可调流量喷嘴系统的制作方法

可调流量喷嘴系统
1.相关申请的交叉引用
2.这是一件要求于2019年1月28日提交的序号为62/797,815的美国临时申请的权益的pct申请，该申请通过引用整体并入本文。
技术领域
3.本公开涉及一种可调流量喷嘴系统；并且特别地，涉及一种可调流量喷嘴系统，该系统通过一个部件相对于另一个部件的选择性旋转来调节由每个可调流量喷嘴形成的集合开口的横截面积，其中每个部件具有相对于彼此重叠布置的相应开口以形成集合开口，用于控制每个单独的可调流量喷嘴的流速。


背景技术：

4.半导体处理涉及从包括硅的基础晶片的表面选择性地去除半导体材料、聚合物或金属。这是通过在一批晶圆上喷洒各种化学品——腐蚀剂或溶剂——来实现的。影响去除率的众多因素之一是通过喷射喷嘴的液体流速(或体积)。目前，通过一次调节流向歧管中所有喷射喷嘴的总流量，通过每个喷射喷嘴的流量调节在“宏观”级别完成。也可以在歧管内更换单独的喷射喷嘴，但是每个喷射喷嘴的这种单独调节既费时，又可能不能精确地调节通过每个相应喷射喷嘴的液体流量。
5.正是考虑到这些观察，其中，构思和开发了本公开的各个方面。
附图说明
6.图1是可调流量喷嘴系统的透视图，示出可调流量歧管。
7.图2是图1的可调流量歧管的侧视图。
8.图3是图1的可调流量歧管的俯视图。
9.图4是图1的可调流量歧管的仰视图。
10.图5是沿图2的线5-5的可调流量歧管的横截面端视图，示出了设置在可调流量歧管内的多个可调流量喷嘴中的一个。
11.图6是用于图1的可调流量歧管的歧管主体的透视图。
12.图7是图6的歧管主体的仰视图。
13.图8是图6的歧管主体的俯视图，以虚线显示通道。
14.图9是图6的歧管主体的端视图，以虚线显示通道。
15.图10是沿图9的线10-10截取的歧管主体的剖视图。
16.图11是沿图10的线11-11截取的放大剖视图。
17.图12是图1所示的顶盖的透视图。
18.图13是图12的顶盖的俯视图。
19.图14是沿图13的线14-14截取的顶盖的剖视图。
20.图15是图14的顶盖的放大的剖视图，示出了沿顶盖限定的多个孔中的一个。
21.图16是可调流量喷嘴的侧视图。
22.图17是图16的可调流量喷嘴的仰视图。
23.图18是图16的可调流量喷嘴的透视图。
24.图19是图16的可调流量喷嘴的局部剖切透视图。
25.图20是图16的可调流量喷嘴的分解图。
26.图21是沿图16的线21-21截取的可调流量喷嘴的剖视图。
27.图22是喷射喷嘴的透视图。
28.图23是图22的喷射喷嘴的仰视图。
29.图24是沿图23的线24-24截取的喷射喷嘴的剖视图。
30.图25是杆保持器的透视图。
31.图26是图25的杆保持器的侧视图，以虚线示出了内部腔室和狭槽。
32.图27是图25的杆保持器的仰视图。
33.图28是沿图27的线28-28截取的杆保持器的剖视图。.
34.图29是喷嘴保持器的透视图。
35.图30是图29的喷嘴保持器的侧视图，以虚线示出了上腔室和下腔室。
36.图31是图29的喷嘴保持器的俯视图。
37.图32是图29的喷嘴保持器的仰视图。
38.图33是沿图30的线33-33截取的喷嘴保持器的剖视图。
39.图34是限流器调节器的透视图。
40.图35是图34的限流器调节器的俯视图。
41.图36是图34的限流器调节器的侧视图。
42.图37是图34的限流器调节器的仰视图。
43.图38是图34的限流器调节器的端视图。
44.图39是用于在将杆保持器和限流器调节器一起转动时将喷嘴保持器保持在静止位置的调节键的透视图。
45.图40是图39的调节键的仰视图。
46.图41是图39的调节键的侧视图。
47.图42是图39的调节键的端视图。
48.图43是图39的调节键的俯视图，示出了呈扁平结构的突起。
49.图44a-44d是示出处于完全打开位置(图44a)、部分打开位置(图44b)、部分闭合位置(图44c)和完全闭合位置(图44d)的可调流量喷嘴的透视顺序图。
50.图45是联接到喷嘴保持器的第一调节键和与限流器调节器接合之前的第二调节键的侧视图。
51.图46是被联接以将喷嘴保持器保持在静止位置的第一调节键和被联接以同时旋转限流器调节器和杆保持器的第二调节键的俯视图。
52.图47是一个图示，显示了可调流量喷嘴系统中收集的质量作为喷嘴开口的函数。
53.图48是示出通过用于可调流量喷嘴系统的歧管收集的喷嘴质量的图形表示。
54.对应的附图标记表示附图中的对应元素。图中使用的标题不限制权利要求的范围。
具体实施方式
55.本文中描述了具有一个或多个歧管的可调流量喷嘴系统的各种实施例，其中每个歧管具有沿着每个歧管的歧管主体成阵列的多个可调流量喷嘴，其中每个可调流量喷嘴的流速可以单独调节。在一些实施例中，可调流量喷嘴系统可用于在加工喷射室内以各种流速在一批硅晶片上通过多个单独可调流量喷嘴喷射各种溶剂或腐蚀剂来进行半导体加工。在一些实施例中，每个可调流速喷嘴包括限定入口开口的固定喷嘴保持器，与可旋转杆保持器为重叠关系，该可旋转杆保持器限定入口开口，其中重叠的入口开口沿公共旋转轴线相对于彼此旋转以用于定义一个可调节的集合开口，用于控制通过可调流体喷嘴的流体流速。在一些实施例中，当杆保持器相对于固定喷嘴保持器旋转时，调节集合开口的横截面积调节通过可调流量喷嘴的流速。在一些实施例中，通过入口开口的选择性重叠来调节每个可调流量喷嘴的流速，使得每个可调流量喷嘴可在重叠开口之间没有重叠时的无流速与重叠的入口开口之间发生最大重叠时的最大流速之间进行调节。在一些实施例中，可通过接合和旋转联接到杆保持器的限流器调节器来单独调节沿歧管的每个可调流量喷嘴的流速，其旋转杆保持器并针对每个单个可调流量喷嘴来调节集合开口的横截面积。参考附图，可调流量喷嘴系统的各种实施例在图1-48中被图示并总体上表示为100。
56.参考图1-5，可调流量喷嘴系统100包括可调流量歧管102，该可调流量歧管102具有沿歧管主体106布置成阵列的多个可调流量喷嘴104。在一些实施例中，每个可调流量喷嘴104可以手动调节成特定的流速。在一些实施例中，每个可调流量喷嘴104可以手动调节以调节每个可调流量喷嘴104的流速，而不需要将每个可调流量喷嘴104拆卸或需要将可调流量喷嘴104与歧管主体106脱离以调节流量，如将在下面更详细地讨论的。
57.如图1-11所示，歧管102的歧管主体106由顶侧122、底侧124、前侧126和后侧128共同限定，形成共同限定细长的矩形歧管主体106的远端部分130和相对的近端部分132。如图7-11中所示，歧管主体106限定了沿着歧管主体106的顶侧122串联布置的多个进入开口134，与延伸歧管主体106的长度的通道129连通。在一些实施例中，多个进入开口134中的每个进入开口(图8-10)被构造成允许可调喷射喷嘴104的相应喷射喷嘴110的一部分从歧管主体106向外延伸，如图4和图5所示。
58.如图6和图8-10中所示，歧管主体106还限定了多个孔135，这些孔135沿着歧管主体106的底侧124串联布置并且被构造成接合到相应的可调流量喷嘴104。在一种布置中，每个孔135沿着歧管主体106的底侧124与沿着底侧124对齐的相应的进入开口134对齐，使得可调流量喷嘴104的上部从相应的孔135向外延伸，可调流量喷嘴104的下部从相应的进入开口134向外延伸，如图9所示。如图11所示，每个进入开口134与相应进入腔139连通并且每个孔135与相应喷嘴腔138连通。喷嘴腔138被构造成接收可调流量喷嘴104的一部分。在一些实施例中，每个相应进入开口134定位成与相应的孔135直接相对，使得可通过孔135接近可调流量喷嘴104以手动调节可调流量喷嘴104的流速。如图29和图31中所示，在一些实施例中，多个调节标记183可以围绕每个相应的喷嘴保持器112的圆周雕刻或放置，以在手动调节每个相应的可调流量喷嘴104所需的流速时为用户提供流速的视觉指示器，将在下面更详细地描述。在一些实施例中，调节标记183可以是预设数字、线条、视觉指示器、结构标记或其组合，其为用户提供为每个相应的可调流量喷嘴104设置的流速的视觉指示。
59.如图10进一步所示，歧管主体106的近端部分132限定了近侧开口141，并且歧管主
体106的远端部分130限定了远侧开口140。如上所述，歧管主体106还限定了轴向通道129，在轴向通道129的一端与远侧开口140连通，在轴向通道129的相对端与近侧开口141连通。如上所述，每个进入开口134被构造成允许每个可调流量喷嘴104的喷射喷嘴110的通道从歧管主体106向外延伸，如图5所示。
60.参考图12-15，在一些实施例中，歧管102可以包括固定到歧管主体106(图3)的底侧124的顶盖103。如图所示，顶盖103限定了多个孔135a，当顶盖103固定到歧管主体106时，这些孔被构造成与穿过歧管主体106形成的相应多个孔135对齐。类似地，顶盖103限定多个孔189a，这些孔189a被构造成，当顶盖103固定到歧管主体106时，与穿过歧管主体106形成的相应多个孔189对齐。如图3所示，多个对齐的孔189和189a均被构造成接收相应的固定构件136，例如螺钉，以将顶盖103固定到歧管主体106。
61.返回参考图1-5，示出了通过可调流量歧管102的一种可能的流体通路。如图所示，入口流a通过由歧管主体106的入口194形成的远侧开口140进入轴向通道129(图8)，并且出口流b通过由歧管主体106的出口195形成的近侧开口141离开轴向通道129的相对端部。一方面，每个可调流量喷嘴104可以手动调节以允许具有相同或不同流速的相应出口流。
62.如图16-21中所示，在一些实施例中，每个可调流量喷嘴104包括杆保持器114，杆保持器114被手动和单独调节以改变通过由杆保持器114的入口开口153和固定喷嘴保持器112的入口开口171(图16)形成的重叠横截面限定的集合开口133(图21)的横截面积，使得该特定可调流量喷嘴104的当前流速可以通过改变限定了集合开口133的入口开口153、171之间的重叠横截面而改变为期望的流速。因此，通过相对于固定喷嘴保持器112旋转杆保持器114以调节入口开口153、171之间的重叠布置，每个可调流量喷嘴104可被单独调节以提供与可调流量歧管102d的其他可调流量喷嘴104相同或不同的流速，如下面将要更详细地讨论的。
63.参考图29-33，当可调流量喷嘴104组装好时，喷嘴保持器112固定就位并接合到杆保持器114，杆保持器114设置在喷嘴保持器112内并且可相对于固定喷嘴保持器112旋转。在操作中，可以使用第二调节键166b(图45)手动旋转杆保持器114以旋转限流器调节器116以调节每个相应的可调流量喷嘴104的流速，同时第一调节键166a(图45)接合到固定喷嘴保持器112用于在限流器调节器116和杆保持器114一起旋转时将喷嘴保持器112保持在固定位置。如图所示，每个可调流量喷嘴104包括喷射喷嘴110，其接合到杆保持器114并且用作喷嘴装置，用于在喷射动作中以预定流速释放流体。
64.如图22-24所示，在一些实施例中，喷射喷嘴110包括喷嘴主体143，喷嘴主体143限定喷嘴头148，形成喷嘴开口144，该喷嘴开口144被构造成提供喷射动作。如图21所示，喷射喷嘴110还限定了通过喷嘴主体143限定的喷嘴导管146，并且与通过喷嘴头148形成的喷嘴通道145流体流动连通，用于在喷射动作期间与喷嘴开口144建立流体流动连通。在一些实施例中，喷嘴主体143形成环形凹槽147，环形凹槽147构造成接收o形环191以提供不透流体的密封。如图22和24中进一步所示，在一些实施例中，喷嘴主体143可以在相对的平坦部分150a和150b之间形成狭槽149，所述相对的平坦部分150a和150b被构造成当可调流量喷嘴104被组装时将喷射喷嘴110接合到喷嘴保持器112。
65.如上所述，杆保持器114可操作以当通过第二调节键166b旋转时逐渐打开或闭合通过单独可调流量喷嘴104的流体流动连通，使得限流器调节器116的旋转同时旋转杆保持
器114以在杆保持器114相对于固定喷嘴保持器112旋转时调节流体流量。参考图25-28，杆保持器114包括杆保持器主体120，其限定杆部分151和具有环形凹槽154的主体部分152，环形凹槽154形成在杆部分151与主体部分152之间并且被构造成接收o形环192(图20)以提供不透流体的密封。如图所示，主体部分152限定与通过内部部分152形成的内部腔室157(图28)连通的入口开口153。如图28所示，当以预定流速建立流体流动连通时，内部腔室157与轴向开口159连通以在喷嘴保持器112与喷射喷嘴110之间建立通过杆保持器114的流体通路。如图25和26中进一步所示，杆保持器114的杆部分151限定了安装部分155，该安装部分155具有与第二抵接肩部158b相对形成的第一抵接肩部158a，该安装部分155具有狭槽156，狭槽156横向地限定在第一抵接肩部158a与第二抵接肩部158b之间。在一种布置中，狭槽156、第一抵接肩部158a和第二抵接肩部158b共同限定用于接合限流器调节器116的安装结构。限流器调节器116可操作以在被第二调节键166b旋转时调节通过可调流量喷嘴104的流体流速，使得限流器调节器116(图18-21)的旋转同时旋转杆保持器114，以改变杆保持器114的第一入口开口153相对于形成集体开口133的第二入口开口171的重叠布置。
66.参考图29-33，在一些实施例中，喷嘴保持器112具有大致圆柱形的喷嘴保持器主体170，其形成具有扇形表面178的主体部分173和帽部分172，在帽部分172和主体部分173之间形成环形凹槽174，构造成接收提供流体密封的o形环193(图20)。如图所示，主体部分173限定了穿过主体部分173形成的入口开口171，该入口开口与穿过喷嘴保持器主体170形成的下腔室179连通。如图30所示，下腔室179还与邻近穿过帽部分172形成的上轴向开口175的上腔室180连通。在一些实施例中，下轴向开口176(图33)形成为穿过喷嘴保持器主体170的下部并与下腔室179连通。如图29-31所示，主体部分173限定了多个腿177，并且在一些实施例中，多个调节标记183(图31)围绕帽部分172周向对齐以指示期望的流速。如图30和33所示，上腔室179和下腔室180共同构造成当组装可调流量喷嘴104时将杆保持器114接收在喷嘴保持器112内。在一些实施例中，帽部分172形成横跨上轴向开口175形成的相对的第一狭槽181和第二狭槽182，狭槽182形成为邻近多个标记183的一端。
67.参考图34-38、45和46，如上所述，随着杆保持器114和限流器调节器116被第二调节键166b一起旋转，在第一调节键166a接合到喷嘴保持器112以将喷嘴保持器112保持在固定位置时，可通过使用第二调节键166b沿调节标记183(图29)指示的旋转方向旋转联接到杆保持器114的限流器调节器116来调节可调流量喷嘴104的流速。在一些实施例中，限流器调节器116限定了大体圆形的限流器主体160，其限定了腔体161(图34和图35)，腔体161(图34和图35)与形成在腔体161的相对侧上的相对的第一狭槽164和第二狭槽165连通。如图34和35所示，限流器主体160形成具有指示线163的横向延伸部162，该指示线163可以指向任何一个调节标记183，用于指示相应的可调流量喷嘴104的期望流速。
68.参考图39-43、45和46，在一些实施例中，第一调节键166a可用于将喷嘴保持器112保持在固定位置并且包括细长键体167，该细长键体167限定远侧部分168和近侧部分169，近侧部分169具有足够长度，以允许远侧部分168接近可调流量喷嘴104。在一些实施例中，第一键元件185和第二键元件和186从第一调节键166a的细长键体167的远侧部分168延伸，它们被构造成，随着杆保持器114和调节器116通过第二调节键166b(图45和图46)一起旋转，接合并保持喷嘴保持器112处于固定位置。在一些实施例中，第二调节键166b可以是螺丝刀，但是第二调节键166b不限于螺丝刀并且可以是被构造成接合和旋转限流器调节器
116的任何调节工具。如图所示，第一调节键166a的近侧部分169可以被构造成限定开口187。
69.图44a-44d示出了在第一键元件166a(图46)接合喷嘴保持器112时，而第二键166b(例如，螺丝刀)被接合以转动调节器116并旋转杆保持器114以单独改变沿可调流量歧管102的各个可调流量喷嘴104中的每一个的流速时，在杆保持器114相对于固定喷嘴保持器112旋转时的可调流量喷嘴104的操作序列。参考图44a，可调流量喷嘴104显示为处于完全打开位置，其中杆保持器114旋转使得杆保持器114的入口开口153与固定喷嘴保持器112的入口开口171完全或基本重叠以共同地形成具有最大流速容量的完全打开的集合开口133。参考图44b，可调流量喷嘴104显示为处于部分打开位置，其中杆保持器114已经旋转，使得杆保持器114的入口开口153旋转而相对于固定喷嘴保持器112的入口开口171稍微错位以共同形成具有低于最大流速的部分开放的集合开口133。参考图44c，可调流量喷嘴104被示出处于部分闭合位置，其中杆保持器114已经在相同的方向上进一步旋转，使得杆保持器114的入口开口153已经相对于固定喷嘴保持器112的入口开口171旋转得更错位以共同形成部分闭合的集合开口133，该集合开口133的流速低于图44b所示的集合开口133的流速。参考图44d，可调流量喷嘴显示为处于完全闭合位置，其中杆保持器114已经旋转到最大旋转位置，使得杆保持器114的入口开口153已经旋转而相对于固定喷嘴保持器112的入口开口171完全错位以形成具有零最小流速的完全闭合的集合开口133。
70.在一些实施例中，形成集合开口133的重叠的入口开口153和171可以是开槽的细长开口；然而，在其他实施例中，杆保持器114和喷嘴保持器112的重叠的入口开口153和171分别可以是其他形状和尺寸，例如圆形开口、椭圆形开口、方形开口、矩形开口、对称形状的开口和/或不对称形状的开口。在一方面，重叠的入口开口153和171可以设计成实现达到通过喷嘴110的流动性能所需的任何粒度或流动响应。
71.在一些实施例中，可调流量喷嘴104的部件被选择为对于半导体加工操作具有适当的化学相容性，使得这些部件不会腐蚀或变脆，包括不会腐蚀、膨胀或变脆的密封件。此外，可调流量喷嘴104的部件选自在可调流量歧管102的整个操作范围内热稳定并且提供适当的机械完整性以保持它们各自的形状/功能同时经受可调流量喷嘴系统100的相关操作和工艺要求的材料。在一些实施例中，可用于制造可调流量喷嘴104的部件的材料可包括与溶剂一起使用的不锈钢(或其他金属合金)以及与腐蚀性物质和潜在溶剂一起使用的pfa、ptfe、ectfe、pvdf、pp、hadpe等。在一些实施例中，用于制造密封件191、192和193的常用材料和弹性体可以包括kalrez、硅树脂、viton和ptfe。
72.测试结果
73.参考图47和48，示出了可调流量喷嘴系统100的测试结果。该测试在具有五个可调流量喷嘴104的单个可调流量喷嘴歧管102上进行。图47示出了说明流体流量如何作为比例百分比的函数而减少的曲线图，针对所有五个可调流量喷嘴104参数化。图48显示了与图47相同的数据，但现在作为在每个可调流量喷嘴104上使用相同比例百分比在可调流量歧管102上收集的流体流的非调谐分布，然后通过比例百分比数化。这些曲线图中所示的数据显示了当入口开口153/171之间的重叠从最大流速减小到基本为零的流速时，可调流量喷嘴104降低流体流量的能力。因此，数据清楚地证明了调节的显着粒度(例如，广泛的操作范围)，因此意味着可以单独调节多个喷嘴(如将并入歧管中)以实现通过每个可调流速喷嘴
104的匹配流速。如图所示，由于该调节的精度和在该测试中使用的原型喷嘴104的制造公差，数据中存在变化(特别是在0百分比设置下)。
74.从上文应当理解，虽然已经图示和描述了特定实施例，但是在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以对其进行各种修改，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。这种变化和修改在所附权利要求书所限定的本发明的范围和教导之内。