具有傾斜真空導管的近頭系統、設備和方法

2023-04-26 20:55:31 1

專利名稱：具有傾斜真空導管的近頭系統、設備和方法
技術領域：
本發明一般地涉及半導體製造工藝，更特別地，涉及用於用近頭 (proximity head )處理半導體的方法和系統。
背景技術：
在半導體晶片製造工藝中，眾所周知的是，需要清洗和乾燥已經 進行了製造操作的晶圓，該製造操作在晶圓的表面上留下不希望的殘 留物。這種製造操作的示例包括等離子體蝕刻和化學機械拋光(CMP)。 在CMP中，將晶圓放置在固定器中，該固定器緊靠拋光表面對晶圓 表面施加推力。研漿可包括化學品和研磨材料以促使拋光。不幸地是， 該工藝往往在晶圓表面留下研漿顆粒和殘留物的堆積物。如果留在晶 圓上，不希望的殘餘材料和顆粒可能產生缺陷，尤其是如晶圓表面上 的劃痕和金屬化特徵之間的不恰當的相互作用。在某些情況中，這種 缺陷可能導致晶圓上的器件變得失效。為了避免丟棄具有失效器件的 晶圓的不合理成本，因此必需在留下不希望的殘留物的製造操作之後 適當且有效地清洗晶圓。在對晶圓進行溼法清洗之後，必需有效地乾燥晶圓，以防止水或 清洗流體剩餘物將殘留物留在晶圓上。如果允許晶圓表面上的清洗流 體得到蒸發(如在形成小滴時通常發生的那樣)，則在蒸發之後，先 前溶解在清洗流體中的殘留物或汙染物將保留在晶圓表面(例如，並形 成斑點)。為了防止發生蒸發，必需在未在晶圓表面上形成小滴的情下，儘可能快地去除清洗流體。在試圖實現這點時，採用了幾種不同的乾燥技術，例如旋轉乾燥 和類似技術等。這些乾燥技術利於了在晶圓表面上的某種形式的運動 液體/氣體界面(如果適當保持的話)，這將導致在不形成小滴的情況 下乾燥晶圓表面。不幸地是，如果運動液體/氣體界面破壞，如利用前 述乾燥方法通常發生的那樣，將形成小滴並發生蒸發，導致在晶圓表 面上留下汙染物和/或斑點。考慮到前文所述的，需要乾燥技術，該技術能最小化襯底表面上 的小滴的影響，或者基本上消除襯底表面上的小滴的形成。發明內容廣義地講，本發明通過提供改良的近頭滿足這些需求。應當了解 的是，本發明可以多種方式來實現，包括作為工藝、設備、系統、計 算機可讀介質或裝置的方式。下面將對本發明的幾個創造性實施例進 行描述。一個實施例提供了 一種包括頭部表面的近頭。頭部表面包括第一 平坦區和多個第一導管。多個第一導管中的各個通過多個第一離散孔 中的對應一個限定。多個第一離散孔位於頭部表面中並延伸通過第一 平坦區。頭部表面還包括第二平坦區和多個第二導管。多個第二導管 通過對應的多個第二離散孔限定，該多個第二離散孔位於頭部表面中 並延伸通過第二平坦區。頭部表面還包括布置在第一平坦區和第二平 坦區之間並與之相鄰的第三平坦區和多個第三導管。多個第三導管通 過對應的多個第三離散孔限定，該多個第三離散孔位於頭部表面中並 延伸通過第三平坦區。第三導管以相對於第三平坦區的第一角度形成。第一角度在30度和60度之間。第一導管可聯接到第一液體源，並將第一液體提供給頭部表面。 第二導管可聯接到第二流體源，並將第二流體提供給頭部表面。第三 導管可聯接到真空源，並將真空提供給頭部表面。第三離散孔可沿後緣形成。第一導管可以相對於第一平坦區的第一角度形成，第二角度在30度和60度之間。第一離散孔可在第一排中形成，第二離散孔可在第二排中形成， 以及第三離散孔可在第三排中形成。第一排、第二排和第三排大體上 平行，並且其中，第三排布置在第一排和第二排之間。第二導管可以相對於第二平坦區的第二角度形成，第二角度在30 度和60度之間，其中第二導管被引導離開第三排。近頭還可包括置於第一排的與第三排相反的側上的第四平坦區。 第四平坦區在與第一平坦區大體上平行的平面上並偏離第一平坦區。 第二排和第三排;故隔開大約0.5英寸到0.75英寸之間的距離。第三平坦區可在與第一平坦區大體上平行的平面上並偏離第一 平坦區。第三平坦區和第一平坦區之間的偏離可以在大約0.020英寸 到0.080英寸之間。第三排可在與第一平坦區偏離處的第三平坦區中 形成。第三離散孔可被斜切。近頭還可包括聯接到第 一導管的第 一室、 聯接到第二導管的第二室和聯接到第三導管的第三室。另 一個實施例提供了 一種包括頭部表面的近頭，該頭部表面包括 第一平坦區和多個第一導管。第一導管中的各個被多個第一離散孔的 其中 一個相應孔限定。第一離散孔位於頭部表面中並延伸通過笫一平 坦區。頭部表面還包括第二平坦區和多個第二導管。第二導管逸過相 應多個的第二離散孔限定，該第二離散孔位於頭部表面中並延伸通過 第二平坦區。頭部表面還包括布置在第一平坦區和第二平坦區之間並 與之相鄰的第三平坦區和多個第三導管。第三導管通過相應的多個第 三離散孔限定，該第三離散孔位於頭部表面中並延伸通過第三平坦 區。第三導管以相對於第三平坦區的第一角度形成。第一角度在30 度至60度之間。第三離散孔沿後緣形成，並且第四平坦區布置第一 排的與第三排相反的側之上。第四平坦區在與第一平坦區大體上平行 的平面上並偏離第一平坦區。第三平坦區在與第一平坦區大體上平行近頭的方法，該方法包括在近 頭中形成第一室、第二室和第三室。從頭部表面到第一室形成多個第 一導管。從頭部表面到第二室形成多個第二導管，以及A^頭部表面到 第三室形成多個第三導管，其中，第三導管以相對於頭部表面的第一角度形成，第一角度在30度和60度之間。該方法還可包括在頭部表面上形成第一平坦區、在頭部表面上形 成第二平坦區以及在頭部表面上形成第三平坦區。第三平坦區布置在 第一平坦區和第二平坦區之間並與^目鄰。第三平坦區在大體上與第 一平坦區平^亍的平面內，並偏離第一平坦區。該方法還包括形成第四平坦區。第四平坦區在大體上與第一平坦 區平行的平面內，並偏離第一平坦區。近頭可用單一工件構成。又一個實施例衝是供了一種用近頭處理襯底的方法。該方法包括 將近頭置於緊靠襯底表面的附近，並置於與襯底表面大體上平行的第 一平面中，在近頭的頭部表面的第 一平坦區和襯底表面之間形成彎液 面，並將真空施加到彎液面的後緣，其中，真空,人彎液面抽拉大體上 連續的液體流。彎液面可包括前緣，並且其中，頭部表面可包括第二 平坦區，第二平坦區在大體上與第一平坦區平行的平面上並且偏離第 一平坦區，其中第二平坦區偏離成比第一平坦區更接近襯底表面，其 中彎液面包括形成在第二平坦區和襯底表面之間的前緣。通過結合附圖以示例方式描述本發明原理的下列具體實施方式
， 本發明的其它方面和優點將變得清楚明白。


通過結合附圖進行描述的下列具體實施方式
，將容易理解本發明。圖1A圖示了根據本發明一個實施例的在襯底表面上執行操作的近頭；圖1B是根據本發明實施例的近頭的頭部表面的視圖；圖1C是根據本發明實施例的處理表面108 A的方法操:作的流程圖；圖1D是根據本發明實施例的近頭系統的簡圖； 圖2A是根據本發明實施例的近頭的橫斷面視圖； 圖2B是根據本發明實施例的近頭的頭部表面的視圖； 圖2C示出了根據本發明實施例的第三導管和第三室208的更詳 細一見圖；圖2D示出了根據本發明實施例的第三導管和第三室208的更詳 細視圖；圖2E是根據本發明實施例的形成近頭的方法操作的流程圖；圖3是根據本發明實施例的近頭的等距視圖；圖4是根據本發明實施例的處理表面的方法操作的流程圖。
具體實施方式
現在描述用於近頭的幾個示例性實施例。對本領域技術人員顯而 易見地是，在沒有一些或所有本文所闡述的具體細節的情況下，可實 施本發明。圖1A圖示了根據本發明一個實施例的在村底108表面108 A上 執行操作的近頭100。該近頭100能相對於被處理物品108的頂面 108A移動並同時緊靠近糹皮處理物品108的頂面108A。糹皮處理物品108 可以是任何類型的物品(例如，金屬物品、陶瓷物品、塑料物品、半導 體襯底、或任何其它的期望物品)。應該了解的是，近頭IOO還可用來 處理(例如，清洗、乾燥、蝕刻、鍍層等)物品108的底面108B。近頭100包括一個或多個用於將第一流體112傳送到近頭的頭部 表面IIOA的第一導管112A。近頭IOO還包括一個或多個用於將第二 流體114傳送到頭部表面IIOA的第二導管114A。第二流體114不同 於第一流體112，這將在下面進行更詳細地討論。近頭100還包括多個用於將第一流體112和第二流體116自頭部表面110A移除的第三 導管U6A。
圖1B是根據本發明實施例的近頭100的頭部表面110A的視圖。 頭部表面110A包括大體上平坦的區域110B、 110C、 110D。大體上 平坦的區域110B包括一個或多個將開口限定到對應其中一個第一導 管112A的離散孔112B。同樣地，大體上平坦的區域110C包括一個 或多個將開口限定到對應第二導管114A其中一個的離散孔114B,以 及大體上平坦的區域110D包括一個或多個將開口限定到對應第三導 管116A的其中一個的離散孔116B。離散孔112B、 114B和116B可 以是任何期望的形狀(例如，大體上圓的、橢圓的等)、相同或不同大 小。作為示例，離散孔112B可以比離散孔114B和116B小或大。
應當理解的是，圖1A和1B所描述的近頭100是簡化的示例性 近頭。近頭100可具有多種不同的形狀和大小。例如，近頭可以是圓 的、橢圓的、環狀的和任何其它期望的形狀。同樣地，彎液面102可 以是可被離散開口 112B、 114B和116B的布置限定的任何期望形狀， 包括但不限於圓形、橢圓形、矩形、環狀、凹形等。此外，平坦區IIOB、 IIOC和IIOD可以是任何形狀。作為示例，平坦區110B可以是圓形 的、矩形的、橢圓的或任何其它期望的形狀。包括第三離散孔116B 的第二平坦區110C能完全包圍平坦區110B或4又包圍平坦區IIOB的 一部分。同樣地，包括第二離散孔114B的第三平坦區110D能完全包 圍平坦區IIOB和110C或^叉包圍平坦區IIOB和IIOC的一部分。作 為示例，第二離散孔114B可僅限於後緣104B和/或前緣104A和/或 側邊104C和104D的一個或多個部分，例如在上文引用的共同未決的 申請(其全文為所有目的通過引用結合於本文)中所描述的一個或多 個。
圖1C是才艮據本發明實施例的處理表面108 A的方法操作150的 流程圖。在操作152中，近頭IOO置於緊靠近襯底表面108A的位置 以用於處理。如圖1A所示的緊靠近度H可以在大約5 mm到小於約0.5 mm之間。
在操作154中，液體112是從一個或多個第一導管112A和對應 的離散孔112B中輸出以在頭部表面110A和襯底表面108A之間形成 受控的、封閉的彎液面(liquid meniscus ) 102。液體112的表面張力 使液體"連到"或吸附到頭部表面IIOA和襯底表面108A。因此，當 液體112的表面在頭部表面IIOA和襯底表面108A之間被抽拉時，形 成彎液面102的外壁104a、 104B。液體112可以是任何用於期望工藝 的合適液體溶液。作為示例，液體112可以是水、脫離子水(DIW)、 清洗流體、蝕刻溶液、鍍液(plating solution )等。
在才喿作156中，將真空施加到一個或多個第三導管116A。真空 將液體112從彎液面102抽拉到離散孔116B和對應的導管116A中。 從彎液面102抽拉的液體112可以多於或少於從第一導管112A流入 彎液面的液體量。作為示例，在近頭100中可以有比第一導管112A 數量多的第三導管116A。此外，當彎液面102移動橫過表面108A時， 彎液面可從表面聚集額外的液體和其它汙染物。
各個第三導管116A和對應的離散孔116B可以至少部分地圍繞 第一離散孔112B,使得近頭100能包含頭部表面IIOA和襯底表面 108A之間的彎液面。 一定量的第一液體112可流過彎液面，以才是供 對襯底表面108A非常可控的處理。作為示例，第一液體112可以是 用於蝕刻襯底表面108A的蝕刻化學物。當蝕刻化學物與襯底表面 108A起反應時，反應殘留物夾帶到蝕刻化學物中，並且產生的汙染 物能減少蝕刻化學物的濃度和蝕刻能力。當蝕刻化學物112A通過第 三導管116A祐:抽拉離開彎液面102時，反應殘留物和其它汙染物被 帶離彎液面。同時，通過第一導管112A將附加的非汙染蝕刻化學物 供應給彎液面102。
在操作160中，近頭100可相對於襯底108移動(例如，以方向 122)，以Y更沿襯底表面108 A移動彎液面102。當彎液面沿襯底表面 108A在方向122移動時，側面104A形成彎液面102的前緣。彎液面102能去除襯底表面108 A上的汙染物120。汙染物120可以是流體 小滴、固體殘留物或任何其它汙染物和其組合(例如，在液體溶液中的 固體汙染物)。
當彎液面沿襯底表面108 A在方向122移動時，側面104B形成 彎液面102的後緣。彎液面102中的液體表面張力基本上使襯底表面 108 A上的所有液體與彎液面一起去除。以這種方式，彎液面102可 通過將所有的液體汙染物從襯底表面108 A上去除而完成乾燥操作。 同樣地，彎液面102可通過在彎液面中將例如溼蝕刻或鍍層化學物施 加到襯底表面108A而執行幹進幹出處理操作，並且後緣104B將自蝕 刻或鍍層工藝中去除所有的液體。
將彎液面102移動橫過襯底表面108 A還可包括將彎液面移動橫 過襯底表面和離開襯底表面的邊緣至第二表面124,如上面引用的共 同未決的一個或多個專利申請中描述的那樣。
在可選操作158中，第二流體114可施加到襯底表面108 A。第 二流體114可以是表面張力控制流體。表面張力控制流體可以是一個 或多個異丙醇(IPA)蒸汽、氮氣、有機化合物、己醇、乙基乙二醇、 二氧化碳氣體和其它與水溶合的化合物或其組合。通過示例，IPA蒸 汽可通過惰性載氣例如氮氣傳送，並傳送到襯底表面108 A。
近頭IOO物理上不接觸襯底108。僅第一流體112和第二流體114 4妾觸襯底108。
近頭IOO還包括附加儀器或加熱器或其它監視器118。該附加儀 器或加熱器或其它監視器118可以用來監測通過彎液面102應用到襯 底表面108 A的過程或流體112。通過示例，附加儀器或加熱器或其 它監視器118能加熱或冷卻112並測量表面(例如，表面108上的層的 厚度、或襯底108的厚度、或表面特徵的深度)或液體112的濃度或其 它化學方面(例如酸鹼值(ph level)、傳導性等)或任何其它期望的方 面。這些實施例在上面引用的共同未決的一個或多個申請中詳細描 述。圖ID是#4居本發明實施例的近頭系統170的簡圖。近頭系統170 包括工藝室180、控制器172、真空源116'、第一流體源112'、第二流 體源114'。第一流體源112'、第二流體源114和真空源116'通過適當 的控制閥或控制器172所控制的其它流控制機構聯接到對應的導管 112、 114、 116。
工藝室180可支持不只一個工藝。通過示例，工藝室180可支持 等離子體蝕刻工藝和近頭100,以致等離子體蝕刻工藝能蝕刻物品 108，然後近頭在單一工藝室內原位地(insitu)漂洗、清洗和乾燥物 品。工藝室180還可聯:接到多個其它工藝室182、 184、 186,例如通 常所指的簇集工具(clustertool)。
近頭系統170還可包括能夠處理物品108的笫二表面108B的第 二近頭100'。近頭系統170還可包括用於監測應用到物品108的過程 的儀器174。近頭系統170還可包括耳關接到近頭100的致動器176並 能支承和/或移動近頭。
控制器172還可包括製法178。製法178限定工藝室內的處理的 參數。控制器172聯接到工藝室180、近頭100和所需求的工藝室的 其它部分，以用於控制工藝室中的處理。控制器172還包括用於在工 藝中在處理室180中實現製法178的邏輯172A。邏輯172A還可包括 監測工藝結果的能力，並根據監測結果調節和修改製法的一個或多個 方面。
物品108可相對於近頭100移動。通過示例，物品可以是半導體 晶圓並能相對於近頭100旋轉。同樣地，物品108可大體上固定在單 一位置，近頭100可移動橫過物品的表面108 A。應當了解的是，物 品108和近頭100都可以移動。近頭100的相對運動可以是大體上線 性地^黃過表面108 A,或可以以環形或螺旋形方式移動。近頭100的 運動還可以是乂人表面108A上的一個地方到另一個地方的特別移動， 就如同期望的應用到表面的特定工藝 一樣。
圖2A是根據本發明實施例的近頭200的橫斷面視圖。圖2B是根據本發明實施例的近頭200的頭部表面210的視圖。近頭包括第一 液體室204。第一導管112A將第一離散孔112B連接到第一室204。 第一液體源112'聯接到上述的第一室204。第一液體室204將第一液 體112分配給第一導管112A,並通過對應的離散孔U2B分配給頭部 表面210，以便在頭部表面和襯底表面108A之間形成彎液面102。
近頭200還包括通過第二導管114A連接到第二離散孔114B的 第二室206。第二流體源114'聯接到如上所述的第二流體液體供應室 206。第二室206將第二流體114分配給第二導管114A，並通過對應 的離散孔114B分配至頭部表面210。
近頭200還包括通過第三導管116A連接到離散孔116B的第三 室208。真空源116'耳關接到如上所述的第三供應室208。第三室208 將真空分配給第三導管116A，並通過對應的離散孔116B分配至頭部 表面210。真空可自頭部表面210抽拉第 一流體112和第二流體114(例 如，,人彎液面102和/或從頭部表面210和襯底面積108A之間的空間)。
圖2C示出了根據本發明實施例的第三導管116A和第三室208 的更詳細視圖230。第三導管116A形成為大體上垂直於(也就是，角 度X等於大約90度)頭部表面210。第三導管116A具有大約0.5mm 到大約2.0mm(也就是，大約0.020"到大約0.80")之間的直徑。在操 作中，真空將液體抽到第三導管116A中，並且由於相對較小的直徑， 液體粘附到導管的側面，從而形成多個小量液體220。從彎液面102 抽拉多個小量流體220,其中點綴有繞彎液面周圍的鄰近大氣的氣阱 (pocket) 222。因此，由第三室208中所存在的真空所產生的氣流間 歇地被第三導管116A中的多個小量流體220的各個中斷。因此，氣 流周期性地4皮中斷，並且真空不連續地和不均勻地施加到彎液面102。
真空的中斷導致散布在整個彎液面102的壓力波動224。壓力波 動能使彎液面102的前緣104A突進，這4吏得液體小滴226從彎液面 102中排出。
參考上面圖1A和1B所描述的近頭100,真空大體上施加到彎液面102的圓周周圍。因此，乂人彎液面102中的一個或多個邊緣 104A-104D排出的任何小滴(例如，如圖2C中所示的小滴226)被真空 迅速地收集。不幸地是，將真空大體上施加到彎液面102的圓周周圍 這在近頭內需要非常複雜的真空分配系統。複雜的分配系統已經需要 用幾層和多個部件製造近頭100。例如，頭部表面IIOA和計器塊110 以如圖1A和1B所示的方式形成。真空分配系統在一個或多個附加塊 109中形成，然後機械地密封到計器塊110的頂面111,以便形成完 整的近頭。^J央於精確的應用，近頭IOO可包括多個部件、密封件， 以分配、管理和密封近頭內的不同液體、流體和真空。
圖2D示出了根據本發明實施例的第三導管116A'和第三室208 的更詳細視圖240。第三導管116A'以與頭部表面210的角度e形成。 6小於90度，並與頭部表面210成大約在15度到60度之間。作為示 例，第三導管116A'可以以到頭部表面210大約30度的角度形成。
以到頭部表面小於90度的角度形成第三導管116A',這就引起流 體以更螺旋形的方式242而不是圖2C中描述的分段方式220沿導管 向上被抽拉。當液體沿導管116A'向上被抽拉時，液體大體上連續地 沿導管116A'向上移動並進入第三室208。因此不中斷氣流，並且真空 壓力保持不變，並且彎液面102不被打斷，且沒有小滴從彎液面中排 出。因此，近頭200在彎液面102的前緣104A沿線不需要真空。因 此，近頭200可以用單一材料塊製造。 ，
當液體大體上連續地沿導管116A'向上移動時，需要較少的力來 將液體抽入導管116A'。減少的力與較低的真空度有關。作為示例， 具有大體上垂直於導管(如圖2C所示)116A的近頭需要大約130mm到 180mm水銀之間的真空度。相比之下，通過傾斜導管116A'提供的連 續流需要大約60mm到大約100mm之間的7JC銀。
圖2E是根據本發明實施例的形成近頭200的方法操作250的流 程圖。在操作255中，選擇近頭胚體(例如，單一材料塊)，並且第一 室204在近頭胚體中形成。近頭胚體可以是任何適合處理環境的合適材料(例如，塑料、陶瓷、金屬、玻璃等)和在處理期間施加的化學物， 其能夠在製造期間保持形狀和大小並在處理中使用。作為示例，近頭
200可以用不鏽鋼或PTFE(通常叫作特氟綸)或任何其它合適的材料制 成。
在操作260中，第二室206在近頭胚體形成，在操作265中，第 三室208在近頭胚體中形成。第一室204、第二室206和第三室208 可以在近頭胚體中通過加工(例如，銑削或鑽孔等)或通過模塑或鑄造 或任何其它合適的製造方法形成。
在各個不同的操作270、 275和280中，第一導管112A、第二導 管114A和第三導管116A'在近頭胚體中中形成。第一導管112A、第 二導管114A和第三導管116A'可通過適當的加工過程(例如，鑽孔或 銑削或其組合)形成。作為示例，第一導管112A、第二導管114A和 第三導管116A'可通過在頭部表面中以對應的期望角度(例如，6、 a) 鑽出相應的離散孔112B、 114B和116B來形成。
在操作285中，頭部表面210的精確輪廓在近頭上形成。頭部表 面210可通過任何合適的方式(例如，模塑、加工、切削等)形成。
再參考圖2A、 2B和2D,頭部表面210具有許多特徵。頭部表 面210包括多個平坦區210A、 210A'、 210B、 210C和210D。第二平 坦區210B是頭部表面210的一部分，與大多l欠彎液面102接觸。彎 液面102具有大約0.25 mm到大約5.0 mm(也就是，0.010"到0.200") 的厚度H。
第一平坦區210A偏離第二平坦區210B,並在大體上平行於第二 平坦區210B的平面內。偏移量為大約0.25H到大約0.5H之間的距離 D1，使得第一平坦區210A比第二平坦區210B更接近襯底表面108 A。 在操作中使第一平坦區210A更靠近襯底表面108A導致前緣104A比 後緣104B物理上更短(例如，後緣具有大約H的長度，而前緣具有 0.5H到0.75H的長度)。因此，形成前緣104A的粘附力大體上較強， 因此前緣相應地更強並且更健壯。這種健壯性進一步減少了沿前緣104A用以保持前緣的真空需要。
近頭200不具有任何第二導管114A和沿前緣的第二離散孔 114B,因此^f吏用較少第二流體114。缺乏第二離散孔114B和第二流 體114以及缺乏沿前緣104A的真空減少了任何在前糹彖104A之前可發 生的過早乾燥。作為示例，參考圖1A和1B中的近頭，在前緣104A 之前從導管114A流過的第二流體114可在前緣104A消耗小滴之前幹 燥小滴120。
在彎液面的前緣進入真空導管116A的附加大氣流還可增加流過 小滴120的大氣，因此在前緣104A可消耗小滴之前至少部分地乾燥 小滴。消除施加到前緣104A之前的襯底表面108 A的真空116和第 二流體114中之一或二者將減少對小滴120的乾燥。由於小滴內的汙 染物將沉積在襯底表面108A上，因而不希望對小滴120進行乾燥。 要是先前的工藝是溼工藝(例如，清洗或其它沒有乾燥步驟的化學工藝) 並且應用近頭來漂洗和/或乾燥襯底表面108A的話，這就尤其重要。
圖3是才艮據本發明實施例的近頭200的等距示意圖。如圖3所示， 第一平坦區210A可延伸在第一離散孔112B的末端225A和225B周 圍。在第 一 離散孔112B的末端225A和225B周圍延伸的第 一平坦區 210A進一步簡化了近頭200的結構，因為不再需要施加真空以保持 彎液面102的側面104C和104D。因此，第三導管116A、第三離散 孔116B和第三室不再需要置於彎液面的側面104C和104D區域內。
再次參考圖2A、 2B和2D,第一平坦區210A的一部分210A'可 可選地偏離第 一平坦區並在與第 一平坦區大體上平行的平面中。偏離 第一平坦區210A的一部分210A'可有助於形成彎液面的前續-104A和 側面104C和104D，因為前緣和側面將在第一平坦區(因其更靠近襯 底表面108 A)上形成。部分210A'自第一平坦區210A偏移Dl.l的 距離。距離Dl.l可在大約0.25到大約l.Omm(也就是，大約O.OIO"到 大約0.040")之間。
第三平坦區210C可選地偏離第二平坦表面區210B並在與第二平坦表面區210B大體上平行的平面中。第三平坦區210C自第二平坦 表面區210B偏離距離D2。 D2可以在大約0.5mm到大約2.0mm (0.020" 到大約0.080")之間。第三平坦區210C的偏離通過輔助進入離散孔 116B的流來幫助限定彎液面102的後緣104B的位置。偏離增加了第 三平坦區210C和襯底表面108A之間的空間距離和容積。增加的空間 允許更多的周圍大氣和流體114接入並流入離散孔116B。周圍大氣的 額外流和進入離散孔116B的流體114有助於通過真空運入離散孔 116B的液體的旋流242。
各個離散孔116B還可包括倒角212。倒角212進一步使來自彎 液面102的液體流平滑地進入離散孔116B。倒角212可以是任何合適 的大小和形狀。作為示例，示出的倒角212大體上與離散孔116B同 中心。備選地，倒角212可以更橢圓形的，並向離散孔114B延伸。
倒角212可以是離散孔116B周圍的任何合適的寬度D6 。作為示 例，D6可以在大約0.015"到大約0.040"之間。倒角212可具有大約 0.005'，到大約0.020"的深度D5。倒角212可具有大約30度到大約60 度之間的角度Y。作為示例，倒角212可具有在各離散孔116B周圍大 約0.015"的寬度D6和大約0.015"的深度D5以及大約45度的角度y。
第二導管114A'可以相對於第三平坦區210C的角度a形成。角 度a可以在大約30度到大約60度之間。角度a將第二流體114引導 離開施加到第三導管116A'的真空116，因此，第二流體114較長時間 地存在於第三平坦區210C和襯底表面108 A之間的容積中。較長的 時間允許第二流體114更長時間地作用在後緣104B和襯底表面108 A 之間的界面上。聯想到上文，第二流體114可以是用於修改彎液面102 中的液體112表面張力的氣體、蒸汽或氣體和蒸汽的混合物(例如， IPA/N2蒸汽和氣體混合物、二氧化碳氣體等)。如果離散孔114B某種 程度上更遠離真空離散孔116B,第二流體114更多地與局部大氣混 合。第二流體114與局部大氣的混合提供第二流體114的更均勻的傳 送，從而提供彎液面102的後緣104B的表面張力的更一致的修改。離散孔114B和離散孔116B被隔開距離D3。距離D3可在大約 0.5"到大約0.75"之間。與上述角度a類似，距離D3幫助確定第二流 體在第三平坦區210C和襯底表面108A之間的容積中的滯留時間。當 距離D3減少時，滯留時間也減少。可備選地，當距離D3增加時，滯 留時間也增加。近頭200可以每秒鐘大約0.2英寸到大約0.6英寸之 間的掃描速度掃描過襯底表面108 A。這為第二流體114提供了大約 0.8秒到大約3.75秒之間的滯留時間。為了比較，近頭IOO(圖1A中 示出)提供了大約0.15秒到大約0.75秒(例如，大約5的因子)之間的 滯留時間。
第四平坦區210D可以與第三平坦區210C共面。可備選地，第 四平坦區210D可以相對於第三平坦區210C的角度卩傾斜。角度卩 可以在大約30度到大約60度之間。角度(3可以在大約120度到大約 180度之間。
離散孔112B和離散孔116B被隔開距離D4。距離D4可以在大 約0.25"到大約2.0"之間。距離D4稍少於彎液面102的前緣104A和 後緣104B之間的距離。
參考圖2A,第一導管112A'(虛線示出)可選地以相對於第二平坦 區210B的角度S形成。角度S可以在大約30度和大約90度之間。 向離散孔116B傾斜導管112 A'促進和幫助來自導管112 A'的第一液 體112流入彎液面102並進入離散孔116B。
圖4是根據本發明實施例的處理表面108A的方法操作400的流 程圖。在操作405中，近頭200置於緊靠襯底表面108A的位置以便 於處理。
在操作410中，液體112從一個或多個第一導管112A和對應的 離散孔112B輸出，以在頭部表面210和襯底表面108 A之間形成受 控的、封閉的彎液面102。如上所述，流體112可以經由將第一液體 引向離散孔116B的傾斜的第一導管112A'傳送。
在操作415中，將真空116施加到一個或多個傾斜的第三導管116A'。真空116將液體112從彎液面102抽入離散孔116B並進入對 應的導管116A'。如上所述，液體112大體上連續地流過導管116A'。
在可選才喿作420中，第二流體114可沿彎液面的後緣104B施加 到襯底表面108 A。在操:作425中，近頭200可相對於襯底108移動， 以使彎液面102沿襯底表面108A移動，並且方法操作可結束。
隨著上述實施例，應當了解的是，本發明可使用不同的涉及存儲 在計算機系統的數據的計算機實現操作。這些操作是那些需要物理量 的物理處理。通常地盡導管不是必要地，這些量採耳又可被儲存、傳送、 組合、比較和其它操作的電信號或》茲信號的形式。此外，執行的操作 通常在術語中糹是及，例如產生、識別、確定或比較。
本文所描述的形成本發明部分的任何操作是有用的機器操作。本 發明還涉及用於執行這些操作的裝置或設備。該設備可為了所需目的 進行特別地構造，或可以是通過存儲在計算機中的電腦程式選擇性 地激活或配置的通用計算機。尤其是，不同的通用機器可與根據本文 教導寫出的電腦程式一起使用，或更方便地構造更專業化設備以完 成所需操作。
本發明的方面還可體現為計算機可讀介質上的計算機可讀代碼 和/或邏輯。作為示例，製法178和方法操作在流程圖中得以描述。計 算機可讀介質是任何可存儲數據的數據存儲裝置，其可通過計算機系 統讀取。計算機可讀介質的示例包括硬碟驅動器、網絡附加存儲 (NAS )、邏輯電路、只讀存儲器、隨機存取存儲器、CD-ROM、 CD-R、 CD-RW、磁帶和其它光學或非光學數據存儲裝置。計算機可讀介質還 可分布在網絡耦合計算機系統上，使得計算機可讀代碼得以存儲和以 分配形式執行。
應當進一步了解的是，上面圖形中的搡作所呈現的指令不需要按 圖示的順序執行，並且操作所呈現的所有處理並不是實現本發明所必 需的。此外，上述圖形中的任何一個所描述的過程還可在任何RAM、 ROM或硬碟驅動器中的任何一個或其組合中存儲的軟體中實現。盡導管為了清楚地理解，較詳細地描述了上述發明，但明顯地是， 可在附加^l利要求的範圍內實施某些改變或》務改。因此，當前的實施 例被認為是說明性的而不非限制性的，並且本發明不限於本文給定的 細節，但可在附加權利要求的範圍和其等效內進行修改。
權利要求
1.一種近頭，包括頭部表面，該頭部表面包括第一平坦區和多個第一導管，所述多個第一導管中的每個由多個第一離散孔中的對應的一個來限定，所述多個第一離散孔位於所述頭部表面中並延伸通過所述第一平坦區；第二平坦區和多個第二導管，所述多個第二導管由對應多個第二離散孔來限定，所述多個第二離散孔位於所述頭部表面中並延伸通過所述第二平坦區；以及第三平坦區和多個第三導管，所述第三平坦區設置在所述第一平坦區和所述第二平坦區之間並與之相鄰，所述多個第三導管由對應多個第三離散孔限定，所述多個第三離散孔位於所述頭部表面中並延伸通過所述第三平坦區，其中所述第三導管以相對於所述第三平坦區的第一角度形成，所述第一角度在30度和60度之間。
2. 如權利要求1所述的近頭，其特徵在於，所述第一導管聯接 到第一液體源，並將所述第一液體提供給所述頭部表面，其中所述多 個第二導管聯接到第二流體源，並將所述第二流體^是供給所述頭部表 面，以及其中所述多個第三導管聯接到真空源，並將真空提供給所述 頭部表面。
3. 如權利要求1所述的近頭，其特徵在於，所述第三離散孔沿 後緣形成。
4. 如權利要求1所述的近頭，其特徵在於，所述第一導管以相 對於所述第 一平坦區的第 一角度形成，第二角度在30度和60度之間。
5. 如權利要求1所述的近頭，其特徵在於，這些第一離散孔在第 一排中形成，並且其中，這些第二離散孔在第二排中形成，並且其中， 這些第三離散孔在第三排中形成，所述第一排、第二排和第三排大體 上平行，並且其中，所述第三排設置在所述第一排和所述第二排之間。
6. 如權利要求5所述的近頭，其特徵在於，所述第二導管以相對 於所述第二平坦區的第二角度形成，所述第二角度在30度和60度之 間，其中所述第二導管被引導離開所述第三排。
7. 如權利要求5所述的近頭，進一步包括第四平坦區，所述第四 平坦區設置於所述第 一排的與所述第三排相反的側上，所述第四平坦 區在與所述第一平坦區大體上平行的平面中並偏離所述第一平坦區。
8. 如權利要求5所述的近頭，其特徵在於，所述第二排和第三排 被隔開大約0.5英寸到大約0.75英寸之間的距離。
9. 如權利要求5所述的近頭，其特徵在於，所述第三平坦區在與 所述第 一平坦區大體上平行的平面中並偏離所述第 一平坦區。
10. 如權利要求9所述的近頭，其特徵在於，所述第三平坦區和 所述第一平坦區之間的偏離可以在大約0.020英寸到大約0.080英寸 之間。
11. 如權利要求IO所述的近頭，其特徵在於，所述第三排在與所 述第一平坦區偏離處的所述第三平坦區中形成。
12. 如權利要求l所述的近頭，其特徵在於，所述第三離散孔^皮 斜切。
13. 如權利要求l所述的近頭，進一步包括聯:接到所述第一導管 的第 一室、耳關接到所述第二導管的第二室和聯4妄到所述第三導管的第 三室。
14. 一種近頭，包括 頭部表面，該頭部表面包括第一平坦區和多個第一導管，所述多個第一導管中的每個由多個 第一離散孔中的對應一個來限定，所述多個第一離散孔位於所述頭部 表面中並延伸通過所述第 一平坦區；第二平坦區和多個第二導管，所述多個第二導管由對應多個第二 離散孔來限定，所述多個第二離散孔位於所述頭部表面中並延伸通過 所述第二平坦區；以及第三平坦區和多個第三導管，所述第三平坦區設置在所述第一平 坦區和第二平坦區之間並與之相鄰，所述多個第三導管由對應多個第 三離散孔限定，所述多個第三離散孔位於所述頭部表面中並延伸通過 所述第三平坦區，其中所述第三導管以相對於所述第三平坦區的第一角度形成，所述第一角度在30度至60度之間，其中所述第三離散孔 沿後緣形成，第四平坦區，其設置在所述第一排的與所述第三排相反的側上， 所述第四平坦區在與所述第 一平坦區大體上平行的平面中並偏離所 述第一平坦區，其中所述第三平坦區在與所述第一平坦區大體上平行 的平面中並偏離第一平坦區。
15. —種用於製造近頭的方法，包括 在近頭中形成第一室； 在所述近頭中形成第二室； 在所述近頭中形成第三室； 乂人頭部表面到所述第一室形成多個第一導管； ^v頭部表面到所述第二室形成多個第二導管；以及 乂人頭部表面到所述第三室形成多個第三導管，其中所述第三導管以相對於所述頭部表面的第一角度形成，所述第一角度在30度和60 度之間。
16. 如權利要求15所述的方法，進一步包括 在所述頭部表面上形成第 一平坦區； 在所述頭部表面上形成第二平坦區；在所述頭部表面上形成第三平坦區，該第三平坦區設置在所述第 一平坦區和所述第二平坦區之間並與之相鄰，其中所述第三平坦區在 與所述第 一平坦區大體上平^t的平面中並偏離所述第 一平坦區。
17. 如權利要求15所述的方法，進一步包括 形成第四平坦區，該第四平坦區在與所述第一平坦區大體上平行的平面中並偏離所述第一平坦區。
18. 如權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述近頭由單一 工件構成。 —
19. 一種用近頭處理襯底的方法，包括將近頭緊靠近村底表面設置，並置於與所述襯底表面大體上平行 的第一平面中；在所述近頭的頭部表面的第 一平坦區和所述襯底表面之間形成 彎液面；將真空施加到所述彎液面的後緣，其中所述真空從所述彎液面抽 拉大體上連續的液體流。
20. 如權利要求19所述的方法，所述彎液面包括前緣，並且其 中，所述頭部表面包括第二平坦區，所述第二平坦區在與所述第一平 坦區大體上平行的平面中並且偏離所述第一平坦區，其中，所述第二 平坦區偏離成比所述第一平坦區更接近所述襯底表面，並且其中，所 述彎液面包括形成在所述第二平坦區和所述村底表面之間的前緣。
全文摘要
一種近頭包括頭部表面。該頭部表面包括第一平坦區和多個第一導管。多個第一導管中的各個由多個第一離散孔中的對應的一個來限定。多個第一離散孔位於頭部表面中並延伸通過第一平坦區。頭部表面還包括第二平坦區和多個第二導管。多個第二導管由對應的多個第二離散孔限定，該多個第二離散孔位於頭部表面中並延伸通過第二平坦區。頭部表面還包括布置在第一平坦區和第二平坦區之間並與之相鄰的第三平坦區和多個第三導管。多個第三導管由對應的多個第三離散孔限定，該多個第三離散孔位於頭部表面中並延伸通過第三平坦區。第三導管以相對於第三平坦區的第一角度形成。第一角度在30度和60度之間。也描述了一種用近頭處理襯底的系統和方法。
文檔編號H01L21/00GK101652831SQ200880011132
公開日2010年2月17日 申請日期2008年2月22日 優先權日2007年3月30日
發明者E·M·弗裡爾, F·C·雷德克, J·德拉裡奧斯, M·拉夫金, M·科羅利克 申請人:蘭姆研究有限公司