(57)【要約】      （修正有）【課題】ウエハ上の汚染の低減，及び処理費用の削減を測りつつ，その表面への流の供給,除去を効率良く行う装置並びに方法を提供する。【解決手段】  多数の実施形態の１つとして、基板を処理するための方法と該方法に使用する近接型プロキシミティプロセスヘッドが開示される。該方法は、第１の流体メニスカスと、該第１の流体メニスカスを少なくとも部分的に取り囲む第２の流体メニスカスと、を生成する工程を含み、第１の流体メニスカスおよび第２の流体メニスカスは、基板の表面上に生成される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理するための方法であって、
第１の流体メニスカスと、前記第１の流体メニスカスを少なくとも部分的に取り囲む第２の流体メニスカスとを生成し、
前記第１の流体メニスカスおよび前記第２の流体メニスカスを、前記基板の表面上に生成する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の基板を処理するための方法であって、更に、
前記第１の流体メニスカスで前記基板の前記表面を処理し、
前記第２の流体メニスカスで前記基板の前記表面を処理する
方法。
【請求項３】
請求項２に記載の基板を処理するための方法であって、
前記第１の流体メニスカスによる前記基板の前記表面の処理は、エッチング、洗浄、すすぎ、メッキ、およびリソグラフィのうちの１つの作業を含む方法。
【請求項４】
請求項２に記載の基板を処理するための方法であって、
前記第２の流体メニスカスによる前記基板の前記表面の処理は、エッチング、洗浄、すすぎ、メッキ、乾燥、およびリソグラフィのうちの１つの作業を含む方法。
【請求項５】
請求項１に記載の基板を処理するための方法であって、
前記第１の流体メニスカスの生成は、第１の流体供給口を通じて前記基板の前記表面に第１の流体を供給し、かつ第１の流体排出口を通じて前記基板の前記表面から前記第１の流体を除去することにより行なわれる方法。
【請求項６】
請求項５に記載の基板を処理するための方法であって、
前記第２の流体メニスカスを生成は、第２の流体供給口を通じて前記基板の前記表面に第２の流体を供給し、前記第１の流体排出口および第２の流体排出口を通じて前記基板の前記表面から前記第２の流体を除去し、第３の供給口を通じて第３の流体を供給することにより行なわれる方法。
【請求項７】
請求項５に記載の基板を処理するための方法であって、
前記第１の流体は、リソグラフィ流体、エッチング流体、メッキ流体、洗浄流体、およびすすぎ流体のうちの１つである方法。
【請求項８】
請求項６に記載の基板を処理するための方法であって、
前記第２の流体は、リソグラフィ流体、エッチング流体、メッキ流体、洗浄流体、乾燥流体、およびすすぎ流体のうちの１つである方法。
【請求項９】
請求項６に記載の基板を処理するための方法であって、
前記第３の流体は、前記第２の流体の表面張力を低下させる流体である方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の基板を処理するための方法であって、
前記第３の流体は、窒素ガスに含有されるイソプロピルアルコール蒸気である、方法。
【請求項１１】
基板を処理するための装置であって、
前記基板の表面上に第１の流体メニスカスを生成すし、前記基板の前記表面上に前記第１の流体メニスカスを少なくとも部分的に取り囲むように第２の流体メニスカスを生成し、前記第１の流体メニスカスに接触する際の前記第２の流体メニスカスの完全性をほぼ維持することができるプロキシミティヘッドを備える装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の基板を処理するための装置であって、
前記プロキシミティヘッドは、
前記プロキシミティヘッド内に設けられ、前記第１の流体メニスカスを生成することができる第１の導管セットと、
前記プロキシミティヘッド内に設けられ、前記第２の流体メニスカスを生成することができる第２の導管セットと
を含み、前記第２の導管セットは、前記第１の導管セットを少なくとも部分的に取り囲む装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の基板を処理するための装置であって、
前記第１の導管セットは、
第１の流体を前記基板の前記表面に供給するための少なくとも１つの供給口と、
少なくとも前記第１の流体を前記基板の前記表面から除去するための少なくとも１つの排出口と
を含む装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の基板を処理するための装置であって、
前記第２の導管セットは、
第２の流体を前記基板の前記表面に供給するための少なくとも１つの供給口と、
前記第２の流体を前記基板の前記表面から除去するための少なくとも１つの排出口と
を含み、前記第１の流体を前記基板の前記表面から除去するための前記少なくとも１つの排出口は、前記第２の流体の少なくとも一部も除去する装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の基板を処理するための装置であって、
前記第２の導管セットは、更に、第３の流体を前記基板の前記表面に供給するための少なくとも１つの供給口を含む装置。
【請求項１６】
請求項１１に記載の基板を処理するための装置であって、
前記第１の流体メニスカスは、エッチング、洗浄、すすぎ、メッキ、およびリソグラフィのうちの少なくとも１つの作業を実施することができる装置。
【請求項１７】
請求項１１に記載の基板を処理するための装置であって、
前記第２の流体メニスカスは、エッチング、洗浄、すすぎ、メッキ、乾燥、およびリソグラフィのうちの少なくとも１つの作業を実施することができる装置。
【請求項１８】
請求項１５に記載の基板を処理するための装置であって、
前記第３の流体は、前記第２の流体の表面張力を低下させる流体である装置。
【請求項１９】
基板を処理するための装置であって、
第１の流体メニスカスを生成し、かつ前記第１の流体メニスカスを少なくとも部分的に取り囲む第２の流体メニスカスを生成することができるプロキシミティヘッドであって、
前記プロキシミティヘッドの処理表面内に設けられ、第１の流体を前記基板の表面に供給するように構成された少なくとも１つの第１の供給口と、
前記プロキシミティヘッドの前記処理表面内に設けられ、前記第１の流体と第２の流体の少なくとも一部とを前記基板の前記表面から除去するように構成された少なくとも１つの第１の排出口と、
前記プロキシミティヘッドの前記処理表面内に設けられ、前記第２の流体を前記基板の前記表面に供給するように構成された少なくとも１つの第２の供給口と、
前記プロキシミティヘッドの前記処理表面内に設けられ、前記第２の流体の少なくとも一部を前記基板の前記表面から除去するように構成された少なくとも１つの第２の排出口と
を含むプロキシミティヘッドを備え、
前記少なくとも１つの第２の供給口および前記少なくとも１つの第２の排出口は、前記少なくとも１つの第１の排出口および前記少なくとも１つの第１の供給口を少なくとも部分的に取り囲む装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の基板を処理するための装置であって、
前記プロキシミティヘッドは、更に、前記プロキシミティヘッドの前記処理表面に設けられ、第３の流体を前記基板の前記表面に供給するように構成された少なくとも１つの第３の供給口を含む装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載の基板を処理するための装置であって、
前記第１の流体メニスカスは、エッチング、洗浄、すすぎ、メッキ、およびリソグラフィのうちの少なくとも１つの作業を実施することができる装置。
【請求項２２】
請求項１９に記載の基板を処理するための装置であって、
前記第２の流体メニスカスは、エッチング、洗浄、すすぎ、メッキ、乾燥、およびリソグラフィのうちの少なくとも１つの作業を実施することができる装置。
【請求項２３】
請求項２０に記載の基板を処理するための装置であって、
前記第３の流体は、前記第２の流体の表面張力を低下させる流体である装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハの処理に関するものである。本発明は、より具体的には、汚染の低減およびウエハ処理費用の削減を図りつつ、ウエハ表面に対して流体の供給および除去を効率良く行うための装置並びに技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップの製造工程では、洗浄および乾燥などの作業を用いたウエハ処理が必要であることがよく知られている。これらの各工程では、ウエハ処理のために流体を効果的に供給および除去する必要がある。
【０００３】
例えば、ウエハ表面に不要な残留物を残すような製造作業が実施される場合は、ウエハを洗浄しなくてはならない。このような製造作業は、例えばプラズマエッチング（タングステンエッチバック（ＷＥＢ）など）や化学機械研磨（ＣＭＰ）などである。ＣＭＰでは、ウエハはホルダ内に載置され、その表面はホルダによって回転コンベヤベルトに押し付けられる。このコンベヤベルトは、化学剤と研磨材料とで構成されるスラリを用いて研磨を行う。研磨とはいえ、この処理は、スラリの微粒子および残留物をウエハ表面に蓄積させる傾向がある。ウエハ上に残された不要な残留物および微粒子は、とりわけ、ウエハ表面上にスクラッチなどの欠陥を形成したり、配線部間に不当な相互作用を生じさせたりする。このような欠陥は、場合によっては、ウエハ上の素子を動作不能にする。したがって、動作不能の素子を有するウエハを廃棄するための余分な費用を削減するためには、不要な残留物を残すような製造作業の後に、適切に且つ効率良くウエハ処理を行う必要がある。
【０００４】
ウエハの湿式洗浄後は、水または洗浄流体の残りがウエハ上に残留物を残すことがないように、ウエハを効果的に乾燥させなければならない。液滴の形成時は大抵そうであるように、ウエハ表面上の洗浄流体が蒸発可能であると、洗浄流体に溶解していた残留物または汚染物が、洗浄流体の蒸発後にウエハ表面に残留する（そしていわゆるウォータスポットを形成する）。蒸発を阻止するためには、ウエハ表面上に液滴が形成される前に、出来るだけ速やかに洗浄流体を除去しなければならない。これを実現するため、例えばスピン乾燥法、ＩＰＡ蒸気乾燥法、またはマランゴニ乾燥法など、いくつかの異なる乾燥技術の１つが用いられる。これらの乾燥技術は、いずれも、ウエハ表面上で何らかの液体／気体移動界面の形態を用いる技術である。このような移動界面は、正しく維持される限りは、液滴を形成することなくウエハ表面を乾燥させることができる。しかしながら、上記のいずれの乾燥法を用いる場合にもよくあるように、もし液体／気体移動界面が崩壊してしまうと、液滴の形成および蒸発の発生によって、ウエハ表面上に汚染物が残留する結果となる。今日最も広く普及している乾燥技術は、スピンリンス乾燥法（ＳＲＤ）である。
【０００５】
図１Ａは、ＳＲＤ工程におけるウエハ１０上の流体の動きを示している。この乾燥工程において、湿ったウエハは、回転１４によって高速回転される。ＳＲＤにおいて、ウエハのすすぎに使用された流体は、遠心力の作用によってウエハの中心からウエハの外側へと引っ張られ、流体矢印１６で示されるように、最終的にはウエハから流れ落ちる。流体がウエハから引っ張られるにつれ、ウエハの中心には液体／気体移動界面１２が形成される。この液体／気体移動界面１２は、乾燥工程の進行とともにウエハの外側へと移動する（すなわち、液体／気体移動界面１２によって生成される円が拡大する）。図１の例では、液体／気体移動界面１２によって形成された円の内側は流体を含まず、液体／気体移動界面１２によって形成された円の外側は流体である。したがって、乾燥工程の進行とともに、液体／気体移動界面１２の内側の部分（乾燥した領域）は増大し、液体／気体移動界面１２の外側の領域（湿った領域）は減少する。しかしながら、前述のように、もし液体／気体移動界面１２が崩壊してしまうと、流体の液滴がウエハ上に形成され、それらの液滴の蒸発によって汚染が引き起こされる。したがって、ウエハ表面の汚染を回避するためには、液滴の形成およびそれに続く蒸発を抑えることが不可欠である。あいにく、現行の乾燥法は、液体移動界面の崩壊に関して部分的に成功しているに過ぎない。
【０００６】
また、ＳＤＲ工程は、疎水性のウエハ表面を乾燥させるのが困難である。疎水性のウエハ表面の乾燥が困難であるのは、このような表面が、水および水を主体とした（水性の）洗浄溶液をはじくからである。したがって、乾燥工程が進行し、洗浄流体がウエハ表面から引き離されるにつれ、残りの洗浄流体は、（もし水性ならば）ウエハ表面によってはじかれる。その結果、水性の洗浄流体は、疎水性のウエハ表面との接触面積を最小にしようとする。また、水性の洗浄溶液は、表面張力によって（すなわち分子間水素結合によって）自身に固着する傾向がある。したがって、疎水性のウエハ表面には、疎水性相互作用および表面張力によって、制御不能なかたちで水性洗浄流体の球（すなわち液滴）が形成される。この液滴の形成は、前述のように、結果として有害な蒸発および汚染を生じる。ＳＲＤに伴うこれらの制約は、液滴に作用する遠心力が最も小さいウエハの中心において、特に深刻である。したがって、ＳＲＤ工程は、現在のところ最も一般的なウエハ乾燥法であるにもかかわらず、特に疎水性のウエハ表面に対して使用される場合などに、ウエハ表面上における洗浄流体の液滴形成を低減させるのが困難である恐れがある。また、ウエハによっては、部分ごとに疎水性が異なる場合もある。
【０００７】
図１Ｂは、代表的なウエハ乾燥工程１８を示している。この例において、ウエハ１０の部分２０は親水性の領域を有し、ウエハ１０の部分２２は疎水性の領域を有する。部分２０は水を引き寄せるので、そこには流体２６が溜まる。部分２２は疎水性であるので、そこでは水がはじかれ、その部分のウエハ１０を薄くする。したがって、ウエハ１０の疎水性の部分は、親水性の部分よりも速く乾燥する場合が多い。これは、ウエハの乾燥の一貫性を損なうので、汚染レベルの増大およびそれに伴うウエハ歩留まりの低下をもたらす。
【０００８】
したがって、ウエハに対する流体の管理および供給を最適化し、ウエハ表面上における汚染物の堆積を低減させることによって、従来技術に伴う問題を回避することができる、方法および装置が必要とされている。このような堆積物は、今日によく見られるように、許容ウエハの歩留まりを低下させると共に、半導体ウエハの製造費用を増大させる。
【発明の開示】
【０００９】
本発明は、概して、ウエハの汚染を大幅に低減させると共に複数のメニスカス（液界面）を使用しでウエハ表面を処理することができる基板処理装置を提供することによって、これらのニーズを満たすものである。なお、本発明は、工程、装置、システム、素子、または方法を含む様々な形態で実現可能である。以下では、本発明のいくつかの実施形態が説明される。
【００１０】
一実施形態では、第１の流体メニスカスと、該第１の流体メニスカスを少なくとも部分的に取り囲む第２の流体メニスカスとを生成して、基板を処理するための方法が開示される。このとき、第１の流体メニスカスおよび第２の流体メニスカスは、基板の表面上に生成される。
【００１１】
別の一実施形態では、第１の流体メニスカスを基板表面上に生成することができると共に該第１の流体メニスカスを少なくとも部分的に取り囲む第２の流体メニスカスを基板表面上に生成することができるプロキシミティヘッドを備え、基板を処理するための装置が提供される。プロキシミティヘッドは、第１の流体メニスカスと接触する際の第２の流体メニスカスをほぼ完全に維持することができる。
【００１２】
更に別の一実施形態では、第１の流体メニスカスを生成することができると共に該第１の流体メニスカスを少なくとも部分的に取り囲む第２の流体メニスカスを生成することができるプロキシミティヘッドを備える、基板を処理するための装置が開示される。プロキシミティヘッドは、プロキシミティヘッドの処理表面内に設けられ、第１の流体を基板の表面に供給するように構成された少なくとも１つの第１の供給口と、プロキシミティヘッドの処理表面内に設けられ、第１の流体および第２の流体の少なくとも一部を基板の表面から除去するように構成された少なくとも１つの第１の排出口とを含む。プロキシミティヘッドは、また、プロキシミティヘッドの処理表面内に設けられ、第２の流体を基板の表面に供給するように構成された少なくとも１つの第２の供給口と、プロキシミティヘッドの処理表面内に設けられ、第２の流体の少なくとも一部を基板の表面から除去するように構成された少なくとも１つの第２の排出口とを含む。少なくとも１つの第２の供給口および少なくとも１つの第２の排出口は、少なくとも１つの第１の排出口および少なくとも１つの第１の供給口を少なくとも部分的に取り囲む。
【００１３】
本発明は、多数の利点を有する。最も注目すべき利点は、本明細書で開示される装置および方法が、基板への流体の供給および基板からの流体の除去を最適に管理すると同時にウエハ表面上に残留する不要な流体および汚染物を低減させることができる作業を通じて、複数のメニスカスを用いた効率良い基板処理（例えば洗浄および乾燥など）を行うことができる点にある。結果的に、ウエハの処理および製造は促進され、効率良いウエハ処理はウエハの歩留まりは向上する。
【００１４】
本発明は、一方のメニスカスがもう一方のメニスカスによって少なくとも部分的に取り囲まれるような複数の流体メニスカスの生成および使用を通じて最適なウエハ処理を可能にする。一実施形態では、第１の流体メニスカスと、該第１の流体メニスカスと近接していると共に第１の流体メニスカスを少なくとも部分的に取り囲む第２の流体メニスカスと、を生成することができる複数の近接した供給口および排出口を使用することができる。別の実施形態では、互いに同心であると共に互いを取り囲むメニスカスを、任意の適切な数だけ用いて良い。
【００１５】
本発明の原理を例示した添付の図面を参照にして行われる以下の詳細な説明から、本発明の他の特徴および利点が明らかになる。
【００１６】
本発明は、添付の図面を参照にして行われる以下の詳細な説明によって、容易に理解することができる。説明を容易にするため、類似の構成要素は類似の符号で示すものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
基板を処理するための方法および装置の発明が開示される。以下の説明では、本発明の完全な理解を可能にするために、多くの詳細が特定されている。しかしながら、当業者ならば明らかなように、本発明は、これらの一部または全部の詳細を特定しなくても実施することができる。また、本発明が不必要に不明瞭になるのを避けるため、周知の工程作業の詳細な説明は省略される。
【００１８】
以下では、本発明のいくつかの好ましい実施形態が説明されるが、当業者ならば、以下の説明および図面に目を通すことによって、各種の代替、追加、置換、および等価の形態を考えつくことが可能である。したがって、本発明は、本発明の真の趣旨および範囲に含まれるものとして、これらのあらゆる代替、追加、置換、および等価の形態を含むものと解釈される。
【００１９】
以下の図面は、特定の形状および大きさを有する１つまたはそれ以上の流体メニスカスを、マルチメニスカスプロキシミティヘッドを使用して特定の位置に生成する、代表的なウエハ処理システムの実施形態を示すものである。一実施形態では、ウエハを処理するために、互いに同心であると共に互いに接触する複数のメニスカスが用いられる。この技術は、例えば乾燥、エッチング、およびメッキなどのウエハ作業を任意に適切に組み合わせて実施するのに用いることができる。なお、本明細書で説明されるシステムおよびプロキシミティヘッドは、代表的なものに過ぎず、本明細書で説明されるように互いに接触する２つまたはそれ以上のメニスカスの生成および移動を可能にする他の任意の適切な構成を取ることができる。図に示された実施形態において、プロキシミティヘッドは、ウエハの中心部分からウエハの縁へと直線移動されて良い。そのほかにも、プロキシミティヘッドがウエハの一端からその対角線上のもう一端へと直線移動するなどの他の実施形態が用いられても良いし、あるいは、例えば放射運動、円運動、螺旋運動、ジグザグ運動、およびランダム運動などの非直線運動が用いられても良い。また、プロキシミティヘッドは、ユーザの望むとおりに特定された任意の適切な運動軌道にしたがって移動されても良い。また、一実施形態では、ウエハを回転させると共にプロキシミティヘッドを直線移動させることによって、プロキシミティヘッドによるウエハ全面の処理を可能にしても良い。なお、ウエハを回転させず、ウエハ全面の処理を可能にする動作でウエハ上を移動するようにプロキシミティヘッドを構成する、他の実施形態が用いられても良い。また、本明細書で説明されるプロキシミティヘッドおよびウエハ処理システムは、例えば２００ｍｍウエハ、３００ｍｍウエハ、およびフラットパネルなど、任意の形状および大きさの基板を処理するために利用されて良い。更に、プロキシミティヘッドの大きさ、ひいてはメニスカスの大きさは可変である。一実施形態では、プロキシミティヘッドの大きさおよびメニスカスの大きさは、処理されるウエハより大きくて良く、別の一実施形態では、プロキシミティヘッドの大きさおよびメニスカスの大きさは、処理されるウエハより小さくて良い。更に、本明細書で言うところのメニスカスは、例えばブラッシング、リソグラフィ、およびメガソニックなどの他の形態のウエハ処理技術と共に用いられても良い。流体メニスカスは、プロキシミティヘッドによって支えられた状態で、プロキシミティヘッドによって移動される（例えばウエハに載置されたり、ウエハから降ろされたり、ウエハ上を移動したりする）。
【００２０】
なお、本明細書で説明されるシステムは、代表的なものに過ぎず、マルチメニスカスプロキシミティヘッドは、任意の適切なシステムで用いることが可能である。また、図２〜４Ｂは、単一のメニスカスを形成する形態を説明したものであるので、これらの図で説明されるプロセス変量（例えば流量および寸法など）は、図５Ａ〜８Ｃで説明されるマルチメニスカスプロキシミティヘッドに用いられるプロセス変量とは異なる。
【００２１】
図２は、本発明の一実施形態にしたがって、ウエハ処理システム１００を示している。該システム１００は、ウエハの保持および回転の少なくとも一方を行うことによってウエハ表面の処理を可能にするローラ１０２ａ，１０２ｂを有する。システム１００は、また、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂを有し、これらのヘッドは、一実施形態では上側アーム１０４ａおよび下側アーム１０４ｂにそれぞれ取り付けられている。一実施形態では、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂの少なくとも一方は、図５Ａ〜１０を参照にして後ほど詳述されるマルチメニスカスプロキシミティヘッドであって良い。本明細書で言うところの「マルチメニスカスプロキシミティヘッド」は、１つまたはそれ以上の流体メニスカスを生成することができるプロキシミティヘッドを意味する。一実施形態において、第１の流体メニスカスが、第２の流体メニスカスによってほぼ取り囲まれている。好ましい一実施形態において、第１の流体メニスカスおよび第２の流体メニスカスは、第２の流体メニスカスが第１の流体メニスカスを取り囲む状態で互いに同心である。プロキシミティヘッドは、本明細書で上述されたおよび後述される流体メニスカスを生成することができる任意の適切な装置であって良い。上側アーム１０４ａおよび下側アーム１０４ｂは、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂをウエハの半径に沿ってほぼ直線的に移動させる（または、別の一実施形態では僅かに弧を描きながら移動させる）ことができる組立品の一部であって良い。更に別の一実施形態において、組立品は、ユーザの定めた任意の適切な動作でプロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂを移動させることができる。
【００２２】
一実施形態において、アーム１０４は、プロキシミティヘッド１０６ａをウエハの上方で、プロキシミティヘッド１０６ｂをウエハの下方で、それぞれウエハに近接する位置で保持するように構成される。例えば、代表的な一実施形態では、これは、上側アーム１０４ａおよび下側アーム１０４ｂを垂直方向に移動可能に構成することによって実現される。こうすると、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂは、それぞれ、水平方向に移動してウエハ処理を開始する位置に到達した後に、垂直方向に移動してウエハに近接する位置に到達することができる。別の一実施形態では、上側アーム１０４ａおよび下側アーム１０４ｂは、処理に先だつメニスカスの生成位置からプロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂを開始させるように構成することができ、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂの間で生成されたメニスカスは、処理されるウエハ１０８の縁領域からウエハ上に載置される。したがって、上側アーム１０４ａおよび下側アーム１０４ｂは、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂを移動させることによって、本明細書で説明されるウエハ処理を可能にする任意の適切な構成を取ることができる。なお、システム１００は、プロキシミティヘッドをウエハに近接する位置に移動させ、一実施形態において互いに同心である複数のメニスカスを生成可能および制御可能である限り、任意の適切な構成を取ることができる。なお、近接する位置は、メニスカスを維持可能である限り、任意の適切な距離だけウエハから離れた位置であって良い。一実施形態において、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂ（および本明細書で説明される他の任意のプロキシミティヘッド）は、ウエハから約０．１ｍｍ〜約１０ｍｍの距離にそれぞれ位置し、それらの位置でウエハ表面上に流体メニスカスを生成することができる。好ましい一実施形態では、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂ（および本明細書で説明される他の任意のプロキシミティヘッド）は、ウエハから約０．５ｍｍ〜約２．０ｍｍの距離にそれぞれ位置し、それらの位置でウエハ表面上に流体メニスカスを生成することができ、更に好ましい一実施形態では、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂ（および本明細書で説明される他の任意のプロキシミティヘッド）は、ウエハから約１．５ｍｍの距離にそれぞれ位置し、その位置でウエハ表面上に流体メニスカスを生成することができる。
【００２３】
一実施形態において、システム１００およびアーム１０４は、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂをウエハの処理済み部分から未処理部分へと移動することができるように構成される。なお、アーム１０４は、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂの移動によって所望のウエハ処理を実現することができる任意の適切な動作で移動することができる。一実施形態では、アーム１０４は、モータによる駆動によって、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂをウエハ表面に沿って移動させることができる。なお、図のウエハ処理システム１００は、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂを有するものとして示されているが、例えば１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、または６つなど、任意の適切な数のプロキシミティヘッドが用いられても良い。本明細書で説明される各種の構成は、プロキシミティヘッドとウエハとの間に流体メニスカスを生成する。生成された流体メニスカスは、ウエハを横断し、ウエハ表面に対する流体の供給および除去を通じてウエハを処理することができる。こうして、ウエハに供給される流体の種類に応じ、洗浄、乾燥、エッチング、およびメッキの少なくとも１つが実現される。また、第１の流体メニスカスが特定の一作業を行う一方で、第１の流体メニスカスを少なくとも部分的に取り囲む第２の流体メニスカスは、第１の流体メニスカスと同じまたは異なる種類のウエハ処理作業を行うことができる。したがって、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂは、本明細書で提示される多数の構成または本明細書で説明される処理を可能にするその他の構成のいずれを取ることもできる。なお、システム１００は、ウエハの片面のみを処理しても良いし、あるいは、ウエハの上面および下面の両方を処理しても良い。
【００２４】
また、ウエハの上面および下面の少なくとも一方を処理する以外に、システム１００は、ウエハの片面で特定の工程を実施する一方で、ウエハのもう片面ではそれと同じ工程を実施するように、または異なる種類の流体もしくは異なる構成のメニスカスを入出力させることによって異なる工程を実施するように構成することもできる。プロキシミティヘッドは、また、ウエハの上面および下面の少なくとも一方を処理する以外に、ウエハのはす縁も処理するように構成することができる。これは、ウエハの縁からメニスカスを載せたり降ろしたりしてそのはす縁を処理することによって実現される。なお、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂは、互いに同種の装置であっても良いし、あるいは、互いに異なる種類のプロキシミティヘッドであっても良い。
【００２５】
ウエハ１０８は、処理されるウエハ１０８に近接する位置に所望のプロキシミティヘッドを配することができる限り、任意の適切な方向性で、ローラ１０２ａ，１０２ｂによって保持され、回転されて良い。一実施形態では、ローラ１０２ａ，１０２ｂは、時計回りに回転することによって、ウエハ１０８を反時計回りに回転させることができる。なお、ローラは、所望のウエハ回転に応じ、時計回りまたは反時計回りのいずれに回転されても良い。一実施形態において、ローラ１０２ａ，１０２ｂによってウエハ１０８に付与される回転は、まだ処理されていないウエハ領域をプロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂに近接させる働きをする。しかしながら、回転それ自体は、ウエハを乾燥させることも、ウエハ表面上の流体をウエハの縁へと移動させることもない。したがって、代表的なウエハ処理作業において、ウエハの未処理領域は、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂの直線運動およびウエハ１０８の回転の両方を通じてプロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂに呈される。ウエハ処理作業それ自体は、少なくとも１つのプロキシミティヘッドによって実施することができる。したがって、一実施形態では、ウエハ１０８の処理済み部分は、ウエハ処理工程の進行にともなって、ウエハ１０８の中心領域から縁領域へと螺旋状に拡大する。別の一実施形態では、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂが、ウエハ１０８の周囲からウエハ１０８の中心へと移動するにつれて、ウエハ１０８の処理済み部分は、ウエハ１０８の縁領域からウエハ１０８の中心領域へと螺旋状に拡大する。
【００２６】
代表的な一処理作業において、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂは、ウエハ１０８の乾燥、洗浄、エッチング、およびメッキのうちの少なくとも１つの作業を実施するように構成することができる。代表的な乾燥の一実施形態において、少なくとも１つの第１の供給口（ＤＩＷ供給口としても知られる）は、脱イオン水（ＤＩＷ）を入力するように構成することができ、少なくとも１つの第２の供給口（ＩＰＡ供給口としても知られる）は、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）蒸気を含むＮ2キャリアガスを入力するように構成することができ、少なくとも１つの排出口（吸引口としても知られる）は、負圧の提供によってウエハと特定のプロキシミティヘッドとの間の領域から流体を除去するように構成することができる。なお、いくつかの代表的な実施形態では、ＩＰＡ蒸気が用いられているが、例えば窒素、任意の適切なアルコール蒸気、有機化合物、および揮発性化学剤など、水に混和できる任意の他の蒸気が用いられても良い。
【００２７】
代表的な洗浄の一実施形態では、ＤＩＷの代わりに洗浄溶液が用いられて良い。代表的なエッチングの一実施形態は、ＤＩＷの代わりにエッチャントを用いて実施されて良い。更に別の一実施形態では、本明細書で説明された方法によってメッキが実施されて良い。また、所望の処理工程の応じ、その他の溶液が第１の供給口および第２の供給口から入力されても良い。
【００２８】
プロキシミティヘッドの面上に配される供給口および排出口は、本明細書で説明されるように、安定したメニスカスを用いることができる限り、任意の適切な構成を取ることができる。一実施形態において、少なくとも１つのＮ2／ＩＰＡ蒸気供給口は、少なくとも１つの吸引口に隣接されており、この少なくとも１つの吸引口は、更に少なくとも１つの処理流体供給口に隣接している。これは、ＩＰＡ−吸引−処理流体の方向性を形成する。このような方向性を持つ構成は、内側のメニスカスを少なくとも部分的に取り囲む外側のメニスカスを生成することができる。また、内側のメニスカスは、処理流体−吸引の方向性を持つ構成によって生成されて良い。したがって、第２の流体メニスカスによって第１の流体メニスカスを少なくとも部分的に取り囲む代表的な一実施形態は、図６および図７Ａを参照にして後ほど詳述されるように、ＩＰＡ−吸引−第２の処理流体−吸引−第１の処理流体−吸引−第２の処理流体−吸引−ＩＰＡという方向性によって生成することができる。なお、望ましいウエハ処理および向上を求められているウエハ処理メカニズムに応じ、例えばＩＰＡ−処理流体−吸引、処理流体−吸引−ＩＰＡ、および吸引−ＩＰＡ−処理流体など、その他の方向性の組み合わせが用いられても良い。好ましい一実施形態では、図６Ａおよび図７を参照にして上述された形態のＩＰＡ−吸引−処理流体の方向性を用いることによって、プロキシミティヘッドとウエハとの間に位置するメニスカスを独立に且つ強力に生成し、制御し且つ移動させ、それによってウエハ処理を行うことができる。処理流体供給口、Ｎ2／ＩＰＡ蒸気供給口、および吸引口は、上記の方向付けを維持可能である限り、任意の適切な配置を取ることができる。例えば、更なる一実施形態では、所望のプロキシミティヘッド構成に応じ、ＩＰＡ蒸気排出口、処理流体供給口、および吸引口の少なくとも１つからなるセットが、Ｎ2／ＩＰＡ蒸気供給口、吸引口、および処理流体供給口に追加されて良い。なお、供給口および排出口の方向性の厳密な構成は、用途に応じて可変である。例えば、ＩＰＡ供給口、吸引口、および処理流体供給口のそれぞれの位置は、各口間の距離が一致するように、あるいは一致しないように変更されて良い。また、ＩＰＡ供給口、吸引口、および処理流体排出口の各口間の距離は、プロキシミティヘッド１０６ａの大きさ、形状、および構成、並びに処理用メニスカスの所望の大きさ（すなわちメニスカスの形状および大きさ）に応じて異なって良い。また、本明細書で説明される更なる実施形態では、代表的なＩＰＡ−吸引−処理流体の方向性を見いだすことができる。
【００２９】
一実施形態において、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂは、ウエハ１０８の上面および下面にそれぞれ近接する位置に配置され、ウエハ１０８の上面および下面を処理することができるウエハ処理用メニスカスを、図５Ａ〜１０を参照にして後ほど詳述されるように、ＩＰＡ供給口、ＤＩＷ供給口、および吸引口を用いてウエハ１０８に接触するように生成する。ウエハ処理用メニスカスは、本明細書で参照される説明に矛盾しない方法で生成されて良い。吸引は、ＩＰＡおよび処理流体の入力とほぼ同時に、ウエハ表面に近接する領域に提供されることによって、ＩＰＡ蒸気、処理流体、およびウエハ表面上に存在し得る流体の少なくとも１つを除去することができる。なお、代表的な一実施形態ではＩＰＡが用いられているが、例えば窒素、任意の適切なアルコール蒸気、有機化合物、ヘキサノール、エチルグリコール、およびアセトンなど、水に混和できる任意の他の蒸気が用いられて良い。これらの流体は、表面張力を低下させる流体としても知られている。プロキシミティヘッドとウエハとの間の領域にある部分の処理流体が、メニスカスである。なお、本明細書において、「出力」という表現は、ウエハ１０８と特定のプロキシミティヘッドとの間の領域から流体を除去することを意味し、「入力」という表現は、ウエハ１０８と特定のプロキシミティヘッドとの間の領域に流体を導入することを意味する。別の一実施形態では、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂは、僅かに弧を描いて移動するアームの先端を移動しながらウエハ１０８を走査する。
【００３０】
図３は、ウエハ処理作業を実施するプロキシミティヘッド１０６を、本発明の一実施形態にしたがって示している。図３〜４Ｂは、基本的な流体メニスカスを生成する方法を示し、図５Ａ〜１０は、第１の流体メニスカスが少なくとも部分的に第２の流体メニスカスによって取り囲まれる、より複雑なメニスカス構成を生成するための装置および方法を説明している。一実施形態において、プロキシミティヘッド１０６は、ウエハ１０８の上面１０８ａに近接する状態で移動することによって、ウエハ処理作業を実施する。なお、プロキシミティヘッド１０６は、ウエハ１０８の下面１０８ｂの処理（例えば洗浄、乾燥、メッキ、およびエッチングなど）に用いることできる。一実施形態において、ウエハ１０８は回転するので、プロキシミティヘッド１０６は、上面１０８ａが処理されているあいだ、ヘッドの動きに伴って直線移動することできる。メニスカス１１６は、供給口３０２からＩＰＡ３１０を供給し、排出口３０４から負圧３１２を提供し、供給口３０６から処理流体３１４を供給することによって生成される。なお、図３に示された供給口と排出口との方向性は、単なる代表的なものに過ぎず、安定した流体メニスカスを生成可能である限り、例えば本明細書で説明された構成などの任意の適切な供給口／排出口の方向性が用いられて良い。
【００３１】
図４Ａは、プロキシミティヘッド１０６ａによって実施することができるウエハ処理作業を、本発明の一実施形態にしたがって示している。図４Ａは、上面１０８ａを処理する様子を示しているが、ウエハ処理は、ウエハ１０８の下面１０８ｂに対してもほぼ同様に実現することができる。一実施形態では、供給口３０２は、ウエハ１０８の上面１０８ａにイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）蒸気を供給するために使用することができ、供給口３０６は、ウエハ１０８の上面１０８ａに処理流体を供給するために使用することができる。また、排出口３０４は、ウエハ表面に近接する領域に負圧（真空）を提供し、上面１０８ａの上または近くに存在し得る流体または蒸気を除去するために使用することができる。前述のように、供給口および排出口は、メニスカス１１６を形成可能である限り、任意の組み合わせで使用することができる。ＩＰＡは、例えばＩＰＡ蒸気などの任意の適切な形態を取ることができ、この場合は、蒸気の形態を取るＩＰＡがＮ2ガスの使用を通じて入力される。更に、ウエハを処理するための流体（例えば洗浄流体、乾燥流体、エッチング流体、およびメッキ流体など）として、ウエハ処理を可能にするまたは促進する任意の適切な流体を用いることができる。一実施形態では、供給口３０２を通じてＩＰＡの流入３１０を、排出口３０４を通じて負圧３１２を、そして供給口３０６を通じて処理流体の流入３１４をそれぞれ提供することができる。したがって、もしウエハ１０８上に流体膜が残留する場合は、ＩＰＡの流入３１０によってウエハ表面に第１の流体圧力を、処理流体の流入３１４によってウエハ表面に第２の流体圧力を、そして負圧３１２によって処理流体、ＩＰＡ、およびウエハ表面上の流体膜を除去する第３の流体圧力をそれぞれ印加することができる。
【００３２】
したがって、ウエハ処理の一実施形態では、ウエハ表面に処理流体の流入３１４およびＩＰＡの流入３１０が供給されるのに伴って、（もし存在するならば）ウエハ表面上の流体が処理流体の流入３１４と混ざり合う。このとき、ウエハ表面に供給される処理流体の流入３１４は、ＩＰＡの流入３１０に遭遇する。ＩＰＡは、処理流体の流入３１４との間に界面１１８（ＩＰＡ／処理流体界面１１８としても知られる）を形成し、負圧３１２と共に、処理流体の流入３１４およびその他の任意の流体をウエハ１０８の表面から除去する手助けをする。一実施形態では、ＩＰＡ／処理流体界面１１８は、処理流体の表面張力を低下させる。処理流体は、ウエハ表面に供給されたほぼ直後に、排出口３０４を通じて形成される負圧によってウエハ表面上の流体と共に除去される。ウエハ表面に供給され、プロキシミティヘッドとウエハ表面との間の領域に一瞬だけ存在する処理流体は、ウエハ表面上の任意の流体と共にメニスカス１１６を形成する。このメニスカス１１６の境界が、ＩＰＡ／処理流体界面１１８である。したがって、メニスカス１１６は、表面に供給されるとほぼ同時にウエハ表面上の任意の流体と共に除去される一定流量の流体である。このように、ウエハ表面からほぼ即時に処理流体を除去すれば、乾燥中のウエハ表面に液滴が形成される事態を阻止することができ、そうして、処理流体による作業ごとの目的（例えばエッチング、洗浄、乾燥、およびメッキなど）達成後にウエハ１０８が汚染される可能性を低減させることができる。また、ＩＰＡを下向きに注入することによる圧力（ＩＰＡの流量によって得られる）は、メニスカス１１６を封じ込めるのに有用である。
【００３３】
ＩＰＡを含有するＮ2キャリアガスの流量は、処理流体の流れをプロキシミティヘッドとウエハ表面との間の領域から移動させる、あるいは押し出すことによって、その流れを排出口３０４（吸引口）に導いて、プロキシミティヘッドから排出させる手助けをする。なお、処理流体の流れの押し出しは、工程の必要条件ではなく、メニスカス境界の制御を最適化するためのものである。したがって、ＩＰＡおよび処理流体が排出口３０４に引き込まれるとき、それらの流体と共にガス（例えば空気など）も排出口３０４に引き込まれるので、ＩＰＡ／処理流体界面１１８を構成する境界は非連続的である。一実施形態では、排出口３０４から提供される負圧が処理流体、ＩＰＡ、およびウエハ表面上の流体を引っ張る際の、排出口３０４へのこれらの流れは非連続的である。この流れの不連続性は、液体と気体との組み合わせが負圧の作用下でストロー内を引き上げられる場合に類似している。したがって、プロキシミティヘッド１０６ａの移動と共にメニスカスも移動し、メニスカスによって占有されていた領域は、ＩＰＡ／処理流体界面１１８の移動を経て乾燥された状態になる。また、供給口３０２、排出口３０４、および供給口３０６は、装置の構成、並びに所望のメニスカスの大きさおよび形状に応じ、任意の数だけ用いられて良い。別の一実施形態では、液体の流量および負圧の流量は、吸引口への液体の総流量が連続的であるように、したがって、吸引口に気体が流れ込むことがないように調整される。
【００３４】
Ｎ2／ＩＰＡ、処理流体、および吸引量としては、メニスカス１１６を維持可能である限り、任意の適切な流量を使用することができる。一実施形態において、供給口セット３０６を通じて供給される処理流体の流量は、約２５ミリリットル毎分〜約３，０００ミリリットル毎分である。好ましい一実施形態において、供給口セット３０６を通じて供給される処理流体の流量は、約８００ミリリットル毎分である。なお、流体の流量は、プロキシミティヘッドの大きさに応じて可変である。一実施形態において、大きいプロキシミティヘッドの流体の流量は、小さいプロキシミティヘッドのそれより大きくて良い。これは、一実施形態において、大きいプロキシミティヘッドほど多数の供給口３０２、供給口３０６、および排出口３０４を有するためである。
【００３５】
一実施形態において、供給口セット３０２を通じて供給されるＮ2／ＩＰＡ蒸気の流量は、約１リットル毎分（ＳＬＰＭ）〜約１００ＳＬＰＭである。好ましい一実施形態において、ＩＰＡの流量は、約６〜２０ＳＬＰＭである。
【００３６】
一実施形態において、排出口セット３０４を通じて提供される吸引量は、約１０立方フィート毎時（ＳＣＦＨ）〜約１２５０ＳＣＦＨである。好ましい一実施形態において、排出口セット３０４を通じて提供される吸引量は、約３５０ＳＣＦＨである。代表的な一実施形態では、流量計を用いてＮ2／ＩＰＡ、処理流体、および吸引量を測定することができる。
【００３７】
なお、用いられる処理流体の種類に応じ、メニスカスを用いた任意の適切なウエハ処理工程を実施することができる。例えば、ＳＣ−１およびＳＣ−２などの洗浄流体を処理流体として用いれば、ウエハ洗浄工程を実施することができる。同様に、異なる処理流体を同じ供給口・排出口構成で用いれば、ウエハ処理用メニスカスによって、ウエハのエッチングおよびメッキの少なくとも一方を実施することができる。一実施形態は、例えばＨＦ、ＥＫＣの専用溶液、およびＫＯＨなどのエッチング流体を、ウエハのエッチングに用いることができる。別の一実施形態は、例えば硫化銅、塩化金、および硫化銀などのメッキ流体を、電気入力と共に用いることができる。
【００３８】
図４Ｂは、ウエハの両面を処理するシステムで用いられる代表的なプロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂの側面を、本発明の一実施形態にしたがって示している。この実施形態において、メニスカス１１６は、供給口３０２，３０６を用いたＮ2／ＩＰＡ蒸気および処理流体の入力、並びにそれに伴った排出口３０４を通じた負圧の提供によって生成される。また、供給口３０６を挟んで供給口３０２の反対側には、処理流体の除去およびメニスカス１１６の完全性の維持を目的とした排出口３０４が設けられる。前述のように、一実施形態において、供給口３０２，３０６は、それぞれＩＰＡの流入３１０および処理流体の流入３１４を提供するために用いられ、その一方で、排出口３０４は、負圧３１２を提供するために用いられる。また、更に別の実施形態において、プロキシミティヘッド１０６ａ，１０６ｂは、本明細書で説明された構成に矛盾しない任意の適切な構成を取ることができる。例えばウエハ１０８のウエハ表面１０８ａ，１０８ｂなど、メニスカス１１６に接触する任意の適切な表面が、その表面に対するメニスカス１１６の出入りを通じて処理されて良い。
【００３９】
図５Ａ〜１０は、第１の流体メニスカスが少なくとも１つの第２の流体メニスカスによって少なくとも部分的に取り囲まれる、本発明の実施形態を示している。なお、第１の流体メニスカスおよび第２の流体メニスカスの少なくとも一方は、例えばリソグラフィ、エッチング、メッキ、洗浄、および乾燥など、任意の適切な基板／ウエハ処理作業の実施を目的として生成されて良い。第１の流体メニスカスおよび第２の流体メニスカスは、所望の基板処理作業に応じ、任意の形状または大きさを取ることができる。本明細書で説明される特定の実施形態では、第１の流体メニスカスおよび第２の流体メニスカスは同心であり、第１の流体メニスカスは第２の流体メニスカスによって取り囲まれ、第１の流体メニスカスおよび第２の流体メニスカスは連続した接続面を呈する。したがって、第１の流体メニスカスによる基板処理後、第１の流体メニスカスによって処理された部分のウエハは、大気に実質的に接触することなく直ちに第２の流体メニスカスによって処理される。また、第１の流体メニスカスは、所望の作業に応じ、一実施形態では第２の流体メニスカスに接触して良いし、別の一実施形態では第２の流体メニスカスに直接接触しなくて良い。
【００４０】
図５Ａは、本発明の一実施形態にしたがって、マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−１を示している。該マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−１は、ウエハ表面に第１の流体を供給できる複数のソース供給口３０６ａを含む。第１の流体は、複数のソース排出口３０４ａを通じて提供される負圧によって、ウエハ表面から除去することができる。したがって、第１の流体メニスカスは、マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−１の処理表面の第１の流体メニスカス領域４０２内に設けられた導管によって生成することができる。
【００４１】
マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−１は、また、ウエハ表面に第２の流体を供給できる複数のソース供給口３０６ｂを含む。第２の流体は、複数のソース排出口３０４ｂを通じて提供される負圧によって、ウエハ表面から除去することができる。一実施形態において、第２の流体の一部は、第１の流体の除去と共に、複数のソース排出口３０４ａからも除去される。一実施形態において、複数のソース排出口３０４ａは、ソース供給口３０６ａ，３０６ｂを通じてウエハに供給された液体を除去するので、単相流体除去導管とも称される。また、複数のソース排出口３０４ｂは、ソース供給口３０６ｂからの第２の流体および流体メニスカスの外の空気を除去するので、二相除去導管とも称される。したがって、一実施形態では、排出口３０４ｂが液体および気体の両方を除去するのに対し、排出口３０４ａは液体のみを除去する。したがって、第２の流体メニスカスは、マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−１の第２の流体メニスカス領域４０４内に設けられた導管によって形成することができる。
【００４２】
マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−１は、ウエハ表面に第３の流体を供給できる複数のソース供給口３０２を随意に含むことができる。一実施形態において、第３の流体は、ウエハ表面に第２の流体を供給することによって形成される第２の流体メニスカスの液体／気体境界の表面張力を低下させられる表面張力低下流体であって良い。
【００４３】
また、マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−１（または本明細書で取り上げられる任意の他のプロキシミティヘッド）の処理表面（例えばマルチメニスカスプロキシミティヘッドの表面領域のうち導管が存在する領域）は、例えば平らな表面、隆起した表面、および凹んだ表面など、任意の適切な形状構造を取ることができる。一実施形態において、マルチメニスカス１０６−１の処理表面は、ほぼ平らな表面を有して良い。
【００４４】
図５Ｂは、本発明の一実施形態にしたがって、マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−１の断面を示している。マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−１は、複数のソース供給口３０６ａを通じて第１の流体を供給することができ、複数のソース排出口３０４ａを通じて第１の流体を除去することができる。第１の流体メニスカス１１６ａは、複数のソース排出口３０４ａによってほぼ取り囲まれた領域の下方に位置する。マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−１は、また、複数のソース供給口３０６ｂを通じて第２の流体を供給することができ、第２の流体メニスカスの片側に位置する複数のソース排出口３０４ａおよびもう片側に位置する複数のソース排出口３０４ｂを通じて第２の流体を除去することができる。一実施形態では、第２の流体メニスカス１１６ｂを構成する流体の表面張力を低下させるために、複数のソース供給口３０２から第３の流体が供給されて良い。複数のソース供給口３０２は、第２の流体メニスカス１１６ｂをより良く閉じこめるために、随意に角度を付けられて良い。
【００４５】
図６Ａは、本発明の一実施形態にしたがって、マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−２を示している。該プロキシミティヘッド１０６−２は、一実施形態において、設備プレート４５４およびボディ４５６を含む。なお、プロキシミティヘッド１０６−２は、本明細書で説明されるような第１の流体メニスカスおよび第２の流体メニスカスを生成可能である限り、部品の数および種類の少なくとも一方を任意に適切に設定されて良い。設備プレート４５４およびボディ４５６は、一実施形態ではボルトで締め合わされて良く、別の一実施形態では接着剤で接合されて良い。設備プレート４５４およびボディ４５６は、ユーザの望む用途および作業に応じ、同じ材料で作成されても良いし、または異なる材料で作成されても良い。
【００４６】
プロキシミティヘッド１０６−２は、導管を備えた処理表面４５８を含み、それらの導管を通じてウエハの表面に流体を供給したりウエハの表面からウエハを除去したりすることができる。一実施形態において、処理表面４５８は、隆起領域４５２によって示されるように、表面４５３より隆起している。なお、処理表面４５８は、必ずしも隆起している必要はなく、処理されるウエハ表面に対向するプロキシミティヘッド１０６−２の表面４５３とほぼ同一平面であっても良い。
【００４７】
図６Ｂは、本発明の一実施形態にしたがって、プロキシミティヘッド１０６−２の処理表面４５８を示している。一実施形態において、処理表面４５８は、プロキシミティヘッド１０６−２の流体メニスカス生成領域である。処理表面４５８は、第１の流体メニスカスおよび第２の流体メニスカスを生成可能であるように、任意の適切な数および種類の導管を含むことができる。一実施形態において、処理表面４５８は、流体供給口３０６ａ、流体排出口３０４ａ、流体供給口３０４ｂ、流体排出口３０４ｂ、および流体供給口３０２を含む。
【００４８】
流体供給口３０６ａは、ウエハの表面に第１の流体を供給することができ、流体供給口３０６ｂは、ウエハの表面に第２の流体を供給することができる。また、流体排出口３０４ａは、負圧の提供によって、ウエハの表面から第１の流体および第２の流体の一部を除去することができ、流体排出口３０４ｂは、負圧の提供によって、ウエハの表面から第２の流体の一部を除去することができ、流体供給口３０２は、第２の流体の表面張力を低下させる流体を供給することができる。第１の流体および第２の流体の少なくとも一方は、リソグラフィ、エッチング、メッキ、洗浄、すすぎ、および乾燥のうちの任意の一作業を促進することができる任意の適切な流体であって良い。
【００４９】
図６Ｃは、本発明の一実施形態にしたがって、マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−２の処理表面４５８を、より詳細に示している。処理表面４５８は、流体供給口３０６ａおよび流体排出口３０４ａを含む第１の流体メニスカス領域４０２を含む。処理表面４５８は、また、流体供給口３０６ｂ、流体排出口３０４ｂ、および流体供給口３０２を含む第２の流体メニスカス領域４０４を含む。したがって、第１の流体メニスカス領域４０２は、第１の流体メニスカスを生成することができ、第２の流体メニスカス領域４０４は、第２の流体メニスカスを生成することができる。
【００５０】
図６Ｄは、ボディ４５６と結合することによってマルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−２を形成する設備プレート４５４を、本発明の一実施形態にしたがって示している。流体供給口３０６ａ，３０６ｂ，３０２に対応する流路は、マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−２の設備プレート４５４からボディ４５６へと流体を供給し、流体排出口３０４ａ，３０４ｂに対応する流路は、ボディ４５６から設備プレート４５４へと流体を除去する。一実施形態では、流路５０６ａ，５０４ａ，５０６ｂ，５０４ｂ，５０２が、それぞれ流体供給口３０６ａ、流体排出口３０４ａ、流体供給口３０６ｂ、流体排出口３０４ｂ、および流体供給口３０２に対応する。
【００５１】
図６Ｅは、本発明の一実施形態にしたがって、プロキシミティヘッド１０６−２の断面を示している。図６Ｄを参照にして上述されたように、流路５０６ａ，５０６ｂ，５０２は、それぞれ、第１の流体、第２の流体、および第３の流体を流体供給口３０６ａ，３０６ｂ，３０２に供給することができる。また、流路５０４ａは、第１の流体と第２の流体との組み合わせを流体排出口３０４ａから除去することができ、流路５０４ｂは、第２の流体と第３の流体との組み合わせを流体排出口３０４ｂから除去することができる。一実施形態において、第１の流体は、ウエハ表面に対し、例えばエッチング、リソグラフィ、洗浄、すすぎ、および乾燥などの任意の適切な作業を行うことができる第１の処理流体である。第２の流体は、第１の流体と同じまたは異なる第２の処理流体である。第１の流体と同様に、第２の流体も、例えばエッチング、リソグラフィ、洗浄、すすぎ、および乾燥などの処理を促進することができる任意の適切な処理流体であって良い。
【００５２】
図７は、本発明の一実施形態にしたがって、代表的なウエハ処理作業におけるマルチメニスカスプロキシミティヘッドの断面を示している。図７（および図８Ａ）は、ウエハ１０８の上面を処理する様子を示しているが、当業者ならば明らかなように、ウエハ１０８の上面および下面は、ウエハ１０８の上面に配された本明細書で説明される任意のプロキシミティヘッドおよびウエハ１０８の下面に配された本明細書で説明される任意のプロキシミティヘッドによって同時に処理することができる。一実施形態では、第１のウエハ処理化学剤が、流体供給口３０６ａを通じてウエハ１０８に供給される。第１のウエハ処理化学剤によるウエハ表面の処理後、その第１のウエハ処理化学剤は、流体排出口３０４ａを通じてウエハ表面から除去される。第１のウエハ処理流体は、マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−２とウエハ１０８との間に第１の流体メニスカス１１６ａを形成することができる。一実施形態では、例えば脱イオン水（ＤＩＷ）などの第２の処理流体が、流体供給口３０６ｂを通じてウエハ表面に供給される。
【００５３】
前述のように、第２の処理流体は、ウエハ表面上で所望の作業を実現することができる任意の適切な流体であって良い。ＤＩＷによるウエハ表面の処理後、ＤＩＷは、ソース排出口３０４ａ，３０４ｂの両方を通じてウエハ表面から除去される。マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−２とウエハ表面との間のＤＩＷは、第２の流体メニスカス１１６ｂを形成することができる。
【００５４】
一実施形態では、第２の流体メニスカス１１６ｂの液体／気体境界を安定に維持するために、例えば窒素ガスに含有されるイソプロピルアルコール蒸気などの表面張力低下流体が、ソース供給口３０２を通じてウエハ表面に随意に供給されて良い。一実施形態において、第２の流体メニスカス１１６ｂは、第１の流体メニスカス１１６ａをほぼ取り囲むことができる。こうすると、第２の流体メニスカス１１６ｂは、第１の流体メニスカス１１６ａによる処理後、ほぼ直ちに、その第１の流体メニスカス１１６ａによって処理された部分のウエハ表面に作用しはじめることができる。したがって、一実施形態において、第２の流体メニスカス１１６ｂは、第１の流体メニスカス１１６ａの回りに第１の流体メニスカス１１６ａと同心の輪を形成する。なお、第１の流体メニスカス１１６ａは、例えば円形、楕円形、正方形、長方形、三角形、および四辺形など、任意の適切な幾何学形状を取って良い。第２の流体メニスカス１１６ｂは、第１の流体メニスカス１１６ａの形状如何にかかわらず、第１の流体メニスカス１１６ａを少なくとも部分的に取り囲むように構成することができる。なお、前述のように、第１の流体メニスカス１１６ａおよび第２の流体メニスカス１１６ｂの少なくとも一方には、所望のウエハ処理作業に応じ、任意の適切な流体が用いられて良い。
【００５５】
なお、安定した流体メニスカスを生成するためには、ソース供給口３０６ａを通じて第１の流体メニスカスに入力される第１の流体の量が、ソース排出口３０４ａを通じて除去される第１の流体の量に、ほぼ等しいことが望ましい。また、ソース供給口３０６ｂを通じて第２の流体メニスカスに入力される第２の流体の量も、ソース排出口３０４ａ，３０４ｂを通じて除去される第２の流体の量に、ほぼ等しいことが望ましい。一実施形態において、これらの流体の流量は、ウエハ１０８からのプロキシミティヘッド１０６−２の距離４８０によって決定される。なお、距離４８０は、メニスカスを安定した状態で維持可能および移動可能である限りは任意の適切な距離であって良い。距離４８０は、一実施形態では５０ミクロン〜５ミリメートルであり、別の一実施形態では０．５〜２．５ミリメートルである。距離４８０は、好ましくは約１〜１．５ミリメートルである。一実施形態では、距離４８０は約１．３ミリメートルである。
【００５６】
図７に示されるような流体の流量は、第１の流体メニスカスおよび該第１の流体メニスカスをほぼ取り囲む第２の流体メニスカスを生成することができる任意の適切な流量であって良い。これらの流体の流量は、第１の流体メニスカスと第２の流体メニスカスとの間に望まれる区別に応じて異なって良い。一実施形態において、ソース供給口３０６ａは、約６００ｃｃ毎分の流量で第１の流体を供給することができ、ソース供給口３０６ｂは、約９００ｃｃ毎分の流量で第２の流体を供給することができ、ソース排出口３０４ａは、約１２００ｃｃ毎分の流量で第１の流体および第２の流体を除去することができ、ソース排出口３０４ｂは、約３００ｃｃ毎分の流量で第２の流体および空気（もしＮ2に含有されるＩＰＡ蒸気などの表面張力低下流体がウエハ表面に供給される場合は、そのＮ2に含有されるＩＰＡ蒸気）を除去することができる。一実施形態において、ソース排出口３０４ａを通じて排出される流体の流量は、ソース供給口３０６ａを通じて供給される流体の流量の２倍に等しくて良い。ソース供給口３０６ｂを通じて供給される流体の流量は、ソース供給口３０６ａを通じて供給される流量プラス３００に等しくて良い。なお、当業者ならば明らかなように、ソース供給口３０６ａ，３０６ｂとソース排出口３０４ａ，３０４ｂとの間の具体的な流量関係は、本明細書で説明される処理領域の構成およびプロキシミティヘッドの構成の少なくとも一方に応じて可変である。
【００５７】
図８Ａは、疎水性の障壁６０２を用いるマルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−３の断面を、本発明の一実施形態にしたがって示している。一実施形態において、マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−３は、流体供給口３０６ａ，３０６ｂおよび流体排出口３０４ａ，３０４ｂを含み、更に、流体供給口３０２を随意に含む。図６を参照にして上述されたように、流体供給口３０６ａは、ウエハ表面に第１の処理流体を供給することができる。なお、第１の流体は、所望のウエハ処理作業でウエハ表面を処理できる任意の適切な流体であって良い。したがって、一実施形態において、第１の処理流体は、リソグラフィ促進流体、エッチング流体、洗浄流体、すすぎ流体、および乾燥流体のいずれの流体であっても良い。また、随意的な一実施形態において、流体供給口３０２は、ウエハ表面に第３の流体を供給することができる。この処理流体は、ウエハ表面に作用した後、例えば一例では流体排出口３０４ａを通じて吸引されることによって除去される。したがって、このウエハ処理化学剤は、ウエハ表面を処理した後、流体排出口３０４ａを通じてウエハ表面から除去される。
【００５８】
マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−３は、また、流体供給口３０６ｂを通じて第２のウエハ処理流体を表面に供給し、一実施形態では流体排出口３０４ａ，３０４ｂを通じて提供される負圧によって第２のウエハ処理流体を表面から除去する。第２の流体メニスカス１１６ｂは、このようにして生成することができる。なお、第２の流体は、所望のウエハ処理作業でウエハ表面を処理できる任意の適切な流体であって良い。したがって、一実施形態において、第２の処理流体は、リソグラフィ促進流体、エッチング流体、洗浄流体、すすぎ流体、および乾燥流体のいずれの流体であっても良い。また、随意的な一実施形態において、流体供給口３０２は、ウエハ表面に第３の流体を供給することができる。なお、第３の流体は、第２の流体の表面張力を低下させられる任意の流体であって良い。一実施形態において、第３の流体は、窒素ガスに含有されるイソプロピルアルコール蒸気（ＩＰＡ／Ｎ2）である。
【００５９】
マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−３の一実施形態では、流体排出口３０４ａと流体供給口３０６ｂとの間に疎水性障壁６０２が設けられる。ウエハ処理流体は、マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−３との間に第１の流体メニスカス１１６ａを形成する。一実施形態では、流体供給口３０６ｂを通じてウエハ表面に脱イオン水（ＤＩＷ）が供給される。ＤＩＷによるウエハ表面の処理後、そのＤＩＷは、ソース排出口３０４ｂを通じてウエハ表面から除去される。マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−３とウエハ表面との間のＤＩＷは、第１の流体メニスカス１１６ｂを形成する。第２の流体メニスカス１１６ｂの液体／気体境界を安定に維持するためには、窒素ガスに含有されたイソプロピルアルコール蒸気をウエハ表面に随意に供給して良い。一実施形態において、第２の流体メニスカス１１６ｂは、第１の流体メニスカス１１６ａをほぼ取り囲む。こうすると、第２の流体メニスカス１１６ｂは、第１の流体メニスカス１１６ａによる処理後、ほぼ直ちに、その第１の流体メニスカス１１６ａによって処理された部分のウエハ表面に作用しはじめることができる。
【００６０】
図８Ａに示された実施形態は、第１の流体メニスカス１１６Ａａと第２の流体メニスカス１１６ｂとを隔てることができる疎水性障壁６０２を含む。このような一実施形態において、第１の流体メニスカス１１６ａは、第２の流体メニスカス１１６ｂに直接接触しない。図８Ｂを参照にして後述されるように、ウエハ表面の処理に使用された第１の流体メニスカス１１６ａは、ウエハ表面上に残留し、第２の流体メニスカス１１６ｂによって除去される。
【００６１】
図８Ｂは、親水性のウエハ表面に作用している状態のマルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−３を、本発明の一実施形態にしたがって詳細に示している。一実施形態において、マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−３は、前述のように、所望のいかなるタイプのウエハ処理作業であってもウエハ表面を処理することができる第１の流体メニスカス１１６ａを含む。ウエハ表面上に残留している使用済みの第１の流体メニスカス１１６ａの化学剤は、次いで、第２の流体メニスカス１１６ｂ（図中の一実施形態では、使用済みの化学剤を除去するためのすすぎ用の流体メニスカスである）によって処理される。図に示された実施形態は、第１の流体メニスカス１１６ａがウエハ表面の処理領域から離れた際も使用済みの化学剤が残存する親水性のウエハの処理に関する。
【００６２】
図８Ｃは、本発明の一実施形態にしたがって、疎水性のウエハ表面に作用している状態のマルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−３を詳細に示している。一実施形態において、ウエハ表面は疎水性であるので、第１の流体メニスカス１１６ａのウエハ処理化学剤（一実施形態では水性の流体である）は、処理後はウエハ表面上に留まらない。したがって、疎水性の障壁６０２は、第１の流体メニスカス１１６ａと第２の流体メニスカス１１６ｂとを完全に隔てた状態で維持し、第１の流体メニスカス１１６ａの流体と第２の流体メニスカス１１６ｂの流体との混じり合いを阻止することができる。また、このような一実施形態において、ソース排出口３０４ａは、第１の流体メニスカス１１６ａからの第１の流体のみを除去する。
【００６３】
これらの代表的な実施形態では、２つのメニスカス（内側のメニスカスと、それを取り囲む外側のメニスカス）のみが図示されているが、実際は、任意の適切な数の同心のメニスカスを生成することができる。このような場合、内側の各メニスカスは、少なくとも１つのソース供給口３０６ａとソース排出口３０４ａとのセットによって生成することができ、最も外周のメニスカス（メニスカスを取り囲む最も外側のメニスカス）は、少なくとも１つのソース供給口３０６ｂとソース排出口３０４ｂとのセットによって生成することができる。どの内側のメニスカスも、特定の処理流体の供給および除去を行うことができるソース供給口３０６ａとソース排出口３０４ａとのセットによって生成することができる。
【００６４】
図９は、長方形のメニスカスを含むマルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−４を、本発明の一実施形態にしたがって示している。この実施形態において、マルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−４は、メニスカス１１６ｃに取り囲まれた正方形のメニスカス１１６ａ’を有し、メニスカス１１６ｃは、更に外側の流体メニスカス１１６ｂ’によって取り囲まれている。なお、当業者ならば明らかなように、これらのメニスカス１１６ａ’，１１６ｃ，１１６ｂ’は、本明細書で説明された供給口／排出口の構成を変更することによって生成することができる。一実施形態において、ソース供給口３０６ａ，３０６ｃ，３０６ｂは、それぞれ、第１の流体、第２の流体、および第３の流体をウエハに供給するように構成されて良い。また、ソース排出口３０４ａ，３０４ｃ，３０４ｂは、それぞれ、（負圧ないし真空によって）第１の流体および第２の流体、第２の流体および第３の流体、並びに第３の流体および空気を除去するように構成されて良い。また、第３の流体メニスカスの外側の部分に表面張力低下流体を供給するために、ソース供給口３０２を随意に用いることも可能である。
【００６５】
なお、当業者ならば明らかなように、図９を参照にして上述された各流体メニスカス１１６ａ’，１１６ｃ，１１６ｂ’は、ウエハ表面に対し、例えばエッチング、洗浄、リソグラフィ、すすぎ、および乾燥などの任意の適切な作業を実施することができる。
【００６６】
図１０は、長楕円形の流体メニスカスを伴うマルチメニスカスプロキシミティヘッド１０６−５を、本発明の一実施形態にしたがって示している。一実施形態において、流体メニスカス１１６ａは、（一実施形態では縦方向の）両側を流体メニスカス１１６ｃ−１，１１６ｃ−２によって取り囲まれ、流体メニスカス１１６ｃ−１，１１６ｃ−２は、更に、流体メニスカス１１６ｂ−１，１１６ｂ−２によって取り囲まれている。なお、図１０に示された各流体メニスカスは、ウエハ表面に対し、例えばエッチング、洗浄、リソグラフィ、すすぎ、および乾燥などの任意の適切な作業を実施することができる。また、図に示されたメニスカスは、本明細書で説明される手順および装置に矛盾しない任意の適切な方法で生成することができる。
【００６７】
以上では、いくつかの好ましい実施形態に基づいて本発明が説明されたが、当業者ならば、以上の明細書および添付の図面を吟味することによって、各種の代替、追加、置換、および等価の形態を実現することができる。したがって、本発明は、本発明の真の趣旨および範囲に含まれるものとして、このようなあらゆる代替、追加、置換、および等価の形態を含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１Ａ】ＳＲＤ乾燥工程におけるウエハ上の洗浄流体の動きを示した図である。
【図１Ｂ】代表的なウエハ乾燥工程を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態にしたがって、ウエハ処理システムを示した図である。
【図３】ウエハ処理作業を実施するプロキシミティヘッドを、本発明の一実施形態に従って示した図である。
【図４Ａ】プロキシミティヘッドによって実施することができるウエハ処理作業を、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。
【図４Ｂ】ウエハの両面を処理するシステムで用いられる代表的なプロキシミティヘッドの側面を、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態にしたがって、マルチメニスカスプロキシミティヘッドを示した図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態にしたがって、マルチメニスカスプロキシミティヘッドの側面を示した図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態にしたがって、マルチメニスカスプロキシミティヘッドを示した図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態にしたがって、マルチメニスカスプロキシミティヘッドの処理表面を示した図である。
【図６Ｃ】本発明の一実施形態にしたがって、マルチメニスカスプロキシミティヘッドの処理表面を、より詳細に示した図である。
【図６Ｄ】ボディと結合することによってマルチメニスカスプロキシミティヘッドを形成する設備プレートを、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。
【図６Ｅ】本発明の一実施形態にしたがって、マルチメニスカスプロキシミティヘッドの断面を示した図である。
【図７】本発明の一実施形態にしたがって、代表的なウエハ処理作業におけるマルチメニスカスプロキシミティヘッドの断面を示した図である。
【図８Ａ】疎水性の障壁を処理するために用いられるマルチメニスカスプロキシミティヘッドの断面を、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。
【図８Ｂ】親水性のウエハ表面に作用している状態のマルチメニスカスプロキシミティヘッドを、本発明の一実施形態にしたがって詳細に示した図である。
【図８Ｃ】疎水性のウエハ表面に作用している状態のマルチメニスカスプロキシミティヘッドを、本発明の一実施形態にしたがって詳細に示した図である。
【図９】長方形のメニスカスを含むマルチメニスカスプロキシミティヘッドを、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。
【図１０】長楕円形の流体メニスカスを伴うマルチメニスカスプロキシミティヘッドを、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０…ウエハ
１２…液体／気体移動界面
２０…親水性の領域
２２…疎水性の領域
２６…流体
１００…ウエハ処理システム
１０２ａ，１０２ｂ…ローラ
１０４ａ，１０４ｂ…アーム
１０６ａ，１０６ｂ…プロキシミティヘッド
１０６−１，１０６−２，１０６−３，１０６−４，１０６−５…マルチメニスカスプロキシミティヘッド
１０８…ウエハ
１０８ａ…上面
１０８ｂ…下面
１１６…メニスカス
１１６ａ…第１の流体メニスカス
１１６ｂ…第２の流体メニスカス
１１６ａ’，１１６ｂ’，１１６ｃ…流体メニスカス
１１６ｂ−１，１１６ｂ−２，１１６ｃ−１，１１６ｃ−２…流体メニスカス
１１８…ＩＰＡ／処理流体界面
３０２…供給口
３０４…排出口
３０４ａ，３０４ｂ…排出口
３０６…供給口
３０６ａ，３０６ｂ…供給口
３１０…ＩＰＡ
３１２…負圧
３１４…処理流体
４０２…第１の流体メニスカス領域
４０４…第２の流体メニスカス領域
４５２…隆起領域
４５３…表面
４５４…設備プレート
４５６…ボディ
４５８…処理表面
５０２，５０４ａ，５０４ｂ，５０６ａ，５０６ｂ…流路
６０２…疎水性の障壁
【図１Ａ】
2006073998.tif 000002
【図１Ｂ】
2006073998.tif 000003
【図２】
2006073998.tif 000004
【図３】
2006073998.tif 000005
【図４Ａ】
2006073998.tif 000006
【図４Ｂ】
2006073998.tif 000007
【図５Ａ】
2006073998.tif 000008
【図５Ｂ】
2006073998.tif 000009
【図６Ａ】
2006073998.tif 000010
【図６Ｂ】
2006073998.tif 000011
【図６Ｃ】
2006073998.tif 000012
【図６Ｄ】
2006073998.tif 000013
【図６Ｅ】
2006073998.tif 000014
【図７】
2006073998.tif 000015
【図８Ａ】
2006073998.tif 000016
【図８Ｂ】
2006073998.tif 000017
【図８Ｃ】
2006073998.tif 000018
【図９】
2006073998.tif 000019
【図１０】
2006073998.tif 000020
【外国語明細書】
1. TITLE OF THE INVENTION
Concentric Proximity Processing Head
2. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Background of the Invention
Field of the Invention
[0001]The present invention relates to semiconductor wafer processing and, more particularly, to apparatuses and techniques for more efficiently applying and removing fluids from wafer surfaces while reducing contamination and decreasing wafer processing costs.
Description of the Related Art 
[0002]In the semiconductor chip fabrication process, it is well-known that there is a need to process a wafer using operations such as cleaning and drying.  In each of these types of operations, there is a need to effectively apply and remove fluids for the wafer operation process.
[0003]For example, wafer cleaning may have to be conducted where a fabrication operation has been performed that leaves unwanted residues on the surfaces of wafers.  Examples of such a fabrication operation include plasma etching (e.g., tungsten etch back (WEB)) and chemical mechanical polishing (CMP).  In CMP, a wafer is placed in a holder which pushes a wafer surface against a rolling conveyor belt.  This conveyor belt uses a slurry which consists of chemicals and abrasive materials to cause the polishing.  Unfortunately, this process tends to leave an accumulation of slurry particles and residues at the wafer surface.  If left on the wafer, the unwanted residual material and particles may cause, among other things, defects such as scratches on the wafer surface and inappropriate interactions between metallization features.  In some cases, such defects may cause devices on the wafer to become inoperable.  In order to avoid the undue costs of discarding wafers having inoperable devices, it is therefore necessary to clean the wafer adequately yet efficiently after fabrication operations that leave unwanted residues.
[0004]After a wafer has been wet cleaned, the wafer must be dried effectively to prevent water or cleaning fluid remnants from leaving residues on the wafer.  If the cleaning fluid on the wafer surface is allowed to evaporate, as usually happens when droplets form, residues or contaminants previously dissolved in the cleaning fluid will remain on the wafer surface after evaporation (e.g., and form water spots).  To prevent evaporation from taking place, the cleaning fluid must be removed as quickly as possible without the formation of droplets on the wafer surface.  In an attempt to accomplish this, one of several different drying techniques are employed such as spin drying, IPA, or Marangoni drying.  All of these drying techniques utilize some form of a moving liquid/gas interface on a wafer surface which, if properly maintained, results in drying of a wafer surface without the formation of droplets.  Unfortunately, if the moving liquid/gas interface breaks down, as often happens with all of the aforementioned drying methods, droplets form and evaporation occurs resulting in contaminants being left on the wafer surface. The most prevalent drying technique used today is spin rinse drying (SRD).
[0005]Figure 1A illustrates movement of fluids on a wafer 10 during an SRD process.  In this drying process, a wet wafer is rotated at a high rate by rotation 14.  In SRD, by use of centrifugal force, the fluid used to rinse the wafer is pulled from the center of the wafer to the outside of the wafer and finally off of the wafer as shown by fluid directional arrows 16.  As the fluid is being pulled off of the wafer, a moving liquid/gas interface 12 is created at the center of the wafer and moves to the outside of the wafer (i.e., the circle produced by the moving liquid/gas interface 12 gets larger) as the drying process progresses.  In the example of Figure 1, the inside area of the circle formed by the moving liquid/gas interface 12 is free from the fluid and the outside area of the circle formed by the moving liquid/gas interface 12 is the fluid.  Therefore, as the drying process continues, the section inside (the dry area) of the moving liquid/gas interface 12 increases while the area (the wet area) outside of the moving liquid/gas interface 12 decreases.  As stated previously, if the moving liquid/gas interface 12 breaks down, droplets of the fluid form on the wafer and contamination may occur due to evaporation of the droplets.  As such, it is imperative that droplet formation and the subsequent evaporation be limited to keep contaminants off of the wafer surface.   Unfortunately, the present drying methods are only partially successful at the prevention of moving liquid interface breakdown.
[0006]In addition, the SRD process has difficulties with drying wafer surfaces that are hydrophobic.  Hydrophobic wafer surfaces can be difficult to dry because such surfaces repel water and water based (aqueous) cleaning solutions.  Therefore, as the drying process continues and the cleaning fluid is pulled away from the wafer surface, the remaining cleaning fluid (if aqueous based) will be repelled by the wafer surface.  As a result, the aqueous cleaning fluid will want the least amount of area to be in contact with the hydrophobic wafer surface.  Additionally, the aqueous cleaning solution tends cling to itself as a result of surface tension (i.e., as a result of molecular hydrogen bonding).  Therefore, because of the hydrophobic interactions and the surface tension, balls (or droplets) of aqueous cleaning fluid forms in an uncontrolled manner on the hydrophobic wafer surface.  This formation of droplets results in the harmful evaporation and the contamination discussed previously.  The limitations of the SRD are particularly severe at the center of the wafer, where centrifugal force acting on the droplets is the smallest.  Consequently, although the SRD process is presently the most common way of wafer drying, this method can have difficulties reducing formation of cleaning fluid droplets on the wafer surface especially when used on hydrophobic wafer surfaces.  Certain portion of the wafer may have different hydrophobic properties.
[0007]Figure 1B illustrates an exemplary wafer drying process 18.  In this example a portion 20 of the wafer 10 has a hydrophilic area and a portion 22 has a hydrophobic area. The portion 20 attracts water so a fluid 26 pools in that area.  The portion 22 is hydrophobic so that area repels water and therefore there can be a thinner film of water on that portion of the wafer 10.  Therefore, the hydrophobic portions of the wafer 10 often dries more quickly than the hydrophilic portions.  This may lead to inconsistent wafer drying that can increase contamination levels and therefore decrease wafer production yields.
[0008]Therefore, there is a need for a method and an apparatus that avoids the prior art by enabling optimized fluid management and application to a wafer that reduces contaminating deposits on the wafer surface.  Such deposits as often occurs today reduce the yield of acceptable wafers and increase the cost of manufacturing semiconductor wafers.
Summary of the Invention
[0009]Broadly speaking, the present invention fills these needs by providing a substrate processing apparatus that is capable of processing wafer surfaces with multiple menisci while significantly reducing wafer contamination.  It should be appreciated that the present invention can be implemented in numerous ways, including as a process, an apparatus, a system, a device or a method.  Several inventive embodiments of the present invention are described below.
[0010]In one embodiment, a method for processing a substrate is disclosed which includes generating a first fluid meniscus and a second fluid meniscus at least partially surrounding the first fluid meniscus wherein the first fluid meniscus and the second fluid meniscus are generated on a surface of the substrate.
[0011]In another embodiment, an apparatus for processing a substrate is provided which includes a proximity head capable of generating a first fluid meniscus on a substrate surface and capable of generating a second fluid meniscus on the substrate surface at least partially surrounding the first fluid meniscus.  The proximity head capable of substantially maintaining the integrity of the second fluid meniscus when in contact with the first fluid meniscus.
[0012]In yet another embodiment, an apparatus for processing a substrate is disclosed which includes a proximity head capable of generating a first fluid meniscus and capable of generating a second fluid meniscus at least partially surrounding the first fluid meniscus.  The proximity head includes at least one first inlet defined in a processing surface of the proximity head configured to apply a first fluid to the surface of the wafer and at least one first outlet defined in the processing surface of the proximity head configured to remove the first fluid and at least a portion of a second fluid from the surface of the wafer.  The proximity head also includes at least one second inlet defined in the processing surface of the proximity head configured to apply the second fluid to the surface of the wafer and at least one second outlet defined in the processing surface of the proximity head configured to remove at least a portion of the second fluid from the surface of the wafer.  At least one second inlet and the at least one second outlet at least partially surrounds the at least one first outlet and the at least one first inlet.
[0013]The advantages of the present invention are numerous.  Most notably, the apparatuses and methods described herein utilize multi-menisci to efficiently process (e.g., clean, dry, etc.) substrates by operations which involve optimal management of fluid application and removal from the substrate while reducing unwanted fluids and contaminants remaining on a wafer surface. Consequently, wafer processing and production may be increased and higher wafer yields may be achieved due to efficient wafer processing.
[0014]The present invention enables optimal wafer processing through the generation and use of multiple fluid menisci with one meniscus at least partially surrounding another fluid meniscus.  In one embodiment, concentric fluid inlets and outlets may be utilized which can generate a first fluid meniscus and a second fluid meniscus that is concentric to and surrounds the first fluid meniscus.  In additional embodiments, any suitable number of menisci may be concentric to and/or surround each other.
[0015]Other aspects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description, taken in conjunction with the accompanying drawings, illustrating by way of example the principles of the present invention.
[0016]The present invention will be readily understood by the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings.  To facilitate this description, like reference numerals designate like structural elements.
Detailed Description
[0017]An invention for methods and apparatuses for processing a substrate is disclosed.  In the following description, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the present invention.  It will be understood, however, by one of ordinary skill in the art, that the present invention may be practiced without some or all of these specific details.  In other instances, well known process operations have not been described in detail in order not to unnecessarily obscure the present invention.
[0018]While this invention has been described in terms of several preferable embodiments, it will be appreciated that those skilled in the art upon reading the preceding specifications and studying the drawings will realize various alterations, additions, permutations and equivalents thereof.  It is therefore intended that the present invention includes all such alterations, additions, permutations, and equivalents as fall within the true spirit and scope of the invention.
[0019]The figures below illustrate embodiments of an exemplary wafer processing system using multi-menisci proximity heads to generate one or more of a specific shape, size, and location fluid menisci.  In one embodiment, the multiple menisci that are concentric and contact each other are utilized to process a wafer.  This technology may be utilized to perform any suitable type of combination of types of wafer operation(s) such as, for example drying, etching, plating, etc.  It should be appreciated that the systems and proximity heads as described herein are exemplary in nature, and that any other suitable types of configurations that would enable the generation and movement of two or more menisci that are in contact as described herein may be utilized.  In the embodiments shown, the proximity head(s) may move in a linear fashion from a center portion of the wafer to the edge of the wafer.  It should be appreciated that other embodiments may be utilized where the proximity head(s) move in a linear fashion from one edge of the wafer to another diametrically opposite edge of the wafer, or other non-linear movements may be utilized such as, for example, in a radial motion, in a circular motion, in a spiral motion, in a zig-zag motion, in a random motion, etc.  In addition, the motion may also be any suitable specified motion profile as desired by a user.  In addition, in one embodiment, the wafer may be rotated and the proximity head moved in a linear fashion so the proximity head may process all portions of the wafer.  It should also be understood that other embodiments may be utilized where the wafer is not rotated but the proximity head is configured to move over the wafer in a fashion that enables processing of all portions of the wafer.  In addition, the proximity head and the wafer processing system as described herein may be utilized to process any shape and size of substrates such as for example, 200 mm wafers, 300 mm wafers, flat panels, etc.  Moreover, the size of the proximity head and in turn the sizes of the menisci may vary.  In one embodiment, the size of the proximity head and the sizes of the menisci may be larger than a wafer being processed, and in another embodiment, the proximity head and the sizes of the menisci may be smaller than the wafer being processed.  Furthermore, the menisci as discussed herein may be utilized with other forms of wafer processing technologies such as, for example, brushing, lithography, megasonics, etc.  A fluid meniscus can be supported and moved (e.g., onto, off of and across a wafer) with a proximity head.
[0020]It should be appreciated that the system described herein is just exemplary in nature, and the multi-menisci proximity head may be used in any suitable system.  It should also be appreciated that Figures 2 through 4B describe formation of a single meniscus and therefore process variables (e.g. flow rates, dimensions, etc.) described therein may be different than the process variables described for a multi-menisci proximity head as described in Figure 5A through 8C.
[0021]  Figure 2 shows a wafer processing system 100 in accordance with one embodiment of the present invention.  The system 100 includes rollers 102a and 102b which may hold and/or rotate a wafer to enable wafer surfaces to be processed.  The system 100 also includes proximity heads 106a and 106b that, in one embodiment, are attached to an upper arm 104a and to a lower arm 104b respectively.  In one embodiment, the proximity heads 106a and/or 106b may be multi-menisci proximity heads as described in further detail in reference to Figures 5A through 10.  As described herein the term "multi-menisci proximity head" is a proximity head capable of generating one or more fluid menisci.  In a one embodiment, a first fluid meniscus is substantially surrounded by a second fluid meniscus.  In a preferable embodiment, the first fluid meniscus and the second fluid meniscus are concentric with the second fluid meniscus surrounding the first fluid meniscus.  The proximity head may be any suitable apparatus that may generate a fluid meniscus as described herein and described herein.  The upper arm 104a and the lower arm 104b can be part of an assembly which enables substantially linear movement (or in another embodiment a slight arc-like movement) of the proximity heads 106a and 106b along a radius of the wafer.  In yet another embodiment, the assembly may move the proximity heads 106a and 106b in any suitable user defined movement.
[0022]In one embodiment the arms 104 are configured to hold the proximity head 106a above the wafer and the proximity head 106b below the wafer in close proximity to the wafer.  For example, in one exemplary embodiment this may be accomplished by having the upper arm 104a and the lower arm 104b be movable in a vertical manner so once the proximity heads are moved horizontally into a location to start wafer processing, the proximity heads 106a and 106b can be moved vertically to a position in close proximity to the wafer.  In another embodiment, the upper arm 104a and the lower arm 104b may be configured to start the proximity heads 106a and 106b in a position where the menisci are generated before processing and the menisci that has already been generated between the proximity heads 106a and 106 may be moved onto the wafer surface to be processed from an edge area of a wafer 108.  Therefore, the upper arm 104a and the lower arm 104b may be configured in any suitable way so the proximity heads 106a and 106b can be moved to enable wafer processing as described herein.  It should also be appreciated that the system 100 may be configured in any suitable manner as long as the proximity head(s) may be moved in close proximity to the wafer to generate and control multiple meniscus that, in one embodiment, are concentric with each other.  It should also be understood that close proximity may be any suitable distance from the wafer as long as a menisci may be maintained.  In one embodiment, the proximity heads 106a and 106b (as well as any other proximity head described herein) may each be located between about 0.1 mm to about 10 mm from the wafer to generate the fluid menisci on the wafer surface.  In a preferable embodiment, the proximity heads 106a and 106b (as well as any other proximity head described herein) may each be located bout 0.5 mm to about 2.0 mm from the wafer to generate the fluid menisci on the wafer surface, and in more preferable embodiment, the proximity heads 106a and 106b (as well as any other proximity head described herein) may be located about 1.5 mm from the wafer to generate the fluid menisci on the wafer surface.
[0023]In one embodiment, the system 100, the arms 104 are configured to enable the proximity heads 106a and 106b to be moved from processed to unprocessed portions of the wafer.  It should be appreciated that the arms 104 may be movable in any suitable manner that would enable movement of the proximity heads 106a and 106b to process the wafer as desired.  In one embodiment, the arms 104 may be motivated by a motor to move the proximity head 106a and 106b along the surface of the wafer.  It should be understood that although the wafer processing system 100 is shown with the proximity heads 106a and 106b, that any suitable number of proximity heads may be utilized such as, for example, 1, 2, 3, 4, 5, 6, etc.  The proximity heads 106a and/or 106b of the wafer processing system 100 may also be any suitable size or shape as shown by, for example, any of the proximity heads as described herein.  The different configurations described herein generate the fluid menisci between the proximity head and the wafer.  The fluid menisci may be moved across the wafer to process the wafer by applying fluid to the wafer surface and removing fluids from the surface.  In such a way, depending on the fluids applied to the wafer, cleaning, drying, etching, and/or plating may be accomplished.  In addition, the first fluid meniscus may conduct one type of operation and the second fluid meniscus that at least partially surrounds the first fluid meniscus may conduct the same operation or a different wafer processing operation as the first fluid meniscus.  Therefore, the proximity heads 106a and 106b can have any numerous types of configurations as shown herein or other configurations that enable the processes described herein.  It should also be appreciated that the system 100 may process one surface of the wafer or both the top surface and the bottom surface of the wafer.
[0024]In addition, besides processing the top and/or bottom surfaces of the wafer, the system 100 may also be configured to process one side of the wafer with one type of process (e.g., etching, cleaning, drying, plating, etc.) and process the other side of the wafer using the same process or a different type of process by inputting and outputting different types of fluids or by using a different configuration menisci.  The proximity heads can also be configured to process the bevel edge of the wafer in addition to processing the top and/or bottom of the wafer.  This can be accomplished by moving the menisci off (or onto) the edge the wafer which processes the bevel edge.  It should also be understood that the proximity heads 106a and 106b may be the same type of apparatus or different types of proximity heads.
[0025]The wafer 108 may be held and rotated by the rollers 102a and 102b in any suitable orientation as long as the orientation enables a desired proximity head to be in close proximity to a portion of the wafer 108 that is to be processed.  In one embodiment, the rollers 102a and 102b can rotate in a clockwise direction to rotate the wafer 108 in a counterclockwise direction.  It should be understood that the rollers may be rotated in either a clockwise or a counterclockwise direction depending on the wafer rotation desired.  In one embodiment, the rotation imparted on the wafer 108 by the rollers 102a and 102b serves to move a wafer area that has not been processed into close proximity to the proximity heads 106a and 106b.  However, the rotation itself does not dry the wafer or move fluid on the wafer surfaces towards the edge of the wafer.  Therefore, in an exemplary wafer processing operation, the unprocessed areas of the wafer would be presented to the proximity heads 106a and 106b through both the linear motion of the proximity heads 106a and 106b and through the rotation of the wafer 108.  The wafer processing operation itself may be conducted by at least one of the proximity heads.  Consequently, in one embodiment, processed portions of the wafer 108 would expand from a center region to the edge region of the wafer 108 in a spiral movement as the processing operation progresses.  In another embodiment, when the proximity heads 106a and 106b are moved from the periphery of the wafer 108 to the center of the wafer 108, the processed portions of the wafer 108 would expand from the edge region of the wafer 108 to the center region of the wafer 108 in a spiral movement.
[0026]In an exemplary processing operation, it should be understood that the proximity heads 106a and 106b may be configured to dry, clean, etch, and/or plate the wafer 108.  In an exemplary drying embodiment, the at least one of first inlet may be configured to input deionized water (DIW) (also known as a DIW inlet), the at least one of a second inlet may be configured to input N2 carrier gas containing isopropyl alcohol (IPA) in vapor form (also known as IPA inlet), and the at least one outlet may be configured to remove fluids from a region between the wafer and a particular proximity head by applying vacuum (also known as vacuum outlet).  It should be appreciated that although IPA vapor is used in some of the exemplary embodiments, any other type of vapor may be utilized such as for example, nitrogen, any suitable alcohol vapor, organic compounds, volatile chemicals, etc. that may be miscible with water.
[0027]In an exemplary cleaning embodiment, a cleaning solution may be substituted for the DIW.  An exemplary etching embodiment may be conducted where an etchant may be substituted for the DIW.  In an additional embodiment, plating may be accomplished by utilizing the methods herein.  In addition, other types of solutions may be inputted into the first inlet and the second inlet depending on the processing operation desired.
[0028]It should be appreciated that the inlets and outlets located on a face of the proximity head may be in any suitable configuration as long as stable menisci as described herein may be utilized.  In one embodiment, the at least one N2/IPA vapor inlet may be adjacent to the at least one vacuum outlet which is in turn adjacent to the at least one processing fluid inlet to form an IPA-vacuum-processing fluid orientation.  Such a configuration can generate an outside meniscus that at least partially surrounds the inside meniscus.  In addition, the inside meniscus may be generated through a configuration with a processing fluid-vacuum orientation.  Therefore, one exemplary embodiment where a second fluid meniscus at least partially surrounds a first fluid meniscus may be generated by an IPA-vacuum-second processing fluid-vacuum-first processing fluid-vacuum-second processing fluid-vacuum-IPA orientation as described in further detail in reference to Figures 6 and 7A.  It should be appreciated that other types of orientation combinations such as IPA-processing fluid-vacuum, processing fluid-vacuum-IPA, vacuum-IPA-processing fluid, etc. may be utilized depending on the wafer processes desired and what type of wafer processing mechanism is sought to be enhanced.  In a preferable embodiment, the IPA-vacuum-processing fluid orientation in the form described in reference to Figures 6 and 7A may be utilized to intelligently and powerfully generate, control, and move the menisci located between a proximity head and a wafer to process wafers.  The processing fluid inlets, the N2/IPA vapor inlets, and the vacuum outlets may be arranged in any suitable manner if the above orientation is maintained.   For example, in addition to the N2/IPA vapor inlet, the vacuum outlet, and the processing fluid inlet, in an additional embodiment, there may be additional sets of IPA vapor outlets, processing fluid inlets and/or vacuum outlets depending on the configuration of the proximity head desired.  It should be appreciated that the exact configuration of the inlet and outlet orientation may be varied depending on the application.  For example, the distance between the IPA input, vacuum, and processing fluid inlet locations may be varied so the distances are consistent or so the distances are inconsistent.  In addition, the distances between the IPA input, vacuum, and processing fluid outlet may differ in magnitude depending on the size, shape, and configuration of the proximity head 106a and the desired size of a process menisci (i.e., menisci shape and size).  In addition, exemplary IPA-vacuum-processing fluid orientation may be found in further embodiments described herein.
[0029]In one embodiment, the proximity heads 106a and 106b may be positioned in close proximity to a top surface and a bottom surface respectively of the wafer 108 and may utilize the IPA and DIW inlets and a vacuum outlets as described in further detail in reference to Figures 5A through 10 to generate wafer processing menisci in contact with the wafer 108 which are capable of processing the top surface and the bottom surface of the wafer 108.  The wafer processing menisci may be generated in a manner consistent with the descriptions in reference to herein.  At substantially the same time the IPA and the processing fluid is inputted, a vacuum may be applied in close proximity to the wafer surface to remove the IPA vapor, the processing fluid, and/or the fluids that may be on the wafer surface.  It should be appreciated that although IPA is utilized in the exemplary embodiment, any other suitable type of vapor may be utilized such as for example, nitrogen, any suitable alcohol vapor, organic compounds, hexanol, ethyl glycol, acetone, etc. that may be miscible with water.  These fluids may also be known as surface tension reducing fluids.  The portion of the processing fluid that is in the region between the proximity head and the wafer is the menisci.   It should be appreciated that as used herein, the term "output" can refer to the removal of fluid from a region between the wafer 108 and a particular proximity head, and the term "input" can be the introduction of fluid to the region between the wafer 108 and the particular proximity head.  In another embodiment, the proximity heads106a and 106b may be scanned over the wafer 108 while being moved at the end of an arm that is being moved in a slight arc.
[0030]Figure 3 illustrates a proximity head 106 performing a wafer processing operation in accordance with one embodiment of the present invention.  Figures 3 through 4B show a method of generating a basic fluid meniscus while Figures 5A through 10 discuss apparatuses and methods for generating a more complex menisci configuration where a first fluid meniscus at least partially surrounded by a second fluid meniscus.  The proximity head 106, in one embodiment, moves while in close proximity to a top surface 108a of the wafer 108 to conduct a wafer processing operation.  It should be appreciated that the proximity head 106 may also be utilized to process (e.g., clean, dry, plate, etch, etc.) a bottom surface 108b of the wafer 108.   In one embodiment, the wafer 108 is rotating so the proximity head 106 may be moved in a linear fashion along the head motion while the top surface 108a is being processed.  By applying the IPA 310 through the inlet 302, the vacuum 312 through outlet 304, and the processing fluid 314 through the inlet 306, the meniscus 116 may be generated.  It should be appreciated that the orientation of the inlets/outlets as shown in Figure 3 is only exemplary in nature, and that any suitable inlets/outlets orientation that may produce a stable fluid meniscus may be utilized such as those configurations as described herein.
[0031]Figure 4A illustrates a wafer processing operation that may be conducted by a proximity head 106a in accordance with one embodiment of the present invention.  Although Figure 4A shows a top surface 108a being processed, it should be appreciated that the wafer processing may be accomplished in substantially the same way for the bottom surface 108b of the wafer 108.  In one embodiment, the inlet 302 may be utilized to apply isopropyl alcohol (IPA) vapor toward a top surface 108a of the wafer 108, and the inlet 306 may be utilized to apply a processing fluid toward the top surface 108a of the wafer 108.  In addition, the outlet 304 may be utilized to apply vacuum to a region in close proximity to the wafer surface to remove fluid or vapor that may located on or near the top surface 108a.  As described above, it should be appreciated that any suitable combination of inlets and outlets may be utilized as long as the meniscus 116 may be formed.  The IPA may be in any suitable form such as, for example, IPA vapor where IPA in vapor form is inputted through use of a N2 gas.  Moreover, any suitable fluid used for processing the wafer (e.g., cleaning fluid, drying fluid, etching fluid, plating fluid, etc.) may be utilized that may enable or enhance the wafer processing.  In one embodiment, an IPA inflow 310 is provided through the inlet 302, a vacuum 312 may be applied through the outlet 304 and processing fluid inflow 314 may be provided through the inlet 306.  Consequently, if a fluid film resides on the wafer 108, a first fluid pressure may be applied to the wafer surface by the IPA inflow 310, a second fluid pressure may be applied to the wafer surface by the processing fluid inflow 314, and a third fluid pressure may be applied by the vacuum 312 to remove the processing fluid, IPA and the fluid film on the wafer surface.
[0032]Therefore, in one embodiment of a wafer processing, as the processing fluid inflow 314 and the IPA inflow 310 is applied toward a wafer surface, fluid (if any) on the wafer surface is intermixed with the processing inflow 314.  At this time, the processing fluid inflow 314 that is applied toward the wafer surface encounters the IPA inflow 310.  The IPA forms an interface 118 (also known as an IPA/processing fluid interface 118) with the processing fluid inflow 314 and along with the vacuum 312 assists in the removal of the processing fluid inflow 314 along with any other fluid from the surface of the wafer 108.  In one embodiment, the IPA/processing fluid interface 118 reduces the surface of tension of the processing fluid.  In operation, the processing fluid is applied toward the wafer surface and almost immediately removed along with fluid on the wafer surface by the vacuum applied by the outlet 304.  The processing that is applied toward the wafer surface and for a moment resides in the region between a proximity head and the wafer surface along with any fluid on the wafer surface forms a meniscus 116 where the borders of the meniscus 116 are the IPA/processing fluid interfaces 118.  Therefore, the meniscus 116 is a constant flow of fluid being applied toward the surface and being removed at substantially the same time with any fluid on the wafer surface.  The nearly immediate removal of the processing fluid from the wafer surface prevents the formation of fluid droplets on the region of the wafer surface being dried thereby reducing the possibility of contamination on the wafer 108 after the processing fluid has accomplished its purpose depending on the operation (e.g., etching, cleaning, drying, plating, etc.).  The pressure (which is caused by the flow rate of the IPA) of the downward injection of IPA also helps contain the meniscus 116.
[0033]The flow rate of the N2 carrier gas containing the IPA may assist in causing a shift or a push of processing fluid flow out of the region between the proximity head and the wafer surface and into the outlets 304 (vacuum outlets) through which the fluids may be outputted from the proximity head.  It is noted that the push of processing fluid flow is not a process requirement but can be used to optimize meniscus boundary control.  Therefore, as the IPA and the processing fluid is pulled into the outlets 304, the boundary making up the IPA/processing fluid interface 118 is not a continuous boundary because gas (e.g., air) is being pulled into the outlets 304 along with the fluids.  In one embodiment, as the vacuum from the outlets 304 pulls the processing fluid, IPA, and the fluid on the wafer surface, the flow into the outlets 304 is discontinuous.  This flow discontinuity is analogous to fluid and gas being pulled up through a straw when a vacuum is exerted on combination of fluid and gas.  Consequently, as the proximity head 106a moves, the meniscus moves along with the proximity head, and the region previously occupied by the meniscus has been dried due to the movement of the IPA/processing fluid interface 118.  It should also be understood that the any suitable number of inlets 302, outlets 304 and inlets 306 may be utilized depending on the configuration of the apparatus and the meniscus size and shape desired.  In another embodiment, the liquid flow rates and the vacuum flow rates are such that the total liquid flow into the vacuum outlet is continuous, so no gas flows into the vacuum outlet.
[0034]It should be appreciated any suitable flow rate may be utilized for the N2/IPA, processing fluid, and vacuum as long as the meniscus 116 can be maintained.  In one embodiment, the flow rate of the processing fluid through a set of the inlets 306 is between about 25 ml per minute to about 3,000 ml per minute.  In a preferable embodiment, the flow rate of the processing fluid through the set of the inlets 306 is about 800 ml per minute.  It should be understood that the flow rate of fluids may vary depending on the size of the proximity head.   In one embodiment a larger head may have a greater rate of fluid flow than smaller proximity heads.  This may occur because larger proximity heads, in one embodiment, have more inlets 302 and 306 and outlets 304.
[0035]In one embodiment, the flow rate of the N2/IPA vapor through a set of the inlets 302 is between about 1 liters per minute (SLPM) to about 100 SLPM.  In a preferable embodiment, the IPA flow rate is between about 6 and 20 SLPM.
[0036]In one embodiment, the flow rate for the vacuum through a set of the outlets 304 is between about 10 standard cubic feet per hour  (SCFH) to about 1250 SCFH.  In a preferable embodiment, the flow rate for a vacuum though the set of the outlets 304 is about 350 SCFH.  In an exemplary embodiment, a flow meter may be utilized to measure the flow rate of the N2/IPA, processing fluid, and the vacuum.
[0037]It should be appreciated that any suitable type of wafer processing operation may be conducted using the meniscus depending on the processing fluid utilized.   For example, a cleaning fluid such as, for example, SC-1, SC-2, etc., may be used for the processing fluid to generate wafer cleaning operation.  In a similar fashion, different fluids may be utilized and similar inlet and outlet configurations may be utilized so the wafer processing meniscus may also etch and/or plate the wafer.  In one embodiment, etching fluids such as, for example, HF, EKC proprietary solution, KOH etc., may be utilized to etch the wafer.  In another embodiment, plating fluids such as, for example, Cu Sulfate, Au Chloride, Ag Sulfate, etc. in conjunction with electrical input may be conducted.
[0038]Figure 4B illustrates a side view of exemplary proximity heads 106 and 106b for use in a dual wafer surface processing system in accordance with one embodiment of the present invention.  In this embodiment, by usage of inlets 302 and 306 to input N2/IPA and processing respectively along with the outlet 304 to provide a vacuum, the meniscus 116 may be generated.   In addition, on the side of the inlet 306 opposite that of the inlet 302, there may be a outlet 304 to remove processing fluid and to keep the meniscus 116 intact.  As discussed above, in one embodiment, the inlets 302 and 306 may be utilized for IPA inflow 310 and processing fluid inflow 314 respectively while the outlet 304 may be utilized to apply vacuum 312.  In addition, in yet more embodiments, the proximity heads 106 and 106b may be of any suitable configuration consistent with those described herein.  Any suitable surface coming into contact with the meniscus 116 such as, for example, wafer surfaces 108a and 108b of the wafer 108 may be processed by the movement of the meniscus 116 into and away from the surface.
[0039]Figures 5A through 10 show embodiments of the present invention where a first fluid meniscus is at least partially surrounded by at least a second fluid meniscus.  It should be appreciated that the first fluid meniscus and/or the second fluid meniscus may be generated to conduct any suitable type of substrate/wafer processing operation such as, for example, lithography, etching, plating, cleaning, and drying.  The first fluid meniscus and the second fluid meniscus may be any suitable shape or size depending on the substrate processing operation desired.  In certain embodiments described herein, the first fluid meniscus and the second fluid meniscus are concentric where the second fluid meniscus surrounds the first fluid meniscus and the first fluid meniscus and the second fluid meniscus provide a continuous fluid connection.  Therefore, after the first fluid meniscus processes the substrate, the portion of the wafer processed by the first fluid meniscus is immediately processed by the second fluid meniscus without a substantial amount of the contact with the atmosphere.  It should be appreciated that depending on the operation desired, in one embodiment, the first fluid meniscus may contact the second meniscus and in another embodiment, the first fluid meniscus does not directly contact the second meniscus.
[0040]Figure 5A shows a multi-menisci proximity head 106-1 in accordance with on embodiment of the present invention.  The multi-menisci proximity head 106-1 includes a plurality of source inlets 306a that can apply a first fluid to the wafer surface.  The first fluid can then be removed from the wafer surface by application of vacuum through a plurality of source outlets 304a.  Therefore, the first fluid meniscus may be generated by the conduits located within a first fluid meniscus region 402 of the processing surface on the multi-menisci proximity head 106-1.
[0041]The multi-menisci proximity head 106-1 may also include a plurality of source inlets 306b that can apply a second fluid to the wafer surface.  The second fluid can then be removed from the wafer surface by application of vacuum through a plurality of source outlets 304b.  In one embodiment, a portion of the second fluid is also removed by the plurality of source outlets 304a in conjunction with the removal of the first fluid.  In one embodiment, the plurality of source outlets 304a may be called a one phase fluid removal conduit because the outlets 304a remove liquids applied to the wafer through the source inlets 306a and 306b.  In addition, the plurality of source outlets 306b may be called a two phase removal conduit because the outlets 306b removes the second fluid from the source inlets 306b and the atmosphere outside of the fluid meniscus.  Therefore, in one embodiment, the outlets 306b removes both liquid and gas while the outlets 306a remove only liquids.  As a result, the second fluid meniscus may be created by the conduits located within a second fluid meniscus region 404 of the processing surface on the multi-meniscus proximity head 106-1.
[0042]Optionally, the multi-menisci proximity head 106-1 may include a plurality of source inlets 302 which can apply a third fluid to the wafer surface.  In one embodiment, the third fluid may be a surface tension reducing fluid that can reduce the surface tension of a liquid/atmosphere border of the second meniscus formed by that application of the second fluid to the wafer surface.
[0043]In addition, the processing surface (e.g., the surface area of the multi-menisci proximity head where the conduits exist) of the multi-menisci proximity head 106-1 (or any other proximity head discussed herein) may be of any suitable topography such as, for example, flat, raised, lowered.  In one embodiment, the processing surface of the multi-menisci 106-1 may have a substantially flat surface.
[0044]Figure 5B shows a cross section view of the multi-menisci proximity head 106-1 in accordance with one embodiment of the present invention.  The multi-menisci proximity head 106-1 can apply the first fluid through the plurality of source inlets 306a and remove the first fluid through the plurality of source outlets 304a.  The first fluid meniscus 116a is located underneath a region substantially surrounded by the plurality of source outlets 304a.  The multi-menisci proximity head 106-a can also apply the second fluid through the plurality of source inlets 306b and remove the second fluid through the plurality of source outlets 304a on one side of the second fluid meniscus and 304b on the other side.  In one embodiment, the plurality of source inlets 302 may apply the third fluid to decrease the surface tension of the fluid making up the second fluid meniscus 116b.  The plurality of source inlets 302 may be optionally angled to better confine the second fluid meniscus 116b.
[0045]Figure 6A illustrates a multi-menisci proximity head 106-2 in accordance with one embodiment of the present invention.  The proximity head 106-2 includes, in one embodiment, a facilities plate 454 and a body 458.  It should be appreciated the proximity head 106-2 may include any suitable numbers and/or types of pieces as long as the first fluid meniscus and the second fluid meniscus as described herein may be generated.  In one embodiment, the facilities plate 454 and the body 458 may be bolted together or in another embodiment, the plate 454 and the body 458 may be attached by an adhesive.  The facilities plate 454 and the body 458 may be made from the same material or different materials depending on the applications and operations desired by a user.
[0046]The proximity head 106-2 may include a processing surface 458 which includes conduits where fluid(s) may be applied to surface of the wafer and the fluid(s) maybe removed from a surface of the wafer.  The processing surface 458 may, in one embodiment, be elevated above a surface 453 as shown by an elevated region 452.  It should be appreciated that the processing surface 458 does not have to be elevated and that the surface 458 may be substantially planar with the surface 453 of the proximity head 106-2 that faces the surface of the wafer being processed.
[0047]Figure 6B illustrates the processing surface 458 of the proximity head 106-2 in accordance with one embodiment of the present invention.  In one embodiment, the processing surface 458 is a region of the proximity head 106-2 which generates the fluid menisci.  The processing surface 458 may include any suitable number and type of conduits so the first fluid meniscus and the second fluid meniscus may be generated.  In one embodiment, the processing surface 458 includes fluid inlets 306a, fluid outlets 304a, fluid inlets 306b, fluid outlets 304b, and fluid inlets 302.
[0048]The fluid inlets 306a may apply a first fluid to the surface of the wafer, and the fluid inlets 306b may apply a second fluid to the surface of the wafer.  In addition, the fluid outlets 304a may remove the first fluid and a portion of a second fluid from the surface of the wafer by the application of vacuum, and the fluid outlets 304b may remove a portion of the second fluid from the surface of the wafer by the application of vacuum, and the fluid inlets 302 may apply a fluid that can decrease the surface tension of the second fluid.  The first fluid and/or the second fluid may be any suitable fluid that can facilitate any one of a lithography operation, an etching operation, a plating operation, a cleaning operation, a rinsing operation, and a drying operation.
[0049]Figure 6C shows a closer view of the processing surface 458 of the multi-meniscus proximity head 106-2 in accordance with one embodiment of the present invention.  In one embodiment, the processing surface 458 includes a first fluid meniscus region 402 which includes the fluid inlets 306a and fluid outlets 304a.  The processing surface 458 also includes a second fluid meniscus region 404 includes the fluid inlets 306b and the fluid outlets 304b and the fluid inlets 302.  Therefore, the first fluid meniscus region 402 can generate the first fluid meniscus and the second fluid meniscus region 404 can generate the second fluid meniscus.
[0050]Figure 6D shows the facilities plate 454 attaching to the body 456 to form the multi-menisci proximity head 106-2 in accordance with one embodiment of the present invention.  Channels corresponding to the fluid inlets 306a, 304a, and 302 supply fluid from the facilities plate 454 into the body 456 of the multi-menisci proximity head 106-2, and channels corresponding to the fluid outlets 306b and 304b remove fluid from the body 456 to the facilities 454.  In one embodiment channels 506a, 504a, 506b, 504b, and 502 correspond to the fluid inlets 306a, fluid outlets 306b, fluid inlets 304a, fluid outlets 304b, and fluid inlets 302.
[0051]Figure 6E illustrates a cross section view of the proximity head 106-2 in accordance with one embodiment of the present invention.  As described in reference to Figure 6D, channels 506a, 506b, and 502 may supply a first fluid, a second fluid, and a third fluid to fluid inlets 306a, 306b, and 302 respectively.  In addition, a channel 504a may remove a combination of the first fluid and the second fluid from the fluid outlets 304a, and channel 504b may remove combination of the second fluid and the third fluid from the outlets 304b.  In one embodiment, the first fluid is a first processing fluid that can conduct any suitable operation on a wafer surface such as, for example, etching, lithography, cleaning, rinsing, and drying.  The second fluid is a second processing fluid that may or may not be the same as the first fluid.  As with the first fluid, the second fluid may be any suitable type of processing fluid such as, for example, a fluid that can facilitate etching, lithography, cleaning, rinsing, and drying.
[0052]Figure 7 illustrates a cross-sectional view of the multi-menisci proximity head in exemplary wafer processing operations in accordance with one embodiment of the present invention.  Although Figure 7 (and also Figure 8A) shows a top surface of the wafer 108 being processed, it should be appreciated by those skilled in the art that both a top surface and a bottom surface of the wafer 108 may be concurrently processed by any of the proximity heads described herein on the top surface of the wafer 108 and by any of the proximity heads described herein on the bottom surface of the wafer 108.  In one embodiment, a first wafer processing chemistry is applied to the wafer 108 through fluid inlet 306a.  After the first wafer processing chemistry has processed the wafer surface, the first wafer processing chemistry is removed from the wafer surface through the fluid outlet 304a.  The first wafer processing fluid may form a first fluid meniscus 116a between the multi-menisci proximity head 106-2 and the wafer 108.  In one embodiment, a second processing fluid such as, for example, deionized water (DIW) is applied to the wafer surface through the fluid inlets 306b.
[0053]As discussed above, the second processing fluid may be any suitable fluid that can accomplish the desired operation on the wafer surface.  After the DIW has processed the wafer surface, the DIW is removed from the wafer surface through both the source outlets 304a and 304b.  The DIW between the multi-menisci proximity head 106-2 and the wafer surface may form a second fluid meniscus 116b.
[0054]In one embodiment, a surface tension reducing fluid such as, for example, isopropyl alcohol vapor in nitrogen gas may optionally be applied from the source inlet 302 to the wafer surface to keep the liquid/gas border of the second fluid meniscus 116b stable.  In one embodiment, the second fluid meniscus 116b can substantially surround the first fluid meniscus 116a.  In this way, after the first fluid meniscus 116a has processed the wafer surface, the second fluid meniscus 116b can nearly immediately begin operating on a portion of the wafer surface already processed by the first fluid meniscus 116a.  Therefore, in one embodiment, the second fluid meniscus 116b forms a concentric ring around the first fluid meniscus 116a.  It should be appreciated that the first fluid meniscus 116a may be any suitable geometric shape such as, a circle, ellipse, square, rectangle, triangular, quadrilateral, etc.  The second fluid meniscus 116b can be configured to at least partially surround whatever shape the first fluid meniscus 116a may be.  It should be appreciated that, as discussed above, the first fluid meniscus 116a and/or the second fluid meniscus 116b may utilize any suitable fluid(s) depending on the wafer processing operation desired.
[0055]It should be appreciated that to generate a stable fluid meniscus, an amount of the first fluid inputted into the first fluid meniscus through the source inlets 306a should be substantially equal to the amount of the first fluid removed through the source outlets 304a.  The amount of the second fluid inputted into the second fluid meniscus through the source inlets 306b should be substantially equal to the amount of the second fluid removed through the source outlets 304a and 304b.  In one embodiment, the flow rate of the fluids are determined by a distance 480 the proximity head 106-2 is off of the wafer 108.  It should be appreciated that the distance 480 may be any suitable distance as long as the menisci can be maintained and moved in a stable manner.  In one embodiment, the distance 480 may be between 50 microns and 5 mm, and in another embodiment .5 mm to 2.5 mm.  Preferably, the distance 480 is between about 1 mm and 1.5 mm.  In one embodiment, the distance 480 is about 1.3.
[0056]The flow rates of the fluids as shown in Figure 7 may be any suitable flow rate that can generate the first fluid meniscus and the second fluid meniscus that substantially surrounds the first meniscus.  Depending on the distinction desired between the first fluid meniscus and the second fluid meniscus, the flow rates may differ.  In one embodiment, source inlets 306a may apply the first fluid at a flow rate of about 600 cc/min, source inlets 306b may apply the second fluid at a flow rate of about 900 cc/min, a source outlets 304a may remove the first fluid and the second fluid at a flow rate of about 1200 cc/min, and the source outlets 304b may remove the second fluid and atmosphere (which may include some IPA vapor in N2 if such a surface tension reducing fluid is being applied to the wafer surface) at a flow rate of about 300 cc/min.  In one embodiment, the flow rate of fluids through the source outlets 304 may equal 2 times the flow rate of fluid through the source inlets 306a.  The flow rate of fluid through the source inlets 306b may be equal to the flow rate through the source inlets 306a plus 300.  It should be appreciated by those skilled in the art that specific flow rate relationships of the source inlets 306a, 306b and source inlets 304a, 304b may change depending on the configuration of the process area and/or the configuration of the proximity heads described herein.
[0057]Figure 8A illustrates a cross-sectional view of the multi-menisci proximity head 106-3 which is utilized to process a hydrophobic barrier 602 in accordance with one embodiment of the present invention.  In one embodiment, the multi-menisci proximity head 106-3 includes fluid inlets 306a, 306b and fluid outlets 304a, 304b, and optionally fluid inlet 302.  As discussed in reference to Figure 6, the fluid inlets 306a can apply a first processing fluid to the wafer surface.  It should be appreciated that the first fluid may be any suitable fluid that can process the wafer surface in the wafer processing operation desired.  Therefore, in one embodiment, the first fluid may be any one of a lithography enhancing fluid, an etching fluid, a cleaning fluid, a rinsing fluid, and a drying fluid.  In addition, in an optional embodiment, the fluid inlets 302 can apply a third fluid to the wafer surface.  After the processing fluid has operated on the wafer surface, the processing fluid is removed, in one example, by vacuum through the fluid outlets 304a.  After the wafer processing chemistry has processed the wafer surface, the wafer processing chemistry is removed from the wafer surface through the fluid outlets 304a.
[0058]The multi-menisci proximity head 106-3 may also apply a second wafer processing fluid to the surface through the fluid inlets 306b and remove the second wafer processing fluid from the surface by, in one embodiment, a vacuum applied through the fluid outlets 304a and 304b.  In this way, the second fluid meniscus 116b may be generated.  It should be appreciated that the second fluid may be any suitable fluid that can process the wafer surface in the wafer processing operation desired.  Therefore, in one embodiment, the second fluid may be any one of a lithography enhancing fluid, an etching fluid, a cleaning fluid, a rinsing fluid, and a drying fluid.  In addition, in an optional embodiment, the fluid inlets 302 can apply a third fluid to the wafer surface.  It should be appreciated that the third fluid may be any suitable fluid that can reduce the surface tension of the second fluid.  In one embodiment, the third fluid is isopropyl alcohol vapor in nitrogen gas (IPA/N2).
[0059]In one embodiment of the multi-menisci proximity head 106-3, a phobic barrier 602 is located between the fluid inlets 304a and the fluid inlet 306b.  The wafer processing fluid forms a first fluid meniscus 116a between the multi-menisci proximity head 106-2.  In one embodiment, deionized water (DIW) is applied to the wafer surface through the fluid inlets 306b.  After the DIW has processed the wafer surface, the DIW is removed from the wafer surface through the source outlet 304b.  The DIW between the multi-menisci proximity head 106-2 and the wafer surface forms a second fluid meniscus 116b.  Isopropyl alcohol vapor in nitrogen gas may optionally be applied to the wafer surface to keep the liquid/gas border of the second fluid meniscus 116b stable.  In one embodiment, the second fluid meniscus 116b substantially surrounds the first fluid meniscus 116a.  In this way, after the first fluid meniscus 116a has processed the wafer surface, the second fluid meniscus 116b can nearly immediately begin operating on a portion of the wafer surface already processed by the first fluid meniscus 116a.
[0060]The embodiment as shown in Figure 8A includes the phobic barriers 602 which can separate the first fluid meniscus 116a and the second fluid meniscus 116b.  In such an embodiment, the first fluid meniscus 116a may not directly contact the second fluid meniscus 116b.  As discussed in further reference to Figure 8B below, depleted fluid from the first fluid meniscus 116a that has processed the wafer surface may be remain on the wafer surface for removal by the second fluid meniscus 116b.
[0061]Figure 8B illustrates a close up view of the multi-menisci proximity head 106-3 operating on a hydrophilic wafer surface in accordance with one embodiment of the present invention.  In one embodiment, the multi-menisci proximity head 106-3 includes the first fluid meniscus 116a that can process the wafer surface in whatever type of wafer processing operation desired as discussed above.  The depleted chemistry from the first fluid meniscus 116a remaining on the wafer surface can then be processed by the second fluid meniscus 116b (which in one embodiment as shown is a rinsing fluid meniscus to remove the depleted chemistry).  The embodiment shown is related to processing of hydrophilic wafers that can hold onto the depleted chemistry when the first fluid meniscus 116a moves off of the processing area of the wafer surface. 
[0062]Figure 8C shows a close-up view of the multi-menisci proximity head 106-3 operating on a hydrophilic wafer surface in accordance with one embodiment of the present invention.  In this embodiment, the wafer processing chemistry (which in one embodiment is an aqueous fluid) of the first fluid meniscus 116a does not stay on the wafer surface after processing because the wafer surface is hydrophobic.  Therefore, the phobic barrier 602 can keep the first fluid meniscus 116a and the second fluid meniscus 116b totally separated so there is no intermixing of the fluid of the first fluid meniscus 116a with the fluid of the second fluid meniscus 116b.  In addition the source outlets 304 in such an embodiment only removes the first fluid from the first fluid meniscus 116a.
[0063]It should be appreciated that although only two menisci (inside meniscus and outside surrounding meniscus) are shown in the exemplary embodiments that any suitable number of concentric menisci can be generated.  In such a case each of the inner menisci may be generated by a set of at least one source inlet 306a and the source outlet 304a while the last surrounding meniscus (the last outside meniscus that would surround the menisci) may have a set of at least one source inlet 306b and 304b.  Any inner menisci may be generated by a set of source inlets 306a and the source outlets 304a that can apply and remove a particular processing fluid.
[0064]Figure 9 illustrates a multi-menisci proximity head 106-4 that includes rectangular shaped menisci in accordance with one embodiment of the present invention.  In this embodiment, the multi-menisci proximity head 106-4 includes a square shaped meniscus 116a' surrounded by a meniscus 116c which in turn is surrounded by the outside fluid meniscus 116b'.  It should be appreciated by those skilled in the art that the menisci 116a', 116c, and 116b' may be generated by changing the inlet/outlet configurations as described herein.  In one embodiment, the source inlets 306a, 306c, and 306b may be configured to apply a first fluid, a second fluid and a third fluid to the wafer.  In addition, the source outlets 304a, 304c, and 304b may be configured to remove (by vacuum) the first fluid and the second fluid, the second fluid and the third fluid, and the third fluid and atmosphere respectively.  In addition, source inlets 302 may optionally be utilized to apply a surface tension reducing fluid to an outside portion of the third fluid meniscus.
[0065]It should be appreciated by those skilled in the art that each of the fluid menisci 116a', 116b', and 116c as described in reference to Figure 9 may conduct any suitable operation on the wafer surface such as, for example, etching, cleaning, lithography, rinsing, drying etc.
[0066]Figure 10 shows a multi-menisci proximity head 106-5 with oblong fluid menisci in accordance with one embodiment of the present invention.  In one embodiment, the fluid meniscus 116a is surrounded on both sides (length wise in one embodiment) by fluid menisci 116c-1, 116c-2 which are in turn surrounded by fluid menisci 116b-1and 116b-2.  It should be appreciated that each of the fluid menisci shown in Figure 10 may conduct any suitable operation on the wafer surface such as, for example, etching, cleaning, lithography, rinsing, drying etc.  It should also be appreciated that the menisci shown may be generated in any suitable method consistent with the methodology and apparatuses described herein. 
[0067]While this invention has been described in terms of several preferred embodiments, it will be appreciated that those skilled in the art upon reading the preceding specifications and studying the drawings will realize various alterations, additions, permutations and equivalents thereof.  It is therefore intended that the present invention includes all such alterations, additions, permutations, and equivalents as fall within the true spirit and scope of the invention.
3. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0068]
Figure 1A illustrates movement of cleaning fluids on a wafer during an SRD drying process.
Figure 1B illustrates an exemplary wafer drying process.  
Figure 2 shows a wafer processing system in accordance with one embodiment of the present invention.  
Figure 3 illustrates a proximity head performing a wafer processing operation in accordance with one embodiment of the present invention.  
Figure 4A illustrates a wafer processing operation that may be conducted by a proximity head in accordance with one embodiment of the present invention.  
Figure 4B illustrates a side view of exemplary proximity heads for use in a dual wafer surface processing system in accordance with one embodiment of the present invention.
Figure 5A shows a multi-menisci proximity head in accordance with on embodiment of the present invention.  
Figure 5B shows a cross section view of the multi-menisci proximity head in accordance with one embodiment of the present invention.  
Figure 6A illustrates a multi-menisci proximity head in accordance with one embodiment of the present invention.  
Figure 6B illustrates the processing surface of the proximity head in accordance with one embodiment of the present invention.
Figure 6C shows a closer view of the processing surface of the multi-meniscus proximity head in accordance with one embodiment of the present invention.
Figure 6D shows the facilities plate attaching to the body to form the multi-menisci proximity head in accordance with one embodiment of the present invention.  
Figure 6E illustrates a cross section view of the proximity head in accordance with one embodiment of the present invention.  
Figure 7 illustrates a cross-sectional view of the multi-menisci proximity head in exemplary wafer processing operations in accordance with one embodiment of the present invention.  
Figure 8A illustrates a cross-sectional view of the multi-menisci proximity head which is utilized to process a hydrophobic barrier in accordance with one embodiment of the present invention.  
Figure 8B illustrates a close up view of the multi-menisci proximity head operating on a hydrophilic wafer surface in accordance with one embodiment of the present invention.
Figure 8C shows a close-up view of the multi-menisci proximity head operating on a hydrophilic wafer surface in accordance with one embodiment of the present invention.
Figure 9 illustrates a multi-menisci proximity head that includes rectangular shaped menisci in accordance with one embodiment of the present invention.  
Figure 10 shows a multi-menisci proximity head with oblong fluid menisci in accordance with one embodiment of the present invention.
1.  A method for processing a substrate, comprising:
generating a first fluid meniscus and a second fluid meniscus at least partially surrounding the first fluid meniscus;
wherein the first fluid meniscus and the second fluid meniscus are generated on a surface of the substrate.
2.  A method for processing a substrate as recited in claim 1, further comprising:
processing the surface of the substrate with the first fluid meniscus, and
processing the surface of substrate with the second fluid meniscus.
3.  A method for processing a substrate as recited in claim 2, wherein processing the surface of the substrate with the first fluid meniscus includes one of an etching operation, a cleaning operation, a rinsing operation, a plating operation, and a lithography operation.
4.  A method for processing a substrate as recited in claim 2, wherein processing the surface of the substrate with the second fluid meniscus includes one of an etching operation, a cleaning operation, a rinsing operation, a plating operation, a drying operation, and a lithography operation.
5.  A method for processing a substrate as recited in claim 1, wherein generating the first fluid meniscus includes applying a first fluid to the surface of the substrate through a first fluid inlet and removing the first fluid from the surface of the substrate through a first fluid outlet.
6.  A method for processing a substrate as recited in claim 5, wherein generating the second fluid meniscus includes applying a second fluid to the surface of the substrate through a second fluid inlet and removing the second fluid from the surface of the substrate through the first fluid outlet and a second fluid outlet and applying a third fluid through a third inlet.
7.  A method for processing a substrate as recited in claim 5, wherein the first fluid is one of a lithographic fluid, an etching fluid, a plating fluid, a cleaning fluid, and a rinsing fluid.
8.  A method for processing a substrate as recited in claim 6, wherein the second fluid is one of a lithographic fluid, an etching fluid, a plating fluid, a cleaning fluid, a drying fluid, and a rinsing fluid.
9.  A method for processing a substrate as recited in claim 6, wherein the third fluid decreases a surface tension of the second fluid.
10.  A method for processing a substrate as recited in claim 6, wherein the third fluid is an isopropyl alcohol vapor in nitrogen gas.
11.  An apparatus for processing a substrate, comprising:
a proximity head capable of generating a first fluid meniscus on a substrate surface and capable of generating a second fluid meniscus on the substrate surface at least partially surrounding the first fluid meniscus, the proximity head capable of substantially maintaining the integrity of the second fluid meniscus when in contact with the first fluid meniscus.
12.  An apparatus for processing a substrate as recited in claim 11, wherein the proximity head includes,
a first set of conduits defined within the proximity head capable of generating the first fluid meniscus, and
a second set of conduits defined within the proximity head capable of generating the second fluid meniscus, the second set of conduits at least partially surrounding the first set of conduits.
13.  An apparatus for processing a substrate as recited in claim 12, wherein the first set of conduits include,
at least one inlet for applying a first fluid to the surface of the wafer, and
at least one outlet for removing at least the first fluid from the surface of the wafer.
14.  An apparatus for processing a substrate as recited in claim 13, wherein the second set of conduits include,
at least one inlet for applying a second fluid to the surface of the wafer, and
at least one outlet for removing the second fluid from the surface of the wafer,
wherein the at least one outlet for removing the first fluid from the surface of the wafer also removes at least a portion of the second fluid.
15.  An apparatus for processing a substrate as recited in claim 15, wherein the second set of conduits further includes,
at least one inlet for applying a third fluid to the surface of the wafer.
16.  An apparatus for processing a substrate as recited in claim 11, wherein the first fluid meniscus is capable of executing one of an etching operation, a cleaning operation, a rinsing operation, a plating operation, and a lithography operation.
17.  An apparatus for processing a substrate as recited in claim 11, wherein the second fluid meniscus is capable of executing one of an etching operation, a cleaning operation, a rinsing operation, a plating operation, a drying operation, and a lithography operation.
18.  A method for processing a substrate as recited in claim 15, wherein the third fluid decreases a surface tension of the second fluid.
19.  An apparatus for processing a substrate, comprising:
a proximity head capable of generating a first fluid meniscus and capable of generating a second fluid meniscus at least partially surrounding the first fluid meniscus, the proximity head including,
at least one first inlet defined in a processing surface of the proximity head configured to apply a first fluid to the surface of the wafer;
at least one first outlet defined in the processing surface of the proximity head configured to remove the first fluid and at least a portion of a second fluid from the surface of the wafer;
at least one second inlet defined in the processing surface of the proximity head configured to apply the second fluid to the surface of the wafer; and
at least one second outlet defined in the processing surface of the proximity head configured to remove at least a portion of the second fluid from the surface of the wafer; and
wherein the at least one second inlet and the at least one second outlet at least partially surrounds the at least one first outlet and the at least one first inlet.
20.  An apparatus for processing a substrate as recited in claim 19, wherein 
the proximity head further includes,
at least one third inlet defined in the processing surface of the proximity head configured to apply a third fluid to the surface of the wafer.
21.  An apparatus for processing a substrate as recited in claim 19, wherein the first fluid meniscus is capable of executing one of an etching operation, a cleaning operation, a rinsing operation, a plating operation, and a lithography operation.
22.  An apparatus for processing a substrate as recited in claim 19, wherein the second fluid meniscus is capable of executing one of an etching operation, a cleaning operation, a rinsing operation, a plating operation, a drying operation, and a lithography operation.
23.  A method for processing a substrate as recited in claim 20, wherein the third fluid decreases a surface tension of the second fluid.
1. ABSTRACT
In one of the many embodiments, a method for processing a substrate is disclosed which includes generating a first fluid meniscus and a second fluid meniscus at least partially surrounding the first fluid meniscus wherein the first fluid meniscus and the second fluid meniscus are generated on a surface of the substrate.
2. REPRESENTATIVE DRAWING
Fig. 3
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