KR20060051981A - 기판을 처리하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

복수의 인렛의 부분으로부터 기판의 표면상에 유체를 도포하는 단계, 및 기판의 표면으로부터 적어도 유체를 제거하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법이 제시되는데, 여기서 제거는 유체가 표면에 도포됨에 따라 처리된다. 유체를 도포하고 그 유체를 제거하는 것은 기판의 표면상에 유체 메니스커스(meniscus)의 세그먼트를 형성한다.
메니스커스, 웨이퍼, 근접 헤드

Description

기판을 처리하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROCESSING A SUBSTRATE}
도 1a는 SRD 건조 공정 동안 웨이퍼 상의 세정 유체의 이동을 도시한 도면.
도 1b는 웨이퍼 건조 공정의 예를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 웨이퍼 처리 시스템을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 웨이퍼 처리 동작을 수행하는 근접 헤드를 도시한 도면.
도 4a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 근접 헤드에 의해 수행될 수 있는 웨이퍼 처리 동작을 도시한 도면.
도 4b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 듀얼 웨이퍼 표면 처리 시스템의 이용을 위한 근접 헤드의 예를 도시한 측면도.
도 5a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 다중 메니스커스 근접 헤드를 도시한 도면.
도 5b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 다중 메니스커스 근접 헤드의 단면도.
도 6a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 다중 메니스커스 근접 헤드를 도시한 도면.
도 6b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 근접 헤드의 처리 표면을 도시한 도면.
도 6c는 본 발명의 일 실시형태에 따른 다중 메니스커스 근접 헤드의 처리 표면의 근접도.
도 6d는 본 발명의 일 실시형태에 따른 다중 메니스커스 근접 헤드를 형성하는 바디에 부착된 기능 판(facilities plate)을 도시한 도면.
도 6e는 본 발명의 일 실시형태에 따른 근접 헤드의 단면도.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 웨이퍼 처리 동작의 실시예에서 다중 메니스커스 근접 헤드의 단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 직사각형 형상의 메니스커스를 포함하는 다중 메니스커스 근접 헤드를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 직사각형 유체 메니스커스를 갖는 다중 메니스커스 근접 헤드를 도시한 도면.
도 10a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 유체 입력부를 갖는 근접 헤드를 도시한 측면도.
도 10b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 근접 헤드의 처리 영역을 도시한 정면도.
도 10c는 본 발명의 일 실시형태에 따른 동작 동안 근접 헤드에 의해 형성되는 메니스커스의 세그먼트를 형성하는 도관을 갖는 영역을 도시한 근접 헤드의 도면.
도 10d는 본 발명의 일 실시형태에 따른 웨이퍼 처리 시스템의 확대도.
도 11a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 복수의 유체 입력부로부터 유체를 공급받는 근접 헤드를 도시한 도면.
도 11b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 도 11a의 근접 헤드에 의해 웨이퍼 상에 형성된 유체 메니스커스를 도시한 도면.
도 11c는 본 발명의 일 실시형태에 따른 복수의 가변 흐름 유체 입력부의 일부가 턴-온 되는, 동작 시의 근접 헤드를 도시한 도면.
도 11d는 본 발명의 일 실시형태에 따른 도 11c에서 도시된 바와 같은 가변 흐름 유체 입력부의 구성을 갖는 근접 헤드에 의해 형성된 메니스커스를 도시한 도면.
도 11e는 본 발명의 일 실시형태에 따른 도 11D에서 설명한 바와 같이 동작 시의 근접 헤드를 도시한 것으로서, 여기서 영역은 각각의 유체 흐름 제어 디바이스가 턴-오프 되는 유체 입력부를 도시하고 다른 영역은 각각의 유체 흐름 제어 디바이스가 턴-온 되는 유체 입력부를 도시한 도면.
도 11f는 본 발명의 일 실시형태에 따른 또 다른 메니스커스의 생성의 실시예를 나타내는, 동작 시의 근접 헤드를 도시한 도면.
도 11g는 본 발명의 일 실시형태에 따른 메니스커스가 형성되지 않는 근접 헤드를 도시한 도면.
도 11h는 본 발명의 일 실시형태에 따른 웨이퍼 상에 형성된 유체 메니스커스를 도시한 도면.
도 12a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 복수 타입의 메니스커스를 생성하는 근접 헤드를 도시한 도면.
도 12b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 많은 유체 흐름 제어 디바이스(404')는 제 1 유체 대신에 제 2 유체가 흐르도록 허용하는 근접 헤드를 도시한 도면.
도 13a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 다중-메니스커스 근접 헤드의 평면도.
도 13b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 웨이퍼의 상면과 저면을 처리하는 듀얼 근접 헤드의 측면도.
도 13c는 본 발명의 일 실시형태에 따른 도 13a에서 도시된 바와 같은 근접 헤드의 폭을 도시한 측면도.
도 14a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 실질적으로 원형의 유체 메니스커스를 생성할 수 있는 근접 헤드를 도시한 도면.
도 14b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 웨이퍼의 밑면(underside)에서 동작하는 근접 헤드에서의 원형 영역의 반지름을 따라 도시한 측면 사시도.
도 14c는 본 발명의 일 실시형태에 따른 웨이퍼(108)의 상면을 처리하는 위치에 있는 도 14b에서 도시한 바와 유사한 구조를 도시한 도면.
도 15는 본 발명의 일 실시형태에 따른 동심(同心)의 유체 메니스커스의 관리를 나타낸 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 웨이퍼 처리 시스템
102a 및 102b : 롤러
104a : 상부 암
104b : 하부 암
106a 및 106b : 근접 헤드
108 : 웨이퍼
본 발명은 반도체 웨이퍼 처리에 관한 것으로, 및 더 상세하게는, 오염물을 감소시키고 웨이퍼 처리 비용을 저감시키면서 웨이퍼 표면으로부터 유체를 더욱 효과적으로 도포하고 제거하기 위한 장치 및 기술에 관한 것이다.
반도체 칩 제조 공정에서 세정과 건조와 같은 동작을 이용하여 웨이퍼를 처리할 필요가 있다는 것은 잘 알려져 있다. 이러한 타입의 동작 각각에서, 웨이퍼 동작 공정을 위해 유체를 효과적으로 도포하고 제거할 필요가 있다.
예를 들어, 웨이퍼 표면에 원치 않는 잔류물을 남기는 제조 동작이 수행되는 웨이퍼 세정이 수행되어야 할 수도 있다. 이러한 제조 동작의 예들은 플라스마 에칭(예를 들면, 텅스텐 에치 백(WEB ; tungsten etch back)) 및 화학 기계적 연마(CMP)를 포함한다. CMP에서, 웨이퍼는, 돌아가는 컨베이어 벨트에 대해 웨 이퍼 표면을 푸시(push)하는 홀더에 놓인다. 이 컨베이어 벨트는 화학물과 연마재로 구성된 슬러리(slurry)를 이용하여 연마를 일으킨다. 불행하게도, 이 공정은 웨이퍼 표면에 슬러리 입자 및 잔류물의 축척물을 남기는 경향이 있다. 원하지 않는 잔류물과 입자가, 웨이퍼 상에 남으면, 특히 웨이퍼 표면상의 스크래치 및 금속화 피처(features) 간의 부적당한 상호 작용과 같은 결함을 초래할 수도 있다. 어떤 경우에는 이런 결함이 웨이퍼 상의 장치가 동작할 수 없게 할 수 있다. 따라서, 동작할 수 없는 디바이스를 가진 웨이퍼를 폐기하는 부당한 비용을 피하기 위해서, 원치 않는 잔류물을 남기는 제조 동작 이후에 적절하지만 효율적으로 웨이퍼를 세정하는 것이 필요하다.
웨이퍼가 습식 세정이 된 후에, 그 웨이퍼는 물이나 세정 유체 잔여물이 웨이퍼 상에 잔류물을 남기는 것을 효과적으로 막기 위해 건조되어야 한다. 드롭릿(droplet)이 형성될 때 통상 발생하는 것과 같이, 웨이퍼 표면상의 세정 유체가 증발되도록 허용하면, 증발 이후에 세정 유체에 미리 용해된 잔류물 또는 오염물이 웨이퍼 상에 잔류한다(예를 들어, 물 얼룩을 형성함). 증발이 발생하는 것을 막기 위해, 세정 유체는 웨이퍼 표면상의 드롭릿이 형성되지 않게 가능한 신속히 제거되어야 한다. 이를 수행하기 위한 시도에서 스핀 건조, IPA 또는 마란고니(Marangoni) 건조과 같은 수개의 상이한 건조 기술 중 하나가 채용된다. 이러한 건조 기술 모두는 웨이퍼 표면의 유동 액체/기체 계면의 일부 형태를 이용하는데, 이 형태가 적절하게 유지된다면, 드롭릿의 형성 없이 웨이퍼 표면을 건조시킨다. 불행하게도, 전술한 모든 건조 방법에 종종 일어나는 것처럼 유동 액 체/기체 계면이 파괴되면, 드롭릿이 형성되고 증발이 발생하여, 웨이퍼 표면에 남는 오염물을 발생시킨다. 오늘날 이용되는 가장 우세한 건조 기술은 스핀 린스 건조(SRD)이다.
도 1a는 SRD 공정 동안 웨이퍼(10) 상의 유체의 이동을 도시한 것이다. 이 건조 공정에서, 젖은 웨이퍼는 회전(14)에 의해 고속으로 회전된다. SRD에서, 원심력의 이용에 의해 웨이퍼를 린스하는데 이용되는 유체는 웨이퍼의 중심으로부터 웨이퍼의 외부로 당겨지고 유체 방향의 화살표(16)에 의해 도시되는 바와 같이 마지막으로 웨이퍼에서 이탈된다. 유체가 웨이퍼에서 이탈됨에 따라, 유동 액체/기체 계면(12)이 웨이퍼 중심에 형성되고, 건조 공정이 진행되면서 웨이퍼의 외부로 이동한다(즉, 유동 액체/기체 계면(12)에 의해 생긴 원은 점점 커짐). 도 1a의 실시예에서, 유동 액체/기체 계면(12)에 의해 형성된 원의 내부 영역에는 유체가 없고, 유동 액체/기체 계면(12)에 의해 형성된 원의 외부 영역에는 유체가 있다. 따라서, 건조 공정이 계속되면서, 유동 액체/기체 계면(12)의 내부의 섹션(건조 영역)은 증가하는 반면 유동 액체/기체 계면(12)의 외부 영역(젖은 영역)은 감소한다. 전술한 바와 같이, 유동 액체/기체 계면(12)가 파괴된다면, 유체의 드롭릿이 웨이퍼 상에 형성되고, 드롭릿의 증발 때문에 오염물이 발생할 수 있다. 이처럼 드롭릿의 형성 및 후속적인 증발은 오염물이 웨이퍼 표면에서 발생하지 않도록 제한되어야 하는 것이 필수적이다. 불행히도, 현재의 건조 방법은 유동 액체 계면의 파괴의 방지에 오직 부분적으로만 성공적이다.
또한, SRD 공정은 소수성인 웨이퍼 표면을 건조시키는데 어려움이 있다. 소수성의 웨이퍼 표면은, 그 표면이 물 및 물 기반(수성) 세정 용액에 반발하기 때문에 건조되기가 어려울 수 있다. 따라서, 건조 공정이 계속되고 세정 유체가 웨이퍼 표면에서 이탈됨에 따라, 잔존하는 세정 유체(수성 기반이면)는 웨이퍼 표면에 의해 반발된다. 그 결과, 수성 세정 유체는 최소의 영역이 소수성의 웨이퍼 표면에 접촉하기를 원한다. 또한, 수성 세정 용액은 표면 장력의 결과로서(즉, 분자성 수소 결합의 결과로서), 스스로에 달라붙는 경향이 있다. 따라서 소수성 상호작용과 표면 장력 때문에, 수성 세정 유체의 볼(즉, 드롭릿)이 소수성 웨이퍼 표면상에 제어되지 않는 방식으로 형성된다. 이러한 드롭릿의 형성은, 이전에 설명한 해로운 증발 및 오염물을 발생시킨다. SRD의 제한은 특히 웨이퍼의 중심에서 심하며, 여기서 드롭릿에 작용하는 원심력이 가장 작다. 결과적으로, SRD 공정이 현재 웨이퍼 건조의 가장 일반적인 방식일지라도, 이 방법은, 특히 소수성 웨이퍼 표면에 이용될 때 웨이퍼 표면에서 세정 유체의 드롭릿의 형성을 줄이는 데는 어려움이 있을 수 있다. 웨이퍼의 특정 부분은 상이한 소수성의 특성을 가질 수 있다.
도 1b는 웨이퍼 건조 공정(18)의 실시예를 도시한 것이다. 이 실시예에서 웨이퍼(10)의 부분(20)은 친수성 영역을 가지고 부분(22)은 소수성 영역을 가진다. 부분(20)은 물을 끌어당겨서 유체(26)는 이 영역에서 풀링(pool) 된다. 부분(22)은 소수성이어서 영역은 물에 반발하고, 따라서 웨이퍼(10)의 그 부분에 물로 된 박막이 존재할 수 있다. 따라서 웨이퍼(10)의 소수성 부분은 종종 친수성 부분보다 더 빨리 건조된다. 이것은, 오염물의 레벨을 증가시키며 이에 따라 웨이퍼 생산 수율을 감소시킬 수 있는 모순된 웨이퍼 건조를 발생시킬 수 있다.
따라서, 웨이퍼 표면상에 오염물의 증착을 감소시키는 최적화된 유체 관리 및 웨이퍼로의 도포를 가능하게 함으로써 종래 기술을 피하는 방법 및 장치에 대한 필요가 있다. 오늘날 종종 발생하는 이러한 증착은 허용가능한 웨이퍼의 수율을 감소시키고 반도체 웨이퍼의 제조 비용을 증가시킨다.
대략적으로, 본 발명은 웨이퍼 오염을 현저히 감소시키면서 웨이퍼 표면을 처리할 수 있는 기판 처리 장치를 제공함으로써 이러한 필요를 충족시킨다. 본 발명은 공정, 장치, 시스템, 디바이스, 또는 방법을 포함하여 다양한 방식으로 구현될 수 있다는 것을 알 수 있다. 본 발명의 수개의 실시형태를 이하 설명한다.
일 실시형태에서, 복수의 인렛(inlet) 일부로부터 기판의 표면상에 유체를 도포하는 단계 및 기판의 표면으로부터 적어도 그 유체를 제거하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법이 제공되는데, 여기서 제거는 유체가 표면에 도포되면서 처리된다. 유체의 도포 및 유체의 제거는 기판의 표면상에 유체 메니스커스의 세그먼트를 형성한다.
또 다른 실시형태에서는, 복수의 도관(conduit)을 갖는 근접 헤드, 및 그 근접 헤드에 연결되며 복수의 도관 중 대응하는 하나의 도관에 유체를 공급하는 유 체 입력부(fluid input)를 포함하는 기체 처리 장치가 제공되며, 여기서 복수의 도관 중 대응하는 하나의 도관은 기판의 표면상에 유체 메니스커스의 세그먼트를 발생시키기 위해 유체를 이용한다. 또한, 그 장치는 유체 입력부를 통하여 유체 흐름을 관리하기 위해 유체 흐름 제어 메커니즘을 포함한다.
또 다른 실시형태에서는, 유체 메니스커스의 적어도 한 세그먼트를 발생시키도록 구성되는 근접 헤드 및 그 근접 헤드에 연결되며 근접 헤드에 유체를 제공하도록 구성되는 유체 입력부를 포함하는 기판 처리 시스템이 제공된다. 또한, 그 시스템은 유체 입력부에 연결된 유체 공급부를 포함하는데, 여기서 유체 공급부는 유체 입력부에 유체를 공급한다.
본 발명의 이점은 다양한다. 가장 현저하게, 여기서 설명된 장치와 방법은, 기판을 효율적으로 처리(예를 들어, 세정, 건조 등)하기 위해서 메니스커스의 사이즈 및 형상을 지능적이고 강력하게 관리하는 방법 및 장치를 이용한다. 그러므로 그 동작은 웨이퍼 표면상에 남아 있는 원치 않는 유체 및 오염물을 감소시키면서 유체 도포 및 기판으로부터의 제거에 대한 최적의 관리를 활용할 수 있다. 결과적으로, 웨이퍼 처리 및 생산은 증가할 것이고 웨이퍼의 높은 수율이 효율적인 웨이퍼 처리로 인하여 달성될 수 있다.
본 발명은 근접 헤드의 소스 인렛 각각으로 입력되는 유체의 강력하고 지능적인 관리를 통해 최적의 웨이퍼 처리를 가능하게 한다. 각각의 입력 또는 일련의 입력을 관리함으로써 각 소스 인렛으로부터 웨이퍼 표면에 도포되는 유체는 지능적으로 제어될 수 있다. 각 소스 인렛으로부터 웨이퍼 표면에 도포되는 유 체를 제어함으로써 메니스커스의 사이즈 및 형상은 요구되는 웨이퍼 처리 동작에 따라 조정될 수 있다. 일 실시형태에서 소스 인렛을 공급하는 각 입력부를 통한 흐름은 흐름 제어 디바이스의 이용에 의해 조정될 수 있다. 추가적인 실시형태에서, 임의의 적절한 수의 메니스커스는 서로 동심이며/이거나 서로를 포위한다.
이하, 본 발명의 다른 양태 및 이점은, 본 발명의 원리를 예로써 나타내는 첨부도면과 함께 제공되는 다음의 상세한 설명으로부터 더 명백히 알 수 있다.
본 발명은 첨부도면과 함께 다음의 상세한 설명에 의해 용이하게 이해된다. 이러한 설명을 용이하게 하기 위해, 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭한다.
기판을 처리하기 위한 방법 및 장치에 관한 발명이 개시되어 있다. 다음의 설명에서, 다수의 특정한 설명은 본 발명의 완벽한 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나 당업자라면 본 발명의 상세한 설명 없이도 실시할 수 있을 것이다. 다른 예에서, 불필요하게 본 발명을 불명확하게 하지 않기 위해 잘 알려진 공정 동작은 상세히 설명하지 않는다.
본 발명은 수개의 바람직한 실시형태에 의해 설명되었으나, 당업자라면 선행하는 명세서를 읽고 도면을 검토할 경우 다양한 변형예, 부가예, 변경예 및 그 균등물을 실현함을 이해할 것이다. 따라서 본 발명은 본 발명의 사상 및 범위 내에 있는 모든 변형예, 부가예, 변경예, 및 균등물을 포함한다.
이하 도면은 유체 메니스커스의 복수의 특정 형상, 사이즈 및 위치 중 하나 이상을 생성하기 위해 소스 인렛으로의 가변 흐름 입력을 갖는 근접 헤드를 이용하는 웨이퍼 처리 시스템의 실시형태의 예를 도시한다. 다른 실시형태에서 소스 인렛으로의 유체 입력과 소스 아웃렛으로부터의 유체 출력 모두 관리될 수 있다. 이 기술은 예를 들어, 건조, 에칭, 도금 등과 같은 웨이퍼 동작의 조합 타입 중 임의의 적절한 타입을 수행하는데 이용될 수 있다. 여기서 설명한 바와 같이 시스템과 근접 헤드는 본질적으로 예시적인 것이며, 여기서 설명한 바와 같이 접촉하고 있는 2개 이상의 메니스커스의 생성 및 이동을 가능하게 하는 임의의 다른 적절한 타입의 구성이 이용될 수 있다는 것을 알 수 있다
도시된 실시형태에서, 근접 헤드는 이용되는 실시형태에 따라 이동하거나 고정될 수 있다. 일 실시형태에서 근접 헤드는 고정될 수 있고 소스 인렛으로부터 웨이퍼에 도포되는 유체를 제어함으로써 유체 메니스커스의 세그먼트는 생성되거나 제거될 수 있다. 따라서 근접 헤드 사이즈 및 웨이퍼 사이즈에 따라 웨이퍼 처리를 위한 근접 헤드의 이동은 필요하지 않을 수 있다. 다른 실시형태에서는 근접 헤드는 고정될 수 있지만 웨이퍼는 이동할 수 있다. 또 다른 실시형태에서 근접 헤드는 웨이퍼의 중심 부분에서 웨이퍼의 가장자리 부분으로 선형으로 이동할 수 있다. 근접 헤드가 웨이퍼의 가장자리 부분으로부터 웨이퍼의 또 다른 지름방향으로 반대의 가장자리로 선형으로 이동하거나 예를 들어, 방사형 이동, 원형 이동, 나선형 이동, 지그재그식 이동, 무작위식 이동 등과 같은 다른 비선형 이동이 이용될 수도 있는 또 다른 실시형태가 이용될 수도 있다. 또한, 또한 이동은 이용자에 의해 선호되는 적절한 특정 이동 개요일 수 있다. 또한, 일 실시형태에서 웨이퍼는 회전할 수 있고 근접 헤드가 선형으로 이동하여서 근접 헤드가 웨이퍼의 모든 부분을 처리할 수 있다. 또한 웨이퍼가 회전하진 않지만, 웨이퍼의 모든 부분의 처리를 가능케 하는 방식으로 근접 헤드가 웨이퍼 전반에 걸쳐 이동하도록 구성된 다른 실시형태가 이용될 수 있다.
또한, 여기서 설명되는 근접 헤드 및 웨이퍼 처리 시스템은, 예를 들어, 200 ㎜ 웨이퍼, 300 ㎜ 웨이퍼, 플랫 패널 등과 같은 기판의 임의의 형상 및 사이즈를 처리하도록 이용될 수 있다. 또한, 근접 헤드의 사이즈 및 메니스커스의 사이즈는 차례로 다양할 수 있다. 일 실시형태에서 근접 헤드의 사이즈 및 메니스커스의 사이즈는 처리될 웨이퍼보다 더 클 수 있다. 이러한 실시형태에서 메니스커스의 일정한 세그먼트를 생성하고 차단(shut-off)함으로써 웨이퍼의 일 부분 또는 전부가 메니스커스에 의해 처리될 수 있다. 다른 실시형태에서 근접 헤드 및 메니스커스의 사이즈는 처리되는 웨이퍼보다 더 작을 수 있다. 또한, 여기서 설명되는 메니스커스는 예를 들면, 브러싱, 리소그래피, 메가소닉(megasonics) 등과 같은 웨이퍼 처리 기술의 다른 형태로 이용될 수 있다.
여기서 설명되는 시스템은 본질적으로 단순히 예시적인 것이고 여기서 설명되는 근접 헤드는 예를 들어, 상술한 미국특허출원에서 설명된 것과 같은 임의의 적절한 시스템에서 이용될 수 있다는 것을 알 수 있다 도 2 내지 도 4b는 단일의 메니스커스의 형성을 도시하고 따라서, 여기서 설명되는 공정 변수(예를 들어, 흐름 속도, 차원(dimension) 등)는 도 5a 내지 9에서 도시된 바와 같은 다중-메니스커스 근접 헤드에 대해 설명된 공정 변수 또는 도 10 내지 도 15에서 도시된 바 와 같은 메니스커스의 세그먼트를 생성하기 위한 공정 변수와 다를 수 있다. 그럼에도 불구하고, 근접 헤드로의 유체 흐름의 제어 및 관리는 임의의 적절한 타입의 유체 메니스커스를 생성되도록 구성되는 임의의 적절한 타입의 근접 헤드에서 관리될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따라 웨이퍼 처리 시스템(100)을 도시한 것이다. 시스템(100)은 웨이퍼 표면이 처리 가능하도록 웨이퍼를 지지하고 및/또는 회전시킬 수 있는 롤러(102a 및 102b)를 포함한다. 또한, 시스템(100)은 일 실시형태에서 상부 암(104a) 및 하부 암(104b)에 각각 부착되는 근접 헤드(106a 및 106b)를 포함한다. 일 실시형태에서 근접 헤드(106a 및/또는 106b)는 여기서 더 상세히 설명된 바와 같이 임의의 적절한 근접 헤드일 수 있다. 근접 헤드(106a 및 106b)는 단일의 메니스커스를 생성하거나 다중 메니스커스를 생성할 수 있다. 따라서 일 실시형태에서 근접 헤드(106a 및 106b)는 단일의 메니스커스 근접 헤드 또는 다중 메니스커스 근접 헤드이거나 이들의 조합일 수도 있으며, 여기서 근접 헤드(106a 및 106b) 중 하나가 단일 메니스커스 근접 헤드이며 다른 하나가 다중 메니스커스 근접 헤드이다. 여기서 설명된 바와 같이 용어 "다중-메니스커스 근접 헤드"는 복수의 유체 메니스커스를 생성할 수 있는 인접 헤드이다. 다중-메니스커스 근접 헤드의 일 실시형태에서 제 1 유체 메니스커스는 실질적으로 제 2 유체 메니스커스에 의해 포위되고, 다른 실시형태에서 제 1 유체 메니스커스는 제 2 유체 메니스커스와 나란히 위치한다. 근접 헤드는 유체 메니스커스를 생성할 수 있는 임의의 적절한 장치일 수 있다. 상부 암(104a)과 하부 암 (104b)은 웨이퍼의 반경을 따라서 근접 헤드(106a 및 106b)의 실질적인 선형 이동(또는 다른 실시형태에서는 약간의 호(arc) 형태의 이동)을 가능하게 하는 조립체(assembly)의 일부일 수 있다. 또 다른 실시형태에서 그 조합체는 임의의 적절한 이용자가 정의한 이동으로 근접 헤드(106a 및 106b)를 이동시킬 수 있다.
일 실시형태에서, 암(104)은 웨이퍼 상측의 근접 헤드(106a) 및 웨이퍼 하측의 근접 헤드(106b)를 지지하도록 구성된다. 예를 들어, 실시형태의 일례에서 이것은 상부 암(104a)과 하부 암(104b)이 수직 방향으로 이동가능하게 함으로써 달성될 수 있어서, 일단 근접 헤드가 웨이퍼 처리를 시작하기 위한 위치로 수평으로 이동하면, 근접 헤드(106a 및 106b)는 웨이퍼와 매우 근접한 위치로 수직으로 이동할 수 있다. 다른 실시형태에서, 상부 암(104a) 및 하부 암(104b)은 처리 전에 메니스커스가 생성되는 위치에서 근접 헤드(106a 및 106b)를 시작하도록 구성될 수 있고, 근접 헤드(106a 및 106b) 사이에 이미 생성된 메니스커스는 웨이퍼 표면상으로 이동하여 웨이퍼(108)의 가장자리 영역에서 처리되도록 할 수 있다. 따라서 상부 암(104a) 및 하부 암(104b)은 임의의 적절한 방식으로 구성될 수 있어서 여기서 설명된 바와 같이 웨이퍼 처리가 가능하도록 근접 헤드(106a 및 106b)가 이동할 수 있다. 또한 근접 헤드가 웨이퍼에 아주 근접하게 이동하여 일 실시형태에서 서로 동심인 하나 이상의 메니스커스를 생성하고 제어할 수 있는 한, 그 시스템(100)은 임의의 적절한 방법으로 구성될 수 있다. 아주 근접하게란 메니스커스가 유지될 수 있는 한 웨이퍼로부터 임의의 적절한 거리일 수 있다. 일 실시형태에서 (여기서 설명된 임의의 다른 근접 헤드뿐만 아니라) 근접 헤드(106a 및 106b)는 웨이퍼로부터 약 0.1㎜ 내지 약 10 ㎜ 사이에 각각 위치하여 웨이퍼 표면상에 유체 메니스커스를 생성할 수 있다. 바람직한 실시형태에서 (여기서 설명된 임의의 다른 근접 헤드뿐만 아니라) 근접 헤드(106a 및㎜ 106b)는 웨이퍼로부터 약 O.5㎜ 내지 약 2.0㎜에 위치하여 웨이퍼 표면상에 유체 메니스커스를 생성할 수 있고, 더 바람직한 실시형태에서 (여기서 설명된 임의의 다른 근접 헤드뿐만 아니라) 근접 헤드(106a 및 106b)는 웨이퍼로부터 약 1.5㎜에 위치하여, 웨이퍼 표면상에 유체 메니스커스를 생성할 수 있다.
일 실시형태인 시스템(100)에서, 암(104)은 근접 헤드(106a 및 106b)가 웨이퍼의 처리된 부분으로부터 처리되지 않는 부분으로 이동할 수 있도록 구성된다. 암(104)은 근접 헤드의 이동이 원하는 대로 웨이퍼를 처리할 수 있다. 일 실시형태에서 암(104)은 모터에 의해 구동되어 웨이퍼의 표면을 따라 근접 헤드(106a 및 106b)를 이동시킬 수 있게 하는 임의의 적절한 방식으로 이동 가능할 수도 있다. 웨이퍼 처리 시스템(100)이 근접 헤드(106a 및 106b)로 도시되어 있더라도, 예를 들어, 1, 2, 3, 4, 5, 6 등과 같이 임의의 적절한 수의 근접 헤드가 이용될 수 있다. 또한 웨이퍼 처리 시스템(100)의 근접 헤드(106a 및/또는 106b)는 예를 들어 여기서 설명되는 임의의 근접 헤드에 의해 도시된 바와 같이 임의의 적절한 사이즈 또는 형상일 수 있다. 여기서 설명되는 상이한 구성은 근접 헤드와 웨이퍼 간의 유체 메니스커스를 생성한다. 유체 메니스커스는 웨이퍼 전반에 걸쳐 이동하여 웨이퍼 표면에 유체를 도포하고 표면으로부터 유체를 제거함으로써 웨이퍼를 처리할 수 있다. 이러한 방법으로 웨이퍼에 도포되는 유체에 따라 세정, 건조, 에칭 및/또는 도금이 달성될 수 있다. 또한 제 1 유체 메니스커스는 한 타입의 동작을 수행할 수 있고, 제 1 유체 메니스커스를 적어도 부분적으로 포위하는 제 2 유체 메니스커스는 제 1 유체 메니스커스와 동일한 동작 또는 상이한 웨이퍼 처리 동작을 수행할 수 있다. 따라서 근접 헤드(106a 및 106b)는 여기서 도시된 바와 같이 임의의 다수 타입의 구성 또는 여기서 설명된 공정을 가능하게 하는 다른 구성을 가질 수 있다. 또 시스템(100)은 웨이퍼의 일면 또는 웨이퍼의 상면과 저면 모두를 처리할 수 있다.
또한, 웨이퍼의 상부 및/또는 저면을 처리하는 것 외에, 시스템(100)은 또한 한 타입의 공정(예를 들어, 에칭, 세정, 건조, 도금 등)으로 웨이퍼의 일측을 처리하고, 동일한 공정 또는 다른 타입의 공정을 이용하여 상이한 타입의 유체를 입력 또는 출력하거나 다른 구성 메니스커스를 이용함으로써 웨이퍼의 타측을 처리하도록 구성될 수 있다. 또한 근접 헤드는 웨이퍼의 상면 및/또는 저면을 처리하는 것 외에 웨이퍼의 사선 가장자리(bevel edge)를 처리하도록 구성될 수 있다. 이것은 웨이퍼의 가장자리 밖으로(또는 가장자리로) 사선 가장자리를 처리하는 메니스커스를 이동시킴으로써 달성될 수 있다. 또한, 근접 헤드(106a 및 106b)는 동일한 타입의 장치 또는 상이한 타입의 근접 헤드일 수 있다.
배향(配向)이 원하는 근접 헤드로 하여금 처리되어야 하는 웨이퍼(108)의 일부에 매우 근접되게 할 수 있게 하는 한, 웨이퍼(108)는 임의의 적절한 배향으로 롤러(102a 및 102b)에 의해 지지되거나 회전할 수 있다. 일 실시형태에서 롤러(102a 및 102b)는 시계방향으로 회전하여, 웨이퍼(108)를 시계 반대방향으로 회전 시킬 수 있다. 롤러는 원하는 웨이퍼 회전에 따라 시계방향 또는 시계반대방향으로 회전할 수 있다. 일 실시형태에서 롤러(102a 및 102b)에 의해 웨이퍼(108) 상에 부여된 회전은 근접 헤드(106a 및 106b)에 아주 근접하게 처리되지 않은 웨이퍼 영역을 이동시키도록 기능한다. 그러나 회전 자체는 웨이퍼를 건조시키거나 웨이퍼 표면의 유체를 웨이퍼 가장자리로 이동시키지 않는다. 따라서 웨이퍼 처리 동작의 실시예에서 웨이퍼의 처리되지 않은 영역은 근접 헤드(106a 및 106b)의 선형 운동 및 웨이퍼(108)의 회전 모두를 통하여 근접 헤드(106a 및 106b)에 제공될 것이다. 웨이퍼 처리 동작 자체는 적어도 하나의 근접 헤드에 의해 수행될 수 있다. 결과적으로, 일 실시형태에서 웨이퍼(108)의 처리된 부분은 처리 동작이 진행함에 따라, 웨이퍼의 중심 영역에서 가장자리 영역으로 나선형의 이동으로 확장한다. 다른 실시형태에서 근접 헤드(106a 및 106b)가 웨이퍼(108)의 바깥 둘레로부터 웨이퍼의 중심으로 이동하는 경우, 웨이퍼(108)의 처리된 부분은 웨이퍼(108)의 가장자리 지역으로부터 웨이퍼(108)의 중심 지역으로 나선형 이동으로 확장한다.
처리 동작의 실시예에서 근접 헤드(106a 및 106b)는 웨이퍼(108)를 건조, 세정, 에칭 및/또는 도금하도록 구성될 수도 있음을 알 수 있다. 건조 실시형태의 예에서 적어도 하나의 제 1 인렛은 탈이온수(DIW)를 입력하도록 구성될 수 있고(DIW 인렛으로도 알려져 있음), 적어도 하나의 제 2 인렛은 이소프로필 알코올(IPA)을 증기 형태로 함유하고 있는 N2 캐리어 기체를 입력하도록 구성될 수 있으며 (IPA 인렛으로도 알려져 있음), 적어도 하나의 아웃렛은 진공을 도포함으로써 웨이퍼와 특정 근접 헤드 사이의 영역으로부터 유체를 제거하도록 구성될 수 있다(진공 아웃렛으로도 알려져 있다). IPA 증기가 몇몇의 실시형태의 예에서 이용될 수 있지만, 예를 들어, 물과 혼합될 수도 있는 질소, 임의의 적절한 알코올 증기, 유기 합성물, 휘발성 화학물 등과 같은 임의의 다른 타입의 증기가 이용될 수 있다는 것을 알 수 있다.
세정 실시형태의 예에서 세정 용액은 DIW로 대체될 수 있다. 에천트(etchant)가 DIW로 대체될 수 있는 에칭 실시형태가 수행될 수 있다. 또한, 다른 타입의 용액은 원하는 처리 동작에 따라 제 1 인렛 및 제 2 인렛에 입력될 수 있다.
근접 헤드의 일면에 위치한 인렛 및 아웃렛은 여기서 설명된 바와 같이 안정된 메니스커스가 이용될 수 있는 한, 임의의 적절한 구성으로 될 수 있다. 일 실시형태에서 적어도 하나의 N2/IPA 증기 인렛은 적어도 하나의 처리 유체 인렛에 차례로 인접한 적어도 하나의 진공 아웃렛에 인접하여 IPA-진공-처리 유체 배향을 형성할 수 있다. 이러한 구성은 내부 메니스커스를 적어도 부분적으로 포위하는 외부 메니스커스를 생성할 수 있다. 또한, 내부 메니스커스는 처리 유체-진공 배향의 구성을 통하여 생성될 수 있다. 그러므로 제 2 유체 메니스커스가 제 1 유체 메니스커스를 적어도 부분적으로 포위하는 실시형태의 예는 이하에서 더 상세히 설명하는 바와 같이 IPA-진공 제 2 처리 유체-진공-제 1 처리 유체-진공-제 2 처리 유체-진공-IPA 배향에 의해 생성될 수 있다. IPA-처리 유체-진공, 처리 유체-진공-IPA, 진공-IPA-처리 유체 등과 같은 다른 타입의 배향 조합이 원하는 웨이퍼 공정 및 어떤 타입의 웨이퍼 처리 메커니즘이 향상되도록 추구되는지에 따라 이용될 수 있다. 일 실시형태에서, 여기서 설명된 형태의 IPA-진공-처리 유체 배향은 근접 헤드와 웨이퍼 사이에 위치한 메니스커스를 지능적이고 강력하게 생성, 제어 및 이동시켜 웨이퍼를 처리하는데 이용될 수 있다. 처리 유체 인렛, N2/IPA 증기 인렛, 및 진공 아웃렛은, 유체 메니스커스를 생성할 수 있는 상기의 배향 또는 임의의 다른 적절한 배향이 유지된다면 임의의 적절한 방식으로 배열될 수 있다. 예를 들어 추가적인 실시형태에서 N2/IPA 증기 인렛, 진공 아웃렛 및 처리 유체 인렛 외에 원하는 근접 헤드의 구성에 따라 추가적인 세트의 IPA 증기 아웃렛, 처리 유체 인렛 및/또는 진공 아웃렛이 있을 수 있다. 인렛 및 아웃렛 배향의 정확한 구성은 애플리케니션에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, IPA 입력, 진공 및 처리 유체 인렛 위치 간의 거리가 변경되어, 그 거리가 일치하거나 일치하지 않을 수 있다. 또한, IPA 입력, 진공 및 처리 유체 아웃렛 간의 거리는 근접 헤드(106a)의 사이즈, 형상 및 구성 및 공정 메니스커스의 원하는 사이즈(즉, 메니스커스의 형상과 사이즈)에 따라 사이즈에서 다를 수 있다. 또한, IPA-진공-처리 유체 배향의 일례는 상술한 미국특허출원에서 설명된 바와 같이 발견될 수 있다.
일 실시형태에서, 근접 헤드(106a 및 106b)는 각각 웨이퍼(108)의 상면 및 저면에 아주 근접하게 위치할 수 있고 이하 더 상세히 설명될 바와 같이IPA(옵션으로) 및 처리 유체 인렛 및 진공 아웃렛을 이용하여 웨이퍼(108)와 접촉하여 웨이퍼(108)의 상면 및 저면을 처리할 수 있는 웨이퍼 처리 메니스커스를 생성할 수 있다. IPA 및 처리 유체가 입력되는 시간과 거의 동시에 웨이퍼 표면에 아주 근접하게 진공이 도포되어 IPA 증기, 처리 유체 및/또는 웨이퍼 표면상에 있을 수 있는 유체를 제거할 수 있다. IPA가 실시형태의 예에서 이용되더라도, 예를 들어, 질소, 임의의 적절한 알코올 증기, 유기 합성물, 헥사놀, 에틸 글리콜, 아세톤 등과 같은 물과 혼합될 수 있는 임의의 다른 적절한 타입의 증기가 이용될 수 있다. 또한 이러한 유체는 표면 장력 변경(예를 들어, 감소) 유체로서 알려질 수 있다. 또한 근접 헤드(106)의 구성에 따라 IPA 인렛은 필요치 않을 수 있고 처리 유체의 웨이퍼에의 도포 및 처리 유체의 제거는 안정한 유체 메니스커스를 발생시킬 수 있다. 근접 헤드와 웨이퍼 사이의 영역에 있는 처리 유체의 일부는 메니스커스이다. 여기서 이용된 바와 같이 용어 "출력"은 웨이퍼(108)와 특정 근접 헤드 사이의 영역으로부터의 유체의 제거를 지칭하고 용어 "입력"은 웨이퍼(108)와 특정 근접 헤드 사이의 영역으로의 유체의 유입물일 수 있다. 또 다른 실시형태에서 근접 헤드(106a 및 106b)는 약간의 호 형태로 이동하고 암의 단부(end)에서 이동하는 동안 웨이퍼(108) 전반에 걸쳐 스캔될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따라 웨이퍼 처리 동작을 수행하는 근접 헤드(106)를 도시한 것이다. 도 3 내지 도 4b는 기본 유체 메니스커스를 발생시키는 방법을 도시하나 도 5a 내지 도 15는 좀 더 복잡한 메니스커스 구성을 발생시 키는 장치 및 방법을 도시한 것이다. 도 10 내지 도 15는 근접 헤드로의 입력이 근접 헤드의 소스 인렛으로의 유체 입력을 변경시킬 수 있는 경우의 실시형태를 도시한 것이다. 일 실시형태에서 근접 헤드(106)는 웨이퍼(108)의 상면(108a)에 아주 근접하게 이동하여 웨이퍼 처리 동작을 수행한다. 또한 근접 헤드(106)는 웨이퍼(108)의 저면(108b)을 처리하는데(예를 들어, 세정, 건조, 도금, 에칭 등) 이용될 수 있다. 일 실시형태에서 웨이퍼(108)는 회전하여 상면(108a)이 처리되는 동안 근접 헤드(106)가 헤드 이동을 따라 선형으로 이동될 수 있다. IPA(310)는 인렛(302)을 통하여, 진공(312)은 아웃렛(304)을 통하여, 처리 유체(314)는 인렛(306)을 통하여 도포함으로써 메니스커스(116)는 발생될 수 있다. 도 3에서 도시된 바와 같이 인렛/아웃렛의 배향은 본질적으로 예시적일 뿐이고, 안정한 유체 메니스커스를 생성할 수 있는 임의의 적절한 인렛/아웃렛 배향이 이용될 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시형태에 따라 근접 헤드(106a)에 의해 수행될 수 있는 웨이퍼 처리 동작을 도시한 것이다. 도 4a는 상면(108a)이 처리되는 것을 도시할지라도, 웨이퍼 처리는 실질적으로 웨이퍼(108)의 저면(108b)과 실질적으로 동일한 방식으로 달성될 수 있다. 일 실시형태에서 인렛(302)은 웨이퍼(108)의 상면(108a)을 향하여 이소프로필 알코올(IPA) 증기를 도포하는데 이용될 수 있고, 인렛(306)은 웨이퍼(108)의 상면(108a)을 향하여 처리 유체를 도포하는데 이용될 수 있다. 또한, 아웃렛(304)은 웨이퍼 표면에 아주 근접하는 부분에 진공을 도포하는데 이용되어 상면(108a) 상에 또는 그 가까이에 위치할 수 있는 유체 또는 증기를 제거할 수 있다. 상술한 바와 같이, 메니스커스(116)가 형성될 수 있는 한, 인렛 및 아웃렛의 임의의 적절한 조합이 이용될 수 있다. IPA는 예를 들어 증기 형태의 IPA가 N2 기체의 이용을 통하여 입력되는 경우의 IPA 증기와 같은 임의의 적절한 형태일 수 있다. 또한 웨이퍼 처리를 가능하게 하거나 향상시킬 수 있는 웨이퍼를 처리하는데 이용되는 임의의 적절한 유체(예를 들어, 세정 유체, 건조 유체, 에칭 유체, 도금 유체 등)가 이용될 수 있다. 일 실시형태에서 IPA 유입물(310)은 인렛(302)을 통해 제공되고, 진공(312)은 아웃렛(304)을 통해 도포될 수 있고, 처리 유체 유입물(314)은 인렛(306)을 통해 제공될 수 있다. 결과적으로, 유체 막이 웨이퍼 상에 존재하면, 제 1 유체 압력은 IPA 유입물(310)에 의해 웨이퍼 표면에 도포될 수 있고, 제 2 유체 압력은 유체 유입물(314)을 처리함으로써 웨이퍼 표면에 도포될 수 있으며, 제 3 유체 압력은 진공(312)에 의해 도포되어 웨이퍼 표면상의 처리 유체, IPA 및 유체 막을 제거할 수 있다.
따라서 웨이퍼 처리의 일 실시형태에서 처리 유체 유입물(314) 및 IPA 유입물(310)이 웨이퍼 표면을 향해 도포됨에 따라 웨이퍼 상의 유체(존재한다면)가 처리 유입물(314)과 혼합된다. 이때, 웨이퍼 표면을 향하여 도포되는 처리 유체 유입물(314)은 IPA 유입물(310)을 만난다. IPA는 처리 유체 유입물(314)과 함께 계면(118)(또한 IPA/처리 유체 계면(118)로도 알려짐)를 형성하고 진공(312)은 웨이퍼(108)의 표면으로부터 임의의 다른 유체와 함께 처리 유체 유입물(314)의 제거에 도움을 준다. 일 실시형태에서, IPA/처리 유체 계면(118)은 처리 유체의 표 면 장력을 감소시킨다. 동작 시 처리 유체는 웨이퍼 표면을 향해 도포되고 아웃렛(304)에 의해 도포되는 진공에 의해 웨이퍼 표면상의 유체와 함께 거의 즉시 제거된다. 웨이퍼 표면을 향해 처리되고 근접 헤드와 웨이퍼 표면 사이의 영역에서 웨이퍼 표면상의 임의의 유체와 함께 잠시 동안 상주하는 처리는, 메니스커스(116)의 경계가 IPA/처리 유체 계면(118)에 존재하는 메니스커스(116)를 형성한다. 따라서, 메니스커스(116)는 표면을 향해 도포되고 웨이퍼 표면상의 임의의 유체와 함께 실질적으로 동시에 제거되는 유체의 일정한 흐름이다. 웨이퍼 표면으로부터의 처리 유체의 거의 즉시 제거는, 건조되는 웨이퍼 표면의 영역에 유체의 드롭릿이 형성되는 것을 방지하고 처리 유체가 동작(예를 들어, 에칭, 세정, 건조, 도금 등)에 따라서 그 목적을 수행한 후에 웨이퍼(108) 상의 오염의 가능성을 감소시킨다. 또한 IPA의 하방 주입의 압력(IPA의 흐름 속도에 의해 야기됨)이 메니스커스(116)을 포함하게 한다. 수개의 구성에서, IPA 또는 표면 장력 감소 유체는 오직 옵션으로만 도포되고 IPA 도포가 없는 실시형태가 이용될 수도 있다.
일 실시형태에서, IPA을 함유한 N2 캐리어 기체의 흐름 속도는 근접 헤드와 웨이퍼 표면 사이의 영역으로부터 및 아웃렛(304)(진공 아웃렛)으로의 처리 유체 흐름의 시프트(shift) 또는 푸시(push)를 발생시키는데 도움이 되며, 그 아웃렛(304)을 통해 유체가 근접 헤드로부터 출력될 수 있다. 처리 유체 흐름의 푸시는 공정 요구조건이 아니나 메니스커스 경계 제어를 최적화하는데 이용될 수 있다. 따라서 IPA 및 처리 유체가 아웃렛(304)으로 당겨짐에 따라, 기체(예를 들어, 공 기)가 유체와 함께 아웃렛(304)으로 당겨지기 때문에 IPA/처리 유체 계면(118)를 구성하는 경계는 연속적인 경계가 아니다. 일 실시형태에서 아웃렛(304)으로부터의 진공은 처리 유체, IPA 및 웨이퍼 표면상의 유체를 당기기 때문에, 아웃렛(304)으로의 흐름은 비연속적이다. 이 흐름의 비연속성은, 진공이 유체와 기체의 조합에 쓰여질 때, 스트로(straw)를 통해 끌어 당겨지는 유체 및 기체와 유사하다. 결과적으로, 근접 헤드(106a)가 이동함에 따라, 메니스커스는 근접 헤드와 함께 이동하고, 메니스커스에 의해 미리 점유된 영역은 IPA/처리 유체 계면(118)의 이동으로 인해 건조된다. 또한 인렛(302)(옵션임), 아웃렛(304) 및 인렛(306)의 임의의 적절한 수가 요구되는 장치의 구성, 메니스커스 사이즈 및 형상에 따라 이용될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 액체 흐름 속도 및 진공 흐름 속도는, 진공 아웃렛으로의 전체 액체 흐름이 연속적이어서 기체가 진공 아웃렛으로 흐르지 않을 정도이다.
임의의 적절한 흐름 속도는 메니스커스(116)가 유지될 수 있는 한, N2/IPA, 처리 유체 및 진공에 대해 이용될 수 있다. 일 실시형태에서 한 세트의 인렛(306)을 통한 처리 유체의 흐름 속도는 분당 약 25 ㎖ 내지 분당 약 3000 ㎖ 이다. 바람직한 실시형태에서, 한 세트의 인렛(306)을 통한 처리 유체의 흐름 속도는 분당 약 800 ㎖이다. 유체의 흐름 속도는 근접 헤드의 사이즈에 따라 변할 수도 있다. 일 실시형태에서 더 큰 헤드는 더 작은 근접 헤드들보다 더 큰 유체 흐름 속도를 가질 수 있다. 이것은 일 실시형태에서 더 큰 근접 헤드가 더 많은 인 렛(302 및 306)) 및 아웃렛(304)을 가지고 있기 때문에 일어날 수 있다.
일 실시형태에서 한 세트의 인렛(302)을 통한 N2/IPA 증기의 흐름 속도는 분 당 약 1 리터(SLPM) 내지 약 100 SLPM이다. 바람직한 실시형태에서 IPA 흐름 속도는 약 6 내지 20 SLPM이다.
일 실시형태에서 한 세트의 아웃렛(304)을 통한 진공의 흐름 속도는 약 10 SCFH(standard cubic feet per hour) 내지 약 1250 SCFH이다. 바람직한 실시형태에서 한 세트의 아웃렛(304)을 통한 진공에 대한 흐름 속도는 약 350 SCFH이다. 실시형태의 예에서, 흐름 계량기가 N2/IPA, 처리 유체 및 진공의 흐름 속도를 측정하기 위해 이용될 수 있다.
임의의 적절한 타입의 웨이퍼 처리 동작은 이용되는 처리 유체에 따라 메니스커스를 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, SC-1, SC-2 등과 같은 세정 유체는 처리 유체용으로 사용되어 웨이퍼 세정 동작을 발생시킬 수도 있다. 유사한 방법으로, 상이한 유체가 이용될 수 있고 유사한 인렛 및 아웃렛 구성이 이용되어 웨이퍼 처리 메니스커스는 또한 웨이퍼를 에칭하고 및/또는 도금할 수 있다. 일 실시형태에서 예를 들어, HF, EKC 특허 용액, KOH 등과 같은 에칭 유체가 웨이퍼를 에칭하는데 이용될 수 있다. 또 다른 실시형태에서는, 전기적 입력과 함께 예를 들어, 황산구리, 염화금, 황산은 등과 같은 도금 유체가 수행될 수 있다.
도 4b는 본 발명의 일 실시형태에 따라 듀얼 웨이퍼 표면 처리 시스템에서의 이용을 위해 근접 헤드(106a 및 106b)의 실시예의 측면도를 도시한 것이다. 이 실시형태에서 N2/IPA를 입력하기 위한 인렛(302 및 306)의 이용 및 진공을 제공하기 위한 아웃렛(304)과 함께 각각의 처리에 의해 메니스커스(116)가 생성될 수 있다. 또한, 인렛(302)에 대향하는 인렛(306)에서, 처리 유체를 제거하고 메니스커스(116)는 그대로 유지시키는 아웃렛(304)이 존재할 수도 있다. 상술한 바와 같이, 일 실시형태에서 인렛(302 및 306)은 각각 IPA 유입물(310)과 처리 유체 유입물(314) 용으로 사용될 수 있는 반면, 아웃렛(304)은 진공(312)을 도포하는데 이용될 수 있다. 또한, 더 많은 실시형태에서 근접 헤드(106a 및 106b)는 상기에서 언급한 미국 특허 출원에 도시된 바와 같은 구성으로 되어 있을 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼(108)의 웨이퍼 표면(108a 및 108b)과 같은 메니스커스(116)와 접촉하게 되는 임의의 적절한 표면은 표면으로 및 표면으로부터의 메니스커스(116)의 이동에 의해 처리될 수 있다.
도 5a 내지 도 10은 제 1 유체 메니스커스가 적어도 제 2 유체 메니스커스에 의해 적어도 부분적으로 포위되는 경우의 근접 헤드의 실시예를 도시한 것이다. 제 1 유체 메니스커스 및/또는 제 2 유체 메니스커스는 예를 들어, 리소그래핑, 에칭, 도금, 세정 및 건조와 같은 임의의 적절한 타입의 기판/웨이퍼 처리 동작을 수행하도록 생성될 수도 있다. 제 1 메니스커스 및 제 2 메니스커스는 원하는 기판 처리 동작에 따라 임의의 적절한 형상 또는 사이즈일 수 있다. 여기서 설명된 특정한 실시형태에서, 제 1 유체 메니스커스와 제 2 유체 메니스커스는 동심인데, 여기서 제 2 유체 메니스커스가 제 1 유체 메니스커스를 포위하고 제 1 유체 메니스커스 및 제 2 유체 메니스커스가 연속적인 유체 연결을 제공한다. 그러므로, 제 1 유체 메니스커스가 기판을 처리한 후에, 제 1 유체 메니스커스에 의해 처리된 웨이퍼의 부분은 대기와의 실제적인 접촉 양 없이 제 2 유체 메니스커스에 의해 즉시 처리된다. 일 실시형태에서는 원하는 동작에 따라 제 1 유체 메니스커스가 제 2 메니스커스와 접촉할 수도 있고, 또 다른 실시형태에서는, 제 1 유체 메니스커스가 제 2 메니스커스와 직접적으로 접촉하지 않는다.
도 5a는 본 발명의 일 실시형태에 따라서 다중-메니스커스 근접 헤드(106-1)를 도시한 것이다. 다중-메니스커스 근접 헤드(106-1)는 제 1 유체를 웨이퍼 표면에 도포할 수 있는 복수의 소스 인렛(306a)을 포함한다. 그 후, 제 1 유체는 복수의 소스 아웃렛(304a)을 통한 진공의 도포에 의해 웨이퍼 표면으로부터 제거될 수 있다. 따라서 제 1 유체 메니스커스는 다중-메니스커스 근접 헤드(106-1) 상의 처리 표면의 제 1 유체 메니스커스의 영역(402) 내부에 위치하는 도관에 의해 생성될 수 있다.
또한 다중-메니스커스 근접 헤드(106-1)는 제 2 유체를 웨이퍼 표면에 도포할 수 있는 복수의 소스 인렛(306b)을 포함할 수도 있다. 그 후, 제 2 유체는 복수의 소스 아웃렛(304b)을 통한 진공의 도포에 의해 웨이퍼 표면으로부터 제거될 수 있다. 또한 일 실시형태에서, 제 2 유체의 일부는 제 1 유체의 제거와 함께 복수의 소스 아웃렛(304a)에 의해 제거된다. 일 실시형태에서, 복수의 소스 아웃렛(304a)은, 아웃렛(304a)이 소스 인렛(306a 및 306b)을 통해 웨이퍼에 도포되는 액체를 제거하기 때문에 일 페이즈(phase) 유체 제거 도관이라고 지칭될 수도 있 다. 또한, 복수의 소스 아웃렛(306b)은, 아웃렛(306b)이 소스 인렛(306b)으로부터의 제 2 유체 및 유체 메니스커스의 외부의 대기를 제거하기 때문에 2 페이즈 제거 도관이라고 지칭될 수도 있다. 따라서, 일 실시형태에서 아웃렛(306b)은 액체와 기체 모두를 제거하는 반면, 아웃렛(306a)은 액체만을 제거한다. 그 결과, 제 2 유체 메니스커스는 다중-메니스커스 근접 헤드(106-1) 상의 처리 표면의 제 2 유체 메니스커스의 영역(404) 내부에 존재하는 도관에 의해 생성될 수 있다.
옵션으로, 다중-메니스커스 근접 헤드(106-1)는 제 3 유체를 웨이퍼 표면에 도포할 수 있는 복수의 소스 인렛(302)을 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서 제 3 유체는, 웨이퍼 표면에의 제 2 유체의 도포에 의해 형성된 제 2 메니스커스의 액체/대기 경계의 표면 장력을 감소시킬 수 있는 표면 장력 감소 유체일 수도 있다.
또한, 다중-메니스커스 근접 헤드(106-1)(또는 여기서 설명된 임의의 다른 근접 헤드)의 처리 표면(예를 들어, 도관이 존재하는 경우의 다중-메니스커스 근접 헤드의 표면 영역)은, 예를 들어, 플랫(flat), 양각, 음각과 같은 임의의 적절한 토포그래피일 수도 있다. 일 실시형태에서 다중-메니스커스(106-1)의 처리 표면은 실질적으로 플랫 표면을 가질 수 있다.
도 5b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 다중-메니스커스 근접 헤드(106-1)의 단면도를 도시한 것이다. 다중-메니스커스 근접 헤드(106-1)는 복수의 소스 인렛(306a)을 통해 제 1 유체를 도포할 수 있고 복수의 소스 아웃렛(304a)을 통해 제 1 유체를 제거할 수 있다. 제 1 유체 메니스커스(116a)는 복수의 소스 아웃렛 (304b)에 의해 실질적으로 포위된 영역 아래에 위치한다. 또한, 다중-메니스커스 근접 헤드(106-1)는 복수의 소스 인렛(306b)을 통해 제 2 유체를 도포하고, 제 2 유체 메니스커스의 일면 상의 복수의 소스 아웃렛(304a)과 제 2 유체 메니스커스의 타면 상의 복수의 소스 아웃렛(304b)을 통해 제 2 유체를 제거할 수 있다. 일 실시형태에서 복수의 소스 인렛(302)은 제 3 유체를 도포하여 제 2 유체 메니스커스(116b)를 형성하면서 유체의 표면 장력을 감소시킬 수 있다. 복수의 소스 인렛(302)은 제 2 유체 메니스커스(116b)를 더 잘 한정하도록 옵션으로 기울어질 수 있다.
도 6a는 본 발명의 일 실시형태에 따른 다중-메니스커스 근접 헤드(106-2)를 도시한 것이다. 일 실시형태에서 근접 헤드(106-2)는 기능 판(faciclities plate ; 454) 및 바디(body ; 458)를 포함한다. 근접 헤드(106-2)는 여기서 설명한 바와 같은 제 1 유체 메니스커스 및 제 2 유체 메니스커스가 발생되는한 임의의 적절한 수 및/또는 타입의 조각(pieces)을 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서 기능 판(454) 및 바디(458)는 함께 볼트로 죄어 지거나, 또 다른 실시형태에서 그 판(454) 및 바디(458)는 접착제에 의해 부착될 수도 있다. 기능 판(454) 및 바디(458)는 이용자가 원하는 애플리케이션 및 동작에 따라 동일한 재료 또는 상이한 재료로부터 제조될 수도 있다.
근접 헤드(106-2)는 유체가 웨이퍼의 표면에 도포되거나 유체가 웨이퍼의 표면으로부터 제거될 수 있는 도관을 포함하는 처리 표면(458)을 포함할 수도 있다. 일 실시형태에서 처리 표면(458)은 상승 영역(452)에 의해 도시된 바와 같이 표면 (453) 위로 상승될 수도 있다. 처리 표면(458)은 상승될 필요가 없고 표면(458)은 처리된 웨이퍼의 표면을 대향하는 근접 헤드(106-2)의 표면(453)과 실질적으로 평탄면을 이룰 수 있다.
도 6b는 본 발명의 일 실시형태에 따라 근접 헤드(106-2)의 처리 표면(458)을 도시한 것이다. 일 실시형태에서 처리 표면(458)은 유체 메니스커스를 생성시키는 근접 헤드(106-2)의 영역이다. 처리 표면(458)은 임의의 적절한 수 및 타입의 도관을 포함할 수 있어서 제 1 유체 메니스커스 및 제 2 유체 메니스커스가 생성될 수도 있다. 일 실시형태에서 처리 표면(458)은 유체 인렛(306a), 유체 아웃렛(304a), 유체 인렛(306b), 유체 아웃렛(304b) 및 유체 인렛(302)을 포함한다.
유체 인렛(306a)은 제 1 유체를 웨이퍼의 표면에 도포할 수 있고 유체 인렛(306b)은 제 2 유체를 웨이퍼의 표면에 도포할 수 있다. 또한, 유체 아웃렛(304a)은 진공의 도포에 의한 웨이퍼의 표면으로부터 제 2 유체의 일부 및 제 1 유체를 제거할 수 있고 유체 아웃렛(304b)은 진공의 도포에 의해 웨이퍼의 표면으로부터 제 2 유체의 일부를 제거할 수도 있으며, 유체 인렛(302)은 제 2 유체의 표면 장력을 감소시킬 수 있는 유체를 도포할 수 있다. 제 1 유체 및/또는 제 2 유체는 리소그래피 동작, 에칭 동작, 도금 동작, 세정 동작, 린싱 동작 및 건조 동작 중 임의의 하나를 용이하게 할 수 있는 임의의 적절한 유체일 수도 있다.
도 6c는 본 발명의 일 실시형태에 따른 다중-메니스커스 근접 헤드(106-2)의 처리 표면(458)의 근접도를 도시한 것이다. 일 실시형태에서 처리 표면(458)은 유체 인렛(306a) 및 유체 아웃렛(304a)을 포함하는 제 1 유체 메니스커스의 영역(402)을 포함한다. 또한 처리 표면(458)은 유체 인렛(306b), 유체 아웃렛(304b) 및 유체 인렛(302)을 포함하는 제 2 유체 메니스커스의 세그먼트(404)을 포함한다. 따라서 제 1 유체 메니스커스의 세그먼트(402)은 제 1 유체 메니스커스를 생성할 수 있고 제 2 유체 메니스커스의 세그먼트(404)은 제 2 유체 메니스커스를 생성할 수 있다.
도 6d는 본 발명의 일 실시형태에 따라 다중-메니스커스 근접 헤드(106-2)를 형성하는 바디(456)에 부착된 기능 판(454)을 도시한 것이다. 유체 인렛(306a, 304b 및 302)에 대응하는 채널은 기능 판(454)으로부터 다중-메니스커스 근접 헤드(106-2)의 바디(456)로 유체를 공급하고, 유체 아웃렛(306b 및 304b)에 대응하는 채널은 바디(456)에서 기능 판(454)으로 유체를 제거한다. 일 실시형태에서, 채널(506a, 504a, 506b, 504b, 502)은 유체 인렛(306a), 유체 아웃렛(306b), 유체 인렛(304a), 유체 아웃렛(304b) 및 유체 인렛(302)에 대응한다.
도 6e는 본 발명의 하나의 실시형태에 따라 근접 헤드(106-2)의 단면도를 도시한 것이다. 도 6d를 참조하여 설명되는 바와 같이, 채널(506a, 506b, 502)은 제 1 유체, 제 2 유체 및 제 3 유체를 각각 유체 인렛(306a, 306b, 302)에 공급할 수 있다. 또한, 채널(504a)은 유체 아웃렛(304a)에서 제 1 유체와 제 2 유체의 조합물을 제거할 수도 있고, 채널(504b)은 아웃렛(304b)에서 제 2 유체 및 제 3 유체의 조합물을 제거할 수 있다. 일 실시형태에서, 제 1 유체는 웨이퍼 표면상에서 예를 들어, 에칭, 리소그래피, 세정, 린싱 및 건조와 같은 임의의 적절한 동 작을 수행할 수 있는 제 1 처리 유체이다. 제 2 유체는 제 1 유체와 동일하거나 동일하지 않을 수도 있는 제 2 처리 유체이다. 제 1 유체와 같이, 제 2 유체는 예를 들어, 에칭, 리소그래피, 세정, 린싱 및 건조를 용이하게 할 수 있는 유체와 같이 임의의 적절한 타입의 처리 유체일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따라 웨이퍼 처리 동작의 실시예에서 다중-메니스커스 근접 헤드의 단면도를 도시한 것이다. 도 7이 웨이퍼(108)의 상면이 처리되는 것을 도시한다 할지라도, 당업자는 웨이퍼(108)의 상면 및 저면 모두 여기서 설명되는 웨이퍼(108)의 상면에서의 임의의 근접 헤드 및 여기서 설명되는 웨이퍼(108)의 저면에서의 임의의 근접 헤드에 의해 동시에 처리되는 것을 인지하여야 할 것이다. 일 실시형태에서 제 1 웨이퍼 처리 화학물은 유체 인렛(306a)을 통해 웨이퍼(108)에 도포된다. 제 1 웨이퍼 처리 화학물이 웨이퍼 표면을 처리한 후에 제 1 웨이퍼 처리 화학물은 유체 아웃렛(304a)을 통해 웨이퍼 표면에서 제거된다. 제 1 웨이퍼 처리 유체는 다중-메니스커스 근접 헤드(106-2)와 웨이퍼(108) 사이에 제 1 유체 메니스커스(116a)를 형성할 수 있다. 일 실시형태에서 예를 들어, 탈이온수(DIW)과 같은 제 2 처리 유체가 유체 인렛(306b)을 통해 웨이퍼 표면에 도포된다.
상기에서 설명한 바와 같이, 제 2 처리 유체는 웨이퍼 표면상에서 원하는 동작을 수행할 수 있는 임의의 적절한 유체일 수 있다. DIW가 웨이퍼 표면을 처리한 후에 DIW는 소스 아웃렛(304a 및 304b) 모두를 통해 웨이퍼 표면에서 제거된다. 다중-메니스커스 근접 헤드(106-2)와 웨이퍼 표면 사이의 DIW 는 제 2 유 체 메니스커스(116b)를 형성할 수도 있다.
일 실시형태에서 예를 들어, 질소 기체의 이소프로필 알코올 증기와 같은 표면 장력 감소 유체가 소스 인렛(302)으로부터 웨이퍼 표면으로 옵션으로 도포되어 제 2 유체 메니스커스(116b)의 액체/기체 경계가 안정하게 유지되도록 할 수 있다. 일 실시형태에서, 제 2 유체 메니스커스(116b)는 제 1 유체 메니스커스(116a)를 실질적으로 포위할 수 있다. 이러한 방법으로 제 1 유체 메니스커스(116a)가 웨이퍼 표면을 처리한 후에, 제 2 유체 메니스커스(116b)는 제 1 유체 메니스커스(116a)에 의해 이미 처리된 웨이퍼 표면의 일부에 거의 즉시 동작하기 시작할 수 있다. 그러므로, 일 실시형태에서 제 2 유체 메니스커스(116b)는 제 1 유체 메니스커스(116a) 주위에 동심의 링를 형성한다. 제 1 유체 메니스커스(116a)는 원형, 타원형, 정방형, 직사각형, 삼각형, 사변형 등과 같은 임의의 적절한 기하학적 형상일 수도 있다. 제 2 유체 메니스커스(116b)는 제 1 유체 메니스커스(116a)가 어떤 형상일지라도 적어도 부분적으로 포위하도록 구성될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제 1 유체 메니스커스(106a) 및/또는 제 2 유체 메니스커스(116b)는 원하는 웨이퍼 처리 동작에 따라서 임의의 적절한 유체를 이용할 수도 있다.
안정한 유체 메니스커스를 생성하기 위해서는, 소스 인렛(306a)을 통해 제 1 유체 메니스커스에 입력되는 제 1 유체의 양이 소스 아웃렛(304a)을 통해 제거되는 제 1 유체의 양과 실질적으로 동일하여야 한다. 소스 인렛(306b)을 통해 제 2 유체 메니스커스에 입력된 제 2 유체의 양은 소스 아웃렛(304a 및 304b)을 통해 제 거되는 제 2 유체의 양과 실질적으로 동일하여야 한다. 일 실시형태에서, 유체의 흐름 속도는 근접 헤드(106-2)가 웨이퍼(108)에서 떨어진 거리(480)에 의해 결정된다. 그 거리(480)는 안정된 방식으로 메니스커스가 유지되고 이동될 수 있는 한, 임의의 적절한 거리일 수도 있다. 일 실시형태에서 그 거리(480)는 50 마이크론과 5㎜ 사이일 수 있고, 또 다른 실시형태에서는 0.5 ㎜ 내지 2.5 ㎜일 수도 있다. 바람직하게는, 그 거리(480)는 1 ㎜와 1.5 ㎜ 사이이다. 일 실시형태에서 그 거리(480)는 약 1.3이다.
도 7에서 도시된 바와 같이 유체의 흐름 속도는 제 1 유체 메니스커스와 그 제 1 메니스커스를 실질적으로 포위하는 제 2 유체 메니스커스를 발생시킬 수 있는 임의의 적절한 흐름 속도일 수도 있다. 제 1 유체 메니스커스와 제 2 유체 메니스커스 사이의 원하는 거리에 따라서 흐름 속도는 다를 수 있다. 일 실시형태에서 소스 인렛(306a)은 제 1 유체를 약 600 cc/min의 흐름 속도로 도포할 수 있고, 소스 인렛(306b)은 제 2 유체를 약 900 cc/min의 흐름 속도로 도포할 수 있고, 소스 아웃렛(304a)은 제 1 유체 및 제 2 유체를 약 1200 cc/min의 흐름 속도로 제거할 수 있으며, 소스 아웃렛(304b)은 (표면 장력 감소 유체가 웨이퍼 표면에 도포된다면 N2 내에 일부 IPA 증기를 포함할 수 있는) 대기 및 제 2 유체를 300 cc/min의 흐름 속도로 제거할 수도 있다. 일 실시형태에서, 소스 아웃렛(304)을 통한 유체의 흐름 속도는 소스 인렛(306a)을 통한 유체의 흐름 속도의 두 배와 동일할 수도 있다. 소스 인렛(306b)을 통한 유체의 흐름 속도는 소스 인렛(306a)을 통 한 흐름 속도에 300을 더한 것과 동일할 수도 있다. 당업자는, 소스 인렛(306a, 306b)과 소스 아웃렛(304a, 304b)의 특정 흐름 속도의 관계가 여기서 설명되는 공정 영역의 구성 및/또는 근접 헤드의 구성에 따라서 변할 수 있다는 것을 알 수 있다
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따라 직사각형 형상의 메니스커스를 포함하는 다중-메니스커스 근접 헤드(106-4)를 도시한 것이다. 이 실시예에서, 다중-메니스커스 근접 헤드(106-4)는 메니스커스(116c)에 의해 포위된 사각형 형상의 메니스커스(116a')를 포함하며, 이 메니스커스(116c)는 차례로 외부 유체 메니스커스(116b')에 의해 포위된다. 당업자는, 메니스커스(116a', 116c 및 116b')가 여기서 설명된 바와 같이 인렛/아웃렛 구성을 생성함으로써 생성될 수 있다는 것을 알 수 있다 일 실시형태에서 소스 인렛(306a, 306c 및 306b)은 제 1 유체, 제 2 유체 및 제 3 유체를 웨이퍼에 도포하도록 구성될 수 있다. 또한, 소스 아웃렛(304a, 304c 및 304b)은 각각 제 1 유체와 제 2 유체, 제 2 유체와 제 3 유체, 및 제 3 유체와 대기를 (진공에 의해) 제거하도록 구성될 수 있다. 또한, 소스 인렛(302)는 표면 장력 감소 유체를 제 3 유체 메니스커스의 외측부에 도포되도록 옵션으로 이용될 수도 있다.
당업자는, 도 8을 참조하여 설명된 바와 같이 각 유체 메니스커스(116a', 116b' 및 116c)는 웨이퍼 표면상에서 예를 들어 에칭, 세정, 리소그래피, 린싱, 건조 등과 같은 임의의 적절한 동작을 수행할 수 있다는 것을 알 수 있다
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따라 직사각형의 유체 메니스커스를 갖는 다중-메니스커스 근접 헤드(106-5)를 도시한 것이다. 일 실시형태에서 유체 메니스커스(116a)가 유체 메니스커스(116c-1, 116c-2)에 의해 양측에서 (일 실시형태에서 길이 방향으로) 포위되며, 차례로 메니스커스(116b-1 및 116b-2)에 의해 포위된다. 도 9에서 도시된 각 유체 메니스커스는, 웨이퍼 표면상에서 예를 들어, 에칭, 세정, 리소그래피, 린싱, 건조 등과 같은 임의의 적절한 동작을 수행할 수도 있다. 또한 도시된 메니스커스는 여기서 설명된 방법과 장치에 부합되는 임의의 적절한 방법으로 생성될 수 있다.
도 10 내지 도 15는, 근접 헤드로의 유체 입력이 근접 헤드에서 정의된 소스 인렛(306)으로의 유체의 흐름을 변경할 수 있는 흐름 제어 메커니즘을 포함하고, 따라서 소스 인렛으로부터 근접 헤드와 웨이퍼 사이의 영역으로의 유체의 흐름을 변경할 수 있는 실시형태의 예를 도시한 것이다. 또한 근접 헤드의 소스 아웃렛(304)에 접속된 유체 출력부를 통한 유체의 흐름은, 근접 헤드로부터의 유체의 흐름을 변경할 수 있는 흐름 제어 메커니즘을 이용함으로써 제어될 수도 있다. 흐름 제어 메커니즘은 유체의 흐름을 변경할 수 있는 임의의 적절한 장치일 수도 있다. 일 실시형태에서 유체 제어 메커니즘은 턴-온 또는 턴-오프 되는 밸브일 수 있다. 또 다른 실시형태에서 밸브는 0으로부터 특정 사이즈 입력을 통해 이용 가능한 최대 흐름까지 흐름 속도를 변경할 수 있는 임의의 적절한 수의 세팅을 가질 수 있다. 흐름 제어 메커니즘은 각 유체 입력중 하나에 포함될 수 있거나 흐름 제어 메커니즘은 다수의 유체 입력의 흐름을 관리할 수 있다.
또한 일 실시형태에서, 유체 출력부를 통해 근접 헤드로부터 도포된 진공은 흐름 제어 메커니즘의 이용을 통해 변경할 수도 있다. 결과적으로, 적어도 하나의 소스 인렛 및 적어도 하나의 소스 인렛은 유체 흐름이 조정되고 제어되도록 할 수도 있다. 일 실시형태에서, 각 소스 인렛/아웃렛 중 하나를 통해 흐름을 변경시킴으로써 근접 헤드는, 유체 메니스커스가 세그먼트로 한번에 형성 또는 제거되거나, 그 세그먼트들이 원하는 형상이나 사이즈에 도달할 때까지 점진적으로 생성 또는 제거될 수 있도록 구성될 수 있다. 이것은 특정 메니스커스의 세그먼트에 대응하는 각 소스 인렛/아웃렛의 유체 흐름을 조정함으로써 달성될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 근접 헤드로의 유체 입력과 근접 헤드로부터의 유체 출력 모두는 유체 메니스커스의 세그먼트의 제어와 함께 관리될 수도 있다. 또한 하나 이상의 유체 입력/출력의 유체 흐름 제어 메커니즘은 예를 들어, 유체 다양체과 같은 유체 공급 또는 제거 디바이스 내에 위치할 수도 있다. 또한 유체 흐름 제어 메커니즘은 소스 인렛/아웃렛의 각 하나에 위치할 수도 있다.
다음 도면에서의 근접 헤드(106)의 측면도에서, 소스 아웃렛(304) 및 소스 인렛(302)은, 유체 입력부가 소스 인렛(306)과 연결되는 것을 더 명확히 도시하기 위해 도시되어 있지 않다.
도 10a는 본 발명의 일 실시형태에 따라 유체 입력부를 갖는 근접 헤드(106-6)의 측면도를 도시한 것이다. 일 실시형태에서, 복수의 소스 인렛(306) 중 각 하나는 복수의 유체 입력부(402) 중 대응하는 하나에 연결된다. 복수의 유체 입력부 중 각 하나 또는 복수 개로부터 소스 인렛(306)으로의 유체 흐름 입력은 유체 흐름 제어 디바이스(404)의 이용을 통하여 독립적으로 제어될 수 있다. 일 실시형태에서 도 10a에서 도시된 바와 같이, 복수의 유체 입력부 중 각각은 유체 흐름 제어 디바이스(404)를 포함할 수 있다. 유체 흐름 제어 디바이스(404)는 예를 들어, 밸브, 핀치-오프(pinch-off) 디바이스, 게이트, 플러그, 흐름 제한기, 버터플라이 밸브, 볼 밸브 등과 같은 유체 흐름을 제어할 수 있는 임의의 적절한 디바이스일 수도 있다. 일 실시형태에서, 유체 흐름 제어 디바이스(404)는 턴-온 또는 턴-오프 될 수 있으며, 임의의 적절한 부분 흐름으로 설정될 수 있는 밸브일 수 있다. 그러므로, 일 실시형태에서, 복수의 가변 흐름 유체 입력부(402) 각각을 통하여 복수의 소스 인렛(306) 중 하나로의 유체 흐름을 제어함으로써, 대응하는 소스 인렛(306) 중 하나에 의해 제어되는 유체 메니스커스의 세그먼트는 턴-온 또는 턴-오프 될 수도 있다.
또한 유체 출력부가 대응하는 복수의 소스 아웃렛(304) 중 하나로부터 유체를 제거할 수 있는 유체 출력부가 이용될 수도 있다. 또한, 유체 흐름 제어 메커니즘은 유체 출력부를 통해 유체 흐름을 제어함으로써 유체 출력부가 연결된 대응하는 소스 아웃렛을 통해 메니스커스에서 제거된 유체를 제어할 수도 있다.
일 실시형태에서 유체 메니스커스의 세그먼트가 생성되는 것이 요구되는 경우, 유체 흐름 제어 디바이스가 개방되고 설정되어, 소스 인렛(306)을 통한 흐름 속도가 인렛 당 분당 35 내지 55 밀리미터가 되게 한다. 소스 인렛(304)은 소스 아웃렛(306)으로부터 약 0.125 인치 내지 약 0.5 인치 이격될 수도 있다. 또한 소스 인렛(302)(이용된다면)은 소스 인렛(306)으로부터 약 0.625 인치에서 약 0.125 인치 사이일 수 있다. 이들 파라미터는 여기서 설명된 임의의 근접 헤드 (106)에 이용될 수도 있다. 상술한 공정 변수는 원하는 웨이퍼 처리 조건 및/또는 동작에 따라 적절하게 변경될 수도 있다.
도 10b는 본 발명의 일 실시형태에 따라 근접 헤드(106-6)의 처리 영역의 정면도를 도시한 것이다. 처리 영역은 동작 시 근접 헤드(106-6)의 도관이 웨이퍼 표면상에 유체 메니스커스를 생성하는 근접 헤드(106-6)의 일부이다. 근접 헤드(106-6)의 처리 영역은 소스 인렛(302 및 306) 및 소스 아웃렛(304)일 수 있는 복수의 도관을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서 처리 영역은 영역(440, 442 및 444)을 포함한다. 복수의 소스 인렛(306)이 위치하는 영역은 영역(444)에 의해 도시되어 있다. 복수의 소스 인렛(306)은 복수의 소스 아웃렛(304)을 포함하는 영역(442)에 의해 포위될 수 있다. 복수의 소스 아웃렛(304)은 복수의 소스 아웃렛(302)을 포함할 수 있는 영역(440)에 의해 부분적으로 포위되었거나 영역(440)에 인접할 수 있다. 상술한 바와 같이, 복수의 소스 인렛(306)은 근접 헤드(106-6)의 표면과 웨이퍼(108) 사이의 영역에 처리 유체를 도포할 수 있다. 복수의 소스 아웃렛(304)은 근접 헤드(106-6)의 표면과 웨이퍼(108) 사이의 영역으로부터 메니스커스를 형성하는 유체의 일부를 제거할 수 있다. 일 실시형태에서 복수의 소스 인렛(306) 중 하나는 각각 복수의 유체 입력부(402) 중 하나로부터 유체를 수용할 수도 있다. 도 10b에서 도시된 도관 패턴은 본질적으로 예시적인 것일 뿐이며 유체 메니스커스를 생성할 수 있는 임의의 도관 패턴은, 하나 또는 복수의 도관이 유체 흐름 제어 메커니즘에 의해 제어되는 유체 흐름을 개별적으로 제어하는 한 유체 입력부(402)로 이용될 수 있다.
도 10c는 본 발명의 일 실시형태에 따라 동작 동안 근접 헤드(106-6)에 의해 형성되는 메니스커스의 세그먼트를 형성하는 도관과 함께 영역(448, 450, 452, 454, 456, 458, 460, 462, 464, 466, 468, 470 및 472)을 나타내는 근접 헤드(106-6)를 도시한 것이다. 일 실시형태에서, 영역(448, 450, 452, 454, 456, 458, 460, 462, 464, 466, 468, 470 및 472) 각각의 내부에 있는 소스 인렛(306), 소스 아웃렛(304), 소스 인렛(302) 각각은 별도로 관리될 수 있다. 이러한 방식으로 영역(448, 450, 452, 454, 456, 458, 460, 462, 464, 466, 468, 470 및 472) 각각으로 또는 그 각각에서의 유체 흐름은 개별적으로 턴-온 또는 턴-오프됨으로써, 영역(448, 450, 452, 454, 456, 458, 460, 462, 464, 466, 468, 470 및 472)에 대응하는 유체 메니스커스의 세그먼트를 생성하거나 제거할 수 있다. 또한 유체 메니스커스의 세그먼트는 인렛의 그룹(하나 이상) 및 아웃렛의 그룹(하나 이상)에 의해 생성될 수 있다. 또한, 인렛의 그룹은 대응하는 유체 입력부를 가지고, 아웃렛의 그룹은 대응하는 유체 출력부를 가질 수 있다.
도 10d는 본 발명의 일 실시형태에 따라 웨이퍼 처리 시스템의 확대도를 도시한 것이다. 일 실시형태에서, 그 시스템은 유체 메니스커스(116)의 도포에 의해 웨이퍼(108)를 처리할 수 있는 근접 헤드(106-6)를 포함한다. 근접 헤드(106-6)는 유체 메니스커스(116)를 형성하는 유체를 도포하기 위한 소스 인렛 및 유체 메니스커스(116)에서 유체를 제거하기 위한 소스 아웃렛을 포함할 수 있다. 근접 헤드(106-6)는 복수의 유체 입력부(402) 및 복수의 유체 출력부(406)에 부착될 수 있다. 복수의 유체 입력부(402) 중 각 하나는 유체 흐름 제어 디바이스 (404)를 가질 수 있고 복수의 유체 출력부(406) 중 각 하나는 유체 흐름 제어 디바이스(404)를 가질 수 있다. 복수의 유체 입력부(402) 각각은 소스 인렛의 대응하는 하나에 연결되고, 복수의 유체 출력부(406) 각각은 소스 아웃렛의 대응하는 하나에 연결된다. 복수의 유체 입력부(402) 및 복수의 유체 출력부(406)를 통하여 유체 흐름을 각각 허용하거나 유체 흐름을 정지시킴으로써, 유체 흐름 제어 디바이스(404)는 유체 메니스커스(116)의 세그먼트의 생성 또는 제거를 관리할 수 있다. 일 실시형태에서 유체 메니스커스(116)의 세그먼트가 생성되어야 하는 경우, 유체 메니스커스(116)의 세그먼트에 유체를 공급하는 소스 인렛에 대응하는 유체 입력부는 그 특정 유체 입력부에 대한 유체 흐름 제어 디바이스(404)에 의한 유체 흐름을 위해 열린다. 실질적으로 동시에, 유체 메니스커스(116)의 세그먼트로부터 유체를 제거하는 소스 아웃렛에 대응하는 유체 입력부는 특정 유체 출력부에 대한 유체 흐름 제어 디바이스(404)에 의한 유체 흐름을 위해 열린다. 그러므로 유체 입력부 및 유체 출력부 각각을 통한 유체 흐름의 독립적인 관리를 통해 유체 메니스커스(116)의 세그먼트가 생성되고 제거될 수 있다.
또한 그 시스템은 유체 입력부(402) 및 유체 출력부(406)에 연결될 수 있는 유체 공급부(422)를 포함할 수 있다. 유체 공급부(422)는 유체 입력부(402)에 유체를 공급하고 유체 출력부(406)로부터 유체를 제거할 수 있는 임의의 적절한 장치일 수 있다. 일 실시형태에서 유체 공급부(422)는 각 입력부(402)로의 유체 흐름을 관리하고 각 출력부(406)로부터의 흐름을 관리할 수 있는 다양체일 수 있다. 또 다른 실시형태에서 유체 공급부(422)는 흐름 속도를 제어할 수 있고 유 체 흐름 제어 메커니즘은 유체 공급(422)부의 내부에 위치할 수 있다.
도 11a는 본 발명의 일 실시형태에 따르면 복수의 유체 입력부(402)로부터 유체를 공급하는 근접 헤드(106)를 도시한 것이다. 일 실시형태에서 근접 헤드는 원하는 메니스커스의 수 및/또는 메니스커스의 형상에 따라서 메니스커스(116)의 세그먼트가 발생하거나 제거될 수 있도록 복수의 유체 입력(402)에 연결된다. 메니스커스(116)의 세그먼트는 복수의 소스 인렛(306)의 특정한 하나 또는 여럿에 의해 형성되는 메니스커스(116)의 개별적인 부분일 수 있다. 또한 메니스커스(116)의 세그먼트 각각은 복수의 소스 아웃렛(304)의 특정 하나 또는 여럿에 의해 관리될 수 있다. 일 실시형태에서 하나의 소스 인렛(306)이 웨이퍼 표면에 유체를 도포하는 것을 정지하고 대응하는 소스 아웃렛(304)이 웨이퍼 표면에서 유체를 제거하는 것을 정지하는 경우, 복수의 소스 인렛(306) 중 특정한 하나 및 복수의 소스 아웃렛(304) 중 특정한 하나에서의 유체 흐름이 연관될 수 있다. 도 11a에서 도시된 유체 메니스커스 생성 동작의 실시예에서 복수의 유체 흐름 제어 디바이스(404) 모두가 턴-온 되며, 따라서 복수의 소스 인렛(306) 모두에 유체를 공급한다. 결과적으로, 도 11a에서 도시된 근접 헤드(106)의 실시형태에 의해 생성할 수 있는 최대 사이즈의 유체 메니스커스가 웨이퍼(108)상에 형성되는 것으로 도시된다.
도 11b는 본 발명의 일 실시형태에 따라 도 11a의 근접 헤드(106-6)에 의해 웨이퍼(108) 상에 형성되는 유체 메니스커스(116)를 도시한 것이다. 메니스커스의 사이즈 및/또는 형상은 임의의 적절한 수의 방식으로 결정될 수 있다. 일 실시형태에서 메니스커스(116)는 웨이퍼(108)의 반경을 넘어서 확장할 수 있다. 대응하는 소스 인렛(306)을 공급하는 특정 유체 입력부를 턴-온 또는 턴-오프함으로써 메니스커스(116)의 특정 세그먼트가 생성되거나 제거될 수 있다. 그러므로 일 실시형태에서 근접 헤드(106-6)를 이동시키지 않고 어떤 소스 인렛에 유체를 공급하느냐에 따라 (그리고 또한 유체를 제거하기 위해 어떤 소스 아웃렛에 진공을 공급하느냐에 따라) 양방향 화살표(416)에 의해 도시된 바와 같이 유체 메니스커스(116)가 축소되거나 확장될 수 있다. 도 11b에서 도시된 바와 같이 유체 메니스커스(116)가 웨이퍼(108)의 반경을 약간 넘어서 확장하는 경우 웨이퍼(108)는 근접 헤드 밑에서 스캔될 수 있다. 또 다른 실시형태에서 근접 헤드는 웨이퍼 표면상에서 메니스커스(116)를 형성하고 그 웨이퍼 전반에 걸쳐 유체 메니스커스(116)를 스캔할 수도 있다. 또 다른 실시형태에서 근접 헤드(106)는 웨이퍼보다 더 큰 영역을 커버할 수 있는데, 여기서 웨이퍼의 상이한 부분에서의 선택된 메니스커스 생성을 이용함으로써, 모든 웨이퍼 표면이 근접 헤드(106) 또는 웨이퍼의 이동 없이 처리될 수 있다.
도 11c는 본 발명의 일 실시형태에 따라 복수의 가변 흐름 유체 입력부의 일부가 턴-온되는 동작 시의 근접 헤드(106-6)를 도시한 것이다. 복수의 유체 입력부의 부분(482)은 복수의 가변 흐름 유체 입력부의 부분(484)을 통해 유체 흐름을 허용하도록 설정된 유체 흐름 제어 디바이스(404) 때문에 열린 것으로 도시되어 있다. 복수의 가변 흐름 유체 입력의 부분(484)은 복수의 가변 흐름 유체 입력부의 부분(482)을 통해 유체 흐름을 정지시키도록 정해진 유체 흐름 제어 디바이스 (404) 때문에 닫힌 것으로 도시되어 있다. 그러므로 복수의 가변 흐름 유체 입력의 부분(484)에 의해 공급된 복수의 소스 인렛(306) 중 대응하는 소스 인렛은 웨이퍼(108)와 근접 헤드(106-6) 사이의 영역에 유체를 도포한다. 웨이퍼로의 유체의 도포는 유체 메니스커스(116)를 형성한다. 이와 대조적으로, 복수의 가변 흐름 유체 입력부의 부분(484)은, 유체 흐름 제어 디바이스(404)가 턴-오프되기 때문에 복수의 소스 인렛(306) 중 대응하는 소스 인렛에 유체를 공급하지 않는다.
또한, 소스 인렛에 대응하는 근접 헤드(106)로부터의 유체 출력부는 근접 헤드(106) 내부로 한정된 소스 인렛 밖으로의 유체 흐름을 관리할 수 있다. 그러므로 소스 아웃렛의 특정한 하나 또는 여러 개를 통해 제거된 유체의 양이 관리될 수 있다. 그러므로 메니스커스의 특정한 세그먼트가 생성되는 것이 요구되는 경우, 대응하는 소스 인렛(306) 및 대응하는 소스 아웃렛(304)(도 11c에 미도시)은 대응하는 소스 인렛(306) 및 대응하는 소스 아웃렛(304)과 결합된 유체 입력부 및 출력부를 통해 유체 흐름을 가능하게 함으로써 활성화될 수 있다.
도 11d는 본 발명의 일 실시형태에 따라 도 11c에 도시된 바와 같이 가변 흐름 유체 입력부(402)의 구성을 갖는 근접 헤드(106-6)에 의해 형성된 메니스커스(116)를 도시한 것이다. 메니스커스(116)는 양방향 화살표(490)에 의해 도시되 바와 같이 확장하거나 축소될 수 있다. 이것은 복수의 소스 인렛(306) 중 특정한 것으로의 유체 입력을 통해 유체 흐름을 턴-온 또는 턴-오프시킴으로써 달성될 수 있다. 또한, 복수의 소스 아웃렛(304)의 대응하는 소스 아웃렛으로의 유체 출력부를 통한 유체 흐름이 턴-온 또는 턴-오프될 수 있다. 하나 이상의 유체 메니스커스의 세그먼트가 생성되는 것이 바람직한 경우, 유체 흐름은 소스 인렛(306) 및 소스 아웃렛(304)을 통해 생성될 수 있다. 특정 소스 인렛으로의 유체 흐름이 턴-온된 경우, 특정 소스 인렛에 의해 공급된 메니스커스의 세그먼트가 형성된다. 반대로 특정 소스 인렛으로의 유체 흐림이 턴-오프된 경우, 특정 소스 인렛에 의해 공급된 메니스커스 세그먼트가 제거된다. 일 실시형태에서 특정 소스 아웃렛 밖으로의 유체 흐름은, 대응하는 소스 인렛으로의 유체 흐름이 턴-온됨으로써, 메니스커스의 세그먼트가 생성되는 경우 턴-온되며, 특정 소스 아웃렛 밖으로의 유체 흐름은, 대응하는 소스 인렛으로의 유체 흐름이 턴-오프됨으로써, 메니스커스의 세그먼트를 제거하는 경우 턴-오프된다. 옵션으로 소스 인렛(302)은 웨이퍼 표면상에 생성되는 유체 메니스커스의 경계에 IPA/N2 증기를 도포할 수 있다. 소스 아웃렛(302)에 대한 유체 입력부는, 대응하는 소스 인렛(306) 및 소스 아웃렛(304)이 닫혀져서 특정 유체 메니스커스의 세그먼트가 턴-오프되는 경우 닫혀질 수 있다. 또한, 소스 아웃렛(302)에 대한 유체 입력부는, 대응하는 소스 인렛(306) 및 소스 아웃렛(304)이 턴-온됨으로써 특정 메니스커스의 세그먼트를 발생시키는 경우 턴-온될 수 있다.
도 11e는 동작 시 도 11d에서 설명한 바와 같이 근접 헤드(106-6)를 도시하는데, 이 경우 본 발명의 일 실시형태에 따라 영역(484)은 각각의 유체 흐름 제어 디바이스(404)를 턴-오프 시키는 유체 입력부를 나타내고 그 영역은 유체 흐름 제어 디바이스(404)를 턴-온시키는 유체 입력부를 나타낸다. 일 실시형태에서 영 역(484) 유체 입력부(402)를 포함하는데, 각 유체 입력부는 형성될 수 있는 메니스커스의 세그먼트에 대응한다. 영역(482)의 유체 입력부는 소스 인렛에 대응하는 근접 헤드(106)에 유체 흐름을 도포한다. 유체 입력부(402)에 의해 공급되는 각 소스 인렛은 유체 메니스커스의 세그먼트를 생성할 수 있다. 도 11e서 도시된 바와 같이 웨이퍼상에 형성된 유체 메니스커스(116)의 세그먼트는 영역(482)에서의 유체 입력부(402)로부터의 포지티브 공급을 가진 소스 인렛에 대응한다. 그러므로 임의의 적절한 하나의 유체 흐름 제어 디바이스(404)를 터닝(turning)시킴으로써 임의의 적절한 대응하는 유체 메니스커스의 세그먼트는 대응하는 소스 인렛에 의한 웨이퍼로의 유체의 도포로 인해 생성될 수 있다. 상술한 바와 같이, 관리될 메니스커스의 세그먼트에 대응하는 소스 아웃렛(304)을 통해 관리될 메니스커스로부터의 유체 제거는 근접 헤드에 연결된 유체 출력부를 통해 흐름을 조정함으로써 제어될 수 있다.
도 11f는 본 발명의 일 실시형태에 따라 또 다른 메니스커스의 생성의 실시예를 도시한 동작 시의 근접 헤드(106-6)를 도시한 것이다. 도 11f에서 도시된 실시형태의 예에서 영역(482)에서의 유체 입력부(402)는 근접 헤드(106)의 복수의 소스 인렛 중 대응하는 것으로의 유체 흐름을 허용함으로써 메니스커스(116a 및 116b)의 생성을 발생시키는 유체 흐름 제어 디바이스(404)를 가진다. 또한, 관리될 메니스커스의 세그먼트에 대응하는 소스 아웃렛(304)을 통한 메니스커스로부터의 유체 제거는 근접 헤드에 연결된 유체 출력부를 통해 흐름을 조정함으로써 제어될 수 있다.
도 11g는 본 발명의 일 실시형태에 따라 메니스커스가 형성되지 않는 근접 헤드(106-6)를 도시한 것이다. 근접 헤드(106-6)의 동작 실시예에서 유체 흐름 제어 디바이스(404)는 모두 오프 위치에 있다. 그러므로 유체는 근접 헤드(106-6)의 대응하는 소스 인렛으로 전달되지 않아서 메니스커스를 생성하지 않으며, 이는 유체 메니스커스의 세그먼트의 어느 것도 유체를 공급받지 않기 때문이다. 이 실시형태에서 근접 헤드(106)로부터의 유체 출력부는 유체 흐름 제어 디바이스(404)를 통하여 유체 흐름을 정지시킴으로써 턴-오프될 수도 있다. 평면도(430)는 메니스커스가 웨이퍼상에 형성되지 않는 것을 도시한다.
도 11h는 본 발명의 일 실시형태에 따라 웨이퍼(108)상에 형성된 유체 메니스커스(116)를 도시한 것이다. 이 실시형태에서 웨이퍼의 지름보다 더 긴 근접 헤드는 유체 메니스커스(116)를 생성하는데 이용된다. 메니스커스의 사이즈 및/또는 형상은 임의의 적절한 수의 방식으로 결정될 수 있다. 일 실시형태에서 메니스커스(116)는 웨이퍼(108)의 지름을 넘어서 확장될 수 있다. 대응하는 소스 인렛(306)을 공급하는 특정 유체 입력부를 턴-온 또는 턴-오프 시킴으로써 메니스커스(116)의 특정 세그먼트는 생성되거나 제거될 수 있다. 그러므로, 일 실시형태에서 근접 헤드(106-6)를 이동하지 않고 유체 메니스커스(116)는 어떤 소스 인렛에 유체를 공급하느냐에 따라 (그리고 또한 유체를 제거하기 위해 어떤 소스 아웃렛에 진공을 공급하느냐에 따라) 양방향 화살표(416)에 의해 도시된 바와 같이 축소되거나 확장될 수 있다. 유체 메니스커스(116)가 도 11에 도시된 바와 같이 웨이퍼(108)의 지름을 약간 넘어서 확장하는 경우, 웨이퍼(108)는 근접 헤드 밑 에서 스캔될 수 있다. 또 다른 실시형태에서 근접 헤드는 웨이퍼 표면상에서 메니스커스(116)를 형성하고 웨이퍼 전반에 걸쳐 유체 메니스커스(116)를 스캔할 수 있다. 또 다른 실시형태에서 웨이퍼(108)는 전체 웨이퍼 표면을 처리할 수 있도록 180 도 회전될 수 있다. 또 다른 실시형태에서 근접 헤드(106)는 웨이퍼보다 더 큰 영역을 커버할 수 있으며, 여기서 웨이퍼의 서로 다른 부분에서 선택된 메니스커스 생성을 이용함으로써 모든 웨이퍼 표면이 근접 헤드(106) 또는 웨이퍼의 이동 없이 처리될 수 있다.
도 12a는 본 발명의 일 실시형태에 따라서 다수 타입의 메니스커스를 생성할 수 있는 근접 헤드(106-6)를 도시한 것이다. 일 실시형태에서 유체 흐름 제어 디바이스(404)는 유체 흐름을 턴-오프하거나 제 1 유체가 유체 입력부(402)를 통하여 흐르는 것을 허용하거나 제 2 유체가 유체 입력부(402)를 통하여 흐르는 것을 허용할 수 있는 다수의 유체 밸브일 수 있다. 다수의 유체 밸브를 이용함으로써, 제 1 유체는 근접 헤드(106-6)로 입력될 수 있으며, 여기서 근접 헤드(106)의 대응하는 소스 인렛은 제 1 유체를 근접 헤드에 도포하여 제 1 유체로 구성된 제 1 유체 메니스커스를 생성할 수 있다. 다수의 유체 밸브를 지능적으로 관리함으로써 원하는 양의 웨이퍼 처리가 제 1 유체 메니스커스(116a)에 의해 행하여진 후에, 다수의 유체 밸브는 근접 헤드(106-6)의 대응하는 소스 인렛으로 제 2 유체가 흐르도록 허용할 수 있다. 제 1 유체를 웨이퍼에 도포하는 동일한 소스 인렛은 이후에 제 2 유체를 웨이퍼에 도포할 수 있다. 그 결과, 제 2 유체 메니스커스(116b)가 웨이퍼(108) 상에 형성될 수 있다. 도 12b에 이하 도시되는 바와 같 이 더 많은 유체 흐름 제어 디바이스(404)는 근접 헤드(106-6)의 대응하는 더 많은 소스 인렛으로의 제 2 유체를 허용하도록 관리될 수 있다. 그러므로 더 많은 소스 인렛이 제 2 유체를 도포함에 따라 제 2 유체 메니스커스(116b)가 더 커질 수도 있다. 도 12a에서 도시된 바와 같이 실시형태의 예에서 메니스커스(116b)는 좌측으로 확장할 수 있고 유체 메니스커스(116a)는 더 작아진다. 일 실시형태에서 유체 메니스커스(116a)는 유체 메니스커스(116b)가 린스 메니스커스인 동안 웨이퍼(108)를 처리하는 화학물 메니스커스일 수 있다. 그러므로 유체 메니스커스(116a)의 특정 세그먼트가 웨이퍼(108)의 대응하는 부분을 처리한 경우, 이 유체 메니스커스의 그 세그먼트는 유체 메니스커스(116b)의 세그먼트로 변경되어, 유체 메니스커스(116a)의 세그먼트에 의해 이미 처리된 웨이퍼의 부분을 린스할 수 있다.
정면도(431)는 듀얼 메니스커스 처리가 어떻게 수행되는지에 관한 실시형태를 도시한다. 정면도(431)는 메니스커스(116a)가 메니스커스(116b) 내부에 있고 따라서 대응하는 유체 입력부로의 흐름을 메니스커스(116a)의 제 1 유체에서 메니스커스(116b)의 제 2 유체로 스위칭함으로써 메니스커스(116a)가 더 작게 되는 것을 도시한다. 제 2 유체로의 각 점진적인 유체 입력 스위칭에 의해 메니스커스(116a)가 점진적으로 더 작게 됨에 따라, 메니스커스(116b)는 점진적으로 더 커지고 제거된 116a의 세그먼트를 대체한다.
도 12b는 본 발명의 일 실시형태에 따라 더 많은 유체 흐름 제어 디바이스(404')가 제 1 유체 대신에 제 2 유체가 흐르는 것을 허용하는 근접 헤드(106-6)를 도시한 것이다. 점점 더 많은 소스 인렛이 대응하는 유체 입력부에 의해 제 1 유체 대신에 제 2 유체를 공급받음에 따라, 유체 메니스커스(116')의 더 많은 세그먼트가 제 1 유체 메니스커스(116b)로 변경된다.
평면도(432)는 듀얼 메니스커스 처리가 어떻게 수행되는지에 관한 실시형태를 도시한다. 정면도(431)는 메니스커스(116a)가 메니스커스(116b) 내부에 있고 따라서 대응하는 유체 입력으로의 흐름을 메니스커스(116a)의 제 1 유체에서 메니스커스(116b)의 제 2 유체로 전환함으로써 메니스커스(116a)가 더 작게 되는 것을 도시한다. 제 2 유체로의 각 점진적인 유체 입력 스위칭에 의해 메니스커스(116a)가 점진적으로 더 작게 됨에 따라 메니스커스(116b)는 점진적으로 더 커지고 제거된 116a의 세그먼트를 대체한다.
도 13a는 본 발명의 일 실시형태에 따라 다중-메니스커스 근접 헤드(106-6)의 평면도를 도시한 것이다. 이 실시형태에서 제 1 유체 메니스커스(116a)는 제 2 유체 메니스커스(116b) 내부에 포함되어 한정된다. 일 실시형태에서 제 1 유체 메니스커스는 임의의 적절한 웨이퍼 처리 동작에 따라 웨이퍼를 처리할 수 있는 화학 유체 메니스커스이다. 일 실시형태에서 제 2 유체 메니스커스(116b)는 웨이퍼에 DIW를 도포하여 웨이퍼 표면으로부터의 제 1 유체 메니스커스(116a)의 잔여물을 린스하는 린스 유체 메니스커스일 수 있다. 일 실시형태에서 유체 메니스커스의 상이한 세그먼트를 제어하고 어떤 처리 유체가 유체 메니스커스의 세그먼트를 형성하는지를 결정함으로써 상이한 타입의 웨이퍼 처리가 수행될 수 있다.
일 실시형태에서, 제 1 유체 메니스커스(116a)가 원하는 시간의 기간 동안 웨이퍼에 도포된 후에 제 1 유체 메니스커스의 세그먼트가 제 2 유체 메니스커스의 세그먼트로 변경될 수 있다. 그러므로 시간이 경과함에 따라서, 제 2 유체 메니스커스(116b)에 의해 커버된 웨이퍼의 영역은 증가할 수 있고 제1 유체 메니스커스(116a)에 의해 커버된 웨이퍼의 부분은 감소할 수 있다. 또한, 이것은 유체 흐름 제어 디바이스를 관리하여 웨이퍼 처리가 요구되는 유체 메니스커스의 세그먼트에 대응하는 근접 헤드(106-6)의 소스 인렛에 제 1 유체를 전달함으로써 달성될 수 있다. 또한 유체 흐름 제어 디바이스는 상이한 웨이퍼 처리 동작(예를 들어 린싱과 같은)이 대응하는 웨이퍼 부분에서 요구되는 경우 유체 메니스커스의 세그먼트에 대응하는 근접 헤드(106)의 소스 인렛에 제 2 유체를 전달하도록 관리될 수 있다. 사시도(600)는 도 13에 도시된 사시도를 도시한다.
도 13b는 본 발명의 일 실시형태에 따라 웨이퍼(108)의 상면 및 저면을 처리하는 듀얼 근접 헤드(106a 및 106b)의 측면도를 도시한 것이다. 이 실시형태에서 근접 헤드(106a 및 106b)는 도 13a를 참조하여 상기에서 설명하였고 웨이퍼 표면상에서 및 표면으로부터 유체 메니스커스(116)의 세그먼트를 생성 및 제거함으로써 웨이퍼(108)의 부분을 처리하는 능력을 갖는 근접 헤드(106-6)일 수 있다. 일 실시형태에서 유체 메니스커스(116)의 인접한 부분은 점진적으로 생성되어 커지는 메니스커스를 만들거나 반대로 유체 메니스커스(116)는 점진적으로 제거되어 축소하는 메니스커스를 만들 수 있다. 이것은 각각의 연속하는 인접 유체 입력부에서의 유체 흐름을 점진적으로 턴-온시키거나 각각의 연속하는 인접 유체 입력의 유체 흐름을 점진적으로 턴-오프시킴으로써 달성될 수 있다.
도 13c는 본 발명의 일 실시형태에 따라 도 13a에서 도시된 바와 같이 근접 헤드의 폭의 측면도의 관점(600)을 도시한 것이다. 일 실시형태에서 유체 흐름 제어 디바이스(404')는 유체 입력부를 통한 어떠한 유체도 허용하지 않거나 소스 인렛(306a)을 공급하는 유체 입력부에의 두 유체 중 하나를 허용할 수 있도록 구성된 3-방향의 밸브이다. 일 실시형태에서 3-방향 밸브는 유체 입력부를 통해 화학물 또는 DIW 둘 다를 허용할 수 있다. 화학물은 원하는 동작으로 웨이퍼를 처리하는 임의의 적절한 용액일 수 있다. 근접 헤드(106)는 다중-메니스커스 근접 헤드를 참조하여 상술한 바와 같이 적절한 도관 패턴 중 임의의 하나를 포함할 수 있다. 그러므로 소스 인렛(306a)은 웨이퍼에 제 1 유체를 도포하고 따라서 유체 메니스커스(116a)를 생성할 수 있다. 제 1 유체는 소스 아웃렛(304a)을 통하여 웨이퍼 표면에서 제거될 수 있다. 소스 인렛(306b)은 웨이퍼에 제 2 유체를 도포하고 따라서 유체 메니스커스(116a)와 동심인 유체 메니스커스(116b)를 생성할 수 있다. 제 2 유체는 소스 아웃렛(304b)을 통해 웨이퍼 표면에서 제거될 수 있다. 소스 인렛(302)은 유체 메니스커스(116a)의 경계의 표면 장력의 제어가 요구되는 경우, 표면 장력 감소 유체를 도포하는데 옵션으로 사용될 수 있다. 또한 소스 인렛(306b)을 공급하는 유체 입력부는 유체 공급 제어를 위해 유체 흐름 제어 디바이스(404)를 포함할 수도 있다. 또한 소스 아웃렛(304a 및 304b)로부터의 유체를 제거하는 유체 출력부는 유체 제거 제어를 위해 유체 흐름 제어 디바이스(404)를 포함할 수 있다.
도 14a는 본 발명의 일 실시형태에 따라 실질적으로 원형의 유체 메니스커스 를 생성할 수 있는 근접 헤드(106-7)를 도시한 것이다. 일 실시형태에서 근접 헤드(106-7)는 동심인 영역(504)을 갖는다. 근접 헤드(106-7)의 동심인 각 영역(504)은 유체 메니스커스의 세그먼트를 생성할 수 있다. 동심인 각 영역은 동심인 복수의 소스 인렛(302), 동심인 복수의 소스 인렛(306) 및 동심인 복수의 소스 아웃렛(304)(도 14b에 도시)을 포함한다. 그러므로 각 영역(504)은 그 영역(504)의 형상 및 사이즈에 대응하는 웨이퍼 표면상의 원형 유체 메니스커스를 생성할 수 있다.
도 14b는 본 발명의 일 실시형태에 따라 웨이퍼(108)의 밑면에서 동작하는 근접 헤드(106-7)의 원형 영역(504)의 반지름 방향의 측면 사시도를 도시한 것이다. 일 실시형태에서 근접 헤드(106''')는 각각이 유체 메니스커스를 생성할 수 있는 복수의 영역(504)을 포함한다. 근접 헤드(106-7)의 측면도는 영역(504)(도 14a에 도시)의 반지름을 따라 각 영역이 차례로 소스 아웃렛(304)에 인접한 소스 인렛(302)에 인접한 소스 인렛(306)을 포함한다. 일 실시형태에서 소스 인렛(306)은 웨이퍼에 처리 유체를 도포할 수 있다. 소스 인렛(302)은 소스 인렛(306)에 의해 웨이퍼에 도포되는 처리 유체에 표면 장력 감소 유체를 도포할 수 있다. 소스 아웃렛(304)은 소스 인렛(306)에 의해 웨이퍼 표면에 도포되는 유체를 제거할 수 있다. 웨이퍼로의 처리 유체의 도포, 웨이퍼 상의 유체로의 표면 장력 감소 유체의 도포 및 웨이퍼의 표면으로부터의 유체의 제거에 의해 안정한 유체 메니스커스가 생성될 수 있다.
소스 인렛(306)을 공급하는 유체 입력부는 그 유체 입력부를 통해 유체의 흐 름을 제어하여 소스 인렛(306)을 통해 유체의 흐름을 제어할 수 있는 유체 흐름 제어 디바이스를 포함할 수 있다. 소스 아웃렛(304)으로부터 유체를 제거하는 유체 출력부(도 10d에 도시)는 그 유체 출력부를 통해 유체의 흐름을 제어할 수 있는 유체 흐름 제어 디바이스를 포함하여 소스 아웃렛(304)을 통해 유체의 흐름을 제어할 수 있다.
도 14c는 본 발명의 일 실시형태에 따라 도 14b에서 도시한 바와 같이 웨이퍼(108)의 상면을 처리하는 위치에 있는 유사한 구조를 도시한 것이다. 이 실시형태에서 근접 헤드(106-7)는 웨이퍼 하부에 위치하고 근접 헤드(106-7)는 여기서 설명한 방법에 따라 웨이퍼(108)의 저면을 처리할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시형태에 따라 동심인 유체 메니스커스의 조정을 도시한 것이다. 일 실시형태에서 소스 인렛(306)을 갖는 근접 헤드(106-7)의 각 동심인 영역에 유체 입력(402)으로부터 유체를 공급할 수도 있다. 각 유체 입력부(402)에 대한 위한 유체 흐름 제어 디바이스(404)는 대응하는 소스 인렛(306)에 유체를 공급하는 것이 요구되는지 여부에 따라 열리거나 닫힐 수도 있다. 소스 인렛(306)이 유체 입력부(402)로부터 유체를 공급받는 경우, 소스 인렛(306)은 소스 인렛(306)과 웨이퍼 표면 사이의 영역에서 웨이퍼 표면에 유체를 도포한다.
도 15에서 도시된 실시형태의 예에서 영역(482) 내부의 유체 입력부(404)는 열려 있는데, 이는 차례로 유체 메니스커스의 세그먼트(700)를 생성한다. 영역(484) 내부의 유체 입력부(404)는 닫혀있는데, 이는 차례로 유체 메니스커스의 세 그먼트(710)를 생성하지 않는다. 따라서, 도 15에서 도시된 유체 메니스커스 패턴은 링과 유사하다.
본 발명은 수개의 바람직한 실시형태에 의해 설명되었으나, 당업자라면 선행하는 명세서를 읽고 도면을 검토할 경우 다양한 변형예, 부가예, 변경예 및 그 균등물을 실현함을 이해할 것이다. 따라서 본 발명은 본 발명의 사상 및 범위 내에 있는 모든 변형예, 부가예, 변경예, 및 균등물을 포함한다.
본 발명은 웨이퍼 오염을 감소시키면서 웨이퍼 표면을 처리할 수 있는 기판 처리 장치를 제공함으로써 웨이퍼 처리 및 생산이 증가할 수도 있으며, 웨이퍼의 높은 수율을 달성할 수 있다.

Claims (30)

  1. 복수의 인렛(inlet)의 일부로부터 기판의 표면상에 유체를 도포하는 단계; 및
    상기 기판의 표면으로부터 적어도 상기 유체를 제거하는 단계로서, 상기 제거는 상기 유체가 상기 표면에 도포됨에 따라 처리되는, 상기 제거 단계를 포함하며,
    상기 유체의 도포 단계 및 상기 유체의 제거 단계는 상기 기판의 표면상에 유체 메니스커스(meniscus)의 세그먼트를 형성하는, 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 메니스커스의 세그먼트에 의해 상기 기판의 표면을 처리하는 단계를 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유체 메니스커스의 세그먼트에 의해 상기 기판의 표면을 처리하는 상기 단계는 에칭 동작, 세정 동작, 린싱 동작, 도금 동작, 건조 동작 또는 리소그래피 동작 중 하나를 포함하는, 기판 처리 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 메니스커스의 추가적인 세그먼트를 생성하는 단계를 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유체 메니스커스의 추가적인 세그먼트를 생성하는 상기 단계는,
    복수의 인렛의 상이한 부분으로부터, 상기 기판의 표면상에 추가적인 유체를 도포하는 단계; 및
    상기 기판의 표면으로부터 적어도 상기 추가적인 유체를 제거하는 단계로서, 상기 제거는 상기 추가적인 유체가 상기 표면에 도포됨에 따라 처리되는, 상기 제거 단계를 포함하는, 기판 처리 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체는 리소그래피 유체, 에칭 유체, 도금 유체, 세정 유체, 건조 유체 또는 린싱 유체 중 하나인, 기판 처리 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 표면에 표면 장력 감소 유체를 도포하는 단계를 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 표면 장력 감소 유체는 질소 기체의 이소프로필 알코올 증기인, 기판 처리 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 인렛으로부터 상기 기판의 표면에의 상기 유체의 도포는 유체 흐름 제어 디바이스에 의해 관리되는, 기판 처리 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유체 흐름 제어 디바이스는 온(on) 위치 또는 오프(off) 위치 중 하나에 있도록 구성되며,
    상기 온 위치는 적어도 하나의 대응하는 인렛으로의 유체 흐름을 허용하고,
    상기 오프 위치는 상기 적어도 하나의 대응하는 인렛으로의 유체 흐름을 정지시키는, 기판 처리 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 표면으로부터의 상기 유체의 제거는 복수의 아웃렛의 일부로부터 발생하며,
    상기 복수의 아웃렛 중 각 하나로부터의 상기 유체의 제거는 유체 흐름 제어 디바이스에 의해 관리되는, 기판 처리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 유체 흐름 제어 디바이스는 온 위치 또는 오프 위치 중 하나에 있도록 구성되며,
    상기 온 위치는 적어도 하나의 대응하는 아웃렛 밖으로의 유체 흐름을 허용하며,
    상기 오프 위치는 상기 적어도 하나의 대응하는 인렛으로부터의 유체 흐름을 정지시키는, 기판 처리 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 인렛의 일부는 인렛의 그룹이며,
    상기 인렛의 그룹은 상기 유체를 도포하기 위한 적어도 하나의 인렛, 및 표면 장력 변경 유체를 도포하기 위한 적어도 하나의 인렛을 포함하며,
    상기 복수의 인렛의 일부를 통한 흐름은 유체 흐름 제어 디바이스에 의해 관리되는, 기판 처리 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 표면으로부터의 상기 유체의 제거는 아웃렛의 그룹으로부터 발생하며,
    상기 아웃렛의 그룹을 통한 흐름은 유체 흐름 제어 디바이스에 의해 제어되는, 기판 처리 방법.
  15. 복수의 도관(conduit)을 갖는 근접 헤드;
    상기 근접 헤드에 연결되며 복수의 도관 중 대응하는 하나에 유체를 공급하도록 구성되는 유체 입력부로서, 상기 복수의 도관 중 대응하는 하나는 상기 유체를 사용하여 기판의 표면상에 유체 메니스커스의 세그먼트를 생성하도록 구성되는 유체 입력부; 및
    유체 입력부를 통해 유체 흐름을 관리하기 위한 유체 흐름 제어 디바이스를 구비하는, 기판 처리 장치
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 도관은, 상기 기판의 표면에 상기 유체를 도포하기 위한 적어도 하나의 인렛, 및
    상기 기판의 표면으로부터 적어도 상기 유체를 제거하기 위한 적어도 하나의 아웃렛을 포함하는, 기판 처리 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수의 도관은, 웨이퍼의 표면에 제 3 유체를 도포하기 위한 적어도 하나의 인렛을 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 유체 메니스커스의 세그먼트는 에칭 동작, 세정 동작, 린싱 동작, 도금 동작, 건조 동작 또는 리소그래피 동작 중 하나를 수행할 수 있는, 기판 처리 장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 3 유체는 상기 제 2 유체의 표면 장력을 변경하는, 기판 처리 장치.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 유체 흐름 제어 디바이스는 밸브, 흐름 제한기 또는 플러그 중 하나인, 기판 처리 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 밸브는 상기 유체 입력부를 통해 적어도 하나의 유체의 흐름을 용이하게 하는, 기판 처리 장치.
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 기판의 표면상의 상기 유체 메니스커스의 세그먼트로부터 상기 유체를 제거하도록 구성되는, 대응하는 적어도 하나의 아웃렛으로부터 유체를 제거하도록 구성되는 유체 출력부 ; 및
    상기 유체 출력부를 통해 유체 흐름을 관리하기 위한 유체 흐름 제어 디바이 스를 더 구비하는, 기판 처리 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 유체 출력부를 통해 유체 흐름을 관리하기 위한 상기 유체 흐름 제어 디바이스가 밸브, 흐름 제한기 또는 플러그 중 하나인, 기판 처리 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 밸브는 유체 출력부를 통해 적어도 하나의 유체의 흐름을 용이하게 하는, 기판 처리 장치.
  25. 유체 메니스커스의 적어도 하나의 세그먼트를 생성하도록 구성되는 근접 헤드;
    상기 근접 헤드에 연결되며, 상기 근접 헤드에 유체를 제공하도록 구성되는 유체 입력부; 및
    상기 유체 입력부에 연결되며, 유체 입력부에 유체를 공급하도록 구성되는 유체 공급부를 구비하는, 기판 처리 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 유체 입력부는, 상기 근접 헤드로의 유체 전송을 관리하도록 구성되는 유체 흐름 디바이스를 포함하는, 기판 처리 시스템.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 유체 공급부는 상기 근접 헤드로의 유체 전송을 관리하도록 구성되는 유체 흐름 디바이스를 포함하는, 기판 처리 시스템.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 근접 헤드에 연결되며, 상기 근접 헤드로부터 유체를 제거하도록 구성되는 유체 출력부; 및
    상기 유체 출력부에 연결되며, 상기 유체 출력부로부터 상기 유체를 제거하도록 구성되는 유체 공급부를 더 구비하는, 기판 처리 시스템.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 유체 출력부는, 상기 근접 헤드로부터의 유체 전송을 관리하도록 구성되는 유체 흐름 디바이스를 포함하는, 기판 처리 시스템.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 유체 공급부는, 근접 헤드로부터의 유체 전송을 관리하도록 구성되는 유체 흐름 디바이스를 포함하는, 기판 처리 시스템.
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