KR20090090368A - 구성가능한 전달이 되는 근접 헤드 - Google Patents
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Abstract
기판 프로세싱 장치가 개시된다. 장치는 기판의 표면에 근접하게 인터페이싱될 수 있는 표면을 갖는 근접 헤드를 포함한다. 근접 헤드는 기판의 표면에 제 1 프로세스 혼합물 및 제 2 프로세스 혼합물을 분배할 수 있는 복수의 분배 포트들을 갖는다. 근접 헤드는 또한 기판의 표면으로부터 제 1 및 제 2 프로세스 혼합물들을 제거할 수 있는 복수의 제거 포트들을 갖는다. 장치는 또한 제 1 프로세스 혼합물 및 제 2 프로세스 혼합물을 분배하기 위한 복수의 분배 포트들에 접속되는 분배 매니폴드를 갖는다. 분배 매니폴드는 복수의 제거 포트들에 접속되고, 제 1 프로세스 혼합물 및 제 2 프로세스 혼합물의 전달 및 제거를 위해 근접 헤드의 선택된 지역들을 정의하도록 구조화된다.
근접 헤드, 분배 매니폴드
Description
배경
1. 발명의 분야
본 발명은 일반적으로 기판 프로세싱 및 장치에 관한 것이고, 더 상세하게는 기판의 표면에 프로세싱 유체들을 전달 및 도포하는 유연한 구성들을 가능하게 하는 시스템들에 관한 것이다.
2. 관련 기술의 설명
반도체 칩 제조 프로세스에서, 웨이퍼들의 표면들에 원하지 않는 잔류물들을 남기는 제조 동작이 수행되는 웨이퍼를 세정 및 건조하려는 요구가 있다는 것은 잘 알려져 있다. 그러한 제조 동작의 실시예들은 플라즈마 에칭 및 화학적 기계적 폴리싱 (chemical mechanical polishing; CMP) 를 포함한다. CMP 에서, 웨이퍼는 폴리싱 표면에 대해 웨이퍼 표면을 푸쉬 (push) 하는 홀더에 배치된다. 슬러리 (slurry) 가 폴리싱을 야기하는 화학물들 및 연마재들로 이루어진다. 불운하게도, 이 프로세스는 웨이퍼 표면에 슬러리 입자들 및 잔류물들의 축적을 남기는 경향이 있다. 만약 웨이퍼에 남겨진다면, 그 원하지 않는 잔류 물질 및 입자들은, 다른 것들 사이에서, 웨이퍼 표면에 스크래치들 및 금속화 피쳐 (feature) 들 사이의 부적당한 상호작용들과 같은 결함들을 야기할 수도 있다. 일부 경우 들에서, 그러한 결함들은 웨이퍼 상의 디바이스들이 동작 불가능하게 되는 것을 야기할 수도 있다. 동작불능의 디바이스들을 갖는 웨이퍼들을 폐기하는 과도한 비용들을 회피하기 위해, 원하지 않는 잔류물들을 남길 수 있는 제조 동작들 이후에 적당하게 게다가 효율적으로 웨이퍼를 세정하는 것이 따라서 필요하다. 진류물들에 더하여, 웨이퍼에 존재할 수도 있는 원하지 않는 필름들이 또한 제거될 필요가 있을 수도 있다.
웨이퍼가 습식 세정된 이후에, 웨이퍼는, 물 또는 세정 유체 잔존물들이 웨이퍼에 잔류물들을 남기는 것을 방지하도록 효과적으로 건조되어야 한다. 만약 웨이퍼 표면의 세정 유체가 증발하는 것이 허용된다면, 액적들이 형성하는 때에 보통 일어나는 바와 같이, 세정 유체에 이전에 용해된 잔류물들 또는 오염물들이 증발 이후에 웨이퍼 표면에 남을 것이다 (예를 들어, 그리고 얼룩들을 형성할 것이다). 증발이 일어나는 것을 방지하기 위해, 세정 유체는 웨이퍼 표면에 액적들의 형성없이 가능한 한 신속하게 제거되어야 한다.
이를 달성하기 위한 시도에서, 스핀 건조, IPA, 마랑고니 (Marangoni) 건조와 같은 수개의 상이한 건조 기술들 중 하나가 채용된다. 이 건조 기술들 모두는, 만약 적당히 유지된다면, 액적들의 형성 없이 웨이퍼 표면의 건조를 발생시키는 웨이퍼 표면상의 이동하는 액체/기체 인터페이스의 일부 형태를 이용한다. 불운하게도, 전술한 건조 방법들의 모두에게 종종 일어나는 바와 같이, 만약 이동하는 액체/기체 인터페이스가 고장난다면, 액적들이 형성되고 웨이퍼 표면에 남은 오염물들을 발생시키는 증발이 일어난다.
앞서 언급한 것을 고려하여, 특정 애플리케이션들 또는 장비 구성들에 대한 유체 전달의 구성을 가능하게 하면서, 제어된 방식으로 기판 표면들에서 유체들의 프로세싱을 가능하게 하는 장치 및 방법들에 대한 요구가 있다.
개요
일 실시형태에서, 기판 프로세싱 장치가 개시된다. 그 장치는 기판의 표면에 근접하게 인터페이싱 (interface) 될 수 있는 표면을 갖는 근접 헤드를 갖는다. 근접 헤드는, 제 1 프로세스 혼합물 및 제 2 프로세스 혼합물을 기판의 표면에 분배할 수 있는 복수의 분배 포트들을 갖는다. 근접 헤드는 또한 기판의 표면으로부터 제 1 프로세스 혼합물 및 제 2 프로세스 혼합물을 제거할 수 있는 복수의 제거 포트들을 갖는다. 장치는 또한, 제 1 프로세스 혼합물 및 제 2 프로세스 혼합물을 분배하기 위해 복수의 분배 포트들에 접속되는 분배 매니폴드 (manifold) 를 갖는다. 분배 매니폴드는 복수의 제거 포트들에 접속되고, 제 1 프로세스 혼합물 및 제 2 프로세스 혼합물의 전달 및 제거를 위해 근접 헤드의 선택된 영역들을 정의하도록 구조화된다.
다른 실시형태에서, 기판 프로세싱을 위한 근접 시스템이 개시된다. 그 근접 시스템은, 기판의 표면에 근접하게 위치되도록 구성되는 헤드 표면을 갖는 헤드를 갖는다. 헤드는 폭 및 길이를 갖고, 헤드의 길이를 따라 줄지어 구성되는 복수의 포트들을 갖는다. 복수의 로우 (row) 들은 헤드의 폭을 따라 연장하고, 각각의 복수의 포트들은 기판의 표면에 유체를 전달하거나 기판의 표면으로부터 유 체를 제거하도록 구성된다. 유체가 전달 및 제거되는 때, 기판의 표면 및 헤드의 표면 사이에 메니스커스 (meniscus) 가 정의된다. 근접 시스템은 또한 설비들에 접속되는 프로그래머블 분배 매니폴드를 갖는다. 설비들은 프로그래머블 분배 매니폴드로부터 유체들을 제공 및 수용한다. 포트 관들이 프로그래머블 매니폴드 및 복수의 포트들 사이에 인터페이싱되기 위해, 프로그래머블 분배 매니폴드는 헤드에 접속된다. 근접 시스템은 또한, 메니스커스를 확립하기 위해 헤드의 표면 및 기판의 표면 사이의 영역이 설정되기 위해서, 헤드의 복수의 포트들 중 선택된 포트들에 유체를 전달 또는 제거하도록 프로그래머블 분배 매니폴드를 지시하는 제어기를 가지며, 메니스커스의 사이즈는 설정된 영역에 의해 정의된다.
또 다른 실시형태에서, 근접 헤드를 사용하는 기판 프로세싱 방법이 개시된다. 그 방법은, 기판의 표면에 근접하게 위치되도록 구성되는 헤드 표면을 갖는 헤드를 제공함에 의해 시작한다. 헤드는 폭 및 길이를 갖고, 헤드는 헤드의 길이를 따라서 줄지어 구성되는 복수의 포트들을 갖는다. 복수의 로우들은 헤드의 폭을 따라 연장하고, 각각의 복수의 포트들은 기판의 표면에 유체를 전달하거나 기판의 표면으로부터 유체를 제거하도록 구성된다. 유체가 전달 및 제거되는 때, 그러한 메니스커스는 기판의 표면 및 헤드의 표면 사이에 형성된다. 그 방법은, 복수의 포트들 중 오직 선택된 포트들로의 유체들의 액세스 (access) 를 제어함에 의해 계속한다. 액세스의 제어는 기판의 표면 및 헤드의 표면 사이의 메니스커스의 폭을 정의하도록 구성된다.
본 발명의 다른 양태들 및 이점들이, 첨부한 도면들과 관련하여 취해지고 본 발명의 원리들의 실시예로서 예시하는 후속하는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도면의 간단한 설명
본 발명의 추가적인 이점들과 함께, 본 발명은 첨부한 도면들과 관련하여 취해진 후속하는 설명을 참조하여 최선으로 이해될 수도 있다.
도 1a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 프로세싱 어셈블리의 하이-레벨 개략도를 도시한다.
도 1b 는 도 1a 에 관하여 설명된 바와 같은 근접 스테이션 (proximity station) 의 예시적인 구성들을 예시한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따라 기판의 표면에 유체들의 제거 및 도포를 위한 근접 헤드를 예시하는 하이-레벨 개략도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따라 근접 헤드 및 프로그래머블 분배 매니폴드의 단면을 도시하는 개략도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 따라 프로그래머블 분배 매니폴드와 함께 근접 헤드를 사용한 기판에 대한 장기 화학적 노출 시간을 예시하는 다이어그램이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시형태에 따라 프로그래머블 분배 매니폴드와 함께 근접 헤드를 사용한 단기 프로세스 노출 시간을 예시하는 다이어그램이다.
도 6a 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라 프로그래머블 분배 매니폴드와 함께 근접 헤드를 사용한 상이한 프로세스 혼합물 노출 시간들로 다중의 프로세스 혼 합물들의 도포를 도시하는 개략도이다.
도 6b 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라 오직 프로세스 혼합물들을 제거할 수 있는 제거 포트와 관련하여, 동일한 프로세스 혼합물을 공급하는 다중 분배 포트들을 예시하는 개략도이다.
도 6c 는 본 발명의 일 실시형태에 따라 단일 제거 포트를 사용한 프로세스 혼합물의 억제를 예시하는 개략도이다.
도 7b 는 본 발명의 일 실시형태에 따라 프로그래머블 분배 매니폴드와 함께 근접 헤드를 사용한 다중 프로세스 혼합물들의 도포 및 재활용을 예시하는 개략도이다.
도 7b 및 7c 는 본 발명의 실시형태들에 따라 프로그래머블 분배 매니폴드와 함께 근접 헤드를 사용한 다중의 프로세스 혼합물들의 도포 및 재활용을 예시하는 다른 방법의 실시형태들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따라 소스 입력들 및 프로그래머블 분배 매니폴드 사이의 포트 액츄에이터 (actuator) 들을 사용한 예시적인 구성을 예시한다.
도 9a 내지 9d 는 본 발명의 실시형태들에 따라 다양한 프로세스 혼합물들을 사용한 메니스커스들의 다양한 구성들을 예시한다.
상세한 설명
실시형태들이 메니스커스를 사용하여 기판의 표면에 유체들을 전달할 수 있는 장치에 대해 개시된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 용어 "메니스커스" 는 액체의 표면 장력에 의해 일부분 구속되고 억제되는 액체의 볼륨 (volume) 을 지칭한다. 메니스커스는 또한 제어가능하고, 억제된 형상으로 표면상으로 이동될 수 있다. 특정 실시형태들에서, 메니스커스는 표면으로의 유체들의 전달에 의해 유지되는 한편, 또한 유체들이 제거되어 메니스커스가 제어가능하게 남겨진다. 게다가, 메니스커스 형상은 컴퓨팅 시스템을 더 포함할 수도 있는 정밀 유체 전달 및 제거 시스템들에 의해 제어될 수 있다.
본 발명의 실시형태들에서, 메니스커스는 근접 헤드를 사용하여 기판의 표면에 도포된다. 근접 헤드가 기판의 표면에 근접하게 배치된 때, 근접 헤드는 유체들을 수용할 수 있고, 기판의 표면으로부터 유체들을 제거할 수 있는 장치이다. 일 실시예에서, 근접 헤드는 헤드 표면을 갖고, 헤드 표면은 기판의 표면에 실질적으로 평행하게 배치된다. 따라서, 메니스커스는 헤드 표면 및 기판의 표면 사이에 정의된다. 상이한 근접 정도들이 가능하고, 예시적인 근접 거리들은 약 0.25 mm 와 약 4 mm 사이일 수도 있고, 다른 실시형태에서 약 0.5 mm 와 약 1.5 mm 사이일 수도 있다. 일 실시형태에서, 근접 헤드는 복수의 유체 입력들을 수용할 것이고, 또한 제공되었던 유체의 제거를 위한 진공 포트들로 구성된다.
메니스커스로의 유체들의 전달 및 제거를 제어함에 의해, 메니스커스는 제어될 수 있고 기판의 표면으로 이동될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 프로세싱 기간 동안에, 근접 헤드는 정지하는 반면에 기판은 이동될 수 있고, 다른 실시형태들에서, 헤드는 이동하고 기판은 정지로 남아있다. 게다가, 완성을 위해서, 프로세싱이 임의의 배향에서 일어날 수 있고, 그러한 것으로서, 메니스커스는 수평하 지 않은 표면들 (예를 들어, 수직 기판들 또는 일 각으로 고정된 기판들) 에 도포될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
일 실시형태에서, 프로세스 유체들 (또는 혼합물들) 의 분배 및 제거가 미리 구성될 수 있도록, 근접 헤드로의 유체 전달은 바람직한 애플리케이션에 의존하여 동적으로 구성가능하다. 프로그래머블 분배 매니폴드는 근접 헤드의 구성을 부분적으로 보조할 수 있다. 프로그래머블 분배 매니폴드는 어느 유체들이 근접 헤드에 전달되는지 정의할 수 있고, 또한 유체들이 전달될 근접 헤드 상의 장소를 정의할 수 있다. 그 결과는, 유체들은 바로 기판의 원하는 영역들에 원하는 순서로 배치될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 상이한 타입들의 유체들이 헤드 또는 기판이 이동함에 따라 차례로 상이한 프로세스들을 수행할 수 있도록, 상이한 유체는 근접 헤드의 상이한 부분들에 전달될 수 있다.
일 실시예에서, 다중 메니스커스들은 프로그래머블 분배 매니폴드에 의해 구성된 바와 같이, 상이한 사이즈들 및 배치로 생성될 수 있다. 일단 유체들이 프로그래머블 분배 매니폴드로부터 근접 헤드로 향하게 되면, 제어된 전달 및 근접 영역들의 선택이 용이하게 되기 위해, 근접 헤드는 또한 복수의 포트들을 공급받는다. 후속하는 설명에서, 다수의 특정 상세들이 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해 설명된다. 하지만, 본 발명이 이 특정 상세들의 일부 또는 전부가 없이 실행될 수도 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 다른 예들에서, 널리 공지된 프로세스 스텝들은 본 발명을 불필요하게 애매하게 하지 않기 위해 상세하게 기술되지 않았다.
게다가, 동적으로 근접 헤드를 구성하는 것은, 프로세스 혼합물 노출 시간에 대한 변화들을 최소화하면서 기판 속도에 대한 조절을 허가할 수 있다. 유사하게, 기판 속도에 대한 변화들은, 프로세스 혼합물 노출 시간을 변화시키면서 최소화될 수 있다. 프로그래머블 분배 매니폴드의 사용은 근접 헤드의 동적 구성을 가능하게할 수 있다. 프로그래머블 분배 매니폴드는 다중 프로세스 혼합물 입력들을 수용할 수 있고, 기판으로의 도포를 위한 특정 분배 포트들에 개개의 프로세스 혼합물들을 라우팅 (route) 할 수 있다. 프로그래머블 분배 매니폴드는 또한, 기판의 표면으로부터 프로세스 혼합물들을 제거할 수 있는 제거 포트들에 진공 흡입관을 라우팅할 수 있다. 프로그래머블 분배 매니폴드 내의 포트 액츄에이터들이 분배 포트들 및 제거 포트들 둘 모두의 활성화 및 비활성화를 허락할 수 있다. 포트 액츄에이터들은 또한 소스 입력들과 프로그래머블 분배 매니폴드 사이에서 적당한 분배 포트들로의 프로세스 혼합물들의 분배를 용이하게 하는데 사용될 수 있다.
도 1a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 프로세싱 어셈블리의 하이-레벨 개략도를 도시한다. 클린룸 (clean room; 108) 은 단일 또는 다중 프로세스스테이션 (process station; 102) 들을 포함할 수 있다. 프로세스 스테이션 (102) 내에, 다중 프로세스 모듈들 (100) 이 있을 수도 있다. 프로세스 모듈들 (100) 은 에칭, 도금, 세정, 및 증착을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다중 기판 프로세스 동작들을 수행할 수도 있다. 또한, 프로세스 모듈들 및 프로세스 스테이션들 사이에서 기판들을 이동할 수 있는 기판 운송 디바이스들이 프로세스 스 테이션 (102) 및 프로세스 모듈들 (100) 내에서 발견된다. 컴퓨터 (104) 가 프로세스 모듈들 (100) 및 프로세스 스테이션들 (102) 을 제어할 수 있다. 컴퓨터 (104) 는 네트워크화될 수 있고, 프로세스 모듈들 (100) 및 프로세스 스테이션들 (102) 의 원격 및 로컬 제어를 할 수 있다.
프로세스 동작들을 수행하기 위해서, 근접 스테이션들이 프로세스 모듈들 (100) 내에서 발견될 수도 있다. 근접 스테이션들은 기판에 프로세스 혼합물들을 도포하고 기판으로부터 프로세스 혼합물들을 제거하는데 사용될 수 있는 근접 헤드들을 포함할 수도 있다. 근접 헤드들은 클린룸 (108) 설비들을 통해 바로 프로세스 모듈 (100) 또는 프로세스 스테이션 (102) 으로 프로세스 혼합물들을 공급받는다. 클린룸 설비들은 또한 근접 헤드들에 의해 기판으로부터 프로세스 혼합물들을 제거하는데 사용될 수 있는 진공을 공급할 수 있다. 상세한 실시예들이 제공되지만, 이 실시예들은 제한하는 것으로 의도되지 않고, 청구항들에 대한 제한으로서 판독되지 않아야한다.
도 1b 는 도 1a 에 관하여 설명된 바와 같은 근접 스테이션 (120) 의 예시적인 구성들을 예시한다. 근접 스테이션 (120) 은 기판 (208) 의 상부 및 저부에 근접 헤드 (122a) 를 포함할 것이다. 캐리어 (carrier; 124) 가 기판 (208) 을 고정할 수도 있다. 근접 헤드 (122a) 의 표면과 기판 (208) 의 표면 (그리고 캐리어 (124) 의 표면들) 사이에, 메니스커스 (126) 가 형성되도록 허락된다. 메니스커스 (126) 는 근접 헤드 (122a) 의 표면과 기판 표면 사이에 형성하는 제어된 유체 메니스커스일 수도 있고, 유체의 표면 장력은 제자리에 제어된 형태로 메 니스커스 (126) 를 고정한다. 메니스커스 (126) 을 제어하는 것은 또한, 유체에 의해 정의된 바와 같이, 메니스커스 (126) 의 제어된 정의를 가능하게 하는 유체의 제어된 전달 및 제거에 의해 보장된다. 메니스커스 (126) 는 세정, 프로세싱, 에칭, 또는 기판 (208) 의 표면을 프로세싱하는데 사용될 수도 있다. 기판 (208) 에서의 프로세싱은 메니스커스 (126) 가 미립자들 또는 원하지 않는 물질들을 제거하는 것일 수도 있다.
메니스커스 (126) 는 제어된 방식으로 진공으로 유체를 제거하는 한편, 유체를 근접 헤드들 (122a) 에 공급함으로써 제어된다. 부가적으로, 메니스커스 (126) 와 기판 (208) 사이의 표면 장력을 감소시키기 위해, 기체 장력 감소기가 근접 헤드 (122a) 에 제공될 수도 있다. 근접 헤드들 (122a) 에 공급된 기체 장력 감소기는, 메니스커스 (126) 가 증가된 속도로 (따라서 증가하는 스루풋으로) 기판 (208) 의 표면으로 이동하게 한다. 기체 장력 감소기의 실시예들은 질소와 혼합된 이소프로필 알코올 (IPA/N2) 일 수도 있다. 기체 장력 감소기의 다른 실시예는 이산화탄소 (CO2) 일 수도 있다. 기체들의 다른 타입들이 또한 기판 (208) 의 특정 표면에 대해 원하는 프로세싱을 방해하지 않는 한 사용될 수도 있다. 도 1b 에 도시된 실시형태는 단일 유체 공급기에 접속되도록 도시된다. 근접 헤드의 다른 실시형태들이 다중의 유체 공급기들 및 장력 감소를 위한 매우 다양한 기체를 포함할 수 있다는 것을 주목한다. 그러한 실시형태는, 단일 근접 헤드가, 사용하는 다중의 프로세스 유체들을 도포 및 제거하게 할 수도 있다.
메니스커스의 형성 및 기판의 표면으로의 도포에 대한 더 많은 정보를 위해, (1) "웨이퍼 근접 세정 및 건조 방법들 (METHODS FOR WAFER PROXIMITY CLEANING AND DRYING)" 의 명칭으로, 2003년 9월 9일자로 등록된 미국 특허 제 6,616,772 호; (2) "메니스커스, 진공, IPA 증기, 건조 매니폴드 (MENISCUS, VACUUM, IPA VAPOR, DRYING MANIFOLD)" 의 명칭으로, 2002년 12월 24일자로 출원된 미국 특허 출원 제 10/330,843 호; (3) "동적 액체를 사용하여 기판을 프로세싱하기 위한 방법들 및 시스템들 (METHODS AND SYSTEMS FOR PROCESSING A SUBSTRATE USING A DYNAMIC LIQUID)" 의 명칭으로, 2005년 1월 24일자로 등록된 미국 특허 제 6,998,327 호; (4) "비친화적 배리어 메니스커스 분리 및 억제 (PHOBIC BARRIER MENISCUS SEPARATION AND CONTAINMENT)" 의 명칭으로, 2005년 1월 24일자로 등록된 미국 특허 제 6,998,326 호; (5) "단일 웨이퍼 세정 및 건조를 위한 모세관 근접 헤드들 (CAPILLARY PROXIMITY HEADS FOR SINGLE WAFER CLEANING AND DRYING)" 의 명칭으로, 2002년 12월 3일자로 등록된 미국 특허 제 6,488,040 호; (6) "반도체 웨이퍼에 근접하여 고정된 다수의 입구 및 출구를 사용하여 반도체 웨이퍼 표면을 건조하는 방법 및 장치 (METHOD AND APPARATUS FOR DRYING SEMICONDUCTOR WAFER SURFACES USING A PLURALITY OF INLETS AND OUTLETS HELD IN CLOSE PROXIMITY TO THE WAFER)" 의 명칭으로, 2002년 9월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 제 10/261,839 호; 및 (7) "근접 헤드의 다중 포트들을 통한 흐름을 조정하기 위한 시스템 및 방법 (SYSTEM AND METHOD FOR MODULATING FLOW THROUGH MULTIPLE PORTS IN A PROXIMITY HEAD)" 의 명칭으로, 2004년 9월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 10/957,092 호를 참조할 수도 있으며, 이들 각각은 대상 출원의 양수인인 램 리서치 코포레이션 (Lam Research Corporation) 에 양도되었으며, 각각은 본 명세서에 참조로 포함된다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따라 기판 (208)의 표면에 유체들의 제거 및 도포를 위한 근접 헤드 (206) 를 예시하는 하이-레벨 개략도이다. 근접 헤드 (206) 는 프로그래머블 분배 매니폴드 (200) 에 접속될 수 있는 다중 포트들 (210) 을 포함할 수 있다. 프로그래머블 분배 매니폴드 (200) 는 소스 (1) 내지 소스 (3) 와 같이 도시된 다중 소스들에 커플링 (couple) 될 수 있고, 또한 진공기를 포함할 수 있다. 프로그래머블 분배 매니폴드 (200) 는 또한 제어기 (204) 에 접속될 수도 있다.
프로그래머블 분배 매니폴드 (200) 를 공급하는 3개의 소스들이 도시되었으나, 프로그래머블 분배 매니폴드가 3개의 소스들에 제한된다는 것이 의도되진 않는다. 프로그래머블 분배 매니폴드를 공급할 수 있는 소스들의 최소 또는 최대 개수는 없다. 프로그래머블 분배 매니폴드는 다양한 물리적 상태들에서 다양한 프로세스 혼합물들을 처리할 수 있다. 예를 들어, 프로그래머블 분배 매니폴드는 유체들, 겔 (gel) 들, 기포들, 기체들 또는 그들의 혼합물들을 입력할 수 있고, 근접 헤드 (206) 의 다양한 포트들로 프로세스 혼합물을 출력할 수 있다. 프로그래머블 분배 매니폴드 (200) 에 의해 입력 및 출력될 수 있는 다른 소스들은 탈이온수, 이소프로필 알코올, 및 이산화탄소 및 질소와 같은 기체들을 포함할 수 있다. 진공기는 또한 기판 (208) 으로부터 재료의 제거를 허락하는 프로그래머블 분배 매니폴드 (200) 에 부착될 수 있다. 특정 실시예들이 열거된 반면에, 그 실시예들은 프로그래머블 분배 매니폴드에 접속되는 잠재적인 소스들의 재료의 타입 또는 재료 특성들을 제한하도록 의도되지 않는다는 것을 주목한다.
프로그래머블 분배 매니폴드는 소스 프로세스 혼합물들을 수용할 수 있고, 프로세스 혼합물들을 근접 헤드 (206) 로 분배할 수 있다. 일 실시형태에서, 근접 헤드 (206) 는 기판 (208) 의 이동 방향에 실질적으로 수직으로 배열된 상호접속된 포트들 (210) 의 로우들을 갖는다. 프로그래머블 분배 매니폴드가 개개의 로우들에 접속되는 때, 로우 내의 포트들의 상호접속은 기판 (208) 의 표면을 가로질러 프로세스 혼합물의 도포를 허락할 수 있다. 다른 방법으로는, 다른 실시형태에서, 근접 헤드 (206) 의 각각의 개별의 포트는 프로그래머블 분배 매니폴드 (200) 에 직접 접속될 수 있다. 다른 실시형태에서, 프로그래머블 분배 매니폴드 (200) 는 상호접속된 포트들의 컬럼 (column) 들에 접속될 수 있다. 특정 실시형태들이 설명되지만, 실시형태들은 예시적인 것으로 의미되고, 청구항들을 제한하도록 의도되지 않는다. 추가적으로, 도 2는 포트들의 개수 및 근접 헤드 (206) 의 포트들의 로우의 개수를 제한하도록 의도하지 않는다. 근접 헤드 (206) 의 폭을 가로지르는 포트들의 개수는 단지 예시적이고 다른 방법의 실시형태들은 더 많거나 더 적은 포트들을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
일 실시형태에서, 소스 유체들은, 기판 (208) 이 포트들 (210) 아래로 지나갈 때, 근접 헤드 (206) 의 포트들 (210) 을 통해 분배될 수도 있다. 동일한 또는 다른 방법의 실시형태에서, 진공이 다른 포트들 또는 동일한 포트들을 통해 끌어내어질 수도 있다. 진공은 기판 (208) 으로부터 유체들, 고체들, 기체들 또는 그들의 조합을 제거할 수 있다. 일 실시형태에서, 기판은, 도 2에서 도시된 바와 같이, 포트들 (210) 의 로우들에 실질적으로 수직한 방향으로 이동한다. 이전에 설명한 바와 같이, 포트들의 로우 내의 개개의 포트들은 포트들의 로우가 기판 (208) 의 표면을 가로질러 동일한 유체를 분배하도록 허락하며 상호 접속될 수 있다.
일 실시형태에서, 제어기 (204) 는 프로그래머블 분배 매니폴드 내의 포트 액츄에이터들을 제어할 수 있다. 제어기 (204) 는 제어 기능들의 원격 액세스 및 모니터링 (monitoring) 을 허락하는 컴퓨터 네트워크에 커플링될 수 있다. 다른 실시형태에서, 제어기는 제어 기능들의 로컬 제어 및 모니터링을 허락하는 모니터, 키보드 및 마우스와 같은 인터페이스 디바이스에 커플링될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따라 근접 헤드 (206) 및 프로그래머블 분배 매니폴드 (200) 의 단면을 도시하는 개략도이다. 도 3에 예시된 도는, 기판 (208) 이 포트들의 로우들에 인접하게 통과하는 동안에 상호접속된 포트들의 로우들을 내려다본 것이다. 단순화를 위해, 프로세스 혼합물들을 프로그래머블 분배 매니폴드 (200) 에 공급하는 소스 (306) 가 도시되었으나, 프로세스 혼합물들의 다중의 타입들이 프로그래머블 분배 매니폴드 (200) 에 분배될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 진공기 (304) 에 접속되는 포트 액츄에이터들 (300) 은 소스 (306) 에 접속되는 포트 액츄에이터들 (300) 사이에서 스태거 (stagger) 된다는 것을 주목한다. 이 구성은 실증적인 목적들을 위해 도시되었고, 제한하는 것으로 고려되지 않아야 한다. 다른 방법의 실시형태들은 소스에 접속되는 포트들의 연속적인 로우들 또는 진공기에 접속되는 포트들의 연속적인 로우들을 포함한다.
추가적으로, 도 3 내지 도 7에 도시된 실시형태들은 프로그래머블 분배 매니폴드 (200) 내의 포트 액츄에이터들 (300) 에 직접 접속되는 공급기들로부터의 포트관들을 예시한다. 이 실시형태는 프로세스 혼합물들을 포트 액츄에이터들 (300) 에 라우팅하는 일 기술이고, 제한하는 것으로 고려되지 않아야 한다. 다른 실시형태들은 다양한 공급기들 및 진공기 내에 포트 액츄에이터들을 포함하고, 포트 액츄에이터들은 프로세스 혼합물들 또는 진공 흡입관을 프로그래머블 분배 매니폴드 내의 대응하는 포트 액츄에이터들에 라우팅할 수 있다. 추가적으로, 제어기 (204) 는 공급기들, 진공기, 및 프로그래머블 분배 매니폴드 내의 포트 액츄에이터들을 제어할 수도 있다. 이 구성은, 제어기가 임의의 다양한 프로세스 혼합물들 및 진공 흡입관을 근접 헤드 (206) 내의 임의의 포트로 향하게 하도록 허가할 수 있다.
일 실시형태에서, 소스 (306) 및 진공기 (304) 는 프로그래머블 분배 매니폴드 (200) 에 접속된다. 프로그래머블 분배 매니폴드 (200) 는, 기판 (208) 으로의 프로세스 혼합물들의 유량 또는 진공의 도포를 조절하는 포트 액츄에이터들 (300) 을 포함할 수도 있다. 도 3에서, 포트 액츄에이터들 (300) 은 폐쇄된 것으로 도시되어 있고, 따라서 기판 (208) 에 도포되는 소스 재료 또는 프로세스 혼합물 및 진공 모두가 없다. 제어기 (204) 는, 피드백에 기초하여 프로세스 혼합물 또는 진공 흡입관의 증가된 또는 감소된 흐름을 허락하는 포트 액츄에이터 들을 동적으로 제어하는데 사용될 수 있다. 다른 실시형태에서, 제어기 (204) 는 특정 기판 (208) 의 프로세싱 요건들에 기초하여 프로세스 혼합물의 분배를 동적으로 변화하는데 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따라 프로그래머블 분배 매니폴드와 함께 근접 헤드를 사용한 기판에 대한 장기 화학적 노출 시간을 예시하는 다이어그램이다. 기판 (208) 이 근접 헤드 (206) 아래로 통과할 때, 기판 (208) 은 먼저 제거 포트 (400) 아래로 지나간다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제거 포트 (400) 는 진공기에 접속되는 포트 액츄에이터 (400a) 에 접속된다. 포트 (400) 를 통해 끌어내어진 진공은 기판 (208) 의 표면으로부터 미립자 물질을 제거하는데 사용될 수 있고, 근접 헤드 (206) 내의 분배 포트 (402) 로부터 분배된 유체를 포함하는데 사용할 수 있다.
기판 (208) 이 분배 포트 (402) 의 아래로 지나갈 때, 프로세스 혼합물은 기판 (208) 에 도포된다. 프로세스 혼합물은, 소스로부터 공급될 수 있고, 프로그래머블 분배 매니폴드 (200) 를 통해 라우팅될 수 있는 이전에 설명된 다수의 프로세스 혼합물들 중 하나이다. 일 실시형태에서, 프로세스 혼합물 소비량을 감소시키기 위해, 제어기 (204) 는 기판 (208) 이 분배 포트 (402) 에 인접하게 위치할 때까지 포트 액츄에이터 (402a) 를 개방하지 않는다. 다른 실시형태에서, 제어기 (204) 는 포트 액츄에이터 (404a) 를 개방상태로 유지하여, 프로세스 혼합물의 연속적인 흐름이 분배 포트 (402) 를 통해 흐르도록 허용한다. 분배 포트 (402) 를 통해 분배된 프로세스 혼합물은 기판 (208) 이 제거 포트 (404) 와 만날 때까지 기판 (208) 에 남는다. 일 실시형태에서, 분배 포트 (402) 와 제거 포트 (404) 사이의 거리는 프로세스 혼합물의 메니스커스 폭을 정의하는데 사용될 수 있다. 다른 실시형태들에서, 제 2 프로세스 혼합물을 도포하는 분배 포트들은 제 1 프로세스 혼합물의 메니스커스를 포함할 수 있다. 제거 포트 (404) 는 진공기에 접속되는 포트 액츄에이터 (404a) 에 접속된다. 제거 포트 (404) 는 기판 (208) 의 표면으로부터 프로세스 혼합물을 제거할 수 있다. 포트 액츄에이터 (406a) 에 접속되는 분배 포트 (406) 는 소스로부터 공급된 탈이온수를 기판 (208) 을 린스 (rinse) 하기 위해 분배할 수 있다. 제거 포트 (404) 는 또한 탈이온수를 끌어올 수 있고, 정의된 영역에서 탈이온수를 포함하는 것을 보조할 수 있다. 제거 포트 (408) 는 또한 기판 (208) 의 표면으로부터 탈이온수를 제거하고, 근접 헤드 내에 탈이온수를 포함하는 것을 도울 수 있다. 일 실시형태에서, 분배 포트 (410) 는, 질소와 이소프로필 알코올의 가압된 혼합물을 기판 (208) 으로부터 가능한 오염을 제거 및 건조하도록 분배할 수 있다. 다른 실시형태들에서, 기판 (208) 의 오염 제거 및 건조는 분배 포트 (410) 로부터 기판 (208) 의 표면으로 가압된 이산화탄소 기체를 분배함에 의해 행해질 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따라 프로그래머블 분배 매니폴드와 함께 근접 헤드를 사용한 단기 프로세스 노출 시간을 예시하는 다이어그램이다. 프로세스 혼합물 노출 시간이 단기일 때, 기판 (208) 은 제거 포트들 (500 및 504) 에 의해 둘러싸인 분배 포트 (502) 에 노출된다. 제거 포트 (500) 는 기판 (208) 의 표면으로부터 프로세스 혼합물을 제거할 수 있고, 프로세스 혼합물이 기 판 (208) 의 표면을 가로질러 확산하는 것을 방지할 수 있다. 제거 포트 (504) 는 프로세스 혼합물과 기판 (208) 사이의 반응을 기판 (208) 으로부터 프로세스 혼합물을 제거함에 의해 정지시킬 수 있다. 제거 포트 (504) 는 또한 분배 포트 (506) 를 통해 기판 (208) 의 표면을 린스하도록 주입된 탈이온수를 제거할 수 있다. 다음으로, 제거 포트 (508) 는 또한 기판 (208) 의 표면으로부터 린스하는 탈이온수를 진공 청소하는데 사용될 수 있다. 질소와 이소프로필 알코올의 혼합물을 포함하는 가압된 기체의 커튼 (curtain) 은 기판 (208) 을 건조하기 위해 분배 포트 (510) 로부터 기판 (208) 에 도포될 수 있다. 다른 방법의 실시형태들에서, 분배 포트 (510) 는 이산화탄소 기체의 가압된 흐름을 분배할 수 있다.
프로그래머블 분배 매니폴드 (200) 에 접속되는 단일 근접 헤드 (206) 는 도 5에 도시된 단기 화학적 노출 시간 및 도 4에 도시된 장기 화학적 노출 시간 둘 모두를 달성할 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 포트 액츄에이터들을 활성화 및 비활성화하고 프로그래머블 분배 매니폴드 (200) 를 통해 프로세스 혼합물들 및 진공기를 라우팅하는 능력은, 프로세스 혼합물 노출 시간들을 조절하는 사용자 유연성을 제공한다. 프로세스 혼합물 노출 시간을 조절하는 능력은 또한 근접 헤드를 통한 기판 속도의 조절을 허락할 수 있다. 예를 들어, 프로그래머블 분배 매니폴드는, 조기의 분배 포트로부터 프로세스 혼합물을 분배하고 그것에 의해 기판에 프로세스 혼합물 노출 시간과 동일한 양을 제공함에 의해, 기판 속도의 증가를 보상할 수 있다. 유사하게, 상이한 분배 및 제거 포트들이 프로그래머블 분배 매니폴드를 통해 사용될 수 있기 때문에, 프로세스 혼합물 노출 시간은 기판의 속도를 변화함이 없이 변경될 수 있다.
도 6a 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라 프로그래머블 분배 매니폴드 (200) 와 함께 근접 헤드 (206) 를 사용한 상이한 프로세스 혼합물 노출 시간들로 다중의 프로세스 혼합물들의 도포를 도시하는 개략도이다. 기판 (208) 은 근접 헤드 (206) 로 통과하고, 제거 포트 (600) 에 노출된다. 제거 포트 (600) 의 다음은 제 1 프로세스 혼합물을 기판 (208) 의 표면에 분배하는 분배 포트 (602) 이다. 제거 포트 (600) 는 제 1 프로세스 혼합물이 기판 (208) 의 표면을 가로질러 근접 헤드 (206) 에 존재하는 것을 방지할 수 있다. 기판 (208) 의 속도에 의해 결정된 시간 주기동안 기판의 표면을 제 1 프로세스 혼합물에 노출한 후에, 제거 포트 (604) 는 기판 (208) 으로부터 제 1 프로세스 혼합물을 진공 청소한다. 기판 (208) 은 분배 포트 (606) 로부터 탈이온수에 의해 린스될 수 있다. 제거 포트들 (604 및 608) 은 탈이온수 포트 (606) 의 출력을 포함하는데 사용될 수 있다.
제거 포트 (608) 를 통과한 후에, 기판 (208) 은 분배 포트 (610) 로부터 제 2 프로세스 혼합물에 노출될 수 있다. 제 2 프로세스 혼합물은 제거 포트들 (608 및 612) 둘 모두를 사용하여 기판 (208) 으로부터 진공 청소될 수 있다. 제거 포트 (612) 를 통과한 후에, 기판 (208) 은 분배 포트 (614) 로부터 탈이온수로 린스될 수 있다. 제거 포트들 (612 및 616) 은 분배 포트 (614) 의 탈이온수를 포함하는데 사용될 수 있다. 린스된 후에, 기판 (208) 은 분배 포트 (618) 의 출력을 사용하여 건조될수 있다. 일 실시형태에서, 분배 포트 (618) 는 질소와 이소프로필 알코올의 혼합물을 출력한다. 다른 실시형태에서, 분배 포트 (618) 는 린스 후에 기판 (208) 을 세정 및 건조하기 위해 압축된 이산화탄소를 사용한다.
도 6b 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라 오직 프로세스 혼합물들을 제거할 수 있는 제거 포트와 관련하여, 동일한 프로세스 혼합물을 공급하는 다중 분배 포트들을 예시하는 개략도이다. 분배 포트들 (602 및 602') 는 제 1 프로세스 혼합물을 기판 (208) 에 도포한다. 제거 포트 (603) 가 오직 제 1 프로세스 혼합물을 제거하는 반면에, 제거 포트 (600) 는 제 1 프로세스 혼합물 및 공기를 제거한다. 일부 실시형태들에서, 제거 포트 (603) 를 통해 제거된 프로세스 혼합물은 재활용될 수 있다. 도 6a 에서 도시된 실시형태와 유사하게, 탈이온수는 분배 포트 (606) 를 사용하여 기판 (208) 에 도포될 수 있다. 제거 포트 (608) 가 탈이온수 및 공기를 제거하는 반면에, 제거 포트 (604) 는 탈이온수와 제 1 프로세스 혼합물의 혼합물을 제거할 수 있다. 분배 포트 (618) 는 기판 (208) 의 건조를 보조하도록 혼합물을 분배할 수 있다.
도 6c 는 본 발명의 일 실시형태에 따라 단일 제거 포트를 사용한 프로세스 혼합물의 억제를 예시하는 개략도이다. 이 실시형태에서, 기판 (208) 의 이동은, 분배 포트 (602) 로부터 분배된 프로세스 혼합물이 근접 헤드 (206) 의 외부에 도달하는 것을 방지하는 것을 도울 수 있다.
도 7a 는 본 발명의 일 실시형태에 따라 프로그래머블 분배 매니폴드 (200) 와 함께 근접 헤드 (206) 를 사용한 다중 프로세스 혼합물의 도포 및 재활용을 예 시하는 개략도이다. 기판 (206) 은 근접 헤드 (206) 에 진입하고, 분배 포트 (702) 로부터 제 1 프로세스 혼합물에 노출된다. 근접 헤드 (206) 내에 제 1 프로세스 혼합물을 포함하는 것은 제거 포트 (700) 이다. 근접 헤드 (206) 에 의해 소비되는 제 1 프로세스 혼합물의 양을 감소시키기 위해, 제거 포트 (700) 는 기판 (208) 의 표면으로부터 제거된 제 1 프로세스 혼합물을 공급기에 반환할 수도 있다. 제거 포트 (704) 는, 기판 (208) 의 표면으로부터 제 1 프로세스 혼합물을 진공 청소함에 의해 기판 (208) 및 제 1 프로세스 혼합물 사이의 반응을 정지시킬 수 있다. 제거 포트 (704) 이후에, 기판 (208) 은 분배 포트 (706) 로부터 질소 또는 이산화탄소와 같은 압축된 기체를 사용하여 건조될 수 있다. 불활성 기체가 분배 포트 (706) 로부터 도포되기 때문에, 제거 포트 (704) 에 의해 진공 청소되는 제 1 프로세스 혼합물은 또한 소스에서 재활용될 수 있다.
제거 포트 (708) 및 제거 포트 (712) 는 분배 포트 (710) 를 통해 기판 (208) 에 도포되는 제 2 프로세스 혼합물을 포함하는데 사용될 수 있다. 제거 포트 (708) 가 분배 포트 (706) 로부터 오직 제 2 프로세스 혼합물 및 비활성 기체를 제거함에 따라, 제거 포트 (708) 에 의해 진공 청소되는 제 2 프로세스 혼합물은 재활용될 수 있다. 제 2 프로세스 혼합물에 노출 이후에, 기판은 분배 포트 (714) 로부터 탈이온수를 사용하여 린스된다. 제거 포트 (712) 및 제거 포트 (716) 는 탈이온수를 포함한다. 이 실시형태에서, 제거 포트 (712) 가 탈이온수 및 제 2 프로세스 혼합물 둘 모두를 진공 청소하기 때문에, 제거 포트 (712) 를 통해 진공 청소된 내용물은 재활용되지 않는다. 하지만, 다른 방법의 실시형태 들에서, 재활용 가능하게 하기 위해 탈이온수와 제 2 프로세스 혼합물의 혼합물을 프로세싱하는것이 가능할 수도 있다. 린스 후에, 일 실시형태에서, 기판 (208) 은 분배 포트 (718) 로부터의 압축된 이산화탄소를 사용하여 건조된다. 다른 실시형태에서, 분배 포트 (718) 는 기판 (208) 을 세정 및 건조하기 위해 질소와 이소프로필 알코올의 혼합물을 도포한다. 도 4 내지 7c 에서 주목한 바와 같이, 비활성의 분배 및 진공 포트들이 있다. 일 실시형태에서, 비활성 기체의 근소한 양압은 프로세스 혼합물들의 포트로의 위킹 (wicking) 을 방지하기 위해 비활성의 포트들을 통해 통과될 수 있다. 만약 일 프로세스의 비활성 포트들이 제 2 프로세스 동안 활성화된다면, 위킹 또는 비활성 포트들로의 프로세스 혼합물들을 방지하는 것은 잠재적인 오염을 감소시킬 수 있다. 게다가, 양압의 인가는 제 2 프로세스를 위해 근접 헤드를 준비하는데 필요한 세정 및 준비 시간을 감소할 수 있다.
도 7b 는 본 발명의 실시형태들에 따라 프로그래머블 분배 매니폴드 (200) 와 함께 근접 헤드 (206) 를 사용한 다중 프로세스 혼합물들의 도포 및 재활용을 예시하는 다른 방법의 실시형태이다. 기판 (208) 에 도포되는 프로세스 혼합물의 메니스커스는 제거 포트 (700) 와 분배 포트 (706) 사이에 포함된다. 일 실시형태에서, 분배 포트 (706) 는, 분배 포트 (704) 로부터 분배되는 프로세스 혼합물을 포함하기 위해 질소 또는 이산화탄소와 같은 압축된 기체를 도포할 수 있다. 일 실시형태에서, 분배 포트 (704) 로부터의 프로세스 혼합물은 탈이온수일 수 있다. 다른 실시형태들에서, 분배 포트 (704) 는 분배 포트 (706) 를 통해 도 포되는 기체들을 사용하여 포함할 수 있는 다양한 프로세스 혼합물들을 도포할 수 있다. 분배 포트들 (704 및 706) 로부터의 프로세스 혼합물들이 기판 (208) 의 바람직한 효과를 달성하는 동안, 분배 포트 (706) 는 또한 기판 (208) 에 액체 프로세스 혼합물들을 도포하는데 사용될 수 있다는 것을 주목한다. 제거 포트 (700) 가 공기 및 분배 포트 (704) 로부터의 프로세스 혼합물 둘 모두를 끌어올릴 수 있기 때문에, 프로세스 혼합물은 재활용될 수 있다. 분배 및 제거 포트들의 나머지 (710 내지 718) 는 도 7a 에 기술된 것들로부터 변화하지 않고 남는다.
도 7c 는 본 발명의 실시형태들에 따라 프로그래머블 분배 매니폴드 (200) 와 함께 근접 헤드 (206) 를 사용한 다중 프로세스 혼합물들의 도포 및 재활용을 예시하는 다른 방법의 실시형태이다. 이 실시형태에서, 분배 포트들 (700 및 704) 은 기판 (208) 의 제 1 프로세스 혼합물의 메니스커스를 정의하는데 사용된다. 제거 포트 (702) 는 분배 포트 (700) 및 분배 포트 (704) 에 의해 분배된 프로세스 혼합물을 제거하는데 사용된다는 것을 주목한다. 분배 포트 (706) 는 이산화탄소 기체 또는 탈이온수 또는 그들의 혼합물과 같은 추가적인 프로세스 혼합물들을 기판 (208) 에 도포할 수 있다. 탈이온수의 도포는 제거 포트 (708) 를 통해 제거되는 프로세스 혼합물을 재활용하는 능력에 영향을 줄 수도 있다는 것을 주목한다. 분배 및 제거 포트들의 나머지 (710 내지 718) 는 도 7a 에 기술된 것들로부터 변화하지 않고 남는다.
도 8 은 본 발명의 일 실시형태에 따라 소스 입력들 및 프로그래머블 분배 매니폴드 (200) 사이의 포트 액츄에이터들을 사용한 예시적인 구성을 예시한다. 프로그래머블 분배 매니폴드 (200) 는 4개의 포트 액츄에이터들 (802, 804, 806 및 808) 과 함께 도시된다. 프로그래머블 분배 매니폴드 (200) 의 각각의 포트 액츄에이터들은 포트 관들을 사용하여 소스 (1), 소스 (2) 및 진공기 내의 포트 액츄에이터들에 접속될 수도 있다. 소스들, 진공기 및 프로그래머블 분배 매니폴드 내의 제한된 수의 포트 액츄에이터들은 단순화를 위해서 도시되고, 도 8은 제한하는 것으로 고려되지 않아야 한다는 것을 주목한다. 포트 액츄에이터들 (802, 804, 806 및 808) 은 기판에 다양한 프로세스 혼합물들을 분배하기 위해 포트 관들을 사용하여 근접 헤드에 접속될 수 있다.
단순화를 위해, 제어기는 도 8에 도시되지 않았다. 하지만, 제어기는 소스 (1), 소스 (2), 진공기 및 프로그래머블 분배 매니폴드의 포트 액츄에이터들의 동작을 지시할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 포트 액츄에이터 (810) 및 포트 액츄에이터 (802) 의 개방을 지시할 수 있다. 이는, 소스 (1) 프로세스 혼합물이 근접 헤드에 진입하는 것을 허락할 것이다. 유사하게, 제어기는 소스 (2) 로부터의 프로세스 혼합물이 근접 헤드에 진입하게 하기 위해 포트 액츄에이터 (812) 및 포트 액츄에이터 (806) 의 개방을 지시할 수 있다. 포트 액츄에이터 (816) 및 포트 액츄에이터 (804) 를 개방하는 것은 소스 (1) 로부터의 프로세스 혼합물이 2개의 인접 포트들을 통해 근접 헤드로 진입하는 것을 허락할 수 있다는 것을 주목한다. 포트 액츄에이터 (814) 및 포트 액츄에이터 (808) 를 개방하는 것은 진공이 근접 헤드의 대응하는 포트를 통해 끌어내어지는 것을 허락할 것이다.
다중의 소스 재료들이 프로그래머블 분배 매니폴드의 일 포트 액츄에이터에 접속될 수도 있기 때문에, 프로그래머블 분배 매니폴드와 근접 헤드를 접속시키는 포트 관 내의 소스 재료들의 혼합이 가능하다. 제어기가 포트 액츄에이터들을 통해 소스 재료들의 유량을 제어할 수 있기 때문에, 소스 재료의 다양한 비율들이 혼합물에서 사용될 수도 있다. 추가적으로, 포트 관들은 소스 재료들의 적당한 혼합을 보장하도록 자동 혼합 난류-생성 구조들을 가질 수 있다.
도 9a 내지 9d 는 본 발명의 실시형태들에 따라 다양한 프로세스 혼합물들을 사용한 메니스커스들의 다양한 구성들을 예시한다. 기판 (208), 근접 헤드 (206) 및 메니스커스들 (126a 내지 126e) 은 측면 및 저부로부터 도시된다. 단순화를 위해, 측면도들에서, 기판 (208) 이 근접 헤드 (206) 에 진입하지 않았음에도 불구하고, 메니스커스들 (126a 내지 126e) 은 마치 그들이 기판과 근접 헤드 사이에 형성된 것과 같이 도시된다. 상이한 메니스커스들 (126a 내지 126e) 은 제어기 및 프로그래머블 분배 매니폴드에 접속되는 단일 근접 헤드를 사용하여 생성될 수 있다. 제어기는 다양한 포트 액츄에이터들을 개방하여 프로세스 혼합물들이 프로그래머블 분배 매니폴드 및 근접 헤드 내의 다양한 포트들에 공급되게 허락할 수 있다. 프로세스 혼합물을 포함하는 포트들 사이의 폭 (W) 은 메니스커스 노출 존 (zone) 들을 결정한다. 기판 (208) 의 속도를 증가시키는 것 또는 감소시키는 것은 기판의 메니스커스들로의 노출 시간을 변화시킬 수 있다. 다른 방법으로는, 만약 기판 (208) 의 속도가 일정하게 유지되면, 메니스커스들의 폭을 증가하거나 감소하는 것은 기판 (208) 의 노출 시간을 변경할 수 있다.
도 9a 및 도 9b 를 비교하면, 메니스커스 (126a) 를 포함하는 프로그래머블 분배 매니폴드 내의 포트들 사이의 거리가 더 작기 때문에, 메니스커스 (126a) 는 메니스커스 (126b) 보다 더 협소하다. 일 실시형태에서, 활성된, 또는 개방된, 제거 포트들은 메니스커스 폭을 포함한다. 각 경우에, 메니스커스 폭 내에 다중 공급 및 반환들이 있다. 그러므로, 만약 각각의 기판들이 동일한 속도로 이동한다면, 도 9b 의 기판 (208) 은 메니스커스 (126a) 에 노출될 도 9a 의 기판 (208) 보다 더 장기간 메니스커스 (126b) 에 노출될 것이다. 하지만, 각각의 기판들의 노출 시간은, 도 9a 의 기판 (208) 보다 더 빠르게 도 9b 의 기판 (208) 을 이동함에 의해 동일하게 될 수도 있다. 유사하게, 도 9b 의 기판 (208) 보다 도 9a 의 기판 (208) 을 더 느리게 이동하는 것은 메니스커스들의 폭들의 차이에도 불구하고 각각의 메니스커스들의 동일한 노출 시간들을 발생시킬 수 있다. 다른 실시형태에서, 노출 시간의 변화들을 실현하도록 기판의 속도를 변화하는 대신에, 추가적인 근접 헤드 포트들은 프로그래머블 분배 매니폴드의 추가적인 포트 액츄에이터들을 개방함에 의해 기판 (208) 에 프로세스 혼합물을 분배할 수 있다.
도 9c 는 본 발명의 일 실시형태에 따라 근접 헤드 (206) 가 기판 (208) 에 다중 프로세스 혼합물들을 분배할 수 있다는 것을 도시한다. 메니스커스 (126c) 는 메니스커스 (126a) 와 상이한 프로세스 혼합물이다. 추가적으로, 메니스커스 (126c) 에 인접한 이용되지 않은 포트들은, 프로그래머블 분배 매니폴드 및 제어기와 함께 메니스커스들 (126a 및 126c) 의 폭을 변화하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 만약 기판 (208) 이 메니스커스 (126a) 에 추가적인 노출 시간을 요구하면, 제어기 및 프로그래머블 분배 매니폴드는 메니스커스 (126c) 를 시프 팅 (shift) 하여, 메니스커스 (126a) 의 폭이 증가되도록 허락할 수 있다. 만약 기판 (208) 이 메니스커스 (126c) 에 추가적인 노출시간을 요구하면, 프로그래머블 분배 매니폴드는 메니스커스 (126c) 에 인접한 사용되지 않은 포트들에 추가적인 프로세스 혼합물을 분배할 수 있으며, 그것에 의해 메니스커스 (126c) 를 넓게 한다.
도 9d 는, 본 발명의 일 실시형태에 따라 3개의 프로세스 혼합물들이 어떻게 기판 (208) 에 분배될 수 있는지를 나타내는 추가적 예시이다. 각각의 메니스커스들 (126a, 126d 및 126e) 의 폭은 이전에 설명된 기술들을 사용하여 조절될 수 있다. 도 9a 내지 도 9d에서, 근접 헤드의 동일한 포트들이 메니스커스 대신에 진공을 끌어내는데 사용될 수 있다는 것을 주목한다.
비록 근접 헤드들이 유체 전달의 목적을 위해 정의되었지만, 유체는 상이한 타입들일 수도 있다. 예를 들어, 유체들은 금속 재료 도금 용일 수도 있다. 도금 동작들의 수행에 대한 예시적인 시스템들 및 프로세스들은, (1) 2005년 3월 8일자로 등록된 미국 특허 제 6,864,181 호; (2) "전기도금 프로세스용 웨이퍼 지지 장치 및 그것을 사용하는 방법 (WAFER SUPPORT APPARATUS FOR ELECTROPLATING PROCESS AND METHOD FOR USING THE SAME)" 의 명칭으로, 2004년 12월 15일자로 출원된 미국 특허 출원 제 11/014,527 호; (3) "반도체 웨이퍼를 도금하는 방법 및 장치 (METHOD AND APPARATUS FOR PLATING SEMICONDUCTOR WAFERS)" 의 명칭으로, 2004년 6월 28일자로 출원된 미국 특허 출원 제 10/879,263 호; (4) "전기도금 헤드 및 그 작동 방법 (ELECTROPLATING HEAD AND METHOD FOR OPERATING THE SAME)" 의 명칭으로, 2004년 6월 28일자로 출원된 미국 특허 출원 제 10/879,396 호; (5) "반도체 웨이퍼를 도금하는 장치 및 방법 (APPARATUS AND METHOD FOR PLATING SEMICONDUCTOR WAFERS)" 의 명칭으로, 2004년 6월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 제 10/882,712 호; (6) "반도체 재료들의 작은 부피 프로세싱에서의 기계적 공명의 감소 및 유체들의 향상된 분배 (REDUCING MECHANICAL RESONANCE AND IMPROVED DISTRIBUTION OF FLUIDS IN SMALL VOLUME PROCESSING OF SEMICONDUCTOR MATERIALS)" 의 명칭으로, 2005년 8월 16일 자로 출원된 미국 특허 출원 제 11/205,532 호; (7) "액정 디스플레이용 유리 기판 상에 도전성 피쳐들을 제조하는 방법 및 장치 (METHODS AND APPARATUS FOR FABRICATING CONDUCTIVE FEATURES ON GLASS SUBSTRATES USED IN LIQUID CRYSTAL DISPLAYS)" 의 명칭으로, 2006년 4월 4일자로, 출원된 미국 특허 출원 제 11/398,254 호에서 더 상세하게 기술되며, 각각은 본 명세서에 참조로 포함된다.
유체의 다른 타입들은 비-뉴턴 유체들일 수도 있다. 뉴턴 및 비-뉴턴 유체들의 기능성 및 성분들에 관한 추가적인 정보를 위해, (1) "반도체 웨이퍼로부터의 물질 제거 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 (METHOD FOR REMOVING MATERIAL FROM SEMICONDUCTOR WAFER AND APPARATUS FOR PERFORMING THE SAME) 의 명칭으로, 2005년 6월 30일자로 출원된 미국 특허 출원 제 11/174,080 호; (2) "비-뉴턴 유체를 사용하는 기판 세정 방법 및 장치 (METHOD AND APPARATUS FOR CLEANING A SUBSTRATE USING NON-NEWTONIAN FLUIDS)" 의 명칭으로, 2005년 6월 15일자로 출원된 미국 특허 출원 제 11/153,957 호; (3) "비-뉴턴 유체를 이용하여 기판을 이송 하는 방법 및 장치 (METHOD AND APPARATUS FOR TRANSPORTING A SUBSTRATE USING NON-NEWTONIAN FLUID)" 의 명칭으로, 2005년 6월 15일자로 출원된 미국 특허 출원 제 11/154,129 호를 참조할 수 있으며, 각각은 본 명세서에 참조로 포함된다.
다른 재료는 트라이-스테이트 보디 (tri-state body) 유체일 수도 있다. 트라이-스테이트 보디는 일 부분 기체, 일 부분 고체, 및 일 부분 유체를 포함하는 것이다. 트라이-스테이트 화합물에 대한 추가적인 정보를 위해, "기판 표면들을 준비하는 방법들, 재료의 조성물들, 및 시스템들 (METHODS, COMPOSITIONS OF MATTER, AND SYSTEMS FOR PREPARING SUBSTRATE SURFACES)" 의 명칭으로, 2005년 12월 30일자로 출원된 특허 출원 제 60/755,377 호를 참조할 수 있다. 이 특허 출원은 본 명세서에 참조로 포함된다.
프로그래머블 분배 매니폴드, 근접 헤드 및 제어기는 컴퓨터 제어를 사용하여 자동화된 방식으로 제어될 수도 있다. 따라서, 본 발명의 양태들은 핸드-헬드 (hand-held) 디바이스들, 마이크로프로세서 시스템들, 마이크로프로세서-기반의 또는 프로그래머블 소비자 전자 제품들, 미니컴퓨터들, 메인프레임 컴퓨터들 등을 포함하는 다른 컴퓨터 시스템 구성들로 실행될 수도 있다. 본 발명은 또한, 태스크 (task) 들이 네트워크를 통해 링크 (link) 된 원격 프로세싱 디바이스들에 의해 수행되는 분산 컴퓨팅 환경들에서 실행될 수도 있다.
상기 실시형태들을 염두해두고, 본 발명은 컴퓨터 시스템들에 저장된 데이터를 포함하는 다양한 컴퓨터-구현된 동작들을 채용할 수도 있다. 이 동작들은 물리량들의 물리적 조작을 요구하는 것들이다. 보통, 반드시는 아닐지라도, 이 양들은 저장, 전송, 결합, 비교, 및 다른 방법으로 조작될 수 있는 전기 또는 자기 신호의 형태를 취한다. 게다가, 수행된 조작들은 생산, 식별, 결정, 또는 비교와 같은 용어들로 종종 지칭된다.
본 발명의 부분을 형성하는 본 명세서에 기술된 임의의 동작들은 유용한 머신 동작들이다. 본 발명은 또한 이 동작들을 수행하기 위한 디바이스 또는 장치에 관한 것이다. 장치는 특히 상기에 설명된 캐리어 네트워크와 같은 요구된 목적들을 위해 구성될 수도 있고, 또는 장치는 선택적으로 활성화되거나 컴퓨터에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 구성되는 범용 컴퓨터일 수도 있다. 특별하게도, 다양한 범용 머신들은 본 명세서의 교시들에 따라 작성된 컴퓨터 프로그램들로 사용될 수도 있거나, 또는 요구되는 동작들을 수행하기 위해 더 특화된 장치를 구성하는 것이 더 편리할 수도 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터 판독가능 매체에 컴퓨터 판독가능 코드로서 구체화될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 데이터 저장 디바이스이며, 데이터는 이후에 컴퓨터 시스템에 의해 판독될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체의 실시예들은 하드 드라이브들, NAS (Network Attached Stroage), 판독-전용 메모리, 랜덤-액세스 메모리, CD-ROMs, CD-Rs, CD-RWs, DVDs, 플래시, 자기 테이프들, 및 다른 광 및 비-광 데이터 저장 디바이스들을 포함한다. 컴퓨터 판독가능 매체는 또한, 컴퓨터 판독가능 코드가 분배 방식으로 실행되고 저장되기 위해 컴퓨터 시스템들과 커플링된 네트워크에 분배될 수 있다.
비록 전술한 발명이 명백한 이해의 목적들로 약간 상세하게 기술되었지만, 특정 변화예들 및 변경예들이 첨부된 청구항들의 범위 내에서 실행될 수도 있음은 명백할 것이다. 따라서, 본 실시형태들은 예시적이고 제한적이지 않은 것으로 고려될 것이고, 본 발명은 본 명세서에서 주어진 상세들에 제한되지 않을 것이나, 첨부된 청구항들의 범위 및 균등물들 내에서 변경될 수도 있다.
Claims (20)
- 기판의 표면에 근접하게 인터페이싱될 수 있는 표면을 갖는 근접 헤드; 및제 1 프로세스 혼합물 및 제 2 프로세스 혼합물을 분배하는 복수의 분배 포트들에 접속되고 복수의 제거 포트들에 접속되며, 상기 제 1 프로세스 혼합물 및 상기 제 2 프로세스 혼합물의 전달 및 제거를 위해 상기 근접 헤드의 선택된 영역들을 정의하도록 구조화되는 분배 매니폴드를 포함하며,상기 근접 헤드는,상기 기판의 표면에 상기 제 1 프로세스 혼합물 및 상기 제 2 프로세스 혼합물을 분배할 수 있는 상기 복수의 분배 포트들; 및상기 기판의 표면으로부터 상기 제 1 및 제 2 프로세스 혼합물들을 제거할 수 있는 상기 복수의 분배 제거 포트들을 포함하는, 기판 프로세싱 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 분배 매니폴드에 커플링되는 제어기를 더 포함하고,상기 분배 매니폴드는 또한, 상기 분배 포트들 및 제거 포트들에 커플링되는 복수의 포트 액츄에이터들을 포함하며,상기 제어기는 상기 포트 액츄에이터들의 동작을 지시할 수 있는, 기판 프로세싱 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 분배 포트들은 줄지어 구성되고, 선택된 로우 (row) 들의 각 포트는 동일한 프로세스 혼합물을 분배하는, 기판 프로세싱 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제거 포트들은 상기 분배 매니폴드를 통해 진공기에 접속되는, 기판 프로세싱 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제거 포트들은 줄지어 구성되고, 선택된 로우들의 각 포트는 상기 제 1 프로세스 혼합물을 제거하는, 기판 프로세싱 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제거 포트들은 줄지어 구성되고, 선택된 로우들의 각 포트는 상기 제 2 프로세스 혼합물을 제거하는, 기판 프로세싱 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제거 포트들은 줄지어 구성되고, 선택된 로우들의 각 포트는 상기 제 1 프로세스 혼합물 및 상기 제 2 프로세스 혼합물을 제거하는, 기판 프로세싱 장치.
- (a) 기판의 표면에 근접하게 위치되도록 구성되는 헤드 표면을 갖는 헤드;(b) 설비들에 접속되는 프로그래머블 분배 매니폴드; 및(c) 상기 헤드의 표면과 상기 기판의 표면 사이의 영역은 메니스커스를 확립하기 위해 설정되고 상기 메니스커스의 사이즈는 상기 설정된 영역에 의해 정의되도록, 상기 헤드의 복수의 포트들 중 선택된 포트들에 유체들을 전달하거나 제거하도록 상기 프로그래머블 분배 매니폴드에게 지시하기 위한 제어기를 포함하며,상기 헤드는 폭 및 길이를 갖도록 구성되고,상기 헤드는 상기 헤드의 길이를 따라 줄지어 구성되는 복수의 포트들을 포함하고, 복수의 로우들은 상기 헤드의 폭을 따라 연장하고, 상기 복수의 포트들의 각각은, 유체가 전달 및 제거될 때, 상기 기판의 표면과 상기 헤드의 표면 사이에 상기 메니스커스가 정의될 수 있도록 상기 기판의 표면에 상기 유체를 전달하거나 상기 기판의 표면으로부터 상기 유체를 제거하도록 구성되고,상기 설비들은 상기 프로그래머블 분배 매니폴드로부터 유체들을 제공 및 수용하고, 상기 프로그래머블 분배 매니폴드는 상기 헤드에 접속되어, 포트 관들이 상기 프로그래머블 분배 매니폴드와 상기 복수의 포트들 사이에 인터페이싱되는, 기판 프로세싱용 근접 시스템.
- 제 8 항에 있어서,상기 제어기는 상기 메니스커스의 사이즈를 설정할 수 있고, 상기 메니스커스의 사이즈는 상기 헤드의 폭을 따라 증가하거나 상기 헤드의 폭을 따라 감소하도 록 설정될 수 있는, 기판 프로세싱용 근접 시스템.
- 제 8 항에 있어서,상기 복수의 로우들 중 상이한 로우들이 상기 프로그래머블 분배 매니폴드에 의해 활성화될 때, 상기 메니스커스의 사이즈는 증가하는, 기판 프로세싱용 근접 시스템.
- 제 8 항에 있어서,상기 복수의 로우들 중 적은 로우들이 상기 프로그래머블 분배 매니폴드에 의해 활성화될 때, 상기 메니스커스의 사이즈는 감소하는, 기판 프로세싱용 근접 시스템.
- 제 8 항에 있어서,상기 기판의 표면 및 상기 헤드의 표면 사이에 2 이상의 메니스커스 보디들을 정의하도록 상기 프로그래머블 분배 매니폴드에 의해, 로우들의 클러스터 (cluster) 들이 활성화되는, 기판 프로세싱용 근접 시스템.
- 제 10 항에 있어서,상기 기판이 상기 헤드를 통해 스캐닝 (scan) 될 때, 증가된 상기 메니스커스의 사이즈는 또한 상기 유체의 노출 시간을 증가시키는, 기판 프로세싱용 근접 시스템.
- 제 11 항에 있어서,상기 기판이 상기 헤드를 통해 스캐닝될 때, 감소된 상기 메니스커스의 사이즈는 또한 상기 유체의 노출 시간을 감소시키는, 기판 프로세싱용 근접 시스템.
- 제 10 항에 있어서,상기 기판의 표면으로부터 상기 유체를 제거하도록 선택된 포트들을 통해 진공이 끌어내어지는, 기판 프로세싱용 근접 시스템.
- 제 10 항에 있어서,상기 기판의 표면으로부터 유체들을 제거하는 2 이상의 진공 영역들을 정의하도록 상기 프로그래머블 분배 매니폴드에 의해, 진공에 접속된 로우들의 클러스터들이 활성화되는, 기판 프로세싱용 근접 시스템.
- 근접 헤드를 이용한 기판 프로세싱 방법으로서,기판의 표면에 근접하게 위치되도록 구성되는 헤드 표면을 갖는 헤드를 제공하는 단계; 및복수의 포트들 중 오직 선택된 포트들로의 유체들의 액세스를 제어하는 단계를 포함하며,상기 헤드는 폭 및 길이를 갖고, 상기 헤드는 상기 헤드의 길이를 따라 줄지어 구성되는 상기 복수의 포트들을 갖고, 복수의 로우들은 상기 헤드의 폭을 따라 연장하고, 상기 복수의 포트들의 각각은, 유체가 전달 및 제거될 때, 상기 기판의 표면과 상기 헤드의 표면 사이에 메니스커스가 형성되도록 상기 기판의 표면에 상기 유체를 전달하거나 상기 기판의 표면으로부터 상기 유체를 제거하도록 구성되고,상기 액세스를 제어하는 단계는, 상기 기판의 표면과 상기 헤드의 표면 사이에 상기 메니스커스의 폭을 정의하도록 구성되는, 기판 프로세싱 방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 헤드 및 상기 기판의 표면 사이의 소정의 상대적인 이동 속도에 대한 상기 기판의 표면상의 상기 메니스커스에 대한 원하는 노출 시간을 정의하는 단계; 및상기 원하는 노출시간에 의존하여, 상기 폭을 더 넓게 또는 더 좁게 설정하는 단계를 더 포함하는, 기판 프로세싱 방법
- 제 17 항에 있어서,상기 복수의 포트들 중 오직 선택된 포트들로의 진공의 액세스를 제어하는 단계를 더 포함하고,상기 진공의 액세스를 제어하는 단계는 유체가 상기 기판의 표면으로부터 제 거되는 영역들을 정의하도록 구성되는, 기판 프로세싱 방법.
- 제 17 항에 있어서,제 1 유체는 제 1 메니스커스를 정의하는 포트들의 적어도 제 1 로우에 전달되고, 제 2 유체는 제 2 메니스커스를 정의하는 포트의 적어도 제 2 로우에 전달되는, 기판 프로세싱 방법.
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