CN100350552C - 使用弯液面、负压、ipa蒸汽、干燥歧管进行基板处理的系统 - Google Patents

使用弯液面、负压、ipa蒸汽、干燥歧管进行基板处理的系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于处理晶片的设备和方法。该系统和方法被设计用来利用弯液面对晶片的表面进行处理。该弯液面是受控的，并且能够在晶片的整个表面上移动，以使得能够进行清洗、冲洗、化学处理和干燥处理。可以使用多种结构来定义该设备，以使得能够利用弯液面对晶片表面进行特定的处理，并且这些结构可以包括使用接近头。

Description

使用弯液面、负压、IPA蒸汽、干燥歧管进行基板处理的系统
技术领域
本发明涉及半导体晶片的加工、清洗以及干燥，更具体地，涉及用于在减少污染和降低晶片加工成本的同时，更有效地在晶片表面上添加和去除流体的设备和技术。
背景技术
在半导体芯片制造工艺中，公知地，需要对执行了制造工序(该制造工序在晶片的表面上留下了不期望的残留物)的晶片进行清洗和干燥。这种制造工序的示例包括等离子体蚀刻(例如，钨回蚀刻(WEB))和化学机械抛光(CMP)。在CMP中，将晶片设置在夹具中，该夹具使晶片的表面紧靠在卷动的传送带上。该传送带使用由化学和研磨剂材料组成的浆料来进行抛光。不幸的是，这种工艺容易在晶片表面上留下浆料颗粒和残留物的淤积物。如果在晶片上残留有不期望的残留材料和颗粒，则这些残留材料和颗粒可能会在晶片表面上导致尤其是诸如划痕的缺陷或者在金属化特性之间导致不良的相互作用。在某些情况下，这些缺陷可能导致晶片上的器件无法正常工作。为了避免因废弃具有无法正常工作的器件的晶片而造成的不合理成本，必须在残留不期望的残留物的制造工序之后，对晶片进行充分而有效的清洗。
在对晶片进行湿法清洗之后，必须对晶片进行有效的干燥，以防止水或清洗液残留物残留在晶片上。如果允许晶片表面上的清洗液蒸发(如在形成小液滴时通常发生的那样)，则在蒸发之后，以前溶解在清洗液中的残留物或杂质会残留在晶片表面上(例如，形成污点)。为了防止产生蒸发，必须尽可能快地去除清洗液，而不在晶片表面上形成污点。在实现该目的的尝试中，采用了多种不同的干燥技术之一，例如旋转干燥(spin drying)、IPA或者马兰高尼(Marangoni)干燥。所有这些干燥技术都利用了晶片表面上的移动液体/气体界面的某种形式，如果适当地保持该界面，则可以实现对晶片表面的干燥，而不会形成小液滴。不幸的是，如所有的前述干燥方法中经常发生的那样，如果移动液体/气体界面被破坏，则会形成小液滴并产生蒸发，导致在晶片表面上残留杂质。
目前最常用的干燥技术是旋转清洗干燥(SRD)。图1表示在SRD干燥工艺过程中晶片10上的清洗液的运动。在该干燥工艺中，使湿晶片沿旋转方向14高速旋转。在SRD中，如流体方向箭头16所示，通过利用离心力，将用于清洗晶片的水或清洗液从晶片中心甩到晶片的外部，并且最终脱离晶片。在将清洗液甩离晶片时，在晶片的中央产生移动液体/气体界面12，并且随着干燥工艺的进行，该移动液体/气体界面12向晶片的外侧移动(即，由该移动液体/气体界面12形成的圆变大)。在图1所示的示例中，由移动液体/气体界面12形成的圆的内部区域没有流体，而由移动液体/气体界面12形成的圆的外部区域是清洗液。因此，随着干燥工艺的继续，移动液体/气体界面12的内部部分(干区)增大，同时该移动液体/气体界面12的外部区域(湿区)减小。如前所述，如果移动液体/气体界面12被破坏，则会在晶片上形成清洗液的小液滴，并且由于这些小液滴的蒸发，可能会产生杂质。这样，必须限制小液滴的形成和随后的蒸发，以避免在晶片表面上产生杂质。不幸的是，现有的干燥方法对于防止移动液体界面的破坏仅仅取得了部分的成功。
此外，SRD工艺对疏水性的晶片表面进行干燥具有一定难度。因为疏水性晶片表面排斥水和水基(含水)清洗液，所以难以对疏水性晶片表面进行干燥。因此，随着干燥工艺的进行以及将清洗液从晶片表面甩离，残留清洗液(如果是含水的)将会受到晶片表面的排斥。结果，含水清洗液将趋向于以最小的面积与疏水性晶片表面相接触。此外，由于表面张力的作用(即，由于分子氢键合(bonding))，使得含水清洗液趋于缩成一团。因此，由于疏水性相互作用和表面张力，而在疏水性晶片表面上以不可控的形式形成了含水清洗液球(或小液滴)。该小液滴的形成导致前述的有害蒸发和杂质。SRD的局限性在晶片中心表现得尤其严重，在晶片中心，作用在小液滴上的离心力最小。因此，虽然SRD工艺是目前最为常用的晶片干燥方法，但是这种方法在减少形成在晶片表面上的清洗液小液滴方面还存在困难，尤其是在用于疏水性晶片表面时。
因此，需要下述的方法和设备，该方法和设备使得能够实现快速有效的半导体晶片的清洗、加工和干燥，同时减少大量水或清洗液小液滴的形成，这些小液滴可能会导致杂质淀积在晶片表面上。目前经常发生的这种淀积会降低合格晶片的合格率，并增加制造半导体晶片的成本。
发明内容
概括地说，本发明通过提供一种清洗和干燥设备来满足这些需求，该清洗和干燥设备能够从晶片表面上迅速去除流体，同时减少晶片污染。应当理解，本发明可以通过多种方式来实现，包括作为工艺、设备、系统、装置或方法的方式。下面将对本发明的多个创造性实施例进行说明。
在一个实施例中，提供了一种基板制备系统，该系统包括干燥系统，其中该干燥系统包括用于干燥基板的至少一个接近头(proximity head)。该系统还包括清洗系统，用于清洗基板。
在另一实施例中，提供了一种用于加工晶片的群集体系结构系统。该系统包括集成干燥系统，其中该集成干燥系统包括用于干燥基板的至少一个接近头。该系统还包括与该集成干燥系统相连的加工模块，其中该加工模块选自化学机械平整模块、兆频超声波(megasonic)加工模块、清洗模块以及蚀刻模块中的一个或更多个。
在另一实施例中，提供了一种用于对基板进行群集加工的方法。该方法包括执行蚀刻基板、平整基板、兆频超声波加工基板、清洗基板中的至少一种。该方法还包括基板的干燥处理。该干燥处理包括：在基板的一表面的第一区域上施加第一流体；在基板的该表面上的第二区域上施加第二流体；以及从基板的该表面上去除第一流体和第二流体。该去除处理从基本上围绕第一区域的第三区域开始进行。该第二区域基本上围绕第三区域的至少一部分，并且该施加处理和该去除处理能够形成受控的流体弯液面。
在一个实施例中，提供了一种基板制备系统，该系统包括在制备晶片表面时所使用的头，该头包括头的第一表面，其中，能够将该第一表面设置为非常接近晶片表面。该头还包括该头上的第一管道区，其中该第一管道区被限定用于向晶片表面输送第一流体，并且将该第一管道区限定在该头的中央部分。该头还包括该头上的第二管道区，其中该第二管道区被构造为围绕该第一管道区，并且该头还包括该头上的第三管道区，其中该第三管道区被限定用于向晶片表面输送第二流体，并且该第三管道区限定了该第一管道区和该第二管道区的半封闭界限(enclosure)。第二管道区使得能够去除该第一流体和第二流体，其中在进行操作时，该第一流体和第二流体的输送与由该头的第三管道区进行的去除结合在一起限定了可控的弯液面，该弯液面被限定在该头与晶片表面之间，并且该头接近于晶片表面。
在另一实施例中，提供了一种基板制备系统，该系统包括头，该头具有头表面，其中该头表面在操作时接近于基板的表面。该头还包括：至少一个第一管道，用于通过该头向该基板的表面输送第一流体；以及至少一个第二管道，用于通过该头向该基板的表面输送第二流体，其中该第二流体与第一流体不同。该头还包括至少一个第三管道，用于从该基板的表面上去除该第一流体和该第二流体中的每一个，将该至少一个第三管道设置为基本上围绕该至少一个第一管道，其中该至少一个第一管道、该至少一个第二管道和该至少一个第三管道在操作时基本上同时动作。将该至少一个第二管道设置为基本上围绕该至少一个第三管道的至少一部分。
在另一实施例中，提供了一种制备晶片表面的方法，该方法包括：在晶片表面上的第一区域中提供第一流体；由一负压区域围绕该第一区域；由一所施加表面张力减小流体区域半封闭该负压区域，该半封闭处理限定了通向该负压区域的开口。该方法还包括扫描该第一区域，其中该负压区域和所施加的表面张力减小了晶片表面上的流体区域，其中通过该开口引导该扫描。
在另一实施例中，提供了一种晶片制备模块，该模块包括晶片刷洗单元，其中该晶片刷洗单元能够在向晶片施加清洗液的同时擦洗晶片。该模块还包括晶片干燥衬垫(insert)，其中该晶片干燥衬垫能够集成到该晶片刷洗单元中，该晶片干燥衬垫包括用于无需接触晶片表面即可对晶片表面进行干燥的接近头。
在一个实施例中，提供了一种用于处理基板的方法，该方法使用具有不与基板接触的头表面的接近头，该方法包括：在垂直定向的基板的表面上产生流体弯液面；以及在该垂直定向的基板的该表面上移动该流体弯液面，以处理该基板的该表面，其中，产生所述流体弯液面的步骤包括：将第一流体施加到所述基板的所述表面的第一区域上；将第二流体施加到所述基板的所述表面的第二区域上；以及从所述基板的所述表面上去除所述第一流体和所述第二流体，所述去除是从第三区域开始的，所述第三区域基本上围绕所述第一区域；其中所述第二区域基本上围绕所述第三区域的至少一部分，并且所述施加和所述去除形成所述流体弯液面，所述流体弯液面保持在垂直定向的基板的表面和所述接近头的头表面之间。
在另一实施例中，提供了一种在基板处理操作中使用的基板制备设备，该设备包括能够在该基板的第一边缘到该基板的第二边缘之间垂直移动的臂。该设备还包括连接到该臂的头，该头能够在该基板的表面上形成流体弯液面而不与所述基板的表面接触，并且能够在该基板的表面上方移动，所述头包括：至少一个第一源入口，用于通过所述头向所述基板的所述表面提供第一流体；至少一个第二源入口，用于通过所述头向所述基板的所述表面提供第二流体，所述第二流体与所述第一流体不同；以及至少一个源出口，用于从所述基板的所述表面去除所述第一流体和所述第二流体中的每一个，所述至少一个源出口被定位为基本上围绕所述至少一个第一源入口，并且所述至少一个第一源入口、所述至少一个第二源入口和所述至少一个源出口被构造为在操作时基本上同时动作；其中所述至少一个第二源入口围绕所述至少一个源出口的至少后缘侧。
在另一实施例中，提供了一种在制备晶片表面时使用的歧管。该歧管包括位于该歧管的第一部分中的第一处理窗口，该第一处理窗口被构成用来在该晶片表面上产生第一流体弯液面。该歧管还包括位于该歧管的第二部分中的第二处理窗口，该第二处理窗口被构造用来在该晶片表面上产生第二流体弯液面，其中，所述第一处理窗和所述第二处理窗中的每一个都由不与所述晶片表面接触的相应的头限定，并且每一个头都包括：至少一个第一源入口，用于通过所述头向所述基板的所述表面提供第一流体；至少一个第二源入口，用于通过所述头向所述基板的所述表面提供第二流体，所述第二流体与所述第一流体不同；以及至少一个源出口，用于从所述基板的所述表面去除所述第一流体和所述第二流体中的每一个，并且所述第一源入口、所述第二源入口和所述源出口被构造为在操作时基本上同时动作，以限定所述第一和第二流体弯液面。
本发明的优点很多。最突出地，在此所述的设备和方法可以有效地干燥和清洗半导体晶片，同时减少残留在晶片表面上的流体和污染。因此，由于进行了较低污染程度的有效晶片干燥，使得可以提高晶片处理和生产能力，从而可以获得较高的晶片合格率。本发明使得能够通过结合流体输入使用负压流体去除来改善干燥和清洗处理。由前述的力在晶片表面的流体膜上产生的压力使得能够最优地去除晶片表面上的流体，同时与其它清洗和干燥技术相比，显著地减少了残留污染物。
此外，本发明可以采用向晶片表面施加异丙醇(IPA)蒸汽和去离子水，并且基本上同时在晶片表面附近产生负压的方法。这使得能够产生和智能控制弯液面，并减小沿去离子水界面的表面张力，并因此使得能够从晶片表面上最优地去除流体，而不会残留污染物。可以沿晶片表面移动通过输入IPA、DIW和输入流体而产生的弯液面，以清洗和干燥晶片。因此，本发明可以非常高效地从晶片表面去除流体，同时充分地减少由于无效的干燥处理(例如，旋转干燥)而形成的污染物。
此外，还可以将本发明并入多种类型的系统，以构成具有群集工具(cluster tool)的晶片处理系统，这些群集工具为这些系统提供了多种类型的处理能力。通过可以进行不同类型的晶片处理的系统，能够以更加有效的方式对晶片进行处理。通过晶片处理系统中的不同类型的群集工具，因为将这些模块/工具集成在一个系统中，所以可以使晶片传送时间更少。此外，可以节省空间，从而需要较少的占地面积来容纳晶片处理设备。因此，可以将本发明并入任何适当类型的系统中，以使晶片处理更加有效并且成本效率更高。
通过以下结合附图的详细说明，本发明的其它方面和优点将会变得显而易见，附图通过示例的方式来说明本发明的原理。
附图说明
通过以下结合附图的详细说明，将容易理解本发明。为了方便该描述，使用相同的标号表示相同的结构元件。
图1表示在SRD干燥工艺过程中晶片上的清洗液的运动。
图2A表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统。
图2B表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统的另选视图。
图2C表示根据本发明一个实施例的夹持有晶片的晶片清洗和干燥系统的侧视特写视图。
图2D表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统的另一侧视特写视图。
图3A表示根据本发明一个实施例的具有双接近头的晶片清洗和干燥系统的俯视图。
图3B表示根据本发明一个实施例的具有双接近头的晶片清洗和干燥系统的侧视图。
图4A表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统的俯视图，该晶片处理系统包括用于晶片的特定表面的多个接近头。
图4B表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统的侧视图，该晶片清洗和干燥系统包括用于晶片的特定表面的多个接近头。
图5A表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统的俯视图，该晶片清洗和干燥系统具有水平构造的接近头，该接近头跨越晶片108的直径延伸。
图5B表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统的侧视图，该晶片清洗和干燥系统具有水平构造的多个接近头，这些接近头跨越晶片的直径延伸。
图5C表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统的俯视图，该晶片清洗和干燥系统具有水平构造的多个接近头，该晶片清洗和干燥系统被构造用来清洗和/或干燥处于静止状态的晶片。
图5D表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统的侧视图，该晶片清洗和干燥系统具有水平构造的多个接近头，该晶片清洗和干燥系统被构造用来清洗和/或干燥处于静止状态的晶片。
图5E表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统的侧视图，该晶片清洗和干燥系统具有能够清洗和/或干燥处于静止状态的晶片的垂直构造的多个接近头。
图5F表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统的另选侧视图，该侧视图相对于图5E所示的侧视图转动了90度。
图5G表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统的俯视图，该晶片清洗和干燥系统具有水平构造的接近头，该接近头延伸跨越晶片的半径。
图5H表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统的侧视图，该晶片清洗和干燥系统具有水平构造的多个接近头，这些接近头延伸跨越晶片的半径。
图6A表示根据本发明一个实施例的接近头入口/出口排列方式(orientation)，可以利用该排列方式来清洗和干燥晶片。
图6B表示根据本发明一个实施例的另一种接近头入口/出口排列方式，可以利用该排列方式来清洗和干燥晶片。
图6C表示根据本发明一个实施例的另一种接近头入口/出口排列方式，可以利用该排列方式来清洗和干燥晶片。
图6D表示晶片干燥工艺的优选实施例，可以通过根据本发明一个实施例的接近头来执行该晶片干燥工艺。
图6E表示使用另一种源入口/出口排列方式的另一晶片干燥工艺，可以通过根据本发明一个实施例的接近头来执行该晶片干燥工艺。
图6F表示根据本发明一个实施例的另一种源入口和出口排列方式，其中可以利用附加源出口来输入附加流体。
图7A表示根据本发明一个实施例的执行干燥操作的接近头。
图7B表示根据本发明一个实施例的接近头的一部分的俯视图。
图7C表示根据本发明一个实施例的接近头，该接近头具有用于执行干燥操作的多个倾斜的源入口。
图7D表示根据本发明一个实施例的接近头，该接近头具有用于执行干燥操作的多个倾斜的源入口和多个倾斜的源出口。
图8A表示根据本发明一个实施例的用于双晶片表面清洗和干燥系统中的多个接近头的侧视图。
图8B表示根据本发明一个实施例的双晶片表面清洗和干燥系统中的多个接近头。
图9A表示根据本发明一个实施例的处理窗。
图9B表示根据本发明一个实施例的大致圆形的处理窗。
图9C表示根据本发明一个实施例的处理窗。
图9D表示根据本发明一个实施例的处理窗。
图10A表示根据本发明一个实施例的具有多个源入口以及多个源出口的示例性处理窗。
图10B表示根据本发明一个实施例的接近头的处理区域。
图11A表示根据本发明一个实施例的接近头的俯视图，该接近头具有大致矩形的形状。
图11B表示根据本发明一个实施例的接近头的侧视图。
图11C表示根据本发明一个实施例的接近头的后视图。
图12A表示根据本发明一个实施例的接近头，该接近头具有部分矩形和部分圆形的形状。
图12B表示根据本发明一个实施例的接近头的侧视图，该接近头具有部分矩形和部分圆形的形状。
图12C表示根据本发明一个实施例的接近头的后视图，该接近头具有部分矩形和部分圆形的形状。
图13A表示根据本发明一个实施例的矩形接近头。
图13B表示根据本发明一个实施例的接近头的后视图。
图13C表示根据本发明一个实施例的接近头的侧视图。
图14A表示根据本发明一个实施例的矩形接近头。
图14B表示根据本发明一个实施例的矩形接近头的后视图。
图14C表示根据本发明一个实施例的矩形接近头的侧视图。
图15A表示根据本发明一个实施例的处于操作状态的接近头。
图15B表示根据本发明一个实施例的如图15A所示具有IPA输入的接近头。
图15C表示根据本发明一个实施例的如图15B所示的接近头，不过该接近头具有增加到24毫升/分钟的IPA流量。
图15D表示根据本发明一个实施例的接近头，其中示出了在晶片进行旋转的情况下的流体弯液面。
图15E表示根据本发明一个实施例的接近头，其中示出了在晶片的旋转速度高于图15D所示旋转的情况下的流体弯液面。
图15F表示根据本发明一个实施例的接近头，其中与图15D的IPA流量相比，提高了IPA流量。
图16A表示根据本发明一个实施例的清洗/干燥系统的俯视图。
图16B表示根据本发明一个实施例的清洗/干燥系统的另选视图。
图17表示根据本发明一个实施例的具有前置框架组件的晶片处理系统，其中该前置框架组件具有干燥模块。
图18表示根据本发明一个实施例的晶片处理系统，该晶片处理系统具有多个晶片处理工具。
图19表示根据本发明一个实施例的没有蚀刻模块的晶片处理系统。
图20表示根据本发明一个实施例的晶片处理系统，该晶片处理系统包括干燥模块和清洗模块。
图21表示根据本发明一个实施例的晶片处理系统的方框图。
图22A表示根据本发明一个实施例的开始进行晶片处理操作的接近头，其中对晶片进行垂直扫描。
图22B表示根据本发明一个实施例的从图16A继续进行的晶片处理，其中接近头已开始扫描晶片。
图22C表示根据本发明一个实施例的从图16B继续进行的晶片处理操作。
图22D表示根据本发明一个实施例的从图16C继续进行的晶片处理操作。
图22E表示根据本发明一个实施例的从图16D继续进行的晶片处理操作。
图22F表示根据本发明一个实施例的位于垂直定位晶片上部上方的接近头的侧视图。
图22G表示根据本发明一个实施例的在晶片的双面处理过程中的接近头的侧视图。
图23A表示根据本发明一个实施例的晶片处理系统，其中晶片保持静止。
图23B表示根据本发明一个实施例的晶片处理系统，其中可以使接近头承载架保持在适当的位置或者使其移动。
图23C表示根据本发明一个实施例的晶片处理系统，其中接近头延伸大约晶片的半径。
图23D表示根据本发明一个实施例的晶片处理系统，其中接近头垂直运动并且晶片旋转。
图24A表示根据本发明一个实施例的接近头，该接近头可以用于对晶片进行垂直扫描。
图24B表示根据本发明一个实施例的接近头的侧视图。
图24C表示根据本发明一个实施例的接近头的正等轴测试图。
图25A表示根据本发明一个实施例的多处理窗接近头。
图25B表示根据本发明一个实施例的具有三个处理窗的多处理窗接近头。
具体实施方式
公开了用于清洗和/或干燥晶片的方法和设备的发明。在下面的说明中，描述了大量具体的细节，以提供对本发明的全面理解。然而，本领域的普通技术人员将会理解，在没有某些或全部这些细节的情况下，也可以实施本发明。在其它示例中，没有详细描述公知的处理操作，以免给本发明造成不必要的混淆。
尽管根据多个优选实施例来描述本发明，但是应该理解，在阅读了前述的说明书并且研究了附图后，本领域的技术人员将能够实现各种变化、添加、置换和及其等效物。因此，本发明旨在涵盖落入本发明的基本思想和范围内的所有这些变化、添加、置换和等效物。
以下图2A到2D表示了一示例性晶片处理系统的实施例。应当理解，该系统是示例性的，并且可以利用能够将该(这些)接近头移动到非常接近晶片的位置上的任何其它适当类型的结构。在所示实施例中，该(这些)接近头可以按直线方式从晶片的中心部分移动到晶片的边缘。应当理解，也可以采用其它实施方式，其中该(这些)接近头按直线方式从晶片的一个边缘移动到该晶片的沿直径相对的边缘，或者可以采用其它非直线移动方式，例如沿径向运动的方式、以螺旋运动的方式、以之字形运动的方式等。此外，在一个实施方式中，晶片可以旋转，并且接近头按直线方式移动，从而接近头可以处理晶片的所有部分。还应当理解，可以采用其它实施方式，其中晶片不旋转，而将接近头构造为以能够处理晶片的所有部分的方式在晶片上方移动。此外，在此所述的接近头以及晶片清洗和干燥系统可以用于清洗和干燥任何形状和尺寸的基板，例如200mm晶片、300mm晶片、平板(flat panel)等。
图2A表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统100。该系统100包括辊102a、102b和120c，这些辊可以夹持并转动晶片，以使得能够对晶片表面进行干燥。系统100还包括接近头106a和106b，在一个实施例中，这些接近头分别安装在上臂104a和下臂104b上。上臂104a和下臂104b是接近头承载架组件104的一部分，该接近头承载架组件104使得接近头106a和106b能够沿晶片的半径方向基本上直线移动。
在一个实施例中，将接近头承载架组件104构造为将接近头106a与晶片非常接近地保持在晶片上方，而将接近头106b与晶片非常接近地保持在晶片下方。这可以通过下述处理来实现：使上臂104a和下臂104b可以以垂直方式移动，从而一旦接近头水平移动到开始进行晶片处理的位置，就可以将接近头106a和106b垂直移动到非常接近晶片的位置。可以以任何适当的方式来构造上臂104a和下臂104b，只要可以移动接近头106a和106b以使得能够实现在此所述的晶片处理即可。应当理解，可以以任何适当的方式构造系统100，只要可以将该(这些)接近头移动到非常接近晶片的位置，以生成和控制稍后参照图6D到8B描述的弯液面即可。还应当理解，非常接近可以是到晶片的任何适当的距离，只要可以保持稍后参照图6D到8B进一步描述的弯液面即可。在一个实施例中，可以将接近头106a和106b(以及在此所述的任何其它接近头)分别移动到距离晶片约0.1mm到约10mm之间的位置，以开始晶片处理操作。在一个优选实施例中，可以将接近头106a和106b(以及在此所述的任何其它接近头)分别移动到距离晶片约0.5mm到约4.5mm之间的位置，以开始晶片处理操作，并且在更优选的实施例中，可以将接近头106a和106b(以及在此所述的任何其它接近头)移动到距离晶片约2mm的位置，以开始晶片处理操作。
图2B表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统100的另选视图。在一个实施例中，该系统100具有接近头承载架组件104，该接近头承载架组件104被构造为使得接近头106a和106b能够从晶片的中心向晶片的边缘移动。应当理解，接近头承载架组件104可以以任何适当的方式移动，只要这些方式使得接近头106a和106b的移动能够根据要求清洗和/或干燥晶片。在一个实施例中，可以使接近头承载架组件104机动化，以将接近头106a和106b从晶片的中心移动到晶片的边缘。应当理解，虽然所示的晶片清洗和干燥系统100具有两个接近头106a和106b，但是可以使用任何适当数量的接近头，例如1个、2个、3个、4个、5个、6个等。晶片清洗和干燥系统100的接近头106a和/或106b还可以具有如在此所述的任何一种接近头的任何适当尺寸或形状。在此所述的不同结构在接近头和晶片之间产生流体弯液面。可以使该流体弯液面移过整个晶片，以通过在晶片表面施加流体并从该表面上去除这些流体来清洗和干燥晶片。因此，接近头106a和106b可以具有在此所述的任何类型的结构或者能够实现在此所述的处理的其它结构。还应当理解，系统100可以清洗和干燥晶片的一个表面，或者清洗和干燥晶片的上表面和下表面。
此外，除了清洗或干燥晶片的上表面和下表面以外，如果需要的话，还可以将系统100构成为通过输入和输出不同类型的流体来清洗晶片的一面而干燥晶片的另一面。应当理解，系统100可以根据所需的操作，分别在接近头106a和106b的顶部和底部施加不同的化学试剂。可以将接近头构成为除了能够清洗和/或干燥晶片的顶部和/或底部之外，还能够清洗和干燥晶片的斜边(bevel edge)。这可以通过将清洗斜边的弯液面移开晶片的边缘来实现。还应当理解，接近头106a和106b可以是相同类型的装置或者不同类型的接近头。
图2C表示根据本发明一个实施例的夹持有晶片108的晶片清洗和干燥系统100的侧视特写视图。晶片108可以由以任何适当排列方式排列的辊102a、102b和102c夹持和旋转，只要该排列方式能够使所需接近头位于与待清洗或干燥的晶片108的一部分非常接近的位置即可。在一个实施例中，可以通过使用心轴111来使辊102b转动，而可以通过辊臂109支承和转动辊102c。辊102a也可以通过其自身的心轴(如图3B所示)转动。在一个实施例中，辊102a、102b和102c可以顺时针方向转动，以使晶片108逆时针方向转动。应当理解，根据所需的晶片旋转方向，可以使这些辊顺时针或逆时针转动。在一个实施例中，由辊102a、102b和102c传递给晶片108的转动用于将未经处理的晶片区域移动到与接近头106a和106b非常接近的位置。然而，该转动本身并没有干燥晶片或者将晶片表面上的流体朝向晶片的边缘移动。因此，根据一示例性的干燥操作，可以通过接近头106a和106b的线性运动并通过晶片108的旋转，使晶片的湿区位于接近头106a和106b的位置处。干燥或清洗操作本身是通过至少一个接近头来进行的。因此，在一个实施例中，随着干燥操作的进行，晶片108的干区将以螺旋运动的方式从晶片108的中心区域扩展到晶片108的边缘区域。在一优选实施例中，晶片108的干燥区域围绕晶片108运动，并且通过改变系统100的构造和接近头106a和/或接近头106b的取向或运动，可以在一次旋转过程中使晶片108干燥(如果接近头106a和106b的长度至少为晶片108的半径)，可改变干燥运动，以适应几乎任何适当类型的干燥路径。
应当理解，可以将接近头106a和106b构造为具有至少一个第一源入口、至少一个第二源入口和至少一个源出口，其中该第一源入口被构造用来输入去离子水(DIW)(也称为DIW入口)，该第二源入口被构造用来输入蒸汽形式的异丙醇(IPA)(也称为IPA入口)，该源出口被构造用来通过施加负压从晶片与一特定的接近头之间的区域输出流体(也称为负压出口)。应该理解，这里所利用的负压也可以是虹吸(suction)。此外，也可以向第一源入口和第二源入口输入其它类型的溶液，例如清洗液、氨水、HF等。应该理解，虽然在某些示例性实施例中使用了IPA蒸汽，但是也可以使用任何其它类型的蒸汽，例如氮、任何合适的酒精蒸汽、有机化合物等，它们都是可与水混合的。
在一个实施例中，该至少一个IPA蒸汽入口与该至少一个负压出口相邻，该至少一个负压出口进而与该至少一个DIW入口相邻，以形成IPA-负压-DIW排列方式。应该理解，根据所需的晶片处理和设法改良何种类型的晶片清洗和干燥机构，也可以采用其它类型的排列方式，例如IPA-DIW-负压、DIW-负压-IPA、负压-IPA-DIW等。在一优选实施例中，可以利用IPA-负压-DIW排列方式，来巧妙且有力地产生、控制和移动位于接近头与晶片之间的弯液面，以清洗和干燥晶片。如果保持了上述排列方式，则DIW入口、IPA蒸汽入口和负压出口可以以任何适当的方式设置。例如，在另外一个实施例中，除了IPA蒸汽入口、负压出口和DIW入口之外，根据所需的接近头结构，还可以有另外多组IPA蒸汽入口、DIW入口和/或负压出口。因此，另一实施例可采用IPA-负压-DIW-DIW-负压-IPA，或者通过在此参照图6D所述的优选实施例来描述的具有IPA源入口、负压源出口和DIW源入口结构的其它示例性实施方式。应该理解，IPA-负压-DIW排列方式的实际结构可以根据应用而改变。例如，可以改变IPA输入、负压、DIW输入位置之间的距离，使得它们之间的距离一致或不一致。此外，根据接近头106a的大小、形状和结构以及参照图10进一步详细介绍的处理窗的所需尺寸(即，弯液面的尺寸)，IPA输入、负压和DIW输出之间的距离可以在大小(magnitude)方面有所不同。此外，如参照图10所讨论的，将IPA-负压-DIW排列方式构造为负压区域基本上围绕DIW区域，并且IPA区域基本上围绕负压区域的至少后缘(trailing edge)区域。
图2D表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统100的另一侧面特写视图。在这个实施例中，通过利用接近头承载架组件104，将接近头106a和106b分别定位得非常接近晶片108的顶面108a和底面108b。一旦处于这种位置，接近头106a和106b就可以利用IPA和DIW源入口和(多个)负压源出口来产生与晶片108相接触的晶片处理弯液面，该弯液面能够从顶面108a和底面108b上去除流体。该晶片处理弯液面可以是根据参照图6到9B所述那样产生的，其中将IPA蒸汽和DIW输入到晶片108和接近头106a和106b之间的区域中。基本上在输入IPA和DIW的同时，可以在非常接近晶片表面的位置上施加负压来输出IPA蒸汽、DIW以及可能存在于晶片表面上的流体。应该理解，虽然在示例性实施例中采用了IPA，但是也可以采用任何其它适当类型的蒸汽，例如氮、任何适当的酒精蒸汽、有机化合物、己醇、乙二醇-乙醚等，它们可与水混合。DIW的处于接近头与晶片之间的区域中的部分是弯液面。应该理解，在此所使用的术语“输出”可以指从晶片108与一特定的接近头之间的区域中去除流体，而术语“输入”可以是向晶片108与该特定的接近头之间的区域中引入流体。
在另一示例性实施例中，接近头106a和106b可以下述方式移动，该方式可以清洗、干燥或者同时清洗和干燥晶片108的所有部分，而不用使晶片108旋转。在这种实施例中，可以将接近头承载架组件104构造为能够将接近头106a和106b中的任何一个或二者移动到非常接近晶片108的任何适当区域。在一实施例中，接近头的长度小于晶片的半径，这些接近头可以被构造为以螺旋的方式从晶片108的中央移动到边缘，或者从晶片108的边缘移动到中央。在一优选实施例中，当这些接近头的长度大于晶片的半径时，接近头106a和106b可以在一次转动过程中移过晶片的整个表面。在另一实施例中，接近头106a和106b可以被构造为以直线方式来回横穿晶片108，所以可以处理晶片表面108a和/或108b的所有部分。在另一实施例中，可以采用下面参照图5C到5H描述的结构。因此，可以采用系统100的无数不同的结构，以获得最优的晶片处理操作。
图3A是表示根据本发明的一个实施例的具有双接近头的晶片清洗和干燥系统100的俯视图。如上面参照图2A到2D所述，上臂104a可以被构造为在晶片108的上方非常接近晶片108的位置移动和夹持接近头106a。还可以将上臂104a构造为以基本上直线的方式113将接近头106a从晶片108的中央部分朝向晶片108的边缘移动。因此，在一个实施例中，随着晶片108根据旋转方向112所示的方向运动，使用参照图6到8进一步详细介绍的工艺，接近头106a能够从晶片108的顶面108a上去除流体膜。因此，接近头106a可以在晶片108上方沿着基本上呈螺旋形的路径来干燥晶片108。在参照图3B所示的另一实施例中，可以存在位于晶片108下方的第二接近头，以从晶片108的底面108b上去除流体膜。
图3B表示根据本发明一个实施例的具有双接近头的晶片清洗和干燥系统100的侧视图。在该实施例中，系统100包括接近头106a和接近头106b，其中接近头106a能够处理晶片108的顶面，接近头106b能够处理晶片108的底面。在一个实施例中，主轴111a和111b与辊臂109可以分别使辊102a、102b和102c转动。辊102a、102b和102c的这种转动可以使晶片108转动，以使晶片108的基本上所有表面呈现给接近头106a和106b，来进行干燥和/或清洗。在一个实施例中，在使晶片108旋转的同时，通过臂104a和104b分别使接近头106a和106b非常接近晶片表面108a和108b。一旦使接近头106a和106b非常接近晶片108，就可以开始进行晶片干燥或清洗。在操作过程中，如参照图6所述，接近头106a和106b可以通过分别对晶片108的顶面和底面施加IPA、去离子水和负压，从晶片108上去除流体。
在一个实施例中，通过使用接近头106a和106b，系统100可以在少于45秒的时间内干燥一个200mm的晶片。在另一实施例中，接近头106a和106b的长度至少为晶片的半径，对晶片进行干燥的时间可以少于30秒。应当理解，通过提高接近头106a和106b从晶片108中央到晶片108边缘的行进速度，可以减少干燥或清洗的时间。在另一实施例中，可以通过加快晶片的转速，利用接近头106a和106b来以较少的时间对晶片108进行干燥。在另一实施例中，可以关联地调整晶片108的转速和接近头106a和106b的移动速度来获得最佳的干燥/清洗速度。在一个实施例中，接近头106a和106b可以以大约0mm每秒到大约50mm每秒之间的速度从晶片108的中央区域直线运动到晶片108的边缘。
图4A表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统100-1的俯视图，该系统包括用于晶片108的特定表面的多个接近头。在这个实施例中，系统100-1包括上臂104a-1和上臂104a-2。如图4B所示，该系统100-1还可以包括分别与接近头106b-1和106b-2相连的下臂104b-1和下臂104b-2。在系统100-1中，接近头106a-1和106a-2(如果同时进行顶面和底面的处理，则还包括106b-1和106b-2)协同工作，从而，通过采用两个接近头来处理晶片108的特定表面，可以使干燥时间或清洗时间缩短为原有时间的大约一半。因此，在操作过程中，在使晶片108旋转的同时，接近头106a-1、106a-2、106b-1和106b-2在晶片108的中央附近开始处理晶片108，并以基本上直线的方式向外朝着晶片108的边缘移动。通过这种方式，晶片108的旋转方向112使晶片108的所有区域都与接近头接近，以处理晶片108的所有部分。因此，通过接近头106a-1、106a-2、106b-1和106b-2的直线运动和晶片108的旋转运动，所干燥的晶片表面以螺旋的方式从晶片108的中央移动到晶片108的边缘。
在另一实施例中，接近头106a-1和106b-1可以开始处理晶片108，并在它们已移动远离晶片108的中央区域之后，将接近头106a-2和106b-2移动到晶片108的中央区域的位置上，以增加晶片处理操作。因此，通过使用多个接近头来处理特定的晶片表面，可以明显减少晶片处理时间。
图4B表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统100-1的侧视图，该系统包括用于晶片108的特定表面的多个接近头。在这个实施例中，系统100-1包括能够处理晶片108的顶面108a的接近头106a-1和106a-2，以及能够处理晶片108的底面108b的接近头106b-1和106b-2。与系统100一样，主轴111a和111b与辊臂109可以分别使辊102a、102b和102c转动。辊102a、102b和102c的这种转动可以使晶片108转动，从而可以基本上使晶片108的所有表面与接近头106a-1、106a-2、106b-1和106b-2非常接近，以进行晶片处理操作。
在操作过程中，接近头106a-1、106a-2、106b-1和106b-2中的每一个都可通过对晶片108的顶面和底面施加IPA、去离子水和负压，从晶片108上去除流体，例如如图6到8所示。通过使每个晶片侧面具有两个接近头，可以在相当少的时间内完成晶片处理操作(即，清洗和/或干燥)。应该理解，与参照图3A和3B所述的晶片处理系统相同，只要该结构能够进行适当的晶片处理，就可以将晶片旋转的速度改变为任何适当的速度。在一个实施例中，当使用晶片108的半转来干燥整个晶片时，可以减少晶片处理时间。在这种实施例中，晶片处理速度可以大约为在晶片的每一侧仅使用一个接近头时的处理速度的一半。
图5A表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统100-2的俯视图，该系统100-2具有水平结构的接近头106a-3，该接近头跨越晶片108的直径延伸。在这个实施例中，由跨越晶片108的直径延伸的上臂104a-3夹持接近头106a-3。在这个实施例中，可以通过上臂104a-3的垂直运动将接近头106a-3移动到清洗/干燥位置，从而可使接近头106a-3处于非常接近晶片108的位置。一旦接近头106a-3非常接近晶片108，就可以进行晶片108顶面的晶片处理操作。
图5B表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统100-2的侧视图，该系统100-2具有水平结构的接近头106a-3和106b-3，这些接近头跨越晶片108的直径延伸。在这个实施例中，接近头106a-3和106b-3都是细长的，以使得能够跨越晶片108的直径。在一个实施例中，在晶片108旋转的同时，通过上臂104a和下臂104b分别使接近头106a-3和106b-3非常接近晶片表面108a和108b。因为接近头106a-3和106b-3跨越晶片108延伸，所以仅需半转就可以清洗/干燥晶片108。
图5C表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统100-3的俯视图，该系统100-3具有水平结构的接近头106a-3和106b-3，该系统100-3被构造用来清洗和/或干燥静止的晶片108。在这个实施例中，可以使用任何适当类型的晶片夹持装置(例如边缘夹具、具有边缘附件的接头(fingers))等)静态地夹持晶片108。接近头承载架组件104被构造为可以从晶片108的一个边缘跨越晶片108的直径，在跨越整个晶片直径之后，移动到晶片108另一侧的边缘。通过这种方式，接近头106a-3和/或接近头106b-3(如下面参照图5D所示)可以根据沿晶片108的直径从一个边缘到相对边缘的路径跨越晶片移动。应该理解，接近头106a-3和106b-3可以以能够从晶片108的一个边缘移动到直径方向上的另一相对边缘的任何适当的方式移动。在一个实施例中，接近头106a-3和/或106b-3可以沿方向121移动(例如，图5C的从上到下或从下到上)。因此，晶片108可以保持静止，不用进行任何旋转或移动，而接近头106a-3和/或接近头106b-3可移动到非常接近晶片，并且通过在晶片108上方的一次行程(one pass)，来清洗/干燥晶片108的顶面和/或底面。
图5D表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统100-3的侧视图，该系统100-3具有水平结构的接近头106a-3和106b-3，该系统100-3被构造用来清洗和/或干燥静止的晶片108。在这个实施例中，接近头106a-3处于水平位置，同时晶片108也处于水平位置。如参照图5C所述，通过使用跨度至少为晶片108的直径的接近头106a-3和接近头106b-3，可以通过沿方向121移动接近头106a-3和106b-3，在一次行程中对晶片108进行清洗和/或干燥。
图5E表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统100-4的侧视图，该系统100-4具有能够清洗和/或干燥静止的晶片108的垂直结构的接近头106a-3和106b-3。在这个实施例中，接近头106a-3和106b-3具有垂直结构，并且接近头106a-3和106b-3被构造为从晶片108的第一边缘开始，从左到右或从右到左移动到在直径方向上与第一边缘相对的晶片108的第二边缘。因此，根据该实施例，接近头承载架组件104可以与晶片108非常接近地移动接近头106a-3和106b-3，并且还使得接近头106a-3和106b-3能够跨越晶片从一个边缘到另一个边缘移动，以在一次行程中对晶片108进行处理，从而减少了清洗和/或干燥晶片108的时间。
图5F表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统100-4的另选侧视图，该侧视图相对于图5E中的侧视图转动了90度。应该理解，接近头承载架组件104可以任何适当的方式取向，例如，与图5F中所示的相比，使接近头承载架组件104f旋转180度。
图5G表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统100-5的俯视图，该系统100-5具有水平结构的接近头106a-4，该接近头106a-4跨越晶片108的半径延伸。在一个实施例中，接近头106a-4的跨度小于所处理的基板的半径。在另一实施中，接近头106a-4的跨度为所处理的基板的半径。在一优选实施例中，接近头106a-4的跨度超过晶片108的半径，以使该接近头可以处理晶片108的中点以及晶片108的边缘，从而该接近头106a-4可覆盖并处理晶片的中点和晶片的边缘。在该实施例中，可以通过上臂104a-4的垂直运动将接近头106a-4移动到清洗/干燥位置，以使接近头106a-4可以处于与晶片108非常接近的位置。一旦接近头106a-4与晶片108非常接近，就可以进行晶片108顶面的晶片处理操作。因为，在一个实施例中，接近头106a-4的跨度超过晶片的半径，所以可以在一次旋转过程中实现晶片的清洗和/或干燥。
图5H表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统100-5的侧视图，该系统100-5具有水平结构的接近头106a-4和106b-4，这些接近头106a-4和106b-4跨越晶片108的半径延伸。在这个实施例中，接近头106a-4和接近头106b-4都是细长的，以使得能够在晶片的半径上延伸并超过晶片108的半径。如参照图5G所讨论的那样，根据所需的实施方式，接近头106a-4的跨度可以小于晶片108的半径、等于晶片108的半径或大于晶片108的半径。在一个实施例中，在晶片108旋转的同时，分别通过上臂104a-4和下臂104b-4使接近头106a-4和106b-4非常接近晶片表面108a和108b。因为，在一个实施例中，接近头106a-4和106b-4的跨度超过晶片108的半径，所以仅需要一次完整的旋转即可实现晶片108的清洗/干燥。
应当理解，系统100、100-1、100-2、100-3、100-4、100-5以及它们的任何适当变形中的任何一种，都可以用作为晶片处理系统中的群集工具。群集工具是下述的设备，该设备可以与其它晶片处理设备组合成为一个框架组件(例如参照图17到21详细描述的那些组件)，以使得可以在一个系统中进行多个晶片和/或多种类型的晶片的处理。
图6A表示根据本发明一个实施例的接近头入口/出口排列方式117，可采用该排列方式来清洗和干燥晶片108。在一个实施例中，该排列方式117是接近头106a的一部分，其中除了所示的排列方式117之外，还可以采用除其它源出口304之外的其它源入口302和306。该排列方式117可包括位于前缘109上的源入口306，同时源出口304位于该源入口306和源出口302之间。
图6B表示根据本发明一个实施例的另一接近头入口/出口排列方式119，可以采用该排列方式来清洗和干燥晶片108。在一个实施例中，该排列方式119是接近头106a的一部分，其中除了所示的排列方式119之外，还可以采用除了其它源出口304之外的其它源入口302和306。该排列方式119可以包括位于前缘109上的源出口304，同时源入口302位于该源出口304和源入口306之间。
图6C表示根据本发明一个实施例的另一接近头入口/出口排列方式121，可以采用该排列方式来清洗和干燥晶片108。在一个实施例中，该排列方式121是接近头106a的一部分，其中除了所示的排列方式121之外，还可以采用除了其它源出口304之外的其它源入口302和306。该排列方式121可包括位于前缘109上的源入口306，同时源入口302位于该源出口304和源入口306之间。
图6D表示晶片干燥处理的优选实施例，该晶片干燥处理可以由根据本发明一个实施例的接近头106a来执行。虽然图6D表示对顶面108a进行干燥，但是应该理解，可以以基本上相同的方式对晶片108的底面108b进行该晶片干燥处理。在一个实施例中，可以利用源入口302向晶片108的顶面108a施加异丙醇(IPA)蒸汽，并且可以利用源入口306向晶片108的顶面108a施加去离子水(DIW)。此外，可以利用源出口304对非常接近晶片表面的区域施加负压，以去除可能位于顶面108a上面或上方的流体或蒸汽。应该理解，可以利用源入口和源出口的任何适当的组合，只要至少一个组合存在下述情况：至少一个源入口302与至少一个源出口304相邻，该至少一个源出口304进而与至少一个源入口306相邻。IPA可以是任何适当的形式，例如，IPA蒸汽，其中通过使用N2气体输入蒸汽形式的IPA。而且，虽然这里采用了DIW，但是也可以采用能够实现或增强晶片处理的任何其它适当的流体，例如以其它方式提纯的水、清洗液等。在一个实施例中，可以通过源入口302提供IPA入流310，可以通过源出口304施加负压312，并且可以通过源入口306提供DIW入流314。因此，采用了上面参照图2所述的IPA-负压-DIW排列方式的实施例。从而，如果在晶片108上存在流体膜，则可以通过IPA入流310对晶片表面施加第一流体压力，通过DIW入流314对晶片表面施加第二流体压力，并且通过负压312施加第三流体压力，以去除晶片表面上的DIW、IPA和流体膜。
因此，在一个实施例中，由于向晶片表面施加DIW入流314和IPA入流310，所以晶片表面上的任何流体与DIW入流314相混合。此时，向晶片表面施加的DIW入流314与IPA入流310相遇。IPA与DIW入流314形成界面118(也称为IPA/DIW界面118)，并且与负压312一起帮助从晶片108的表面上与任何其它流体一起去除DIW入流314。在一个实施例中，IPA/DIW界面118减小了DIW的张力表面。在操作过程中，向晶片表面施加DIW，并且是通过由源出口304施加的负压几乎立即将DIW与晶片表面上的流体一起去除。向晶片表面施加的并且在接近头与晶片表面之间的区域短暂停留的DIW与晶片表面上的任何流体一起形成弯液面116，其中弯液面116的边界是IPA/DIW界面118。因此，该弯液面116是向表面施加的并且基本上与晶片表面上的任何流体同时被去除的恒流流体。从晶片表面上几乎立即去除DIW防止了在正在进行干燥处理的晶片表面的区域上形成流体小滴，从而减小了晶片108表面上的污染干燥的可能性。IPA的向下注入的压力(由IPA的流速导致)也有助于维持弯液面116。
IPA的流速有助于将水流移出或推出接近头和晶片表面之间的区域并进入源出口304，通过该源出口304，可以将流体从接近头输出。因此，当将IPA和DIW拉进源出口304时，构成IPA/DIW界面118的边界不是连续的边界，因为气体(例如空气)也与流体一起被拉进源出口304中。在一个实施例中，当从源出口304拉出DIW、IPA和晶片表面上的流体时，进入源出口304的流量是不连续的。这种流量的不连续类似于当负压作用在流体和气体的组合时通过吸管吸起流体和气体。因此，当接近头106a移动时，弯液面和该接近头一起移动，并且由于IPA/DIW界面118的移动，以前由弯液面占据的区域变得干燥。还应当理解，根据设备的结构和所需的弯液面尺寸和形状，可以采用任何适当数量的源入口302、源出口304和源入口306。在另一实施例中，液体流速和负压流速使得进入负压出口的总液体流量是连续的，从而没有空气流入负压出口。
应该理解，对于IPA、DIW和负压，可以使用任何适当的流速，只要可以保持弯液面116即可。在一个实施例中，DIW通过一组源出口306的流速在大约25毫升每分钟到大约3000毫升每分钟之间。在一优选实施例中，DIW通过一组源出口306的流速为大约400毫升每分钟。应当理解，流体的流速可以根据接近头的大小而不同。在一个实施例中，较大的接近头可以具有比较小的接近头大的流体流速。产生这种情况的原因是，在一个实施例中，较大的接近头具有较多的源入口302和306以及源出口304。接近头越大流量越大。
在一个实施例中，IPA蒸汽通过一组源入口302的流速在大约1标准立方英尺每小时(SCFH)到大约100SCFH之间。在一个优选实施例中，IPA流速在5到50SCFH之间。
在一个实施例中，负压通过一组源出口304的流速在大约10标准立方英尺每小时(SCFH)到大约1250SCFH之间。在一个优选实施例中，负压通过一组源出口304的流速是大约350SCFH。在一个示例性实施例中，可以使用流量计来测量IPA、DIW和负压的流速。
图6E表示根据本发明一个实施例的使用另一源入口/出口排列方式的另一晶片干燥处理，该晶片干燥处理可以由接近头106a来执行。在这个实施例中，可以在晶片108的顶面108a上方移动接近头106a，以使得可以沿晶片表面108a移动弯液面。弯液面向晶片表面上施加流体，并从晶片表面上去除流体，从而同时清洗和干燥晶片。在这个实施例中，源入口306向晶片表面108a施加DIW流314，源入口302向晶片表面108a施加IPA流310，并且源出口312从晶片表面108a上去除流体。应该理解，在这个实施例中以及在此所述的接近头106a的其它实施例中，可以与图6E中所示的源入口302和306以及源出口304相结合地使用附加数量和类型的源入口和源出口。此外，在这个实施例以及其它接近头的实施例中，通过控制到晶片表面108a上的流体的流量并且通过控制所施加的负压，可以以任何适当的方式处理和控制弯液面。例如，在一个实施例中，通过增大DIW流314和/或减小负压312，可以使通过源出口304的流出物为从晶片表面108a上去除的几乎全部DIW和流体。在另一实施例中，通过减小DIW流314和/或增大负压312，可以使通过源出口304的流出物基本上为DIW和空气的混合物以及从晶片表面108a上去除的流体。
图6F表示根据本发明一个实施例的另一源入口和出口排列方式，其中可以利用附加源入口307来输入附加流体。除了包括在源出口304的相对侧与源入口306相邻的附加源入口307以外，图6F所示的入口和出口的排列方式是参照图6D进一步详细描述的排列方式。在这种实施例中，可以通过源入口306输入DIW，同时可以通过源入口307来输入不同的溶液，例如清洗液。因此，可以利用清洗液流315来增强晶片108的清洗，同时基本上同时对晶片108的顶面108a进行干燥。
图7A表示根据本发明一个实施例的执行干燥操作的接近头106。在一个实施例中，该接近头106在非常接近晶片108的顶面108a时移动，以执行清洗和/或干燥操作。应该理解，还可以利用接近头106来处理(例如清洗、干燥等)晶片108的底面108b。在一个实施例中，晶片108转动，以使接近头106沿着头移动方向以直线方式移动，同时从顶面108a上去除流体。通过经源入口302施加IPA 310、经源出口304施加负压、并经源入口306施加去离子水314，可以产生如参照图6所述的弯液面116。
图7B表示根据本发明一个实施例的接近头106的一部分的俯视图。在一个实施例的俯视图中，从左到右为一组源入口302、一组源出口304、一组源入口306、一组源出口304和一组源入口302。因此，当将IPA和DIW输入到接近头106和晶片108之间的区域中时，负压将该IPA和DIW与可能留在晶片108上的任何流体膜一起去除。在此所述的源入口302、源入口306和源出口304还可以具有任何适当类型的几何结构，例如圆形开口、方形开口等。在一个实施例中，源入口302和306以及源出口304具有圆形开口。
图7C表示根据本发明一个实施例的执行干燥操作的接近头106，该接近头具有倾斜的源入口302’。应该理解，在此所述的源入口302’和306以及(这些)源出口304均可以以任何适当的方式倾斜，以优化晶片清洗和/或干燥处理。在一个实施例中，使向晶片108上输入IPA蒸汽的倾斜源入口302’朝向源入口306倾斜，以使IPA蒸汽流包含弯液面116。
图7D表示根据本发明一个实施例的执行干燥操作的接近头106，该接近头具有倾斜的源入口302’和倾斜的源出口304’。应该理解，在此所述的源入口302’和306以及(这些)倾斜的源出口304’可以以任何适当的方式倾斜，以优化晶片清洗和/或干燥处理。
在一个实施例中，使向晶片108上输入IPA蒸汽的倾斜源入口302’朝向源入口306倾斜角度θ500，以使IPA蒸汽流包含弯液面116。在一个实施例中，倾斜源出口304’可以朝向弯液面116倾斜角度θ502。应该理解，角度θ500和角度θ502可以是能够优化弯液面116的处理和控制的任何适当角度。在一个实施例中，角度θ500大于0度且小于90度，而角度θ502大于0度且小于90度。在一优选实施例中，角度θ500为大约15度，并且在另一优选实施例中，角度θ502为大约15度。可以任何适当的方式调整角度θ500和角度θ502来优化弯液面处理。在一个实施例中，角度θ500和角度θ502可以相同，而在另一实施例中，角度θ500和角度θ502可以不同。通过使(这些)倾斜源入口302’倾斜和/或使(这些)倾斜源出口304’倾斜，可以更加明确地确定弯液面的边界，并因此对正在处理的表面的干燥和/或清洗进行控制。
图8A表示根据本发明一个实施例的用于双晶片表面清洗和干燥系统中的接近头106a和106b的侧视图。在这个实施例中，通过利用源入口302和306来分别输入IPA和DIW，同时使用源出口304提供负压，可产生弯液面116。此外，在源入口306对于源入口302的相对侧，可以存在源出口304，以去除DIW并保持弯液面116完整。如上所述，在一个实施例中，可以分别将源入口302和306用于IPA入流310和DIW入流314，同时可以利用源出口304来施加负压312。应该理解，可以采用源入口302、源出口304和源入口306的任何适当结构。例如，接近头106a和106b可以具有如上面参照图7A和7B所述结构的源入口和源出口的结构。此外，在更多的实施例中，接近头106a和106b可以具有如下将参照图9到图15所示的结构。通过使弯液面116移入和移出表面，可以使与弯液面116相接触的任何表面变得干燥。
图8B表示根据本发明一个实施例的双晶片表面清洗和干燥系统中的接近头106a和106b。在这个实施例中，接近头106a处理晶片108的顶面108a，而接近头106b处理晶片108的底面108b。通过分别由源入口302和306输入IPA和DIW，并且通过使用来自源出口304的负压，可以在接近头106a和晶片108之间以及接近头106b与晶片108之间形成弯液面116。接近头106a和106b可以在晶片表面上的湿区域上移动，并且因此使得弯液面116可以在晶片表面上的湿区域上移动，以使整个晶片108干燥。
图9A表示根据本发明一个实施例的处理窗538-1。在一个实施例中，该处理窗538-1可以包括多个源入口302和306以及多个源出口304。处理窗538-1是位于接近头106(或者在此所述的任何其它接近头)上的一个区域，该区域可以产生并控制弯液面116。因此，处理窗538-1可以是干燥和/或清洗晶片的区域(如果希望以这种方式使用接近头106)。在一个实施例中，处理窗538-1具有大致矩形的形状。应该理解，处理窗538-1的尺寸(或在此所述的任何其它适当的处理窗)可以为任何适当的长度和宽度(如俯视图所示)。
图9B表示根据本发明一个实施例的大致圆形的处理窗538-2。在一个实施例中，处理窗538-2可以包括多个源入口302和306以及多个源出口304。处理窗538-2是位于接近头106(或者在此所述的任何其它接近头)上的一个区域，该区域可以产生并控制弯液面116。因此，处理窗538-2可以是干燥和/或清洗晶片的区域(如果希望以这种方式使用接近头106)。在一个实施例中，处理窗538-2具有大致圆形的形状。
图9C表示根据本发明一个实施例的处理窗538-3。在一个实施例中，处理窗538-3可以包括多个源入口302和306以及多个源出口304。处理窗538-3是位于接近头106(或者在此所述的任何其它接近头)上的一个区域，该区域可以产生并控制弯液面116。因此，处理窗538-3可以是干燥和/或清洗晶片的区域(如果希望以这种方式使用接近头106)。在一个实施例中，处理窗538-3具有大致椭圆形的形状。
图9D表示根据本发明一个实施例的处理窗538-4。在一个实施例中，处理窗538-4可以包括多个源入口302和306以及多个源出口304。处理窗538-4是位于接近头106(或者在此所述的任何其它接近头)上的一个区域，该区域可以产生并控制弯液面116。因此，处理窗538-4可以是干燥和/或清洗晶片的区域(如果希望以这种方式使用接近头106)。在一个实施例中，处理窗538-4具有大致正方形的形状。
图10A表示根据本发明一个实施例的具有多个源入口302和306以及多个源出口304的示例性处理窗538-1。在一个实施例中，在例如晶片干燥操作过程中，处理窗538-1在操作过程中可以沿方向546横跨晶片移动。在这种实施例中，接近头106可以在前缘区域548上遇到晶片表面上的流体。该前缘区域是接近头106的一个区域，在干燥处理中，该区域首先遇到流体。相反地，后缘区域560是接近头106与所处理的区域最后相遇的区域。当接近头106a和包含在接近头106a中的处理窗538-1沿方向546跨越晶片移动时，晶片表面的湿区域经过前缘区域548进入处理窗538-1。然后在通过由处理窗538-1产生并可控地保持和管理的弯液面对晶片表面的湿区域进行了处理之后，该湿区域变得干燥并且晶片(或基板)的干燥区域经过接近头106的后缘区域560离开处理窗538-1。如参照图9A到9D所述，处理窗538-1可以具有任何适当的形状，例如，矩形、正方形、圆形、椭圆形、半圆形等等。
图10B表示根据本发明一个实施例的接近头106的处理区域540、542和544。在一个实施例中，处理区域540、542和544(由虚线表示的区域)构成如参照图10A所述的处理窗。应该理解，这些处理区域540、542和544可以具有任何适当的尺寸和/或形状，例如圆形、环形、半圆形、正方形、半正方形、自由形状等等，只要可以产生能够以有效的方式向表面上施加并去除流体的稳定并且可控的流体弯液面即可。在一个实施例中，处理区域540包括多个源入口302，处理区域542(也称为负压环)包括多个源出口304，并且处理区域544包括多个源入口306。在一优选实施例中，区域542使用源出口304的环(例如，负压环)围绕(或基本上围绕)区域544。区域540基本上围绕区域544，但具有开口541，其中在处理窗538-1的前缘侧没有源入口302。
因此，在操作过程中，接近头106通过在处理窗538(如图10A所示)中的区域540、542和544中施加IPA、DIW和负压来产生流体弯液面。在一示例性干燥操作过程中，当接近头106在晶片表面上方移动时，经过区域542中的开口541移动并与处理窗538内的弯液面116相接触的晶片表面变得干燥。实现干燥的原因是因为在晶片表面与弯液面116接触的那部分上的流体随着弯液面在该表面上的移动而被去除。因此，晶片的湿表面可以经过区域540中的开口541进入处理窗538，并通过与流体弯液面接触来进行干燥处理。
应该理解，虽然在这个实施例中示出了多个源入口302、多个源入口306和多个源出口304，但是也可以采用其它实施例，其中可以采用任何适当数量的源入口302、源入口306和源出口304，只要该多个源入口302、源入口306和源出口304的结构和数量可以产生能够使基板表面干燥的稳定、可控的流体弯液面即可。应当理解，任何适当类型的基板(例如半导体晶片)都可以通过在此所述的设备和方法进行处理。
图11到图14表示接近头106的示例性实施例。应该理解，所述的接近头106的不同实施例中的任何一个都可以用作为以上参照图2A到5H所述的接近头106a和106b之一或二者。如下面的示例性附图所示，接近头可以具有能够实现如图6到10中所述的流体去除处理的任何适当的结构或大小。因此，可以在任何适当的晶片清洗和干燥系统(例如如参照图2A到2D所述的系统100及其变型)中采用在此所述的接近头中的任何一个、某些或全部。此外，该接近头还可以具有任何适当数量或形状的源出口304以及源入口302和306。应该理解，在俯视图中所示的接近头的侧面是与晶片非常接近以执行晶片处理的侧面。在图11到图14中所述的所有接近头都是歧管，它们能够在处理窗中使用如上参照图2到10所述的IPA-负压-DIW排列方式或其变形。下面参照图11到图14所述的接近头106的实施例全都具有如上参照图9A到10B所述的处理窗538以及区域540、542和544的实施例。此外，根据从源入口302和306以及源出口304输入和输出的流体，可以将在此所述的接近头用于清洗或干燥操作。此外，在此所述的接近头可以具有多个入口管线和多个出口管线，它们能够控制通过出口和入口的流体和/或蒸汽和/或气体的相对流速。应该理解，每一组源入口和源出口都可以具有独立的流量控制。
应该理解，源入口和源出口的尺寸以及位置是可以变化的，只要所产生的弯液面稳定即可。在一个实施例中，源入口302、源出口304和源入口306的开口尺寸的直径在大约0.02英寸和大约0.25英寸之间。在一优选实施例中，源入口306和源出口304的开口尺寸为大约0.06英寸，而源入口302的开口尺寸为大约0.03英寸。
在一个实施例中，除了源出口304之外，源入口302和306的间隔为大约0.03英寸和大约0.5英寸。在一优选实施例中，源入口306彼此间隔开0.125英寸，而源出口304间隔开0.125英寸，源入口302间隔开大约0.06英寸。
另外，接近头在结构上并不必须是“头”，而是可以具有任何适当的结构、形状和/或尺寸，例如歧管、圆盘、条状、正方形、椭圆形盘、管状、平板等，只要源入口302和306以及源出口304可以被构造为使得能够产生受控的、稳定的、可处理的流体弯液面即可。在一优选实施例中，接近头可以是参照图10A到14C所述的歧管类型。根据所需的应用，接近头的尺寸可改变为任何适当的尺寸。在一个实施例中，接近头的长度(根据表示处理窗的俯视图)可以在1.0英寸到大约18.0英寸之间，并且宽度(根据表示处理窗的俯视图)可以在大约0.5到大约6.0英寸之间。而且此时可以对接近头进行优化，以处理任何适当尺寸的晶片，例如200mm晶片、300mm晶片等。这些接近头的处理窗可以以任何适当的方式设置，只要这种结构可以产生受控的、稳定并且可处理的流体弯液面即可。
图11A表示根据本发明一个实施例的接近头106-1的俯视图，该接近头106-1具有大致矩形的形状。在这个实施例中，接近头106-1包括三个源入口302，在一个实施例中，这些源入口302向晶片108的表面施加IPA。
在这个实施例中，源入口302能够向晶片表面区域施加IPA，源入口306能够向晶片表面区域施加DIW，而源出口304能够向非常接近晶片108表面的区域施加负压。通过施加负压，可以去除可能留在晶片表面上的IPA、DIW以及任何其它类型的流体。
接近头106-1还包括端口342a、342b和342c，在一个实施例中，这些端口分别与源入口302、源出口304和源入口306相对应。通过经端口342a、342b和342c输入或去除流体，可以通过源入口302、源出口304和源入口306输入或输出流体。虽然在该示例性实施例中端口342a、342b和342c与源入口302、源出口304和源入口306相对应，但是应该理解，根据所需的结构，这些端口342a、342b和342c可以从任何适当的源入口或源出口提供或去除流体。源入口302和306与源出口304的结构，使得可以在接近头106-1与晶片108之间形成弯液面116。弯液面116的形状可以根据接近头106-1的结构和尺寸而有所不同。
应该理解，对于在此所述的任一接近头，端口342a、342b和342c可以具有任何适当的排列方式和尺寸，只要可以由源入口302、源出口304和源入口306产生和保持稳定的弯液面即可。在此所述的端口342a、342b和342c的实施方式可以应用于在此所述的任一接近头。在一个实施例中，端口342a、342b和342c的端口尺寸可以为直径在大约0.03英寸到大约0.25英寸之间。在一优选实施例中，该端口尺寸为直径在大约0.06英寸到0.18英寸。在一个实施例中，这些端口之间的距离在大约0.125英寸到大约1英寸的间隔之间。在一优选实施例中，这些端口之间的距离在大约0.25英寸到大约0.37英寸的间隔之间。
图11B表示根据本发明一个实施例的接近头106-1的侧视图。接近头106-1包括端口342a、342b和342c。在一个实施例中，端口342a、342b和342c分别对源入口302、源出口304和源入口306进行输入。应当理解，这些端口可以具有任何适当的数量、尺寸或形状，只要可以利用源入口302和306以及源出口304来产生、保持和处理弯液面116即可。
图11C表示根据本发明一个实施例的接近头106-1的后视图。在一个实施例中，该接近头106-1的后视图与接近头106-1的前缘548相对应。应该理解，该接近头106-1实质上是示例性的，并且可以具有任何适当的尺寸，只要源入口302和306以及源出口304被构造为能够以在此所述的方式对晶片108进行清洗和/或干燥即可。在一个实施例中，接近头106-1包括输入端口342c，该输入端口342c可以为至少某些源入口302a输入流体，这些源入口302a与图11C中所示的输入端口342c平行。
图12A表示根据本发明一个实施例的接近头106-2，该接近头106-2具有部分矩形和部分圆形的形状。在这个实施例中，该接近头106-2包括一行源入口306，该行源入口306在两侧与多行源出口304相邻。该多行源出口304中的一行与两行源入口302相邻。多行源出口304与上述各行垂直并位于上述各行的端部。
图12B表示根据本发明一个实施例的具有部分矩形和部分圆形形状的接近头106-2的侧视图。在一个实施例中，接近头106-2包括位于接近头106-2侧的端口342a、342b和342c。可以利用这些端口342a、342b和342c来通过源入口302和306以及源出口304输入和/或输出流体。在一个实施例中，端口342a、342b和342c分别与源入口302、源出口304和源入口306相对应。
图12C表示根据本发明一个实施例的具有部分矩形和部分圆形形状的接近头106-2的后视图。由该后视图所示的后侧为接近头106-2的方形端部。
图13A表示根据本发明一个实施例的矩形接近头106-3。在一个实施例中，该接近头106-3包括源入口302和306以及源出口304’的结构，这与参照图11A所述的接近头106-1相似。该矩形接近头106-3包括源出口304’，其直径大于源出口304的直径。在这里所述的任何一个接近头中，源入口302和306以及源出口304的直径都可以改变，以对弯液面的产生、保持和处理进行优化。在这个实施例中，源入口302能够向晶片表面区域施加IPA，源入口306能够向晶片表面区域施加DIW，而源出口304’能够向非常接近晶片108表面的区域施加负压。通过施加负压，可以去除可能留在晶片表面上的IPA、DIW以及任何其它类型的流体。
接近头106-3还包括端口342a、342b和342c，在一个实施例中，这些端口分别与源入口302、源出口304和源入口306相对应。通过经端口342a、342b和342c输入或去除流体，可以通过源入口302、源出口304和源入口306输入或输出流体。虽然在这个示例性实施例中端口342a、342b和342c与源入口302、源出口304和源入口306相对应，但是应该理解，根据所需的结构，这些端口342a、342b和342c可以从任何适当的源入口或源出口提供或去除流体。源入口302和306与源出口304的结构，使得可以在接近头106-3与晶片108之间形成弯液面116。弯液面116的形状可根据接近头106-3的结构和尺寸而有所不同。
应该理解，对于在此所述的任一接近头，端口342a、342b和342c可以具有任何适当的排列方式和尺寸，只要可以由源入口302、源出口304和源入口306产生和保持稳定的弯液面即可。与接近头106-1相关描述的端口342a、342b和342c的实施方式可以应用于参照其它附图所述的任一接近头。在一个实施例中，端口342a、342b和342c的端口尺寸可以为直径在大约0.03英寸到大约0.25英寸之间。在一优选实施例中，该端口尺寸为直径在大约0.06英寸到0.18英寸。在一个实施例中，这些端口之间的距离在大约0.125英寸到大约1英寸的间隔之间。在一优选实施例中，这些端口之间的距离在大约0.25英寸到约0.37英寸的间隔之间。
图13B表示根据本发明一个实施例的接近头106-3的后视图。在一个实施例中，该接近头106-3的后视图与接近头106-3的前缘548相对应。应该理解，接近头106-3实质上是示例性的，并且可以具有任何适当的尺寸，只要源入口302和306以及源出口304被构造为能够以在此所述的方式对晶片108进行清洗和/或干燥即可。在一个实施例中，接近头106-3包括输入端口342c，该输入端口342c可以为至少某些源入口302a输入流体，这些源入口302a与图13A中所示的输入端口342c平行。
图13C表示根据本发明一个实施例的接近头106-3的侧视图。接近头106-3包括端口342a、342b和342c。在一个实施例中，端口342a、342b和342c分别为源入口302、源出口304和源入口306进行输入。应当理解，这些端口可以具有任何适当的数量、尺寸或形状，只要可以利用源入口302和306以及源出口304来产生、保持和处理弯液面116即可。
图14A表示根据本发明一个实施例的矩形接近头106-4。在一个实施例中，该接近头106-4包括源入口302和306以及源出口304’的结构，这与参照图13A所述的接近头106-3相似。该矩形接近头106-4包括源出口304’，其直径大于源出口304的直径。在这里所述的任一接近头中，源入口302和306以及源出口304的直径都可以改变，以对弯液面的产生、保持和处理进行优化。在一个实施例中，与参照图13A所述的结构相比，源出口304’更接近于源入口302。通过这种类型的结构，可以形成较小的弯液面。由源入口302、306和源出口304’(或者还有参照图11A所述的源出口304)跨越的区域可以具有任何适当的尺寸和/或形状。在一个实施例中，处理窗可以在大约0.03到大约9.0平方英寸之间。在一优选实施例中，该处理窗可以为大约0.75英寸。因此，通过调整该实施例中的区域，源入口302能够向晶片表面区域施加IPA，源入口306能够向晶片表面区域施加DIW，而源出口304能够向非常接近晶片108表面的区域施加负压。通过施加该负压，可以去除可能留在晶片表面上的IPA、DIW以及任何其它类型的流体。
接近头106-3还包括端口342a、342b和342c，在一个实施例中，这些端口分别与源入口302、源出口304和源入口306相对应。通过经端口342a、342b和342c输入或去除流体，可以通过源入口302、源出口304和源入口306输入或输出流体。虽然在该示例性实施例中，端口342a、342b和342c与源入口302、源出口304和源入口306相对应，但是应该理解，根据所需的结构，这些端口342a、342b和342c可以从任何适当的源入口或源出口提供或去除流体。源入口302和306与源出口304的结构，使得可以通过处理窗在接近头106-1与晶片108之间形成弯液面116。弯液面116的形状可以与处理窗的形状相对应，并且因此弯液面116的尺寸和形状可以根据源入口302和306的区域以及源出口304的区域的结构和尺寸而有所不同。
图14B表示根据本发明一个实施例的矩形接近头106-4的后视图。在一个实施例中，该接近头106-4的后视图与接近头106-4的前缘548相对应。应该理解，接近头106-4实质上是示例性的，并且可以具有任何适当的尺寸，只要源入口302和306以及源出口304被构造为能够以在此所述的方式对晶片108进行清洗和/或干燥即可。在一个实施例中，接近头106-4包括输入端口342c，该输入端口342c可以为至少某些源入口302a输入流体，这些源入口302a与图13A中所示的输入端口342c平行。
图14C表示根据本发明一个实施例的矩形接近头106-4的侧视图。接近头106-4包括端口342a、342b和342c。在一个实施例中，端口342a、342b和342c分别对源入口302、源出口304和源入口306进行输入。应当理解，这些端口可以具有任何适当的数量、尺寸或形状，只要可以利用源入口302和306以及源出口304来产生、保持和处理弯液面116即可。
图15A表示根据本发明一个实施例的操作过程中的接近头106。应该理解，DIW和IPA的流速、负压的大小以及所处理的晶片的旋转/移动都可以以任何适当的方式进行改变，以提供最优的流体弯液面的可控能力和处理性，来实现增强的晶片处理。在一个示例性实施例中，接近头106采用参照图2A所述的结构。如参照图15A到15F所示，该晶片是透明材料，所以可以在不同流速、负压率和晶片转速下，看到流体弯液面的动态特性。可以根据干燥期间所遇到的情况来改变DIW和IPA以及负压的流速和晶片的转速。在图15A中，弯液面是通过输入DIW和负压来形成的，而没有输入任何IPA流。在没有IPA流的情况下，弯液面具有不平直(uneven)的边界。在这个实施例中，晶片的转速为零，而DIW流速为500毫升/分钟。
图15B表示根据本发明一个实施例的如图15A中所示的接近头106，该接近头具有IPA输入。在这个实施例中，DIW流速为500毫升/分钟，而IPA流速为12毫升/分钟，同时晶片的转速为零。如图15B所示，使用IPA流使得弯液面的边界更加平直。因此，该流体弯液面更加稳定和可控。
图15C表示根据本发明一个实施例的如图15B中所示的接近头106，其中将IPA流速增加到24毫升/分钟。转速保持为零，并且DIW的流速为500毫升/分钟。当IPA流速过高时，流体弯液面发生变形，并且可控性减低。
图15D表示根据本发明一个实施例的接近头106，其中示出了在晶片旋转的情况下的流体弯液面。在这个实施例中，晶片的转速为10转每分钟，DIW的流速为500毫升/分钟，而IPA的流速为12SCFH。负压的大小为大约30in Hg@80 PSIG。当晶片转动时，与表示相同DIW和IPA流速但晶片不转动的图15C相比，由于增加了晶片动力，而使得流体弯液面的稳定性下降。图15E表示根据本发明一个实施例的接近头106，其中示出了在晶片的转速高于图15D所示转速的情况下的流体弯液面。在这个实施例中，晶片的转速为15转每分钟。DIW的流速为500毫升/分钟，而IPA的流速为12SCFH。负压的大小为大约30in Hg@80PSIG。当晶片旋转得较快时，与参照图15D所述的流体弯液面相比，由于作为比较增加了晶片动力，使得流体弯液面具有更加不平直的边界。
图15F表示根据本发明一个实施例的接近头106，其中与图15D的IPA流量相比，增大了IPA流量。在这个实施例中，诸如DIW流速、晶片转速和负压大小的变量与参照图15D所述的情况相同。在这个实施例中，IPA流速增加到24SCFH。随着IPA流速的增大，IPA沿边界保持流体弯液面，以产生高可控性和可处理性的流体弯液面。因此，即使在晶片旋转的情况下，流体弯液面看起来也是稳定的，具有一致的边界，该边界基本上与具有多个源入口302的区域和具有多个源出口304的区域相对应。因此，在处理窗内部形成了稳定且高可控性、可处理性和易于操作的流体弯液面，使得在一示例性的干燥处理过程中，去除了接近头106在晶片表面上可能遇到的流体，从而快速且有效地使晶片表面干燥。
图16A表示根据本发明一个实施例的清洗/干燥系统602的俯视图。应该理解，在此所述的干燥系统100(例如，清洗系统100-1、100-2、100-3、100-4和100-5)中的实施例中的任何一个都具有在图2A到15F中所描述的接近头106的实施例中的任何一个，并且可以与其它晶片处理技术结合使用，以形成集成系统，例如以下图16A到20中所述的那些系统。在一个实施例中，可以将清洗和干燥系统100结合到由LamResearch of Fremont，California生产的2300刷箱组件(Brush BoxAssembly)中。
在一个实施例中，清洗/干燥系统602是具有刷芯604和喷雾歧管606的以上参照图5G和5H所述的清洗和干燥系统100-5。在这种实施例中，当清洗和干燥系统100之一与不同的晶片处理系统结合使用时，该清洗和干燥系统(或其中的组件)也可称为晶片干燥插件。应当理解，其中的刷子可以由任何适当的材料制成，该材料可以有效地清洁基板，例如聚乙烯醇(PVA)、橡胶、氨基甲酸乙酯等。在一个实施例中，可以在刷芯604上应用诸如聚乙烯醇(PVA)刷的刷子。刷芯604可具有任何适当的刷芯结构，例如本领域中公知的那些刷芯结构。因此，在诸如蚀刻、抛光等晶片工艺之后，当刷芯604旋转时，可以将刷芯604上的刷子应用于晶片102，以清洁晶片的表面。
在一个实施例中，在使用刷子对晶片102进行清洁之后，不必将晶片102从该清洗/干燥系统602(也称为清洗/干燥模块)中取出来进行干燥。因此，在晶片清洗之后，可以如以上参照图2A到15C所述的方式对晶片102进行干燥处理。通过这种方式，可以通过在一个模块中进行两个晶片处理操作来节省时间，并且减少了产生污染的机会，因为不必将晶片102拿到不同的模块中进行清洗。
图16B表示根据本发明一个实施例的清洗/干燥系统602的另选视图。该清洗/干燥系统602可以是以下参照图17到21进行说明的各种晶片处理系统中的(多个)模块(例如，群集工具)。通过使清洗系统和干燥系统存在于一个模块中，可以节省空间，并且可以使晶片处理系统较小并且更加紧凑，同时保持基本相同的功能。
图17表示根据本发明一个实施例的具有前置框架组件705的晶片处理系统700，其中该前置框架组件705具有干燥模块704。该干燥模块704可以是系统100、100-1、100-2、100-3、100-4、100-5及其任何适当的变形中的任何一种。应该理解，任何适当数量(例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个等)的干燥模块704可以与前置框架组件705相连，以构成具有不同级别的晶片处理能力的晶片处理系统700。还应当理解，任何其它类型的晶片处理工具可以与前置框架组件705相连，例如，抛光工具/模块、蚀刻工具/模块、清洗工具/模块等。
在一个实施例中，晶片处理系统700包括6个干燥模块704，并且还具有可以将晶片输入到这些干燥模块704中以及从这些干燥模块704中取出晶片的机械手712。该机械手712还可以构成为将晶片输入到前端加载器710中以及从前端加载器710中取出晶片。应当理解，可以采用任何适当数量和类型的机械手712以及任何适当数量和类型的前端加载器710。在一个实施例中，前端加载器710可以容纳装满了需要由晶片处理系统700进行处理的晶片的晶片盒。
图18表示根据本发明一个实施例的晶片处理系统800，其具有多个晶片处理工具。在一个实施例中，该晶片处理系统800包括蚀刻模块722、干燥模块704、前端加载器710以及位于框架组件720上的机械手712。该晶片处理系统700与晶片处理系统800可以具有任何适当数量和任何适当类型的模块/工具，例如CMP模块、兆频超声波处理模块、清洗模块和蚀刻模块。因此，在一个实施例中，诸如具有不同基板/晶片处理模块的晶片处理系统800的设备可以称为群集体系结构系统。在一个实施例中，当在此所述的干燥系统与其它模块集成在一起以形成群集体系结构系统时，该干燥系统可以是集成干燥系统。在一另选实施例中，晶片处理系统800可以具有蚀刻模块722、干燥模块704和清洗模块。在一个实施例中，晶片处理系统700可以包括3个蚀刻模块722和6个干燥模块704。当进行多晶片处理时，这可以称为群集处理。还应该理解，任何或全部干燥模块704可以由包含清洗/干燥系统602的模块代替，以在在同一个模块中实现清洗和干燥。
图19表示根据本发明一个实施例的没有蚀刻模块722的晶片处理系统800’。在一个实施例中，该晶片处理系统800’具有包含多个干燥模块704的框架720。该晶片处理系统800’可包含任何适当数量的干燥模块704。在一个实施例中，该晶片处理系统800’包括8个干燥模块704。所示的晶片102是通过使用前端加载器710加载到晶片处理系统800’中的。机械手712可以从该前端加载器710中抓取晶片，并将晶片102加载到多个干燥模块704中的任何一个中。在这个实施例中，去除了以上参照图18所述的蚀刻模块722，以产生空间来添加更多的干燥模块704。此外，这些干燥模块704可以包括参照图16A详细描述的清洗和干燥系统602。通过这种方式，可以在一个模块中实现干燥和清洗。
图20表示根据本发明一个实施例的晶片处理系统800”，其包括干燥模块704和清洗模块850。在一个实施例中，该晶片处理系统800”可包括独立的清洗模块，例如清洗模块850。应该理解，可以在晶片处理系统800”中使用任何适当数量和/或类型的清洗设备，例如刷箱(或晶片冲洗擦单元)、兆频超声波清洗装置等。在一个实施例中，清洗模块850可以是刷箱。该刷箱可以是能够有效清洗晶片的任何适当类型的刷箱，例如本领域中公知的那些刷箱。
在另一实施例中，晶片处理系统800”可具有清洗模块850，该清洗模块为兆频超声波模块。在另一实施例中，除了清洗之外，该兆频超声波模块还可以执行其它类型的处理。可以采用任何适当的兆频超声波处理装置作为兆频超声波模块，例如，在美国专利申请No.10/259,023，“MEGASONIC SUBSTRATE PROCESSING MODULE”中所述的那些兆频超声波处理装置。在此通过引用并入前述专利申请。因此，通过使各种不同类型的模块或晶片处理装置互连，可以构成能够采用多晶片处理方法的晶片处理系统。
图21表示根据本发明一个实施例的晶片处理系统900的方框图。在一个实施例中，该系统900包括清洗系统902、化学机械抛光(CMP)系统904、兆频超声波系统906以及具有淀积系统的蚀刻系统908。该系统900还包括能够向系统902、904、906、908和910传送基板以及从这些系统取回基板的机器人系统912。因此，该系统900可以包括所有主要的晶片处理工具。应当理解，系统900可以包括系统902、904、906、908和910中的一个、一些或全部。还应该理解，系统900可以包含任何适当数量的系统902、904、906、908和910以及本领域公知的其它类型的晶片处理系统中的任何一种。因此，系统900在根据制造商和用户的需求的晶片处理能力方面具有很大的灵活性。
清洗系统902可以是任何适当的清洗系统，例如(多个)刷箱、(多个)旋转冲洗和干燥(SRD)设备等。在系统900中可以采用任何适当类型的刷箱或SRD设备。CMP系统904可以为任何适当类型的CMP设备，例如那些利用工作台、一个或多个带等的设备。兆频超声波系统可以为以上参照兆频超声波处理装置(参照图20进行了详细说明)进行了说明的兆频超声波系统。蚀刻系统908可以是任何类型的基板蚀刻装置，例如包括能够通过加载锁获取晶片的机械手，并且在任何数量的处理模块(其中可以进行蚀刻)中对晶片进行处理的蚀刻装置。淀积系统可以可选择地与该蚀刻系统908一起使用。
干燥系统910可以是在此所述的任何干燥系统，其利用了以上参照图2A到14C描述的接近头106的不同实施例中的任何一个。因此，该干燥系统可以是系统100、100-1、100-2、100-3、100-4或它们的任何变形。因此，系统900可以以任何适当的方式对晶片102进行处理，并且可以通过使用本发明的干燥系统910以高效且高成本效率的方式对晶片102进行干燥。因此，干燥系统910可以降低晶片的制造成本并提高晶片的合格率。
图22A到25B表示下述的示例性实施例，其中可以通过晶片的移动和/或至少一个接近头的移动由该至少一个接近头对垂直取向的晶片进行处理，可以从上到下垂直地对晶片表面进行处理。应该理解，在此所述的晶片处理可以包括清洗、干燥、冲洗等。垂直处理晶片可以在晶片处理过程中增强对弯液面的控制并减少晶片表面上的随机流体运动。因此，通过使用由(这些)接近头(也称为歧管)进行的垂直晶片处理，可以以高效的方式实现诸如清洗、冲洗和/或干燥的晶片处理。应该理解，接近头/歧管可以具有任何适当的结构或尺寸，只要该接近头/歧管结构与在此所述的方法和设备相容即可。在一优选实施例中，为了实现处理的一致性，弯液面在晶片表面上的驻留时间在整个晶片上都是一致的。因此，可以对扫描方向和速度进行控制，以在整个晶片上对弯液面区域均匀地进行扫描。
图22A表示根据本发明一个实施例的开始进行晶片处理操作的接近头106a，其中对晶片108进行垂直扫描。在一个实施例中，晶片108以垂直的方式进行定向，以使晶片108的上部108c呈现给接近头106a以进行扫描。在这种定向中，所处理的晶片表面基本上与接近头106a的处理窗538平行。应该理解，可以将晶片108夹持在适当的位置，或者根据晶片处理系统的结构移动。在一个实施例中，如参照图23A进一步详细说明的那样，将晶片108夹持在适当的位置，并且接近头从上向下移动以进行扫描运动，其中晶片108的上部108c在晶片108的下部108d之前被扫描。在这种实施例中，沿基本垂直的方向对晶片108进行定位。因此，晶片108相对于y轴的位置可以是任何适当的角度，只要晶片108的上部108c沿y轴的位置高于晶片108的下部108d即可。在一优选实施例中，将晶片108定位为沿y轴垂直。因此，在这种实施例中，接近头106a可以以向下的方式垂直移动，并从上到下对晶片的表面进行处理。
在另一实施例中，接近头106a可以保持静止，而晶片108可以移动，来以垂直的方式对晶片的表面进行处理，其中，晶片108的上部108c在晶片108的下部108d之前被扫描。应该理解，可以使用任何适当的装置或设备来垂直移动接近头106a，以对晶片108的表面进行扫描。在一个实施例中，可以将接近头106a安装在臂上，然后将该臂安装在机械装置上，以根据垂直的方式移动该接近头106a。在另一实施例中，可以将接近头106a直接安装在机械装置或设备上，该机械装置或设备可以帮助接近头106a移动到接近晶片108的表面，并将接近头106a从晶片108的上部108c移动到晶片108的下部108d。
还应该理解，可以与接近头106a一起使用接近头106b(在图22A中未示出，而在图22F和22G中作为示例性实施例示出)，以在晶片108的两侧处理两个晶片表面。因此，可以使用接近头106a和106b，其中一个接近头可以处理晶片108的一个侧面，而另一接近头可以处理晶片108的另一侧面。接近头106a和106b可以是在此所述的任何适当的接近头。在一优选实施例中，可以将两个接近头106a和106b定位为使得处理窗彼此相对。然后可以将这两个接近头的处理窗定位为彼此非常接近。在这种实施例中，处理窗之间的间隔应当足够大，以大于晶片108的厚度。因此，当在两个处理窗之间形成了弯液面时，接近头106a和106b可以从晶片108的上方向下移动。应该理解，接近头106a和106b(或在此所述的任何其它接近头)可以距离晶片108任何适当的距离，只要能够在所处理的表面上形成稳定可控的弯液面即可。在一个实施例中，接近头106a和106b距离各自所处理的表面大约0.1mm到大约3mm。在另一实施例中，接近头106a和106b距离各自所处理的表面大约1mm到大约2mm，并且在一优选实施例中，接近头106a和106b距离各自所处理的表面大约1.5mm。当接近头106a和106b向下移动时，弯液面可以与晶片108的上缘相接触，并且一个处理窗与晶片的一个表面形成弯液面，而另一处理窗与晶片108的另一表面形成弯液面。
还应该理解，可以通过最初在晶片上产生弯液面，而不是将弯液面从上部108a上方移动到晶片108上来开始晶片处理操作(其中接近头106a和106b开始工作)。
图22B表示根据本发明一个实施例的接着图22A继续进行的晶片处理，其中接近头106a已开始扫描晶片108。在一个实施例中，将晶片108的顶面沿基本垂直的取向进行定位，以使得沿水平轴观察时，可以看到晶片108的顶面。当接近头106a与晶片非常接近时，在接近头106a的处理窗538与所处理的晶片表面之间形成弯液面116。在一个实施例中，接近头106a被构造用来对晶片108进行干燥。在这种实施例中，处理窗538巧妙地控制并处理弯液面116，以便在弯液面116从晶片108的上部108c向晶片108的下部108d移动时，进行干燥处理。因此，在进行干燥处理时，晶片108的干燥部分将沿从上到下的方向变大。已在上文中对弯液面的产生进行了详细说明。
通过沿从上到下的垂直方向对晶片108进行处理，可以通过限制作用在弯液面116上的力，来对弯液面116进行最优控制。在该垂直方向上，在形成受控且可处理的弯液面时，仅需要考虑由重力施加的垂直力。此外，通过从垂直定向的晶片108的上部108c开始以向下的方式扫描接近头106，可以以最优的方式使晶片108的已干燥区域保持干燥。其原因是还没有进行处理的晶片108的湿区域中的流体或水分不能克服重力向上移动到已干燥区域中。
图22C表示根据本发明一个实施例的接着图22B继续进行的晶片处理操作。在图22C中，接近头106已经几乎处于晶片108的上部108c和下部108d之间的中间位置。
图22D表示根据本发明一个实施例的接着图22C继续进行的晶片处理操作。在图22D中，接近头106a已经几乎完成晶片表面的扫描。在一个实施例中，当接近头106a和106b正在处理晶片108的各个侧面时，由于各个侧面上的弯液面116的一部分完成了处理并且不再与晶片108相接触，所以晶片的两个侧面上的弯液面相接触并变成一个弯液面。
图22E表示根据本发明一个实施例的接着图22D继续进行的晶片处理操作。如图22E所示，接近头106a(如果采用了双接近头装置，则还有106b)已经完成了对晶片108的处理。
图22F表示根据本发明一个实施例的位于垂直定位的晶片108的上部上方的接近头106a和106b的侧视图。在一个实施例中，接近头106a和106b可以形成如上所述的弯液面116。接近头106a和106b可以基本上一起向下移动，以如参照图22G详细说明的那样对晶片进行处理。
图22G表示根据本发明一个实施例的在晶片108的双表面处理过程中的接近头106a和106b的侧视图。在一个实施例中，接近头106a和106b从晶片108上方向下移动。当弯液面116与晶片108接触时，接近头106a与晶片108形成弯液面116a，并且接近头106b与晶片108形成弯液面116b。因此，接近头106a可以处理晶片108的一个侧面，而接近头106b可以处理该晶片的另一侧面。如上所述，应当理解，可以使接近头106a和106b向下移动，或者使晶片108向上移动，或者使接近头106a和106b向下移动的同时使晶片108向上移动。因此，可以利用任何适当的运动进行晶片108的扫描，只要使接近头106a和106b相对于晶片108向下移动即可。通过使用这种相对的向下扫描运动，可以从晶片108的上部108c到晶片108的下部108b进行干燥处理。
虽然图22A到22G示出了接近头106a从晶片108的边缘之外跨越晶片直径移动以离开晶片108的边缘，但是也可以采用其它的实施方式，其中接近头106a悬浮在晶片108的上方，位于晶片108的上缘附近，并朝向晶片108的表面移动。一旦与晶片表面非常接近，就形成弯液面，并且使弯液面沿晶片108的直径向下扫描。在另一实施例中，接近头可以仅处理晶片表面的一部分。
图23A表示根据本发明一个实施例的晶片处理系统，其中晶片保持静止。在一个实施例中，通过支架600将晶片108保持在适当的位置。应该理解，该支架600可以是能够夹持晶片108并且还能够通过接近头106对晶片表面进行扫描的任何适当类型的装置或设备，例如边缘夹具、具有边缘附件的接头等。在该实施例中，可以通过接近头承载架602夹持并移动接近头106。应该理解，接近头承载架602可以是任何适当类型的设备或装置，其可以从晶片108的上方移动接近头106并以向下的方式扫描接近头106，同时将接近头106保持为非常接近晶片表面。在一个实施例中，除了晶片是垂直定向以外，接近头承载架602与图2A中所示的接近头承载架组件相似，并且该接近头承载架被构造为以垂直方式从上到下移动。
图23B表示根据本发明一个实施例的晶片处理系统，其中可以将接近头承载架602’保持在适当的位置或者使其移动。在一个实施例中，可以通过边缘夹具604夹持晶片108并使其向上移动。通过这种向上运动，可以通过接近头106以相对向下的方式对晶片108进行扫描，其中接近头106在晶片的上部开始对晶片108的表面进行扫描并向下移动。在一个实施例中，可以使接近头承载架602’保持静止，并通过使晶片向上移动同时进行扫描，来实现相对向下扫描。在另一实施例中，可以使晶片108向上移动，并且可以使接近头承载架602’向下移动。因此，可以根据晶片支架运动和接近头承载架运动的多种不同的变化中的一种来实现相对向下扫描。
在如图23B的下部中所示的优选实施例中，在接近头106已对晶片108的大部分进行了扫描并且到达边缘夹具604之后，支架600(例如参照图23A所述的)可以夹住晶片108并使其向上移动，以完成晶片处理。一旦支架600夹在晶片108上，则边缘夹具604可以释放晶片108。然后将另一晶片移动到通过接近头106进行晶片处理的位置。
图23C表示根据本发明一个实施例的晶片处理系统，其中接近头延伸大约晶片108的半径长度。在一个实施例中，该晶片处理系统可以利用能够产生弯液面(其可以覆盖至少晶片108的半径)的接近头。在这种实施例中，该接近头106可以从晶片108的上部108c到下部108d对晶片表面进行扫描。在另一实施例中，可以采用两个接近头106，其中由一个接近头106处理晶片表面的一个半圆，而由另一个接近头106处理晶片表面的另一个半圆。
图23D表示根据本发明一个实施例的晶片处理系统，其中接近头106垂直运动并且晶片108旋转。在一个实施例中，接近头106以如参照图23C所述的方式运动，而同时晶片108通过使用参照附图所述的辊102a、102b和102c来沿方向112转动。
图24A表示根据本发明一个实施例的接近头106-5，该接近头可以用于对晶片进行垂直扫描。在一个实施例中，该接近头106-5至少与晶片108的直径一样长，以使该接近头106-5可以产生跨越至少晶片的直径的弯液面。在另一实施例中，接近头106-5具有足够的长度，以使得由该接近头106-5产生的弯液面能够跨越晶片的直径延伸，以便包括围绕在去除区域(exclusion region)内的晶片表面区域。因此，通过使用接近头106-5，可以在一次行程中扫描整个晶片表面。接近头106-5包括源入口302和306以及源出口304。在一个实施例中，存在具有直线形状的多个源入口306，这些源入口306由形成为矩形形状的多个源出口304围绕。两条源入口302与该多个源出口304相邻。在一个实施例中，源入口302和306以及源出口304可以构成处理窗(其中可以形成弯液面)。还应该理解，接近头106-5以及在此所述的其它接近头都可以在尺寸上进行变化，以具有不同尺寸和结构的处理窗。通过改变处理窗的结构，可以改变弯液面的尺寸、形状和功能。在一个实施例中，接近头的尺寸范围、源入口302和306以及源出口304的尺寸、端口342a、342b和342c(如图24B和24C所示)的尺寸如以上参照图11-14所述。因此，接近头106-5可以根据所需的应用而具有任何适当的尺寸和结构。
例如，如果期望使用一个接近头来在一次进程中扫描整个200mm晶片，则该接近头106-5必须具有产生长度为至少200mm的弯液面的处理窗。如果不希望处理200mm的去除区域，则弯液面的长度可以小于200mm。在另一个例子中，如果期望使用一个接近头来在一次进程中扫描整个300mm晶片，则该接近头106-5必须具有产生长度为至少300mm的弯液面的处理窗。如果不希望处理300mm的去除区域，则弯液面的长度可以小于300mm。在另一实施例中，如果期望使用一个接近头来在一次行程中处理晶片的半圆，则处理窗可以具有能够产生长度为至少晶片半径的弯液面的尺寸。因此，可根据所需的应用来改变歧管、处理窗和弯液面的尺寸。
图24B表示根据本发明一个实施例的接近头106-5的侧视图。在这个实施例中，接近头106-5还包括端口342a、342b和342c，在一个实施例中，这些端口分别与源入口302、源出口304和源入口306相对应。通过经端口342a、342b和342c输入或去除流体，可以通过源入口302、源出口304和源入口306输入或输出流体。虽然在该示例性实施例中，端口342a、342b和342c与源入口302、源出口304和源入口306相对应，但是应该理解，根据所需的结构，这些端口342a、342b和342c可以从任何适当的源入口或源出口提供或去除流体。源入口302和306以及源出口304的结构，使得可以在接近头106-5与晶片108之间形成弯液面116。弯液面116的形状可以根据接近头106-5的结构和尺寸而有所不同。如图24B所示，可以将端口342c和源入口306构造为使IPA的输入相对于晶片表面倾斜。如以上参照图7C和7D所述，通过使用倾斜的源入口306，可以对弯液面进行有效的处理，以使得能够以最优的方式控制和保持弯液面的形状。在一个实施例中，源入口306可以在源出口304的方向上成倾斜大约0度到大约90度之间的角度，其中角度90将指向晶片，而角度0将向内指向源出口304。在一优选实施例中，源入口306倾斜大约15度。应当理解，源入口302和源出口304可以任何适当的角度倾斜，这可以对稳定的流体弯液面的产生、控制和处理进行优化。
图24C表示根据本发明一个实施例的接近头106-5的正等轴测视图。图24C中所示的接近头106-5的视图表示与处理窗相对的后侧，其包括连接孔580和对准孔582。连接孔580可以用于将接近头106-5安装到接近头承载架上。对准孔可以用于根据所需的应用与歧管对准。接近头106-5还包括位于接近头106-5的与该接近头106-5的前缘相对的一侧上的端口342a、342b和342c。应该理解，端口342a、342b和342c以及连接孔580和对准孔582的结构和位置可以是独立应用的，并且因此可以具有任何适当的结构和位置，只要根据在此所述的内容可以处理弯液面即可。
图25A表示根据本发明一个实施例的多处理窗接近头106-6。该接近头106-6包括两个处理窗538-1和538-2。在一个实施例中，处理窗538-2可以使用清洗液代替DIW来清洗晶片。处理窗538-2可以使用任何适当结构的源入口和源出口，这些源入口和源出口可以向晶片施加任何适当类型的清洗液。在一个实施例中，处理窗538-2可以仅包括施加清洗液的源入口。在另一实施例中，处理窗538-2可以包括在此所述的其它结构和功能的源入口和源出口。
然后处理窗538-1可以对晶片进行干燥处理。处理窗538-1可以使用与在此所述的用于对晶片表面进行干燥处理的结构和功能一致的任何适当结构和功能的源入口和源出口。因此，通过使用多个处理窗，可以通过一个接近头来实现诸如清洗和干燥的多种功能。在另一实施例中，使用多个接近头来处理晶片，而不是一个接近头上具有多个处理窗，在这种情况下，例如，根据在此所述的设备和方法，一个接近头可以清洗晶片，而另一个接近头可以干燥晶片。
图25B表示根据本发明一个实施例的多处理窗接近头106-7，该接近头具有三个处理窗。应该理解，根据希望由接近头106-7实现的处理的数量和类型，接近头106-7可以包括任何适当数量的处理窗。在一个实施例中，接近头106-7包括处理窗538-1、538-2和538-3。在一个实施例中，这些处理窗538-1、538-2和538-3分别为清洗、冲洗/干燥以及干燥处理窗。在一个实施例中，处理窗538-1可以形成由DIW构成的弯液面，以冲洗晶片表面。处理窗538-2可以产生清洗液弯液面，以清洗晶片表面。处理窗538-1和538-2包括至少一个源入口306，以向晶片表面施加流体。在一个实施例中，处理窗538-1和538-2可以可选择地包括源入口302和源出口304，以产生稳定且可控的流体弯液面。处理窗538-3可以产生流体弯液面116，以干燥晶片。应该理解，因为流体弯液面是由DIW构成的，所以处理窗538-3同时冲洗和干燥了晶片表面。因此，在接近头106-7中可以包括不同类型的处理窗。如以上参照图25A所述，可以使用多个接近头，而不是在一个接近头中具有多个处理窗，在这种情况下，一个或多个接近头可以用于不同的目的，例如清洗、冲洗、干燥等。
尽管以多个优选实施例的方式对本发明进行了说明，但是应该理解，本领域的技术人员在阅读前述说明书并研究附图的基础上，将实现本发明的各种变化、添加、置换和等同物。因此本发明旨在涵盖落入本发明的主旨和范围内的所有这些变化、添加、置换和等同物。

Claims (32)

1、一种基板制备系统，其包括：
头，具有头表面，该头表面被构造为在操作时接近所述基板的表面；
至少一个第一管道，用于通过所述头向所述基板的所述表面提供第一流体；
至少一个第二管道，用于通过所述头向所述基板的所述表面提供第二流体，所述第二流体与所述第一流体不同；以及
至少一个第三管道，用于从所述基板的所述表面上去除所述第一流体和所述第二流体中的每一个，所述至少一个第三管道被定位为基本上围绕所述至少一个第一管道，其中所述至少一个第一管道、所述至少一个第二管道和所述至少一个第三管道被构造为在操作时基本上同时动作；
其中所述至少一个第二管道被定位为基本上围绕所述至少一个第三管道的至少一部分。
2、根据权利要求1所述的基板制备系统，其中所述基板沿指定的运动廓线移动，以使所述头横向经过所述基板的所述表面。
3、一种处理基板的方法，其包括：
向所述基板的表面上的第一区域上施加第一流体；
向所述基板的所述表面上的第二区域上施加第二流体；以及
从所述基板的所述表面上去除所述第一流体和所述第二流体，所述去除是从第三区域开始的，所述第三区域基本上围绕所述第一区域；
其中所述第二区域基本上围绕所述第三区域的至少一部分，并且所述施加和所述去除形成了受控的流体弯液面。
4、根据权利要求3所述的处理基板的方法，还包括：
使所述受控的弯液面在所述基板的整个表面上进行扫描。
5、根据权利要求3所述的处理基板的方法，其中所述第一流体是DIW和清洗液中的一种。
6、根据权利要求3所述的处理基板的方法，其中所述第二流体是异丙醇蒸汽、氮、有机化合物、己醇、乙二醇-乙醚和可与水混合的化合物中的一种。
7、根据权利要求3所述的处理基板的方法，其中去除所述第一流体和所述第二流体包括在非常接近所述基板的所述表面施加负压。
8、根据权利要求3所述的处理基板的方法，其中所述弯液面可以延伸到所述基板的直径长度。
9、一种基板制备系统，其包括：
歧管，其具有一表面，所述表面被构造为在操作时接近所述基板的表面；
至少一个第一源入口，用于通过所述歧管向所述基板的所述表面提供第一流体；
至少一个第二源入口，用于通过所述歧管向所述基板的所述表面提供第二流体，所述第二流体与所述第一流体不同；以及
至少一个源出口，用于从所述基板的所述表面上去除所述第一流体和所述第二流体中的每一个，所述至少一个源出口被定位为基本上围绕所述至少一个第一源入口，并且所述至少一个第一源入口、所述至少一个第二源入口和所述至少一个源出口被构造为在操作时基本上同时动作；
其中所述至少一个第二源入口围绕所述至少一个源出口的至少后缘侧。
10、一种在制备晶片表面时使用的头，其包括：
所述头的第一表面，所述第一表面能够被设置得非常接近所述晶片表面；
所述头上的第一管道区，所述第一管道区被限定用来向所述晶片表面提供第一流体，所述第一管道区被限定在所述头的中央部分；
所述头上的第二管道区，所述第二管道区被构造为围绕所述第一管道区；以及
所述头上的第三管道区，所述第三管道区被限定用来向所述晶片表面提供第二流体，所述第三管道区限定所述第一管道区和所述第二管道区的半封闭界限；
其中第二管道区使得能够去除所述第一流体和所述第二流体，并且所述第一流体和所述第二流体的所述提供与由所述头的所述第二管道区进行的所述去除一起限定了可控弯液面，所述可控弯液面在操作时被限定在所述头与所述晶片表面之间，并且所述头接近所述晶片表面。
11、根据权利要求10所述的在制备晶片表面时使用的头，其中在所述半封闭界限中存在一开口。
12、根据权利要求10所述的在制备晶片表面时使用的头，其中所述晶片表面能够由所述头进行扫描，在这种情况下，所述半封闭界限的所述开口引导扫描的方向。
13、一种用于处理晶片的群集体系结构系统，其包括：
集成干燥系统，所述集成干燥系统包括至少一个接近头，用于干燥基板；以及
处理模块，与所述集成干燥系统相连，所述处理模块选自化学机械抛光模块、兆频超声波处理模块、清洗模块以及蚀刻模块中的一个或更多个。
14、根据权利要求13所述的用于处理晶片的群集体系结构系统，其中所述清洗模块是刷箱以及旋转冲洗和干燥模块之一。
15、根据权利要求13所述的用于处理晶片的群集体系结构系统，还包括：
前端加载器，用于将所述基板加载到所述清洗模块、所述兆频超声波处理模块、所述CMP模块、所述蚀刻模块和所述集成干燥系统之一中。
16、根据权利要求15所述的用于处理晶片的群集体系结构系统，其中一机械手将晶片从所述前端加载器加载到所述清洗模块、所述兆频超声波处理模块、所述CMP模块、所述蚀刻模块和所述集成干燥系统之一中。
17、根据权利要求16所述的用于处理晶片的群集体系结构系统，其中所述机械手在所述蚀刻模块、所述清洗模块、所述CMP模块、所述兆频超声波处理模块和所述集成干燥系统之间传送所述基板。
18、根据权利要求13所述的用于处理晶片的群集体系结构系统，其中所述集成干燥系统包括，
接近头承载架组件，被构造用来扫描所述基板，所述接近头承载架组件包括，
第一接近头，设置在基板上方；
第二接近头，设置在所述基板下方；
上臂，与所述第一接近头相连，所述上臂被构造为使得所述第一接近头可以移动到所述基板上方非常接近所述基板的位置，以开始基板制备；以及
下臂，与所述第二接近头相连，所述下臂被构造为使得所述第二接近头可以移动到所述基板下方非常接近所述基板的位置，以开始基板制备。
19、根据权利要求18所述的用于处理晶片的群集体系结构系统，其中所述接近头包括，
所述头的第一表面，所述第一表面能够设置得非常接近所述晶片表面；
所述头上的第一管道区，所述第一管道区被限定用来向所述晶片表面提供第一流体，所述第一管道区被限定在所述头的中央部分；
所述头上的第二管道区，所述第二管道区被构造为围绕所述第一管道区；以及
所述头上的第三管道区，所述第三管道区被限定用来向所述晶片表面提供第二流体，所述第三管道区限定所述第一管道区和所述第二管道区的半封闭界限；
其中第二管道区使得能够去除所述第一流体和所述第二流体，并且所述第一流体和所述第二流体的所述提供与由所述头的所述第二管道区进行的所述去除一起限定了可控弯液面，所述可控弯液面在操作时被限定在所述头与所述晶片表面之间，并且所述头接近所述晶片表面。
20、一种处理基板的方法，该方法使用具有不与基板接触的头表面的接近头，所述基板基本上垂直定向，该方法包括：
在所述垂直定向的基板的表面上产生流体弯液面；以及
在所述垂直定向的基板的整个表面上移动所述流体弯液面，以处理所述基板的表面，其中，产生所述流体弯液面的步骤包括，
将第一流体施加到所述基板的所述表面的第一区域上；
将第二流体施加到所述基板的所述表面的第二区域上；以及
从所述基板的所述表面上去除所述第一流体和所述第二流体，所述去除是从第三区域开始的，所述第三区域基本上围绕所述第一区域；
其中所述第二区域基本上围绕所述第三区域的至少一部分，并且所述施加和所述去除形成所述流体弯液面，所述流体弯液面保持在垂直定向的基板的表面和所述接近头的头表面之间。
21、根据权利要求20所述的处理基板的方法，其中所述第一流体是DIW和清洗液中的一种。
22、根据权利要求20所述的处理基板的方法，其中所述第二流体是异丙醇蒸汽、氮、有机化合物、己醇、乙二醇-乙醚和可与水混合的化合物中的一种。
23、根据权利要求20所述的处理基板的方法，其中去除所述第一流体和所述第二流体的步骤包括非常接近所述基板的所述表面施加负压。
24、根据权利要求20所述的处理基板的方法，其中所述弯液面可以延伸到至少所述基板的直径长度，并且从所述基板的上部区域移动到所述基板的下部区域。
25、根据权利要求20所述的处理基板的方法，其中对所述基板的所述表面进行的所述处理包括干燥、冲洗和清洗操作中的至少一种。
26、根据权利要求20所述的处理基板的方法，其中产生所述弯液面的步骤包括，
在所述基板的所述表面上的第一区域提供第一流体；
使用负压区域围绕所述第一区域；
使用所施加表面张力减小的流体区域半封闭所述负压区域，所述半封闭限定了一开口，所述开口导向所述负压区域。
27、根据权利要求20所述的处理基板的方法，还包括：
在所述垂直定向的基板的另一表面上产生另一流体弯液面；以及
在所述垂直定向的基板的整个所述另一表面上移动所述另一流体弯液面，以处理所述基板的所述另一表面。
28、一种在基板处理操作中使用的基板制备设备，其包括：
臂，能够在所述基板的第一边缘与所述基板的第二边缘之间垂直移动；以及
头，与所述臂联接，所述头能够在所述基板的表面上形成流体弯液面而不与所述基板的表面接触，并且能够在所述基板的整个表面上方移动，所述头包括，
至少一个第一源入口，用于通过所述头向所述基板的所述表面提供第一流体；
至少一个第二源入口，用于通过所述头向所述基板的所述表面提供第二流体，所述第二流体与所述第一流体不同；以及
至少一个源出口，用于从所述基板的所述表面去除所述第一流体和所述第二流体中的每一个，所述至少一个源出口被定位为基本上围绕所述至少一个第一源入口，并且所述至少一个第一源入口、所述至少一个第二源入口和所述至少一个源出口被构造为在操作时基本上同时动作；
其中所述至少一个第二源入口围绕所述至少一个源出口的至少后缘侧。
29、根据权利要求28所述的基板制备设备，其中所述臂被构造为使所述头向下移动所述基板的直径的距离。
30、根据权利要求28所述的基板制备设备，其中所述头延伸至少所述基板的直径长度。
31、一种在制备晶片表面时使用的歧管，其包括：
第一处理窗，位于所述歧管的第一部分中，所述第一处理窗被构造用来在所述晶片表面上产生第一流体弯液面；以及
第二处理窗，位于所述歧管的第二部分中，所述第二处理窗被构造用来在所述晶片表面上产生第二流体弯液面，
其中，所述第一处理窗和所述第二处理窗中的每一个都由不与所述晶片表面接触的相应的头限定，并且每一个头都包括：
至少一个第一源入口，用于通过所述头向所述基板的所述表面提供第一流体；
至少一个第二源入口，用于通过所述头向所述基板的所述表面提供第二流体，所述第二流体与所述第一流体不同；以及
至少一个源出口，用于从所述基板的所述表面去除所述第一流体和所述第二流体中的每一个，并且所述第一源入口、所述第二源入口和所述源出口被构造为在操作时基本上同时动作，以限定所述第一和第二流体弯液面。
32、根据权利要求31所述的在制备晶片表面时使用的歧管，其中所述第一流体弯液面清洗所述晶片表面，而所述第二流体弯液面清洗并干燥所述晶片表面。
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