(57)【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、
プロキシミティヘッドを用いて、前記基板の表面上に第１の流体メニスカスを生成する工程と、
プロキシミティヘッドを用いて、前記基板の前記表面上に、前記第１の流体メニスカスに隣接する第２の流体メニスカスを生成する工程と
を備え、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生成する工程は、前記第１の流体メニスカスから少なくとも前記第１の流体を吸い出すことを含み、
前記吸い出しの工程は、管路を通じて、前記基板の前記表面から前記プロキシミティヘッドより高度の低い容器へと少なくとも前記第１の流体を除去することを含み、
前記管路は、前記メニスカスの形状および大きさを自己制御するために流量を可変制御する流量制限器を有する、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、
前記吸い出しの工程は、前記管路を前記少なくとも第１の流体で充填することによって開始される、方法。
【請求項３】
請求項１に記載の基板を処理するための方法であって、
前記管路は、真空によって充填される、方法。
【請求項４】
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の流体メニスカスは、自己制御性である、方法。
【請求項５】
基板を処理するための方法であって、
プロキシミティヘッドを用いて、基板の表面上に流体を供給する工程と、
プロキシミティヘッドを用いて、前記基板の前記表面から少なくとも前記流体を吸い出す工程であって、前記除去は、前記基板の前記表面に前記流体が供給されると同時に実施される、工程と
を備え、
前記供給および前記除去の工程は、流体メニスカスを形成し、
前記吸い出しの工程は、管路を通じて、前記基板の前記表面から前記プロキシミティヘッドより高度の低い容器へと前記流体を除去することを含み、
前記吸い出しの工程は、前記管路を流体で充填することによって開始され、
前記管路は、前記メニスカスの形状および大きさを自己制御するために流量を可変制御する流量制限器を有する、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、
前記流体は、単相の流体である、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、
前記流体メニスカスは、自己制御性である、方法。
【請求項８】
基板を処理するための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内に設けられ、前記基板の表面に流体を供給するように構成された少なくとも１つの第１の導管と、
前記プロキシミティヘッド内に設けられ、前記少なくとも１つの第１の導管に極めて近接し、前記ウエハの前記表面から前記流体を吸い出すように構成された少なくとも１つの第２の導管と
を備え、
前記基板の前記表面への前記流体の供給および前記基板の前記表面からの前記流体の吸い出しは、流体メニスカスを生成し、
前記第２の導管は、吸い出し管に取り付けられ、
前記吸い出し管は、前記基板の前記表面から前記プロキシミティヘッドより高度の低い容器へと少なくとも前記流体を除去する管であり、前記メニスカスの形状および大きさを自己制御するために流量を可変制御する流量制限器を有する、プロキシミティヘッド。
【請求項９】
請求項８に記載の基板を処理するためのプロキシミティヘッドであって、更に、
前記プロキシミティヘッド内に設けられ、前記基板に追加の流体を供給するように構成された少なくとも１つの第３の導管を備えるプロキシミティヘッド。
【請求項１０】
請求項８に記載の基板を処理するためのプロキシミティヘッドであって、
前記追加の流体は、表面張力低下流体である、プロキシミティヘッド。
【請求項１１】
請求項８に記載の基板を処理するためのプロキシミティヘッドであって、
前記流体は、単相の流体である、プロキシミティヘッド。
【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。あいにく、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、配線特徴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（そして例えば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、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。
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、概して、流体メニスカス内の活性空洞によってウエハ表面を処理可能であ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。また、自己制御性によって流体メニスカスを生成するプロキシミティヘッドも提供される。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、基板を処理するための装置が提供される。該装置は、作動時に基板の表面に近接するプロキシミティヘッドを有する。装置は、また、プロキシミティヘッドの表面に、プロキシミティヘッド内に形成された空洞に通じる開口を有し、空洞は、開口を通じて基板の表面に活性剤を送る。装置は、更に、プロキシミティヘッドの表面に、開口を取り囲む流体メニスカスを基板の表面上に生成するように構成された複数の導管を有する。
【００１１】
別の一実施形態では、基板を処理するための方法が開示される。該方法は、基板の表面の活性領域に活性剤を供給する工程と、プロキシミティヘッドを用いて、基板の表面上に活性領域を取り囲む流体メニスカスを生成する工程とを有する。
【００１２】
更に別の一実施形態では、基板を処理するための方法が開示される。該方法は、基板の表面上に第１の流体メニスカスを生成する工程と、基板の表面上に、第１の流体メニスカスに隣接する第２の流体メニスカスを生成する工程とを有する。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する工程は、第１の流体メニスカスから少なくとも第１の流体を吸い出すことを含む。
【００１３】
別の一実施形態では、基板を処理するための方法が開示される。該方法は、基板の表面上に流体を供給する工程と、基板の表面に流体が供給されると同時に少なくともその流体を基板の表面から吸い出す工程とを有する。流体の供給および除去は、流体メニスカスを形成する。
【００１４】
更に別の一実施形態では、基板を処理するためのプロキシミティヘッドが提供される。該プロキシミティヘッドは、プロキシミティヘッド内に設けられ、基板の表面に流体を供給する少なくとも１つの第１の導管を有する。プロキシミティヘッドは、プロキシミティヘッド内に設けられ、少なくとも１つの第１の導管に極めて近接し、ウエハの表面から流体を吸い出す少なくとも１つの第２の導管を有する。基板の表面への流体の供給および基板の表面からの流体の吸い出しは、流体メニスカスを生成する。また、本発明は、以下の適用例としても実現可能である。
［適用例１]
基板を処理するための装置であって、
作動時に前記基板の表面に近接するように構成されたプロキシミティヘッドと、
前記プロキシミティヘッドの表面に設けられ、前記プロキシミティヘッド内に形成された空洞に通じる開口であって、前記空洞は、前記開口を通じて前記基板の前記表面に活性剤を送る、開口と、
前記プロキシミティヘッドの前記表面に設けられ、前記開口を取り囲む流体メニスカスを前記基板の前記表面上に生成するように構成された複数の導管と
を備える装置。
［適用例２]
適用例１に記載の基板を処理するための装置であって、
前記流体メニスカスは、前記基板の前記表面を処理する、装置。
［適用例３]
適用例１に記載の基板を処理するための装置であって、
前記複数の導管は、複数の供給口および複数の排出口を含む、装置。
［適用例４]
適用例１に記載の基板を処理するための装置であって、
前記複数の導管は、前記基板の前記表面に流体を供給するための供給口と、前記基板の前記表面から前記流体を除去するための排出口とを含む、装置。
［適用例５]
適用例４に記載の基板を処理するための装置であって、
前記流体は、リソグラフィ流体、エッチング流体、メッキ流体、洗浄流体、またはすすぎ流体のうちの１つである、装置。
［適用例６]
適用例４に記載の基板を処理するための装置であって、
前記複数の導管は、更に、前記基板の前記表面に表面張力低下流体を供給するための追加の供給口を含む、装置。
［適用例７]
適用例１に記載の基板を処理するための装置であって、
前記活性剤は、気体、液体、および蒸気のうちの少なくとも一種である、装置。
［適用例８]
適用例１に記載の基板を処理するための装置であって、
前記複数の導管は、前記空洞に通じる前記開口を取り囲む、装置。
［適用例９]
適用例１に記載の基板を処理するための装置であって、
前記空洞は、前記空洞に前記活性気体を入力するように構成された少なくとも１つの供給口を含む、装置。
［適用例１０]
基板を処理するための方法であって、
前記基板の表面の活性領域に活性剤を供給する工程と、
プロキシミティヘッドを用いて、前記基板の前記表面上に、前記活性領域を取り囲む流体メニスカスを生成する工程と
を備える方法。
［適用例１１]
適用例１０に記載の基板を処理するための方法であって、更に、
前記活性剤で前記基板の前記表面を処理する工程と、
前記流体メニスカスで前記基板の前記表面を処理する工程と
を備える方法。
［適用例１２]
適用例１１に記載の基板を処理するための方法であって、
前記活性剤で前記基板の前記表面を処理する工程は、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つの作業を含む、方法。
［適用例１３]
適用例１０に記載の基板を処理するための方法であって、
前記流体メニスカスで前記基板の前記表面を処理する工程は、エッチング、洗浄、すすぎ、メッキ、乾燥、またはリソグラフィのうちの少なくとも１つの作業を含む、方法。
［適用例１４]
適用例１１に記載の基板を処理するための方法であって、
前記流体メニスカスを生成する工程は、流体供給口を通じて前記基板の前記表面に流体を供給すること、および流体排出口を通じて前記基板の前記表面から前記流体を除去することを含む、方法。
［適用例１５]
適用例１４に記載の基板を処理するための方法であって、
前記流体は、リソグラフィ流体、エッチング流体、メッキ流体、洗浄流体、またはすすぎ流体のうちの１つである、方法。
［適用例１６]
適用例１３に記載の基板を処理するための方法であって、
前記流体メニスカスを生成する工程は、更に、追加の供給口を通じて前記基板の前記表面に追加の流体を供給することを含み、前記追加の流体は、表面張力低下流体である、方法。
［適用例１７]
適用例１４に記載の基板を処理するための方法であって、
前記流体を除去する工程は、前記プロキシミティヘッドより高度の低い容器へと前記流体を吸い出すことを含む、方法。
［適用例１８]
適用例１０に記載の基板を処理するための方法であって、
前記活性領域は、前記基板の前記表面上の開口によって定められ、前記開口は、前記プロキシミティヘッド内に形成された空洞に通じる開口である、方法。
［適用例１９]
基板を処理するための方法であって、
前記基板の表面上に第１の流体メニスカスを生成する工程と、
前記基板の前記表面上に、前記第１の流体メニスカスに隣接する第２の流体メニスカスを生成する工程と
を備え、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生成する工程は、前記第１の流体メニスカスから少なくとも前記第１の流体を吸い出すことを含む、方法。
［適用例２０]
適用例１９に記載の基板を処理するための装置であって、
前記吸い出しの工程は、管路を通じて、前記基板の前記表面から前記プロキシミティヘッドより高度の低い容器へと少なくとも前記第１の流体を除去することを含む、装置。
［適用例２１]
適用例２０に記載の基板を処理するための方法であって、
前記吸い出しの工程は、前記管路を前記少なくとも第１の流体で充填することによって開始される、方法。
［適用例２２]
適用例２０に記載の基板を処理するための方法であって、
前記管路は、真空によって充填される、方法。
［適用例２３]
適用例１９に記載の基板を処理するための方法であって、
前記第１の流体メニスカスは、自己制御性である、方法。
［適用例２４]
基板を処理するための方法であって、
基板の表面上に流体を供給する工程と、
前記前記基板の前記表面から少なくとも前記流体を吸い出す工程であって、前記除去は、前記基板の前記表面に前記流体が供給されると同時に実施される、工程と
を備え、前記供給および前記除去の工程は、流体メニスカスを形成する、方法。
［適用例２５]
適用例２４に記載の基板を処理するための方法であって、
前記吸い出しの工程は、管路を通じて、前記基板の前記表面から前記プロキシミティヘッドより高度の低い容器へと前記流体を除去することを含む、方法。
［適用例２６]
適用例２４に記載の基板を処理するための方法であって、
前記流体は、単相の流体である、方法。
［適用例２７]
適用例２４に記載の基板を処理するための方法であって、
前記吸い出しは、前記管路を流体で充填することによって開始される、方法。
［適用例２８]
適用例２５に記載の基板を処理するための方法であって、
前記管路は、真空によって充填される、方法。
［適用例２９]
適用例１９に記載の基板を処理するための方法であって、
前記流体メニスカスは、自己制御性である、方法。
［適用例３０]
基板を処理するための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内に設けられ、前記基板の表面に流体を供給するように構成された少なくとも１つの第１の導管と、
前記プロキシミティヘッド内に設けられ、前記少なくとも１つの第１の導管に極めて近接し、前記ウエハの前記表面から前記流体を吸い出すように構成された少なくとも１つの第２の導管と
を備え、前記基板の前記表面への前記流体の供給および前記基板の前記表面からの前記流体の吸い出しは、流体メニスカスを生成する、プロキシミティヘッド。
［適用例３１]
適用例３０に記載の基板を処理するためのプロキシミティヘッドであって、更に、
前記プロキシミティヘッド内に設けられ、前記基板に追加の流体を供給するように構成された少なくとも１つの第３の導管を備えるプロキシミティヘッド。
［適用例３２]
適用例３０に記載の基板を処理するためのプロキシミティヘッドであって、
前記追加の流体は、表面張力低下流体である、プロキシミティヘッド。
［適用例３３]
適用例３０に記載の基板を処理するためのプロキシミティヘッドであって、
前記流体は、単相の流体である、プロキシミティヘッド。
［適用例３４]
適用例３０に記載の基板を処理するためのプロキシミティヘッドであって、
前記第２の導管は、吸い出し管に取り付けられる、プロキシミティヘッド。
［適用例３５]
適用例３０に記載の基板を処理するためのプロキシミティヘッドであって、
前記吸い出し管は、前記吸い出し管を通る流体の流れを調整するための制限器を含む、プロキシミティヘッド。
プロセスチャンバのためのガス注入器および光アクセスのための方法
【００１５】
本発明は、多数の利点を有する。最も注目すべき利点は、本明細書で説明される装置および方法が、少なくとも１つの空洞を伴うプロキシミティヘッドを使用することにある。この空洞を用いてウエハ表面に活性剤を供給すれば、ウエハ表面を処理することができ、次いで、活性空洞を取り囲むメニスカスを使用して、処理済みの領域をすすぐことできる。したがって、工程環境の強力な制御および管理を通じて、より一貫したウエハ処理を行うことが可能になる。結果、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を向上させる。
【００１６】
また、本明細書で説明されるプロキシミティヘッドは、吸い出し管によって流体メニスカスから流体を除去することできる。吸い出し管を用いれば、メニスカスの安定性および制御を高めることができる。なぜなら、このような一実施形態では、メニスカスが自己制御性であるためである。メニスカスに流れ込む流体が高流量であるほど、吸い出し管が流体を除去する流量率も増大する。結果、一貫したウエハ処理が行われ、ウエハ処理の歩留まりを向上させる。
【００１７】
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。
【００１８】
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されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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した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８】本発明の一実施形態にしたがって、吸い出しシステムを示した図である。
【図９】活性空洞を伴う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】作動時におけるプロキシミティヘッドの横断面を、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。
【図１１】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の縦断面を示した図である。
【図１２】活性空洞窓を伴うプロキシミティヘッドの横断面を、本発明の一実施形態にしたがって示した図である。
【図１３】本発明の一実施形態において、複数のメニスカスを複数の空洞と共に伴うプロキシミティヘッドの横断面を示した図である。
【図１４Ａ】本発明の一実施形態にしたがって、十字型のプロキシミティヘッドを示した図である。
【図１４Ｂ】本発明の一実施形態にしたがって、円形のプロキシミティヘッドを示した図である。
【図１４Ｃ】本発明の一実施形態にしたがって、楕円形のプロキシミティヘッドを示した図である。
【図１４Ｄ】本発明の一実施形態にしたがって、帯状のプロキシミティヘッドを示した図である。
【図１４Ｅ】本発明の一実施形態にしたがって、くさび型のプロキシミティヘッドを示した図である。
【図１５Ａ】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の処理表面の代表例を示した図である。
【図１５Ｂ】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の処理表面の代表例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
以下の図面は、プロキシミティヘッドを使用して、任意の適切な形状、大きさ、および位置を有する１つまたはそれ以上の流体メニスカスを生成する、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。一実施形態において、プロキシミティヘッドは、吸い出し管を使用して流体メニスカスから流体を除去する。別の一実施形態において、プロキシミティヘッドは、流体メニスカスによって取り囲まれた活性空洞を有することによって、高度に制御可能な処理領域を生成する。一実施形態において、処理後の領域は、活性の空洞による当該領域が最初の処理後、直ちに、別のウエハ処理作業（例えばすすぎなど）による処理を経ることができる。これは、流体メニスカスが活性空洞を取り囲んでいるためである。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。
【００２３】
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、メニスカスの生成および移動を可能にする、またはメニスカス内に空洞を囲む込むことを可能にする、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良い。また、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。他の実施形態では、ウエハ処理作業の種類およびプロキシミティヘッドの構成に応じ、ウエハおよびプロキシミティヘッドのいずれか一方または両方を不動に構成して良い。更なる実施形態では、プロキシミティヘッドを静止した状態で維持する一方でウエハを移動させることによって、流体メニスカスによるウエハ処理を行うことができる。プロキシミティヘッドと同様に、ウエハも、所望のウエハ処理作業を実現可能である限り、任意の適切な動作で移動することができる。
【００２４】
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）。
【００２５】
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、本明細書で説明されるプロキシミティヘッドは、本明細書で説明される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２〜８は、吸い出し管によってウエハ表面から流体を除去するメニスカス形成の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９〜１５Ｂで説明される活性空洞を伴う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。また、吸い出し管による吸い出しは、本明細書で説明される任意の適切なプロキシミティヘッドに適用することができる。
【００２６】
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２〜１５を参照にして後ほど詳述される任意の適切な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の流体メニスカスは、第２の流体メニスカスによってほぼ取り囲まれている。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、本明細書で説明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。
【００２７】
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、この場合、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。
【００２８】
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可能であ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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。一実施形態では、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、一実施形態において、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。
【００３１】
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（真空排出口としても知られる）は、真空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、流体の除去は、本明細書で説明される方法に矛盾しない効率良い除去を実現可能である限り、任意の適切な方法で実施することができる。一実施形態において、真空は、少なくとも１つの排出口（真空排出口としても知られる）を通じて提供されて良い。また、例えば少なくとも１つの排出口によってほぼ単相（例えば大部分が流体であるなど）の流体が除去される場合などの別の一実施形態では、吸い出し管などの方法が用いられても良い。少なくとも１つの排出口を通じて行われる流体の吸い出しに関しては、図８を参照にして後ほど詳述される。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。
【００３２】
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。
【００３３】
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つの真空排出口に隣接することができ、この少なくとも１つの真空排出口は、更に少なくとも１つの処理流体供給口に隣接することができる。これは、ＩＰＡ−真空−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−真空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、後ほど詳述されるように、ＩＰＡ−真空−第２の処理流体−真空−第１の処理流体−真空−第２の処理流体−真空−ＩＰＡの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−真空、処理流体−真空−ＩＰＡ、および真空−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。一実施形態では、ＩＰＡ−真空−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知的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、および真空排出口は、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、および真空排出口の少なくとも１つからなるセットが、Ｎ2／ＩＰＡ蒸気供給口、真空排出口、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、真空、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、真空、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、本明細書では、更に、代表的なＩＰＡ−真空−処理流体の方向性を見いだすことができる。なお、ウエハ表面から流体を除去するために真空が用いられ、それがほぼ単相の流体である場合は、いつでも、図８を参照にして後ほど詳述される吸い出しを用いることが可能である。
【００３４】
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、本明細書で説明されるように、ＩＰＡ供給口、ＤＩＷ供給口、および真空排出口を用いてウエハ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、本明細書の説明に矛盾しない方法で生成されて良い。真空は、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。
【００３５】
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〜１５Ｂは、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）に用いることもできる。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ができる。メニスカス１１６は、供給口３０２からＩＰＡ３１０を供給し、排出口３０４から真空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。
【００３６】
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。一実施形態において、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を通じて真空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、そして真空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。
【００３７】
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、真空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真空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。
【００３８】
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（真空排出口）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から提供される真空が処理流体、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真空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、液体の流量および真空の流量は、真空排出口への液体の総流量が連続的であるように、したがって、真空排出口に気体が流れ込むことがないように調整される。
【００３９】
Ｎ2／ＩＰＡ、処理流体、および真空の流量としては、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。
【００４０】
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。
【００４１】
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真空の流量は、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真空の流量は、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、および真空の流量を測定することができる。
【００４２】
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。
【００４３】
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を通じた真空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、真空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、本明細書で後ほど詳述される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。
【００４４】
図５Ａ〜７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。
【００４５】
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吸い出しまたは真空によって、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。
【００４６】
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真空によって、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。このような単相除去では、吸い出しおよび真空の少なくとも一方を用いることができる。吸い出しが用いられる場合は、メニスカスは自己制御される。なぜなら、ウエハ表面に供給される流体が増すにつれ、吸い出しによってウエハ表面から除去される流体も増すからである。したがって、たとえ流量が可変であっても、吸い出しは、流体メニスカスに流入する流量に応じて流体の除去率を増減させることができる。吸い出しによるウエハ表面からの（例えばウエハ表面上のメニスカスからの）単相流体の除去に関しては、図８を参照にして後ほど詳述される。
【００４７】
また、複数のソース排出口３０６ｂ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３０６ｂが液体および気体の両方を除去するのに対し、排出口３０６ａ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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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を通じた吸い出しおよび真空の少なくとも一方によって第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−ａ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。
【００５１】
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４５８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４５８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４５８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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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、吸い出しまたは真空によって、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、真空の提供によって、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。
【００５５】
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。
【００５６】
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，３０４ｂ，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３０６ａ，３０４ｂに対応する流路は、ボディ４５６から設備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３０６ａ、流体供給口３０４ａ、流体排出口３０４ｂ、および流体供給口３０２に対応する。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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３０４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とソース供給口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。
【００６３】
更に、ソース排出口３０４ａを通じて行われる吸い出しは、最適な流量を自動的に生成することによって、自己制御メニスカスを形成する。自己制御メニスカスにおいて、ソース排出口３０４を通じて排出される流体の流量は、ソース供給口３０６ａ，３０６ｂを通じて供給される流量に応じて自動的に調整される。ソース排出口３０４ａによって除去される流体がほぼ単相である限り、吸い出しは、流体メニスカスの形状および大きさを自己制御するように機能し続けることができる。
【００６４】
図８は、本発明の一実施形態にしたがって、吸い出しシステム５００を示している。一実施形態において、吸い出しは、ソース排出口を通じた流体の除去（例えば内側の戻り流）を制御するために用いることができる。一実施形態において、吸い出しが用いられる際に真空は用いられないので、流体メニスカスからの流体の流れは、真空タンク内で真空を生成する清浄な乾燥空気の圧力変動に影響されない。これは、内側の戻り流の安定性を向上させるので、メニスカス全体の安定性を高める結果となる。また、メニスカスは、自己制御性になるので、より強固さを増す。
【００６５】
一実施形態において、吸い出しシステム５００は、プロキシミティヘッド１０６に結合された少なくとも１本の吸い出し管５４８を有する。１本またはそれ以上の吸い出し管５４８は、プロキシミティヘッド内に結合されることによって、プロキシミティヘッド１０６によって生成された流体メニスカスから流体を除去することができる。一実施形態において、吸い出し管５４８のもう一端は、プロキシミティヘッド１０６から除去された流体の排出先である受けタンク５６０に接続される。一実施形態において、受けタンクは、プロキシミティヘッド１０６よりも低い高度に位置することによって、吸い出し作業を促進する。一実施形態において、吸い出しシステム５００は、垂直距離５８０に対応する重力が垂直距離５８２に対応する重力よりも小さくなるように構成される。最大吸い出し流量は、プロキシミティヘッド１０６から受けタンクへの流体の伝わり具合によって制御することができる。したがって、具体的な吸い出し流量は、管路上の流量制限器５５０を通じて得られる。したがって、流量制限器５５０を固定制御すれば、吸い出し流量を設定状態のままで維持することができる。また、流量制限器５５０を可変制御すれば、吸い出し流量を同調制御することができる。一実施形態において、流量制限器５５０は、例えば流量制御可能な弁などの任意の適切な装置であって良い。
【００６６】
一実施形態において、吸い出し流は、タンク内真空を介して導入されることによって、乾燥した管路を充填することができる。一実施形態において、吸い出し管５４８の充填は、真空を提供し、プロキシミティヘッド１０６で生成された流体メニスカスからの液体を満たすことによって行われる。吸い出し管５４８が液体で満たされると、真空は、吸い出し管５４８内の流体を受けタンク５６０に引き込む。このような流れが始まると、受けタンク５６０内のタンク内真空は減少し始め、吹い出し管５４８を通る流体の流れは吸い出しの作用によって促進される。
【００６７】
別の一実施形態では、制限器５５０として遮断弁を用いることによって、タンク内真空による助けなしに流れを開始させたり停止させたりすることができる。吸い出し管５４８が充填された（例えば液体を満たされた）状態にあるときは、吸い出し流は、弁を開くことによって開始される。吸い出し管５４８が乾燥した状態にあるときは、吸い出し流は、先ず管に流体を充填し、次いで弁を開くことによって開始される。したがって、一実施形態において、吸い出し流は、システム内のあらゆる単相液体管に対して用いることができる。また、吸い出し流は、管がほぼ液体で満たされている限り、気泡を伴う状態でも作動することができる。
【００６８】
なお、吸い出しシステム５００は、液体などの単相の流体を除去する流体戻りシステムを伴った、任意の適切なプロキシミティヘッド１０６と共に用いることができる。
【００６９】
図９は、活性の空洞を伴う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示している。一実施形態において、プロキシミティヘッド１０６−３は、図１０を参照にして詳述される横断面と、図１１を参照にして詳述される縦断面とを有する。プロキシミティヘッド１０６−３の処理表面の代表例に関しては、図１５Ａを参照にして後ほど詳述される。
【００７０】
図１０は、作動時におけるプロキシミティヘッド１０６−３の横断面を、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、プロキシミティヘッド１０６−３は、空洞６４２に通じるソース供給口６４０を有する。空洞６４２は、活性剤を空洞６４２に入力し、その入力された活性剤を開口（例えば活性空洞窓６２４）を通じてウエハ表面に供給可能である限り、プロキシミティヘッド１０６−３内において、任意の適切な形状を取ると共に任意の適切な体積を占めることができる。一実施形態において、空洞６４２に通じる開口は、ソース供給口３０６を通じたウエハ表面への流体の供給およびソース排出口３０４ａ，３０４ｂを通じた流体メニスカス１１６からの流体の除去によって生成される流体メニスカス１１６によって、ほぼ取り囲まれる。空洞６４２は、活性空洞窓６２４を介してウエハ表面に活性剤を送り込むために使用することができる。なお、活性空洞窓６２４は、処理を望まれているウエハ表面の領域の大きさおよび形状に応じ、その大きさおよび形状の少なくとも一方を任意に適切に設定することができる。一実施形態において、活性空洞窓６２４は、空洞６４２に通じる開口を構成している。ウエハ表面のうち、活性空洞窓６２４内に位置すると共に活性剤による処理を受ける領域は、活性領域として知られる。活性剤は、ウエハを処理することができる任意の適切な液体、気体、蒸気、またはその他の形態の化学剤（例えば泡など）であって良い。一実施形態において、活性剤は、例えばオゾン、キレート剤（例えばＥＤＴＡなど）、洗浄化学剤（例えばＳＣ１およびＳＣ２など）、並びに半水溶性溶媒（例えば、ＡＴＭＩ  ＳＴ−２５５やＡＴＭＩ  ＰＴ−１５（コネティカット州ダンベリー所在のＡＴＭＩによる）、ＥＫＣ５８００（登録商標、カリフォルニア州ダンビル所在のＥＫＣテクノロジーによる）、およびＨＦなど）などの物質を含んで良い。活性剤は、ソース供給口６４０を介して投入することができ、ソース供給口６４０は、一実施形態ではノズル（例えばフラットファン、コーンスプレー、および噴霧器など）を伴うことができる。なお、ソース供給口６４０は、活性剤を空洞６４２に運び込むことができる任意の適切な開口であって良い。
【００７１】
作動時において、活性剤は、活性空洞窓６２４を取り囲むメニスカス１１６によってすすがれる、あるいはさもなければ除去される。こうすれば、ウエハ１０８は、乾燥した状態で出し入れすることが可能になる。これは、一実施形態において、ウエハが、ウエハ処理前に乾燥状態にあると共に、たとえ活性空洞窓６２４内において活性剤による処理を経たウエハ処理後もほぼ乾燥状態にあることを意味する。したがって、活性剤は、プロキシミティヘッド１０６−３内の空洞に閉じ込めることができる。
【００７２】
一実施形態において、空洞６４２は、オゾン（または他の酸化気体）を導入され、活性空洞窓６２４内のウエハ表面は、加熱されたすすぎ用のＤＩＷメニスカスであるメニスカス１１６によって湿らされる。このとき、オゾンは、ウエハの境界層を通じてウエハ表面の有機材料と反応し、それらをウエハ表面から取り除く。これは、例えばフォトレジストの剥ぎ取りなどの作業で用いることができる。
【００７３】
なお、図１０で用いられる導管（すなわち排出口および供給口）パターン並びにプロキシミティヘッド構造、並びに本明細書で説明される他の導管パターンおよびプロキシミティヘッド構造は、代表的なものに過ぎず、本明細書で説明されるプロキシミティヘッド構造は、活性剤による基板処理を受けられる基板表面上の領域をほぼ取り囲む流体メニスカスを生成するために用いることができる任意の適切なプロキシミティヘッド構造を範囲に含むものとする。
【００７４】
図１１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１０６−３の縦断面を示している。図１０を参照にして上述されたように、プロキシミティヘッド１０６−３は、空洞窓６２４に通じるソース供給口６４０を有する。図１１に示された実施形態では、プロキシミティヘッド１０６−３の縦断面内に、４つのソース供給口６４０が設けられている。なお、ソース供給口６４０は、所望のウエハ処理作業の種類および空洞窓６２４に入力される活性剤の所望の量に応じ、例えば１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０など、任意の適切な数だけプロキシミティヘッド１０６−３内に設けられても良い。また、この縦断面図に示されたプロキシミティヘッドは、流体メニスカス１１６を生成するためのソース供給口３０６、ソース排出口３０４ａ，３０４、およびソース供給口３０２を有する。一実施形態において、ソース供給口３０６は、ウエハ表面に処理流体（例えばすすぎ流体）を供給することができる。処理流体は、ソース排出口３０４ａ，３０４ｂによってウエハ表面から除去される。なお、ソース供給口３０２は、プロキシミティヘッド１０６−３に随意に設けられるので、プロキシミティヘッド１０６−３の構成次第では、ソース供給口３０２を使用せずとも安定した流体メニスカスを生成することが可能である。一実施形態において、ソース供給口３０２が用いられる場合は、ソース供給口３０２によって、ウエハ表面および流体メニスカス１１６の外縁に表面張力低下流体を供給することができる。したがって、生成された流体メニスカス１１６は、活性空洞窓６２４を取り囲む。
【００７５】
図１２は、活性空洞窓６２４を伴うプロキシミティヘッド１０６−４の横断面を、本発明の一実施形態にしたがって示している。なお、図１２に示された横断面は、図１０を参照にして説明された横断面とは別の実施形態である。一実施形態において、プロキシミティヘッド１０６−４の横断面は、空洞６４２に活性剤を入力することができるソース供給口６４０を有する。活性剤は、したがって、活性空洞窓６４２によって定められた基板表面上の活性領域を処理することができる。また、プロキシミティヘッド１０６−４の横断面は、ソース供給口３０６およびソース排出口３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃを有する。一実施形態において、プロキシミティヘッド１０６−４は、ソース供給口３０６を通じて、活性領域をほぼ取り囲むウエハ表面上の領域に流体を供給することができる。ソース排出口３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃは、活性領域をほぼ取り囲むウエハ表面上の領域から流体を取り除くことができる。このような流体の供給および除去は、活性領域をほぼ取り囲む流体メニスカスを生成することができる。このような一実施形態では、先ず、ウエハ表面の活性領域を処理するために活性剤が供給され、次いで、ウエハまたはプロキシミティヘッドのいずれかが移動され、流体メニスカス１１６によって、活性領域内のウエハ表面に対して更なる処理（例えば洗浄、すすぎ、およびエッチングなど）が実施される。
【００７６】
図１２に示された実施形態では、ソース排出口３０４ａは、真空を用いることによって、ウエハ表面から流体を除去する。一実施形態において、ソース排出口３０４ａは、ソース供給口３０４ａによって供給された流体と、活性剤によって処理されたウエハ表面の活性領域に残留する流体および材料の少なくとも一方と、を除去することができる。本実施形態のソース排出口３０４ｂは、単相のメニスカスを除去する導管であって良い。本実施形態において、ソース排出口３０４ｂは、流体メニスカス１１６を構成する流体を、真空および吸い出しの少なくとも一方を用いて除去することができる。本実施形態のソース排出口３０４ｃは、真空を用いることによって、流体メニスカス１１６の外側領域から流体を取り除き、そうして、流体メニスカス１１６の外縁を定めることができる。
【００７７】
図１３は、本発明の一実施形態における、複数のメニスカスを複数の空洞と共に伴うプロキシミティヘッド１０６−５の横断面を示している。プロキシミティヘッド１０６−５の横断面図は、図１０を参照にして説明された横断面とは別の実施形態である。また、例えば横断面図に示されたソース供給口３０６ｂおよびソース排出口３０４ｃ，３０４ｄなどのソース供給口およびソース排出口は、ｚ軸方向に広がることができる。なお、ソース供給口およびソース排出口は、本明細書で説明された方法および説明に矛盾しない流体メニスカスを生成することができる限り、任意の適切な形態で配することができる。一実施形態において、プロキシミティヘッド１０６−５は、複数の空洞６４２ａ，６４２ｂを有する。なお、本明細書で説明されるプロキシミティヘッドは、所望のウエハ処理作業に応じ、例えば１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０などの任意の適切な数の空洞を含むことができる。なお、空洞６４２ａ，６４２ｂは、それぞれの空洞に通じる開口が流体メニスカスによってほぼ取り囲まれる限り、任意の適切な形状および位置を取ることができる。
【００７８】
一実施形態において、プロキシミティヘッド１０６−５は、ウエハ表面に流体を供給するためのソース供給口３０４ｂと、ウエハ表面から流体を除去するためのソース排出口３０４ｃ，３０４ｄとを含むことによって、流体メニスカス１１６ｃを生成することができる。プロキシミティヘッド１０６−５は、また、ソース供給口３０６ａと、ソース排出口３０４ａ，３０４ｂとを含むことによって、活性空洞窓６２４ａによって定められた活性領域をほぼ取り囲む流体メニスカス１１６ｂを生成して良い。プロキシミティヘッド１０６−５は、更に、ソース供給口３０６ｃと、ソース排出口３０４ｅ，３０４ｆとを含むことによって、活性空洞窓６２４ｂをほぼ取り囲むことができる流体メニスカス１１６ｂを生成して良い。一実施形態において、プロキシミティヘッド１０６−５は、それぞれソース供給口６４０ａ，６４０ｂを通じて空洞６４２ａ，６４２ｂに活性剤を供給することができる。プロキシミティヘッド１０６−５の処理表面の代表例に関しては、図１５Ｂを参照にして後ほど詳述される。
【００７９】
図１４Ａ〜１４Ｅは、プロキシミティヘッド構造の代表例を示している。なお、活性空洞窓は、どの実施形態においても、活性空洞窓をほぼ取り囲む流体メニスカスを生成する導管によってほぼ取り囲まれている。
【００８０】
図１４Ａは、本発明の一実施形態にしたがって、十字型のプロキシミティヘッド１０６−６を示している。一実施形態において、活性空洞窓６２４は十字型である。作動時において、プロキシミティヘッド１０６−６は、活性空洞窓６２４の回りに流体メニスカス１１６を生成するように構成することができる。
【００８１】
図１４Ｂは、本発明の一実施形態にしたがって、円形のプロキシミティヘッド１０６−７を示している。一実施形態において、活性空洞窓６２４は円形である。作動時において、プロキシミティヘッド１０６−７は、活性空洞窓６２４の回りに流体メニスカス１１６を生成するように構成することができる。
【００８２】
図１４Ｃは、本発明の一実施形態にしたがって、楕円形のプロキシミティヘッド１０６−８を示している。一実施形態において、活性空洞窓６２４は楕円形である。作動時において、プロキシミティヘッド１０６−８は、活性空洞窓６２４の回りに流体メニスカス１１６を生成するように構成することができる。
【００８３】
図１４Ｄは、本発明の一実施形態にしたがって、帯状のプロキシミティヘッド１０６−９を示している。一実施形態において、活性空洞窓６２４は帯状である。作動時において、プロキシミティヘッド１０６−９は、活性空洞窓６２４の回りに流体メニスカス１１６を生成するように構成することができる。
【００８４】
図１４Ｅは、本発明の一実施形態にしたがって、くさび形のプロキシミティヘッド１０６−１０を示している。一実施形態において、活性空洞窓６２４はくさび形である。作動時において、プロキシミティヘッド１０６−１０は、活性空洞窓６２４の回りに流体メニスカス１１６を生成するように構成することができる。
【００８５】
図１５Ａ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１０６−３の処理表面７００の代表例を示している。一実施形態において、処理表面７００は、図１０，１１を参照にして詳述されたように、空洞６４２を有する。処理表面７００は、また、図１０，１１を参照にして詳述されたように、空洞６４２に通じる開口をほぼ取り囲む領域７０１を有し、この領域７０１は、例えばソース供給口３０６およびソース排出口３０４ａ，３０４ｂなど、流体メニスカス１１６を生成することができる複数の導管を含む。一実施形態において、これらの複数の導管は、空洞６４２を取り囲むことができる。
【００８６】
図１５Ｂ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１０６−５の処理表面７０４の代表例を示している。一実施形態において、処理表面７０４は、図１３を参照にして詳述されたように、空洞６４２ａ，６４２ｂを有することができる。また、プロキシミティヘッド１０６−５は、これらの空洞に通じる開口をほぼ取り囲む領域７０２，７０６，７０４も含むことができる。これらの領域７０２，７０６，７０４は、流体メニスカス１１６ａ，１１６ｃ，１１６ｂを生成することができる複数の導管を含む。一実施形態において、これらの複数の導管は、図１３を参照にして詳述されたように、ソース供給口３０６ａ，３０６ｂ，３０６ｃおよびソース排出口３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃ，３０４ｄ，３０４ｅ，３０４ｆを含むことができる。
【００８７】
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１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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