JP4578373B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハの処理に関するものであり、より具体的には、汚染物の低減およびウエハ処理コストの削減を図りながらウエハ表面における流体の塗布および除去を効率的に行うための装置ならびに技術に関するものである。

半導体チップの製造プロセスでは、洗浄や乾燥などの工程によってウエハを処理する必要があることが知られている。これらの各工程では、そのウエハ工程用の流体の塗布および除去を効果的に行う必要がある。

例えば、ウエハ表面に不要な残留物を残すような製造工程の後は、ウエハを洗浄する必要がある。このような製造工程は、例えば、プラズマエッチング（例えばタングステンエッチバック（ＷＥＢ））および化学機械研磨（ＣＭＰ）を含む。ＣＭＰにおいて、ウエハは、ウエハの表面を回転コンベヤベルトに押し付けるホルダ内に載置される。このコンベヤベルトは、化学剤および研磨材から成るスラリを用いて研磨を行う。このプロセスは、あいにく、ウエハ表面にスラリ粒子や残留物を蓄積させる傾向がある。ウエハ上に残留した不要な残留物や粒子は、とりわけ、ウエハ表面上にスクラッチなどの欠陥を形成する虞や、金属配線同士に不適切な相互作用を生じさせる虞がある。このような欠陥は、ウエハ上の素子を動作不能にする場合がある。したがって、動作不能な素子を有するウエハを廃棄するための不当な費用を回避するためには、不要な残留物を残すような製造工程の後に、的確に且つ効率的にウエハを洗浄する必要がある。

ウエハを湿式洗浄した後は、水または洗浄流体の残りがウエハ上に残留物を残すことがないように、そのウエハを効果的に乾燥させなければならない。ウエハ表面上の洗浄流体が蒸発可能な状態にあると、液滴の形成時によく見られるように、洗浄流体に溶解していた残留物すなわち汚染物質が、洗浄流体の蒸発後にウエハ表面上に残留する（その結果、例えば、ウォータスポットを形成する）。蒸発の発生を阻止するためには、洗浄流体を可能な限り速やかに除去し、ウエハ表面上に液滴が形成される事態を回避しなければならない。これを実現する試みとして、スピン乾燥法やＩＰＡ、マランゴニ乾燥法などの幾つかの乾燥技術の一つが用いられる。これらの乾燥技術は、いずれも、ウエハ表面上において、何らかの形態の液体・気体移動界面を用いたものである。このような移動界面は、適切に維持される限り、液滴の形成を生じることなくウエハ表面を乾燥させることができる。しかし、上記のいずれの乾燥法を用いる場合にもよくあるように、もし液体・気体移動界面が崩壊してしまうと、液滴の形成および蒸発の発生によって、ウエハ表面上に汚染物が残留する結果となる。今日最も広く普及している乾燥技術は、スピンリンス乾燥法（ＳＲＤ）である。

図１Ａは、ＳＲＤプロセスの際の、ウエハ１０上における流体の動きを示している。この乾燥プロセスでは、湿ったウエハが、回転１４によって高速回転される。ＳＲＤにおいて、ウエハのすすぎに使用された流体は、流体矢印１６で示されるように、遠心力の作用によってウエハの中心からウエハの外側へと引っ張られ、最終的にウエハから流れ落ちる。流体がウエハから引っ張られるにつれて、ウエハの中心には液体・気体移動界面１２が形成される。この液体・気体移動界面１２は、乾燥プロセスの進行に伴ってウエハの外側へと移動する（すなわち、液体・気体移動界面１２によって生成される円が拡大する）。図１Ａの例において、液体・気体移動界面１２によって形成された円の内側は流体を含まず、液体・気体移動界面１２によって形成された円の外側は流体である。したがって、乾燥プロセスの進行に伴って、液体・気体移動界面１２の内側の部分（乾燥した領域）は増大し、液体・気体移動界面１２の外側の領域（湿った領域）は減少する。しかしながら、前述のように、もし液体・気体移動界面１２が崩壊すると、液滴がウエハ上に形成され、その蒸発によって汚染が引き起こされる。したがって、ウエハ表面が汚染される事態を回避するためには、液滴の形成およびそれに続く蒸発を抑えることが不可欠である。あいにく、現行の乾燥法は、液体移動界面の崩壊に対して部分的に成功しているに過ぎない。

また、ＳＤＲプロセスは、疎水性のウエハ表面を乾燥させることが困難である。疎水性のウエハ表面の乾燥が困難であるのは、このような表面が、水および水を主体とした（水性の）洗浄溶液をはじくからである。したがって、乾燥プロセスが進行し、洗浄流体がウエハ表面から引き離されるにつれて、残りの洗浄流体は、（もし水性ならば）ウエハ表面ではじかれる。その結果、水性の洗浄流体は、疎水性のウエハ表面との接触面積を最小にしようとする。また、水性の洗浄溶液は、表面張力によって（すなわち分子間水素結合によって）自身に固着する傾向がある。したがって、疎水性のウエハ表面には、疎水性相互作用および表面張力によって水性洗浄流体の球（すなわち液滴）が形成され、制御不能な状態に陥る。この液滴の形成は、結果として、前述の有害な蒸発および汚染を引き起こす。ＳＲＤに伴うこれらの制約は、液滴に作用する遠心力が最も小さいウエハの中心で特に深刻である。したがって、ＳＲＤプロセスは、現段階で最も一般的なウエハ乾燥法であるにもかかわらず、特に疎水性のウエハ表面に対して用いられる場合などは、ウエハ表面上で洗浄流体の液滴の形成を低減させるのが困難である。また、ウエハは、部分ごとに異なる疎水性を有する場合もある。

図１Ｂは、代表的なウエハ乾燥プロセス１８を示している。この例において、ウエハ１０の部分２０は親水性の領域を有し、ウエハ１０の部分２２は疎水性の領域を有する。部分２０は水を引き寄せるので、そこには流体２６が溜まる。部分２２は疎水性であるので、水をはじき、その部分のウエハ１０では水膜が薄くなる。したがって、ウエハ１０の疎水性の部分は、多くの場合において、親水性の部分よりも速やかに乾燥する。これは、ウエハ乾燥プロセスの一貫性を損なうので、汚染レベルを増大させ、ひいてはウエハの製品歩留まりを悪化させる。

したがって、ウエハに対する流体の管理および塗布を最適化し、ウエハ表面上に堆積する汚染物を低減させることによって、従来技術で見られる事態を回避することができる方法および装置が必要とされている。このような堆積物は、今日よく見られるように、許容ウエハの歩留まりを悪化させ半導体ウエハの製造コストを増大させる。

本発明は、概して、ウエハの汚染を大幅に低減させつつウエハ表面を処理することができる基板処理装置を提供することによって、これらのニーズを満たすものである。なお、本発明は、プロセス、装置、システム、素子、方法を含む様々な形態で実現することが可能である。以下では、本発明のいくつかの実施形態を説明する。

一実施形態は、基板を処理するための方法を提供する。その方法は、複数の注入口の一部から基板の表面に流体を塗布する工程と、流体が基板に塗布されている最中に、流体の少なくとも一部を基板の表面から除去する工程とを備える。流体の塗布および流体の除去は、メニスカス状の前記流体である流体メニスカス部を基板の表面上に形成することにより行われる。

別の一実施形態は、基板を処理するための装置を提供する。この装置は、複数の導管を有する近接ヘッドと、近接ヘッドに連結され複数の導管のうち対応する一つの導管に流体を供給する流体入力部とを備え、複数の導管のうち対応する一つの導管は、その流体を用いて基板の表面上に流体メニスカス部を生成する。この装置は、流体入力部を通る流体の流れを管理するための流量制御機構も備える。

更に別の一実施形態は、基板を処理するためのシステムを提供する。このシステムは、少なくとも一つの流体メニスカス部を生成するように構成された近接ヘッドと、近接ヘッドに連結され近接ヘッドに流体を供給するように構成された流体入力部とを備える。このシステムは、流体入力部に連結され流体入力部に流体を供給する流体供給部も備える。

本発明は、多数の利点を有する。最も注目すべき利点は、本明細書で開示される装置および方法が、メニスカスの大きさおよび形状を高度かつ強力に管理することによって基板を効率良く処理（例えば、洗浄、乾燥など）する方法ならびに装置を用いている点にある。したがって、これらの工程は、ウエハ表面上に残留する不要な流体や汚染物を低減させて、基板に対する流体の塗布および除去を最適に管理することができる。その結果、ウエハの処理および製造が改善され、このような効率良いウエハ処理によって、ウエハ歩留まりの一層の改善が実現される。

本発明は、近接ヘッドの各ソース注入口への流体の投入を強力かつ高度に管理することによって、最適なウエハ処理を可能にするものである。各流体入力部または一連の流体入力部を管理すれば、各ソース注入口からウエハ表面に塗布される流体を高度に制御することが可能である。そして、各ソース注入口から供給される流体を制御すれば、所望のウエハ処理工程に応じてメニスカス（毛細管現象によって起こる流体表面上の曲面）の大きさおよび形状を調整することが可能である。一実施形態では、各ソース注入口に流体を供給する各流体入力部を通る流体の流れを、流量制御装置を用いて調整することが可能である。追加の実施形態では、互いに同心であるメニスカスや、互いを取り囲むメニスカス、互いに同心であると共に互いを取り囲むメニスカスを、任意の適切な数だけ用いることが可能である。

本発明の原理を例示した添付の図面を参照にする以下の詳細な説明から、本発明の他の特徴および利点が明らかになる。

本発明は、添付の図面を参照にする以下の詳細な説明によって、容易に理解することができる。説明を容易にするため、類似の構成要素は類似の符号で示すものとする。

基板を処理するための方法および装置の発明が開示される。以下の説明では、本発明の完全な理解を可能にするために、多くの詳細が特定されている。しかしながら、当業者ならば明らかなように、本発明は、これらの一部または全部の詳細を特定しなくても実施することができる。また、本発明が不必要に不明瞭になるのを避けるため、周知のプロセス工程の詳細な説明は省略される。

以下では、いくつかの好ましい実施形態に基づいて発明が説明されるが、当業者ならば、以下の説明および図面に目を通すことによって、各種の代替、追加、置換、および等価の形態を考えつくことが可能である。したがって、本発明は、本発明の真の趣旨および範囲に含まれるものとして、これらのあらゆる代替、追加、置換、および等価の形態を含むものと解釈される。

以下の図面は、近接ヘッドを用いる代表的なウエハ処理システムの実施形態を示したものである。近接ヘッドは、ソース注入口に対して変流量入力部を用いることによって、特定の形状、大きさ、および位置を有する１つまたはそれ以上の流体メニスカスを生成する。別の一実施形態では、ソース注入口への流体入力部およびソース排出口からの流体出力部の両方を管理することが可能である。この技術は、例えば乾燥、エッチング、およびメッキなどの各種のウエハ工程を任意に組み合わせて実施するために用いることができる。なお、本明細書で説明されるシステムおよび近接ヘッドは、代表的なものに過ぎず、本明細書で説明されるように、接触する２つまたはそれ以上のメニスカスの生成ならびに移動を可能にする任意の他の適切な構成を用いることも可能である。

図に示された実施形態において、近接ヘッドは、用いられる実施形態に応じて可動であっても良いし静止したままでも良い。一実施形態では、近接ヘッドを静止させたままで、ソース注入口から提供される流体を制御することによって流体メニスカスの部分を生成したり除去したりすることが可能である。したがって、近接ヘッドの大きさおよびウエハの大きさ次第では、ウエハ処理のために近接ヘッドを移動させなくて済む。別の一実施形態では、近接ヘッドを静止させたまま、ウエハを移動させることが可能である。更に別の一実施形態では、ウエハの中心部から縁端部へと近接ヘッドを直線移動させることが可能である。なお、そのほかにも、近接ヘッドをウエハの一方の縁端部からその対角線上のもう一方の縁端部へと直線的に移動させる他の実施形態を用いることも、あるいは、例えば放射運動、円運動、螺旋運動、ジグザグ運動、およびランダム運動などの非直線運動を用いることも可能である。また、ユーザの望みに応じて特定された任意の適切な運動軌道を用いることも可能である。また、一実施形態では、近接ヘッドによってウエハ全面を処理できるように、ウエハを回転させると共に近接ヘッドを直線移動させることが可能である。なお、ウエハを回転させず、ウエハ全面を処理できる動作で近接ヘッドをウエハ上で移動させる他の実施形態を用いることも可能である。

また、本明細書で説明される近接ヘッドおよびウエハ処理システムは、例えば２００ｍｍウエハ、３００ｍｍウエハ、およびフラットパネルなど、任意の形状および大きさの基板を処理するために用いることができる。更に、近接ヘッドの大きさ、ひいてはメニスカスの大きさは可変である。一実施形態において、近接ヘッドの大きさおよびメニスカスの大きさは、処理されるウエハより大きいことが可能である。このような一実施形態では、特定のメニスカス断片を生成したり切り離したりすることによって、メニスカスによるウエハの一部または全部の処理を実現することができる。別の一実施形態において、近接ヘッドの大きさおよびメニスカスの大きさは、処理されるウエハより小さいことが可能である。更に、本明細書で言うところのメニスカスは、例えばブラッシング、リソグラフィ、およびメガソニックなどの他の形態のウエハ処理技術と共に用いることも可能である。

なお、本明細書で説明されるシステムは、代表的なものに過ぎず、本明細書で説明される近接ヘッドは、例えば上記の米国特許出願で説明されたような任意の適切なシステムで用いることが可能である。なお、図２〜４Ｂは、シングルメニスカスの形成を説明した図であるので、これらの図で説明されるプロセス変量（例えば流量および寸法など）は、図５Ａ〜９で説明されるマルチメニスカス近接ヘッドのためのプロセス変量または図１０〜１５で説明されるメニスカス断片を生成するためのプロセス変数と異なる。にもかかわらず、近接ヘッドに入る流体の流れの制御および管理は、任意タイプの流体メニスカスを生成するように構成された任意タイプの近接ヘッド内で管理することが可能である。

図２は、本発明の一実施形態にしたがって、ウエハ処理システム１００を示している。このシステム１００は、ウエハの保持およびウエハの回転の少なくとも一方の操作によってウエハ表面を処理することを可能にするローラ１０２ａ，１０２ｂを有する。システム１００は、また、近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂを有し、これらのヘッドは、一実施形態において、上側アーム１０４ａおよび下側アーム１０４ｂにそれぞれ取り付けられている。一実施形態において、近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂの少なくとも一方は、後ほど詳述される任意の適切な近接ヘッドであることが可能である。近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂは、１つの流体メニスカスを生成するまたは複数の流体メニスカスを生成することができる。したがって、一実施形態において、近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂは、シングルメニスカス近接ヘッド、マルチメニスカス近接ヘッド、または近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂの一方がシングルメニスカス近接ヘッドで他方がマルチメニスカス近接ヘッドであるこれらの組み合わせであることが可能である。本明細書で言うところの「マルチメニスカス近接ヘッド」は、１つまたはそれ以上の流体メニスカスを生成することができる近接ヘッドを意味する。マルチメニスカス近接ヘッドの一実施形態において、第１の流体メニスカスは、第２の流体メニスカスによってほぼ取り囲まれ、別の一実施形態において、第１の流体メニスカスは、第２の流体メニスカスの横に配される。近接ヘッドは、流体メニスカスを生成することができる任意の適切な装置であることが可能である。上側アーム１０４ａおよび下側アーム１０４ｂは、近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂをウエハの半径に沿ってほぼ直線移動させる（または、別の一実施形態では僅かに弧を描きながら移動させる）ことを可能にする組立品の一部を構成することができる。更に別の一実施形態において、組立品は、ユーザの定めた任意の適切な動きで近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂを移動させることが可能である。

一実施形態において、アーム１０４は、近接ヘッド１０６ａをウエハの上方で、近接ヘッド１０６ｂをウエハの下方で、それぞれウエハに近接する位置で保持するように構成される。例えば、代表的な一実施形態において、これは、上側アーム１０４ａおよび下側アーム１０４ｂを垂直方向に移動可能に構成することによって実現される。こうすると、近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂは、それぞれ、水平方向に移動してウエハ処理を開始する位置に到達した後に、垂直方向に移動してウエハに近接する位置に到達することができる。別の一実施形態において、上側アーム１０４ａおよび下側アーム１０４ｂは、処理に先だってメニスカスを生成する位置から近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂを開始させるように構成することができ、近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂの間で生成されたメニスカスは、処理されるウエハ１０８の縁端領域からウエハ表面上に載置される。したがって、上側アーム１０４ａおよび下側アーム１０４ｂは、本明細書で説明されるウエハ処理を可能にする動きで近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂを移動させることができる任意の適切な構成を取ることが可能である。なお、システム１００は、近接ヘッドをウエハに近接する位置に移動させ、複数のメニスカスの生成および制御を行うことができる限り、任意の適切な構成を取ることが可能である。複数のメニスカスは、一実施形態では互いに同心である。なお、近接する位置は、メニスカスを維持することができる限り、任意の適切な距離だけウエハから離れた位置であることが可能である。一実施形態において、近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂ（および本明細書で説明される他の任意の近接ヘッド）は、ウエハから約０．１ｍｍ〜約１０ｍｍの距離にそれぞれ位置することによって、ウエハの表面上に流体メニスカスを生成することができる。好ましい一実施形態において、近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂ（および本明細書で説明される他の任意の近接ヘッド）は、ウエハから約０．５ｍｍ〜約２．０ｍｍの距離にそれぞれ位置することによって、ウエハの表面上に流体メニスカスを生成することができ、更に好ましい一実施形態において、近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂ（および本明細書で説明される他の任意の近接ヘッド）は、ウエハから約１．５ｍｍの距離にそれぞれ位置することによって、ウエハの表面上に流体メニスカスを生成することができる。

一実施形態において、システム１００およびアーム１０４は、近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂをウエハ上の処理済み部分から未処理部分へと移動させることができるように構成される。なお、アーム１０４は、所望のウエハ処理を実現可能な動きで近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂを移動させる、任意の適切な動作で移動することが可能である。一実施形態において、アーム１０４は、モータによる駆動を受けて、近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂをウエハの表面に沿って移動させることが可能である。なお、図中のウエハ処理システム１００は、近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂを有するものとして示されているが、近接ヘッドは、例えば１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、または６つなど任意の適切な数だけ用いることが可能である。また、ウエハ処理システム１００の近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂの少なくとも一方は、例えば、本明細書で説明される任意の近接ヘッドのように、任意の適切な大きさまたは形状を取ることも可能である。本明細書で説明される各種の構成は、近接ヘッドとウエハとの間に流体メニスカスを生成する。流体メニスカスは、ウエハ上を横切るように移動し、ウエハの表面に流体を提供したりウエハの表面から流体を除去したりしてウエハを処理することが可能である。こうすれば、ウエハに提供される流体の種類に応じ、洗浄、乾燥、エッチング、およびメッキの少なくとも１つの処理を実現することが可能である。また、第１の流体メニスカスが特定の一工程を実施する一方で、第１の流体メニスカスを少なくとも部分的に取り囲む第２の流体メニスカスは、第１の流体メニスカスと同じまたは異なる種類のウエハ処理工程を実施することが可能である。したがって、近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂは、本明細書で提示される多数の構成または本明細書で説明される処理を可能にするその他の構成のいずれを取ることも可能である。なお、システム１００は、ウエハの片面のみを処理しても良いし、または、ウエハの上面および下面の両方を処理しても良い。

また、ウエハの上面および下面の少なくとも一方を処理する以外に、システム１００は、ウエハの片面で特定の工程を実施する一方で、ウエハのもう片面では、それと同じ工程を実施するように、または異なる種類の流体もしくは異なる構成のメニスカスを出入りさせることによって異なる工程を実施するように構成することも可能である。近接ヘッドは、また、ウエハの上面および下面の少なくとも一方を処理する以外に、ウエハの斜縁も処理するように構成することができる。これは、ウエハの縁端からメニスカスを降ろして（載せて）ウエハの斜縁を処理することによって実現することができる。なお、近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂは、互いに同種の装置であっても良いし、または、互いに異なる種類の近接ヘッドであっても良い。

処理されるウエハ１０８に近接する位置に所望の近接ヘッドを配することができる限り、ウエハ１０８は、ローラ１０２ａ，１０２ｂによって任意の適切な方向性で保持され、回転されることが可能である。一実施形態において、ローラ１０２ａ，１０２ｂは、時計回りに回転することによって、ウエハ１０８を反時計回りに回転させることが可能である。なお、ローラは、所望のウエハ回転に応じ、時計回りまたは反時計回りのいずれに回転されることも可能である。一実施形態において、ローラ１０２ａ，１０２ｂによってウエハ１０８に付与される回転は、ウエハ上の未処理領域を近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂに近接させる働きをする。しかしながら、回転それ自体は、ウエハを乾燥させることも、またはウエハ表面上の流体をウエハの縁端へと移動させることもない。したがって、代表的なウエハ処理工程において、ウエハ上の未処理領域は、近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂの直線運動およびウエハ１０８の回転の両方を通じて近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂに提示される。ウエハ処理工程それ自体は、少なくとも１つの近接ヘッドによって実施することができる。したがって、一実施形態において、ウエハ１０８上の処理済み部分は、ウエハ処理工程の進行に伴って、ウエハ１０８の中心領域から縁端領域へと螺旋状に拡大すると考えられる。別の一実施形態において、近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂがウエハ１０８の周囲からウエハ１０８の中心へと移動するにつれて、ウエハ１０８上の処理済み部分は、ウエハ１０８の縁端領域からウエハ１０８の中心領域へと螺旋状に拡大すると考えられる。

代表的な一処理工程において、近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂは、ウエハ１０８の乾燥、洗浄、エッチング、およびメッキのうち、少なくとも一工程を実施するように構成することが可能である。代表的な乾燥の一実施形態において、少なくとも１つの第１の注入口は、脱イオン水（ＤＩＷ）を投入するように構成することが可能であり（ＤＩＷ注入口としても知られる）、少なくとも１つの第２の注入口は、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）蒸気を含むＮ₂キャリアガスを投入するように構成することが可能であり（ＩＰＡ注入口としても知られる）、少なくとも１つの排出口は、真空を提供することによって、ウエハと特定の近接ヘッドとの間の領域から流体を除去するように構成することが可能である（真空排出口としても知られる）。なお、いくつかの代表的な実施形態は、ＩＰＡ蒸気を用いているが、例えば窒素、任意の適切なアルコール蒸気、有機化合物、および揮発性化学剤など、水に混和できる任意の他の蒸気を用いることも可能である。

代表的な洗浄の一実施形態は、ＤＩＷの代わりに洗浄溶液を用いることが可能である。代表的なエッチングの一実施形態は、ＤＩＷの代わりにエッチング液を用いて実施することが可能である。また、所望の処理工程の応じ、第１の注入口および第２の注入口から他の溶液を投入することも可能である。

近接ヘッドの面上に配される注入口および排出口は、本明細書で説明されるような安定したメニスカスを用いることができる限り、任意の適切な構成を取ることが可能である。一実施形態において、少なくとも１つのＮ₂／ＩＰＡ蒸気注入口は、少なくとも１つの真空排出口に隣接して配することが可能であり、この少なくとも１つの真空排出口は、更に少なくとも１つの処理流体注入口に隣接して配することが可能である。これは、ＩＰＡ−真空−処理流体の方向性を形成する。このような構成は、内側のメニスカスを少なくとも部分的に取り囲む外側のメニスカスを生成することができる。また、内側のメニスカスは、処理流体−真空の方向性を有する構成によって生成することが可能である。したがって、第２の流体メニスカスによって第１の流体メニスカスを少なくとも部分的に取り囲まれる代表的な一実施形態は、後ほど詳述されるように、ＩＰＡ−真空−第２の処理流体−真空−第１の処理流体−真空−第２の処理流体−真空−ＩＰＡの方向性によって生成することが可能である。なお、望ましいウエハ処理および向上を求められているウエハ処理機構の種類に応じ、例えばＩＰＡ−処理流体−真空、処理流体−真空−ＩＰＡ、および真空−ＩＰＡ−処理流体などの他の方向性の組み合わせを用いることも可能である。好ましい一実施形態では、近接ヘッドとウエハとの間に位置するメニスカスを高度かつ強力に生成し、制御し、移動させてウエハを処理するために、本明細書で説明されるようなＩＰＡ−真空−処理流体の方向性の形態を用いることが可能である。処理流体注入口、Ｎ₂／ＩＰＡ蒸気注入口、および真空排出口は、上記の方向性または流体メニスカスを生成可能である任意の他の適切な方向性を維持できる限り、任意の適切な形態に配置することが可能である。例えば、更なる一実施形態では、所望の近接ヘッド構成に応じ、ＩＰＡ蒸気注入口、処理流体注入口、および真空排出口の少なくとも一者で構成されるセットを、Ｎ₂／ＩＰＡ蒸気注入口、真空排出口、および処理流体注入口に追加することが可能である。なお、注入口および排出口の方向性の厳密な構成は、用途に応じて可変である。例えば、ＩＰＡ注入口、真空排出口、および処理流体注入口のそれぞれの位置は、各口間の距離が一致するように、または一致しないように変更することが可能である。また、ＩＰＡ注入口、真空排出口、および処理流体注入口の各口間の距離は、近接ヘッド１０６ａの大きさ、形状、および構成、ならびに処理用メニスカスの所望の大きさ（すなわちメニスカスの形状および大きさ）に応じて可変である。また、上記の米国特許出願に記載されるように、代表的なＩＰＡ−真空−処理流体の方向性を見いだすことも可能である。

一実施形態において、近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂは、ウエハ１０８の上面および下面にそれぞれ近接する位置に配置されて良く、ウエハ１０８の上面および下面を処理することができるウエハ処理用のメニスカスを、後ほど詳述されるようにＩＰＡ注入口、ＤＩＷ注入口、および真空排出口を用いてウエハ１０８に接触するかたちで生成することができる。真空は、ＩＰＡおよび処理流体の入力とほぼ同時にウエハ表面に近接する領域に提供され、ウエハ表面上に存在しうるＩＰＡ蒸気、処理流体、および流体の少なくとも一者を除去することが可能である。なお、代表的な一実施形態は、ＩＰＡを用いているが、例えば窒素、任意の適切なアルコール蒸気、有機化合物、ヘキサノール、エチルグリコール、およびアセトンなど、水に混和できる任意の他の適切な蒸気を用いることも可能である。これらの流体は、表面張力を変化させる（低下させる）流体としても知られている。なお、近接ヘッド１０６の構成次第では、ＩＰＡ注入口は不要であり、その場合は、ウエハに対する処理流体の提供および除去のみを通じて安定した流体メニスカスを生成することが可能である。メニスカスは、近接ヘッドとウエハとの間の領域にある部分の処理流体である。なお、本明細書において、「出力」という表現は、ウエハ１０８と特定の近接ヘッドとの間の領域から流体を除去することを意味し、「入力」という表現は、ウエハ１０８と特定の近接ヘッドとの間の領域に流体を導入することを意味する。別の一実施形態において、近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂは、僅かに弧を描きながら移動するアームの先端でウエハ１０８を走査することが可能である。

図３は、ウエハ処理工程を実施する近接ヘッド１０６を、本発明の一実施形態に従って示している。図３〜４Ｂは、基本的な流体メニスカスを生成する方法を示し、図５Ａ〜１５は、より複雑な構成のメニスカスを生成するための装置および方法を説明している。図１０〜１５は、近接ヘッドへの入力によって近接ヘッドのソース注入口への流体の入力が可変であるような実施形態を示している。一実施形態において、近接ヘッド１０６は、ウエハ１０８の上面１０８ａに近接する位置を移動することによってウエハ処理工程を実施する。なお、近接ヘッド１０６は、ウエハ１０８の下面１０８ｂの処理（例えば洗浄、乾燥、メッキ、およびエッチングなど）に用いることも可能である。一実施形態において、ウエハ１０８は回転するので、近接ヘッド１０６は、上面１０８ａを処理する間、ヘッドの動きに伴って直線移動することができる。メニスカス１１６は、注入口３０２からのＩＰＡ３１０の提供、排出口３０４からの真空３１２の提供、および注入口３０６からの処理流体３１４の提供を通じて生成することができる。なお、図３に示された注入口／排出口の方向性は、単なる代表例に過ぎず、安定した流体メニスカスを生成可能である限り、任意の適切な注入口／排出口の方向性を用いることが可能である。

図４Ａは、近接ヘッド１０６ａによって行われうるウエハ処理工程を、本発明の一実施形態にしたがって示している。図４Ａは、上面１０８ａが処理される様子を示しているが、ウエハ処理は、ウエハ１０８の下面１０８ｂに対してもほぼ同様に実現することができる。一実施形態において、注入口３０２は、ウエハ１０８の上面１０８ａにイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）蒸気を提供するために使用することが可能であり、注入口３０６は、ウエハ１０８の上面１０８ａに処理流体を提供するために使用することが可能である。また、排出口３０４は、ウエハ表面に近接する領域に真空を提供し、上面１０８ａの上または近くに存在しうる流体または蒸気を除去するために使用することが可能である。前述のように、注入口および排出口は、メニスカス１１６を形成可能である限り、任意に組み合わせて用いることができる。ＩＰＡは、例えばＩＰＡ蒸気などの任意の適切な形態を取ることができ、この場合、蒸気の形態を取るＩＰＡは、Ｎ₂ガスの使用を通じて入力される。更に、ウエハを処理するための流体（例えば洗浄流体、乾燥流体、エッチング流体、およびメッキ流体など）として、ウエハ処理を可能にするまたは促進する任意の適切な流体が用いることが可能である。一実施形態において、ＩＰＡの流入３１０は注入口３０２を通じ、真空３１２は排出口３０４を通じ、そして処理流体の流入３１４は注入口３０６を通じてそれぞれ提供することができる。したがって、もしウエハ１０８上に流体膜が残留する場合は、ＩＰＡの流入３１０によってウエハ表面に第１の流体圧力を印加し、処理流体の流入３１４によってウエハ表面に第２の流体圧力を印加し、ウエハ表面上の処理流体、ＩＰＡ、および流体膜を除去する第３の流体圧力を真空３１２によって印加することができる。

したがって、ウエハ処理の一実施形態において、ウエハ表面に処理流体の流入３１４およびＩＰＡの流入３１０が提供されるにつれて、処理流体の流入３１４は、ウエハ表面上に存在しうる流体と混ざり合う。このとき、ウエハ表面に提供される処理流体の流入３１４は、ＩＰＡの流入３１０に遭遇する。ＩＰＡは、処理流体の流入３１４との間に界面１１８（ＩＰＡ／処理流体界面１１８としても知られる）を形成し、真空３１２と相まって、処理流体の流入３１４およびその他の任意の流体をウエハ１０８の表面から除去する手助けをする。一実施形態において、ＩＰＡ／処理流体界面１１８は、処理流体の表面張力を低下させる。処理流体は、ウエハ表面に向けて提供されたほぼ直後に、排出口３０４を通じて形成される真空によってウエハ表面上の流体と共に除去される。ウエハ表面に向けて提供され、近接ヘッドとウエハ表面との間の領域でウエハ表面上の任意の流体と一瞬だけ共存する処理流体は、メニスカス１１６を形成する。このメニスカス１１６の境界が、ＩＰＡ／処理流体界面１１８である。したがって、メニスカス１１６は、表面に向けて提供されるとほぼ同時にウエハ表面上の任意の流体と共に除去される一定流量の流体である。このように、ウエハ表面からほぼ即時に処理流体を除去すれば、乾燥中のウエハ表面上に液滴が形成される事態を阻止することができる。こうすれば、処理流体による各工程に応じた目的（例えばエッチング、洗浄、乾燥、およびメッキなど）の達成後にウエハ１０８が汚染される可能性を低減させることができる。また、ＩＰＡを下向きに注入することによる（ＩＰＡの流量による）圧力は、メニスカス１１６を封じ込めるのに有用である。なお、ＩＰＡまたは表面張力低下流体を随意に用いるだけの構成もあり、ＩＰＡを提供しない実施形態を用いることも可能である。

一実施形態において、ＩＰＡを含有するＮ₂キャリアガスの流量は、処理流体の流れを近接ヘッドとウエハ表面との間の領域から移動させる、または押し出すことによって、その流れを排出口３０４（真空排出口）に導く手助けをする。流体は、排出口３０４を通って近接ヘッドから排出される。なお、処理流体の流れの押し出しは、工程の必要条件ではなく、メニスカスの境界制御を最適化するために用いることができる。したがって、ＩＰＡおよび処理流体が排出口３０４に引き込まれるとき、それらの流体と共にガス（例えば空気など）も排出口３０４に引き込まれるので、ＩＰＡ／処理流体界面１１８を構成する境界は非連続的である。一実施形態において、排出口３０４から提供される真空によって処理流体、ＩＰＡ、およびウエハ表面上の流体が引っ張られるとき、排出口３０４に至るこれらの流れは非連続的である。この流れの不連続性は、真空作用のもとで液体と気体との組み合わせをストローで引き上げる場合に類似している。したがって、近接ヘッド１０６ａの移動と共にメニスカスも移動し、メニスカスによって占有されていた領域はＩＰＡ／処理流体界面１１８の移動によって乾燥される。また、注入口３０２（随意）、排出口３０４、および注入口３０６は、装置の構成、ならびにメニスカスの所望の大きさおよび形状に応じ、任意の数だけ用いることが可能である。別の一実施形態では、真空排出口に至る液体の流れが総じて連続的であるように、したがって、真空排出口に気体が流れ込むことがないように、液体の流量および真空の流量を調整する。

Ｎ₂／ＩＰＡ、処理流体、および真空の流量としては、メニスカス１１６を維持可能である限り、任意の適切な流量を使用することが可能である。一実施形態において、注入口セット３０６を通じて提供される処理流体の流量は、約２５ミリリットル毎分〜約３，０００ミリリットル毎分である。好ましい一実施形態において、注入口セット３０６を通じて提供される処理流体の流量は、約８００ミリリットル毎分である。なお、流体の流量は、近接ヘッドの大きさに応じて可変である。一実施形態において、大きい近接ヘッドの流体の流量は、小さい近接ヘッドの流体の流量よりも大きいことが可能である。これは、一実施形態において、大きい近接ヘッドほど多数の注入口３０２、注入口３０６、および排出口３０４を有するためである。

一実施形態において、注入口セット３０２を通じて提供されるＮ₂／ＩＰＡ蒸気の流量は、約１リットル毎分（ＳＬＰＭ）〜約１００ＳＬＰＭである。好ましい一実施形態において、ＩＰＡの流量は、約６〜２０ＳＬＰＭである。

一実施形態において、排出口セット３０４を通じて提供される真空の流量は、約１０立方フィート毎時（ＳＣＦＨ）〜約１２５０ＳＣＦＨである。好ましい一実施形態において、排出口セット３０４を通じて提供される真空の流量は、約３５０ＳＣＦＨである。代表的な一実施形態において、Ｎ₂／ＩＰＡ、処理流体、および真空の流量は、流量計を用いて測定することが可能である。

なお、ウエハ処理工程は、用いられる処理流体の種類に応じ、メニスカスを用いて任意の適切な処理を実施することが可能である。例えば、ＳＣ−１およびＳＣ−２などの洗浄流体を処理流体として用いれば、ウエハ洗浄工程を実施することが可能である。同様に、同じ注入口・排出口構成で異なる処理流体を用いれば、ウエハ処理用メニスカスによって、ウエハのエッチングおよびメッキの少なくとも一方を実施することが可能である。一実施形態では、例えばＨＦ、ＥＫＣ専用溶液、およびＫＯＨなどのエッチング流体を用いてウエハのエッチングを実施することが可能である。別の一実施形態では、例えば硫化銅、塩化金、および硫化銀などのメッキ流体を電気入力と共に用いることが可能である。

図４Ｂは、ウエハ両面処理システムで用いられる代表的な近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂの側面を、本発明の一実施形態にしたがって示している。この実施形態において、メニスカス１１６は、Ｎ₂／ＩＰＡ蒸気および処理流体を入力することを目的とした注入口３０２，３０６の使用、ならびにそれに伴って真空を提供することを目的とした排出口３０４の使用を通じて生成される。また、注入口３０６を挟んで注入口３０２の反対側には、処理流体を除去することおよびメニスカス１１６の完全性を維持することを目的とした排出口３０４を設けることが可能である。前述のように、一実施形態において、注入口３０２，３０６は、それぞれＩＰＡの流入３１０および処理流体の流入３１４を提供するために用いることが可能であり、その一方で、排出口３０４は、真空３１２を提供するために用いることが可能である。また、更に別の実施形態において、近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂは、上記の米国特許出願で示された構成を取ることが可能である。例えばウエハ１０８のウエハ表面１０８ａ，１０８ｂなど、メニスカス１１６に接触する任意の適切な表面を、その表面にメニスカス１１６を出入りさせることによって処理することが可能である。

図５Ａ〜１０は、第１の流体メニスカスを少なくとも１つの第２の流体メニスカスによって少なくとも部分的に取り囲まれている代表的な近接ヘッドを示している。なお、第１の流体メニスカスおよび第２の流体メニスカスの少なくとも一方は、例えばリソグラフィ、エッチング、メッキ、洗浄、および乾燥など、任意の適切な基板／ウエハ処理工程の実施を目的として生成することが可能である。第１の流体メニスカスおよび第２の流体メニスカスは、所望の基板処理工程に応じて任意の形状または大きさを取ることが可能である。本明細書で説明される特定の実施形態において、第１の流体メニスカスおよび第２の流体メニスカスは同心であり、第１の流体メニスカスは第２の流体メニスカスによって取り囲まれ、第１の流体メニスカスおよび第２の流体メニスカスは連続した流体接続面を構成する。したがって、第１の流体メニスカスによって基板が処理された後、第１の流体メニスカスによって処理された部分のウエハは、大気に実質的に接触することなく直ちに第２の流体メニスカスによって処理される。また、第１の流体メニスカスは、所望の工程に応じ、一実施形態では第２の流体メニスカスに接触して良く、別の一実施形態では第２の流体メニスカスに直接接触しなくて良い。

図５Ａは、本発明の一実施形態にしたがって、マルチメニスカス近接ヘッド１０６−１を示している。該マルチメニスカス近接ヘッド１０６−１は、ウエハ表面に第１の流体を提供することができる複数のソース注入口３０６ａを含む。第１の流体は、複数のソース排出口３０４ａを通じて提供される真空によって、ウエハ表面から除去することができる。したがって、第１の流体メニスカスは、マルチメニスカス近接ヘッド１０６−１の処理表面の第１の流体メニスカス領域４０２内に設けられた導管によって生成することが可能である。

マルチメニスカス近接ヘッド１０６−１は、また、ウエハ表面に第２の流体を提供することができる複数のソース注入口３０６ｂを含むことも可能である。第２の流体は、複数のソース排出口３０４ｂを通じて提供される真空によって、ウエハ表面から除去することができる。一実施形態において、第２の流体の一部は、第１の流体の除去に伴って複数のソース排出口３０４ａからも除去される。一実施形態において、複数のソース排出口３０４ａは、ソース注入口３０６ａ，３０６ｂを通じてウエハに提供された液体を除去するので、単相流体除去導管と称することも可能である。また、複数のソース排出口３０４ｂは、ソース注入口３０６ｂからの第２の流体と流体メニスカスの外の空気とを除去するので、二相除去導管と称することも可能である。したがって、一実施形態において、排出口３０４ｂは液体および気体の両方を除去するのに対し、排出口３０４ａは液体のみを除去する。したがって、第２の流体メニスカスは、マルチメニスカス近接ヘッド１０６−１上の処理表面の第２の流体メニスカス領域４０４内に設けられた導管によって形成することが可能である。

マルチメニスカス近接ヘッド１０６−１は、ウエハ表面に第３の流体を提供することができる複数のソース注入口３０２を随意に含むことができる。一実施形態において、第３の流体は、ウエハ表面に第２の流体を提供することによって形成される第２の流体メニスカスの液体・気体境界の表面張力を低下させることができる表面張力低下流体であることが可能である。

また、マルチメニスカス近接ヘッド１０６−１（または本明細書で取り上げられる任意の他の近接ヘッド）の処理表面（例えばマルチメニスカス近接ヘッドの表面領域のうち導管が存在する領域）は、例えば平らな表面、隆起した表面、および凹んだ表面などの任意の適切な形状構造を取ることが可能である。一実施形態において、マルチメニスカス近接ヘッド１０６−１の処理表面は、ほぼ平らな表面を有することが可能である。

図５Ｂは、本発明の一実施形態にしたがって、マルチメニスカス近接ヘッド１０６−１の断面を示している。マルチメニスカス近接ヘッド１０６−１は、複数のソース注入口３０６ａを通じて第１の流体を提供し、複数のソース排出口３０４ａを通じて第１の流体を除去することできる。第１の流体メニスカス１１６ａは、複数のソース排出口３０４ａによってほぼ取り囲まれた領域の下方に位置する。マルチメニスカス近接ヘッド１０６−１は、また、複数のソース注入口３０６ｂを通じて第２の流体を提供し、第２の流体メニスカスの片側に位置する複数のソース排出口３０４ａおよびもう片側に位置する複数のソース排出口３０４ｂを通じて第２の流体を除去することもできる。一実施形態では、第２の流体メニスカス１１６ｂを構成する流体の表面張力を低下させる目的で、複数のソース注入口３０２によって第３の流体を提供することが可能である。複数のソース注入口３０２は、第２の流体メニスカス１１６ｂをより良く閉じ込められるように、随意に傾斜して設けることが可能である。

図６Ａは、本発明の一実施形態にしたがって、マルチメニスカス近接ヘッド１０６−２を示している。該近接ヘッド１０６−２は、一実施形態において、設備プレート４５４およびボディ４５６を含む。なお、近接ヘッド１０６−２は、本明細書で説明されるような第１の流体メニスカスおよび第２の流体メニスカスを生成可能である限り、部品の数および種類の少なくとも一方を任意に適切に設定することが可能である。設備プレート４５４およびボディ４５６は、一実施形態ではボルトで締め合わせることができ、別の一実施形態では接着剤で接合することができる。設備プレート４５４およびボディ４５６は、ユーザの望む用途および工程に応じ、同じ材料で作成したり異なる材料で作成したりすることが可能である。

近接ヘッド１０６−２は、導管を有する処理表面４５８を含み、処理表面４５８は、それらの導管を通じて、ウエハの表面に流体を提供したりウエハの表面からウエハを除去したりすることができる。一実施形態において、処理表面４５８は、隆起領域４５２によって示されるように、表面４５３よりも隆起している。なお、処理表面４５８は、必ずしも隆起している必要はなく、処理されるウエハ表面に対向する近接ヘッド１０６−２の表面４５３とほぼ同一の平面を構成することも可能である。

図６Ｂは、本発明の一実施形態にしたがって、近接ヘッド１０６−２の処理表面４５８を示している。一実施形態において、処理表面４５８は、近接ヘッド１０６−２の流体メニスカス生成領域である。処理表面４５８は、第１の流体メニスカスおよび第２の流体メニスカスを生成可能であるように、任意の適切な数および種類の導管を含むことが可能である。一実施形態において、処理表面４５８は、流体注入口３０６ａ、流体排出口３０４ａ、流体注入口３０４ｂ、流体排出口３０４ｂ、および流体注入口３０２を含む。

流体注入口３０６ａは、ウエハの表面に第１の流体を提供することが可能であり、流体注入口３０６ｂは、ウエハの表面に第２の流体を提供することが可能である。また、流体排出口３０４ａは、真空の提供によって、ウエハの表面から第１の流体および第２の流体の一部を除去することが可能であり、流体排出口３０４ｂは、真空の提供によって、ウエハの表面から第２の流体の一部を除去することが可能であり、流体注入口３０２は、第２の流体の表面張力を低下させる流体を提供することが可能である。第１の流体および第２の流体の少なくとも一方は、リソグラフィ、エッチング、メッキ、洗浄、すすぎ、および乾燥のうち、任意の一工程を促進することができる任意の適切な流体であることが可能である。

図６Ｃは、マルチメニスカス近接ヘッド１０６−２の処理表面４５８を、本発明の一実施形態にしたがって、より詳細に示している。一実施形態において、処理表面４５８は、流体注入口３０６ａおよび流体排出口３０４ａを含む第１の流体メニスカス領域４０２を含む。処理表面４５８は、また、流体注入口３０６ｂ、流体排出口３０４ｂ、および流体注入口３０２を含む第２の流体メニスカス領域４０４を含む。したがって、第１の流体メニスカス領域４０２は、第１の流体メニスカスを生成することができ、第２の流体メニスカス領域４０４は、第２の流体メニスカスを生成することができる。

図６Ｄは、ボディ４５６と結合してマルチメニスカス近接ヘッド１０６−２を構成する設備プレート４５４を、本発明の一実施形態にしたがって示している。流体注入口３０６ａ，３０６ｂ，３０２に対応する流路は、マルチメニスカス近接ヘッド１０６−２の設備プレート４５４からボディ４５６へと流体を提供し、流体排出口３０４ａ，３０４ｂに対応する流路は、ボディ４５６から設備プレート４５４へと流体を除去する。一実施形態において、流体注入口３０６ａ、流体排出口３０４ａ、流体注入口３０６ｂ、流体排出口３０４ｂ、および流体注入口３０２は、それぞれ流路５０６ａ，５０４ａ，５０６ｂ，５０４ｂ，５０２に対応付けられている。

図６Ｅは、本発明の一実施形態にしたがって、近接ヘッド１０６−２の断面を示している。図６Ｄを参照にして上述されたように、流路５０６ａ，５０６ｂ，５０２は、それぞれ、第１の流体、第２の流体、および第３の流体を流体注入口３０６ａ，３０６ｂ，３０２に提供することができる。また、流路５０４ａは、第１の流体と第２の流体との混合を流体排出口３０４ａから除去することができ、流路５０４ｂは、第２の流体と第３の流体との混合を流体排出口３０４ｂから除去することができる。一実施形態において、第１の流体は、ウエハ表面に対し、例えばエッチング、リソグラフィ、洗浄、すすぎ、および乾燥などの任意の適切な工程を実施することができる第１の処理流体である。第２の流体は、第１の流体と同じ、または異なる第２の処理流体である。第１の流体と同様に、第２の流体も、例えばエッチング、リソグラフィ、洗浄、すすぎ、および乾燥などの工程を促進することができる任意の適切な処理流体であることが可能である。

図７は、本発明の一実施形態にしたがって、代表的なウエハ処理工程におけるマルチメニスカス近接ヘッドの断面を示している。図７（および図８Ａ）は、ウエハ１０８の上面を処理する様子を示しているが、当業者ならば明らかなように、ウエハ１０８は、ウエハ１０８の上面に配された本明細書で説明される任意の近接ヘッドおよびウエハ１０８の下面に配された本明細書で説明される任意の近接ヘッドによって、上面および下面を同時に処理することが可能である。一実施形態では、第１のウエハ処理化学剤が、流体注入口３０６ａを通じてウエハに提供される。第１のウエハ処理化学剤によるウエハ表面の処理後、その第１のウエハ処理化学剤は、流体排出口３０４ａを通じてウエハ表面から除去される。第１のウエハ処理流体は、マルチメニスカス近接ヘッド１０６−２とウエハ１０８との間に第１の流体メニスカス１１６ａを形成することができる。一実施形態では、例えば脱イオン水（ＤＩＷ）などの第２の処理流体が、流体注入口３０６ｂを通じてウエハ表面に提供される。

前述のように、第２の処理流体は、ウエハ表面上で所望の工程を実現することができる任意の適切な流体であることが可能である。ＤＩＷによるウエハ表面の処理後、ＤＩＷは、ソース排出口３０４ａ，３０４ｂの両方を通じてウエハ表面から除去される。マルチメニスカス近接ヘッド１０６−２とウエハ表面との間のＤＩＷは、第２の流体メニスカス１１６ｂを形成することが可能である。

一実施形態では、第２の流体メニスカス１１６ｂの液体・気体境界を安定に維持するために、例えば窒素ガスに含有されるイソプロピルアルコール蒸気などの表面張力低下流体を、ソース注入口３０２からウエハ表面へと随意に提供することが可能である。一実施形態において、第２の流体メニスカス１１６ｂは、第１の流体メニスカス１１６ａをほぼ取り囲むことができる。こうすると、第２の流体メニスカス１１６ｂは、第１の流体メニスカス１１６ａによるウエハ表面の処理後、ほぼ直ちに、その第１の流体メニスカス１１６ａによって処理された部分のウエハ表面に作用しはじめることができる。したがって、一実施形態において、第２の流体メニスカス１１６ｂは、第１の流体メニスカス１１６ａの回りに第１の流体メニスカス１１６ａと同心の輪を形成する。なお、第１の流体メニスカス１１６ａは、例えば円形、楕円形、正方形、長方形、三角形、および四辺形など、任意の適切な幾何学形状を取ることが可能である。第２の流体メニスカス１１６ｂは、第１の流体メニスカス１１６ａの形状如何によらず、第１の流体メニスカス１１６ａを少なくとも部分的に取り囲むように構成することができる。なお、前述のように、第１の流体メニスカス１１６ａおよび第２の流体メニスカス１１６ｂの少なくとも一方は、所望のウエハ処理工程に応じて任意の適切な流体を用いることが可能である。

なお、安定した流体メニスカスを生成するためには、ソース注入口３０６ａを通じて第１の流体メニスカスに入力される第１の流体の量が、ソース排出口３０４ａを通じて除去される第１の流体の量にほぼ等しいことが望ましい。そして、ソース注入口３０６ｂを通じて第２の流体メニスカスに入力される第２の流体の量は、ソース排出口３０４ａ，３０４ｂを通じて除去される第２の流体の量にほぼ等しいことが望ましい。一実施形態において、これらの流体の流量は、ウエハ１０８から近接ヘッド１０６−２までの距離４８０によって決定される。なお、距離４８０は、メニスカスを安定した状態で維持することおよび移動させることができる限り、任意の適切な大きさであることが可能である。一実施形態において、距離４８０は、５０ミクロン〜５ミリメートルで良く、別の一実施形態において、距離４８０は、０．５〜２．５ミリメートルで良い。距離４８０は、好ましくは、約１〜１．５ミリメートルである。一実施形態において、距離４８０は、約１．３ミリメートルである。

図７に示される流体の流量は、第１の流体メニスカスおよび該第１の流体メニスカスをほぼ取り囲む第２の流体メニスカスを生成することができる任意の適切な流量であることが可能である。これらの流量は、第１の流体メニスカスと第２の流体メニスカスとの所望の区別に応じて異なることが可能である。一実施形態において、ソース注入口３０６ａは、約６００ｃｃ毎分の流量で第１の流体を提供することが可能であり、ソース注入口３０６ｂは、約９００ｃｃ毎分の流量で第２の流体を提供することが可能であり、ソース排出口３０４ａは、約１２００ｃｃ毎分の流量で第１の流体および第２の流体を除去することが可能であり、ソース排出口３０４ｂは、約３００ｃｃ毎分の流量で第２の流体および空気（もし、Ｎ₂に含有されるＩＰＡ蒸気などの表面張力低下流体をウエハ表面に提供する場合は、そのＮ₂に含有されるＩＰＡ蒸気）を除去することが可能である。一実施形態において、ソース排出口３０４ａを通じて排出される流体の流量は、ソース注入口３０６ａを通じて提供される流体の流量の２倍に等しいことが可能である。ソース注入口３０６ｂを通じて提供される流体の流量は、ソース注入口３０６ａを通じて提供される流量に３００ｃｃ毎分を加えた量に等しいことが可能である。なお、当業者ならば明らかなように、ソース注入口３０６ａ，３０６ｂとソース排出口３０４ａ，３０４ｂとの間の具体的な流量関係は、本明細書で説明される処理領域の構成および近接ヘッドの構成の少なくとも一方に応じて可変である。

図８は、長方形のメニスカスを伴うマルチメニスカス近接ヘッド１０６−４を、本発明の一実施形態にしたがって示している。この実施形態において、マルチメニスカス近接ヘッド１０６−４は、メニスカス１１６ｃに取り囲まれた正方形のメニスカス１１６ａ’を有し、メニスカス１１６ｃは、更に、外側の流体メニスカス１１６ｂ’によって取り囲まれている。なお、当業者ならば明らかなように、これらのメニスカス１１６ａ’，１１６ｃ，１１６ｂ’は、本明細書で説明された注入口／排出口の構成を変更することによって生成することが可能である。一実施形態において、ソース注入口３０６ａ，３０６ｃ，３０６ｂは、それぞれ、第１の流体、第２の流体、および第３の流体をウエハに提供するように構成することができる。また、ソース排出口３０４ａ，３０４ｃ，３０４ｂは、それぞれ、（真空によって）第１の流体および第２の流体、第２の流体および第３の流体、ならびに第３の流体および空気を除去するように構成することができる。また、第３の流体メニスカスの外側の部分に表面張力低下流体を提供するために、ソース注入口３０２を随意に用いることも可能である。

なお、当業者ならば明らかなように、図８を参照にして上述された各流体メニスカス１１６ａ’，１１６ｃ，１１６ｂ’は、ウエハ表面に対し、例えばエッチング、洗浄、リソグラフィ、すすぎ、および乾燥などの任意の適切な工程を実施することが可能である。

図９は、長楕円形の流体メニスカスを伴うマルチメニスカス近接ヘッド１０６−５を、本発明の一実施形態にしたがって示している。一実施形態において、流体メニスカス１１６ａは、（一実施形態では縦方向の）両側を流体メニスカス１１６ｃ−１，１１６ｃ−２によって取り囲まれ、流体メニスカス１１６ｃ−１，１１６ｃ−２は、更に、流体メニスカス１１６ｂ−１，１１６ｂ−２によって取り囲まれている。なお、図９に示された各流体メニスカスは、ウエハ表面に対し、例えばエッチング、洗浄、リソグラフィ、すすぎ、および乾燥などの任意の適切な工程を実施することが可能である。また、図に示されたメニスカスは、本明細書で説明される手順および装置に矛盾しない任意の適切な方法で生成することが可能である。

図１０〜１６は、近接ヘッド内に設けられたソース注入口３０６に入る流体の流れを変化させることによって、ソース注入口から近接ヘッドとウエハとの間の領域に入る流体の流れを変化させることができる流量制御機構を、近接ヘッドへの流体入力部に含ませた場合について、その代表的な実施形態を示している。また、近接ヘッドのソース排出口３０４に接続された流体出力部を通る流体の流れも、近接ヘッドからの流体の流れを変化させることができる流量制御機構によって制御することが可能である。なお、流量制御機構は、流体の流れを変化させることができる任意の適切な装置であることが可能である。一実施形態において、流量制御機構は、オンにしたりオフにしたりすることが可能な弁であって良い。別の一実施形態において、弁は、流量ゼロの状態から一定規模の入力部を通せる最大流量まで流量を変化させることができる設定部を任意の適切な数だけ有することが可能である。流量制御機構は、各流体入力部にそれぞれ設けることも可能だし、複数の流体入力部を通る流れを一括して管理することも可能である。

一実施形態では、近接ヘッドからの流体出力部を通じて提供される真空も、流量制御機構の使用を通じて変化させることができる。その結果、少なくとも１つのソース注入口および少なくとも１つのソース排出口が、それぞれを通る流体の流れを管理され、制御されることになる。一実施形態では、ソース注入口およびソース排出口の少なくとも一方を通る流体の流れを変化させることによって、近接ヘッドを、複数の断片からなる流体メニスカスを一度に形成または除去できるように、または所望の形状もしくは大きさを得られるまで流体メニスカス断片を漸次に生成または除去できるように、構成することができる。これは、特定のメニスカス断片に対応する各ソース注入口または各ソース排出口を通る流体の流れを調整することによって実現することが可能である。別の一実施形態では、近接ヘッドへの流体入力部と近接ヘッドからの流体出力部との両方を協調的に管理することによって流体メニスカス断片を制御することが可能である。また、１つまたはそれ以上の流体入力部または流体出力部のための流量制御機構は、例えば流体マニホールドなどの流体供給装置または流体排除装置の中に設けることも可能である。また、流量制御機構は、各ソース注入口または各ソース排出口の中に設けることも可能である。

なお、以下に示される近接ヘッド１０６の側面図において、ソース排出口３０４およびソース注入口３０２は、ソース注入口３０６に流体入力部が接続されていることをより明確に示すために、図示を省略されている。

図１０Ａは、流体入力部を伴う近接ヘッド１０６の側面を、本発明の一実施形態にしたがって示している。一実施形態において、複数のソース注入口３０６の各自は、複数の流体入力部４０２のうち、対応する１つの流体入力部にそれぞれ接続されている。なお、複数の流体入力部のうち、１つまたは複数の流体入力部からソース注入口３０６に入力される流体の流れは、流量制御装置４０４の使用を通じて独立に制御することができる。一実施形態では、図１０Ａに示されるように、複数の流体入力部の各自に流量制御装置４０４を設けることが可能である。なお、流量制御装置４０４は、例えば、弁、ビンチオフデバイス、ゲート、栓、流量制限器、蝶形弁、および球状弁など、流体の流れを制御することができる任意の適切なデバイスであることが可能である。一実施形態において、流量制御装置４０４は、閉開によって任意の適切な部分流を設定することができる弁であることが可能である。したがって、一実施形態では、複数の変流量流体入力部４０２の各自を通って複数のソース注入口３０６に至る流体の流れを制御することによって、対応するソース注入口３０６による制御のもとで、流体メニスカス断片を生成したり排除したりすることが可能である。

また、複数のソース排出口３０４のうち、対応する１つのソース排出口から流体を除去するために、流体出力部を用いることも可能である。また、流量制御機構は、流体出力部を通る流体の流れを制御することによって、流体出力部の接続先である対応するソース排出口を通じて行われるメニスカスからの流体の除去を制御することが可能である。

一実施形態において、流体メニスカス断片の生成が望まれているときは、流量制御装置を開状態に設定することによって、各ソース注入口３０６を通る流量を３５〜５５ミリメートル毎分にすることが可能である。ソース注入口３０６は、ソース排出口３０４から約０．１２５インチ〜約０．５インチだけ離して設けることが可能である。また、ソース注入口３０２は（もし使用されるならば）、ソース注入口３０６から約０．６２５インチ〜約０．１２５インチの距離に設けることが可能である。これらのパラメータは、本明細書で説明される任意の適切な近接ヘッド１０６に対して用いることが可能である。なお、上記のプロセス変数は、所望のウエハ処理条件およびウエハ処理工程の少なくとも一方に応じて適切に変化させることが可能である。

図１０Ｂは、近接ヘッド１０６−６の処理領域の正面を、本発明の一実施形態にしたがって示している。処理領域は、近接ヘッド１０６−６のうち、工程の際に近接ヘッド１０６−６の導管によってウエハ表面上に流体メニスカスを生成する部分である。近接ヘッド１０６−６の処理領域は、複数の導管を含むことができ、これらの導管は、ソース注入口３０２，３０６およびソース排出口３０４であって良い。一実施形態において、処理領域は、領域４４０，４４２，４４４を含む。複数のソース注入口３０６を配された領域は、領域４４４として示される。複数のソース注入口３０６は、複数のソース排出口３０４を含む領域４４２によって取り囲まれる。複数のソース排出口３０４は、複数のソース注入口３０２を含みうる領域４４０によって部分的に取り囲まれる、または同領域４４０に隣接することが可能である。前述のように、複数のソース注入口３０６は、近接ヘッド１０６−６の上面とウエハ１０８との間の領域に処理流体を提供することができる。複数のソース排出口３０４は、メニスカスを構成する流体の一部を、近接ヘッド１０６−６の上面とウエハ１０８との間の領域から除去することができる。一実施形態において、複数のソース注入口３０６は、それぞれ、対応する複数の流体入力部４０２の各自から流体を受け取ることができる。なお、図１０Ｂに示された導管パターンは、単なる代表例に過ぎず、複数の導管のうち１つまたはそれ以上の導管が流量制御機構によって個別に流量を制御される限り、流体メニスカスを生成可能な任意の適切な導管パターンを流体入力部４０２と共に用いることが可能である。

図１０Ｃは、本発明の一実施形態にしたがって、近接ヘッド１０６−６を示しており、図中には、近接ヘッド１０６−６の作動時にメニスカス断片を形成する導管を伴う領域４４８，４５０，４５２，４５４，４５６，４５８，４６０，４６２，４６４，４６６，４６８，４７０，４７２が示されている。一実施形態において、各領域４４８，４５０，４５２，４５４，４５６，４５８，４６０，４６２，４６４，４６６，４６８，４７０，４７２内のソース注入口３０６、ソース排出口３０４、およびソース注入口３０２は、それぞれ個別に管理することが可能である。このようにすれば、各領域４４８，４５０，４５２，４５４，４５６，４５８，４６０，４６２，４６４，４６６，４６８，４７０，４７２に出入りする流体の流れを個別にオンにしたりオフにしたりし、それによって、各領域に対応する流体メニスカス断片を生成したり除去したりすることができる。なお、流体メニスカス断片は、（２つ以上の）注入口からなる注入口グループと、（２つ以上の）排出口からなる排出口グループとによって生成することも可能である。また、注入口グループおよび排出口グループは、それぞれ、対応する流体入力部および流体出力部を有することも可能である。

図１０Ｄは、本発明の一実施形態にしたがって、ウエハ処理システムをマクロ的に示している。一実施形態において、該ウエハ処理システムは、流体メニスカスを提供することによってウエハ１０８を処理する近接ヘッド１０６−６を有する。近接ヘッド１０６−６は、流体メニスカス１１６を構成する流体を提供するためのソース注入口と、流体メニスカス１１６から流体を除去するためのソース排出口とを有することが可能である。近接ヘッド１０６−６は、複数の流体入力部４０２および複数の流体出力部４０６に取り付けることが可能である。複数の流体入力部４０２は、それぞれ流量制御装置４０４を有することが可能であり、複数の流体出力部４０６は、それぞれ流量制御装置４０４を有することが可能である。複数の流体入力部４０２は、複数のソース注入口のうち、対応する１つのソース注入口にそれぞれ接続され、複数の流体出力部４０６は、複数のソース排出口のうち、対応する１つのソース排出口にそれぞれ接続される。流量制御装置４０４は、複数の流体入力部４０２および複数の流体出力部４０６を通る流体の流れを通したり止めたりすることによって、流体メニスカス１１６の断片の生成または除去を管理することが可能である。一実施形態において、流体メニスカス１１６の断片が生成されるとき、その流体メニスカス１１６の断片に流体を提供するソース注入口に対応する流体入力部は、その特定の流体入力部用の流量制御装置４０４によって開かれて、流体を通す。それとほぼ同時に、その流体メニスカス１１６の断片から流体を除去するソース排出口に対応する流体出力部は、その特定の流体出力部用の流量制御装置４０４によって開かれて、流体を通す。したがって、流体メニスカス１１６の断片の生成および除去は、各流体入力部および各流体出力部を通る流体の流れを独立に管理することによって実現される。

このウエハ処理システムは、流体入力部４０２および流体出力部４０６に結合可能な流体供給部４２２を含むことも可能である。流体供給部４２２は、流体入力口４０２に流体を提供すると共に流体出力部４０６から流体を除去することができる任意の適切な装置であることが可能である。一実施形態において、流体供給部４２２は、各入力部４０２に入る流体の流れを管理すると共に各出力部４０６から出る流体の流れを管理することができるマニホールドであることが可能である。別の一実施形態において、流体供給部４２２は、流量を制御することが可能であり、その内部に流量制御機構を有することができる。

図１１Ａは、複数の流体入力部４０２から流体を供給される近接ヘッド１０６を、本発明の一実施形態にしたがって示している。一実施形態において、近接ヘッドは、所望のメニスカスの数および形状の少なくとも一方に応じてメニスカス１１６の断片を生成または除去することが可能であるように、複数の流体入力部４０２に接続される。メニスカス１１６の断片は、複数のソース注入口３０６のうち、特定の１つまたは複数の注入口によって形成されたメニスカス１１６の個別部分であることが可能である。メニスカス１１６の各断片は、また、複数のソース排出口３０４のうち、特定の１つまたは複数の排出口によって管理することも可能である。一実施形態において、複数のソース注入口３０６のうち特定の注入口を通る流体の流れと、複数のソース排出口３０４のうち特定の排出口を通る流体の流れとは、互いに関連し合っているので、ソース注入口３０６の１つがウエハ表面に流体を提供するのを停止したとき、それに対応するソース排出口３０４もウエハ表面から流体を除去するのを停止することができる。図１１Ａに示された代表的な流体メニスカス生成工程では、複数の流量制御装置４０４の全部が作動状態にあるので、複数のソース注入口３０６の全部が流体を供給される。したがって、ウエハ１０８上に形成されるものとして示された流体メニスカスは、図１１Ａに示された実施形態の近接ヘッド１０６−６によって生成されうる最大サイズの流体メニスカスである。

図１１Ｂは、図１１Ａの近接ヘッド１０６−６によってウエハ１０８上に形成された流体メニスカス１１６を、本発明の一実施形態にしたがって示している。なお、メニスカスの大きさおよび形状の少なくとも一方は、任意の適切な手法で決定することが可能である。一実施形態において、メニスカス１１６の広がりは、ウエハ１０８の半径を超えることが可能である。したがって、メニスカス１１６の特定の断片の生成または除去は、対応するソース注入口３０６に流体を供給する特定の流体入力部をオンにしたりオフにしたりすることによって実現することが可能である。したがって、一実施形態では、近接ヘッド１０６−６を移動させなくても、どのソース注入口に流体が供給されるか（およびどのソース排出口が流体除去用の真空を提供されるか）に応じ、双方向の矢印４１６に示されるように流体メニスカス１１６を縮めたり広げたりすることが可能である。図１１Ｂに示されるように、流体メニスカス１１６がウエハ１０８の半径を僅かに超える広がりを有する場合は、ウエハ１０８を近接ヘッド１０６の下で移動させることが可能である。別の一実施形態では、近接ヘッドによってウエハ表面上にメニスカス１１６を形成し、その流体メニスカス１１６をウエハ上で移動させることが可能である。更に別の一実施形態では、近接ヘッド１０６によってウエハよりも広い領域を覆うことが可能である。このとき、近接ヘッド１０６は、ウエハの各部分で選択的にメニスカスを生成することによって、近接ヘッド１０６またはウエハを移動させることなくウエハの全面を処理することが可能である。

図１１Ｃは、複数の変流量流体入力部の一部がオン状態にある作動時の近接ヘッド１０６−６を、本発明の一実施形態にしたがって示している。図中の複数の流体入力部の一部４８２は、複数の変流量流体入力部の一部４８２を通る流体の流れを通すように設定された流量制御装置４０４によって、開かれた状態にある。そして、図中の複数の流体入力部の一部４８４は、複数の変流量流体入力部の一部４８４を通る流体の流れを止めるように設定された流量制御装置４０４によって、閉じられた状態にある。したがって、複数のソース注入口３０６のうち、複数の変流量流体入力部の一部４８２による供給を受ける対応する注入口は、ウエハ１０８と近接ヘッド１０６−６との間の領域に流体を提供する。ウエハへの流体の提供は、流体メニスカス１１６を形成する。これに対し、複数の変流量流体入力部の一部４８４は、流量制御装置４０４を閉じられているので、対応する複数のソース供給口３０６に流体を供給することはない。

また、ソース注入口に対応して設けられた近接ヘッド１０６からの流体出力部は、近接ヘッド１０６内に定められたソース注入口からの流体の流れを管理することができ、したがって、特定の１つまたは複数のソース排出口を通じて除去される流体の量を管理することが可能である。したがって、特定のメニスカス断片の生成が望まれているとき、対応するソース注入口３０６および対応するソース排出口３０４（図１１Ｃに図示しない）は、それぞれに関連付けられた流体入力部および流体出力部に流体が流れることを可能にすることによって作動される。

図１１Ｄは、図１１Ｃに示されるような変流量流体入力部４０２の構成を有する近接ヘッド１０６−６によって形成されたメニスカス１１６を、本発明の一実施形態にしたがって示している。流体メニスカス１１６は、双方向の矢印４９０によって示されるように、縮めたり広げたりすることが可能である。これは、流体入力部を通って複数のソース注入口３０６のうち特定の注入口に至る流体の流れをオンにしたりオフにしたりすることによって実現することができる。また、流体出力部を通って複数のソース排出口３０４のうち特定の排出口に至る流体の流れをオンにしたりオフにしたりすることも可能である。１つまたはそれ以上の流体メニスカス断片の生成が望まれる場合は、ソース注入口３０６およびソース排出口３０４を通じて流体の流れを形成することが可能である。特定のソース注入口に至る流体の流れがオンにされると、その特定のソース注入口によって供給されたメニスカス断片が形成される。反対に、特定のソース注入口に至る流体の流れがオフにされると、その特定のソース注入口によって供給されたメニスカス断片が除去される。一実施形態において、特定のソース排出口から出る流体の流れは、対応するソース注入口に至る流体の流れがオン状態にあるときにオンにされることによってメニスカス断片を生成することができ、対応するソース注入口に至る流体の流れがオフ状態にあるときにオフにされることによってメニスカス断片を除去することができる。場合によっては、ウエハ表面上に生成された流体メニスカスの境界に、ソース注入口３０２によってＩＰＡ／Ｎ₂蒸気を随意に提供することも可能である。ソース注入口３０２に通じる流体入力部は、対応するソース注入口３０６およびソース排出口３０４が閉じた状態にあるときに閉じられることによって、特定の流体メニスカス断片をオフ状態にすることができる。また、ソース注入口３０２に通じる流体入力部は、対応するソース注入口３０６およびソース排出口３０４がオン状態にあるときにオンになることによって、特定の流体メニスカス断片を生成することもできる。

図１１Ｅは、本発明の一実施形態にしたがって、図１１Ｄで説明されたような作動時の近接ヘッド１０６−６を示しており、図中において、領域４８４は、対応する各流量制御装置４０４がオフ状態にある流体入力部を示し、領域４８２は、対応する各流量制御装置４０４がオン状態にある流体入力部を示している。領域４８４は、流体入力部４０２を含み、各流体入力部４０２は、形成可能なメニスカス断片にそれぞれ対応している。領域４８２の流体入力部４０２は、ソース注入口に対応する部分の近接ヘッド１０６に流体を提供する。流体入力部４０２による供給を受ける各ソース注入口は、流体メニスカス断片をそれぞれ生成することができる。図１１Ｅに示されるように、ウエハ１０８上に形成された流体メニスカス１１６の各断片は、領域４８２の流体入力部４０２から積極的な流体の供給を受けるソース注入口に対応している。したがって、適切な流量制御装置４０４を任意にオンにすれば、対応するソース注入口によるウエハへの流体の影響によって、対応する適切な流体メニスカス断片を任意に生成することが可能である。前述のように、管理対象となるメニスカス片に対応するソース排出口を通じて行われるメニスカスからの流体の排除は、近接ヘッドに接続された流体出力部を通る流体の流れを調整することによって制御することが可能である。

図１１Ｆは、別の代表的なメニスカスを生成する場合の作動時の近接ヘッド１０６−６を、本発明の一実施形態にしたがって示している。図１１Ｆに示された代表的な一実施形態において、領域４８２の流体入力部４０２は、近接ヘッド１０６−６の複数のソース注入口のうち、対応する注入口に流体を流すことによってメニスカス１１６ａ，１１６ｂを生成させる流量制御装置４０４を有する。また、それらのメニスカス断片に対応するソース排出口３０４を通じて行われるメニスカスからの流体の排除は、近接ヘッドに接続された流体出力部を通る流体の流れを調整することによって制御することが可能である。

図１１Ｇは、メニスカスを形成しない場合の近接ヘッド１０６−６を、本発明の一実施形態にしたがって示している。近接ヘッド１０６−６の代表的な作動時において、流量制御装置４０４は、全てオフ位置にある。したがって、流体は、近接ヘッド１０６−６のソース注入口のうち対応するソース注入口に流れ込むことはなく、流体メニスカス断片に供給されることもないので、メニスカスを生成することもない。この一実施形態において、近接ヘッド１０６−６からの流体出力部は、流量制御装置４０４を通る流体の流れを止めることによってオフ状態になることができる。上面図４３０は、ウエハ上にメニスカスが形成されないことを示している。

図１１Ｈは、ウエハ１０８上に形成された流体メニスカス１１６を、本発明の一実施形態にしたがって示している。この一実施形態において、流体メニスカス１１６は、ウエハの直径よりも長い近接ヘッドを用いて生成される。なお、メニスカスの大きさおよび形状の少なくとも一方は、任意の適切な手法で決定することが可能である。一実施形態において、メニスカス１１６は、ウエハ１０８の直径を超えて広がることが可能である。したがって、メニスカス１１６の特定の断片の生成または除去は、対応するソース注入口３０６に流体を供給する特定の流体入力部をオンにしたりオフにしたりすることによって実現することができる。したがって、一実施形態では、近接ヘッド１０６−６を移動させなくても、どのソース注入口に流体が供給されるか（およびどのソース排出口が流体除去用の真空を提供されるか）に応じ、双方向の矢印４１６に示されるように流体メニスカス１１６を縮めたり広げたりすることが可能である。図１１Ｈに示されるように、流体メニスカス１１６がウエハ１０８の直径を僅かに超える広がりを有する場合は、ウエハ１０８を近接ヘッド１０６の下で移動させることが可能である。別の一実施形態では、近接ヘッドによってウエハ表面上にメニスカス１１６を形成し、その流体メニスカス１１６をウエハ上で移動させることが可能である。更に別の一実施形態では、ウエハ１０８を１８０度回転させることによってウエハの全面を処理することが可能である。更に別の一実施形態では、近接ヘッド１０６によってウエハよりも広い領域を覆うことが可能である。このとき、近接ヘッド１０６は、ウエハの各部分で選択的にメニスカスを生成することによって、近接ヘッド１０６またはウエハを移動させることなくウエハの全面を処理することが可能である。

図１２Ａは、複数の種類のメニスカスを生成する近接ヘッド１０６−６を、本発明の一実施形態にしたがって示している。一実施形態において、流量制御装置４０４は、流体の流れをオフにすることができる、流体入力部４０２に第１の流体を通すことができる、または流体入力部４０２に第２の流体を通すことができる、複数の流体弁であることが可能である。第１の流体は、複数の流体弁の使用を通じて近接ヘッド１０６−６に入力され、近接ヘッド１０６−６のソース注入口のうち、対応するソース注入口によって近接ヘッド１０６−６に提供され、第１の流体で構成された第１の流体メニスカス１１６ａを生成する。第１の流体メニスカス１１６ａによって所望の量のウエハ処理が行われた後は、複数の流体弁を知的に管理することによって、近接ヘッド１０６−６のソース注入口のうち、対応するソース注入口に第２の流体を流し入れることができる。第２の流体は、ウエハに第１の流体を提供していたのと同じソース注入口によってウエハに提供することができる。その結果、ウエハ１０８は、その上に第２の流体メニスカス１１６ｂを形成される。次に、図１２Ｂに示されるように、より多数の流量制御装置４０４を管理することによって、近接ヘッド１０６−６のソース注入口のうち、より多数の対応するソース注入口に第２の流体を流し入れることができる。したがって、第２の流体を提供するソース注入口の数が増えるにつれて、第２の流体メニスカス１１６ｂは大きさを増す。図１２Ａに示された代表的な一実施形態では、メニスカス１１６ｂは左側に拡大することができ、それに伴って流体メニスカス１１６ａは大きさを減らす。一実施形態において、流体メニスカス１１６ｂはすすぎ用のメニスカスであるのに対し、流体メニスカス１１６ａはウエハ１０８を処理する化学的メニスカスであることが可能である。したがって、流体メニスカス１１６ａの特定の断片によって、ウエハ１０８上の対応部分が処理されたとき、その流体メニスカス断片は、流体メニスカス１１６ｂの断片に変化することによって、流体メニスカス１１６ａの断片によって事前に処理されたウエハ上の対応部分をすすぐことができる。

上面４３１は、デュアルメニスカス処理がどのように実現されるかに関する一実施形態を示している。上面４３１は、メニスカス１１６ｂがメニスカス１１６ａに含まれることを示している。したがって、対応する流体入力部に入る流れがメニスカス１１６ａの第１の流体からメニスカス１１６ｂの第２の流体へと切り換わるにつれて、メニスカス１１６ａは小さくなる。入力される流体が次第に第２の流体に切り換わり、メニスカス１１６ａが次第に小さくなるにつれて、メニスカス１１６ｂは次第に大きさを増し、除去されたメニスカス１１６ａ断片に取って代わる。

図１２Ｂは、より多数の流量制御装置４０４’に第１の流体ではなく第２の流体を通す近接ヘッド１０６−６を、本発明の一実施形態にしたがって示している。対応する流体入力部によって第１の流体ではなく第２の流体を供給されるソース注入口の数が増すにつれて、第２の流体メニスカス１１６ｂに変更される流体メニスカス１１６’断片の数も増す。

上面４３２は、デュアルメニスカス処理がどのように実現されるかに関する一実施形態を示している。上面４３２は、メニスカス１１６ａがメニスカス１１６ｂに含まれることを示している。したがって、対応する流体入力部に入る流れがメニスカス１１６ａの第１の流体からメニスカス１１６ｂの第２の流体へと切り換わるにつれて、メニスカス１１６ａは小さくなる。入力される流体が次第に第２の流体に切り換わり、メニスカス１１６ａが次第に小さくなるにつれて、メニスカス１１６ｂは次第に大きさを増し、除去されたメニスカス１１６ａ断片に取って代わる。

図１３Ａは、マルチメニスカス近接ヘッド１０６−６の上面を、本発明の一実施形態にしたがって示している。この実施形態において、第１の流体メニスカス１１６ａは、第２の流体メニスカス１１６ｂに含まれる状態で形成されている。一実施形態において、第１の流体メニスカスは、任意の適切なウエハ処理工程にしたがってウエハを処理することができる化学的流体メニスカスである。第２の流体メニスカス１１６ｂは、一実施形態では、ウエハにＤＩＷを提供することによってウエハ表面から第１の流体メニスカス１１６ａの残りをすすぎ流す、すすぎ用流体メニスカスであることが可能である。一実施形態では、各流体メニスカス断片を制御したり、どの処理流体が流体メニスカス断片を構成するかを決定したりすることによって、様々なウエハ処理を実施することが可能である。

一実施形態では、第１の流体メニスカス１１６ａを所望の時間だけウエハに提供した後に、第１の流体メニスカス１１６の断片を第２の流体メニスカスに変更することが可能である。したがって、時間の経過と共に、第２の流体メニスカス１１６ｂに覆われるウエハ領域は増し、第１の流体メニスカス１１６ａに覆われるウエハ領域は減る。前述の場合と同様に、これも、近接ヘッド１０６−６のソース注入口のうち、ウエハ処理を望まれる流体メニスカス断片に対応するソース注入口に、第１の流体を送り込むように流量制御装置を管理することによって、実現することが可能である。流量制御装置は、近接ヘッド１０６−６のソース注入口のうち、異なるウエハ処理工程（例えばすすぎなど）をウエハ上の対応箇所で行うことを望まれる流体メニスカス断片に対応するソース注入口に、第２の流体を送り込むように管理することも可能である。斜視図６００は、図１３Ｃのもとになる大観図である。

図１３Ｂは、ウエハ１０８の上面および底面を処理するデュアル近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂの側面を、本発明の一実施形態にしたがって示している。この実施形態において、近接ヘッド１０６ａ，１０６ｂは、図１３Ａを参照にして上述された近接ヘッド１０６−６であって良く、ウエハ表面上で流体メニスカス１１６の断片を生成したりウエハ表面から流体メニスカス１１６の断片を除去したりすることによってウエハ１０８の各部を処理する能力を有する。一実施形態では、流体メニスカス１１６の隣り合う各断片を順次生成することによってメニスカスを拡大させたり、または、反対に流体メニスカス１１６の各断片を順次排除することによってメニスカスを縮小させたりすることが可能である。これは、連続する各流体入力部を通る流体の流れを順次オンにしたり、または、連続する各流体入力部を通る流体の流れを順次オフにしたりすることによって実現することが可能である。

図１３Ｃは、図１３Ａに示された近接ヘッドの横断面６００を、本発明の一実施形態にしたがって示している。一実施形態において、流量制御装置４０４’は、流体入力部に流体を通さないように、またはソース注入口３０６ａに流体を供給する流体入力部に２種類の流体の一方を通すように構成された三方弁である。一実施形態において、三方弁は、流体入力部に化学剤またはＤＩＷのいずれかを通すことができる。化学剤は、所望の工程でウエハを処理することができる任意の適切な溶液であることが可能である。近接ヘッド１０６は、マルチメニスカス近接ヘッドを参照にして上述されたように、適切な導管パターンのうち任意の一パターンを含むことができる。したがって、ソース注入口３０６ａは、ウエハに第１の流体に提供し、そうして流体メニスカス１１６ａを生成することができる。第１の流体は、ソース排出口３０４ａを通じてウエハ表面から除去することが可能である。ソース注入口３０６ｂは、ウエハに第２の流体を提供し、そうして第１の流体メニスカス１１６ａに同心の流体メニスカス１１６ｂを生成することができる。第２の流体は、ソース排出口３０４ｂを通じてウエハ表面から除去することが可能である。流体メニスカス１１６ａの境界の表面張力を制御することが望まれる場合は、ソース注入口３０２を随意に用いて表面張力低下流体を提供することも可能である。ソース注入口３０６ａに流体を供給する流体入力部は、流体の供給を制御するための流量制御装置４０４を含むことも可能である。また、ソース排出口３０４ａ，３０４ｂから流体を除去する流体出力部も、流体の除去を制御するための流量制御装置４０４を含むことが可能である。

図１４Ａは、ほぼ円形の流体メニスカスを生成することができる近接ヘッド１０６−７を、本発明の一実施形態にしたがって示している。一実施形態において、近接ヘッド１０６−７は、同心領域５０４を有する。近接ヘッド１０６−７の有する各同心領域５０４は、それぞれ流体メニスカス断片を生成することができる。各同心領域は、複数のソース注入口３０２と、同心の複数のソース注入口３０６と、同心の複数のソース排出口３０４とを含む（図１４Ｂに示される）。したがって、各領域５０４は、領域５０４の形状および大きさに応じ、ウエハ表面上に円形の流体メニスカスを生成することができる。

図１４Ｂは、本発明の一実施形態にしたがって、ウエハ１０８の下面に作用している近接ヘッド１０６−７の円形領域５０４を半径に沿って示した側面斜視図である。一実施形態において、近接ヘッド１０６−７は、それぞれ流体メニスカスを生成することができる複数の領域５０４を含む。近接ヘッド１０６−７の側面図は、（図１４Ａに示されるように）領域５０４の半径に沿って、各領域５０４がソース注入口３０２に隣接するソース注入口３０６を含むこと、そして、ソース注入口３０２が更にソース排出口３０４に隣接することを示している。一実施形態において、ソース注入口３０６は、ウエハに対して処理流体を提供することができる。ソース注入口３０２は、ソース注入口３０６によってウエハに提供された処理流体に、表面張力低下流体を提供することが可能である。ソース排出口３０４は、ソース注入口３０６によってウエハ表面に提供された流体を除去することが可能である。ウエハへの処理流体の提供、ウエハ上の流体への表面張力低下流体の提供、そしてウエハ表面からの流体の除去は、安定した流体メニスカスを生成することが可能である。

ソース注入口３０６に流体を提供する流体入力部は、流体入力部を通る流体の流れを制御することによってソース注入口３０６を通る流体の流れを制御することができる流量制御装置を含むことが可能である。ソース排出口３０４から流体を除去する（図１０Ｄに示されるような）流体出力部は、流体出力部を通る流体の流れを制御することによってソース排出口３０４を通る流体の流れを制御することができる流量制御装置を含むことができる。

図１４Ｃは、図１４Ｂに示されたものと同一の、ウエハ１０８の上面を処理する位置にある構造を、本発明の一実施形態にしたがって示している。この実施形態において、近接ヘッド１０６−７は、ウエハ１０８の上方に配され、本明細書で説明された手法にしたがってウエハ１０８の上面を処理することができる。

図１５は、同心の流体メニスカスの管理を、本発明の一実施形態にしたがって示している。一実施形態では、近接ヘッド１０６−７に設けられた、ソース注入口３０６を有する各同心領域に、流体入力部４０２からの流体を供給することが可能である。各流体入力部４０２のための流量制御装置４０４は、対応するソース注入口３０６で流体の供給が望まれているか否かに応じて開いたり閉じたりすることが可能である。ソース注入口３０６に流体入力部４０２からの流体が供給されるとき、そのソース注入口３０６は、その流体をソース注入口３０６とウエハ表面との間の領域のウエハ表面に提供する。

図１５に示された代表的な一実施形態において、領域４８２の流体入力部４０４は開いているので、流体メニスカス断片７００を生成する。それに対し、領域４８４の流体入力部４０４は閉じているので、流体メニスカス断片７１０を生成しない。したがって、図１５に示された流体メニスカスは、輪に類似したパターンを有している。

以上では、いくつかの好ましい実施形態に基づいて本発明が説明されたが、当業者ならば、以上の明細書および添付の図面を吟味することによって、各種の代替、追加、置換、および等価の形態を実現することができる。したがって、本発明は、本発明の真の趣旨および範囲に含まれるものとして、このようなあらゆる代替、追加、置換、および等価の形態を含むものとする。

ＳＲＤプロセスの際の、ウエハ上における流体の動きを示した図である。 代表的なウエハ乾燥プロセスを示した図である。 本発明の一実施形態にしたがって、ウエハ処理システムを示した図である。 ウエハ処理工程を実施する近接ヘッドを、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。 近接ヘッドによって行われうるウエハ処理工程を、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。 ウエハ両面処理システムで用いられる代表的な近接ヘッドの側面を、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。 本発明の一実施形態にしたがって、マルチメニスカス近接ヘッドを示した図である。 本発明の一実施形態にしたがって、マルチメニスカス近接ヘッドの断面を示した図である。 本発明の一実施形態にしたがって、マルチメニスカス近接ヘッドを示した図である。 本発明の一実施形態にしたがって、近接ヘッドの処理表面を示した図である。 本発明の一実施形態にしたがって、マルチメニスカス近接ヘッドの処理表面を詳細に示した図である。 ボディと結合してマルチメニスカス近接ヘッドを構成する設備プレートを、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。 本発明の一実施形態にしたがって、近接ヘッドの断面を示した図である。 本発明の一実施形態にしたがって、代表的なウエハ処理工程におけるマルチメニスカス近接ヘッドの断面を示した図である。 長方形のメニスカスを有するマルチメニスカス近接ヘッドを、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。 長楕円形の流体メニスカスを伴うマルチメニスカス近接ヘッドを、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。 流体入力部を伴う近接ヘッドの側面を、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。 近接ヘッドの処理領域の正面を、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。 本発明の一実施形態にしたがって、近接ヘッドを示した図であり、図中には、近接ヘッドの作動時にメニスカス断片を形成する導管を伴う領域が示されている。 本発明の一実施形態にしたがって、ウエハ処理システムをマクロ的に示した図である。 複数の流体入力部から流体を供給されている近接ヘッドを、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。 図１１Ａの近接ヘッドによってウエハ上に形成された流体メニスカスを、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。 複数の変流量流体入力部の一部がオン状態にある作動時の近接ヘッドを、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。 図１１Ｃに示された変流量流体入力部の構成を伴う近接ヘッドによって形成されたメニスカスを、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。 図１１Ｄで説明された作動時の近接ヘッドを示した図であり、図中には、対応する各流量制御装置がオフ状態にある流体入力部を示す領域と、対応する各流量制御装置がオン状態にある流体入力部を示す領域とが示されている。 別の代表的なメニスカスを生成する場合の作動時の近接ヘッドを、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。 メニスカスを形成しない場合の近接ヘッドを、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。 ウエハ上に形成された流体メニスカスを、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。 複数の種類のメニスカスを生成する近接ヘッドを、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。 より多数の流量制御装置に第１の流体ではなく第２の流体を通す近接ヘッドを、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。 マルチメニスカス近接ヘッドの上面を、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。 ウエハの上面および底面を処理しているデュアル近接ヘッドの側面を、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。 図１３Ａに示された近接ヘッドの横断面を、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。 ほぼ円形の流体メニスカスを生成することができる近接ヘッドを、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。 本発明の一実施形態にしたがって、ウエハの下面に作用している近接ヘッドを円形領域の半径に沿って示した側面斜視図である。 図１４Ｂに示されたものと同一の、ウエハ１０８の上面を処理する位置にある構造を、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。 同心の流体メニスカスの管理を、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。

Claims (13)

1. 基板を処理する基板処理装置であって、
   前記基板の一方の面に対向するヘッド表面を有する近接ヘッドであって、
   前記ヘッド表面に設けられ、前記基板の前記一方の面と前記ヘッド表面との間に流体を導入する複数の導入領域と
   前記ヘッド表面に設けられ、前記基板の前記一方の面と前記ヘッド表面との間から流体を除去する複数の除去領域と、
   前記複数の導入領域の少なくとも一つの導入領域内に配列され、該導入領域へと流体を流す複数の導管と
   を含む近接ヘッドと、
   前記近接ヘッドに連結され、前記基板の前記一方の面と前記ヘッド表面との間に流体メニスカスが形成されるように、前記導入領域へと流体を供給すると共に前記除去領域を通じて流体を除去する流体供給部と、
   前記流体供給部と前記複数の導管の各々との間にそれぞれ設けられ、各導管を流れる流体の流量を制御する複数の流量制御装置と
   を備え、
   前記複数の流量制御装置は、前記複数の導管の各々を流れる流体の流量をそれぞれ制御することによって、前記複数の導管の配列に沿って前記流体メニスカスの形状を変化させる、基板処理装置。
2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
   前記複数の導管は、
   前記流体メニスカスを形成する第１流体を流す複数の第１導管と、
   前記第１流体とは異なる第２流体を流す複数の第２導管と
   を含む、基板処理装置。
3. 前記基板の前記一方の面と前記ヘッド表面との間に形成された流体メニスカスにおいて、エッチング工程，洗浄工程，すすぎ工程，メッキ工程，乾燥工程，リソグラフィ工程の少なくとも一つを実施する請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記第２流体は、前記第１流体の表面張力を変化させる請求項２に記載の基板処理装置。
5. 前記複数の流量制御装置の各々は、弁および栓の少なくとも一方である請求項１に記載の基板処理装置。
6. 更に、前記近接ヘッドにおける前記複数の除去領域の少なくとも一つの除去領域から除去される流体の流量を制御する他の流体制御装置を備える請求項１に記載の基板処理装置。
7. 前記他の流量制御装置は、弁および栓の少なくとも一方である請求項６に記載の基板処理装置。
8. 前記他の流量制御装置である前記弁は、前記近接ヘッドにおける前記複数の除去領域の少なくとも一つの除去領域から除去される流体の流量を促進する請求項７に記載の基板処理装置。
9. 基板を処理する基板処理装置であって、
   複数の近接ヘッドであって、
   前記基板の一方の面に対向するヘッド表面を有する第１近接ヘッドと、
   前記基板における前記一方の面とは異なる他方の面に対向するヘッド表面を有する第２近接ヘッドと
   を含み、前記第１および第２近接ヘッドの各々は、
   前記ヘッド表面に設けられ、前記基板と前記ヘッド表面との間に流体を導入する複数の導入領域と
   前記ヘッド表面に設けられ、前記基板と前記ヘッド表面との間から流体を除去する複数の除去領域と、
   前記複数の導入領域の少なくとも一つの導入領域内に配列され、該導入領域へと流体を流す複数の導管と
   を含む、複数の近接ヘッドと、
   前記複数の近接ヘッドに連結され、前記基板の前記一方の面と前記第１近接ヘッドの前記ヘッド表面との間、および前記基板の前記他方の面と前記第２近接ヘッドの前記ヘッド表面との間の各々に、流体メニスカスが形成されるように、前記導入領域へと流体を供給すると共に前記除去領域を通じて流体を除去する流体供給部と、
   前記流体供給部と前記複数の導管の各々との間にそれぞれ設けられ、各導管を流れる流体の流量を制御する複数の流量制御装置と
   を備え、
   前記複数の流量制御装置は、前記複数の導管の各々を流れる流体の流量をそれぞれ制御することによって、前記複数の導管の配列に沿って前記流体メニスカスの形状を変化させる、基板処理装置。
10. 更に、前記第１および第２近接ヘッドの各々における前記複数の除去領域の少なくとも一つの除去領域から除去される流体の流量を制御する他の流体制御装置を備える請求項９に記載の基板処理装置。
11. 請求項９に記載の基板処理装置であって、
    前記第１および第２近接ヘッドの各々における前記複数の導管は、
    前記流体メニスカスを形成する第１流体を流す複数の第１導管と、
    前記第１流体とは異なる第２流体を流す複数の第２導管と
    を含む、基板処理装置。
12. 前記基板の前記一方の面および前記他方の面の各々における前記流体メニスカスの形状は、前記流体制御装置によって流体の導入が制限される導管の数に基づいて変化する請求項９に記載の基板処理装置。
13. 前記基板の前記一方の面および前記他方の面の各々における前記流体メニスカスは、前記流体制御装置によって幅および長さの少なくとも一方が変化する請求項９に記載の基板処理装置。

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