[发明专利]具有高流量和高均匀性的使用点动态浓度输送系统

说明书

描述了一种用于在给定的分配期间以极高的均匀性和可重复性按动态变化或静态的比率混合液体化学品的方法和系统。混合器包括多个流体供应管线，该多个流体供应管线包括细长囊，这些细长囊限定线性流动路径且被配置为横向地扩展以收集过程流体并且横向地收缩以将选定体积的过程流体输送到该混合器。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年4月29日提交的发明名称为“POINT-OF-USE DYNAMICCONCENTRATION DELIVERY SYSTEM WITH HIGH FLOW AND HIGH UNIFORMITY[具有高流量和高均匀性的使用点动态浓度输送系统]”的美国临时专利申请号62/839,917和2019年9月4日提交的发明名称为“POINT-OF-USE DYNAMIC CONCENTRATION DELIVERY SYSTEM WITHHIGH FLOW AND HIGH UNIFORMITY[具有高流量和高均匀性的使用点动态浓度输送系统]”的美国专利申请号16/560,481的优先权，这些专利申请的全部内容通过援引并入本文。

背景

技术领域

本申请涉及尤其是用于半导体微细加工的混合和分配流体。更具体地，本申请涉及一种用于向混合器提供具有极高均匀性和可重复性的精确化学品供应并且还在分配的化学品内提供可变共混的方法和系统。

相关技术的说明

液体化学品用于多个半导体制造过程，包括但不限于施加光致抗蚀剂、显影剂、抗反射涂层、蚀刻化学品、溶剂以及清洁液。这些化学品通常是具有极精确比率的反应成分和非反应成分的化学混合物。半导体装置的超小特征大小促成这些化学品的高纯度和混合质量以及均匀性要求，因为浓度的变化会负面地影响关键特征参数，诸如CD(临界尺寸)、LWR(线宽粗糙度)和LER(线边缘粗糙度)。在特征大小现在低于10nm的情况下，要实现高纯度和高质量的混合具有挑战性。例如，常规的化学品供应商通常花费大量的时间和精力使用专用的混合设备来提供大量供应的高度均匀的液体化学溶液。

在半导体制造中，可能高度期望在晶圆上分配时对化学品进行混合或共混。先前的尝试包括通过使用工具上溶剂和抗蚀剂混合器进行粘度控制，该抗蚀剂混合器使用常规的混合器并且在每次分配之间基于厚度测量来调整阀以达成可接受的设置。另一个尝试使用粘度计来控制进入混合器中的光致抗蚀剂和溶剂的流量。尽管常规的尝试为静态浓度提供了一些混合益处，但它们未能提供在低于10nm的微细加工中要求的混合均匀性。

发明内容

本文披露的技术提供了在给定非分配期间以极高的均匀性和可重复性按动态变化、阶段性或静态的比率混合液体化学品的系统和方法。均匀性和可重复性高到足以支持从喷嘴进行均匀分配而流不会滴落、滴下或间断。因此，此类装置和方法实现半导体制造的新分配技术，包括在分配期间动态地改变混合物浓度。本文中描述的系统的特征可以减小抗蚀剂分配体积、减少分配的数量，并且减少相关联的处理时间。在使用点在给定的工具上均匀地混合化学品的能力开创多种过程能力、改善过程结果并且减少处理时间。

本文中描述的硬件可以使用单个化学品(抗蚀剂、显影剂、冲洗剂、金属或非金属溶液、有机或无机溶液等)浓度并且均匀地混入溶剂或其他化学品，以产生不同的粘度或其他液体特性。本文中描述的硬件可以用来在分配内提供可变的混合以减少化学品变化太快的不良影响，诸如消除在TMAH/DI水性光致抗蚀剂显影过程期间pH快速变化的负面影响。

本文中描述的硬件使得能够实施先前因溶液不稳定并且溶液在很短时间内反应、分解或从溶液析出的事实而不可用于生产的化学混合物和溶液。通过直接在使用点混合反应成分，这些化学品现在可以在生产中分配而无需考虑化学品的保存期限。