KR20090117732A - 봉쇄된 화학적 표면 처리 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

근접 헤드를 이용하여 기판의 표면을 준비하는 장치, 시스템 및 방법은, 기판의 표면과 근접 헤드의 헤드 표면 사이에 비-뉴턴 유체를 도포하는 것을 포함한다. 비-뉴턴 유체는 헤드 표면과 기판의 표면 사이에서 하나 이상의 측부를 따라 봉쇄 벽을 규정한다. 비-뉴턴 유체가 제공된 하나 이상의 측부는 헤드 표면과 기판의 표면 사이에서 기판 상에 처리 영역을 규정한다. 뉴턴 유체가 근접 헤드를 통해 기판의 표면에 도포되고, 도포된 뉴턴 유체는 봉쇄 벽에 의해 규정된 처리 영역 내에 실질적으로 봉쇄된다. 봉쇄된 뉴턴 유체는 기판의 표면으로부터 하나 이상의 오염물질의 제거를 돕는다. 일 실시예에서, 비-뉴턴 유체는 또한, 환경 제어된 고립 영역을 생성하는데 이용될 수 있고, 영역 내의 표면의 제어된 프로세싱을 도울 수 있다. 대안의 실시예에서, 뉴턴 유체 대신에 제 2 비-뉴턴 유체가 처리 영역에 도포된다. 제 2 비-뉴턴 유체는 기판의 표면으로부터 오염물질을 실질적으로 제거하는 기판의 표면 상에 하나 이상의 오염물질에 대해 반응한다.
Figure P1020097016599
표면 처리, 뉴턴 유체, 비-뉴턴 유체, 근접 헤드, 오염물질

Description

봉쇄된 화학적 표면 처리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTAINED CHEMICAL SURFACE TREATMENT}
발명자:
Katrina Mikhaylichenko, Mike Ravkin, Fritz Redeker, John M. de Larios,
Erik M. Freer, Mikhail Korolik
발명의 기술 분야
본 발명은 일반적으로 반도체 기판 프로세싱에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 제조 동작 동안 반도체 기판의 표면으로부터 입자들을 제거하기 위해 봉쇄된 (contained) 화학적 표면 처리를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
종래 기술의 설명
기판 제조 프로세스 동안, 기판의 표면은 각종 화학물질에 연속적으로 노출된다. 각종 제조 프로세스 동작에 이용된 화학물질은 기판의 표면 상에 형성되는 하나 이상의 오염물질의 소스일 수도 있다. 이들 오염물질은 입자로서 기판의 표면 상에 증착되고, 오염 입자들 부근 내의 디바이스 및 피처 (feature) 에 손상을 쉽게 야기할 수도 있다. 그러므로, 피처 및 디바이스에 손상을 주지 않고 적시에 그리고 효율적인 방식으로 기판의 표면으로부터 오염물질을 제거할 필요가 있다.
종래의 기판 세정 방법은 기판 표면으로부터 미립자 오염물질을 제거하도록 기계적인 힘 또는 화학물질 중 어느 하나에 의존해왔다. 크기 면에서 디바이스 및 피처 크기가 계속 감소하고 보다 섬세해짐에 따라, 세정 방법에 적용된 기계적 힘은 이들 피처 및 디바이스에 손상을 야기할 가능성을 증가시킨다. 오염물질을 제거하기 위해 화학물질을 이용하는 것은 또다른 과제를 나타내고 있다. 화학물질의 적용 및 제거는, 표면 상에 워터마크의 생성 및 다른 결함을 초래하는 제어되지 않은 (다른 문제점들 중) 비-젖음 (de-wetting) 을 야기한다. 또한, 종래의 세정 방법은 세정 동작 동안 처리 영역에 실질적으로 무-산소 또는 저 산소 환경을 제공하지 못하고 있다. 세정 동안 처리 영역 내 산소의 존재로 인해, 상호 접속부와 같은, 처리 영역에 피처를 형성하는데 이용되는 구리 및 기타 금속류가 산화하여, 이들 상호 접속부에 의해 접속된 피처 및 디바이스들이 동작하지 않을 수도 있다. 따라서, 제조 동안 효율적이고 손상을 주지 않는 오염물질의 제거가 계속되는 과제를 나타내고 있다.
전술된 관점에서, 기판의 표면으로부터 오염물질을 제거하는데 보다 효율적이고 덜 연마적인 세정 기술이 필요하다.
개요
본 발명은 기판의 표면으로부터 오염물질을 효율적으로 제거하기 위해 개선된 방법 및 장치를 제공함으로써 필요성을 충족시킨다. 본 발명은 장치 및 방법을 포함하는 다수의 방식으로 구현될 수 있다. 이하, 본 발명의 몇몇 발명 실시형태들이 설명된다.
일 실시형태에서, 근접 헤드를 이용하여 기판의 표면을 준비하는 방법이 기 술된다. 이 방법은, 기판의 표면과 근접 헤드의 헤드 표면 사이에 비-뉴턴 유체 (non-Newtonian fluid) 를 도포하는 단계를 포함한다. 비-뉴턴 유체는 헤드 표면과 기판의 표면 사이에서 하나 이상의 측부를 따라 봉쇄 벽 (containment wall) 을 규정한다. 비-뉴턴 유체가 제공된 하나 이상의 측부는 헤드 표면과 기판의 표면 사이에서 기판 상에 처리 영역을 규정한다. 뉴턴 유체가 근접 헤드를 통해 기판의 표면에 도포되고, 도포된 뉴턴 유체는 봉쇄 벽에 의해 규정된 처리 영역 내에 실질적으로 봉쇄된다. 뉴턴 유체는 기판의 표면으로부터 하나 이상의 오염물질의 실질적인 제거를 돕는다.
다른 실시형태에서, 근접 헤드를 이용하여 기판의 표면을 준비하는 방법이 기술된다. 이 방법은, 기판의 표면과 근접 헤드의 헤드 표면 사이에 제 1 비-뉴턴 유체를 도포하는 단계를 포함한다. 제 1 비-뉴턴 유체는 헤드 표면과 기판의 표면 사이에서 하나 이상의 측부를 따라 봉쇄 벽을 규정한다. 제 1 비-뉴턴 유체가 제공된 하나 이상의 측부는 헤드 표면과 기판의 표면 사이에서 기판 상에 처리 영역을 규정한다. 제 1 비-뉴턴 유체와 상이한 제 2 비-뉴턴 유체가 근접 헤드를 통해 기판의 표면에 도포되고, 도포된 제 2 비-뉴턴 유체는 봉쇄 벽에 의해 규정된 처리 영역 내에 실질적으로 봉쇄된다. 제 2 비-뉴턴 유체는 기판의 표면으로부터 하나 이상의 오염물질의 실질적인 제거를 돕는다.
다른 실시형태에서, 근접 헤드를 이용하여 기판의 표면을 준비하는 방법이 기술된다. 이 방법은, 기판의 표면과 근접 헤드의 헤드 표면 사이에 비-뉴턴 유체를 도포하는 단계를 포함한다. 비-뉴턴 유체는 헤드 표면과 기판의 표면 사이에서 하나 이상의 측부를 따라 봉쇄 벽을 규정한다. 비-뉴턴 유체가 제공된 하나 이상의 측부는 헤드 표면과 기판의 표면 사이에서 기판 상에 처리 영역을 규정한다. 제 1 뉴턴 유체가 근접 헤드를 통해 기판의 표면에 도포되고, 도포된 제 1 뉴턴 유체는 봉쇄 벽에 의해 규정된 처리 영역 내의 제 1 서브-영역 내에 실질적으로 봉쇄된다. 제 1 뉴턴 유체와 상이한 제 2 뉴턴 유체가 근접 헤드를 통해 기판의 표면에 도포되고, 도포된 제 2 뉴턴 유체는 봉쇄 벽에 의해 규정된 처리 영역 내의 제 2 서브-영역 내에 실질적으로 봉쇄된다. 제 1 뉴턴 유체 및 제 2 뉴턴 유체는 처리 영역에 의해 커버된 기판의 표면에 형성된 하나 이상의 오염물질에 대해 반응하고, 이 오염물질을 실질적으로 제거한다.
대안의 실시형태에서, 제 1 비-뉴턴 유체가, 처리 영역을 규정하는 봉쇄 벽을 형성하도록 기판의 표면과 근접 헤드의 헤드 표면 사이에 도포되고, 제 2 비-뉴턴 유체 및 제 3 비-뉴턴 유체가 처리 영역 내의 제 1 서브-영역 및 제 2 서브-영역에 도포된다. 제 2 비-뉴턴 유체 및 제 3 비-뉴턴 유체는 서로 그리고, 제 1 비-뉴턴 유체와 상이하다. 제 2 비-뉴턴 유체 및 제 3 비-뉴턴 유체는 처리 영역에 의해 커버된 기판의 표면에 형성된 하나 이상의 오염물질에 대해 반응하고, 이 오염물질을 실질적으로 제거한다.
대안의 실시형태에서, 제 1 비-뉴턴 유체가, 처리 영역을 규정하는 봉쇄 벽을 형성하도록 기판의 표면과 근접 헤드의 헤드 표면 사이에 도포된다. 제 2 비-뉴턴 유체 및 뉴턴 유체가 기판의 표면에 도포되고, 제 2 비-뉴턴 유체 및 뉴턴 유체는 처리 영역 내의 제 1 서브-영역 및 제 2 서브-영역 내에 실질적으로 봉쇄된 다. 처리 영역 내의 뉴턴 유체 및 제 2 비-뉴턴 유체는 처리 영역에 의해 커버된 기판의 표면에 형성된 하나 이상의 오염물질에 대해 반응하고, 이 오염물질을 실질적으로 제거한다.
또다른 실시형태에서, 근접 헤드를 이용하여 기판의 표면을 준비하는 방법이 기술된다. 이 방법은, 기판의 표면과 근접 헤드의 헤드 표면 사이에 비-뉴턴 유체를 도포하는 단계를 포함한다. 비-뉴턴 유체는 헤드 표면과 기판의 표면 사이에서 하나 이상의 측부를 따라 봉쇄 벽을 규정한다. 비-뉴턴 유체가 제공된 하나 이상의 측부는 헤드 표면과 기판의 표면 사이에서 기판 상에, 봉쇄 벽에 의해 외부의 제어되지 않은 환경 조건들로부터 실질적으로 고립되는 처리 영역을 규정한다. 근접 헤드를 통해 불활성 기체가 처리 영역에 적용되고, 적용된 불활성 기체는 배출되는 기체 및 화학물질을 실질적으로 대체하여 처리 영역을 차지하여, 처리 영역 내 불활성 기체의 적용은 처리 영역 내에 실질적으로 저-산소 또는 무-산소 환경을 제공하여 추가의 공정을 용이하게 한다.
또다른 실시형태에서, 근접 헤드를 이용하여 기판의 표면을 준비하는 장치가 기술된다. 이 장치는, 비-뉴턴 유체 및 뉴턴 유체를 제공하기 위해 평면 및 근접 헤드를 따라 기판을 수용 및 유지하기 위한 기판 지지 디바이스를 포함한다. 근접 헤드는 비-뉴턴 유체 도포기를 포함하여, 기판의 표면과 근접 헤드의 헤드 표면 사이에 비-뉴턴 유체를 도포한다. 도포된 비-뉴턴 유체는 헤드 표면과 기판의 표면 사이에서 하나 이상의 측부를 따라 봉쇄 벽을 규정한다. 비-뉴턴 유체가 제공된 하나 이상의 측부는 헤드 표면과 기판의 표면 사이에서 기판 상에 처 리 영역을 규정한다. 근접 헤드는 뉴턴 유체 도포기를 더 포함하여, 기판의 표면에 뉴턴 유체를 도포하고, 도포된 뉴턴 유체는 규정된 봉쇄 벽으로 인해 처리 영역 내에 실질적으로 봉쇄된다. 뉴턴 유체는 처리 영역에 의해 커버된 기판의 표면에 형성된 오염물질에 대해 반응하고, 이 오염물질을 제거한다.
전술된 장치의 대안의 실시형태에서, 제 2 비-뉴턴 유체 도포기가 봉쇄 벽에 의해 규정된 처리 영역에 제 2 비-뉴턴 유체를 도포하기 위해 이용된다. 제 2 비-뉴턴 유체는 처리 영역 내에 실질적으로 봉쇄되고, 실질적으로 오염물질을 제거하는 기판의 표면에 형성된 오염물질에 대해 반응한다.
본 발명의 다른 양태들 및 이점들은, 본 발명을 실시예의 방식으로 나타내는 첨부된 도면과 관련하여 설명된 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도면의 간단한 설명
본 발명은, 첨부된 도면과 함께 설명되는 다음의 상세한 설명을 참조하여 용이하게 이해되어야 할 수도 있다. 이들 도면은 본 발명의 바람직한 실시형태에 제한되는 것은 아니며, 단지 설명 및 이해를 위한 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에서 비-뉴턴 유체 및 뉴턴 유체를 도포하는 근접 헤드를 나타내는 간략화된 블록도이다.
도 2 는 근접 헤드를 이용하여 기판의 표면에 비-뉴턴 유체 및 뉴턴 유체를 도포하기 위한 대안의 실시형태의 측면 개략도를 나타낸다.
도 3a 는 본 발명의 일 실시형태에서, 기판의 표면에 도포된 뉴턴 유체의 상대적인 움직임을 나타내는 개략도이다.
도 3b 는 도 3a 에 도시된 실시형태의 대안의 실시형태이다.
도 3c 는 도 3a 및 도 3b 에 도시된 실시형태의 대안의 실시형태이다.
도 3d 는 도 3c 에 도시된 실시형태의 대안의 실시형태이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시형태에서, 기판의 표면에 비-뉴턴 유체 및 뉴턴 유체를 도포하는데 이용된 듀얼 근접 헤드의 간략화된 개략도를 나타낸다.
도 5 는 본 발명의 일 실시형태에서, 기판의 표면에 비-뉴턴 유체 및 2 개의 상이한 유형의 뉴턴 유체를 도포하는데 이용된 근접 헤드의 간략화된 개략도를 나타낸다.
도 6a 는 본 발명의 일 실시형태에서, 도 5 에 도시된 기판의 표면에 비-뉴턴 유체 및 2 개의 상이한 유형의 뉴턴 유체의 도포를 나타낸다.
도 6b 는 도 6a 에 도시된 실시형태의 대안의 실시형태이다.
도 6c 는 도 6a 및 도 6b 에 도시된 실시형태의 대안의 실시형태이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시형태에서, 포함된 화학물질 표면 처리를 기판의 표면에 제공하는데 수반되는 각종 동작을 나타낸다.
도 8a 내지 도 8d 는 본 발명의 일 실시형태에서 도 3a 에 도시된 실시형태의 대안의 실시형태이다.
상세한 설명
기판의 표면으로부터 오염물질을 효율적으로 제거하기 위한 몇몇 실시형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명은 이들 특정 상세의 일부 또는 전부 없이도 실행될 수도 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 다른 견지에서, 본 발명을 불필요하게 모호하지 않게 하기 위해서 잘 알려진 프로세스 동작은 상세히 설명되지 않는다.
기판의 표면으로부터 오염물질의 효과적인 제거는 기판 상에 형성된 피처 및 결과로서 생기는 반도체 제품, 예를 들어 마이크로칩의 품질 및 기능성을 유지하는데 중요하다. 본 발명의 일 실시형태에서, 뉴턴 유체, 통상적으로 세정 화학물질, DI 워터 (DIW), 또는 유체의 혼합물을 근접 헤드를 이용하여 기판의 표면에 도포함으로써 오염물질이 제거된다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 뉴턴 유체는, 그 점도가 온도 및 압력 (및 화학 조성) 에 의존하고 유체에 가해지는 전단 응력에는 의존하지 않는 유체이다. 뉴턴 유체는 뉴턴의 점성 법칙의 정의에 충실하다.
비-뉴턴 및 뉴턴 유체에 관한 추가 정보를 위해, 2005 년 6 월 30 일자로 출원되고 발명이 명칭이 "METHOD FOR REMOVING MATERIAL FROM SEMICONDUCTOR WAFER AND APPARATUS FOR PERFORMING THE SAME" 인 미국 출원번호 제 11/174,080 호를 참조할 수 있다. 이 특허 출원은, 본 출원의 양수인인 Lam Research Corporation 에게 양도되었다.
본 명세서에 설명된 바와 같이, 근접 헤드는 처리될 기판의 표면에 정밀한 체적의 유체를 전달하고, 근접 헤드가 기판의 표면에 대해 가까이에 배치될 때 기판으로부터 유체를 제거할 수 있는 기판 처리 장치이다. 일 예로, 근접 헤드는 헤드 표면을 갖고, 헤드 표면은 기판의 표면에 실질적으로 평행하게 배치된다. 헤드 표면과 기판의 표면 사이에는 매니스커스가 형성된다. 근접 헤드는 또한, 복수의 유체를 전달하도록 구성되고, 전달되는 복수의 유체를 제거하기 위해 진공 포트를 갖고 구성될 수도 있다.
본 명세서에 사용된 "매니스커스 (meniscus)" 라는 용어는, 근접 헤드의 헤드 표면과 기판의 표면 사이에서 화학물질의 표면 장력에 의해 부분적으로 속박되고 포함된 화학물질의 체적을 지칭한다. 이렇게 형성된, 매니스커스는 포함된 형상으로 표면 위에서 이동될 수 있고, 기판의 표면으로부터 오염물질, 입자 또는 원하지 않는 재료를 제거하는데 이용된다. 또한, 매니스커스 형상은 컴퓨팅 시스템을 더 포함할 수도 있는 정밀한 유체 전달 및 제거 시스템에 의해 제어될 수 있다. 매니스커스의 형성 및 기판의 표면에의 도포에 대한 더 많은 정보를 위해, 각각이 본 출원의 양수인인 Lam Research Corporation 에게 양도된 (1) 2003 년 9 월 9 일자로 공개되고 발명의 명칭이 "METHODS FOR WAFER PROXIMITY CLEANING AND DRYING" 인 미국특허 제 6,616,772 호, (2) 2002 년 12 월 24 일자로 출원되고 발명의 명칭이 "MENISCUS, VACUUM, IPA VAPOR, DRYING MANIFOLD" 인 미국특허출원번호 제 10/330,843 호, (3) 2005 년 1 월 24 일자로 공개되고 발명의 명칭이 "METHODS AND SYSTEMS FOR PROCESSING A SUBSTRATE USING A DYNAMIC LIQUID MENISCUS" 인 미국특허 제 6,988,327 호, (4) 2005 년 1 월 24 일자로 공개되고 발명의 명칭이 "PHOBIC BARRIER MENISCUS SEPARATION AND CONTAINMENT" 인 미국특허 제 6,988,326 호, 및 (5) 2002 년 12 월 3 일자로 공개되고 발명의 명칭이 "CAPILLARY PROXIMITY HEADS FOR SINGLE WAFER CLEANING AND DRYING" 인 미국특허 제 6,488,040 호를 참조할 수도 있다.
매니스커스에 대한 유체의 전달 및 제거를 제어함으로써, 매니스커스는 기판의 표면 위에서 제어 및 이동될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 근접 헤드가 정지되어 있는 동안 기판이 이동될 수 있고, 다른 실시형태에서 프로세싱 기간 동안 근접 헤드가 이동되고 기판이 정지 상태를 유지한다. 또한, 완료를 위해, 프로세싱은 임의의 방향에서 발생할 수 있고, 이와 같이 매니스커스가 수평이 아닌 면 (예를 들어, 수직 기판 또는 일정 각도로 유지되는 기판) 에 도포될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
근접 헤드에 관한 추가의 정보를 위해, 2003 년 9 월 9 일자로 공개되고 발명의 명칭이 "METHODS FOR WAFER PROXIMITY CLEANING AND DRYING" 인 미국특허 제 6,616,772 에서 설명된 바와 같은 예시적인 근접 헤드가 참조될 수 있다. 이 미국특허출원은 본 출원의 양수인인 Lam Research Corporation 에게 양도되었다.
상부 및 하부 매니스커스에 관한 추가의 정보를 위해, 2002 년 12 월 24 일자로 출원되고 발명의 명칭이 "MENISCUS, VACUUM, IPA VAPOR, DRYING MANIFOLD" 인 미국특허출원번호 제 10/330,843 호에 개시된 바와 같은 예시적인 매니스커스가 참조될 수 있다. 이 미국특허출원은 본 출원의 양수인인 Lam Research Corporation 에게 양도되었다.
일 실시형태에서, 근접 헤드는 기판의 표면과 근접 헤드의 헤드 표면 사이에 비-뉴턴 유체를 도포하기 위해 먼저 이용된다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 비-뉴턴 유체는, 적용된 전단 응력과 함께 점도가 변하는 유체이다. 비-뉴턴 유체는 뉴턴의 점성 법칙을 따르지 않는다. 전단 응력은 전단율 (shear rate) 의 비-선형 함수이다. 전단율에 대해 외견상의 점도가 얼마나 변하는가에 따라, 비-뉴턴 유체의 흐름 움직임이 또한 변화될 것이다. 비-뉴턴 유체의 예로는 고체 및 액체의 극단 사이에서 중간 정도의 위치를 차지하는 소프트 응집 물질 (soft condensed matter) 이 있다. 소프트 응집 물질은 외부 스트레스에 의해 쉽게 변형된다. 소프트 응집 물질의 예들로는, 에멀젼 (emulsion), 젤, 콜로이드, 발포체 등을 포함한다. 본 명세서 이용된 바와 같이, 에멀젼은, 예를 들어 치약, 마요네즈, 친수성 기제 (oil in water) 등과 같은 혼합되지 않는 액체의 혼합물이다.
비-뉴턴 유체의 더 많은 정보를 위해, 2005 년 6 월 15 일자로 출원되고 발명의 명칭이 "METHOD AND APPARATUS FOR CLEANING A SUBSTRATE USING NON- NEWTONIAN FLUIDS" 인 미국특허출원번호 제 11/153,957 호; 및 2005 년 6 월 15 일자로 출원되고 발명의 명칭이 "METHOD AND APPARATUS FOR TRANSPORTING A SUBSTRATE USING NON-NEWTONIAN FLUID" 인 미국특허출원번호 제 11/154,129 호가 참조될 수 있다. 이들 특허 출원은, 본 출원의 양수인인 Lam Research Corporation 에게 양도되었다.
비-뉴턴 유체는 헤드 표면과 기판의 표면 사이에서 하나 이상의 측부를 따라 봉쇄 벽 (벽) 을 규정한다. 봉쇄 벽의 하나 이상의 측부들은 기판 상에 처리 영역을 규정한다. 그 다음에, 뉴턴 유체의 매니스커스가 근접 헤드를 통해 기판의 표면에 도포되고, 도포된 뉴턴 유체는 봉쇄 벽에 의해 규정된 처리 영역 내에 실질적으로 봉쇄된다. 뉴턴 유체는, 뉴턴 유체가 처리 영역 내의 비-뉴턴 유체 의 봉쇄 벽 내에서 흐를 때 기판의 표면으로부터 오염물질의 실질적인 제거를 돕는 화학물질을 포함한다.
비-뉴턴 유체에 의해 형성된 봉쇄 벽의 목적은 2 부분이다. 첫째, 봉쇄 벽은, 처리 영역 내의 뉴턴 유체가 흘러나가는 것을 실질적으로 방지하고, 이에 의해 뉴턴 유체의 사용을 절약하는 배리어 또는 계면으로서 역할을 한다. 또한, 이들 뉴턴 유체들 중 몇몇은 소정의 위험한 특성을 가질 수도 있으므로, 뉴턴 유체를 주의깊게 다루거나 배치해야 한다. 뉴턴 유체를 제어하기 위해 봉쇄 벽을 이용함으로써, 기판의 표면으로부터 오염물질의 안전하고 효율적인 제거를 용이하게 하면서 적은 양의 뉴턴 유체가 소비된다. 둘째, 봉쇄 벽은 임의의 다른 외부 화학물질, 및 공기, 산소, 질소 등과 같은 대기 환경으로부터의 오염물질이 처리 영역 안으로 흐르는 것을 방지하는 배리어로서의 역할을 하여, 고 응집 및 오염되지 않은 뉴턴 유체가 기판의 표면에 직접 도포될 수 있다. 제어된 뉴턴 유체의 도포가 기판의 표면으로부터 효율적이고 효과적인 오염물질의 제거를 위해 제공된다. 뉴턴 유체는 오염물질의 제거를 위해 기판의 표면에 도포되는 실질적으로 무-산소인 또는 저 산소의 화학물질일 수도 있다. 봉쇄 벽을 제공하기 위해 비-뉴턴 유체를 이용함으로써, 실질적으로 무-산소 또는 저 산소 화학 처리 영역이 달성될 수 있다.
일 실시형태에서, 처리 영역 내의 산소의 존재는, 산소가 반도체 기판의 층들과 반응하게 하여, 후속 층들의 증가된 유전 상수, 열악한 접착 특징, 및 제조 프로세스에서 이용된 반도체 재료의 특성에 대한 다른 재료 변화를 초래할 수도 있 다. 무-산소 또는 저 산소 화학 처리 영역은 처리 영역 내에서 금속 피처들의 산화를 방지하고, 이에 의해 피처의 기능성을 향상시킨다.
도 1 은 기판 (110) 의 표면 (115) 에 비-뉴턴 유체 및 뉴턴 유체의 매니스커스를 도포하고, 뉴턴 유체는 비-뉴턴 유체의 하나 이상의 봉쇄 벽 (140) 내에 포함되는 근접 헤드 (130) 의 단순화된 개략도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에서 기판 (110) 은 핀 (122) 을 이용하여 캐리어 (120) 상에 수용된다. 핀 (122) 은 캐리어로부터 연장되어, 기판 (110) 이 완전히 수용 및 고정될 수도 있는 함몰된 영역을 규정한다. 일 실시형태에서, 핀들 만이 기판 (110) 의 외측 에지를 따른 에지 배제 영역 (113) 에 접촉한다. 캐리어 (120) 및 핀 (122) 이 기판 (110) 을 세정하거나 준비하기 위해 도포된 화학물질과 반응하지 않도록, 캐리어 (120) 및 핀 (122) 은 화학적으로 비활성인 재료로 이루어지거나 이 재료로 코팅된다. 비-뉴턴 유체 (101) 는 근접 헤드 (130) 를 이용하여 도포된다. 비-뉴턴 유체 (101) 는 하나 이상의 측부를 따라 봉쇄 벽 (140) 을 형성한다. 봉쇄 벽 (140) 은 기판 (110) 상에 처리 영역을 규정한다. 본 실시형태에서, 비-뉴턴 유체 (101) 는 중간에 채널을 둘러싸는 2 개의 대향하는 측부를 따라 봉쇄 벽 (140) 을 형성하는 2 개의 대향하는 측부를 따라 형성된다.
봉쇄 벽 (140) 사이에서 둘러싸인 채널이 처리 영역을 규정한다. 이 처리 영역은, 기판 (110) 의 표면 (115) 에 적용될 때 기판 (110) 의 표면 (115) 전체나 기판 (110) 의 표면 (115) 일부를 차지할 수도 있다. 그 다음에 뉴턴 유체 (102) 가 근접 헤드 (130) 를 통해 도포되고, 뉴턴 유체 (102) 는 비-뉴턴 유체 (101) 에 의해 형성된 처리 영역을 규정하는 채널 내에 포함된다. 처리 영역 내에 포함된 뉴턴 유체 (102) 는, 기판 (110) 의 표면 (115) 에 도포될 때, 기판 (110) 의 표면 (115) 전체의 처리를 제공하는 기판 (110) 의 표면 (115) 을 스캔할 수도 있다. 뉴턴 유체 (102) 는, 처리 영역 내에 포함된 뉴턴 유체 (102) 에 오염물질이 노출될 때, 기판 (110) 의 표면 (115) 으로부터 오염물질의 제거를 돕는다.
도 2 는 기판 (110) 의 표면 (115) 에 비-뉴턴 유체 (101) 및 뉴턴 유체 (102) 를 도포하는데 이용된 단일 근접 헤드의 개략도를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 에지 배제 영역 (113) 을 갖는 기판 (110) 이 캐리어 (120) 의 핀 (122) 상에 수용된다. 근접 헤드 (130) 는 비-뉴턴 유체 (101) 및 뉴턴 유체 (102) 의 매니스커스를 도포하는데 이용된다. 본 실시형태에서, 기판 (110) 의 표면 (115) 과 근접 헤드 (130) 의 헤드 표면 사이에서 기판 에지의 일부를 따라 봉쇄 벽 (140) 이 형성되도록, 비-뉴턴 유체 (101) 는 근접 헤드 (130) 를 통해 에지 배제 영역 (113) 주위에 도포된다. 본 실시형태에서, 비-뉴턴 유체 (101) 는 에지 배제 영역 (113) 에 도포되지만, 비-뉴턴 유체 (NNF; 101) 가 이 영역에 한정되지 않는다. NNF (101) 는 기판 (110) 표면 (115) 의 소정 부분에 도포될 수 있다. 봉쇄 벽 (140) 은 기판 (110) 의 표면 (115) 상에 처리 영역 (205) 을 규정한다. 본 실시형태에서, 봉쇄 벽 (140) 은 처리 영역 (205) 의 채널을 규정하는 한 쌍의 벽 (140) 에 의해 형성된다 (또는 벽으로 둘러싸인다). 뉴턴 유체 (102) 는 근접 헤드 (130) 를 통해 기판 (110) 의 표면 (115) 에 도포된다.
뉴턴 유체 (102) 가 도포되고, 뉴턴 유체 (102) 는 봉쇄 벽 (140) 에 의해 규정된 처리 영역 (205) 내에 포함된다. 채널은, 뉴턴 유체 (102) 를 비-뉴턴 유체 (101) 에 의해 형성된 봉쇄 벽 (140) 사이에서 흐르게 할 수 있다. 봉쇄 벽 (140) 사이에서 흐르는 뉴턴 유체 (102) 는, 기판 (110) 상에 형성된 피처들의 기능성을 유지하면서 하나 이상의 오염물질의 제거를 돕는다. 봉쇄 벽 (140) 내에 뉴턴 유체 (102) 의 봉쇄는, 기판 (110) 의 표면 (115) 으로부터 오염물질을 효과적으로 제거하면서 뉴턴 유체 (102) 를 덜 소비하는 것을 돕는다.
비-뉴턴 유체 (101) 에 의해 형성된 봉쇄 벽 (140) 의 두께는 기판의 표면에 도포되는 뉴턴 유체 (102) 의 하나 이상의 특징에 기초하여 변화될 수 있다. 비-뉴턴 유체 (101) 의 두께에 영향을 줄 수도 있는 뉴턴 유체 (102) 의 몇몇 특징들로는 점도, 온도, 뉴턴 유체 (102) 에 의해 가해지는 압력, 뉴턴 유체의 화학물질 등을 포함할 수도 있다.
전술된 바와 같이, 비-뉴턴 유체 (101) 는 적용된 전단 응력으로 점도가 변하는 유체이다. 비-뉴턴 유체 (101) 의 예로는, 고체 및 액체의 극단 사이에서 중도를 차지하는 소프트 응집 물질이 있다. 소프트 응집 물질은 외부 응력에 의해 쉽게 변형되고, 소프트 응집 물질의 예들로는 에멀젼, 젤, 콜로이드, 발포체 등을 포함한다. 에멀젼은, 예를 들어 치약, 마요네즈, 친수성 기제 등과 같은 혼합할 수 없는 액체의 혼합물이다. 콜로이드는 물 내에 분산된 폴리머이고, 젤라틴이 콜로이드의 예이다. 발포체는 액체 매트릭스 내에 한정된 기체 버블이고, 면도 크림이 발포체의 예이다.
기판의 표면에 도포된 비-뉴턴 유체 (101) 는 뉴턴 유체 (102) 와 실질적으로 혼합되지 않는 것으로 선택된다. 비-뉴턴 유체 (101) 는, 고체 성분, 액체 성분 및 기체 성분을 포함하는 비-수성 3 중 상태 화합물일 수도 있다. 일 실시형태에서, 고체 성분은 지방산이다. 지방산은 라우르산, 팔미트산, 스테아르산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 아라키돈산, 가둘레산 (gadoleic acid), 에루신산 (eurcic acid), 부티르산, 카프로산, 카프릴산, 미리스트산, 마르가르산, 비헤닉산 (behenic acid), 리그노스릭산 (lignoseric acid), 미리스톨레인산 (myristoleic acid), 팔미토레익산 (palmitoleic acid), 네르본산 (nervanic acid), 파리나릭산 (parinaric acid), 팀노돈산, 브라식산 (brassic acid), 클루파노돈산, 리노세릭산 (lignoceric acid), 또는 세로틴산 중 하나에 의해 한정된다.
기체 성분은 3 중 상태 화합물의 체적당 5 % 내지 99.9 % 를 차지하도록 한정된다. 다른 실시형태에서 기체 부분은 3 중 상태 바디의 약 15 % 와 약 40 % 사이를 차지할 수 있고, 또다른 실시형태에서 기체 부분은 3 중 상태 바디의 약 20 % 와 약 30 % 사이를 차지할 수 있다. 기체 또는 기체 부분을 정의하는 기체들은, 불활성 기체, 예를 들어 질소 (N2), 아르곤 (Ar), 등 일 수 있고, 또는 반응성 기체, 예를 들어 산소 (O2), 오존 (O3), 과산화수소 (H2O2), 공기, 수소 (H2), 암모니아 (NH3), 불화 수소 (HF), 염산 (HCl) 등 일 수 있다. 일 실시형태에서, 기체 부분은 단일 유형의 기체 예를 들어 질소 (N2) 만을 포함한다. 다 른 실시형태에서, 기체 부분은, 오존 (O3), 산소 (O2), 이산화탄소 (CO2), 염산 (HCl), 불화 수소 (HF), 질소 (N2), 및 아르곤 (Ar); 오존 (O3) 및 질소 (N2); 오존 (O3) 및 아르곤 (Ar); 오존 (O3), 산소 (O2) 및 질소 (N2); 오존 (O3), 산소 (O2) 및 아르곤 (Ar); 오존 (O3), 산소 (O2), 질소 (N2), 및 아르곤 (Ar); 및 산소 (O2), 아르곤 (Ar), 및 질소 (N2) 와 같은 각종 유형의 기체들의 혼합물을 포함하는 기체 혼합물이다. 기체 부분은, 결과의 기체 혼합물이 액체 부분 및 고체 부분과 조합되어 기판 세정 또는 제조 동작에 이용될 수 있는 3 중 상태의 화합물을 형성할 수 있는 한, 기본적으로 기체 유형들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
연속적 매체인 액체 성분은 DI (de-ionized) 워터, 탄화수소, 염기성 유체, 불화수소 산 (HF) 용액, 암모니아계 용액, 또는 DI 워터 및 화학물질의 혼합물 중 하나이다.
2 중 상태 화합물은 고체 성분 및 액체 성분을 포함하는 화학물이다. 3 중 상태 화합물 등에 대한 더 많은 정보를 위해, 2005 년 12 월 30 일자로 출원되고 양수인에게 양도된 가출원 번호 60/755,377 이 참조될 수도 있다.
도 3a 및 도 3b 는 기판의 표면에 비-뉴턴 유체 (101) 및 뉴턴 유체 (102) 를 도포하는 근접 헤드의 대안의 실시형태 및 기판의 움직임에 대한 근접 헤드의 상대적 움직임을 나타낸다. 도 3a 에서 알 수 있는 바와 같이, 기판 (110) 의 표면 (115) 과 근접 헤드 (130) 의 헤드 표면 사이에서 기판 (110) 의 표면에 도포 된 비-뉴턴 유체 (101) 는 2 개의 측부를 따라 봉쇄 벽 (140) 을 형성한다. 봉쇄 벽 (140) 의 2 개의 측부에 의해 규정된 처리 영역은 근접 헤드를 통해 도포된 뉴턴 유체 (102) 를 수용하도록 채널을 또한 규정한다.
일 실시형태에서, 뉴턴 유체 (102) 가 채널의 일 극점에 도포되고, 뉴턴 유체 (102) 는 다른 극점을 향해 채널 내에서 흐를 수 있다. 다른 실시형태에서, 뉴턴 유체 (102) 가 채널의 중심에 도포되고, 뉴턴 유체 (102) 는 처리 영역의 중심에서 외측 극으로 흐른다. 뉴턴 유체 (102) 는 처리 영역에 노출된 기판의 표면 상의 오염물질과 반응하고, 이 오염물질을 실질적으로 제거한다.
도 3b 는 도 3a 의 변형을 나타낸다. 도 3b 에 도시된 실시형태에서, 비-뉴턴 유체 (101) 가 기판 (110) 의 표면 (115) 과 근접 헤드의 헤드 표면 사이에 도포되고, 비-뉴턴 유체 (101) 는 3 개의 측부를 따라 봉쇄 벽 (140) 을 형성한다. 본 실시형태에서, 봉쇄 벽 (140) 에 의해 규정된 처리 영역은 근접 헤드를 따라 도포된 뉴턴 유체 (102) 를 수용하여, 도 3b 에 도시된 바와 같이, 뉴턴 유체 (102) 가 비-뉴턴 유체 (101) 의 봉쇄 벽 (140) 멀리서부터 처리 영역 내로 흐른다. 뉴턴 유체 (102) 는 처리 영역에 의해 커버된 기판 (110) 의 표면 (115) 상의 오염물질과 반응하고, 이 오염물질을 실질적으로 제거한다.
도 3c 및 도 3d 는 도 3a 및 도 3b 에 도시된 실시형태의 대안의 실시형태를 나타낸다. 도 3c 에 도시된 실시형태에서, 비-뉴턴 유체 (101) 가 기판 (110) 의 표면 (115) 과 근접 헤드의 헤드 표면 사이에서 에지 배제 영역을 따라 도포되고, 비-뉴턴 유체 (101) 는 기판 (110) 의 에지 배제 영역을 따라 봉쇄 벽 (140) 을 형성한다. 본 실시형태에서, 봉쇄 벽 (140) 은 기판 (110) 의 표면 (115) 전체를 커버하는 처리 영역을 규정한다. 뉴턴 유체 (102) 는 근접 헤드를 통해 도포되고, 도 3c 에 도시된 바와 같이, 뉴턴 유체 (102) 는 비-뉴턴 유체 (101) 에 의해 형성된 처리 영역 위의 봉쇄 벽 (140) 내에서 흐른다. 뉴턴 유체 (102) 는 처리 영역 내에서 기판 (110) 의 표면 (115) 상의 오염물질과 반응하고, 이 오염물질을 실질적으로 제거한다.
도 3d 에 도시된 대안의 실시형태에서, 제 2 비-뉴턴 유체 (101-A) 가 도 3c 에 도시된 뉴턴 유체 (102) 대신에 도포된다. 본 실시형태에서, 도 3c 에 도시된 바와 같이, 제 1 비-뉴턴 유체 (101) 에 의해 형성된 봉쇄 벽 (140) 은 기판 (110) 의 표면 (115) 전체를 커버하는 처리 영역을 규정한다. 제 2 비-뉴턴 유체 (101-A) 가 근접 헤드를 통해 도포되고, 도 3d 에 도시된 바와 같이, 제 2 비-뉴턴 유체 (101-A) 는 제 1 비-뉴턴 유체 (101-A) 에 의해 형성된 처리 영역 내의 봉쇄 벽 (140) 내에서 흐른다. 제 2 비-뉴턴 유체 (101-A) 는 처리 영역 내에서 기판 (110) 의 표면 (115) 상의 오염물질과 반응하고, 이 오염물질을 실질적으로 제거한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시형태에서 비-뉴턴 유체 (101) 및 뉴턴 유체 (102) 가 기판 (110) 의 표면 (115) 에 도포되는데 이용되는 듀얼 근접 헤드를 포함하는 장치의 간단한 개략도를 나타낸다. 도 7 의 프로세스 동작과 관련되어 설명된 본 실시형태는, 동작 605 에 나타난 바와 같이, 기판 (110) 이 캐리어 (120) 상에 수용 및 탑재되고 평면을 따라 이동된다. 캐리어 (120) 는, 기판 (110) 의 표 면 (115) 의 상이한 부분이 기판 (110) 의 표면 (115) 에 도포된 뉴턴 유체 (102) 에 노출되도록, 평면을 따라 기판 (110) 을 고정시키고, 수평축을 따라 기판 (110) 을 이동시키며, 회전축을 따라 기판 (110) 을 회전시키도록 구성된다. 기판 (110) 은 에지 배제 영역 (113) 을 포함한다. 캐리어 (120) 는, 기판 (110) 을 수용 및 고정하는 핀 (122), 및 회전축을 따라 기판 (110) 을 회전시키고 수평축을 따라 기판 (110) 을 이동시키는 모터 및 휠 (미도시) 을 포함한다. 캐리어 (120) 는 기판 (110) 의 여러 부분이 뉴턴 유체 (102) 에 노출되도록 수평축을 따라 이동한다. 수평축을 따른 캐리어의 속도는, 기판 (110) 의 표면 (115) 으로부터 효과적인 오염물질 제거를 위해 뉴턴 유체 (102) 에 대한 기판 (110) 의 표면 (115) 의 실질적인 노출을 허용하도록 조정될 수 있다.
수평 이동에 추가하여, 캐리어 (120) 는 회전축을 따라 기판을 회전시키도록 구성된다. 기판은, 기판 (110) 표면 (115) 으로부터 오염물질 효과적인 제거를 위해 뉴턴 유체 (102) 에 기판의 표면을 실질적으로 노출시키기 위한 속도에서 회전된다. 도 4 에 도시된 실시형태는 처리 영역의 중심에, 그리고 그 처리 영역의 극단부들로부터 떨어진 곳에 뉴턴 유체 (102) 가 도포되어, 처리 영역 (205) 에 노출된 기판의 표면으로부터 오염물질을 실질적으로 제거하는 처리 영역 내에서 뉴턴 유체 (102) 가 흐르는 것을 나타낸다.
계속해서 도 4 를 참조하면, 2 개의 근접 헤드 (130 및 135) 가 서로 평행하도록 탑재되고, 기판 (110) 을 갖는 캐리어 (120) 가 2 개의 근접 헤드 (130 및 135) 사이에서 축을 따라 이동할 수 있도록 적절한 공간을 제공하며, 근접 헤드들 (130 및 135) 은 기판의 상부면 및 하부면 (115) 의 적어도 일부를 각각 커버한다. 근접 헤드들 (130 및 135) 내의 비-뉴턴 유체 도포기는, 동작 610 에 나타난 바와 같이, 근접 헤드들 (130 및 135) 의 헤드 표면과 기판 (110) 의 표면 (115) 사이에 비-뉴턴 유체 (101) 를 도포하는데 이용된다. 비-뉴턴 유체 도포기 (미도시) 는 비-뉴턴 유체 (101) 를 수용하기 위한 유입구 및 근접 헤드들 (130 및 135) 을 통해 기판의 표면 (115) 에 비-뉴턴 유체 (101) 를 공급하기 위한 유출구를 갖고 비-뉴턴 유체 (101) 를 저장하기 위한 저장소를 포함한다. 비-뉴턴 유체 도포기는 유체 매니스커스 형태로 기판 (110) 의 표면 (115) 에 비-뉴턴 유체 (101) 를 공급한다.
비-뉴턴 유체 (101) 는 기판 (110) 의 각 표면 (115) 상에 처리 영역 (205) 을 규정하는 봉쇄 벽 (140) 을 형성한다. 도 4 에 도시된 실시형태에서, 기판 (110) 의 상하부면 (115) 의 에지 배제 영역 (113) 에 비-뉴턴 유체 (101) 를 도포함으로써, 처리 영역 (205) 이 기판 (110) 의 상하부면 (115) 에 형성되어 기판 (110) 의 표면 (115) 전체를 커버한다.
근접 헤드들 (130 및 135) 내, 또는 근접 헤드들에 접속된 뉴턴 유체 도포기는 기판 (110) 의 각 표면 (115) 과 근접 헤드들 (130 및 135) 의 각 헤드 표면 사이에 뉴턴 유체 (102) 를 도포하는데 이용되고, 동작 615 에 나타난 바와 같이, 뉴턴 유체 (102) 는 기판 (110) 의 상하부면 (115) 상에 형성된 처리 영역 (105) 내에 실질적으로 포함된다. 뉴턴 유체 도포기 (미도시) 는 유입구 및 한 쌍의 유출구를 갖고 뉴턴 유체 (102) 를 위한 저장소를 포함한다. 유입구는 더 깨끗하 고 더 프레시한 뉴턴 유체 (102) 를 뉴턴 유체 도포기 안에 수용하기 위해 이용된다.
제 1 유출구는 근접 헤드들 (130 및 135) 을 통해 뉴턴 유체 (102) 를 기판의 표면에 공급하기 위해 이용된다. 뉴턴 유체 도포기의 제 2 유출구는, 더 깨끗한 뉴턴 유체 (102) 가 보다 효과적인 세정을 위해 도입될 수 있도록, 오염물질과 혼합된 뉴턴 유체를 제거하는데 이용된다. 뉴턴 유체 도포기는 처리 영역 (205) 내에서 유체 매니스커스의 형태로 뉴턴 유체 (102) 를 기판 (110) 의 표면 (115) 에 공급한다. 봉쇄 벽 (140) 에 의해 규정되고 처리 영역 (205) 내에 형성된 채널은 뉴턴 유체 (102) 를 비-뉴턴 유체 (101) 의 봉쇄 벽 (140) 사이에서 흐르게 할 수 있다. 채널 내에 흐르는 뉴턴 유체 (102) 는 하나 이상의 오염물질에 대해 반응하고, 동작 620 에 나타난 바와 같이 처리 영역 (205) 에서 기판 (110) 의 상하부면 (115) 으로부터 오염물질을 제거한다.
기판 (110) 을 운반하는 캐리어 (120) 의 속도는, 근접 헤드들 (130 및 135) 에 의해 도포될 때 비-뉴턴 유체 (101) 상에 가해진 뉴턴 유체 (102) 의 압력이 캐리어 (120) 의 움직임에 의해 야기된 비-뉴턴 유체 (101) 의 시프트에 의해 대등해지도록 (counter-balanced) 조정될 수도 있다. 유사하게, 비-뉴턴 유체 (101) 의 두께는, 비-뉴턴 유체 (101) 가 뉴턴 유체 (102) 를 실질적으로 포함할 수 있게 하도록 뉴턴 유체 (102) 의 하나 이상의 특징에 기초하여 조정될 수 있다.
다른 실시형태에서, 비-뉴턴 유체 (101) 는, 비-뉴턴 유체 (101) 가 기판 (110) 의 전체 상하부면 (115) 을 커버하는 처리 영역 (205) 을 형성하도록, 캐리 어 (120) 상에 수용된 기판 (110) 의 에지 배제 영역 (113) 바로 외측의 캐리어 (120) 상의 영역에서 캐리어 (120) 의 표면과 근접 헤드의 헤드 표면 사이에 도포된다. 본 실시형태에서, 비-뉴턴 유체 매니스커스의 봉쇄 벽 (140) 은 근접 헤드 (130) 의 헤드 표면과 기판의 에지 배제 영역 (113) 바로 외측의 캐리어 (120) 의 상부면 사이에 원형 배리어를 형성한다. 도 4 를 참조하여 논의된 실시형태에서, 비-뉴턴 유체 (101) 의 봉쇄 벽 (140) 은 근접 헤드의 헤드 표면과 기판의 상하부면 (115) 사이에 원형 배리어를 형성한다.
그러나, 기판 (110) 의 상하부면 (115) 전체가 처리 영역에 의해 반드시 둘러싸일 필요는 없다. 다른 실시형태에서, 근접 헤드들 (130 및 135) 은 기판 (110) 의 표면 (115) 에 비-뉴턴 유체 (101) 를 도포하는데 이용될 수 있고, 처리 영역 (205) 은 기판 (110) 의 표면 (115) 의 일부만 커버하는 기판 (110) 의 상하부면 (115) 에 형성된다. 본 실시형태에서, 수평축을 따라 이동되는 것에 추가하여 기판 (110) 은, 기판 (110) 의 표면 (115) 의 상이한 부분이 처리 영역 (205) 내에 포함된 뉴턴 유체 (102) 에 실질적으로 노출되도록 기판 (110) 이 근접 헤드들 (130 및 135) 하에 있을 때 회전축을 따라 회전된다.
본 실시형태에서, 근접 헤드는 구성에 있어서 반드시 "헤드" 일 필요가 없을 수도 있지만, 비-뉴턴 유체 도포기 및 뉴턴 유체 도포기가, 제어되고, 안정되고, 다루기 쉬운 비-뉴턴 유체 (101) 및 뉴턴 유체 (102) 의 유체 매니스커스를 생성할 수 있는 방식으로 구성될 수도 있는 한, 예를 들어, 매니폴드, 원형 퍽, 바, 스퀘어, 타원형 퍽, 튜브, 판 등과 같은 임의의 적절한 구성, 형상, 및/또는 크기일 수 도 있다.
현 발명의 실시형태는 기판의 표면에 비-뉴턴 유체 (101) 및 뉴턴 유체 (102) 를 도포하는 것에 한정되지 않는다. 도 4 에 도시된 현 발명의 실시형태는 또한, 기판의 표면에 하나 이상의 비-뉴턴 유체 (101) 를 도포하는데 이용될 수도 있다. 본 실시형태에서, 근접 헤드에는 2 개의 비-뉴턴 유체 도포기가 장착된다. 제 1 비-뉴턴 유체 도포기는 제 1 비-뉴턴 유체 (101) 가 기판 (110) 의 각 표면 (115) 상에 처리 영역 (205) 을 규정하는 봉쇄 벽 (140) 을 형성하도록, 기판 (110) 의 표면 (115) 과 근접 헤드들 (130 및 135) 의 헤드 표면 사이에 제 1 비-뉴턴 유체 (101) 를 공급하는데 이용된다. 도 4 에 도시된 실시형태는 기판 (110) 의 상하부면 (115) 전체를 커버하는 처리 영역 (205) 을 나타내었지만, 처리 영역 (205) 은 기판 (110) 의 상하부면 (115) 의 일부 만을 커버할 수도 있다. 제 2 비-뉴턴 유체 도포기는, 제 2 비-뉴턴 유체 (101-A) 가 기판 (110) 의 상하부면 (115) 상에 형성된 처리 영역 내에 실질적으로 포함되도록, 제 1 비-뉴턴 유체 (101) 와 상이한 제 2 비-뉴턴 유체 (101-A) 를 처리 영역 (205) 에 도포하는데 이용된다. 처리 영역 (205) 내에서 흐르는 제 2 비-뉴턴 유체 (101-A) 는 오염물질을 실질적으로 제거하는 처리 영역 (205) 에 노출된 기판의 표면 상에 존재하는 오염물질과 반응한다.
현 발명의 실시형태는 기판의 표면에 단일 유형의 뉴턴 유체 (102) 를 도포하는 것에 제한되지 않는다. 현 발명의 실시형태는 또한, 기판의 표면에 하나 이상의 유형의 뉴턴 유체 (102) 를 도포하는데 이용될 수 있다. 도 5 는 기판 (110) 의 표면 (115) 에 하나를 초과하는 유형의 뉴턴 유체 (102) 를 도포하는데 이용된 근접 헤드 (130) 의 변형을 나타낸다.
도 5 에 도시된 실시형태에서, 비-뉴턴 유체 (101) 는 근접 헤드 (130) 를 이용하여 기판 (110) 의 표면 (115) 과 근접 헤드 (130) 의 헤드 표면 사이에 도포된다. 도포된 비-뉴턴 유체 (101) 는 헤드 표면과 기판 표면 (115) 사이에서 하나 이상의 측부를 따라 봉쇄 벽 (140) 을 규정한다. 본 실시형태에서, 비-뉴턴 유체 (101) 는 기판 (110) 의 에지 배제 영역 (113) 을 따라 도포되고, 봉쇄 벽 (140) 은 기판 표면 (115) 의 나머지 부분을 커버하는 처리 영역 (205) 을 둘러싼다.
제 1 뉴턴 유체 (102-A) 가 근접 헤드 (130) 를 이용하여 기판 (110) 의 표면 (115) 에 도포되고, 제 1 뉴턴 유체 (102-A) 는 봉쇄 벽 (140) 에 의해 규정된 기판 (110) 의 처리 영역 (205) 내의 제 1 처리 서브-영역 (207) 내에 실질적으로 포함된다. 제 2 뉴턴 유체 (102-B) 는, 제 2 뉴턴 유체 (102-B) 가 기판 (110) 의 처리 영역 (205) 내의 제 2 처리 서브-영역 (209) 내에 실질적으로 포함되도록, 근접 헤드 (130) 를 이용하여 기판의 표면 (115) 에 도포된다. 제 1 뉴턴 유체 (102-A) 및 제 2 뉴턴 유체 (102-B) 는 서로 상이하고, 제 1 뉴턴 유체 및 제 2 뉴턴 유체가 비-뉴턴 유체 (101) 와 실질적으로 혼합되지 않도록 선택된다. 제 1 처리 서브-영역 (207) 은 비-뉴턴 유체 (101) 에 의해 제 2 처리 서브-영역 (209) 과 분리된다. 2 개의 뉴턴 유체들 (102-A 및 102-B) 은, 처리 영역 (205) 에 도포될 때 기판 (110) 의 표면 (115) 상에 존재하는 각종 오염물질에 대해 독립적 으로 반응하고, 기판 (110) 의 표면 (115) 으로부터 오염물질을 실질적으로 제거하는 것을 돕는다.
도 5 의 대안의 실시형태에서, 제 1 뉴턴 유체 (102-A) 및 제 2 뉴턴 유체 (102-B) 대신에 제 2 비-뉴턴 유체 (101-A) 및 제 3 비-뉴턴 유체 (101-B) 가 처리 영역 (205) 내에 도포된다. 본 실시형태에서, 제 1 비-뉴턴 유체 (101) 는 근접 헤드 (130) 를 이용하여 기판 (110) 의 표면 (115) 과 근접 헤드 (130) 의 헤드 표면 사이에 도포된다. 도포된 비-뉴턴 유체 (101) 는 헤드 표면과 기판 표면 (115) 사이에서 하나 이상의 측부를 따라 봉쇄 벽 (140) 을 규정한다. 본 실시형태에서, 제 1 비-뉴턴 유체 (101) 는 기판 (110) 의 에지 배제 영역 (113) 을 따라 도포되고, 봉쇄 벽 (140) 이 기판 표면 (115) 의 나머지 부분을 커버하는 처리 영역 (205) 을 둘러싼다. 근접 헤드 (130) 를 이용하여 제 2 비-뉴턴 유체 (101-A) 가 기판 (110) 의 표면 (115) 에 도포되고, 제 2 뉴턴 유체 (101-A) 는 봉쇄 벽 (140) 에 의해 규정된 기판 (110) 의 처리 영역 (205) 내의 제 1 처리 서브-영역 (207) 내에 실질적으로 포함된다. 제 3 비-뉴턴 유체 (101-B) 는, 제 3 비-뉴턴 유체 (101-B) 가 기판 (110) 의 처리 영역 (205) 내의 제 2 처리 서브-영역 (209) 내에 실질적으로 포함되도록, 근접 헤드 (130) 를 이용하여 기판의 표면 (115) 에 도포된다. 제 2 비-뉴턴 유체 (101-A) 및 제 3 비-뉴턴 유체 (101-B) 는 서로, 그리고 제 1 비-뉴턴 유체 (101) 와 상이하고, 제 1 비-뉴턴 유체 (101) 와 실질적으로 혼합되지 않도록 선택된다. 제 1 처리 서브-영역 (207) 은 제 1 비-뉴턴 유체 (101) 에 의해 제 2 처리 서브-영역 (209) 과 분리된다. 처리 영 역 내의 2 개의 비-뉴턴 유체들 (101-A 및 101-B) 은 처리 영역 (205) 에 노출된 기판 (110) 의 표면 (115) 상에 존재하는 각종 오염물질에 대해 반응하고, 기판 (110) 의 표면 (115) 으로부터 이 오염물질을 실질적으로 제거하는 것을 돕는다.
대안의 실시형태에서, 제 1 비-뉴턴 유체 (101) 는 처리 영역 (205) 을 규정하는 기판 (110) 의 표면 (115) 과 근접 헤드의 헤드 표면 사이에서 기판의 표면에 도포된다. 본 실시형태에서, 제 2 비-뉴턴 유체 (101-A) 는, 그 제 2 비-뉴턴 유체가 처리 영역 (205) 의 제 1 서브-영역 (207) 내에 포함되도록 기판의 표면에 도포된다. 뉴턴 유체 (102) 는, 그 뉴턴 유체 (102) 가 처리 영역 (205) 의 제 2 서브-영역 (209) 내에 실질적으로 포함되도록 기판 (110) 의 표면 (115) 에 도포된다. 제 2 비-뉴턴 유체 (101-A) 및 뉴턴 유체 (102) 는, 그 제 2 비-뉴턴 유체 및 뉴턴 유체가 제 1 비-뉴턴 유체 (101) 와 상이하고 제 1 비-뉴턴 유체 (101) 와 실질적으로 혼합되지 않도록 선택된다. 제 1 처리 서브-영역 (207) 은 제 1 비-뉴턴 유체 (101) 에 의해 제 2 처리 서브-영역 (209) 과 분리된다. 제 2 비-뉴턴 유체 (101-A) 및 처리 영역 내의 뉴턴 유체 (102) 는 처리 영역 (205) 에 노출된 기판 (110) 의 표면 (115) 상에 존재하는 각종 오염물질과 독립적으로 반응하고, 기판 (110) 의 표면 (115) 으로부터 이 오염물질을 실질적으로 제거하는 것을 돕는다.
도 6a 에 도시된 다른 실시형태에서, 처리 영역 (205) 은, 기판 (110) 의 표면 (115) 의 일부만을 커버하는 봉쇄 벽 (140) 에 의해 규정된다. 본 실시형태에서, 기판 (110) 의 표면 (115) 의 여러 부분들은, 기판 (110) 의 표면 (115) 및/ 또는 근접 헤드 (130) 를 이동시킴으로써 제 1 뉴턴 유체 (102-A) 및 제 2 뉴턴 유체 (102-B) 에 연속적으로 노출되어, 2 개의 뉴턴 유체들 (102-A 및 102-B) 각각이 처리 영역 내의 기판 상에 존재하는 오염물질에 독립적으로 작용하여 기판 (110) 의 표면 (115) 으로부터 오염물질을 실질적으로 제거한다.
도 6b 에 도시된 대안의 실시형태에서, 제 2 비-뉴턴 유체 (101-A) 및 제 3 비-뉴턴 유체 (101-B) 는, 그 제 2 비-뉴턴 유체 (101-A) 및 제 3 비-뉴턴 유체 (101-B) 가 처리 영역 (205) 내의 제 1 서브-영역 (207) 및 제 2 서브-영역 (209) 내에 실질적으로 포함되도록 기판 (110) 의 표면 (115) 에 도포된다. 도 6a 를 참조하여 언급된 바와 같이, 기판 (110) 의 각종 부분은, 기판 (110) 의 표면 및/또는 근접 헤드 (130) 를 이동시킴으로써 처리 영역 (205) 내에 포함된 2 개의 비-뉴턴 유체들 (101-A 및 101-B) 에 연속적으로 노출된다. 2 개의 비-뉴턴 유체들 (101-A 및 101-B) 은 기판 (110) 의 표면 (115) 상에 형성된 오염물질에 대해 독립적으로 반응하여 그 오염물질들을 실질적으로 제거한다.
도 6c 에 도시된 또다른 실시형태에서, 제 2 비-뉴턴 유체 (101-A) 는 처리 영역 (205) 내의 제 1 서브-영역 (207) 에 도포되고, 뉴턴 유체 (102) 는 처리 영역 (205) 내의 제 2 서브-영역 (209) 에 도포된다. 본 실시형태에서, 도 6a 및 도 6b 를 참조하여 언급된 바와 같이, 기판 (110) 의 표면 (115) 의 각종 부분은, 기판 (110) 의 표면 (115) 및/또는 근접 헤드 (130) 를 이동시킴으로써 제 2 비-뉴턴 유체 (101-A) 및 뉴턴 유체 (102) 에 연속적으로 노출되어, 제 2 비-뉴턴 유체 (101-A) 및 뉴턴 유체 (102) 가 처리 영역 내의 기판 상에 존재하는 오염물질에 대 해 독립적으로 작용하여 기판 (110) 의 표면 (115) 으로부터 오염물질을 실질적으로 제거한다.
통상적인 기판의 제조 프로세스에서, 제조에 이용된 화학물질 및 외부의 제어되지 않은 환경은 기판에 형성된 피처 또는 층들의 산화를 야기할 수도 있다. 이 산화는 후속 공정에 영향을 줄 수도 있다. 예를 들어, 과도한 산화는 몇몇 층들이 적절하게 접착되는 것을 막을 수도 있고, 또는 층들 또는 피처들 사이에 원하는 바 보다 적은 도전성의 인터페이스를 야기할 수 있다. 예를 들어, 금속 층들의 무전해 도금에서, 무전해 도금 프로세스는 기판 (110) 의 표면 특징 및 조성에 크게 의존한다. 기판의 표면 상에 산화가 발생하는 경우, 무전해 증착 프로세스는 산소의 존재로 인해 형성된 원자 차원의 얇은 금속 산화층의 형성에 의해 억제된다. 증가된 비용 및 전체 제조를 위한 시간을 초래하는 산화된 (금속 산화물) 층을 제거하는 추가의 단계가 무전해 증착 프로세스에 앞서 수행되어야 한다. 이어지는 제조에 앞서 표면 준비 시퀀스를 관리하는 것은 전체 제조 프로세스에서 중요하다.
도 8a 내지 도 8d 에 도시된 실시형태에서, 근접 헤드 (130) 는, 기판 (110) 의 표면 (115) 상에 다른 피처, 구조물 또는 층들의 형성을 용이하게 하기 위해서 기판 상의 처리 영역 내에 실질적으로 무-산소 환경을 제공하는데 이용된다. 도 8a 를 참조하면, 비-뉴턴 유체 (101) 가 근접 헤드 (130) 를 이용하여 기판 (110) 의 표면 (115) 과 근접 헤드 (130) 의 헤드 표면 사이에 도포된다. 도포된 비-뉴턴 유체 (101) 는 헤드 표면과 기판 (110) 의 표면 (115) 사이에서 봉쇄 영역 (205) 을 따라 봉쇄 벽 (140) 을 규정한다. 일 실시형태에서, 비-뉴턴 유체 (101) 가 기판 (110) 의 에지 배제 영역 (113) 을 따라 도포되고, 봉쇄 벽 (140) 은 기판 (110) 의 활성 표면 (115) 전체를 커버하는 처리 영역 (205) 을 둘러싼다.
일 실시형태에서, 불활성 기체가 근접 헤드 (130) 를 이용하여 처리 영역 (205) 에, 기판 (110) 의 표면 (115) 에 도포될 수도 있고, 불활성 기체는 처리 영역 (205) 내에 존재할 수도 있는 임의의 화학물질 또는 기체들을 치환하여 불활성 기체가 처리 영역 (205) 을 차지한다. 처리 영역 (205) 으로의 불활성 기체의 적용은, 외부의 제어되지 않은 환경으로부터 실질적으로 고립되는 처리 영역 (205) 내에 실질적으로 무-산소 환경을 제공한다.
처리 영역 내에 실질적으로 무-산소 환경을 생성하고, 봉쇄 벽 (140) 을 이용하여 처리 영역 (205) 을 실질적으로 고립시킴으로써, 기판이 외부 제어되지 않은 환경 (예를 들어, 원하는 바 보다 더 많은 산소 또는 습기를 포함하는 다른 원하지 않는 요소들을 갖는 환경) 과 접촉하는 것을 방지하면서, 다른 피처들, 층들 또는 구조물들의 프로세싱 바로 후에, (전해 도금 또는 무전해 도금, 에칭 등과 같은) 상이한 층들, 피처들, 또는 구조물들을 세정, 준비, 또는 제조하는 것이 가능하다.
본 명세서에 지칭된 바와 같이, 불활성 기체는 근접 헤드의 헤드 표면과 기판의 표면 사이에서 처리 영역을 제어하는데 이용되고, 여기서 비-뉴턴 유체가 둘러싸인 처리 영역 (205) 을 생성한다. 일 실시형태에서, 불활성 기체 제어 시 스템 (미도시) 이 매니폴드 (미도시) 를 통해 근접 헤드 (130) 의 하나 이상의 부분들에 커플링될 수도 있다. 매니폴드는 컴퓨터 제어 또는 수동 제어를 이용하여, 불활성 기체가 포트를 통해 처리 영역 안으로 도입되는 것을 제어한다.
일 예로, 불활성 기체 제어 시스템은, 펌프, 게이지, 처리 영역 안으로의 불활성 기체의 펌핑 및 처리 영역 밖으로의 산소 또는 화학물질의 펌핑을 계측하고 제어하는 제어부 및 밸브를 포함할 수도 있다. 클린룸 설비 (미도시) 는 또한, 불활성 기체가 근접 헤드를 통해 도포될 수 있도록 불활성 기체 제어 시스템에 커플링될 수도 있고, 이에 따라 산소를 불활성 기체로 대체하는 것을 허용한다 (즉, 이전에 산소 또는 산소를 포함하는 화학물질에 의해 차지된 공간은 이제 불활성 기체로 채워진다). 산소 또는 다른 화학물질을 제거하는 펌프가 모니터링되므로, 적합한 상태가 제조 프로세스의 임의의 단계 동안 유지될 수 있다. 계량, 수동 제어 및/또는 컴퓨터 제어는 비제한적으로 N2, Ar, He, Ne, Kr, Xe 등과 같은 불활성 기체의 펌핑 및 흐름을 모니터링 및 조정할 수 있다.
도 8b 를 참조하면, 배리어 층 (820) 이 처리 영역에 형성될 수도 있다. 배리어 재료들은, 예를 들어 TaN, Ta, Ru 등 일 수도 있다. 배리어 층 (820) 은, 예를 들어 무전해 도금 프로세스를 이용하여 형성될 수 있다. 에칭 화학물질이 처리 영역 안으로 도입되어, 산화물 제거, 또는 배리어 층 (820) 의 추가 프로세싱을 허용할 수도 있다. 그러나, 배리어 층 (820) 의 세정 및 에칭은 처리 영역 (205) 이 실질적으로 무산소로 유지되기 때문에 산소의 존재 밖에서 이루어진 다. 배리어 층 (820) 의 제조 다음에는, 도 8c 에 도시된 바와 같이, 배리어 층 (820) 을 형성하는데 이용된 화학물질이 실질적으로 제거되고, 처리되고, 세정될 수 있도록 다른 불활성 기체 적용이 이어질 수도 있다.
처리 영역 (205) 내에 실질적으로 무-산소 환경을 제공하는 것에 추가하여, 규정된 실시형태들은 처리 영역 내의 환경을 제어함으로써 기판의 표면의 제어되지 않은 비-젖음을 방지하고, 이에 의해 매우 효율적인 제조 프로세스를 제공한다.
도 8d 에 도시된 바와 같이, 제조 프로세스는 다른 도금 적용을 계속할 수도 있다. 도금 적용은 전해도금 또는 무전해 도금을 이용하여, 기판 (110) 의 층 상에 도금층을 퇴적할 수도 있다. 기판과의 접촉이 요구되는 전해도금 프로세스, 또는 기판의 표면 상에 도금층을 형성하는데 이용된 무전해 도금 프로세스는 임의의 개수의 형태로 구성될 수도 있다.
도금 동작을 수행하기 위한 시스템 및 프로세스의 예는, 각각 본 명세서에 참조로서 통합되는 (1) 2005 년 3 월 8 일자로 공개된 미국특허 제 6,864,181 호; (2) 2004 년 12 월 15 일자로 출원되고 발명의 명칭이 "WAFER SUPPORT APPARATUS FOR ELECTROPLATING PROCESS AND METHOD FOR USING THE SAME" 인 미국특허출원번호 제 11/014,527 호; (3) 2004 년 6 월 28 일자로 출원되고 발명의 명칭이 "METHOD AND APPARATUS FOR PLATING SEMICONDUCTOR WAFERS" 인 미국특허출원번호 제 10/879,263 호; (4) 2004년 6 월 28 일자로 출원되고 발명의 명칭이 "ELECTROPLATING HEAD AND METHOD FOR OPERATING THE SAME" 인 미국특허출원번호 제 10/879,396 호; (5) 2004 년 6 월 30 일자로 출원되고 발명의 명칭이 "APPARATUS AND METHOD FOR PLATING SEMICONDUCTOR WAFERS" 인 미국특허출원번호 제 10/882,712 호; (6) 2005 년 8 월 16 일자로 출원되고 발명의 명칭이 "REDUCING MECHANICAL RESONANCE AND IMPROVED DISTRIBUTION OF FLUIDS IN SMALL VOLUME PROCESSING OF SEMICONDUCTOR MATERIALS" 인 미국특허출원번호 제 11/205,532 호; 및 (7) 2006 년 4 월 4 일자로 출원되고 발명의 명칭이 "METHODS AND APPARATUS FOR FABRICATING CONDUCTIVE FEATURES ON GLASS SUBSTRATES USED IN LIQUID CRYSTAL DISPLAYS" 인 미국특허출원번호 제 11/398,254 호에 보다 상세히 설명된다. 따라서, 현 발명의 실시형태는 처리 영역 내에 실질적으로 무-산소 환경을 제공하는데 이용될 수도 있다.
전술된 발명은 명확한 이해를 목적으로 다소 상세하게 설명되었으나, 청구 범위 내에서 임의의 변경 및 변형이 실시될 수도 있음이 명백할 것이다. 따라서, 본 실시형태들은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 고려되어야 하며, 본 발명은 본 명세서에 주어진 상세에 한정되지 않고, 첨부된 청구항들의 범위 및 균등 범위 내에서 변형될 수도 있다.

Claims (27)

  1. 근접 헤드를 이용하여 기판의 표면을 준비하는 방법으로서,
    상기 기판의 표면과 상기 근접 헤드의 헤드 표면 사이에 비-뉴턴 유체 (non-Newtonian fluid) 를 도포하는 단계; 및
    상기 근접 헤드를 통해 상기 기판의 표면에 뉴턴 유체를 도포하는 단계를 포함하고,
    상기 비-뉴턴 유체는 상기 헤드 표면과 상기 기판의 표면 사이에서 하나 이상의 측부들을 따라 봉쇄 벽 (containment wall) 을 규정하고, 상기 비-뉴턴 유체의 하나 이상의 측부들은 상기 헤드 표면과 상기 기판의 표면 사이에서 상기 기판 상에 처리 영역을 규정하고,
    상기 뉴턴 유체는 상기 비-뉴턴 유체에 의해 점유된 영역으로부터 실질적으로 배제되고, 상기 봉쇄 벽으로 인해 상기 처리 영역 내에 실질적으로 유지되고, 상기 뉴턴 유체는 상기 기판의 표면으로부터 하나 이상의 오염물질들의 제거를 돕는, 기판의 표면을 준비하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비-뉴턴 유체의 상기 하나 이상의 측부들을 상기 헤드 표면과 상기 기판의 표면 사이의 한 쌍의 벽으로서 규정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 한 쌍의 벽은 상기 처리 영역을 위한 채널을 규정하고, 상기 채널은 상 기 뉴턴 유체가 상기 채널 내에서 상기 비-뉴턴 유체 사이에서 흐르게 할 수 있는, 기판의 표면을 준비하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 봉쇄 벽들은 선단 벽 및 후단 벽을 포함하고,
    상기 선단 벽은 상기 비-뉴턴 유체에 의해 형성되고, 상기 후단 벽은 진공에 의해 형성되며, 상기 뉴턴 유체가 상기 비-뉴턴 유체의 선단 벽과 상기 진공의 후단 벽 사이에 둘러싸이도록 하는, 기판의 표면을 준비하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 비-뉴턴 유체의 하나 이상의 측부들을 상기 헤드 표면과 상기 기판의 표면 사이의 단일 벽으로서 규정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 단일 벽은 상기 처리 영역을 규정하고, 상기 단일 벽은 상기 뉴턴 유체가 상기 비-뉴턴 유체로부터 멀어지는 일 방향으로 흐르게 할 수 있는, 기판의 표면을 준비하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 비-뉴턴 유체의 하나 이상의 측부들을 상기 헤드 표면과 상기 기판의 표면 사이의 3 개의 벽들의 세트로서 규정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 3 개의 벽들의 세트는 개방측을 갖는 상기 처리 영역을 위한 채널을 규 정하고, 상기 채널은 상기 뉴턴 유체가 상기 비-뉴턴 유체 사이에서 상기 개방측을 향해 흐르게 할 수 있는, 기판의 표면을 준비하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 비-뉴턴 유체의 하나 이상의 측부들을 상기 헤드 표면과 상기 기판의 표면 사이의 실질적인 원으로서 규정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 실질적인 원은 상기 처리 영역을 위한 채널을 규정하고, 상기 채널은 상기 뉴턴 유체가 상기 비-뉴턴 유체 사이에서 흐르게 할 수 있는, 기판의 표면을 준비하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 실질적인 원은 상기 기판의 에지 배제 영역에 형성되는, 기판의 표면을 준비하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 실질적인 원은 상기 기판의 에지 배제 영역 바로 외측의 캐리어의 표면 상에 형성되고, 상기 캐리어는 상기 기판의 탑재 및 이송을 가능하게 하는, 기판의 표면을 준비하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 영역을 규정하는 상기 봉쇄 벽은 봉쇄된 뉴턴 유체의 하나 이상의 특징들에 의해 규정된 두께를 갖는, 기판의 표면을 준비하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 영역은, 상기 기판의 표면 상에 형성된 하나 이상의 피처들 및 층들을 보존하도록 무-산소 환경 또는 실질적으로 저 산소 환경 중 하나를 가능하게 하는, 기판의 표면을 준비하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 비-뉴턴 유체는 상기 뉴턴 유체와 실질적으로 혼합될 수 없고, 발포체, 콜로이드, 젤 및 에멀젼 (emulsion) 중 하나 이상으로서 규정되는, 기판의 표면을 준비하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 비-뉴턴 유체는 3 중 상태 화합물 또는 2 중 상태 화합물 중 하나의 화합물인, 기판의 표면을 준비하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 뉴턴 유체는 상기 기판의 표면에 형성된 하나 이상의 피처들 또는 층들의 유형에 기초한 산 또는 염기이고, 불화수소산 (HF), DIW, 구연산, 암모니아 함 유 유체들, 또는 화학물질 및 DIW 의 혼합물 중 하나를 포함하는, 기판의 표면을 준비하는 방법.
  14. 근접 헤드를 이용하여 기판의 표면을 준비하는 방법으로서,
    상기 기판의 표면과 상기 근접 헤드의 헤드 표면 사이에 비-뉴턴 유체 (non-Newtonian fluid) 를 도포하는 단계;
    상기 근접 헤드를 통해 상기 기판의 표면에 제 1 뉴턴 유체를 도포하는 단계; 및
    상기 근접 헤드를 통해 상기 기판의 표면에 제 2 뉴턴 유체를 도포하는 단계를 포함하고,
    상기 비-뉴턴 유체는 상기 헤드 표면과 상기 기판의 표면 사이에서 하나 이상의 측부들을 따라 봉쇄 벽 (containment wall) 을 규정하고, 상기 비-뉴턴 유체가 제공된 상기 하나 이상의 측부들은 상기 헤드 표면과 상기 기판의 표면 사이에서 상기 기판 상에 처리 영역을 규정하고, 상기 처리 영역은 복수의 처리 서브-영역들을 포함하고,
    상기 도포된 제 1 뉴턴 유체는 상기 봉쇄 벽에 의해 규정된 상기 처리 영역 내의 제 1 처리 서브-영역 내에 실질적으로 봉쇄되고,
    상기 도포된 제 2 뉴턴 유체는 상기 봉쇄 벽에 의해 규정된 상기 처리 영역 내의 제 2 처리 서브-영역 내에 실질적으로 봉쇄되며,
    상기 제 2 뉴턴 유체는 상기 제 1 뉴턴 유체와 실질적으로 상이하고, 상기 제 1 처리 서브-영역 및 상기 제 2 처리 서브-영역은 상기 처리 영역 내에서 상기 비-뉴턴 유체에 의해 분리되고, 상기 제 1 뉴턴 유체 및 상기 제 2 뉴턴 유체는 상기 기판의 표면으로부터 하나 이상의 오염물질들의 실질적인 제거를 돕는, 기판의 표면을 준비하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 뉴턴 유체 및 상기 제 2 뉴턴 유체 각각은 상기 처리 영역 내에 포함된 상기 비-뉴턴 유체와 실질적으로 혼합될 수 없는, 기판의 표면을 준비하는 방법.
  16. 근접 헤드를 이용하여 기판의 표면을 준비하는 장치로서,
    평면을 따라 상기 기판을 수용 및 유지하기 위한 기판 지지 디바이스; 및
    근접 헤드를 포함하며,
    상기 근접 헤드는,
    상기 기판의 표면과 상기 근접 헤드의 헤드 표면 사이에 비-뉴턴 유체를 도포하기 위한 비-뉴턴 유체 도포기; 및
    상기 기판의 표면에 뉴턴 유체를 도포하기 위한 뉴턴 유체 도포기를 포함하고,
    상기 비-뉴턴 유체는 상기 헤드 표면과 상기 기판의 표면 사이에서 하나 이상의 측부들을 따라 봉쇄 벽을 규정하고, 상기 비-뉴턴 유체가 제공된 상기 하나 이상의 측부들은 상기 헤드 표면과 상기 기판의 표면 사이에서 상기 기판 상에 처리 영역을 규정하며,
    상기 도포된 뉴턴 유체는 상기 규정된 봉쇄 벽으로 인해 상기 처리 영역 내에 실질적으로 봉쇄되고, 상기 뉴턴 유체는 상기 기판의 표면으로부터 하나 이상의 오염물질들의 제거를 돕는, 기판의 표면을 준비하는 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 기판 지지 디바이스는 평면을 따라 상기 기판을 이동시키는 캐리어 디바이스인, 기판의 표면을 준비하는 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 평면을 따른 상기 캐리어 디바이스 상의 상기 기판의 움직임은, 상기 처리 영역 내의 상기 뉴턴 유체가 실질적으로 유지되도록 상기 비-뉴턴 유체 도포기를 통한 상기 비-뉴턴 유체의 흐름에 의해 상쇄 (counter-balanced) 되는, 기판의 표면을 준비하는 장치.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 기판을 갖는 상기 기판 지지 디바이스는 상기 근접 헤드에 대해 회전되어, 상기 기판의 표면이 상기 처리 영역 내에 포함된 상기 뉴턴 유체에 실질적으로 노출되도록 하는, 기판의 표면을 준비하는 장치.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 근접 헤드는 상기 기판의 표면에 제 2 뉴턴 유체를 도포하기 위한 제 2 뉴턴 유체 도포기를 더 포함하여 상기 제 2 뉴턴 유체는 상기 헤드 표면과 상기 기판의 표면 사이에 규정된 상기 처리 영역 내에 실질적으로 봉쇄되도록 하며,
    상기 제 2 뉴턴 유체는 현존하는 뉴턴 유체 봉쇄 영역과 구별되는 상기 처리 영역 내의 일 영역에 봉쇄되며, 상기 비-뉴턴 유체 도포기로부터의 상기 비-뉴턴 유체는 현존하는 상기 뉴턴 유체를 상기 처리 영역 내의 상기 제 2 뉴턴 유체로부터 분리시키며,
    상기 제 2 뉴턴 유체는 현존하는 상기 뉴턴 유체와 상이한, 기판의 표면을 준비하는 장치.
  21. 근접 헤드를 이용하여 기판의 표면을 준비하는 방법으로서,
    상기 기판의 표면과 상기 근접 헤드의 헤드 표면 사이에 비-뉴턴 유체 (non-Newtonian fluid) 를 도포하는 단계로서, 상기 비-뉴턴 유체는 상기 헤드 표면과 상기 기판의 표면 사이에서 하나 이상의 측부들을 따라 봉쇄 벽을 규정하고, 상기 비-뉴턴 유체의 하나 이상의 측부들은 상기 헤드 표면과 상기 기판의 표면 사이에서 상기 기판 상에 처리 영역을 규정하고, 상기 처리 영역은 상기 봉쇄 벽에 의해 외부의 제어되지 않은 환경 조건들로부터 실질적으로 고립되는, 상기 기판의 표면과 상기 근접 헤드의 헤드 표면 사이에 비-뉴턴 유체를 도포하는 단계; 및
    불활성 기체가 현존하는 기체 및 화학물질을 대체하여 상기 처리 영역을 차지하도록 상기 처리 영역에 상기 불활성 기체를 적용하는 단계로서, 상기 처리 영역 내의 상기 불활성 기체의 적용은 상기 처리 영역 내에 실질적으로 저-산소 또는 무-산소 환경 중 하나의 환경을 제공하여 추가 공정을 용이하게 하는, 상기 처리 영역에 상기 불활성 기체를 적용하는 단계를 포함하는, 기판의 표면을 준비하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 추가 공정은 상기 처리 영역 내의 상기 기판의 표면 상에 피처를 에칭하기 위해 에칭 화학물질을, 또는 상기 처리 영역 내의 상기 기판의 표면을 세정하기 위해 세정 화학물질을 도포하는 단계를 포함하는, 기판의 표면을 준비하는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 처리 영역에 불활성 기체를 적용하여, 준비의 다음 단계에서 실질적으로 무-산소 환경을 제공하도록 상기 처리 영역으로부터 상기 에칭 화학물질 또는 상기 세정 화학물질을 실질적으로 대체하는 단계를 더 포함하는, 기판의 표면을 준비하는 방법.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 추가 공정은, 전해 도금 또는 무전해 도금 중 하나를 이용하여 상기 기판의 표면 위에 금속 재료를 도포하는 단계, 또는 상기 기판의 표면을 세정하기 위해 세정 화학물질을 도포하는 단계를 포함하고,
    상기 처리 영역은 깨끗한 실질적으로 산소가 없거나 또는 무-산소 환경을 제공하는, 기판의 표면을 준비하는 방법.
  25. 근접 헤드를 이용하여 기판의 표면을 준비하는 방법으로서,
    상기 기판의 표면과 상기 근접 헤드의 헤드 표면 사이에 제 1 비-뉴턴 유체 (non-Newtonian fluid) 를 도포하는 단계; 및
    상기 근접 헤드를 통해 상기 기판의 표면에 제 2 비-뉴턴 유체를 도포하는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 비-뉴턴 유체는 상기 헤드 표면과 상기 기판의 표면 사이에서 하나 이상의 측부들을 따라 봉쇄 벽 (containment wall) 을 규정하고, 상기 제 1 비-뉴턴 유체의 상기 하나 이상의 측부들은 상기 헤드 표면과 상기 기판의 표면 사이에서 상기 기판 상에 처리 영역을 규정하고,
    상기 제 2 비-뉴턴 유체는 상기 제 1 비-뉴턴 유체에 의해 차치된 영역으로부터 실질적으로 배제되고 상기 봉쇄 벽으로 인해 상기 처리 영역 내의 처리 서브-영역 내에 실질적으로 유지되고, 상기 제 2 비-뉴턴 유체는 상기 기판의 표면으로부터 하나 이상의 오염물질들의 제거를 도우며,
    상기 제 2 비-뉴턴 유체는 상기 제 1 비-뉴턴 유체와 실질적으로 혼합될 수 없는, 기판의 표면을 준비하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 근접 헤드를 통해 상기 기판의 표면에 제 3 비-뉴턴 유체를 도포하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제 3 비-뉴턴 유체는 상기 제 1 비-뉴턴 유체에 의해 점유된 영역으로부터 실질적으로 배제되고 상기 제 2 비-뉴턴 유체의 상기 처리 서브-영역과 상이한 상기 처리 영역 내의 제 2 처리 서브-영역 내에 실질적으로 유지되고, 상기 제 3 비-뉴턴 유체는 상기 기판의 표면으로부터 하나 이상의 오염물질들의 제거를 도우며,
    상기 제 3 비-뉴턴 유체는 상기 제 1 비-뉴턴 유체와 실질적으로 혼합될 수 없고 상기 제 1 비-뉴턴 유체 및 상기 제 2 비-뉴턴 유체와 상이한, 기판의 표면을 준비하는 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 근접 헤드를 통해 상기 기판의 표면에 뉴턴 유체를 도포하는 단계를 더 포함하고,
    상기 뉴턴 유체는 상기 제 1 비-뉴턴 유체에 의해 유 영역으로부터 실질적으로 배제되고 상기 제 2 비-뉴턴 유체의 상기 처리 서브-영역과 상이한 상기 처리 영역 내의 제 2 처리 서브-영역 내에 실질적으로 유지되고, 상기 뉴턴 유체는 상기 기판의 표면으로부터 하나 이상의 오염물질들의 제거를 도우며,
    상기 뉴턴 유체는 상기 제 1 비-뉴턴 유체와 실질적으로 혼합될 수 없는, 기판의 표면을 준비하는 방법.
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