KR101470672B1 - 제어되는 메니스커스에서 액체의 분리를 유지시키기 위한 시스템, 방법 및 장치 - Google Patents

제어되는 메니스커스에서 액체의 분리를 유지시키기 위한 시스템, 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

근접 헤드를 형성 및 사용하는 시스템 및 방법이 개시된다. 근접 헤드는 헤드 표면을 포함하고, 헤드 표면은 제 1 구역, 제 2 구역, 및 내부 리턴 구역을 포함한다. 제 1 구역은 제 1 편평한 표면 영역 및 복수의 제 1 이산 홀들을 포함한다. 복수의 제 1 이산 홀들의 각각은 복수의 제 1 도관들 중 대응하는 하나의 제 1 도관에 접속된다. 복수의 제 1 이산 홀들은 헤드 표면 내에 있고 제 1 편평한 표면 영역을 통해 연장한다. 복수의 제 1 이산 홀들 중 적어도 일부는 제 1 로우에 배열된다. 제 2 구역은 제 2 편평한 영역 및 복수의 제 2 이산 홀들을 포함한다. 복수의 제 2 이산 홀들의 각각은 복수의 제 2 도관들 중 대응하는 하나의 제 2 도관에 접속된다. 복수의 제 2 이산 홀들은 헤드 표면 내에 있고 제 2 편평한 표면 영역을 통해 연장한다. 내부 리턴 구역은 복수의 내부 리턴 이산 홀들을 포함한다. 내부 리턴 구역은 제 1 구역과 제 2 구역 사이에서 제 1 구역 및 제 2 구역에 인접하게 배치된다. 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각은 복수의 내부 리턴 도관들 중 대응하는 하나의 내부 리턴 도관에 접속된다. 복수의 내부 리턴 이산 홀들은 헤드 표면 내에 있고 헤드 표면을 통해 연장한다. 복수의 내부 리턴 이산 홀들 중 적어도 일부는 내부 리턴 로우에 배열된다. 제 1 로우와 내부 리턴 로우는 실질적으로 평행하다. 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각의 에지의 제 1 부분은 헤드 표면 내에 리세스된다.
메니스커스, 근접 헤드, 도관

Description

제어되는 메니스커스에서 액체의 분리를 유지시키기 위한 시스템, 방법 및 장치{SYSTEM, METHOD AND APPARATUS FOR MAINTAINING SEPARATION OF LIQUIDS IN A CONTROLLED MENISCUS}
발명자:
Robert O'Donnell, Cheng-Yu (Sean) Lin 및 Arnold Kholodenko
배경기술
본 발명은 일반적으로 반도체 제조 프로세스들에 관한 것으로, 특히 근접 헤드로 반도체들을 프로세싱하기 위한 방법들 및 시스템들에 관한 것이다.
반도체 칩 제조 프로세스에 있어서, 웨이퍼들의 표면들 상에 원하지 않는 잔류물들을 남기는 제조 동작이 수행되었던 경우에, 웨이퍼를 세정 및 건조할 필요성이 있다는 것은 공지되어 있다. 그러한 제조 동작의 예들은, 플라즈마 에칭 및 CMP (chemical mechanical polishing) 를 포함한다. CMP에 있어서, 폴리싱 (polishing) 표면으로 웨이퍼 표면을 누르는 홀더 내에 웨이퍼가 위치된다. 슬러리 (slurry) 는 폴리싱을 야기하기 위한 연마제 재료들 및 케미컬들을 포함할 수 있다. 불행히도, 이러한 프로세스는 웨이퍼 표면에서 슬러리 파티클들 및 잔류물들의 축적물을 남기는 경향이 있다. 웨이퍼 상에 남겨진 경우에, 원하지 않는 잔류 재료 및 파티클들은, 다른 무엇보다도, 웨이퍼 표면 상의 스크래치 (scratch) 들과 같은 결함들, 및 금속화부 (metallization) 피쳐들 사이의 부적절한 상호작용들을 야기할 수도 있다. 몇몇 경우들에서, 그러한 결함들은 웨이퍼 상의 디바이스들이 동작불능하게 되도록 야기할 수도 있다. 따라서, 동작불능 디바이스들을 갖는 웨이퍼들을 폐기하는 부적절한 비용들을 회피하기 위해서는, 원하지 않는 잔류물들을 남기는 제조 동작들 이후에 웨이퍼를 적절히 하지만 효율적으로 세정할 필요가 있다.
웨이퍼가 습식 세정된 후에, 물 또는 세정 유체 잔존물들이 웨이퍼 상에 잔류물들을 남기는 것을 방지하기 위해 웨이퍼는 효과적으로 건조되어야만 한다. 웨이퍼 표면 상의 세정 유체가 증발되는 것이 허용되는 경우에, 액적 (droplet) 들이 형성되는 경우에 통상적으로 발생하는 것과 같이, 증발 이후에 웨이퍼 표면 상에 세정 유체 내에 이전에 용해된 잔류물들 또는 오염물들이 잔존할 것이다 (예컨대, 그리고 스폿 (spot) 들을 형성할 것이다). 증발이 발생하는 것을 방지하기 위해서는, 웨이퍼 표면 상의 액적들의 형성 없이 가능한 신속하게 세정 유체가 제거되어야만 한다.
이를 달성하기 위한 시도에 있어서, 스핀-건조 등과 같은, 수개의 상이한 건조 기술들 중 하나의 건조 기술이 채용된다. 이들 건조 기술들은, 올바르게 유지되는 경우에 액적들의 형성 없이 웨이퍼 표면을 건조하는, 웨이퍼 표면 상에서 이동하는 액체/가스 인터페이스의 몇몇 형태를 이용한다. 불행히도, 모든 전술된 건조 방법들에서 종종 발생하는 바와 같이, 이동하는 액체/가스 인터페이스가 파괴되는 경우에, 액적들이 형성되고, 증발이 발생하여, 웨이퍼 표면 상에 오염물 들 및/또는 스폿들이 남겨지게 된다.
상술된 바와 같이, 기판의 표면 상의 액적들의 영향들을 최소화하거나, 또는 기판의 표면 상의 액적들의 형성을 실질적으로 제거하는 건조 기술에 대한 필요성이 존재한다.
개요
넓게 말하자면, 본 발명은, 개선된 근접 헤드 및 개선된 근접 헤드를 사용하기 위한 시스템 및 방법을 제공함으로써 이들 필요성들을 충족시킨다. 본 발명이 프로세스, 장치, 시스템, 컴퓨터 판독가능한 매체, 또는 디바이스를 포함하는 다수의 방식들로 구현될 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 본 발명의 수개의 발명의 실시형태들이 이하 설명된다.
일 실시형태는 근접 헤드를 제공한다. 근접 헤드는 헤드 표면을 포함하고, 그 헤드 표면은 제 1 구역, 제 2 구역, 및 내부 리턴 구역을 포함한다. 제 1 구역은 제 1 편평한 표면 영역 및 복수의 제 1 이산 홀들을 포함한다. 복수의 제 1 이산 홀들의 각각은 복수의 제 1 도관들 중 대응하는 하나의 제 1 도관에 접속된다. 복수의 제 1 이산 홀들은 헤드 표면 내에 있고 제 1 편평한 표면 영역을 통해 연장한다. 복수의 제 1 이산 홀들 중 적어도 일부는 제 1 로우에 배열된다. 제 2 구역은 제 2 편평한 영역 및 복수의 제 2 이산 홀들을 포함한다. 복수의 제 2 이산 홀들의 각각은 복수의 제 2 도관들 중 대응하는 하나의 제 2 도관에 접속된다. 복수의 제 2 이산 홀들은 헤드 표면 내에 있고 제 2 편평한 표면 영역을 통해 연장한다. 내부 리턴 구역은 복수의 내부 리턴 이산 홀들을 포함한다. 내부 리턴 구역은 제 1 구역과 제 2 구역 사이에서 제 1 구역 및 제 2 구역에 인접하게 배치된다. 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각은 복수의 내부 리턴 도관들 중 대응하는 하나의 내부 리턴 도관에 접속된다. 복수의 내부 리턴 이산 홀들은 헤드 표면 내에 있고 헤드 표면을 통해 연장한다. 복수의 내부 리턴 이산 홀들 중 적어도 일부는 내부 리턴 로우에 배열된다. 제 1 로우와 내부 리턴 로우는 실질적으로 평행하다. 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각의 에지의 제 1 부분은 헤드 표면 내에 리세스된다.
또한, 제 1 구역은 복수의 제 3 이산 홀들을 포함할 수 있고, 복수의 제 3 이산 홀들의 각각은 복수의 제 3 도관들 중 대응하는 하나의 제 3 도관에 접속된다. 복수의 제 3 이산 홀들은 헤드 표면 내에 있고 제 1 편평한 표면 영역을 통해 연장한다. 복수의 제 3 이산 홀들 중 적어도 일부는 제 3 로우에 배열된다. 제 3 로우는 제 1 로우와 실질적으로 평행하고 인터페이스 로우에 대향하는 제 1 로우의 측면 상에 배치된다.
복수의 제 1 도관들은 제 1 액체 소스에 커플링되며 헤드 표면에 제 1 액체를 제공하도록 구성될 수 있다. 제 2 도관들은 제 2 액체 소스에 커플링되며 헤드 표면에 제 2 액체를 제공하도록 구성될 수 있다. 복수의 내부 리턴 도관들 및 복수의 제 3 도관들은 진공 소스에 커플링되며 헤드 표면으로부터 제 1 액체의 적어도 일부를 제거하도록 구성될 수 있다.
복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각의 에지의 리세스된 제 1 부분은 제 1 각으로 헤드 표면 내에 리세스되고, 그 제 1 각은 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각 각의 에지의 리세스된 제 1 부분으로부터 제 1 로우를 향해 제 1 거리에 걸쳐 연장하는 챔퍼 (chamfer) 를 형성한다.
복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각의 에지의 리세스된 제 1 부분은 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각에서 제 1 리세스된 에지를 갖는 리세스된 제 1 각진 부분에 포함될 수 있고, 리세스된 제 1 각진 부분은 헤드 표면을 교차 (intersect) 하는 제 2 리세스된 에지를 포함하며, 리세스된 제 1 각진 부분은 내부 리턴 로우로부터 제 1 로우를 향해 제 1 거리에 걸쳐 연장한다.
리세스된 제 1 각진 부분은 2 이상의 각진 부분들을 포함할 수 있다. 리세스된 제 1 각진 부분은 하나 이상의 휘어진 부분들을 포함할 수 있다. 제 1 리세스된 에지는 리세스된 제 1 각진 부분으로부터 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각으로 휘어진 부분을 포함할 수 있다.
복수의 제 2 이산 홀들 중 적어도 일부는 제 2 로우에 배열될 수 있다. 제 2 로우와 내부 리턴 로우는 실질적으로 평행하다. 제 2 로우는 제 1 로우에 대향하며, 제 2 구역은 복수의 제 5 이산 홀들 및 복수의 제 6 이산 홀들을 더 포함한다. 복수의 제 5 이산 홀들의 각각은 복수의 제 5 도관들 중 대응하는 하나의 제 5 도관에 접속되고, 복수의 제 6 이산 홀들의 각각은 복수의 제 6 도관들 중 대응하는 하나의 제 6 도관에 접속된다. 복수의 제 5 이산 홀들 및 복수의 제 6 이산 홀들은 헤드 표면 내에 있고 제 2 편평한 표면 영역을 통해 연장한다. 복수의 제 5 이산 홀들 중 적어도 일부는 제 3 로우에 배열되고, 복수의 제 6 이산 홀들 중 적어도 일부는 제 5 로우에 배열된다. 제 3 로우 및 제 4 로우의 적어도 일부는 제 2 로우와 실질적으로 평행하다. 제 3 로우는 내부 리턴 로우에 대향하는 제 2 로우의 측면 상에 배치되고, 제 4 로우는 제 2 로우에 대향하는 제 3 로우의 측면 상에 배치된다.
복수의 제 1 도관들은 제 1 액체 소스에 커플링되며 헤드 표면에 제 1 액체를 제공하도록 구성될 수 있고, 복수의 제 2 도관들은 제 2 액체 소스에 커플링되며 헤드 표면에 제 2 액체를 제공하도록 구성되고, 복수의 내부 리턴 도관들 및 복수의 제 5 도관들은 헤드 표면으로부터 제 2 액체의 적어도 일부를 제거하도록 구성되고, 복수의 제 6 도관들은 헤드 표면에 제 1 유체를 제공하도록 구성되며, 제 1 유체는 제 1 액체 및 제 2 액체와 상이하다.
제 2 구역은 각진 표면을 갖는 돌출부를 포함할 수 있다. 각진 표면은 제 1 에지를 가지며, 제 1 에지는 제 2 로우와 내부 리턴 로우 사이에서 헤드 표면을 교차한다. 각진 표면은 내부 리턴 로우에 근접한 제 2 에지를 갖는다. 제 2 에지는 프로세싱될 표면과 헤드 표면 사이의 거리 미만의 돌출 거리 만큼 헤드 표면으로부터 돌출한다. 각진 표면은 약 1 도와 약 89 도 사이의 각으로 헤드 표면을 교차할 수 있다. 각진 표면은 2 이상의 각진 표면을 포함할 수 있다. 2 이상의 각진 표면 중 적어도 하나는 헤드 표면과 실질적으로 평행하다.
복수의 제 2 도관들 중 적어도 일부는 내부 리턴 로우를 향하여 약 10 도와 약 90 도 사이의 각으로 헤드 표면을 교차할 수 있다. 제 1 편평한 표면 영역 및 제 2 편평한 표면 영역 중 적어도 하나의 적어도 일부는 휘어져 있을 수 있다.
다른 실시형태는 근접 헤드를 제공한다. 근접 헤드는 헤드 표면을 포함 하고, 헤드 표면은 제 1 구역, 제 2 구역, 및 내부 리턴 구역을 포함한다. 제 1 구역은 제 1 편평한 표면 영역 및 복수의 제 1 이산 홀들을 포함한다. 복수의 제 1 이산 홀들의 각각은 복수의 제 1 도관들 중 대응하는 하나의 제 1 도관에 접속된다. 복수의 제 1 이산 홀들은 헤드 표면 내에 있고 제 1 편평한 표면 영역을 통해 연장한다. 복수의 제 1 이산 홀들 중 적어도 일부는 제 1 로우에 배열된다. 제 2 구역은 제 2 편평한 영역 및 복수의 제 2 이산 홀들을 포함한다. 복수의 제 2 이산 홀들의 각각은 복수의 제 2 도관들 중 대응하는 하나의 제 2 도관에 접속된다. 복수의 제 2 이산 홀들은 헤드 표면 내에 있고 제 2 편평한 표면 영역을 통해 연장한다. 내부 리턴 구역은 복수의 내부 리턴 이산 홀들을 포함한다. 내부 리턴 구역은 제 1 구역과 제 2 구역 사이에서 제 1 구역 및 제 2 구역에 인접하게 배치된다. 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각은 복수의 내부 리턴 도관들 중 대응하는 하나의 내부 리턴 도관에 접속된다. 복수의 내부 리턴 이산 홀들은 헤드 표면 내에 있고 헤드 표면을 통해 연장한다. 복수의 내부 리턴 이산 홀들 중 적어도 일부는 내부 리턴 로우에 배열된다. 제 1 로우와 내부 리턴 로우는 실질적으로 평행하다. 제 2 구역은 각진 표면을 갖는 돌출부를 포함하고, 각진 표면은 제 1 에지를 갖고, 제 1 에지는 제 2 로우와 내부 리턴 로우 사이에서 헤드 표면을 교차하고, 각진 표면은 내부 리턴 로우에 근접한 제 2 에지를 갖고, 제 2 에지는 프로세싱될 표면과 헤드 표면 사이의 거리 미만의 돌출 거리 만큼 헤드 표면으로부터 돌출한다.
다른 실시형태는 근접 헤드를 제공한다. 근접 헤드는 헤드 표면을 포함 하고, 헤드 표면은 제 1 구역, 제 2 구역, 및 내부 리턴 구역을 포함한다. 제 1 구역은 제 1 편평한 표면 영역 및 복수의 제 1 이산 홀들을 포함한다. 복수의 제 1 이산 홀들의 각각은 복수의 제 1 도관들 중 대응하는 하나의 제 1 도관에 접속된다. 복수의 제 1 이산 홀들은 헤드 표면 내에 있고 제 1 편평한 표면 영역을 통해 연장한다. 복수의 제 1 이산 홀들 중 적어도 일부는 제 1 로우에 배열된다. 제 2 구역은 제 2 편평한 영역 및 복수의 제 2 이산 홀들을 포함한다. 복수의 제 2 이산 홀들의 각각은 복수의 제 2 도관들 중 대응하는 하나의 제 2 도관에 접속된다. 복수의 제 2 이산 홀들은 헤드 표면 내에 있고 제 2 편평한 표면 영역을 통해 연장한다. 내부 리턴 구역은 복수의 내부 리턴 이산 홀들을 포함한다. 내부 리턴 구역은 제 1 구역과 제 2 구역 사이에서 제 1 구역 및 제 2 구역에 인접하게 배치된다. 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각은 복수의 내부 리턴 도관들 중 하나의 내부 리턴 도관에 접속된다. 복수의 내부 리턴 이산 홀들은 헤드 표면 내에 있고 헤드 표면을 통해 연장하고, 복수의 내부 리턴 이산 홀들 중 적어도 일부는 내부 리턴 로우에 배열된다. 제 1 로우와 내부 리턴 로우는 실질적으로 평행하다. 복수의 제 2 도관들 중 적어도 일부는 내부 리턴 로우를 향하여 약 10 도와 약 90 도 사이의 각으로 헤드 표면을 교차한다.
또 다른 실시형태는 근접 헤드를 제공한다. 근접 헤드는 헤드 표면을 포함하고, 헤드 표면은 제 1 구역, 제 2 구역, 및 내부 리턴 구역을 포함한다. 제 1 구역은 제 1 편평한 표면 영역 및 복수의 제 1 이산 홀들을 포함한다. 복수의 제 1 이산 홀들의 각각은 복수의 제 1 도관들 중 대응하는 하나의 제 1 도관 에 접속된다. 복수의 제 1 이산 홀들은 헤드 표면 내에 있고 제 1 편평한 표면 영역을 통해 연장한다. 복수의 제 1 이산 홀들 중 적어도 일부는 제 1 로우에 배열된다. 제 2 구역은 제 2 편평한 영역 및 복수의 제 2 이산 홀들을 포함한다. 복수의 제 2 이산 홀들의 각각은 복수의 제 2 도관들 중 대응하는 하나의 제 2 도관에 접속된다. 복수의 제 2 이산 홀들은 헤드 표면 내에 있고 제 2 편평한 표면 영역을 통해 연장한다. 내부 리턴 구역은 복수의 내부 리턴 이산 홀들을 포함한다. 내부 리턴 구역은 제 1 구역과 제 2 구역 사이에서 제 1 구역 및 제 2 구역에 인접하게 배치된다. 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각은 복수의 내부 리턴 도관들 중 대응하는 하나의 내부 리턴 도관에 접속된다. 복수의 내부 리턴 이산 홀들은 헤드 표면 내에 있고 헤드 표면을 통해 연장한다. 복수의 내부 리턴 이산 홀들 중 적어도 일부는 내부 리턴 로우에 배열된다. 제 1 로우와 내부 리턴 로우는 실질적으로 평행하다. 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각의 에지의 제 1 부분은 헤드 표면 내에 리세스되고, 제 2 구역은 각진 표면을 갖는 돌출부를 포함한다. 각진 표면은 제 1 에지를 갖고, 제 1 에지는 제 2 로우와 내부 리턴 로우 사이에서 헤드 표면을 교차한다. 각진 표면은 내부 리턴 로우에 근접한 제 2 에지를 갖고, 제 2 에지는 프로세싱될 표면과 헤드 표면 사이의 거리 미만의 돌출 거리 만큼 헤드 표면으로부터 돌출한다. 복수의 제 2 도관들 중 적어도 일부는 내부 리턴 로우를 향하여 약 10 도와 약 90 도 사이의 각으로 헤드 표면을 교차한다.
또 다른 실시형태는 프로세싱될 표면에 밀접하게 근접 헤드를 이동시키는 단 계를 포함하는 메니스커스를 형성하는 방법을 제공한다. 근접 헤드는 헤드 표면을 포함하고, 헤드 표면은 제 1 구역, 제 2 구역, 및 내부 리턴 구역을 포함한다. 제 1 구역은 제 1 편평한 표면 영역 및 복수의 제 1 이산 홀들을 포함한다. 복수의 제 1 이산 홀들의 각각은 복수의 제 1 도관들 중 대응하는 하나의 제 1 도관에 접속된다. 복수의 제 1 이산 홀들은 헤드 표면 내에 있고 제 1 편평한 표면 영역을 통해 연장한다. 복수의 제 1 이산 홀들 중 적어도 일부는 제 1 로우에 배열된다. 제 2 구역은 제 2 편평한 영역 및 복수의 제 2 이산 홀들을 포함한다. 복수의 제 2 이산 홀들의 각각은 복수의 제 2 도관들 중 대응하는 하나의 제 2 도관에 접속된다. 복수의 제 2 이산 홀들은 헤드 표면 내에 있고 제 2 편평한 표면 영역을 통해 연장한다. 내부 리턴 구역은 복수의 내부 리턴 이산 홀들을 포함한다. 내부 리턴 구역은 제 1 구역과 제 2 구역 사이에서 제 1 구역 및 제 2 구역에 인접하게 배치된다. 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각은 복수의 내부 리턴 도관들 중 대응하는 하나의 내부 리턴 도관에 접속된다. 복수의 내부 리턴 이산 홀들은 헤드 표면 내에 있고 헤드 표면을 통해 연장한다. 복수의 내부 리턴 이산 홀들 중 적어도 일부는 내부 리턴 로우에 배열되고, 제 1 로우와 내부 리턴 로우는 실질적으로 평행하다. 그 방법은, 프로세싱될 표면과 헤드 표면 사이에 듀얼 액체 메니스커스를 형성하는 단계; 및 내부 리턴을 통해 제 1 액체와 제 2 액체의 일부를 제거하는 단계로서, 내부 리턴에 근접한 제 1 액체의 속도를 제 1 속도로 감소시키는 단계를 포함하는, 상기 제거하는 단계를 더 포함하며, 제 1 속도는 내부 리턴에 근접한 제 2 액체의 제 2 속도보다 작 다. 또한, 제 2 속도는 내부 리턴에 근접하여 증가될 수 있다.
또 다른 실시형태는 프로세싱될 표면에 밀접하게 근접 헤드를 이동시키는 단계를 포함하는 메니스커스를 형성하는 방법을 제공한다. 근접 헤드는 헤드 표면을 포함하고, 헤드 표면은 제 1 구역, 제 2 구역, 및 내부 리턴 구역을 포함한다. 제 1 구역은 제 1 편평한 표면 영역 및 복수의 제 1 이산 홀들을 포함한다. 복수의 제 1 이산 홀들의 각각은 복수의 제 1 도관들 중 대응하는 하나의 제 1 도관에 접속된다. 복수의 제 1 이산 홀들은 헤드 표면 내에 있고 제 1 편평한 표면 영역을 통해 연장한다. 복수의 제 1 이산 홀들 중 적어도 일부는 제 1 로우에 배열된다. 제 2 구역은 제 2 편평한 영역 및 복수의 제 2 이산 홀들을 포함한다. 복수의 제 2 이산 홀들의 각각은 복수의 제 2 도관들 중 대응하는 하나의 제 2 도관에 접속된다. 복수의 제 2 이산 홀들은 헤드 표면 내에 있고 제 2 편평한 표면 영역을 통해 연장한다. 내부 리턴 구역은 복수의 내부 리턴 이산 홀들을 포함한다. 내부 리턴 구역은 제 1 구역과 제 2 구역 사이에서 제 1 구역 및 제 2 구역에 인접하게 배치된다. 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각은 복수의 내부 리턴 도관들 중 대응하는 하나의 내부 리턴 도관에 접속된다. 복수의 내부 리턴 이산 홀들은 헤드 표면 내에 있고 헤드 표면을 통해 연장한다. 복수의 내부 리턴 이산 홀들 중 적어도 일부는 내부 리턴 로우에 배열된다. 제 1 로우와 내부 리턴 로우는 실질적으로 평행하다. 그 방법은, 프로세싱될 표면과 헤드 표면 사이에 듀얼 액체 메니스커스를 형성하는 단계; 및 내부 리턴을 통해 제 1 액체와 제 2 액체의 일부를 제거하는 단계로서, 내부 리턴에 근 접한 제 2 액체의 속도를 제 2 속도로 증가시키는 단계를 포함하는, 상기 제거하는 단계를 더 포함하며, 제 2 속도는 내부 리턴에 근접한 제 1 액체의 제 1 속도보다 더 높다.
본 발명의 다른 양태들 및 이점들은, 본 발명의 원리들을 예로써 예시하는, 첨부 도면들과 함께 취해진, 이하의 상세한 설명으로부터 더 명백하게 될 것이다.
도면의 간단한 설명
본 발명은 첨부 도면들과 함께 이하 상세한 설명에 의해 쉽게 이해될 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판의 표면에 대해 동작을 수행하는 근접 헤드를 예시한다.
도 1b는 본 발명의 실시형태에 따른, 근접 헤드의 헤드 표면을 도시하는 도면이다.
도 1c는 본 발명의 실시형태에 따른, 표면을 프로세싱하는 방법 동작들의 플로우차트이다.
도 1d는 본 발명의 실시형태에 따른, 근접 헤드 시스템의 간략도이다.
도 2a는 본 발명의 실시형태에 따른, 듀얼 입력 근접 헤드의 측면도이다.
도 2b는 본 발명의 실시형태에 따른, 듀얼 입력 근접 헤드의 헤드 표면 및 메니스커스의 저면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 제 1 액체와 제 2 액체 사이의 분리를 개선하는데 수행되는 방법 동작들을 예시하는 플로우차트 도면이다.
도 3b는 본 발명의 실시형태에 따른, 듀얼 입력 근접 헤드의 측면도이다.
도 3c 및 도 3d는 본 발명의 실시형태들에 따른, 듀얼 입력 근접 헤드의 헤드 표면의 저면도들이다.
도 3e는 본 발명의 실시형태에 따른, 내부 리턴 도관에서의 챔퍼의 상세도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 제 1 액체와 제 2 액체 사이의 분리를 개선하는데 수행되는 방법 동작들을 예시하는 플로우차트 도면이다.
도 4b는 본 발명의 실시형태에 따른, 듀얼 입력 근접 헤드의 측면도이다.
도 4c 및 도 4d는 본 발명의 실시형태들에 따른, 듀얼 입력 근접 헤드의 헤드 표면의 저면도들이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 제 1 액체와 제 2 액체 (213) 사이의 분리를 개선하는데 수행되는 방법 동작들을 예시하는 플로우차트 도면이다.
도 5b는 본 발명의 실시형태에 따른, 듀얼 입력 근접 헤드의 측면도이다.
도 5c는 본 발명의 실시형태에 따른, 듀얼 입력 근접 헤드의 헤드 표면 및 메니스커스의 저면도이다.
도 5d 및 도 5e는 본 발명의 실시형태들에 따른, 듀얼 입력 근접 헤드들 (570 및 580) 의 측면도들이다.
도 6a는 본 발명의 실시형태에 따른, 듀얼 입력 근접 헤드이다.
도 6b는 본 발명의 실시형태에 따른, 듀얼 입력 근접 헤드의 단면도이다.
상세한 설명
근접 헤드에 대한 수개의 예시적인 실시형태들이 이제 설명될 것이다. 여기서 설명되는 특정 세부사항들의 일부 또는 전부가 없이도 본 발명이 실시될 수도 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 기판 (108) 의 표면 (108A) 에 대해 동작을 수행하는 근접 헤드 (100) 를 예시한다. 근접 헤드 (100) 는, 프로세싱되고 있는 아이템 (108) 의 최상부면 (108A) 에 밀접 (close proximity) 하면서 그 최상부면 (108A) 에 대하여 이동할 수 있다. 프로세싱되고 있는 아이템 (108) 은 임의의 타입의 아이템 (예컨대, 금속 아이템, 세라믹, 플라스틱, 반도체 기판, 또는 임의의 다른 원하는 아이템) 일 수 있다. 아이템 (108) 의 저부면 (108B) 을 프로세싱 (예컨대, 세정, 건조, 에칭, 도금 등) 하기 위해 근접 헤드 (100) 가 또한 이용될 수도 있다는 것이 인식되어야 한다.
근접 헤드 (100) 는 근접 헤드의 헤드 표면 (110A) 에 제 1 액체 (112) 를 전달하기 위한 하나 이상의 제 1 도관들 (112A) 을 포함한다. 또한, 근접 헤드 (100) 는 헤드 표면 (110A) 에 제 2 유체 (114) 를 전달하기 위한 하나 이상의 제 2 도관들 (114A) 을 포함한다. 이하 더 상세히 논의될 바와 같이, 제 2 유체 (114) 는 제 1 액체 (112) 와 상이할 수 있다. 또한, 근접 헤드 (100) 는 헤드 표면 (110A) 으로부터 제 1 액체 (112) 및 제 2 유체 (116) 를 제거하기 위한 다수의 제 3 도관들 (116A) 을 포함한다.
도 1b는 본 발명의 실시형태에 따른, 근접 헤드 (100) 의 헤드 표면 (110A) 의 도면이다. 헤드 표면 (110A) 은 실질적으로 편평한 영역들 (110B, 110C, 110D) 을 포함한다. 실질적으로 편평한 영역 (110B) 은 대응하는 제 1 도관들 (112A) 중 하나로의 개구를 정의하는 하나 이상의 이산 (discrete) 홀들 (112B) 을 포함한다. 유사하게, 실질적으로 편평한 영역 (110D) 은 대응하는 제 2 도관들 (114A) 중 하나로의 개구를 정의하는 하나 이상의 이산 홀들 (114B) 을 포함하고, 실질적으로 편평한 영역 (110C) 은 대응하는 제 3 도관들 (116A) 중 하나로의 개구를 정의하는 하나 이상의 이산 홀들 (116B) 을 포함한다. 이산 홀들 (112B, 114B, 및 116B) 은 동일하거나 또는 상이한 사이즈들의 임의의 원하는 형상 (예컨대, 실질적인 원형, 타원형 등) 일 수 있다. 예로써, 이산 홀들 (112B) 은 이산 홀들 (114B 및 116B) 보다 더 작거나 또는 더 클 수 있다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 근접 헤드 (100) 가 간략화된 예시적인 근접 헤드인 것이 이해되어야 한다. 근접 헤드 (100) 는 다수의 상이한 형상들 및 사이즈들로 이루어질 수 있다. 예컨대, 근접 헤드는 원형, 타원형, 환상형, 및 임의의 다른 원하는 형상일 수 있다. 유사하게, 메니스커스 (102) 는, 원형, 타원형, 직사각형, 환상형, 오목형 (concave) 등을 포함하며 이에 한정되지는 않는 이산 개구들 (112B, 114B, 및 116B) 의 배열에 의해 정의될 수도 있는 바와 같은 임의의 원하는 형상일 수 있다. 또한, 편평한 영역들 (110B, 110C, 및 110D) 은 임의의 형상일 수 있다. 예로써, 편평한 영역 (110B) 은 원형, 직사각형, 타원형, 또는 원하는 임의의 다른 형상일 수 있다. 제 3 이산 홀들 (116B) 을 포함하는 제 2 편평한 영역 (110C) 은 편평한 영역 (110B) 을 완전히 둘러쌀 수 있거나 또는 편평한 영역 (110B) 의 일부만을 둘러쌀 수 있다. 유사하게, 제 2 이산 홀들 (114B) 을 포함하는 제 3 편평한 영역 (110D) 은 편평한 영역들 (110B 및 110C) 을 완전히 둘러쌀 수 있거나 또는 편평한 영역들 (110B 및 110C) 의 일부만을 둘러쌀 수 있다. 예로써, 모든 목적에 대해 전체가 레퍼런스로 통합된 상기 인용된 동시-계류중인 출원들 중 하나 이상에서 설명되는 바와 같이, 트레일링 (trailing) 에지 (104B) 및/또는 리딩 (leading) 에지 (104A) 및/또는 측면들 (104C 및 104D) 의 하나 이상의 부분들에만 제 2 이산 홀들 (114B) 이 한정될 수 있다. 홀들 (112B, 114B, 116B) 및 대응하는 도관들 (112A, 114A, 116A) 은 약 0.004 내지 약 0.200 인치 (즉, 0.1 ㎜ 내지 약 5.0 ㎜) 사이의 직경을 가질 수 있다. 통상적으로, 홀들 (112B, 114B, 116B) 및 대응하는 도관들 (112A, 114A, 116A) 은 약 0.030 인치 (즉, 약 0.75 ㎜) 의 직경을 갖는다.
도 1c는 본 발명의 실시형태에 따른, 표면 (108A) 을 프로세싱하는 방법 동작들 (150) 의 플로우차트이다. 동작 (152) 에서, 프로세싱을 위한 기판 표면 (108A) 에 밀접하게 근접 헤드 (100) 가 위치된다. 도 1a에 도시된 밀접도 H는 약 5 ㎜로부터 약 0.5 ㎜ 미만까지일 수 있다.
동작 (154) 에서, 하나 이상의 제 1 도관들 (112A) 및 대응하는 이산 홀 (112B) 로부터 액체 (112) 가 출력되어, 헤드 표면 (110A) 과 기판 표면 (108A) 사이에서 제어되고 포함되는 액체 메니스커스 (102) 를 형성한다. 액체 (112) 의 표면 장력은 액체로 하여금 헤드 표면 (110A) 및 기판 표면 (108A) 양자 모두에 "부착 (attach)" 되거나 또는 유인 (attract) 되도록 야기한다. 결과로서, 헤드 표면 (110A) 과 기판 표면 (108A) 사이에서 액체 (112) 의 표면이 끌어당겨짐 (drawn) 에 따라 메니스커스 (102) 의 외부벽들 (104A, 104B) 이 형성된다. 액체 (112) 는 원하는 프로세스에 대한 임의의 적합한 액체 용액일 수 있다. 예로써, 액체 (112) 는 물, 탈이온수 (de-ionized water; DIW), 세정 유체, 에칭 용액, 도금 용액 등일 수 있다.
동작 (156) 에서, 하나 이상의 제 3 도관들 (116A) 에 진공이 적용된다. 진공은, 메니스커스 (102) 로부터 이산 홀들 (116B) 로 그리고 대응하는 도관들 (116A) 로 액체 (112) 를 끌어당긴다. 메니스커스 (102) 로부터 끌어당겨진 액체 (112) 는 제 1 도관들 (112A) 로부터 메니스커스로 유동하는 액체의 양보다 더 많거나 또는 더 적을 수 있다. 예로써, 근접 헤드 (100) 에 제 1 도관들 (112A) 이 존재하는 것보다 더 많은 수의 제 3 도관들 (116A) 이 존재할 수도 있다. 또한, 표면 (108A) 을 횡단하여 메니스커스 (102) 가 이동됨에 따라, 메니스커스는 표면으로부터 추가적인 액체들 및 다른 오염물들을 수집할 수 있다.
제 3 도관들 (116A) 및 대응하는 이산 홀들 (116B) 의 각각은, 근접 헤드 (100) 가 헤드 표면 (110A) 과 기판 표면 (108A) 사이에서 메니스커스를 포함할 수 있도록, 제 1 이산 홀들 (112B) 을 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 기판 표면 (108A) 의 충분히 제어되는 프로세싱을 제공하기 위해 메니스커스를 통해 다량의 제 1 액체 (112) 가 유동할 수 있다. 예로써, 제 1 액체 (112) 는 기판 표면 (108A) 을 에칭하기 위한 에칭 케미스트리일 수 있다. 에칭 케미스트리가 기판 표면 (108A) 과 반응함에 따라, 에칭 케미스트리 내에 반응 잔류물들이 혼입 (entrain) 되고, 결과의 오염은 에칭 케미스트리의 농도 및 에칭 능력을 감소시킬 수도 있다. 제 3 도관들 (116A) 을 통해 메니스커스 (102) 로부터 에칭 케미스트리 (112) 가 끌어당겨져 제거됨에 따라, 메니스커스로부터 반응 잔류물들 및 다른 오염물이 운반되어 제거된다. 동시에, 제 1 도관들 (112A) 을 통해 메니스커스 (102) 에 추가적인 오염되지 않은 에칭 케미스트리가 공급된다.
동작 (160) 에서, 기판 표면 (108A) 을 따라 메니스커스 (102) 를 이동시키기 위해, 근접 헤드 (100) 가 기판 (108) 에 대하여 (예컨대, 방향 (122) 으로) 이동될 수 있다. 메니스커스가 방향 (122) 으로 기판 표면 (108A) 을 따라 이동하므로, 측면 (104A) 은 메니스커스 (102) 의 리딩 에지를 형성한다. 메니스커스 (102) 는 기판 표면 (108A) 상에 있는 오염물들 (120) 을 제거할 수 있다. 오염물 (120) 은 액적, 고체 잔류물, 또는 임의의 다른 오염물들, 및 이들의 조합들 (예컨대, 액체 용액 내의 고체 오염물들) 일 수 있다.
메니스커스가 방향 (122) 으로 기판 표면 (108A) 을 따라 이동하므로, 측면 (104B) 은 메니스커스 (102) 의 트레일링 에지를 형성한다. 메니스커스 (102) 내의 액체의 표면 장력은 기판 표면 (108A) 상의 실질적으로 모든 액체들이 메니스커스로 제거되도록 야기한다. 이러한 방식으로, 메니스커스 (102) 는 기판 표면 (108A) 으로부터 모든 액체 오염물들을 제거함으로써 건조 동작을 수행할 수 있다. 유사하게, 메니스커스 (102) 는, 예컨대 메니스커스에서 기판 표면 (108A) 에 습식 에칭 또는 도금 케미스트리를 적용함으로써, 드라인-인-드라이-아웃 (dry-in-dry-out) 프로세싱 동작을 수행할 수 있고, 트레일링 에지 (104B) 가 에칭 또는 도금 프로세스로부터의 모든 액체들을 제거할 것이다.
상기 인용된 동시-계류중인 특허 출원들 중 하나 이상에서 설명되는 바와 같이, 기판 표면 (108A) 을 횡단하게 메니스커스 (102) 를 이동시키는 것은, 기판 표면을 횡단하고 기판 표면의 에지로부터 떨어져서 제 2 표면 (124) 으로 옮겨가게 메니스커스를 이동시키는 것을 또한 포함할 수 있다.
선택적인 동작 (158) 에서, 기판 표면 (108A) 에 제 2 유체 (114) 가 인가될 수 있다. 제 2 유체 (114) 는 표면 장력 제어 유체일 수 있다. 표면 장력 제어 유체는, 이소프로필 알코올 (IPA) 증기, 질소, 유기 화합물들, 헥사놀, 에틸 글리콜, CO2 가스 및 이들의 조합들 또는 물과 혼화가능한 다른 화합물들 중 하나 이상일 수 있다. 예로써, IPA 증기가 질소와 같은 불활성 캐리어 가스에 의해 운반될 수 있고, 기판 표면 (108A) 으로 운반될 수 있다.
근접 헤드 (100) 는 기판 (108) 에 물리적으로 접촉하지 않는다. 제 1 액체 (112) 및 제 2 유체 (114) 만이 기판 (108) 에 접촉한다.
또한, 근접 헤드 (100) 는 추가적인 인스트루먼트들 또는 히터들 또는 다른 모니터들 (118) 을 포함할 수 있다. 추가적인 인스트루먼트들 또는 히터들 또는 다른 모니터들 (118) 은, 메니스커스 (102) 에 의해 기판 표면 (108A) 에 적용되고 있는 프로세스 또는 액체 (112) 를 모니터링하기 위해 사용될 수 있다. 예로써, 추가적인 인스트루먼트들 또는 히터들 또는 다른 모니터들 (118) 은, 도면부호 (112) 를 가열 또는 냉각할 수 있고, 표면 (예컨대, 표면 (108) 상의 층의 두께 또는 표면 (108) 의 두께 또는 표면 피쳐의 깊이), 또는 액체 (112) 의 농도 또 는 다른 케미컬 에스펙트 (aspect) 들 (예컨대, ph 레벨, 도전율 등) 또는 원하는 임의의 다른 에스펙트를 측정할 수 있다. 이들 실시형태들은 상기 인용된 동시-계류중인 출원들 중 하나 이상에서 더 상세히 설명된다.
도 1d는 본 발명의 실시형태에 따른, 근접 헤드 시스템 (170) 의 간략도이다. 근접 헤드 시스템 (170) 은 프로세스 챔버 (180), 제어기 (172), 진공 소스 (116'), 제 1 액체 소스 (112'), 제 2 유체 소스 (114') 를 포함한다. 제 1 액체 소스 (112'), 제 2 유체 소스 (114), 및 진공 소스 (116') 는 적절한 제어 밸브들 또는 제어기 (172) 에 의해 제어되는 다른 유동 제어 메커니즘들을 통해 대응하는 도관들 (112, 114, 116) 에 커플링된다.
프로세스 챔버 (180) 는 2 이상의 프로세스를 지원할 수 있다. 예로써, 프로세스 챔버 (180) 는, 단일 프로세스 챔버 내에서, 인시추 (insitu) 로, 플라즈마 에칭 프로세스가 아이템 (108) 을 에칭할 수 있고 그 후 근접 헤드가 아이템을 린스, 세정, 및 건조할 수 있도록, 플라즈마 에칭 프로세스 및 근접 헤드 (100) 를 지원할 수 있다. 또한, 프로세스 챔버 (180) 는, 통상적으로 클러스터 툴이라 지칭되는 다수의 다른 프로세스 챔버들 (182, 184, 186) 에 커플링될 수 있다.
또한, 근접 헤드 시스템 (170) 은 아이템 (108) 의 제 2 표면 (108B) 을 프로세싱할 수 있는 제 2 근접 헤드 (100') 를 포함할 수 있다. 또한, 근접 헤드 시스템 (170) 은 아이템 (108) 에 적용되는 프로세스들을 모니터링하기 위한 인스트루먼트들 (174) 을 포함할 수 있다. 또한, 근접 헤드 시스템 (170) 은 근접 헤드 (100) 에 커플링되며 근접 헤드를 지지 및/또는 이동시킬 수 있는 액츄에이터 (actuator) (176) 를 포함할 수 있다.
또한, 제어기 (172) 는 레시피 (recipe) (178) 를 포함할 수 있다. 레시피 (178) 는 프로세스 챔버 내의 프로세싱의 파라미터들을 정의한다. 제어기 (172) 는 프로세싱 챔버 (180) 및 근접 헤드 (100) 및 프로세스 챔버 내의 프로세싱을 제어하기 위해 요구되는 프로세싱 챔버의 다른 부분들에 커플링된다. 또한, 제어기 (172) 는 프로세싱 챔버 (180) 내의 프로세스들에서 레시피 (178) 를 구현하기 위한 로직 (172A) 을 포함한다. 또한, 로직 (172A) 은 프로세스들의 결과들을 모니터링하고 모니터링된 결과들에 따라 레시피의 하나 이상의 에스펙트들을 조정 또는 변경하기 위한 능력을 포함할 수 있다.
아이템 (108) 은 근접 헤드 (100) 에 대하여 이동될 수 있다. 예로써, 아이템은 반도체 웨이퍼일 수 있고, 근접 헤드 (100) 에 대하여 회전될 수 있다. 유사하게, 아이템 (108) 은 단일 위치에 실질적으로 고정될 수 있고, 근접 헤드 (100) 가 아이템의 표면 (108A) 을 횡단하여 이동될 수 있다. 또한, 아이템 (108) 및 근접 헤드 (100) 양자 모두가 이동가능할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 근접 헤드 (100) 의 상대적인 움직임은, 표면 (108A) 에 걸쳐 실질적으로 직선형일 수 있거나, 또는 원형 또는 나선형 양식으로 이동될 수 있다. 또한, 근접 헤드 (100) 의 움직임은, 표면에 적용되고 있는 특정한 프로세스에 대해 요구될 수도 있는 바와 같이, 구체적으로 표면 (108A) 상의 하나의 위치로부터 다른 위치로 이동될 수 있다.
도 2a는 본 발명의 실시형태에 따른, 듀얼 입력 근접 헤드 (200) 의 측면도 이다. 도 2b는 본 발명의 실시형태에 따른, 듀얼 입력 근접 헤드 (200) 의 헤드 표면 (210A) 및 메니스커스 (102) 의 저면도이다. 듀얼 입력 근접 헤드 (200) 는, 제 1 구역 (202A) 내의 제 1 구역 메니스커스 (102A) 및 제 2 구역 (202B) 내의 제 2 구역 메니스커스 (102B) 로 실질적으로 분할되는 메니스커스 (102) 를 지원할 수 있다. 제 1 구역 메니스커스 (102A) 및 제 2 구역 메니스커스 (102B) 는, 내부 리턴 (217A) 도관들에 접속하는 내부 리턴 (217B) 홀들에 의해 윤곽이 그려진다 (delineate).
제 1 도관들 (112) 및 대응하는 홀들 (112B) 은 내부 리턴 도관들 (217A) 및 대응하는 내부 리턴 홀들 (217B) 로부터 폭 (W1) 만큼 분리된다. 제 2 도관들 (213A) 및 대응하는 홀들 (213B) 은 내부 리턴 도관들 (217A) 및 대응하는 내부 리턴 홀들 (217B) 로부터 폭 (W2) 만큼 분리된다. 폭들 (W1, W2) 은 동등할 수도 있거나 또는 동등하지 않을 수도 있다. 폭들 (W1, W2) 은 약 10 ㎜ 미만과 약 50 ㎜ 초과 사이에 있을 수 있다. 폭들 (W1, W2) 은 약 12 ㎜ 내지 약 19 ㎜ 사이에 있을 수 있다. 일 실시형태에서, 폭들 (W1, W2) 중 적어도 하나는 약 38 ㎜이다.
동작에서, 제 1 홀들 (112B) 을 통해 메니스커스 (102) 에 제 1 액체 (112) 가 공급된다. 유동 화살표들 (212A 및 212B) 에 의해 도시된 바와 같이, 제 1 액체 (112) 는 제 1 홀들 (112B) 로부터 메니스커스 (102) 로 유동한다. 제 1 리턴 도관 (216A) 및 내부 리턴 도관 (217B) 에 진공 소스 (116') 가 적용되는 경우에, 제 1 액체 (112) 는 제 1 리턴 홀들 (216B) 및 내부 리턴 홀들 (217B) 각각 을 통해 제거된다.
유사하게, 제 2 도관들 (213A) 에 제 2 액체 소스가 접속되는 경우에, 제 2 홀들 (213B) 을 통해 메니스커스 (102) 에 제 2 액체 (213) 가 공급된다. 유동 화살표들 (215A 및 215B) 에 의해 도시된 바와 같이, 제 2 액체 (213) 는, 제 2 홀들 (213B) 로부터 메니스커스 (102) 로 유동하고, 제 2 리턴 도관 (218A) 및 내부 리턴 도관 (217B) 에 진공 소스가 적용되는 경우에, 제 2 리턴 홀들 (218B) 및 내부 리턴 홀들 (217B) 각각을 통해 제거된다.
제 1 액체 유량은 제 1 홀들 (112B) 을 통해 제 1 리턴 홀들 (216B) 및 내부 리턴 홀들 (217B) 을 통해 출력되는 제 1 액체 (112) 의 유량이다. 제 2 액체 유량은 제 2 홀들 (213B) 을 통해 제 2 리턴 홀들 (218B) 및 내부 리턴 홀들 (217B) 을 통해 출력되는 제 2 액체 (112) 의 유량이다. 제 1 액체 유량은 통상적으로 대략 제 2 액체 유량과 동등하다.
듀얼 입력 근접 헤드 (200) 는 세정 또는 에칭, 및 린스와 같은 2개의 동작들을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 예로써, 제 1 액체 (112) 는 에칭 케미스트리일 수 있고, 제 2 액체 (213) 는 린싱 액체일 수 있다. 결과로서, 근접 헤드 (200) 가 방향 (122) 으로 이동함에 따라, 표면 (108A) 은 제 1 구역 (202A) 내에서 에칭되고, 제 2 구역 (202B) 내에서 린싱되며, 메니스커스 (102) 의 트레일링 에지 (104A) 의 작용에 의해 완전히 건조될 수 있다. 따라서, 드라인 인, 드라이 아웃 에칭 및 린싱 프로세스들이 근접 헤드 (200) 에 의해 표면의 단일 통로에서 표면 (108A) 에 적용될 수 있다.
제 1 구역 메니스커스 (102A) 와 제 2 구역 메니스커스 (102B) 의 분리는 항상 정밀하지 않을 수도 있다. 결과로서, 제 1 액체 (112) 및 제 2 액체 (213) 가 메니스커스 (102) 의 내부 면적 (102C) 에서 다소 혼합될 수 있다. 메니스커스 (102) 의 내부 구역 (102C) 은 내부 리턴 홀들 (217B) 근처에 위치된다. 내부 구역 (102C) 내의 혼합의 정밀한 형상, 폭, 및 농도는 많은 동작 변수들로 변할 수 있다. 예로써, 제 1 액체 (112) 와 제 2 액체 (213) 의 상대적인 유량들, 및/또는 메니스커스 (102) 의 상대적인 속도 (예컨대, 방향 (122)) 에 의해 제 2 구역 (202B) 으로 더 많거나 또는 더 적은 제 1 액체 (112) 가 유동할 수 있다.
내부 구역 (102C) 내의 혼합의 형상, 폭, 및 농도에서의 변화에 의해 표면 (108A) 과 접촉하고 있는 제 1 액체 (112) 의 원하는 농도의 체류 시간에서 변화들이 발생할 수 있다. 예로써, 제 1 액체 (112) 가 에칭 케미스트리이고 제 1 액체가 제 2 구역 (202B) 으로 유동하는 경우에, 제 1 구역 (202A) 의 유효 폭 (D1) 이 연장되어, 표면 (108A) 상에서 에칭 케미스트리의 체류 시간이 증가된다. 증가된 체류 시간은 에칭 케미스트리가 더 긴 시간 (예컨대, 제 1 구역 (102A) 이 방향 (122) 으로 폭 (D1) 에 걸쳐 이동하는데 요구되는 시간) 동안 표면 (108A) 을 에칭하도록 허용하고, 따라서 결과의 에칭 동작이 증가된다. 유사하게, 제 2 액체 (213) 가 제 1 구역 (202A) 으로 유동하는 경우에, 제 1 액체 (112) 에 대한 체류 시간이 감소되고, 따라서 에칭 동작이 감소될 수 있다. 이상적으로, 제 1 구역 메니스커스 (102A) 와 제 2 구역 메니스커스 (102B) 의 분리는 프로세스 변화들 하에서 실질적으로 정밀하고 (예컨대, 폭들 (D1 및 D3) 이 실질적으로 일정하 고), 그에 의해 메니스커스의 내부 면적 (102C) 의 폭 (D2) 을 최소화한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 제 1 액체 (112) 와 제 2 액체 (213) 사이의 분리를 개선하는데 수행되는 방법 동작들 (350) 을 예시하는 플로우차트 도면이다. 도 3b는 본 발명의 실시형태에 따른, 듀얼 입력 근접 헤드 (300) 의 측면도이다. 도 3c 및 도 3d는 본 발명의 실시형태들에 따른, 듀얼 입력 근접 헤드 (300) 의 헤드 표면 (310A) 의 저면도들이다.
동작 (352) 에서, 프로세싱될 표면 (108A) 에 밀접하게 근접 헤드 (300) 가 위치된다. 동작 (354) 에서, 상술된 바와 같이, 프로세싱될 표면 (108A) 과 헤드 표면 (310A) 사이에 듀얼 액체 메니스커스 (102) 가 형성된다.
동작 (356) 에서, 상술된 바와 같이, 내부 리턴 도관 (217A) 에 진공이 적용된다. 내부 리턴 도관 (217A) 에 진공을 적용하는 것은, 제 1 액체의 부분 (212B) 및 제 2 액체의 부분 (215B) 이 내부 리턴 홀들 (217B) 을 향해 유동하도록 야기한다.
동작 (358) 에서, 내부 리턴 홀들 (217B) 을 향해 유동하는 제 1 액체의 부분 (212B) 은, 내부 리턴 홀들 근처의 제 1 액체의 부분 (212B) 의 속도가 내부 리턴 홀들 근처의 제 2 액체의 부분 (215B) 의 속도보다 더 느리게 되도록, 제 1 액체의 부분 (212B) 이 내부 리턴 홀들에 가까워짐에 따라 느려지게 된다.
듀얼 입력 근접 헤드 (300) 는 제 1 액체 (112) 와 제 2 액체 (213) 의 분리를 개선한다. 제 1 액체 (112) 와 제 2 액체 (213) 의 분리는, 내부 리턴 홀들 근처의 제 2 액체 (215B) 의 속도에 비하여 내부 리턴 홀들 (217B) 근처의 제 1 액 체 (212B) 의 속도를 느리게 함으로써 개선된다. 내부 리턴 홀들 (217B) 근처의 제 1 액체 (212B) 의 더 느린 속도는 제 1 액체 (112) 가 제 2 구역 (202B) 으로 유동하는 것을 실질적으로 방지한다.
예컨대 내부 리턴 홀들 (217B) 근처의 표면 (108A) 과 헤드 표면 (310A) 사이의 공간의 볼륨을 변형시켜서, 내부 리턴 홀들 근처의 제 1 액체의 유동에 대한 제약을 감소시킴으로써, 내부 리턴 홀들 (217B) 근처의 제 1 액체 (112) 의 속도가 감소될 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 메니스커스의 제 1 리턴 구역의 볼륨 (306) 은 상술된 근접 헤드 (200) 와 비교하여 증가된다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 제 1 리턴 구역의 볼륨 (306) 은 챔퍼들 (302A) 을 추가함으로써 증가될 수 있다. 챔퍼들 (302A) 은 내부 리턴 홀들 (217B) 로부터 제 1 홀들 (112B) 을 향해 거리 (D4) 에 걸쳐 연장한다. D4는 도 2a에 도시된 바와 같은 약 W2와 약 1.5 ㎜ 사이의 범위 이내일 수 있다. 챔퍼들 (302A) 은 거리 (D5) 의 깊이를 가질 수 있다. D5는 약 0.1 ㎜ 내지 약 H의 1/2의 범위 이내일 수 있다. 챔퍼들 (320A) 은 실질적으로 곧은 상부면 (302B) 을 가질 수 있다. 다르게는, 상부면 (302B) 은 제 1 액체 (212B) 의 유동을 추가적으로 원활하게 하기 위해 커브를 포함할 수 있다. 상부면 (302B) 은 근접 헤드의 표면 (310A) 과 약 1 도와 약 89 도 사이의 제 1 각 (
Figure 112009078651538-pct00001
) 을 형성한다. 예로써, 제 1 각 (
Figure 112009078651538-pct00002
) 은 약 3.2 도일 수 있고, D4는 W2 마이너스 약 2.0 ㎜와 동등할 수 있으며, D5는 0.5 ㎜와 동등할 수 있다.
도 3d에 도시된 바와 같이, 제 1 리턴 구역의 볼륨 (306) 은, 제 1 리턴 구 역 (304) 에서 근접 헤드 표면의 부분 (302C) 을 각지게 함으로써 (angle) 증가될 수 있다. 챔퍼 (302A) 와 유사하게, 표면 부분 (302C) 은 근접 헤드의 표면 (310A) 으로부터 내부 리턴 홀들 (217B) 을 향해 경사지게 된다.
도 3e는 본 발명의 실시형태에 따른, 내부 리턴 도관 (217A) 에서의 챔퍼 (302) 의 상세도이다. 챔퍼 (302) 는 다수의 각진 표면들 (362, 366), 다수의 실질적으로 편평한 표면들 (364, 370) 및/또는 휘어진 표면들 (368), 및 이들의 조합들을 포함할 수 있다. 도시된 챔퍼 (302) 는 헤드 표면 (310A) 에 대해 제 1 각 (
Figure 112009078651538-pct00003
) 으로 형성된 제 1 각진 표면 (362) 을 포함한다.
또한, 제 2 각진 표면 (366) 이 포함될 수 있고, 제 1 각진 표면 (362) 과 제 2 각진 표면 사이에 실질적으로 편평한 표면 (364) 이 형성된다. 제 2 각진 표면 (366) 은 헤드 표면 (310A) 과 대응하는 각 (
Figure 112009078651538-pct00004
') 을 형성할 수 있다. 각들 (
Figure 112009078651538-pct00005
및
Figure 112009078651538-pct00006
') 은 동등하거나 또는 상이할 수 있다. 선택적인 실질적으로 편평한 표면 (370) 은 내부 리턴 도관 (217A) 으로부터 제 2 각진 표면 (366) 을 분리시킬 수 있다.
다르게는, 제 1 각진 표면 (362) 과 제 2 각진 표면 (366) 중 하나 또는 양자 모두가 적절히 휘어진 표면 (368) 으로 대체될 수 있다. 휘어진 표면 (368) 은, 내부 리턴 도관들 (217A) 을 향한 제 1 액체 (112) 의 유동 특성들을 최적화하기 위한 커브를 따라 형성된다.
예로써, 휘어진 표면 (368) 은 제 2 각진 표면 (366) 의 길이에 걸쳐 실질적 으로 일정한 반경의 커브일 수 있다. 유사하게, 실질적으로 편평한 표면들 (364, 370) 및 각진 표면들 (362, 366) 의 양자 모두를 대신하여 단일의 휘어진 표면이 형성될 수도 있다. 다르게는, 휘어진 표면 (368) 은 다수의 반경들을 갖는 복잡한 커브 또는 타원형의 커브와 같은 일정하지 않은 반경의 커브일 수 있다.
제 1 각진 표면 (362) 은 D4'의 길이를 갖는다. D4'는 0 과 D4 사이일 수 있다. 예로써, 상기 도 3b에 도시된 바와 같이, 단일의 각진 표면 (362) 이 형성되는 경우에, D4'는 D4와 동등하다.
제 1 실질적으로 편평한 표면 (364) 은 D4''의 길이를 갖는다. D4''는, 제 1 각진 표면 (362) 과 제 2 각진 표면 (366) 을 분리시키기 위해 요구될 수도 있는 만큼에 따라 0 내지 약 5.0 ㎜와 동등할 수 있다.
제 2 각진 표면 (366) 은 D4'''의 길이를 갖는다. 제 2 각진 표면 (366) 이 포함되지 않는 경우에, D4'''는 0의 최소값을 갖는다. D4'''의 최대값은 원하는 성능 특성들에 의해 결정된다.
제 2 실질적으로 편평한 표면 (370) 은 D4'''의 길이를 갖는다. 제 2 실질적으로 편평한 표면 (370) 이 포함되지 않는 경우에, D4'''는 0의 최소값을 갖는다. D4''''의 최대값은 원하는 성능 특성들에 의해 결정된다. D5'는, 실질적으로 편평한, 각진, 및 휘어진 표면들의 조합에 의해 요구될 수도 있는 만큼에 따라 약 0 내지 D5 사이일 수 있다. 도 3a 내지 도 6b에 도시된 실시형태들은 스케일에 맞춰 도시되지 않았고 피쳐들을 더 쉽게 도시하기 위해 피쳐들의 상대적인 치수들이 불균형하게 예시되었다는 것이 이해되어야 한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 제 1 액체 (112) 와 제 2 액체 (213) 사이의 분리를 개선하는데 수행되는 방법 동작들 (450) 을 예시하는 플로우차트 도면이다. 도 4b는 본 발명의 실시형태에 따른, 듀얼 입력 근접 헤드 (400) 의 측면도이다. 도 4c 및 도 4d는 본 발명의 실시형태들에 따른, 듀얼 입력 근접 헤드 (400) 의 헤드 표면 (410A) 의 저면도들이다.
동작 (452) 에서, 프로세싱될 표면 (108A) 에 밀접하게 근접 헤드 (400) 가 위치된다. 동작 (454) 에서, 상술된 바와 같이, 프로세싱될 표면 (108A) 과 헤드 표면 (410A) 사이에 듀얼 액체 메니스커스 (102) 가 형성된다.
동작 (456) 에서, 상술된 바와 같이, 내부 리턴 도관 (217A) 에 진공이 적용된다. 내부 리턴 도관 (217A) 에 진공을 적용하는 것은, 제 1 액체의 부분 (212B) 및 제 2 액체의 부분 (215B) 이 내부 리턴 홀들 (217B) 을 향해 유동하도록 야기한다.
동작 (458) 에서, 내부 리턴 홀들 (217B) 을 향해 유동하는 제 2 액체의 부분 (215B) 의 속도는, 내부 리턴 홀들 근처의 제 1 액체의 부분 (212B) 의 속도가 내부 리턴 홀들 근처의 제 2 액체의 부분 (215B) 의 속도보다 더 느리게 되도록, 제 2 액체의 부분 (212B) 이 내부 리턴 홀들에 가까워짐에 따라 증가된다.
듀얼 입력 근접 헤드 (400) 는 제 1 액체 (112) 와 제 2 액체 (213) 의 분리를 개선한다. 제 1 액체 (112) 와 제 2 액체 (213) 의 분리는, 내부 리턴 홀들 근처의 제 1 액체 (212B) 의 속도에 비하여 내부 리턴 홀들 (217B) 근처의 제 2 액체 (215B) 의 속도를 증가시킴으로써 개선된다. 내부 리턴 홀들 (217B) 근처의 제 1 액체 (212B) 의 더 느린 속도는 제 1 액체 (112) 가 제 2 구역 (202B) 으로 유동하는 것을 실질적으로 방지한다.
예컨대 내부 리턴 홀들 (217B) 근처의 표면 (108A) 과 헤드 표면 (410A) 사이의 공간의 볼륨을 변형시켜서, 내부 리턴 홀들 근처의 제 2 액체의 유동에 대한 제약을 증가시킴으로써, 제 2 액체 (212B) 의 속도가 증가될 수 있다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 메니스커스의 제 2 리턴 구역의 볼륨 (406) 은 상술된 근접 헤드 (200) 와 비교하여 감소된다.
도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 제 2 리턴 구역의 볼륨 (406) 은, 헤드 표면 (410A) 의 부분 (402A) 을 각지게 함으로써 감소될 수 있다. 각진 부분 (402A) 은, 제 1 홀들 (112B) 의 근처로부터 내부 리턴 홀들 (217B) 을 향해 거리 (D6) 에 걸쳐 연장한다. 또한, 각진 부분 (402A) 은 실질적으로 편평한 부분 (402A') 을 포함할 수 있다. 실질적으로 편평한 부분은, 내부 리턴 홀들 (217B) 로부터 제 2 홀들 (213B) 을 향해 거리 (D6') 연장할 수 있다.
D6는 최대값으로서의 약 W2 내지 약 2 ㎜의 범위 이내일 수 있다. D6' 및 D6''는 D6의 임의의 원하는 부분들일 수 있다. 예로써, D6'는 약 2.5 ㎜일 수 있고, D6''는 약 4 ㎜일 수 있으며, D6는 D6'' 및 D6' 더 적은 W2와 동등할 수 있다.
각진 부분 (402A) 은 헤드 표면 (410A) 으로부터 거리 (D7) 연장할 수 있다. D7은 약 0.1 ㎜ 내지 약 H/2의 범위 이내일 수 있다. 예로써, D7은 약 0.5 ㎜일 수 있다.
각진 부분 (402A) 은 헤드 표면 (410A) 과 약 1 도와 약 89 도 사이의 제 2 각 (θ) 을 형성한다. 예로써, 제 2 각 (θ) 은 약 5 도일 수 있다.
각진 부분 (402A) 이 단일의 각진 부분 및 단일의 편평한 부분으로만 도시되어 있지만, 상기 도 3e에서 상세히 도시된 것들과 유사한 다수의 편평한, 각진, 및 휘어진 표면들을 포함하는 더 복잡한 프로파일이 각진 부분 대신에 형성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예로써, 각진 부분 (402A) 은 하나 이상의 휘어진 부분들 및/또는 하나 이상의 편평한 부분들 및 하나 이상의 각진 부분들을 포함할 수 있다.
제 2 액체 (212B) 의 속도는 제 2 액체 (212B) 의 유동을 내부 리턴 홀들 (217B) 을 향하게 함으로써 증가될 수 있다. 도 4d에 도시된 바와 같이, 제 2 액체 (212B) 의 유동은, 제 2 도관들 (213A) 을 각지게 하고/하거나 하나 이상의 각진 제 3 도관들 (413A) 을 제공함으로써, 내부 리턴 홀들 (217B) 을 향하게 될 수 있다. 각진 제 3 도관들 (413A) 은 각 (ε) 으로 헤드 표면을 교차하도록 형성된다. 각 (ε) 은 약 10 도와 약 90 도 사이일 수 있다.
도 5a는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 제 1 액체 (112) 와 제 2 액체 (213) 사이의 분리를 개선하는데 수행되는 방법 동작들 (550) 을 예시하는 플로우차트 도면이다. 도 5b는 본 발명의 실시형태에 따른, 듀얼 입력 근접 헤드 (500) 의 측면도이다. 도 5c는 본 발명의 실시형태에 따른, 듀얼 입력 근접 헤드 (500) 의 헤드 표면 (510A) 및 메니스커스 (102) 의 저면도이다.
동작 (552) 에서, 프로세싱될 표면 (108A) 에 밀접하게 근접 헤드 (500) 가 위치된다. 동작 (554) 에서, 상술된 바와 같이, 프로세싱될 표면 (108A) 과 헤드 표면 (510A) 사이에 듀얼 액체 메니스커스 (102) 가 형성된다.
동작 (556) 에서, 상술된 바와 같이, 내부 리턴 도관 (217A) 에 진공이 적용된다. 내부 리턴 도관 (217A) 에 진공을 적용하는 것은, 제 1 액체의 부분 (212B) 및 제 2 액체의 부분 (215B) 이 내부 리턴 홀들 (217B) 을 향해 유동하도록 야기한다.
동작 (558) 에서, 내부 리턴 홀들 (217B) 을 향해 유동하는 제 1 액체의 부분 (212B) 은, 내부 리턴 홀들 근처의 제 1 액체의 부분 (212B) 의 속도가 내부 리턴 홀들 근처의 제 2 액체의 부분 (215B) 의 속도보다 더 느리게 되도록, 제 1 액체의 부분 (212B) 이 내부 리턴 홀들에 가까워짐에 따라 느려지게 된다.
동작 (560) 에서, 내부 리턴 홀들 (217B) 을 향해 유동하는 제 2 액체의 부분 (215B) 의 속도는, 내부 리턴 홀들 근처의 제 1 액체의 부분 (212B) 의 속도가 내부 리턴 홀들 근처의 제 2 액체의 부분 (215B) 의 속도보다 더 느리게 되도록, 제 2 액체의 부분 (212B) 이 내부 리턴 홀들에 가까워짐에 따라 증가된다.
듀얼 입력 근접 헤드 (500) 는 제 1 액체 (112) 와 제 2 액체 (213) 의 분리를 개선한다. 제 1 액체 (112) 와 제 2 액체 (213) 의 분리는, 내부 리턴 홀들 근처의 제 1 액체 (212B) 의 속도에 비하여 내부 리턴 홀들 (217B) 근처의 제 2 액체 (215B) 의 속도를 증가시킴으로써 개선된다. 내부 리턴 홀들 (217B) 근처의 제 1 액체 (212B) 의 더 느린 속도는 제 1 액체 (112) 가 제 2 구역 (202B) 으로 유동하는 것을 실질적으로 방지한다.
내부 리턴 홀들 (217B) 근처의 제 1 액체 (112) 의 속도는, 내부 리턴 홀들 (217B) 근처의 표면 (108A) 과 헤드 표면 (310A) 사이의 공간의 볼륨을 증가시킴으로써 감소된다. 메니스커스의 제 1 리턴 구역의 볼륨 (306) 은 상술된 근접 헤드 (200) 와 비교하여 증가된다.
제 2 액체 (212B) 의 속도는 제 2 리턴 구역 내의 볼륨 (406) 을 감소시킴으로써 증가된다. 또한, 제 2 액체 (212B) 의 속도는 각진 제 2 도관들을 통해 제 2 액체 (213) 의 부분을 내부 리턴 홀들 (217B) 을 향하게 함으로써 증가된다. 또한, 제 2 액체 (212B) 의 속도는 각진 제 2 도관들 (413A) 을 통해 제 2 액체 (212B) 의 유동을 내부 리턴 홀들 (217B) 을 향하게 함으로써 증가된다. 도 5d 및 도 5e는 본 발명의 실시형태들에 따른, 듀얼 입력 근접 헤드들 (570 및 580) 의 측면도들이다. 상술된 실시형태들 중 하나 이상에 하나 이상의 휘어진 표면들 (572 내지 590) 이 포함될 수 있다.
도 6a는 본 발명의 실시형태에 따른, 듀얼 입력 근접 헤드 (600) 이다. 도 6b는 본 발명의 실시형태에 따른, 듀얼 입력 근접 헤드 (600) 의 단면도이다. 듀얼 입력 근접 헤드 (600) 는 상술된 듀얼 입력 근접 헤드들 (300, 400, 및 500) 과 유사하다. 홀들 (112B, 213B, 216B, 217B, 218B) 의 적어도 하나의 로우 (row) 는 대응하는 슬롯 (612, 613, 616, 617, 618) 내에 형성될 수 있다.
제 2 액체 (213) 의 소스 (623) 는 근접 헤드 (600) 에 커플링된다. 소스 (623) 는 제 2 도관들 (213A) 에 제 2 액체 (213) 를 공급한다. 제 2 도관들 (213A) 은 슬롯 (613) 내의 제 2 홀들 (213B) 에서 종단된다. 슬롯 (613) 은, 제 2 액체가 프로세싱되고 있는 표면 (108A) 및 메니스커스 (602) 에 도달하기 전에, 홀들 (213B) 로부터 제 2 액체 (213) 의 더 고르게 분배된 유동 (613A) 을 제공한다.
슬롯 (613) 은 약 2.5 ㎜ 내지 약 10 ㎜의 깊이 (S1) 를 갖는다. 슬롯 (613) 은 약 0.1 ㎜ 내지 약 1.5 ㎜의 폭을 갖는다.
슬롯 (613) 이 상세히 설명되었지만, 나머지 슬롯들 (612, 616, 617, 618) 이 유사하게 형성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명의 부분을 형성하는 여기서 설명된 동작들 중 임의의 동작들은 유용한 머신 동작들이다. 또한, 본 발명은 이들 동작들을 수행하기 위한 디바이스 또는 장치에 관한 것이다. 장치는 요구되는 목적들에 대해 특별히 구축될 수도 있거나, 또는 컴퓨터에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 선택적으로 기동되거나 또는 구성되는 범용 컴퓨터일 수도 있다. 특히, 다양한 범용 머신들은 여기서의 교시들에 따라 기록된 컴퓨터 프로그램들과 함께 사용될 수도 있거나, 또는 요구되는 동작들을 수행하기 위한 더 특화된 장치를 구축하는 것이 더 편리할 수도 있다.
또한, 본 발명 또는 본 발명의 부분들은 컴퓨터 판독가능한 매체 상의 컴퓨터 판독가능한 코드 및/또는 로직으로서 실시될 수 있다. 컴퓨터 판독가능한 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 추후 판독될 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 데이터 스토리지 (storage) 디바이스이다. 컴퓨터 판독가능한 매체의 예들은, 하드 드라이브, 네트워크 부착형 스토리지 (network attached storage; NAS), 로직 회로, 판독-전용 메모리, 랜덤-액세스 메모리, CD-ROM, CD-R, CD-RW, 자성 테 이프, 및 다른 광학 및 비-광학 데이터 스토리지 디바이스들을 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능한 매체는, 컴퓨터 판독가능한 코드가 배포되는 양식으로 저장 및 실행되도록, 네트워크 결합형 컴퓨터 시스템들을 통해 배포될 수 있다. 상기 도면들에서 동작들에 의해 표현된 명령들이 예시된 순서로 수행되도록 요구되지는 않으며, 동작들에 의해 표현된 모든 프로세싱이 본 발명을 실시하는데 필수하지 않을 수도 있다는 것이 또한 인식될 것이다.
전술한 발명이 이해의 명료함의 목적들을 위해 일부 상세히 설명되었지만, 첨부된 청구의 범위 내에서 특정 변경들 및 변형들이 실시될 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 따라서, 본 실시형태들은 예시적이고 한정적이지는 않은 것으로서 고려되어야 하며, 본 발명은 여기서 주어진 세부사항들에 한정되지 않고, 첨부된 청구의 범위 및 그 균등물들 내에서 변형될 수도 있다.

Claims (22)

  1. 헤드 표면을 포함하며,
    상기 헤드 표면은,
    제 1 편평한 표면 영역 및 복수의 제 1 이산 홀들을 포함하는 제 1 구역으로서, 상기 복수의 제 1 이산 홀들 중 적어도 일부는 제 1 로우 (row) 에 배열되는, 상기 제 1 구역;
    제 2 편평한 영역 및 복수의 제 2 이산 홀들을 포함하는 제 2 구역; 및
    복수의 내부 리턴 이산 홀들을 포함하는 내부 리턴 구역으로서, 상기 내부 리턴 구역은 상기 제 1 구역과 상기 제 2 구역 사이에서 상기 제 1 구역 및 상기 제 2 구역에 인접하게 배치되고, 상기 복수의 내부 리턴 이산 홀들 중 적어도 일부는 내부 리턴 로우에 배열되고, 상기 제 1 로우와 상기 내부 리턴 로우는 평행하고, 상기 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각의 에지의 적어도 제 1 부분은 상기 헤드 표면 내에 리세스되고, 상기 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각의 에지의 리세스된 제 1 부분은 제 1 각으로 상기 헤드 표면 내에 리세스되고, 상기 제 1 각은 상기 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각의 에지의 상기 리세스된 제 1 부분으로부터 상기 제 1 로우를 향해 제 1 거리에 걸쳐 연장하는 챔퍼 (chamfer) 를 형성하며, 상기 챔퍼는 상기 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각의 에지의 상기 리세스된 제 1 부분으로부터 상기 내부 리턴 구역의 표면까지 정의되고, 상기 챔퍼는 상기 제 2 구역보다 상기 제 1 구역에 인접하여 배치되는, 상기 내부 리턴 구역을 포함하는, 근접 헤드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 구역은,
    복수의 제 3 이산 홀들을 더 포함하며,
    상기 복수의 제 3 이산 홀들 중 적어도 일부는 제 3 로우에 배열되고, 상기 제 3 로우는 상기 제 1 로우와 평행하고, 상기 제 3 로우는 상기 내부 리턴 구역에 대향하는 상기 제 1 로우의 측면 상에 배치되는, 근접 헤드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각의 에지의 상기 리세스된 제 1 부분은 상기 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각에서 제 1 리세스된 에지를 갖는 리세스된 제 1 각진 부분에 포함되고, 상기 리세스된 제 1 각진 부분은 상기 헤드 표면을 교차 (intersect) 하는 제 2 리세스된 에지를 포함하며,
    상기 리세스된 제 1 각진 부분은 상기 내부 리턴 로우로부터 상기 제 1 로우를 향해 제 1 거리에 걸쳐 연장하는, 근접 헤드.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 리세스된 제 1 각진 부분은 2 이상의 각진 부분들을 포함하는, 근접 헤드.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 리세스된 제 1 각진 부분은 하나 이상의 휘어진 부분들을 포함하는, 근접 헤드.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 리세스된 에지는 상기 리세스된 제 1 각진 부분으로부터 상기 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각으로 휘어진 부분을 포함하는, 근접 헤드.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 이산 홀들 중 적어도 일부는 제 2 로우에 배열되고, 상기 제 2 로우와 상기 내부 리턴 로우는 평행하며, 상기 제 2 로우는 상기 제 1 로우에 대향하고,
    상기 제 2 구역은 복수의 제 5 이산 홀들 및 복수의 제 4 이산 홀들을 더 포함하고, 상기 복수의 제 5 이산 홀들 중 적어도 일부는 제 5 로우에 배열되고, 상기 복수의 제 4 이산 홀들 중 적어도 일부는 제 4 로우에 배열되고,
    상기 제 4 로우의 적어도 일부 및 상기 제 5 로우는 상기 제 2 로우와 평행하고, 상기 제 5 로우는 상기 내부 리턴 로우에 대향하는 상기 제 2 로우의 측면 상에 배치되며, 상기 제 4 로우는 상기 제 2 로우에 대향하는 상기 제 5 로우의 측면 상에 배치되는, 근접 헤드.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 구역은 각진 표면을 갖는 돌출부를 포함하며,
    상기 각진 표면은 제 1 에지를 갖고, 상기 제 1 에지는 상기 제 2 로우와 상기 내부 리턴 로우 사이에서 상기 헤드 표면을 교차하고, 상기 각진 표면은 상기 내부 리턴 로우에 근접한 제 2 에지를 갖고, 상기 제 2 에지는 프로세싱될 표면과 상기 헤드 표면 사이의 거리 미만의 돌출 거리 만큼 상기 헤드 표면으로부터 돌출하는, 근접 헤드.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 각진 표면은 1 도와 89 도 사이의 각으로 상기 헤드 표면을 교차하는, 근접 헤드.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 제 2 이산 홀들의 각각은 복수의 제 2 도관들 중 대응하는 제 2 도관에 접속되고,
    상기 복수의 제 2 도관들 중 적어도 일부는 상기 내부 리턴 로우를 향하여 10 도와 90 도 사이의 각으로 상기 헤드 표면을 교차하는, 근접 헤드.
  11. 헤드 표면을 포함하며,
    상기 헤드 표면은,
    제 1 편평한 표면 영역 및 복수의 제 1 이산 홀들을 포함하는 제 1 구역으로서, 상기 복수의 제 1 이산 홀들의 각각은 복수의 제 1 도관들 중 대응하는 제 1 도관에 접속되고, 상기 복수의 제 1 이산 홀들은 상기 헤드 표면 내에 있고 상기 제 1 편평한 표면 영역을 통해 연장하며, 상기 복수의 제 1 이산 홀들 중 적어도 일부는 제 1 로우 (row) 에 배열되는, 상기 제 1 구역;
    제 2 편평한 영역 및 복수의 제 2 이산 홀들을 포함하는 제 2 구역으로서, 상기 복수의 제 2 이산 홀들의 각각은 복수의 제 2 도관들 중 대응하는 제 2 도관에 접속되며, 상기 복수의 제 2 이산 홀들은 상기 헤드 표면 내에 있고 상기 제 2 편평한 표면 영역을 통해 연장하는, 상기 제 2 구역; 및
    복수의 내부 리턴 이산 홀들을 포함하는 내부 리턴 구역으로서, 상기 내부 리턴 구역은 상기 제 1 구역과 상기 제 2 구역 사이에서 상기 제 1 구역 및 상기 제 2 구역에 인접하게 배치되고, 상기 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각은 복수의 내부 리턴 도관들 중 대응하는 내부 리턴 도관에 접속되고, 상기 복수의 내부 리턴 이산 홀들은 상기 헤드 표면 내에 있고 상기 헤드 표면을 통해 연장하고, 상기 복수의 내부 리턴 이산 홀들 중 적어도 일부는 내부 리턴 로우에 배열되며, 상기 제 1 로우와 상기 내부 리턴 로우는 평행한, 상기 내부 리턴 구역을 포함하며,
    상기 제 2 구역은 각진 표면을 갖는 돌출부를 포함하고, 상기 각진 표면은 제 1 에지를 갖고, 상기 제 1 에지는 상기 제 2 로우와 상기 내부 리턴 로우 사이에서 상기 헤드 표면을 교차하고, 상기 각진 표면은 상기 내부 리턴 로우에 근접한 제 2 에지를 갖고, 상기 제 2 에지는 프로세싱될 표면과 상기 헤드 표면 사이의 거리 미만의 돌출 거리 만큼 상기 헤드 표면으로부터 돌출하고,
    상기 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각의 에지의 리세스된 제 1 부분은 제 1 각으로 상기 헤드 표면 내에 리세스되고, 상기 제 1 각은 상기 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각의 에지의 상기 리세스된 제 1 부분으로부터 상기 제 1 로우를 향해 제 1 거리에 걸쳐 연장하는 챔퍼 (chamfer) 를 형성하고, 상기 챔퍼는 상기 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각의 에지의 상기 리세스된 제 1 부분으로부터 상기 내부 리턴 구역의 표면까지 정의되며,
    상기 복수의 제 1 도관들은 제 1 액체 소스에 커플링되고, 상기 복수의 제 1 도관들은 상기 헤드 표면과 프로세싱될 표면 사이의 볼륨에 형성된 액체 메니스커스로 제 1 액체의 제어된 양을 전달할 수 있고, 상기 프로세싱되는 표면은 상기 헤드 표면과 평행하고, 상기 복수의 내부 리턴 도관들은 진공 소스에 커플링되고 상기 헤드 표면으로부터 상기 제 1 액체의 적어도 일부를 제거하도록 구성되고, 상기 복수의 제 2 도관들은 표면 장력 제어 유체 소스에 커플링되며, 상기 액체 메니스커스는 상기 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각의 에지의 상기 리세스된 제 1 부분에 의해 정의된 제 1 에지를 갖는, 근접 헤드.
  12. 프로세싱될 표면에 밀접하게 근접 헤드 표면을 이동시키는 단계;
    상기 프로세싱될 표면과 상기 근접 헤드 표면 사이에 듀얼 액체 메니스커스를 형성하는 단계로서,
    제 1 액체로 제 1 구역에 제 1 메니스커스를 형성하는 단계로서, 상기 제 1 구역은 복수의 제 1 이산 홀들을 포함하고, 상기 복수의 제 1 이산 홀들 중 적어도 일부는 제 1 로우에 배열되는, 상기 제 1 메니스커스를 형성하는 단계; 및
    제 2 액체로 제 2 구역에 제 2 메니스커스를 형성하는 단계로서, 상기 제 2 구역은 상기 근접 헤드 표면에서 내측 리턴 구역에 의해 상기 제 1 구역으로부터 분리되는, 상기 제 2 메니스커스를 형성하는 단계,
    를 포함하는, 상기 듀얼 액체 메니스커스를 형성하는 단계; 및
    상기 내부 리턴 구역을 통해 상기 제 1 액체 및 상기 제 2 액체의 일부를 제거하는 단계로서, 상기 내부 리턴 구역은 복수의 내부 리턴 이산 홀들을 포함하고, 상기 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각의 에지의 제 1 부분은 상기 헤드 표면 내에 리세스되고, 상기 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각의 에지의 리세스된 제 1 부분은 제 1 각도로 상기 헤드 표면 내에 리세스되고, 상기 제 1 각은 상기 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각의 에지의 상기 리세스된 제 1 부분으로부터 상기 제 1 로우를 향해 제 1 거리에 걸쳐 연장하는 챔퍼 (chamfer) 를 형성하고, 상기 챔퍼는 상기 복수의 내부 리턴 이산 홀들의 각각의 에지의 상기 리세스된 제 1 부분으로부터 상기 내부 리턴 구역의 표면까지 정의되는, 상기 제 1 액체 및 상기 제 2 액체의 일부를 제거하는 단계를 포함하는, 메니스커스를 형성하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 내부 리턴 구역을 통해 상기 제 1 액체 및 상기 제 2 액체의 일부를 제거하는 단계는 상기 내부 리턴 구역에 근접한 상기 제 1 액체의 속도를 제 1 속도로 감소시키는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 속도는 상기 내부 리턴 구역에 근접한 상기 제 2 액체의 제 2 속도보다 작은, 메니스커스를 형성하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 내부 리턴 구역에 근접한 상기 제 1 액체의 속도를 감소시키는 단계는 상기 제 1 구역의 제 1 각진 표면을 횡단하여 상기 제 1 액체를 끌어당기는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 각진 표면은 상기 근접 헤드 표면으로부터 돌출하는 제 1 에지 및 상기 내측 리턴 구역에 근접한 대향하는 제 2 에지를 갖고, 상기 제 2 에지는 상기 근접 헤드 표면과 교차하는, 메니스커스를 형성하는 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 내부 리턴 구역을 통해 상기 제 1 액체 및 상기 제 2 액체의 일부를 제거하는 단계는 상기 내부 리턴에 근접한 상기 제 1 액체의 속도를 제 1 속도로 감소시키는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 속도는 상기 내부 리턴 구역에 근접한 상기 제 2 액체의 제 2 속도보다 작으며, 상기 제 2 속도는 상기 내측 리턴 구역에 근접하여 증가되는, 메니스커스를 형성하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 내부 리턴 구역에 근접한 상기 제 2 속도를 증가시키는 단계는 상기 제 2 구역에서 제 2 구역 각진 표면을 횡단하여 상기 제 2 액체를 끌어당기는 단계를 포함하고, 상기 제 2 구역 각진 표면은 상기 근접 헤드 표면으로부터 돌출하는 제 1 에지를 갖고 상기 내부 리턴 구역에 근접하며, 상기 제 2 구역 각진 표면은 대향하는 제 2 에지를 갖고 상기 제 2 에지는 상기 제 2 근접 헤드 표면과 교차하는, 메니스커스를 형성하는 방법.
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