嘴，其包括:具有排放开口的喷嘴本体，所述排放开口的长度为10至100毫米，宽度为0.5至5毫米。所述喷嘴本体具有位于所述排放开口的上游且延伸到所述排放开口的分配室，以及位于所述分配室的上游的液体分布室。所述分配室和液体分布室是相互流体连通的并由所述喷嘴本体的收缩部隔开，该收缩部的横截面面积比所述排放开口和所述液体分布室中的每一个的横截面面积小至少20 %。
[0007]在根据本发明的狭缝喷嘴的优选的实施方式中，所述分配室具有对应于排放开口的形状的横截面形状，以及与所述排放开口喷嘴的横截面面积相差不超过10%的横截面面积。
[0008]在根据本发明的狭缝喷嘴的优选的实施方式中，所述液体分布室具有对应于排放开口的形状的横截面形状，以及与所述排放开口喷嘴的横截面面积相差不超过10%的横截面面积。
[0009]在根据本发明的狭缝喷嘴的优选的实施方式中，所述收缩部的横截面面积比所述排放开口、所述分配室与所述液体分布室中的每一个的横截面面积小至少50%。
[0010]在根据本发明的狭缝喷嘴的优选的实施方式中，所述收缩部的横截面面积比所述排放开口、所述分配室与所述液体分布室中的每一个的横截面面积小至少70%。
[0011]在根据本发明的狭缝喷嘴的优选的实施方式中，所述排放开口的长度为20至50毫米。
[0012]在根据本发明的狭缝喷嘴的优选的实施方式中，所述喷嘴本体包括在液体分布室中的至少一个第一吸入开口。
[0013]在根据本发明的狭缝喷嘴的优选的实施方式中，所述喷嘴本体包括在液体分布室中且距离所述收缩部不超过5毫米的至少一个第一吸入开口。
[0014]在根据本发明的狭缝喷嘴的优选的实施方式中，所述至少一个第一吸入开口沿所述液体分布室的长度方向并平行于所述收缩部延伸。
[0015]在根据本发明的狭缝喷嘴的优选的实施方式中，设置了定位在所述分配室中的至少一个第二吸入开口。
[0016]在根据本发明的狭缝喷嘴的优选的实施方式中，设置了定位在所述分配室内且距离所述排放开口不超过10毫米的至少一个第二吸入开口。
[0017]在根据本发明的狭缝喷嘴的优选的实施方式中，所述至少一个第二吸入开口沿所述排放开口的长度方向并平行于所述排放开口延伸。
[0018]在根据本发明的狭缝喷嘴的优选的实施方式中，设置了至少两个第二吸入开口，在所述分配室的每一侧上有其一。
[0019]在根据本发明的狭缝喷嘴的优选的实施方式中，所述收缩部的宽度小于所述分配室的宽度且所述收缩部的长度与所述分配室的长度相差不超过30%。
[0020]在根据本发明的狭缝喷嘴的优选的实施方式中，所述液体分布室包括被设置为与液体供给管连接以便相对于所述喷嘴本体形成45°至90°角的液体输入口。
[0021 ]在根据本发明的狭缝喷嘴的优选的实施方式中，所述液体分布室在其上部逐渐变细。
[0022]在根据本发明的狭缝喷嘴的优选的实施方式中，所述液体分布室在其上部是圆形的。
[0023]在根据本发明的狭缝喷嘴的优选的实施方式中，所述液体分布室在其上部是圆形的，其半径不超过分布室长度的50%且不小于分布室的宽度。
[0024]在根据本发明的狭缝喷嘴的优选的实施方式中，所述喷嘴本体具有从所述收缩部的最窄区域到所述排放开口的在1毫米至100毫米的范围内的垂直高度h I。
[0025]在根据本发明的狭缝喷嘴的优选的实施方式中，所述分配室包括过渡区域，在该过渡区域中，所述分配室的宽度从所述收缩部的宽度逐渐增大到所述排放开口的宽度。
[0026]在根据本发明的狭缝喷嘴的优选的实施方式中，该过渡区域是在所述距离hi的10%至100%的范围内。
[0027]在根据本发明的狭缝喷嘴的优选的实施方式中，所述收缩部具有O毫米至100毫米的垂直高度h2。
[0028]在根据本发明的狭缝喷嘴的优选的实施方式中，所述液体分布室具有从所述收缩部到所述液体分布室上端的垂直高度h3，该垂直高度h3大于或等于所述分布室的宽度。
[0029]在另一个方面，本发明涉及在用于处理晶片状物品的装置中使用的液体分配器，其包括分配臂，该分配臂可以在水平的平面移动，和固定在该分配臂的远端的狭缝喷嘴，该狭缝喷嘴如上文所述。
[0030]在另一个方面，本发明涉及一种用于处理晶片状物品的装置，其包括用于保持待处理的晶片状物品的卡盘，和液体分配器，该液体分配器包括分配臂，该分配臂可以在水平的平面移动，且狭缝喷嘴固定在该分配臂的远端，该狭缝喷嘴如上文所述。
【附图说明】
[0031]在阅读本发明的下述参照附图给出的优选的实施方式的详细描述后，本发明的其它目的、特征和优点将变得更明显，其中:
[0032]图1是根据本发明的一个实施方式的用于湿晶片处理的设备的平面示意图，该设备包括配备有狭缝喷嘴的液体分配器；
[0033]图2是根据本发明的一个优选实施方式的狭缝喷嘴的透视图；
[0034]图3是沿图2的线II1-1II的剖面图；
[0035]图4是垂直于图3的剖面图的平面的平面上的剖面图，并平分开口15;
[0036]图5是与图3在同一平面上的所述狭缝喷嘴的相对侧的剖面图；
[0037]图6是沿图5的线V1-VI的剖面图；
[0038]图7是沿图5的线VI1-VII的剖面图；
[0039]图8是沿图5的线VII1-VIII的剖面图；且
[0040]图9是沿图5的线IX-1X的剖面图。
【具体实施方式】
[0041]在图1中，用于单个半导体晶片的湿法处理的装置包括旋转卡盘I，其用于沿箭头R的方向支持和旋转晶片W。旋转卡盘I包括排成圆形的系列的夹紧销3，该系列的夹紧销3用于只在晶片外围边缘支撑晶片W。一种液体分配器包括被定位在卡盘I和晶片W上方一段距离处的分配器臂5。在本实施方式中所述分配器臂5凭借其被安装成绕垂直轴线A转动而可沿着水平弧C在水平面移动。可选地，所述分配器臂可被安装成在水平面内直线运动。分配器臂5在其远端带有狭缝喷嘴7，使得该狭缝喷嘴7的输出口被定位在晶片W的朝向上方的表面的上方的预定距离处。
[0042]在图2，可以看出，一种优选实施方式中的狭缝喷嘴7包括喷嘴本体10，该喷嘴本体10其下端止于分配开口 11，并且其上端连接到顶部部件12，该顶部部件12可以刚性连接到所述本体10或与其一体成型。喷嘴本体10包括液体输入口 13，液体通过该输入口 13经由分配器臂5中合适的供给导管导入，而顶部部件12包括与分配器臂5的抽吸导管连通的吸入开口 15，以及用于在分配器臂5上正确定位并安装所述狭缝喷嘴7的盲孔17。
[0043]图3示出的吸入开口15与位于所述本体10与所述顶部部件12会合处的腔室19连通。腔室19进而与第一成排的七个窄孔21连通，窄孔21其上端开口通向腔室19内，并且其下端开口通向所述喷嘴本体10的内部体积空间(inter1r volume)的顶部。图3也可见作为喷嘴本体10内表面内的凹槽而形成的细长开口 23，其功能将联系随后的【附图说明】。
[0044]如图4所示，所述喷嘴本体10的内部体积空间被收缩部31分成上部液体分布室27和下部液体分配室29。所述收缩部31是一个区域，在该区域，所述喷嘴本体10的内部体积空间的横截面面积相对于上游室27和下游室29是变小的。在本实施方式中，如图3所示，所述喷嘴本体10的内部体积空间的长度L(即，较长的水平尺寸)在内部体积空间的整个垂直高度范围内基本上是恒定的，圆形顶部区域除外；然而，如图4所示，该内部体积空间的宽度(即，垂直较短的水平尺寸)在收缩部31区域相较于所述上部液体分布室27和下部液体分配室29的宽度显著减小。
[0045 ] 特别地，排放开口 11、液体分布室27和液体分配室29的长度L优选地分别为约1晕米至100毫米，更优选地20毫米至50毫米。所述液体分配室29的横截面面积优选地与所述排放开口 11的横截面面积相差不超过10%，更优选地相差不超过5%。
[0046]另一方面，这些元件中的每一个的宽度优选介于0.5毫米至5毫米之间。在收缩部，所述喷嘴本体10的内部空间的横截面面积优选地比液体分布室27和液体分配室29中的每一个的横截面面积小至少20%，更优选地小至少50%，最优选地小至少70%。
[0047]如图4所示，收缩部31优选地通过锥形区33逐渐变宽到分配室29。另一方面，在本实施方式中，所述收缩部31突然止于其上端，在该上端，所述液体分布室具有其完全宽度(full width)ο
[0048]图4还示出了在喷嘴本体10的内表面作为凹槽而形成的两个附加的细长开口，SP，在液体分配室29中朝向开口 23的开口 25，以及在液体分布室27中刚好在收缩部31上方形成的开口 35。优选地，至少一个第二吸入开口被设置在分配室中。优选地，开口 23、25的下边缘位于排放开口 11的上方不超过10毫米，更优选地不超过5毫米。开口 35的下边缘离收缩部31的上方不超过5毫米，且更优选地不超过2毫米。
[0049]现在转到图5，所述狭缝喷嘴的部分元件的几种优选的尺寸关系被示出。具体地，液体分配室29优选地具有所测得的从输出开口 11到收缩部31的下缘的在10毫米至100毫米范围内的垂直高度hi。
[0050]收缩部31优选地具有在O毫米至100毫米范围内的垂直高度h2。当垂直高度h2为O毫米时，这意味着该收缩部31仅由在锥形区域33的上端形成的边缘构成，该边缘然后水平退回到液体分布室27的完全宽度。
[0051]尺寸h3指液体分布室27的垂直高度，其是按照从收缩部31的上缘至液体分布室27的最上端表面所测量的。该尺寸h3优选地至少与液体分布室27的长度一样大。
[0052]图6-9更充分地说明本实施方式的狭缝喷嘴7中所提供的抽吸导管。除了上述成排的7个导管21外，还有另外的三个成排的窄导管，所述四个成排的导管被设置成彼此平行。特别地，第一成排的四个导管39穿过所述喷嘴本体的一个侧壁(参见图6和7)，其近端处开口通向所述腔室19中(参照图9)，且其远端开口通向细长的水平凹槽开口 23中(见图8)。类似地，第二成排的四个导管41穿过所述喷嘴本体的相对侧壁(参见图6和7)，其近端处开口通向所述腔室19中(参见图9)，并且其远端开口通向细长的水平凹槽开口 25中(参见图8)。
[0053]本实施方式中最后的成排的抽吸导管是成组的六个导管37，导管37穿过所述喷嘴本体的一侧壁，但是仅在其上部穿过。即，导管37的近端开口通向腔室19中(参照图9)，并且它们的远端开口通向细长的水平凹槽开口 35中(参照图6)。因此，如图9所示，前述所有21个抽吸导管的近端开口均通向所述腔室19中，而四个成排的导管中的每个成排的导管的远端开口于各自不同的位置，如上所述。
[0054]在使用中，半导体晶片W，例如直径为300毫米或450毫米的硅晶片，设置在卡盘I的上方，夹紧销3以本身已知的方式沿径向向内移动，以便仅在晶片W外边缘夹持晶片W，同时卡盘I的马达被接通，以使卡盘和晶片W以预定的速度沿箭头R的方向旋转。
[0055]处理液体随后通过在分配器臂5中的供给导管被提供，并进入所述狭缝喷嘴7的输入开口 13。所述处理液体由此流进液体分布室27，其中，借助于收缩部31，液体横跨腔室27的整个长度L分布，并从这里穿过所述收缩部31，进入所述分配室29，并通过输出开口 11排出且到达半导体晶片W的面向上面的表面上。所述分配器臂5在这个分配过程中通常是绕轴线A枢转的，以使所述狭缝喷嘴沿弧线C行进经过旋转的晶片W的整个表面。
[0056]如上所述的狭缝喷嘴7的内部结构导致在启动所述分配器后从狭缝喷嘴排出的液体在不到一秒的时间内就具有一致的形状，这是相对于传统的狭缝喷嘴的改进之处。
[0057]当处理完成时，液体分配器被关闭，同时对吸入端口15进行抽吸，并且如果需要的话，还对液体输入口 13进行抽吸。相比于常规狭缝喷嘴，如上所述的细长开口 23，25，35，导管21，37，39，41，腔室19以及端口15的构造使得在狭缝喷嘴7中的残留处理液能被更快速和更可靠地排空。
[0058]在单一的半导体晶片的湿法处理的情况下，从狭缝喷嘴快速和可靠地抽空残余处理液体是重要的，因为如果在处理完成后(或在下一个处理循环开始前)残留处理液的液滴能从喷嘴下落到晶片表面，那么已经在晶片上形成的纳米级器件结构可能会被损坏，从而导致芯片的较低的产率或伴随晶片的损坏。
[0059]虽然本发明已经结合其多种优选实施方式进行了描述，但是应该理解的是，这些实施方式被提供仅仅是为了说明本发明，并且本发明并不限于这些实施方式，而是包括由所附的权利要求的真正的范围和精神所涵盖的实施方式。
【主权项】
1.一种用于分配液体到晶片的表面上的狭缝喷嘴，其包括:具有排放开口的喷嘴本体，所述排放开口的长度为10至100毫米，宽度为0.5至5毫米;位于所述排放开口的上游且延伸到所述排放开口的分配室；以及位于所述分配室的上游的液体分布室，其中所述分配室和所述液体分布室是相互流体连通的并由所述喷嘴本体的收缩部隔开，该收缩部的横截面面积比所述排放开口和所述液体分布室中的每一个的横截面面积小至少20%。2.根据权利要求1所述的狭缝喷嘴，其中所述分配室具有对应于所述排放开口的形状的横截面形状，以及与所述排放开口喷嘴的横截面面积相差不超过10%的横截面面积。3.根据权利要求1所述的狭缝喷嘴，其中所述液体分布室具有对应于所述排放开口的形状的横截面形状，以及与所述排放开口喷嘴的横截面面积相差不超过10%的横截面面积。4.根据权利要求1所述的狭缝喷嘴，其中所述收缩部的横截面面积比所述排放开口、所述分配室和所述液体分布室中的每一个的横截面面积小至少50 %。5.根据权利要求1所述的狭缝喷嘴，其中所述收缩部的横截面面积比所述排放开口、所述分配室与所述液体分布室中的每一个的横截面面积小至少70 %。6.根据权利要求1所述的狭缝喷嘴，其中所述排放开口的长度为20至50毫米。7.根据权利要求1所述的狭缝喷嘴，其中所述喷嘴本体包括在所述液体分布室中的至少一个第一吸入开口。8.根据权利要求1所述的狭缝喷嘴，其中所述喷嘴本体包括在所述液体分布室中且距离所述收缩部不超过5毫米的至少一个第一吸入开口。9.根据权利要求7所述的狭缝喷嘴，其中所述至少一个第一吸入开口沿所述液体分布室的长度方向并平行于所述收缩部延伸。10.根据权利要求7所述的狭缝喷嘴，其还包括在所述分配室中的至少一个第二吸入开□ O11.根据权利要求7所述的狭缝喷嘴，其还包括在所述分配室中的距离所述排放开口不超过10毫米的至少一个第二吸入开口。12.根据权利要求10所述的狭缝喷嘴，其中，所述至少一个第二吸入开口沿所述排放开口的长度方向并平行于所述排放开口延伸。13.根据权利要求10所述的狭缝喷嘴，其包括至少两个第二吸入开口，在所述分配室的每一侧上有其一。14.根据权利要求1所述的狭缝喷嘴，其中，所述收缩部的宽度小于所述分配室的宽度且所述收缩部的长度与所述分配室的长度相差不超过30%。15.根据权利要求1所述的狭缝喷嘴，其中，所述液体分布室包括被设置为与液体供给管连接以便相对于所述喷嘴本体形成45°至90°角的液体输入口。16.根据权利要求1所述的狭缝喷嘴，其中，所述液体分布室在其上部逐渐变细(隐藏的权利要求:优选地，所述分布室是圆形的；优选地，它是圆形的，半径不超过所述分布室的长度b的50 %且不小于所述分布室的宽度)。17.根据权利要求1所述的狭缝喷嘴，其中所述喷嘴本体具有从所述收缩部的最窄区域到所述排放开口的在10毫米至100毫米的范围内的垂直高度hi。18.根据权利要求1所述的狭缝喷嘴，其中所述分配室包括过渡区域，在该过渡区域，所述分配室的宽度从所述收缩部的宽度逐渐增大到所述排放开口的宽度(隐藏的权利要求:该过渡区域是在所述距离hI的10%至100%的范围内)。19.根据权利要求1所述的狭缝喷嘴，其中所述收缩部具有O毫米至100毫米的垂直高度h2o20.根据权利要求1所述的狭缝喷嘴，其中所述液体分布室具有从所述收缩部到所述液体分布室上端的垂直高度h3，该垂直高度h3大于或等于所述分布室的宽度。
【文档编号】B05B1/04GK105880050SQ201610087398
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年2月16日
【发明人】斯蒂芬·德特贝克, 托马斯·帕斯盖尔, 巴斯卡尔·班达拉普, 理查德·芬德尼格
【申请人】朗姆研究公司Ag