CN1685471A - 利用动态液体弯液面的基板处理方法和系统 - Google Patents

利用动态液体弯液面的基板处理方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种用于将弯液面从第一表面移动到第二表面的系统和方法，其包括在接近头与第一表面之间形成弯液面。该弯液面可以从第一表面移动到相邻的第二表面，并且该相邻的第二表面平行于第一表面。该用于移动弯液面的系统和方法也可以用于沿基板的边缘移动弯液面。

Description

利用动态液体弯液面的基板处理方法和系统
技术领域
本发明总体上涉及半导体制造工艺，更具体地，涉及一种将该工艺有效地应用于基板边缘的方法和系统。
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一抛光表面上。该抛光表面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，该CMP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。另一问题在于难以使用SRD工艺对晶片表面进行充分的清洗。
因此，需要下述的方法和设备，该方法和设备通过快速有效地对半导体晶片的表面进行清洗和干燥来避免现有技术的问题，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。
发明内容
概括地说，本发明通过提供一种用于对晶片的表面和边缘进行处理的系统和方法来满足这些需求。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、计算机可读介质或装置的方式。下面将对本发明的多个创造性实施例进行说明。
一个实施例提供了一种对基板的边缘进行处理的方法。该方法系包括通过边缘辊来支撑基板。该边缘辊包括接近头。在该接近头的凹面部分内部形成有弯液面。该凹面部分能够容纳基板的边缘的至少一部分，并且将该弯液面移动到基板的边缘上。
该方法还可以包括将该弯液面移出该基板的边缘。将该弯液面移动到基板的边缘上可以包括使该接近头绕该接近头的轴线旋转。将该弯液面移动到基板的边缘上还可以包括相对于基板的边缘移动该弯液面。移动该弯液面还可以包括增大弯液面的尺寸。
该基板的边缘可以包括该基板的圆周边缘，并且该弯液面包围该基板的圆周的至少一部分。该弯液面可以包含该基板的圆周的该部分内的基板边缘。该弯液面可以包含顶面边缘去除区域和底面边缘去除区中的至少一个。该方法还可以包括沿该基板的边缘移动该弯液面。
另一实施例提供了一种用于对基板的边缘进行处理的系统。该系统包括边缘辊和第一接近头。该第一接近头安装在该边缘辊上。该第一接近头能够形成弯液面，并且包括凹面部分以及开口到该凹面部分中的多个端口(multiple port)。该凹面部分能够容纳基板的边缘，并且这些端口包括至少一个处理液注入端口、至少一个负压端口、以及至少一个表面张力控制端口。
该基板的边缘可以包括该基板的圆周边缘，并且该第一接近头能够形成弯液面，该弯液面能够覆盖该基板的圆周的至少一部分。该边缘辊可以安装在第一轴上，并且该第一接近头可以安装在第二轴上。该第一轴和该第二轴可以是同心的，并且该第一轴和该第二轴可以独立地旋转。
该系统还可以包括第二接近头。该基板的边缘可以包括圆周边缘，并且该第一接近头与第二接近头能够定位在该圆周边缘上方。该第一接近头与第二接近头能够独立地定位在该圆周边缘上方。该第一接近头能够在该基板的边缘与边缘辊接触之前，在该基板的边缘上设置第一弯液面，并且该第二接近头能够在该基板的边缘与边缘辊接触以后，在该基板的边缘上设置第二弯液面。该系统还可以包括与该第一接近头联接的致动器，该致动器能够移动该第一接近头。
另一实施例提供了一种用于对基板的边缘进行处理的系统。该系统包括安装在第一轴上的边缘辊以及安装在第二轴上的第一接近头。该第二轴与该第一轴同心。该第一接近头能够形成弯液面。该第一接近头包括一凹面部分。该凹面部分能够容纳该基板的边缘。该第一接近头还包括开口到该凹面部分中的多个端口。这些端口包括至少一个处理液注入端口、至少一个负压端口、以及至少一个表面张力控制端口。该系统还包括与该第二轴联接的致动器。该致动器能够移动该第二轴。该第二轴能够独立于第一轴旋转。
一个实施例包括一种将弯液面从第一表面移动到第二表面的方法，该方法包括在一头与第一表面之间形成弯液面。该弯液面可以从第一表面移动到相邻的第二表面，该相邻的第二表面与该第一表面平行。将平行于第一表面的弯液面移动到相邻的第二表面可以包括移动该弯液面，以使该弯液面的第一部分支撑在该头的第一部分与该第一表面之间，并使该弯液面的第二部分支撑在该头的第二部分与该第二表面之间。
该弯液面还可以从该第二表面移动到该第一表面上。将该弯液面从该第二表面移动到该第一表面基本上从该第二表面去除了形成该弯液面的液体。当从该第二表面上完全去除了弯液面时，该弯液面也可能会破裂(例如爆裂)。
该第二表面可以与该第一表面基本上共面。在该头与该第一表面之间形成弯液面还可以包括将该头移动到接近该第一表面的位置。在该头与该第一表面之间形成弯液面还可以包括从该头中的第一端口注入所选择的液体，并从该头中的第二端口施加负压。
该第一表面可以是边缘平台，而该第二表面可以是基板。该边缘平台可以围绕该基板的至少一部分。该头可以比该基板的半径宽。另选地，该头可以比该基板的外径(full diameter)宽。
该第二表面可以通过一间隙而与该第一表面分离。该第二表面还可以相对于该第一表面移动。该第二表面可以相对于该第一表面转动。可以对该第一表面、第二表面以及该头中的至少一个的材料进行选择，以使表面张力梯度最优。
另一实施例包括一种用于将弯液面从第一表面移动到第二表面的系统，并且包括第一表面以及基本上与该第一表面共面的第二表面。还包括可移动的头。该头可以沿基本上垂直于该第一表面和第二表面的第一方向移动，并且还可以沿基本上平行于该第一表面和第二表面的第二方向移动。
该第一表面可以包括边缘平台，而该第二表面可以为基板。该边缘平台还可以基本上围绕该基板。该头可以比该基板的半径宽。另选地，该头可以比该基板的直径宽。
该第二表面可以通过一间隙与该第一表面分离。该第二表面还可以相对于该第一表面移动。该第二表面还可以相对于该第一表面转动。对该第一表面、第二表面以及该头中的至少一个的材料进行选择，以使表面张力梯度最优。
另一实施例包括一种用于优化表面张力梯度的方法，该方法包括：选择第一表面的第一材料；选择第二表面的第二材料，该第一材料具有与该第二材料不同的亲水特性；以及在该第一表面与第二表面之间形成弯液面。该第一表面可以是一头，而该第二表面可以是一基板。还可以选择用于第三表面的第三材料，该第三表面具有与该第一表面和第二表面中的至少一个不同的亲水特性。该第三表面可以是边缘平台。
另一实施例包括一种具有经优化的表面张力梯度的系统。该系统系包括包含第一材料的第一表面和包含第二材料的第二表面。该第一材料具有与该第二材料不同的亲水特性，并且该第一表面基本上与该第二表面平行，并接近于该第二表面。该第一表面可以是一头。该第二表面可以是一基板。还可以包括第三表面。该第三表面可以包含第三材料。该第三表面可以具有与该第一表面和第二表面中的至少一个不同的亲水特性。该第三表面可以是边缘平台。
另一实施例包括一种用于对基板的边缘进行处理的方法。该方法可以包括在头的凹面部分内部形成弯液面。该凹面部分能够容纳该基板的边缘的至少一部分。该弯液面可以移动到该基板的边缘上，以使该弯液面的前缘分裂成第一前缘和第二前缘。该第一前缘可以支撑在该基板的顶面与该头的对应顶部内表面之间。该第二前缘可以支撑在该基板的底面与该头的底部内表面之间。
该弯液面还可以移出该基板的边缘，以使该第一前缘与第二前缘结合，以重新形成该弯液面的前缘。移动该弯液面可以包括相对于该基板的边缘移动该弯液面。移动该弯液面还可以包括增大该弯液面的大小。
该基板的边缘还可以包括该基板的圆周边缘，并且该弯液面可以形成在围绕该基板的圆周的至少一部分的圆弧中。该弯液面可以包围该基板的圆周的该部分内的边缘。该弯液面可以包围顶面边缘去除区域和底面边缘去除区域中的至少一个。
该弯液面沿该头的顶部内表面的延伸距离可以与沿该头的底部内表面的延伸距离不同。该基板的边缘可以相对于该头移动，以使该弯液面沿该基板的边缘移动。
另一实施例包括一种用于对基板的边缘进行处理的系统。该系统包括一头。该头包括一凹面部分，该凹面部分能够容纳该基板的边缘。该凹面部分还包括多个端口，该多个端口包括处理液注入端口、两个或更多个负压端口、以及至少一个表面张力控制端口。该基板的边缘还可以包括该基板的圆周边缘，并且该圆弧形的头可以形成在围绕该基板的圆周的至少一部分的弧形中。
本发明的各种实施例提供了将完整的弯液面从第一表面(即边缘平台)移动到第二表面(例如基板、晶片)的优点。该完整的弯液面还可以从该第二表面移开到该第一表面，然后可以允许该弯液面破裂或失效。使该弯液面在该第二表面以外失效确保了破裂的弯液面不会留下在第二表面上形成弯液面的液体的小液滴。
另一优点是可以通过使用围绕该基板的边缘而支撑该弯液面的缘状头，对该基板的边缘进行处理(例如清洗、蚀刻)。
在另一优点中，该头、边缘平台和基板的材料可以根据它们各自的亲水或疏水特性来进行选择，以增加用于支撑该头、边缘平台和基板之间及其上面的弯液面的表面张力梯度。
本发明的各种实施例提供了通过使用围绕该基板的边缘而支撑弯液面的缘状头，来对该基板的边缘进行处理(例如清洗、蚀刻)的优点。
根据以下结合附图的详细描述，本发明的其它方面和优点将变得显而易见，其中以示例的方式描述了本发明的原理。
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，并且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处理系统。
图2B表示根据本发明一个实施例的晶片处理系统的另选视图。
图2C表示根据本发明一个实施例的夹持有晶片的晶片处理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处理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处理系统的俯视图。
图3B表示根据本发明一个实施例的具有双接近头的晶片处理系统的侧视图。
图4A表示根据本发明一个实施例的晶片处理系统的俯视图，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处理系统的侧视图，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5A表示根据本发明一个实施例的晶片处理系统的俯视图，该晶片处理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处理系统的侧视图，该晶片处理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处理系统。
图5D-5F表示根据本发明一个实施例的晶片处理系统，其中多个接近头将弯液面从晶片的表面移动到相邻的边缘平台。
图5G表示根据本发明一个实施例的晶片处理系统。
图5H表示根据本发明一个实施例的晶片处理系统。
图5I是表示根据本发明一个实施例的晶片清洗和干燥系统的操作方法的流程图。
图5J是表示根据本发明一个实施例的边缘平台的详细剖面图。
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12表示根据本发明一个实施例的边缘处理系统的布置图。
图13表示根据本发明一个实施例的边缘处理系统的侧视图。
图14和15表示根据本发明一个实施例的边缘处理接近头的剖面侧视图。
图16表示根据本发明一个实施例的边缘处理接近头的16-16剖面图。
图17表示根据本发明一个实施例的另选基板边缘处理系统。
图18A-18D表示根据本发明一个实施例的接近头的详细视图。
图19A和19B表示根据本发明一个实施例的接近头的侧视图。
图20表示根据本发明一个实施例的接近头的剖面图。
具体实施方式
以下将描述用于对晶片的边缘进行处理(例如清洗、冲洗、干燥、蚀刻)的方法与设备的多个示例性实施例。在以下的说明中，阐述了大量具体细节，以提供对本发明的全面了解。然而本领域的普通技术人员将会了解，可以在不依照这些特定细节中的部分或全部的情况下实施本发明。在其它示例中，不对已知的工艺操作进行详细描述，以避免对本发明不必要的混淆。
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，除了处理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处理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处理晶片的顶部和/或底部之外，还能够处理晶片的斜边(bevel edge)。这可以通过将用于处理(例如，清洗、冲洗、干燥等)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的晶片处理系统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处理的晶片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。在一示例性的干燥操作中，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。该处理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，并且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)。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，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，但是可以使用氮气或其它惰性运载气体来运载IPA蒸汽。IPA的替代物包括但不限于：二丙酮、二丙酮醇、1-甲基-2-丙醇、乙二醇、甲基咯酮、乳酸乙酯、及2-丁醇等。此外，可以利用任何其它类型的蒸汽或气体，例如氮、氩或其它气体、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处理机构，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，以处理晶片。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大小，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处理系统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、任何合适的酒精蒸汽、有机化合物、己醇、乙二醇-乙醚等，它们可与水混合。这些流体也被称为表面张力减小流体。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，该方式可以处理晶片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。在一个实施例中，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，可以采用下面所述的结构。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处理系统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8B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处理系统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，来进行处理。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处理。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，来从晶片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，可以减少处理时间(例如，清洗和干燥时间)。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，可以相关联地调整晶片108的转速和接近头106a和106b的移动速度来获得最佳的处理速度。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的中央区域直线移动到晶片108的边缘。
图4A表示根据本发明一个实施例的晶片处理系统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，可以使处理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1 08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处理系统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处理系统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移动到处理位置，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处理系统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和接近头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处理晶片108。
如以上图2A至5B所示，该接近头可以使弯液面在整个晶片表面上移动，甚至脱离晶片的边缘。不幸的是，晶片的陡峭边缘通常会使弯液面失效(即破裂)，而导致在晶片表面上形成小液滴。然后当小液滴蒸发时，该小液滴可能导致在晶片表面上形成不期望的残留物。本发明的一个实施例提供了对弯液面的附加支撑，以使其从晶片表面移动到相邻的边缘平台。另选地，该弯液面可以形成在相邻的边缘平台上，并且越过边缘平台与晶片之间的间隙而移动到晶片上。该边缘平台还可以在弯液面失效之前，使该弯液面完全移开晶片表面。该边缘平台基本上消除了弯液面在晶片表面上失效的问题，因而提供了更加完整的清洗工艺或者干燥工艺。
图5C表示根据本发明一个实施例的晶片处理系统100-6。可以在垂直或水平方向上使用该晶片处理系统100-6。该晶片处理系统100-6包括比晶片108的直径宽的接近头106a-5和106b-5(如以下图5D所示)。该晶片处理系统100-6还包括围绕晶片108的边缘平台110。晶片108与边缘平台110之间设置有相对小的间隙110a(例如小于大约5mm)。
边缘平台110基本上与晶片108共面，然而该边缘平台可以相对于该晶片表面稍微偏移。例如，如果晶片的厚度为大约700微米，则边缘平台110可以具有大约600微米至大约800微米之间的厚度。结果，边缘平台110的顶面可以相对于晶片108的顶面偏移大约50到大约100微米或者更多。该边缘平台110可以具有在弯液面从晶片108移动到边缘平台，或者从边缘平台移动到晶片时，使得接近头106a-5与106b-5能够支撑各个弯液面106a-6与106b-6的厚度。
可以通过任何适当类别的晶片夹持装置将晶片108保持静止，例如边缘夹具、具有边缘附件的接头(fingers)等。接近头承载架组件104-5被构造为可以从晶片108的一个边缘之外穿越晶片108的整个直径移动，并且在穿越整个晶片直径之后移动到晶片另一侧的边缘之外。通过这种方式，该接近头106a-5和/或106b-5可以从晶片边缘之外开始移动，并根据沿晶片108直径的路径完全穿越该晶片。由此，弯液面106a-6可以由处于位置107-1时的接近头106a-5形成在边缘平台110上，并完全脱离晶片108的表面。一旦弯液面106a-6被形成为晶片108，则该接近头106a-5可以使该弯液面106a-6穿越整片晶片而移动(即扫描)到也完全脱离晶片108的表面的边缘平台110上的位置107-2。另选地，该接近头106a-5可以在晶片108上形成弯液面106a-6，然后使弯液面穿越晶片而移动，并脱离晶片。类似地，可以通过接近头106b-5形成对应的弯液面106b-6，并使其穿越边缘平台110与晶片108的相对表面而移动。该接近头106a-5与106b-5可以单独或同时以基本上相互对准的方式扫描晶片108的各个面。
应该理解，可以通过任何适当的方式使接近头106a-5和/或106b-5移动，只要该方式能够使接近头106a-5和/或106b-5从晶片108的一个边缘以外移动到直径相对的另一边缘以外即可。在一个实施例中，接近头106a-5和/或接近头106b-5可以沿方向121-1(例如图5C的从顶部至底部或者从底部至顶部)移动。因此，晶片108可以保持静止，而不进行任何旋转或移动，而该接近头106a-5和/或接近头106b-5可以移动到非常接近晶片，并通过一次穿越该晶片108，来处理晶片108的顶面和/或底面。
晶片处理系统100-6可以用于在一次穿越该晶片的过程中，对晶片108的整个表面进行线性扫描，而无需使该晶片旋转。线性扫描提供了穿越晶片108的高扫描速率(例如，高于大约20至大约50mm每秒)。这使得弯液面106a-6在晶片108的表面的各个部分上能够具有一致的停留时问(即，大致恒定的停留时间)。一致的停留时间例如对于在蚀刻工艺过程中保持穿越晶片108的整个表面的恒定蚀刻速率、或者在冲洗工艺过程中保持恒定的冲洗处理、或在干燥工艺过程中保持恒定的干燥处理非常有益。
如果存在增大的表面张力梯度，则诸如边缘平台110以及接近头106a-5和106b-5的装置和表面(其在非常接近晶片108表面或边缘的位置使用，并分担(participate in)  (即，约束)一个或更多个弯液面106a-6与106b-6，以帮助形成弯液面)在移动弯液面的液体成分(liquid content)时更加高效。例如，当接近头具有比晶片低的表面张力时，可以增加其表面张力梯度。因为晶片108比接近头106a-5与106b-5更具疏水性，所以表面张力梯度可以较大。疏水性材料对于所选择的液体有较小的吸引力(例如较高的表面张力)。而亲水性材料对于所选择的液体则有较大的吸引力(例如较低的表面张力)。例如，如果边缘平台110对于弯液面106a-6的液体成分比对于晶片108具有更低的表面张力(例如更具亲水性)，则当弯液面移出晶片并移动到边缘平台110上时，倾向于留在晶片上的弯液面的液体成分较少(即，晶片将更干燥)。在另一示例中，晶片108与接近头106a-5和106b-5之间的增大的表面张力梯度可以使得弯液面更容易地且更有效地横穿晶片表面移动。使表面张力差最大(即使表面张力梯度最大)将进一步改善弯液面从第一表面移动到第二表面所产生的干燥效果。
因此，可以对这些装置和表面的表面材料进行选择，以使该装置和表面相对于晶片108的相对表面张力最优。例如，比晶片108和边缘平台110两者更具亲水性的接近头有助于在弯液面从晶片移动到边缘平台时，使残留在晶片上的液体量最小。如果边缘平台110也比晶片108更具亲水性，则甚至可以进一步减少可能残留在晶片表面上的液体量。
边缘平台110可以由任何适当的材料制造(例如玻璃、硅、石英、合成材料、塑料以及它们的组合)。该边缘平台110可以针对特定的工艺选择为疏水性材料或亲水性材料。例如，当弯液面从晶片108移动到边缘平台时，亲水性的边缘平台110可以减小弯液面在晶片108上留下任何小液滴的可能性。
图5D至5F表示当接近头106a-5与106b-5将各个弯液面106a-6与106b-6从晶片108的表面移动到相邻的边缘平台110时，根据本发明一个实施例的晶片处理系统100-6的侧视图。如图5D所示，接近头106a-5与106b-5支撑晶片108上的各个弯液面106a-6与106b-6。该接近头106a-5与106b-5沿方向121-1将弯液面朝边缘平台110移动。
在图5E中，接近头106a-5与106b-5已移动了弯液面106a-6和106b-6，以使这些弯液面部分地支撑在晶片108上而部分地支撑在边缘平台110上。边缘平台110与晶片1 08之间的间隙110a完全由弯液面106a-6与106b-6填充。该间隙110a使得弯液面106a-6与106b-6不会破裂或失效，因为该间隙保持为足够小的尺寸，使得接近头106a-5与106b-5之一或两者可以完全支撑接近头之间的弯液面106a-6、106b-6。
在图5F中，接近头106a-5与106b-5已经移动了各个弯液面106a-6与106b-6，以使这些弯液面完全支撑在边缘平台110上。一旦弯液面106a-6与106b-6完全移动到边缘平台110上，则允许该弯液面破裂或崩溃，因为所产生的小液滴不会形成在晶片108上，而是形成在边缘平台上。如图5D-F所示，接近头106a-5和106b-5可以沿任一方向将弯液面从第一表面(例如晶片108或者边缘平台110)移动到第二表面(例如晶片108或者边缘平台110)。
图5G表示根据本发明一个实施例的晶片处理系统100-7。可以在垂直或水平方向上，或者在垂直与水平之间的任何方向上使用该晶片处理系统100-7。该晶片处理系统100-7包括部分边缘平台110-1，而不是包括在以上图5C的晶片处理系统100-6中的全边缘平台110。在晶片处理系统100-7中，晶片108可以保持静止或者旋转。接近头106a-7与106b-7(隐藏在接近头106a-7正下方)可以在边缘平台110-1上的位置107-4中形成各自的弯液面106a-8与106b-8，然后将这些弯液面移动到部分位于晶片108上的位置107-3，并将跨越间隙110-1a到边缘平台。这些弯液面还可以从晶片移开，以使这些弯液面返回到完全位于边缘平台上的位置107-4。还可以在晶片旋转，并且其边缘通过位置107-3处的弯液面106a-8与106b-8时，对晶片108的边缘进行处理(例如清洗、蚀刻、冲洗、干燥等)。接近头106 a-7和106b-7的长度至少为晶片108的半径，以使得在位于位置107-3时，该接近头及其各自的弯液面可以在晶片的单次旋转(例如沿方向121-4)过程中覆盖晶片的整个表面。
图5H表示根据本发明一个实施例的晶片处理系统100-8。可以在垂直或水平方向上使用该晶片处理系统100-8。该晶片处理系统100-8包括与上述晶片处理系统100-7相似的部分边缘平台110-2。在晶片处理系统100-8中，晶片108可以保持静止或者旋转。接近头106a-7与106b-7(隐藏在接近头106a-7正下方)可以在边缘平台110-2上的位置107-5处形成各自的弯液面106a-8与106b-8，然后将这些弯液面移动到部分位于晶片108上的位置107-3，并跨越间隙110-2a到边缘平台。这些弯液面还可以从晶片108移开，并完全移动到边缘平台110-2上的位置107-5。在一个实施例中，部分边缘平台110-2还可以相对于晶片108移动。例如，该部分边缘平台110-2可以与接近头106a-7一起移动，以与接近头保持对准，并支撑弯液面106a-8的未由晶片108支撑的部分。通过这种方式，可以使用较小的部分边缘平台。
图5I是使用根据本发明一个实施例的晶片处理系统100-6、100-7和100-8的方法操作101的流程图。在操作101-5中，接近头被定位为非常接近第一表面(例如边缘平台或晶片表面)。在操作101-10中，在该接近头与该第一表面之间形成弯液面。该第一表面与第二表面(例如边缘平台或晶片表面中的另一个)相邻。该第一表面可以与该第二表面相接触，或者可以与该第二表面分离相对小的间隙或间隔。在操作101-20中，该接近头将弯液面从该第一表面完全移开，并且完全移动到该第二表面上。
例如，在操作101-5中，接近头106a-5被定位为非常接近晶片108的表面，如以上图5D所示。在操作101-10中，接近头106a-5可以在该接近头与晶片108的表面之间形成弯液面106a-6。
在操作101-15中，接近头106a-5将弯液面106a-6的至少一部分从晶片108的表面移动到相邻的边缘平台110，如以上图5E所示。在操作101-20中，接近头106a-5将弯液面106a-6从晶片108的表面完全移开，并完全移动到边缘平台110上，如以上图5F所示。
一旦弯液面106a-6从晶片108的表面完全移开，则允许该弯液面破裂(例如停止向弯液面提供液体)。由于弯液面106a-6从晶片108的表面完全移开，所以在弯液面破裂时可能形成的任何小液滴都不会形成在晶片表面上。
图5J是根据本发明一个实施例的边缘平台110的详细剖面图。与晶片108的斜面或圆形边缘相似，边缘平台110的边缘110b可以包括圆角(如图所示)，或者甚至完全是“斜面”(例如倾斜的、完全圆形等)。该边缘平台110的表面加工质量可以与本文其它地方所述的晶片108或者接近头相类似。该边缘平台110可以比晶片108厚或者薄。例如，典型的晶片厚度大约为750微米。该边缘平台110可以薄约500微米，或者厚约1.2mm或以上。
在一个实施例中，边缘平台110的边缘110b还可以包括沿边缘110b设置的多个入口和/或出口110c。该多个入口110c可以是负压入口，用于去除边缘平台110与晶片108之间的间隙110a中的过量流体。该多个入口和/或出口110c还可以包括用于注入IPA蒸汽(例如在运载气体上)，甚至用于注入用来支撑弯液面的流体的多个出口。该多个入口和/或出口110c中的一个或更多个通过边缘平台110内部的通道(channel)以及互连管道/管路110f源110d相连。通道110e的宽度可以与边缘平台110的实际可能的厚度约束相当。例如，厚度为大约1.2mm的边缘平台110可以支持厚度(T)大约为800微米的通道110e。相反地，厚度为大约600微米的边缘平台110可以支持厚度(T)大约为250微米的通道110e。还可以对该多个入口和/或出口110c进行组合，以在边缘平台110的边缘110b中形成一狭槽。该多个入口和/或出口110c还可以用于一种以上的功能。例如，该多个入口和/或出口110c中的第一部分可以与IPA源相连，以将IPA注入到间隙110a中。同时，该多个入口和/或出口110c中的第二部分可以与负压源相连，以从间隙110a中去除过多的流体。
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处理晶片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可以包括位于前缘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处理晶片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处理晶片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6表示对顶面108a进行干燥，但是应该理解，可以以基本相同的方式对晶片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上面或附近的流体或蒸汽。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运载气体来输入蒸汽形式的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3 10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都与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是向该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N2运载气体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，当负压从源出口304拉出晶片表面上的DIW、IPA和流体时，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。这是因为，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流速在大约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IPA310、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6A-6F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N2/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N2/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与(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11 6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处理进行控制。
图8A表示根据本发明一个实施例的用于双晶片表面处理系统中的接近头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N2/IPA和DIW，同时使用源出口304提供负压，可产生弯液面116。此外，在与源入口302相对的源入口306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N2/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处理系统中的接近头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N2/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，以对整个晶片108进行处理(例如，清洗、干燥、冲洗、蚀刻、淀积等)。
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的形状和大小(例如面积)。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548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处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9B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从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)来围绕(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。在另一实施例中，处理区域540形成包围处理区域542的半封闭区域。该半封闭区域的开口引导由接近头106进行的扫描/处理的方向。因此，在一个实施例中，接近头106可以从处理部分544将第一液体提供到晶片表面的第一区域，并通过使用区域542的负压区域来围绕该晶片的第一区域。该接近头106还可以通过从区域540施加的表面张力减小液体来半封闭该负压区域。在这种实施例中，这种半封闭产生了导向该负压区域的开口。
因此，在操作过程中，接近头106通过在处理窗538(如图10A所示)中的各个区域540、542中施加负压和DIW来产生流体弯液面。可以根据需要，将由运载气体(例如N2)携带的IPA蒸汽添加到相应区域544中(例如，帮助移动所形成的弯液面)。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，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。
图11A到图11C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5B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处理系统(例如参照图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11A到图11C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，它们能够控制通过相应的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。在一个实施例中，源入口302与源出口304可以以一个或更多个狭槽或通道的形式，而不是多个开口的形式进行组合。例如，负压入口304可以以一个或更多个通道(其至少部分围绕用于弯液面的液体部分的源出口306的区域)的形式进行组合。类似地，IPA出口302可以组合成位于真空入口304的区域外部的一个或更多个通道。源出口306还可以组合成一个或更多个通道。
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、三角形、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。可以在晶片上同时支撑多个弯液面。例如，单个接近头可以包括足够的源入口302和306以及源出口304，以使该单个接近头可以支撑多个弯液面。另选地，还可以组合使用多个接近头，其中每一个接近头支撑一个或更多个弯液面。各个弯液面可以同时执行不同的处理(例如蚀刻、冲洗和干燥处理)。在一优选实施例中，接近头可以是参照图10A到11C所述的一种歧管。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342e，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。
虽然以上图6A至11C所述的接近头的各种实施例在处理诸如半导体晶片的基板的各个表面时非常有用，但是该接近头不能容易地在基板的边缘上支撑处理弯液面。图12至16表示根据本发明一个实施例的边缘处理系统1600的各个方面。
图12表示根据本发明一个实施例的边缘处理系统1600的布局图。图13表示根据本发明一个实施例的边缘处理系统1600的侧视图。该边缘处理系统1600包括晶片支撑系统，该晶片支撑系统可以包括多个晶片边缘辊102A、102B、102C，用于支撑晶片108。该晶片支撑系统还可以允许晶片相对于边缘处理接近头1650进行移动(例如旋转)。该边缘处理接近头1650由接近头支架1652支撑，并且可以移动。对该边缘处理接近头1650进行支撑还可以包括在接近头1650中提供各种端口1602A、1602B、1604A、1604B、1606A的各种需求，如以下的详细描述。结果，该接近头支架1652可以包括管道(tube)及其它供应管线1654，用于满足接近头1650中的各种端口1602A、1602B、1604A、1604B、与1606A的各种需求。
该边缘处理系统1600还可以包括边缘控制器，用于控制边缘的处理。例如，该边缘控制器可以控制晶片的转速、处理弯液面1610中的化学试剂、接近头1650内的处理弯液面1610的尺寸和位置、接近头1650相对于晶片108的位置和运动、以及施加给包括在接近头1650中的各种端口1602A至1602 H、1604A至1604E、1606A至1606B的各种压力与流速。
图14与15表示根据本发明一个实施例的边缘处理接近头1650的剖面侧视图。与以上图6A至11C所述的接近头相似，该边缘处理接近头1650包括一组端口1602A至1602H、1604A至1604E、1606A至1606B，以生成并支撑处理弯液面1610。在一个实施例中，端口1606A至1606B注入处理化学试剂(例如去离子水、蚀刻化学试剂、液体、及其组合等)，同时负压端口1604A至1604E从弯液面1610去除了多余的液体。IPA端口1602A至1602H可以注入IPA或其它化学试剂，以帮助控制弯液面1610的表面张力。
还可以根据弯液面的后缘的位置来控制各种端口1602A至1602H、1604A至1604E、1606A至1606B。该弯液面1610可以由边缘处理接近头1650支撑得足够深，以使边缘区域616和边缘去除区1618A、1618B可以完全由弯液面包围，如图15所示。例如，图15所示的晶片108沿方向1622移动，以将晶片插入弯液面1610中，直到边缘区域1616与边缘去除区1618A、1618B都包含在弯液面内为止，从而形成两个独立的弯液面表面1610A、1610B。表面1610A形成在晶片108的顶面与边缘处理接近头1650的顶部内表面之间。类似地，表面1610B形成在晶片108的底面与边缘处理接近头1650的底部内表面之间。
当晶片108从弯液面表面1610A、1610B移出时(例如，当晶片沿方向1620移动时)，可以通过端口1602A、1602B注入IPA，以控制弯液面表面1610A、1610B的后缘的表面张力。控制弯液面表面1610A、1610B的后缘的表面张力可以在该后缘拖过边缘去除区和边缘区域时，帮助确保弯液面对边缘区域1616与边缘去除区1618A、1618B进行干燥处理(即，去除该处理化学试剂)。
图16表示根据本发明一个实施例的边缘处理接近头的16-16剖面图。虽然仅示出了边缘处理接近头1650的一半，但是其相对部分基本相同。然而，在某些实施例中，端口的排列方式可以根据需要进行调整，以支持弯液面穿越不同宽度的去除区。例如，底部边缘排除区1618B的宽度可以为大约5mm或更大，而顶部边缘排除区1618A的宽度可以小于大约2mm。结果，可以根据需要相对于晶片108的边缘，来调整端口1602B-F和1604B-D的位置。
当晶片108沿方向1624经由弯液面1610移动(例如转动)时，形成弯液面后缘1610D。可以注入N2/IPA或其它化学试剂来控制并保持弯液面的后缘1610D的表面张力。
还可以控制弯液面1610的体积来使该弯液面从晶片108延伸或收缩，并延伸到晶片108上或脱离晶片108。该弯液面1610的宽度W可以在大约2mm到大约5mm之间。弯液面1610的宽度也可以通过使用较多或较少的端口1602A至1602H、1604A至1604E、1606A至1606B而在围绕晶片108的圆周的圆弧中延伸。具有较大圆弧度的弯液面1610还可以在边缘区域1616和边缘去除区1618A、1618B的各个增加区域上提供较大的谐振时间。可以组合使用多个边缘处理接近头1650，以使得能够在单个晶片108上基本上同时完成多个处理。可以将一个或更多个边缘处理接近头1600与一个或更多个如以上图2A-11C所述的接近头进行组合。
尽管对处理晶片108的边缘进行了说明，然而该边缘处理接近头1650还可以适用于处理具有直线边缘的基板的直线边缘。在这种实施例中，该边缘处理接近头1650可以沿基板的直线边缘移动弯液面，并与上述处理晶片108的边缘区域1616和边缘去除区1618A相似，对该基板的非常接近该基板边缘的区域进行处理。
图17表示根据本发明一个实施例的另选基板边缘处理系统1700。该基板边缘处理系统1700包括用于支撑并旋转晶片108的三个边缘辊102A、102B、102C。边缘辊102A包括接近头1710。该接近头1710将在以下的图18A-20中详细描述。
图18A至18D是根据本发明的一个或更多个实施例的接近头1710的详细视图。该接近头1710包括端口1810、1812、1814，以使得可以形成弯液面1714A。这些端口1810、1812、1814与上述实施例中所述的端口基本相同。尽管仅示出了三个端口1810、1812、1814，但是应该理解，另外的端口以及端口的其它设置处于本发明的范围内。这些端口的数量与端口设置可以根据以上提供的多种实施例而有所不同。端口1810、1812、1814的特定数量、设置、尺寸和方向取决于所需的处理、所需的弯液面形状、以及适用于通过端口1810、1812、1814形成弯液面的所需应用的任何其它方面。
还可以包括类似的端口(未示出)，以使得可以包括第二弯液面1714B(如以下图19A和19B所示)。类似地，还可以通过对应的一组端口(未示出)来形成另一弯液面1714C。可以形成与弯液面1714B相类似的另一弯液面(未示出)，该弯液面与弯液面1714C相对。
接近头1710可以沿方向1802A或者1802B移动(例如转动)，以使弯液面1714A、1714C与晶片108的边缘对准，如以下图19A和19B中的详细说明。图18C表示接近头1710被分成两个独立的接近头1710A与1710B的一个实施例。然后可以移动(例如转动)接近头1710A、1710B，以使弯液面1714A、1714C与晶片108的边缘对准。可以将接近头1710A设置为使得弯液面1714A位于晶片108与边缘辊102A之间的接触区域的正右侧。同时，可以将接近头1710B设置为使得弯液面1714C位于晶片108与边缘辊102A之间的接触区域的正左侧。通过这种设置，晶片108的边缘可以在接触到边缘辊102A之前并且在接触到该边缘辊之后立即得到处理。这种设置使得晶片108的边缘在与边缘辊102A接触之前和之后得到例如冲洗或干燥处理。类似地，弯液面1714A、1714C也可对晶片的边缘执行不同的处理。例如，弯液面1714C可以在边缘辊接触到晶片之前，对晶片108的边缘执行清洗处理，而弯液面1714A可以在边缘辊接触到晶片之后，对晶片边缘进行冲洗和干燥处理。通过这种方式，这两个弯液面可以使接触之前从晶片转移到边缘辊的污染物以及接触之后从边缘辊转移到晶片上的污染物最少。
图18D表示可以支撑两个弯液面1714A、1714C的单个接近头1710的另选实施例。可以转动该接近头1710，直到将弯液面1714A、1714C设置在边缘辊接触装置之前和之后。另选地，这两个弯液面1714A、1714C可以与接近头1710非常接近，以使晶片108的边缘在很短的连续时间内(例如，在该边缘接触到边缘辊102A之前或之后)通过两个弯液面。通过这种方式，这两个弯液面1714A、1714C可以对晶片108的边缘进行连续处理。例如，在第一弯液面中进行清洗处理，然后在第二弯液面中进行冲洗和干燥处理。
图19A和19B表示根据本发明一个实施例的接近头1710的侧视图。一组端口1714A-1形成了弯液面1714A，并且对应的一组端口1714A-2形成了弯液面1714B。该弯液面1714A与1714B可以形成为使得晶片108在它们之间延伸，如图19B所示。另选地，该弯液面1714A与1714B可以形成为使得晶片108不在它们之间延伸，然后如图19A所示，这些弯液面部分地移动到晶片108的边缘上，并随后如图19B所示，完全移动到晶片上。通过这种方式，可以根据需要对晶片108的边缘(包括边缘去除区1818(如以上图18B所示))进行完全处理。例如，若边缘去除区1818的宽度为2mm，则该接近头1710可以将直径为4mm的弯液面1714A移动到晶片108的边缘上，以进行所需的处理(例如清洗、冲洗、干燥、蚀刻)。类似地，当完成所需的处理时，弯液面1714A与1714B可以从晶片108的边缘完全移开，以防止弯液面失效和在晶片的边缘上留下残余物。
图20表示根据本发明一个实施例的接近头1710与边缘辊102A的剖面图。该边缘辊102A安装在第一轴2012上。该第一轴2012是中空的，并使得一个(或更多个)同心轴(例如第二轴2016)能够在该第一轴内转动。边缘辊驱动器2014安装在该第一轴2012上，以使该第一轴可以使该边缘辊转动。该边缘辊驱动器例如可以是电机或皮带轮，或者是现有技术中公知的可以根据全部应用的需要来驱动边缘辊102A的任何其它装置。机架2010支撑该第一轴2012。
该第二轴2016的一端与接近头1710相连接，而另一端与致动器2018相连接。通过这种方式，该致动器2018可以与边缘辊102A同心地转动接近头1710。该致动器2018可以是电机(例如步进电机)或者臂式致动器，或者可以使第二轴2016和接近头1710以非常精确的受控方式移动的其它致动器系统。该非常精确的受控方式使得弯液面1714A能够相对于晶片108的边缘精确定位。
在另一实施例中，例如以上图18C(其中采用两个接近头1710A和1710B)中所述，该轴2106也可以是中空的，并允许第三同心轴穿过。在该实施例中，第一轴2012由边缘辊使用，第二轴2016由这些接近头之一(例如，接近头1710A)使用，而第三轴由另一接近头1710B使用。在这种实施例中，可以独立地控制并移动这两个接近头1710A、1710B。
在另一实施例中，边缘辊102A不是驱动辊(即，边缘辊不驱动或者不使晶片的边缘移动)，例如，如果边缘辊102B和/或102C为驱动辊，则边缘辊102A可以简单地由第一轴2012上的轴承支撑。通过这种方式，可以将第一轴2012与这些接近头之一(例如，接近头1710A)相连接，而另一轴可以与另一接近头1710B相连接。
尽管以上描述主要说明具有普通圆形形状的晶片和基板，但是应该理解，在进行较小修改的情况下，在此所述的边缘处理系统也可以用于处理具有大致直线边缘的基板。
尽管上述系统、装置和方法对各种示例性的清洗和干燥处理进行了描述，但是应该理解，其它处理也可以包含在本发明的范围内。这些其它处理可以包括蚀刻处理、冲洗处理、沉积处理以及其它适用的处理。还应该理解，由图5N-1中的操作表示的指令并不需要根据所示的顺序来执行，并且由这些操作表示的所有处理可能是实施本发明不需要的。
虽然出于清楚理解的目的对前述本发明进行了详细描述，但是显然可以在所附权利要求的范围内进行特定的变化与修改。因此，本实施例应该被认为是说明性的而不是限制性的，并且本发明并不限于在此给出的细节，而是可以在所附权利要求及其等同物的范围内对其进行修改。

Claims (20)

1、一种用于将弯液面从第一表面移动到第二表面的方法，包括：
在接近头和第一表面之间形成弯液面；以及
将所述弯液面从所述第一表面移动到相邻的第二表面上，该第二表面与所述第一表面平行。
2、根据权利要求1所述的方法，其中将所述弯液面从所述第一表面移动到所述相邻的第二表面上包括：移动所述弯液面，以使所述弯液面的第一部分支撑在所述接近头的第一部分与所述第一表面之间，并且所述弯液面的第二部分支撑在所述接近头的第二部分与所述第二表面之间。
3、根据权利要求1所述的方法，还包括将所述弯液面从所述第二表面移动到所述第一表面上。
4、一种用于将弯液面从第一表面移动到第二表面上的系统，其包括：
第一表面；
第二表面，其基本上与所述第一表面共面；以及
可移动头，其能够沿基本上垂直于所述第一表面和所述第二表面的第一方向移动，并且能够沿基本上平行于所述第一表面和所述第二表面的第二方向移动。
5、根据权利要求4所述的系统，其中所述边缘平台基本上包围所述基板。
6、一种用于优化弯液面的表面张力梯度的方法，包括：
选择用于第一表面的第一材料；
选择用于第二表面的第二材料，所述第一材料具有与所述第二材料不同的亲水特性；以及
在所述第一表面和所述第二表面之间形成弯液面。
7、一种具有经优化的表面张力梯度的系统，其包括：
包含第一材料的第一表面；
包含第二材料的第二表面，所述第一材料具有与所述第二材料不同的亲水特性，并且所述第一表面基本平行于所述第二表面，并接近所述第二表面。
8、一种用于处理基板的边缘的方法，包括：
在接近头的凹面部分的内部形成弯液面，该凹面部分能够容纳所述基板的边缘的至少一部分。
9、根据权利要求8所述的方法，还包括：
通过边缘辊支撑所述基板，该边缘辊包括一接近头；以及
将所述弯液面移动到所述基板的边缘上。
10、根据权利要求9所述的方法，还包括将所述弯液面移出所述基板的边缘。
11、根据权利要求8所述的方法，其中移动所述弯液面包括增大所述弯液面的大小。
12、根据权利要求8所述的方法，其中所述基板的边缘包括所述基板的圆周边缘，并且所述弯液面包围所述基板的所述圆周的至少一部分。
13、根据权利要求8所述的方法，还包括沿所述基板的边缘移动所述弯液面。
14、根据权利要求8所述的方法，还包括：
将所述弯液面移动到所述基板的边缘上，以使得所述弯液面的前缘分裂为第一前缘和第二前缘，所述第一前缘支撑在所述基板的顶面和所述头的对应顶部内表面之间，所述第二前缘支撑在所述基板的底面与所述头的对应底部内表面之间。
15、根据权利要求14所述的方法，还包括将所述弯液面移出所述基板的边缘，以组合所述第一前缘与所述第二前缘，来重新形成所述弯液面的所述前缘。
16、根据权利要求14所述的方法，其中所述基板的边缘包括所述基板的圆周边缘，并且所述弯液面形成在围绕所述基板的所述圆周的至少一部分的圆弧中。
17、一种用于处理基板的边缘的系统，其包括：
边缘辊；
安装在所述边缘辊上的第一接近头，该第一接近头能够形成弯液面，该第一接近头包括：
凹面部分，该凹面部分能够容纳基板的边缘，以及
开口到所述凹面部分中的多个端口，该多个端口包括：
至少一个处理液注入端口；
至少一个负压端口；以及
至少一个表面张力控制端口。
18、根据权利要求17所述的系统，其中所述基板的边缘包括所述基板的圆周边缘，并且所述第一接近头能够形成弯液面，该弯液面能够覆盖所述基板的所述圆周的至少一部分。
19、一种用于处理基板的边缘的系统，其包括：
头，其包括：
凹面部分，该凹面部分能够容纳基板的边缘；以及
开口到所述凹面部分中的多个端口，该多个端口包括：
处理液注入端口；
两个或更多个负压端口；以及
至少一个表面张力控制端口。
20、根据权利要求19所述的系统，其中所述基板的边缘包括所述基板的圆周边缘，并且所述头形成在围绕所述基板的所述圆周的至少一部分的圆弧中。
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