JP4758694B2 - 近接型プロキシミティプロセスヘッド - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウエハの処理に関するものである。本発明は、より具体的には、汚染の低減およびウエハ処理費用の削減を図りつつ、ウエハ表面に対して流体の供給および除去を効率良く行うための装置並びに技術に関するものである。
半導体チップの製造工程では、洗浄および乾燥などの作業を用いたウエハ処理が必要であることがよく知られている。これらの各工程では、ウエハ処理のために流体を効果的に供給および除去する必要がある。
例えば、ウエハ表面に不要な残留物を残すような製造作業が実施される場合は、ウエハを洗浄しなくてはならない。このような製造作業は、例えばプラズマエッチング（タングステンエッチバック（ＷＥＢ）など）や化学機械研磨（ＣＭＰ）などである。ＣＭＰでは、ウエハはホルダ内に載置され、その表面はホルダによって回転コンベヤベルトに押し付けられる。このコンベヤベルトは、化学剤と研磨材料とで構成されるスラリを用いて研磨を行う。研磨とはいえ、この処理は、スラリの微粒子および残留物をウエハ表面に蓄積させる傾向がある。ウエハ上に残された不要な残留物および微粒子は、とりわけ、ウエハ表面上にスクラッチなどの欠陥を形成したり、配線部間に不当な相互作用を生じさせたりする。このような欠陥は、場合によっては、ウエハ上の素子を動作不能にする。したがって、動作不能の素子を有するウエハを廃棄するための余分な費用を削減するためには、不要な残留物を残すような製造作業の後に、適切に且つ効率良くウエハ処理を行う必要がある。
ウエハの湿式洗浄後は、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、ウエハを効果的に乾燥させなければならない。液滴の形成時は大抵そうであるように、ウエハ表面上の洗浄流体が蒸発可能であると、洗浄流体に溶解していた残留物または汚染物が、洗浄流体の蒸発後にウエハ表面に残留する（そしていわゆるウォータスポットを形成する）。蒸発を阻止するためには、ウエハ表面上に液滴が形成される前に、出来るだけ速やかに洗浄流体を除去しなければならない。これを実現するため、例えばスピン乾燥法、ＩＰＡ蒸気乾燥法、またはマランゴニ乾燥法など、いくつかの異なる乾燥技術の１つが用いられる。これらの乾燥技術は、いずれも、ウエハ表面上で何らかの液体／気体移動界面の形態を用いる技術である。このような移動界面は、正しく維持される限りは、液滴を形成することなくウエハ表面を乾燥させることができる。しかしながら、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工程におけるウエハ１０上の流体の動きを示している。この乾燥工程において、湿ったウエハは、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、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、流体矢印１６で示されるように、最終的には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、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、乾燥工程の進行とともに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１の例では、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、乾燥工程の進行とともに、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が崩壊してしまうと、流体の液滴がウエハ上に形成され、それらの液滴の蒸発によって汚染が引き起こされる。したがって、ウエハ表面の汚染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関して部分的に成功しているに過ぎない。
また、ＳＤＲ工程は、疎水性のウエハ表面を乾燥させるのが困難である。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、乾燥工程が進行し、洗浄流体がウエハ表面から引き離されるにつれ、残りの洗浄流体は、（もし水性ならば）ウエハ表面によってはじかれる。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、制御不能なかたちで水性洗浄流体の球（すなわち液滴）が形成される。この液滴の形成は、前述のように、結果として有害な蒸発および汚染を生じる。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において、特に深刻である。したがって、ＳＲＤ工程は、現在のところ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使用される場合などに、ウエハ表面上における洗浄流体の液滴形成を低減させるのが困難である恐れがある。また、ウエハによっては、部分ごとに疎水性が異なる場合もある。
図１Ｂは、代表的なウエハ乾燥工程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、そこでは水がはじかれ、その部分のウエハ１０を薄くする。したがって、ウエハ１０の疎水性の部分は、親水性の部分よりも速く乾燥する場合が多い。これは、ウエハの乾燥の一貫性を損なうので、汚染レベルの増大およびそれに伴うウエハ歩留まりの低下をもたらす。
したがって、ウエハに対する流体の管理および供給を最適化し、ウエハ表面上における汚染物の堆積を低減させることによって、従来技術に伴う問題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、今日によく見られるように、許容ウエハの歩留まりを低下させると共に、半導体ウエハの製造費用を増大させる。
本発明は、概して、ウエハの汚染を大幅に低減させると共に複数のメニスカス（液界面）を使用しで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、工程、装置、システム、素子、または方法を含む様々な形態で実現可能である。以下では、本発明のいくつかの実施形態が説明される。
一実施形態では、第１の流体メニスカスと、該第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の流体メニスカスとを生成して、基板を処理するための方法が開示される。このとき、第１の流体メニスカスおよび第２の流体メニスカスは、基板の表面上に生成される。
別の一実施形態では、第１の流体メニスカスを基板表面上に生成することができると共に該第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の流体メニスカスを基板表面上に生成することができるプロキシミティヘッドを備え、基板を処理するための装置が提供される。プロキシミティヘッドは、第１の流体メニスカスと接触する際の第２の流体メニスカスをほぼ完全に維持することができる。
更に別の一実施形態では、第１の流体メニスカスを生成することができると共に該第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の流体メニスカスを生成することができるプロキシミティヘッドを備える、基板を処理するための装置が開示される。プロキシミティヘッドは、プロキシミティヘッドの処理表面内に設けられ、第１の流体を基板の表面に供給するように構成された少なくとも１つの第１の供給口と、プロキシミティヘッドの処理表面内に設けられ、第１の流体および第２の流体の少なくとも一部を基板の表面から除去するように構成された少なくとも１つの第１の排出口とを含む。プロキシミティヘッドは、また、プロキシミティヘッドの処理表面内に設けられ、第２の流体を基板の表面に供給するように構成された少なくとも１つの第２の供給口と、プロキシミティヘッドの処理表面内に設けられ、第２の流体の少なくとも一部を基板の表面から除去するように構成された少なくとも１つの第２の排出口とを含む。少なくとも１つの第２の供給口および少なくとも１つの第２の排出口は、少なくとも１つの第１の排出口および少なくとも１つの第１の供給口を少なくとも部分的に取り囲む。
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、基板への流体の供給および基板からの流体の除去を最適に管理すると同時にウエハ表面上に残留する不要な流体および汚染物を低減させることができる作業を通じて、複数のメニスカスを用いた効率良い基板処理（例えば洗浄および乾燥など）を行うことができる点にある。結果的に、ウエハの処理および製造は促進され、効率良いウエハ処理はウエハの歩留まりは向上する。
本発明は、一方のメニスカスがもう一方のメニスカスによって少なくとも部分的に取り囲まれるような複数の流体メニスカスの生成および使用を通じて最適なウエハ処理を可能にする。一実施形態では、第１の流体メニスカスと、該第１の流体メニスカスと近接していると共に第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の流体メニスカスと、を生成することができる複数の近接した供給口および排出口を使用することができる。別の実施形態では、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て良い。
本発明の原理を例示した添付の図面を参照にして行われ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して行われ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、周知の工程作業の詳細な説明は省略される。
以下では、本発明のいくつかの好ましい実施形態が説明されるが、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、特定の形状および大きさを有する１つまたはそれ以上の流体メニスカスを、マルチメニスカスプロキシミティヘッドを使用して特定の位置に生成する、代表的なウエハ処理システムの実施形態を示すものである。一実施形態では、ウエハを処理するために、互いに同心であると共に互いに接触する複数のメニスカスが用いられる。この技術は、例えば乾燥、エッチング、およびメッキなどのウエハ作業を任意に適切に組み合わせて実施するの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プロキシミティヘッドは、代表的なものに過ぎず、本明細書で説明されるように互いに接触する２つまたはそれ以上のメニスカスの生成および移動を可能にする他の任意の適切な構成を取ることができる。図に示された実施形態において、プロキシミティヘッドは、ウエハの中心部分からウエハの縁へと直線移動されて良い。そのほかにも、プロキシミティヘッドがウエハの一端からその対角線上のもう一端へと直線移動するなどの他の実施形態が用いられても良いし、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が用いられても良い。また、プロキシミティヘッドは、ユーザの望むとおりに特定された任意の適切な運動軌道にしたがって移動されても良い。また、一実施形態では、ウエハを回転させると共にプロキシミティヘッドを直線移動させることによって、プロキシミティヘッドによるウエハ全面の処理を可能にしても良い。なお、ウエハを回転させず、ウエハ全面の処理を可能にする動作でウエハ上を移動するようにプロキシミティヘッドを構成する、他の実施形態が用いられても良い。また、本明細書で説明されるプロキシミティ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利用されて良い。更に、プロキシミティヘッドの大きさ、ひいてはメニスカスの大きさは可変である。一実施形態では、プロキシミティ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くて良く、別の一実施形態では、プロキシミティ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くて良い。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られても良い。流体メニスカスは、プロキシミティヘッドによって支えられた状態で、プロキシミティヘッドによって移動される（例えばウエハに載置されたり、ウエハから降ろされたり、ウエハ上を移動したりする）。
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、マルチメニスカスプロキシミティヘッドは、任意の適切なシステムで用いることが可能である。また、図２〜４Ｂは、単一のメニスカスを形成する形態を説明したものであるので、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〜８Ｃで説明されるマルチメニスカスプロキシミティヘッドに用いられるプロセス変量とは異なる。
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。該システム１００は、ウエハの保持および回転の少なくとも一方を行うことによってウエハ表面の処理を可能にするローラ１０２ａ，１０２ｂを有する。システム１００は、また、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂを有し、これらのヘッドは、一実施形態では上側アーム１０４ａおよび下側アーム１０４ｂにそれぞれ取り付けられている。一実施形態では、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂの少なくとも一方は、図５Ａ〜１０を参照にして後ほど詳述されるマルチメニスカスプロキシミティヘッドであって良い。本明細書で言うところの「マルチメニスカスプロキシミティヘッド」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プロキシミティヘッドを意味する。一実施形態において、第１の流体メニスカスが、第２の流体メニスカスによってほぼ取り囲まれている。好ましい一実施形態において、第１の流体メニスカスおよび第２の流体メニスカスは、第２の流体メニスカスが第１の流体メニスカスを取り囲む状態で互いに同心である。プロキシミティヘッドは、本明細書で上述されたおよび後述される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って良い。上側アーム１０４ａおよび下側アーム１０４ｂは、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂをウエハの半径に沿ってほぼ直線的に移動させる（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）ことができる組立品の一部であって良い。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作でプロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂを移動させることができる。
一実施形態において、アーム１０４は、プロキシミティヘッド１０６ａをウエハの上方で、プロキシミティヘッド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では、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、プロキシミティヘッド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。別の一実施形態では、上側アーム１０４ａおよび下側アーム１０４ｂは、処理に先だつメニスカスの生成位置からプロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂを開始させるように構成することができ、プロキシミティヘッド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の縁領域からウエハ上に載置される。したがって、上側アーム１０４ａおよび下側アーム１０４ｂは、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂを移動させることによって、本明細書で説明されるウエハ処理を可能にする任意の適切な構成を取ることができる。なお、システム１００は、プロキシミティヘッドをウエハに近接する位置に移動させ、一実施形態において互いに同心である複数のメニスカスを生成可能および制御可能である限り、任意の適切な構成を取ることができる。なお、近接する位置は、メニスカスを維持可能である限り、任意の適切な距離だけウエハから離れた位置であって良い。一実施形態において、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂ（および本明細書で説明される他の任意のプロキシミティヘッド）は、ウエハから約０．１ｍｍ〜約１０ｍｍの距離にそれぞれ位置し、それらの位置でウエハ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では、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂ（および本明細書で説明される他の任意のプロキシミティヘッド）は、ウエハから約０．５ｍｍ〜約２．０ｍｍの距離にそれぞれ位置し、それらの位置でウエハ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では、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂ（および本明細書で説明される他の任意のプロキシミティヘッド）は、ウエハから約１．５ｍｍの距離にそれぞれ位置し、その位置でウエハ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、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂをウエハの処理済み部分から未処理部分へと移動することができるように構成される。なお、アーム１０４は、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂの移動によって所望のウエハ処理を実現することができる任意の適切な動作で移動することができる。一実施形態では、アーム１０４は、モータによる駆動によって、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂをウエハ表面に沿って移動させることができる。なお、図のウエハ処理システム１００は、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂを有するものとして示されているが、例えば１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、または６つなど、任意の適切な数のプロキシミティヘッドが用いられても良い。本明細書で説明される各種の構成は、プロキシミティヘッドとウエハとの間に流体メニスカスを生成する。生成された流体メニスカスは、ウエハを横断し、ウエハ表面に対する流体の供給および除去を通じてウエハを処理することができる。こうして、ウエハに供給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つが実現される。また、第１の流体メニスカスが特定の一作業を行う一方で、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作業を行うことができる。したがって、プロキシミティヘッド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できる。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、あるいは、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入出力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できる。プロキシミティヘッドは、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、ウエハのはす縁も処理するように構成することができる。これは、ウエハの縁からメニスカスを載せたり降ろしたりしてそのはす縁を処理することによって実現される。なお、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂは、互いに同種の装置であっても良いし、あるいは、互いに異なる種類のプロキシミティヘッドであっても良い。
ウエハ１０８は、処理されるウエハ１０８に近接する位置に所望のプロキシミティヘッドを配することができる限り、任意の適切な方向性で、ローラ１０２ａ，１０２ｂによって保持され、回転されて良い。一実施形態では、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できる。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ても良い。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、まだ処理されていないウエハ領域をプロキシミティヘッド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、ウエハ表面上の流体をウエハの縁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作業において、ウエハの未処理領域は、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂの直線運動およびウエハ１０８の回転の両方を通じてプロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂに呈される。ウエハ処理作業それ自体は、少なくとも１つのプロキシミティヘッドによって実施することができる。したがって、一実施形態では、ウエハ１０８の処理済み部分は、ウエハ処理工程の進行にともなって、ウエハ１０８の中心領域から縁領域へと螺旋状に拡大する。別の一実施形態では、プロキシミティヘッド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の処理済み部分は、ウエハ１０８の縁領域からウエハ１０８の中心領域へと螺旋状に拡大する。
代表的な一処理作業において、プロキシミティヘッド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の少なくとも１つの作業を実施するように構成することができる。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の供給口（ＤＩＷ供給口としても知られる）は、脱イオン水（ＤＩＷ）を入力するように構成することができ、少なくとも１つの第２の供給口（ＩＰＡ供給口としても知られる）は、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）蒸気を含むＮ2キャリアガスを入力するように構成することができ、少なくとも１つの排出口（吸引口としても知られる）は、負圧の提供によってウエハと特定のプロキシミティ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できる。なお、いくつかの代表的な実施形態では、ＩＰＡ蒸気が用いられているが、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が用いられても良い。
代表的な洗浄の一実施形態では、ＤＩＷの代わりに洗浄溶液が用いられて良い。代表的なエッチングの一実施形態は、ＤＩＷの代わりにエッチャントを用いて実施されて良い。更に別の一実施形態では、本明細書で説明された方法によってメッキが実施されて良い。また、所望の処理工程の応じ、その他の溶液が第１の供給口および第２の供給口から入力されても良い。
プロキシミティヘッドの面上に配される供給口および排出口は、本明細書で説明されるように、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できる。一実施形態において、少なくとも１つのＮ2／ＩＰＡ蒸気供給口は、少なくとも１つの吸引口に隣接されており、この少なくとも１つの吸引口は、更に少なくとも１つの処理流体供給口に隣接している。これは、ＩＰＡ−吸引−処理流体の方向性を形成する。このような方向性を持つ構成は、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−吸引の方向性を持つ構成によって生成されて良い。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む代表的な一実施形態は、図６および図７Ａを参照にして後ほど詳述されるように、ＩＰＡ−吸引−第２の処理流体−吸引−第１の処理流体−吸引−第２の処理流体−吸引−ＩＰＡという方向性によって生成することができる。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メカニズムに応じ、例えばＩＰＡ−処理流体−吸引、処理流体−吸引−ＩＰＡ、および吸引−ＩＰＡ−処理流体など、その他の方向性の組み合わせが用いられても良い。好ましい一実施形態では、図６Ａおよび図７を参照にして上述された形態のＩＰＡ−吸引−処理流体の方向性を用いることによって、プロキシミティヘッドとウエハとの間に位置するメニスカスを独立に且つ強力に生成し、制御し且つ移動させ、それによってウエハ処理を行うことができる。処理流体供給口、Ｎ2／ＩＰＡ蒸気供給口、および吸引口は、上記の方向付けを維持可能である限り、任意の適切な配置を取ることができる。例えば、更なる一実施形態では、所望のプロキシミティヘッド構成に応じ、ＩＰＡ蒸気排出口、処理流体供給口、および吸引口の少なくとも１つからなるセットが、Ｎ2／ＩＰＡ蒸気供給口、吸引口、および処理流体供給口に追加されて良い。なお、供給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供給口、吸引口、および処理流体供給口のそれぞれの位置は、各口間の距離が一致するように、あるいは一致しないように変更されて良い。また、ＩＰＡ供給口、吸引口、および処理流体排出口の各口間の距離は、プロキシミティヘッド１０６ａの大きさ、形状、および構成、並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）に応じて異なって良い。また、本明細書で説明される更なる実施形態では、代表的なＩＰＡ−吸引−処理流体の方向性を見いだすことができる。
一実施形態において、プロキシミティヘッド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、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メニスカスを、図５Ａ〜１０を参照にして後ほど詳述されるように、ＩＰＡ供給口、ＤＩＷ供給口、および吸引口を用いてウエハ１０８に接触するように生成する。ウエハ処理用メニスカスは、本明細書で参照される説明に矛盾しない方法で生成されて良い。吸引は、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ることによって、ＩＰＡ蒸気、処理流体、およびウエハ表面上に存在し得る流体の少なくとも１つを除去することができる。なお、代表的な一実施形態ではＩＰＡが用いられているが、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蒸気が用いられて良い。これらの流体は、表面張力を低下させる流体としても知られている。プロキシミティヘッドとウエハとの間の領域にある部分の処理流体が、メニスカスである。なお、本明細書において、「出力」という表現は、ウエハ１０８と特定のプロキシミティ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と特定のプロキシミティヘッドとの間の領域に流体を導入することを意味する。別の一実施形態では、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂは、僅かに弧を描いて移動するアームの先端を移動しながらウエハ１０８を走査する。
図３は、ウエハ処理作業を実施するプロキシミティヘッド１０６を、本発明の一実施形態にしたがって示している。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〜１０は、第１の流体メニスカスが少なくとも部分的に第２の流体メニスカスによって取り囲まれる、より複雑なメニスカス構成を生成するための装置および方法を説明している。一実施形態において、プロキシミティヘッド１０６は、ウエハ１０８の上面１０８ａに近接する状態で移動することによって、ウエハ処理作業を実施する。なお、プロキシミティヘッド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）に用いることできる。一実施形態において、ウエハ１０８は回転するので、プロキシミティヘッド１０６は、上面１０８ａが処理されているあいだ、ヘッドの動きに伴って直線移動することできる。メニスカス１１６は、供給口３０２からＩＰＡ３１０を供給し、排出口３０４から負圧３１２を提供し、供給口３０６から処理流体３１４を供給することによって生成される。なお、図３に示された供給口と排出口との方向性は、単なる代表的なものに過ぎず、安定した流体メニスカスを生成可能である限り、例えば本明細書で説明された構成などの任意の適切な供給口／排出口の方向性が用いられて良い。
図４Ａは、プロキシミティヘッド１０６ａによって実施することができるウエハ処理作業を、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を処理す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。一実施形態では、供給口３０２は、ウエハ１０８の上面１０８ａにイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）蒸気を供給するために使用することができ、供給口３０６は、ウエハ１０８の上面１０８ａに処理流体を供給するために使用することができる。また、排出口３０４は、ウエハ表面に近接する領域に負圧（真空）を提供し、上面１０８ａの上または近くに存在し得る流体または蒸気を除去するために使用することができる。前述のように、供給口および排出口は、メニスカス１１６を形成可能である限り、任意の組み合わせで使用することができる。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、この場合は、蒸気の形態を取るＩＰＡが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を用いることができる。一実施形態では、供給口３０２を通じてＩＰＡの流入３１０を、排出口３０４を通じて負圧３１２を、そして供給口３０６を通じて処理流体の流入３１４を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、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、そして負圧３１２によって処理流体、ＩＰＡ、およびウエハ表面上の流体膜を除去する第３の流体圧力をそれぞれ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では、ウエハ表面に処理流体の流入３１４およびＩＰＡの流入３１０が供給されるのに伴って、（もし存在するならば）ウエハ表面上の流体が処理流体の流入３１４と混ざり合う。このとき、ウエハ表面に供給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、負圧３１２と共に、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。一実施形態では、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、ウエハ表面に供給されたほぼ直後に、排出口３０４を通じて形成される負圧によってウエハ表面上の流体と共に除去される。ウエハ表面に供給され、プロキシミティヘッドとウエハ表面との間の領域に一瞬だけ存在する処理流体は、ウエハ表面上の任意の流体と共にメニスカス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、表面に供給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に液滴が形成される事態を阻止することができ、そうして、処理流体による作業ごとの目的（例えばエッチング、洗浄、乾燥、およびメッキなど）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圧力（ＩＰＡの流量によって得られる）は、メニスカス１１６を封じ込めるのに有用である。
ＩＰＡを含有するＮ2キャリアガスの流量は、処理流体の流れをプロキシミティヘッドとウエハ表面との間の領域から移動させる、あるいは押し出すことによって、その流れを排出口３０４（吸引口）に導いて、プロキシミティヘッドから排出させる手助けをする。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、メニスカス境界の制御を最適化するためのものである。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。一実施形態では、排出口３０４から提供される負圧が処理流体、ＩＰＡ、およびウエハ表面上の流体を引っ張る際の、排出口３０４へのこれらの流れは非連続的である。この流れの不連続性は、液体と気体との組み合わせが負圧の作用下でストロー内を引き上げられる場合に類似している。したがって、プロキシミティヘッド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の移動を経て乾燥された状態になる。また、供給口３０２、排出口３０４、および供給口３０６は、装置の構成、並びに所望のメニスカスの大きさおよび形状に応じ、任意の数だけ用いられて良い。別の一実施形態では、液体の流量および負圧の流量は、吸引口への液体の総流量が連続的であるように、したがって、吸引口に気体が流れ込むことがないように調整される。
Ｎ2／ＩＰＡ、処理流体、および吸引量としては、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できる。一実施形態において、供給口セット３０６を通じて供給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、供給口セット３０６を通じて供給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、プロキシミティ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、大きいプロキシミティヘッドの流体の流量は、小さいプロキシミティヘッドのそれより大きくて良い。これは、一実施形態において、大きいプロキシミティヘッドほど多数の供給口３０２、供給口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、供給口セット３０２を通じて供給される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吸引量は、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吸引量は、約３５０ＳＣＦＨである。代表的な一実施形態では、流量計を用いてＮ2／ＩＰＡ、処理流体、および吸引量を測定することができる。
なお、用いられる処理流体の種類に応じ、メニスカスを用いた任意の適切なウエハ処理工程を実施することができる。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できる。同様に、異なる処理流体を同じ供給口・排出口構成で用いれば、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できる。一実施形態は、例えばＨＦ、ＥＫＣの専用溶液、およびＫＯＨなどのエッチング流体を、ウエハのエッチングに用いることができる。別の一実施形態は、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できる。
図４Ｂは、ウエハの両面を処理するシステムで用いられる代表的なプロキシミティヘッド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、供給口３０２，３０６を用いたＮ2／ＩＰＡ蒸気および処理流体の入力、並びにそれに伴った排出口３０４を通じた負圧の提供によって生成される。また、供給口３０６を挟んで供給口３０２の反対側には、処理流体の除去およびメニスカス１１６の完全性の維持を目的とした排出口３０４が設けられる。前述のように、一実施形態において、供給口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られ、その一方で、排出口３０４は、負圧３１２を提供するために用いられる。また、更に別の実施形態において、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂは、本明細書で説明された構成に矛盾しない任意の適切な構成を取ることができる。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が、その表面に対するメニスカス１１６の出入りを通じて処理されて良い。
図５Ａ〜１０は、第１の流体メニスカスが少なくとも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る、本発明の実施形態を示している。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／ウエハ処理作業の実施を目的として生成されて良い。第１の流体メニスカスおよび第２の流体メニスカスは、所望の基板処理作業に応じ、任意の形状または大きさを取ることができる。本明細書で説明される特定の実施形態では、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接続面を呈する。したがって、第１の流体メニスカスによる基板処理後、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、所望の作業に応じ、一実施形態では第２の流体メニスカスに接触して良いし、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、マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−１を示している。該マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−１は、ウエハ表面に第１の流体を供給できる複数のソース供給口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負圧によって、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、マルチメニスカスプロキシミティヘッド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できる。
マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−１は、また、ウエハ表面に第２の流体を供給できる複数のソース供給口３０６ｂを含む。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負圧によって、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の流体の除去と共に、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、ソース供給口３０６ａ，３０６ｂを通じてウエハに供給された液体を除去するので、単相流体除去導管とも称される。また、複数のソース排出口３０４ｂは、ソース供給口３０６ｂからの第２の流体および流体メニスカスの外の空気を除去するので、二相除去導管とも称される。したがって、一実施形態では、排出口３０４ｂが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、マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−１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できる。
マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−１は、ウエハ表面に第３の流体を供給できる複数のソース供給口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の流体を供給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られる表面張力低下流体であって良い。
また、マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−１（または本明細書で取り上げられる任意の他のプロキシミティヘッド）の処理表面（例えばマルチメニスカスプロキシミティ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、任意の適切な形状構造を取ることができる。一実施形態において、マルチメニスカス１０６−１の処理表面は、ほぼ平らな表面を有して良い。
図５Ｂは、本発明の一実施形態にしたがって、マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−１の断面を示している。マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−１は、複数のソース供給口３０６ａを通じて第１の流体を供給することができ、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ができる。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。マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−１は、また、複数のソース供給口３０６ｂを通じて第２の流体を供給することができ、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ができる。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ために、複数のソース供給口３０２から第３の流体が供給されて良い。複数のソース供給口３０２は、第２の流体メニスカス１１６ｂをより良く閉じこめるために、随意に角度を付けられて良い。
図６Ａは、本発明の一実施形態にしたがって、マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−２を示している。該プロキシミティヘッド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、プロキシミティヘッド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されて良い。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されて良く、別の一実施形態では接着剤で接合されて良い。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作業に応じ、同じ材料で作成されても良いし、または異なる材料で作成されても良い。
プロキシミティヘッド１０６−２は、導管を備えた処理表面４５８を含み、それらの導管を通じてウエハの表面に流体を供給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プロキシミティヘッド１０６−２の表面４５３とほぼ同一平面であっても良い。
図６Ｂは、本発明の一実施形態にしたがって、プロキシミティヘッド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、プロキシミティヘッド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できる。一実施形態において、処理表面４５８は、流体供給口３０６ａ、流体排出口３０４ａ、流体供給口３０４ｂ、流体排出口３０４ｂ、および流体供給口３０２を含む。
流体供給口３０６ａは、ウエハの表面に第１の流体を供給することができ、流体供給口３０６ｂは、ウエハの表面に第２の流体を供給することができる。また、流体排出口３０４ａは、負圧の提供によって、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でき、流体排出口３０４ｂは、負圧の提供によって、ウエハの表面から第２の流体の一部を除去することができ、流体供給口３０２は、第２の流体の表面張力を低下させる流体を供給することができる。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、および乾燥のうちの任意の一作業を促進することができる任意の適切な流体であって良い。
図６Ｃは、本発明の一実施形態にしたがって、マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−２の処理表面４５８を、より詳細に示している。処理表面４５８は、流体供給口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、流体供給口３０６ｂ、流体排出口３０４ｂ、および流体供給口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と結合することによってマルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−２を形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。流体供給口３０６ａ，３０６ｂ，３０２に対応する流路は、マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−２の設備プレート４５４からボディ４５６へと流体を供給し、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。一実施形態では、流路５０６ａ，５０４ａ，５０６ｂ，５０４ｂ，５０２が、それぞれ流体供給口３０６ａ、流体排出口３０４ａ、流体供給口３０６ｂ、流体排出口３０４ｂ、および流体供給口３０２に対応する。
図６Ｅは、本発明の一実施形態にしたがって、プロキシミティヘッド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の流体を流体供給口３０６ａ，３０６ｂ，３０２に供給することができる。また、流路５０４ａは、第１の流体と第２の流体との組み合わせを流体排出口３０４ａから除去することができ、流路５０４ｂは、第２の流体と第３の流体との組み合わせを流体排出口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作業を行うことができる第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、および乾燥などの処理を促進することができる任意の適切な処理流体であって良い。
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作業におけるマルチメニスカスプロキシミティ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の上面および下面は、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プロキシミティ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プロキシミティヘッドによって同時に処理することができる。一実施形態では、第１のウエハ処理化学剤が、流体供給口３０６ａを通じてウエハ１０８に供給される。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、マルチメニスカスプロキシミティヘッド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、流体供給口３０６ｂを通じてウエハ表面に供給される。
前述のように、第２の処理流体は、ウエハ表面上で所望の作業を実現することができる任意の適切な流体であって良い。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。マルチメニスカスプロキシミティヘッド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を形成することができる。
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が、ソース供給口３０２を通じてウエハ表面に随意に供給されて良い。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って良い。第２の流体メニスカス１１６ｂは、第１の流体メニスカス１１６ａの形状如何にかかわらず、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の少なくとも一方には、所望のウエハ処理作業に応じ、任意の適切な流体が用いられて良い。
なお、安定した流体メニスカスを生成するためには、ソース供給口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。また、ソース供給口３０６ｂを通じて第２の流体メニスカスに入力される第２の流体の量も、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からのプロキシミティヘッド１０６−２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可能および移動可能である限りは任意の適切な距離であって良い。距離４８０は、一実施形態では５０ミクロン〜５ミリメートルであり、別の一実施形態では０．５〜２．５ミリメートルである。距離４８０は、好ましくは約１〜１．５ミリメートルである。一実施形態では、距離４８０は約１．３ミリメートルである。
図７に示されるような流体の流量は、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って良い。これらの流体の流量は、第１の流体メニスカスと第２の流体メニスカスとの間に望まれる区別に応じて異なって良い。一実施形態において、ソース供給口３０６ａは、約６００ｃｃ毎分の流量で第１の流体を供給することができ、ソース供給口３０６ｂは、約９００ｃｃ毎分の流量で第２の流体を供給することができ、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でき、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がウエハ表面に供給される場合は、そのＮ2に含有されるＩＰＡ蒸気）を除去することができる。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、ソース供給口３０６ａを通じて供給される流体の流量の２倍に等しくて良い。ソース供給口３０６ｂを通じて供給される流体の流量は、ソース供給口３０６ａを通じて供給される流量プラス３００に等しくて良い。なお、当業者ならば明らかなように、ソース供給口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プロキシミティヘッドの構成の少なくとも一方に応じて可変である。
図８Ａは、疎水性の障壁６０２を用いるマルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−３の断面を、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、マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−３は、流体供給口３０６ａ，３０６ｂおよび流体排出口３０４ａ，３０４ｂを含み、更に、流体供給口３０２を随意に含む。図６を参照にして上述されたように、流体供給口３０６ａは、ウエハ表面に第１の処理流体を供給することができる。なお、第１の流体は、所望のウエハ処理作業でウエハ表面を処理できる任意の適切な流体であって良い。したがって、一実施形態において、第１の処理流体は、リソグラフィ促進流体、エッチング流体、洗浄流体、すすぎ流体、および乾燥流体のいずれの流体であっても良い。また、随意的な一実施形態において、流体供給口３０２は、ウエハ表面に第３の流体を供給することができる。この処理流体は、ウエハ表面に作用した後、例えば一例では流体排出口３０４ａを通じて吸引されることによって除去される。したがって、このウエハ処理化学剤は、ウエハ表面を処理した後、流体排出口３０４ａを通じてウエハ表面から除去される。
マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−３は、また、流体供給口３０６ｂを通じて第２のウエハ処理流体を表面に供給し、一実施形態では流体排出口３０４ａ，３０４ｂを通じて提供される負圧によって第２のウエハ処理流体を表面から除去する。第２の流体メニスカス１１６ｂは、このようにして生成することができる。なお、第２の流体は、所望のウエハ処理作業でウエハ表面を処理できる任意の適切な流体であって良い。したがって、一実施形態において、第２の処理流体は、リソグラフィ促進流体、エッチング流体、洗浄流体、すすぎ流体、および乾燥流体のいずれの流体であっても良い。また、随意的な一実施形態において、流体供給口３０２は、ウエハ表面に第３の流体を供給することができる。なお、第３の流体は、第２の流体の表面張力を低下させられる任意の流体であって良い。一実施形態において、第３の流体は、窒素ガスに含有されるイソプロピルアルコール蒸気（ＩＰＡ／Ｎ2）である。
マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−３の一実施形態では、流体排出口３０４ａと流体供給口３０６ｂとの間に疎水性障壁６０２が設けられる。ウエハ処理流体は、マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−３との間に第１の流体メニスカス１１６ａを形成する。一実施形態では、流体供給口３０６ｂを通じてウエハ表面に脱イオン水（ＤＩＷ）が供給される。ＤＩＷによるウエハ表面の処理後、そのＤＩＷは、ソース排出口３０４ｂを通じてウエハ表面から除去される。マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−３とウエハ表面との間のＤＩＷは、第１の流体メニスカス１１６ｂを形成する。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は、窒素ガスに含有されたイソプロピルアルコール蒸気をウエハ表面に随意に供給して良い。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。
図８Ａに示された実施形態は、第１の流体メニスカス１１６Ａａと第２の流体メニスカス１１６ｂとを隔てることができる疎水性障壁６０２を含む。このような一実施形態において、第１の流体メニスカス１１６ａは、第２の流体メニスカス１１６ｂに直接接触しない。図８Ｂを参照にして後述されるように、ウエハ表面の処理に使用された第１の流体メニスカス１１６ａは、ウエハ表面上に残留し、第２の流体メニスカス１１６ｂによって除去される。
図８Ｂは、親水性のウエハ表面に作用している状態のマルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−３を、本発明の一実施形態にしたがって詳細に示している。一実施形態において、マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−３は、前述のように、所望のいかなるタイプのウエハ処理作業であってもウエハ表面を処理することができる第１の流体メニスカス１１６ａを含む。ウエハ表面上に残留している使用済みの第１の流体メニスカス１１６ａの化学剤は、次いで、第２の流体メニスカス１１６ｂ（図中の一実施形態では、使用済みの化学剤を除去するためのすすぎ用の流体メニスカスである）によって処理される。図に示された実施形態は、第１の流体メニスカス１１６ａがウエハ表面の処理領域から離れた際も使用済みの化学剤が残存する親水性のウエハの処理に関する。
図８Ｃは、本発明の一実施形態にしたがって、疎水性のウエハ表面に作用している状態のマルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−３を詳細に示している。一実施形態において、ウエハ表面は疎水性であるので、第１の流体メニスカス１１６ａのウエハ処理化学剤（一実施形態では水性の流体である）は、処理後はウエハ表面上に留まらない。したがって、疎水性の障壁６０２は、第１の流体メニスカス１１６ａと第２の流体メニスカス１１６ｂとを完全に隔てた状態で維持し、第１の流体メニスカス１１６ａの流体と第２の流体メニスカス１１６ｂの流体との混じり合いを阻止することができる。また、このような一実施形態において、ソース排出口３０４ａは、第１の流体メニスカス１１６ａからの第１の流体のみを除去する。
これらの代表的な実施形態では、２つのメニスカス（内側のメニスカスと、それを取り囲む外側のメニスカス）のみが図示されているが、実際は、任意の適切な数の同心のメニスカスを生成することができる。このような場合、内側の各メニスカスは、少なくとも１つのソース供給口３０６ａとソース排出口３０４ａとのセットによって生成することができ、最も外周のメニスカス（メニスカスを取り囲む最も外側のメニスカス）は、少なくとも１つのソース供給口３０６ｂとソース排出口３０４ｂとのセットによって生成することができる。どの内側のメニスカスも、特定の処理流体の供給および除去を行うことができるソース供給口３０６ａとソース排出口３０４ａとのセットによって生成することができる。
図９は、長方形のメニスカスを含むマルチメニスカスプロキシミティヘッド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、マルチメニスカスプロキシミティヘッド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供給口／排出口の構成を変更することによって生成することができる。一実施形態において、ソース供給口３０６ａ，３０６ｃ，３０６ｂは、それぞれ、第１の流体、第２の流体、および第３の流体をウエハに供給するように構成されて良い。また、ソース排出口３０４ａ，３０４ｃ，３０４ｂは、それぞれ、（負圧ないし真空によって）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、並びに第３の流体および空気を除去するように構成されて良い。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供給するために、ソース供給口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９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作業を実施することができる。
図１０は、長楕円形の流体メニスカスを伴うマルチメニスカスプロキシミティヘッド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１０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作業を実施することができる。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できる。
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乾燥工程におけるウエハ上の洗浄流体の動きを示した図である。 代表的なウエハ乾燥工程を示した図である。 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。 ウエハ処理作業を実施するプロキシミティヘッドを、本発明の一実施形態に従って示した図である。 プロキシミティヘッドによって実施することができるウエハ処理作業を、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。 ウエハの両面を処理するシステムで用いられる代表的なプロキシミティヘッドの側面を、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、マルチメニスカスプロキシミティ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、マルチメニスカスプロキシミティヘッドの側面を示した図である。 本発明の一実施形態にしたがって、マルチメニスカスプロキシミティ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、マルチメニスカスプロキシミティ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、マルチメニスカスプロキシミティヘッドの処理表面を、より詳細に示した図である。 ボディと結合することによってマルチメニスカスプロキシミティヘッドを形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、マルチメニスカスプロキシミティ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作業におけるマルチメニスカスプロキシミティヘッドの断面を示した図である。 疎水性の障壁を処理するために用いられるマルチメニスカスプロキシミティヘッドの断面を、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。 親水性のウエハ表面に作用している状態のマルチメニスカスプロキシミティヘッドを、本発明の一実施形態にしたがって詳細に示した図である。 疎水性のウエハ表面に作用している状態のマルチメニスカスプロキシミティヘッドを、本発明の一実施形態にしたがって詳細に示した図である。 長方形のメニスカスを含むマルチメニスカスプロキシミティヘッドを、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プロキシミティヘッドを、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。
符号の説明
１０…ウエハ
１２…液体／気体移動界面
２０…親水性の領域
２２…疎水性の領域
２６…流体
１００…ウエハ処理システム
１０２ａ，１０２ｂ…ローラ
１０４ａ，１０４ｂ…アーム
１０６ａ，１０６ｂ…プロキシミティヘッド
１０６−１，１０６−２，１０６−３，１０６−４，１０６−５…マルチメニスカスプロキシミティヘッド
１０８…ウエハ
１０８ａ…上面
１０８ｂ…下面
１１６…メニスカス
１１６ａ…第１の流体メニスカス
１１６ｂ…第２の流体メニスカス
１１６ａ’，１１６ｂ’，１１６ｃ…流体メニスカス
１１６ｂ−１，１１６ｂ−２，１１６ｃ−１，１１６ｃ−２…流体メニスカス
１１８…ＩＰＡ／処理流体界面
３０２…供給口
３０４…排出口
３０４ａ，３０４ｂ…排出口
３０６…供給口
３０６ａ，３０６ｂ…供給口
３１０…ＩＰＡ
３１２…負圧
３１４…処理流体
４０２…第１の流体メニスカス領域
４０４…第２の流体メニスカス領域
４５２…隆起領域
４５３…表面
４５４…設備プレート
４５６…ボディ
４５８…処理表面
５０２，５０４ａ，５０４ｂ，５０６ａ，５０６ｂ…流路
６０２…疎水性の障壁

Claims (19)

  1. 基板を処理するための方法であって、
    第１の流体メニスカスと、前記第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の流体メニスカスとを生成し、
    前記第１の流体メニスカスおよび前記第２の流体メニスカスを、前記基板の表面上に生成し、
    前記第１の流体メニスカスの生成は、第１の流体供給口を通じて前記基板の前記表面に第１の流体を供給し、かつ第１の流体排出口を通じて前記基板の前記表面から前記第１の流体を除去することにより行なわれ、
    前記第２の流体メニスカスを生成は、第２の流体供給口を通じて前記基板の前記表面に第２の流体を供給し、前記第１の流体排出口および第２の流体排出口を通じて前記基板の前記表面から前記第２の流体を除去することにより行なわれる
    方法。
  2. 請求項１に記載の基板を処理するための方法であって、更に、
    前記第１の流体メニスカスで前記基板の前記表面を処理し、
    前記第２の流体メニスカスで前記基板の前記表面を処理する
    方法。
  3. 請求項２に記載の基板を処理するための方法であって、
    前記第１の流体メニスカスによる前記基板の前記表面の処理は、エッチング、洗浄、すすぎ、メッキ、およびリソグラフィのうちの１つの作業を含む方法。
  4. 請求項２に記載の基板を処理するための方法であって、
    前記第２の流体メニスカスによる前記基板の前記表面の処理は、エッチング、洗浄、すすぎ、メッキ、乾燥、およびリソグラフィのうちの１つの作業を含む方法。
  5. 請求項１に記載の基板を処理するための方法であって、
    更に、第３の供給口を通じて第３の流体を前記基板表面に供給する方法。
  6. 請求項１に記載の基板を処理するための方法であって、
    前記第１の流体は、リソグラフィ流体、エッチング流体、メッキ流体、洗浄流体、およびすすぎ流体のうちの１つである方法。
  7. 請求項５に記載の基板を処理するための方法であって、
    前記第２の流体は、リソグラフィ流体、エッチング流体、メッキ流体、洗浄流体、乾燥流体、およびすすぎ流体のうちの１つである方法。
  8. 請求項５に記載の基板を処理するための方法であって、
    前記第３の流体は、前記第２の流体の表面張力を低下させる流体である方法。
  9. 請求項５に記載の基板を処理するための方法であって、
    前記第３の流体は、窒素ガスに含有されるイソプロピルアルコール蒸気である、方法。
  10. 基板を処理するための装置であって、
    前記基板の表面上に第１の流体メニスカスを生成すし、前記基板の前記表面上に前記第１の流体メニスカスを少なくとも部分的に取り囲むように第２の流体メニスカスを生成し、前記第１の流体メニスカスに接触する際の前記第２の流体メニスカスの完全性をほぼ維持することができるプロキシミティヘッドを備え、
    前記プロキシミティヘッドは、
    前記プロキシミティヘッド内に設けられ、前記第１の流体メニスカスを生成することができる第１の導管セットと、
    前記プロキシミティヘッド内に設けられ、前記第２の流体メニスカスを生成することができる第２の導管セットと
    を含み、前記第２の導管セットは、前記第１の導管セットを少なくとも部分的に取り囲んでおり、
    前記第１の導管セットは、
    第１の流体を前記基板の前記表面に供給するための少なくとも１つの供給口と、
    少なくとも前記第１の流体を前記基板の前記表面から除去するための少なくとも１つの排出口と
    を含み、
    前記第２の導管セットは、
    第２の流体を前記基板の前記表面に供給するための少なくとも１つの供給口と、
    前記第２の流体を前記基板の前記表面から除去するための少なくとも１つの排出口と
    を含み、前記第１の流体を前記基板の前記表面から除去するための前記少なくとも１つの排出口は、前記第２の流体の少なくとも一部も除去する
    装置。
  11. 請求項１０に記載の基板を処理するための装置であって、
    前記第２の導管セットは、更に、第３の流体を前記基板の前記表面に供給するための少なくとも１つの供給口を含む装置。
  12. 請求項１０に記載の基板を処理するための装置であって、
    前記第１の流体メニスカスは、エッチング、洗浄、すすぎ、メッキ、およびリソグラフィのうちの少なくとも１つの作業を実施することができる装置。
  13. 請求項１０に記載の基板を処理するための装置であって、
    前記第２の流体メニスカスは、エッチング、洗浄、すすぎ、メッキ、乾燥、およびリソグラフィのうちの少なくとも１つの作業を実施することができる装置。
  14. 請求項１１に記載の基板を処理するための装置であって、
    前記第３の流体は、前記第２の流体の表面張力を低下させる流体である装置。
  15. 基板を処理するための装置であって、
    第１の流体メニスカスを生成し、かつ前記第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の流体メニスカスを生成することができるプロキシミティヘッドであって、
    前記プロキシミティヘッドの処理表面内に設けられ、第１の流体を前記基板の表面に供給するように構成された少なくとも１つの第１の供給口と、
    前記プロキシミティヘッドの前記処理表面内に設けられ、前記第１の流体と第２の流体の少なくとも一部とを前記基板の前記表面から除去するように構成された少なくとも１つの第１の排出口と、
    前記プロキシミティヘッドの前記処理表面内に設けられ、前記第２の流体を前記基板の前記表面に供給するように構成された少なくとも１つの第２の供給口と、
    前記プロキシミティヘッドの前記処理表面内に設けられ、前記第２の流体の少なくとも一部を前記基板の前記表面から除去するように構成された少なくとも１つの第２の排出口と
    を含むプロキシミティヘッドを備え、
    前記少なくとも１つの第２の供給口および前記少なくとも１つの第２の排出口は、前記少なくとも１つの第１の排出口および前記少なくとも１つの第１の供給口を少なくとも部分的に取り囲む装置。
  16. 請求項１５に記載の基板を処理するための装置であって、
    前記プロキシミティヘッドは、更に、前記プロキシミティヘッドの前記処理表面に設けられ、第３の流体を前記基板の前記表面に供給するように構成された少なくとも１つの第３の供給口を含む装置。
  17. 請求項１５に記載の基板を処理するための装置であって、
    前記第１の流体メニスカスは、エッチング、洗浄、すすぎ、メッキ、およびリソグラフィのうちの少なくとも１つの作業を実施することができる装置。
  18. 請求項１５に記載の基板を処理するための装置であって、
    前記第２の流体メニスカスは、エッチング、洗浄、すすぎ、メッキ、乾燥、およびリソグラフィのうちの少なくとも１つの作業を実施することができる装置。
  19. 請求項１６に記載の基板を処理するための装置であって、
    前記第３の流体は、前記第２の流体の表面張力を低下させる流体である装置。
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