[发明专利]具有弯液面控制的高精度分配系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年8月11日提交的题为“High-Precision Dispense System With Meniscus Control”的美国临时专利申请No.62/373,733的权益，其通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开内容涉及半导体制造，并且特别地涉及膜分配/涂布及显影过程和系统。

背景技术

使用涂布/显影工具的各种精密加工过程指定将不同化学品分配到基板(晶片)上以用于特定的设计。例如，可以将各种抗蚀剂(光刻胶)涂层分配到基板表面上。抗蚀剂涂层可以按对光化辐射的反应类型(正性/负性)变化，以及也可以按用于图案化(前道工序，金属化等)的不同阶段的组成来变化。另外，可以对各种显影剂和溶剂进行选择以将其分配到晶片上。然而，能够将各种化学品分配到晶片上会面临一个挑战，即，避免所分配的化学品中的缺陷。化学品中任何小的杂质或凝结均可能在晶片上形成缺陷。随着半导体结构的尺寸继续减小，避免和预防来自所分配的化学品的缺陷变得越来越重要。

发明内容

避免由分配到基板上的液体造成的缺陷的一个方案是购买用在涂布/显影工具中的预过滤化学品。然而，这样的预过滤化学品可能是非常昂贵的，并且尽管经过预过滤但仍可能在运输或使用期间在化学品中形成缺陷。避免缺陷的另一方案是在半导体制造工具(例如，涂布/显影“跟踪工具”)中、在化学品即将分配在基板上之前对化学品进行过滤。在即将分配之前进行过滤(使用时过滤)的一个并发问题是流动速率的减小。例如，为了对已被充分过滤以满足纯度要求的流体进行输送，需要相对精细的过滤器。使用这样的精细过滤器的挑战在于，在流体化学品被推动通过这些相对精细的过滤器时，这些过滤器减小了给定化学品的流体流动的速率。许多半导体制造过程要求以遵循指定参数的特定流动速率(或者，流动速率范围)来分配指定化学品。流动速率高于或低于这样的给定的指定流动速率可能引起基板上的缺陷、覆盖不足和/或过度覆盖。换句话说，难以将流体足够快地推动通过越来越精细的过滤器以满足分配流动要求。

本文公开的技术提供了一种流体输送系统，其补偿相对较慢的流体过滤速率并且同时用数字分配控制来提供特定的分配流动速率。换句话说，本文中的系统可以以比过滤速率快的分配速率而且以高的纯度来将经过滤的液体分配到基板上。

这样的系统可以包括用于流体分配的装置。液压流体壳体限定具有室入口开口和室出口开口的室。在室内设置有长形囊状部。长形囊状部从室入口开口延伸到室出口开口。长形囊状部限定流体流动路径，该流体流动路径在室入口开口与室出口开口之间是线性的。长形囊状部被构造成在室内横向扩张和横向收缩，使得当长形囊状部包含过程流体的体积时，长形囊状部内的过程流体的体积是可增加和可缩减的。该装置包括将室出口开口连接至分配喷嘴的过程流体导管。弯液面传感器被构造成连续地监测装置的喷嘴区域内的过程流体的弯液面的位置。弯液面传感器被构造成连续地发送弯液面位置数据。控制器被构造成接收弯液面位置数据以及被构造成通过激活压力控制系统来将过程流体的弯液面的位置维持在喷嘴区域内的预定位置，所述压力控制系统选择性地降低长形囊状部的外表面上的引起长形囊状部扩张的液压流体压力。还通过选择性地增加长形囊状部的外表面上的引起长形囊状部收缩的液压流体压力来控制弯液面位置。

这样的技术可以减小沉积膜的缺陷。膜缺陷可以由气泡、下落颗粒、有机残留物/聚合物、金属杂质、凝结颗粒等引起。所有这些缺陷源和形成机制受涂布/显影分配线路设计和构造强烈影响。气泡缺陷的一个原因或机制可以与溶解在要分配的液体化学品(过程流体)中的气体相关。然后，溶解的气体可以在分配步骤期间找到自己的方式进入膜中，成为气泡缺陷；或者气泡自身可以作为成核位置以吸引小的颗粒而成为大的颗粒，该大的颗粒然后在分配步骤期间沉积到膜中。对于颗粒生成、有机残留物和金属杂质的一个影响因素是构成分配线路的部件(泵、阀、罐、管、配件等)。

本文中的技术通过使用间接分配系统来使引起气体溶解的缺陷最小化。在本文的系统中，使过程流体向气体或大气的暴露减到最少。此外，本文中的系统通过将用在本文的分配线路中的部件(泵、阀、罐、管、配件等)减到最少而减少了其他缺陷类型，例如下落颗粒、有机残留物/聚合物以及金属杂质。减少分配线路中的部件的益处可以被认识到，这是因为每一部件增大了引起缺陷的可能性。使过程流体与部件/硬件之间的死空间和表面接触减到最少可以通过使化学聚合的成核位置减到最少来使流动旋涡减到最少。