用於處理襯底的設備和方法

2023-05-27 18:32:31 3

專利名稱：用於處理襯底的設備和方法
技術領域：
本發明涉及半導體晶片處理，尤其涉及在減少汙染物和降低晶片處理成本的同時用於更有效地在晶片表面施加和除去液體的設備和技術。
背景技術：
在半導體晶片製備工藝中，公知必須使用例如清洗和烘乾的操作來處理晶片。在每一種這些類型的操作中，必須有效地施加和除去用於晶片操作工藝的液體。
例如，在晶片表面留下了不需要的殘留物的製造操作處必須進行晶片清洗。這種製造操作的例子包括等離子體蝕刻(如鎢的回蝕刻(WEB))和化學機械拋光(CMP)。在CMP中，晶片放置在將晶片表面推離旋轉傳送帶的支架中。這種傳送帶使用由化學藥劑和研磨材料構成的漿體來進行拋光。遺憾地是，這種工藝容易在晶片表面留下漿體顆粒和殘留物的積聚體。如果留在晶片上，不需要的殘留物材料和顆粒會在其它部分導致缺陷，諸如晶片表面上的刮痕和鍍金部件之間不當的相互作用。在一些情形中，這些缺陷會導致晶片上的器件失效。為了避免廢棄具有失效器件的晶片的過度成本，因此在留下了不需要的殘留物的製造操作之後充分而有效地清洗晶片是必要的。
在溼法清洗晶片之後，必須有效地烘乾晶片以防止水分或清洗液體殘留在晶片上。如果蒸發晶片表面上的清洗液體，如通常小滴形成時發生的，蒸發後先前溶解在清洗液體中的殘留物或汙染物仍將留在晶片表面上(如，和形成水漬)。為了防止蒸發的發生，必須在晶片表面尚未形成小滴時儘快除去清洗液體。在實施其的一種嘗試中，採用了幾種不同烘乾技術中的一種，例如旋轉烘乾、IPA或Marangoni烘乾。所有這些烘乾技術運用一些移動晶片表面上的液體/氣體界面的形式，如果適當繼續，結果烘乾了晶片表面而不形成小滴。遺憾的是，如果中斷移動液體/氣體界面，如前述烘乾方法經常發生的那樣，小滴形成和蒸發發生導致汙染物留在晶片表面上。今天使用的最普遍的烘乾技術是旋轉衝洗烘乾(SRD)。
圖1A圖示在SRD工藝期間晶片10上的液體的移動。在這個烘乾工藝中，通過旋轉機14高速旋轉溼晶片。在SRD中，通過使用離心力，用於衝洗晶片的液體從晶片的中心被拉向晶片的外側，並最終如液體方向箭頭16所示離開晶片。由於液體脫離晶片，所以在晶片的中心產生移動液體/氣體界面12並在烘乾工藝進行時向晶片的外側移動(即，由移動液體/氣體界面12產生的圓變大)。在圖1A的例子中，由移動液體/氣體界面12形成的圓的內部區域沒有液體，而由移動液體/氣體界面12形成的圓的外部區域有液體。因此，當烘乾工藝繼續時，移動液體/氣體界面12的內部截面(乾燥區域)增大，而移動液體/氣體界面12外側的區域(溼潤區域)變小。如前邊陳述的，如果移動的液體/氣體界面12中斷，晶片上形成液體小滴而且由於小滴的蒸發會產生汙染物。如果這樣，必須限制小滴形成及隨後的蒸發以防止晶片表面的汙染物。遺憾的是，目前的烘乾方法在防止移動液體截面中斷方面僅僅是部分成功的。
此外，SRD工藝對於烘乾疏水的晶片表面有困難。由於這種表面排疏水和水基(含水的)清洗溶液，所以疏水的晶片表面難於烘乾。因此，當烘乾工藝繼續和清洗流體脫離晶片表面時，剩餘的清洗流體(如果是含水基的)將被水面排斥。結果，含水清洗流體將使最小量的區域與疏水晶片表面接觸。而且，作為表面張力的結果(即，作為分子氫鍵的結果)，含水清洗溶液易於黏附於自身。因此，由於疏水交互作用和表面張力，所以含水清洗流體球(或小滴)不可控制地形成在疏水晶片表面上。小滴的這種形成引起了前面論述的有害的蒸發和汙染物。SRD的局限性在晶片的中心特別嚴重，這裡作用在小滴上的離心力是最小的。從而，雖然SRD工藝是目前晶片烘乾的最常見方式，但這種方法在減少晶片上的清洗流體小滴的形成方面有困難，尤其當用在疏水晶片表面上時。晶片的中心部分可以具有幾種疏水特性。
圖1B圖示示例性的晶片烘乾工藝18。在這個例子中，晶片10的部分20具有親水區域，部分22具有疏水區域。部分20吸收水因此流體26衝在這個區域。部分22是疏水性的從而該區域排斥水並因此在晶片10的該部分上有一個更薄的水膜。因此，晶片10的疏水部分經常比親水部分烘乾地更快。這會導致晶片烘乾不一致，其會增大汙染程度並因此降低晶片產量。
因此，需要一種方法和一種設備，其能通過最優化減小沉積在晶片表面上的汙染物的對晶片的流體管理和應用來避免現有技術。如今天經常發生的這種沉積減小了可獲得晶片的產量並增加了製造半導體晶片的成本。

發明內容
廣泛地說，本發明通過提供能夠在顯著減少晶片汙染時處理晶片表面的襯底處理設備而滿足了這種需要。應當理解本發明可以以許多種方式實施，包括工藝、設備、系統、器件或方法。下面描述本發明的幾種發明實施例。
在一個實施例中，提供了一種用於處理襯底的方法，其包括從多個入口部分塗敷流體到襯底表面，和至少從當流體塗敷到表面時進行除去處的襯底表面除去流體。塗敷流體和除去流體形成襯底表面上的流體彎液面弧。
在另一個實施例中，提供了一種用於處理襯底的設備，其包括具有多個導管的鄰近頭和與鄰近頭連接的流體入口，並向對應的多個導管之一供應流體，此處對應的多個導管之一使用液體以在襯底表面產生流體彎液面弧。設備還包括用於管理通過流體入口的流體流量的流體流量控制機構。
在另一個實施例中，提供了一種用於處理襯底的系統，其包括配置以產生至少一個流體彎液面弧的鄰近頭，和連接到鄰近頭的流體入口，配置流體入口以向鄰近頭提供流體。該系統還包括連接到流體入口的流體供應器，流體供應器向流體入口供應液體。
本發明有許多優點。最值得注意的是，這裡描述的設備和方法採用方法和設備以聰明和強有力的方式操控彎液面尺寸和形狀從而有效地處理(如清洗、烘乾等)襯底。因此，該操作能夠使用最優化操控流體自襯底的塗敷和除去，並減小晶片表面上留下的不需要的流體和汙染物。因此，可以增強晶片處理和生產，並由於有效的晶片處理可以獲得更高的晶片產量。
本發明能夠通過強有力和聰明地操控流體進入鄰近頭的各個源進口最優化晶片處理。通過操控各個入口或系列入口，可以以聰明的方式控制從各個源進口流向晶片表面的流體。通過控制從各個源進口使用的流體，可以根據所需要的晶片處理操作調整彎液面的尺寸和形狀。在一個實施例中，通過使用流量控制器件調整經過供應源進口的各個入口的流量。在另外的實施例中，任選合適數目的彎液面可以是同軸的和/或互相包圍的。
從以下的詳細描述，結合圖示作為本發明原理性例子的附圖，本發明的其它方面和優點將變得清晰。


本發明通過下面結合附圖的具體描述將會容易理解。為便於描述，類似的參考數字表示類似的結構部件。
圖1A圖示SRD烘乾工藝期間清洗流體在晶片上的運動。
圖1B圖示示例性的晶片烘乾工藝。
圖2表示根據本發明的一個實施例的晶片處理系統。
圖3圖示根據本發明的一個實施例的進行晶片處理操作的鄰近頭。
圖4A圖示根據本發明的一個實施例的可由鄰近頭執行的晶片處理操作。
圖4B圖示根據本發明的一個實施例的用於在雙晶片表面處理系統使用的示例性鄰近頭的側視圖。
圖5A表示根據本發明的一個實施例的多重彎液面鄰近頭。
圖5B表示根據本發明的一個實施例的多重彎液面鄰近頭的截面圖。
圖6A圖示根據本發明的一個實施例的多重彎液面鄰近頭。
圖6B圖示根據本發明的一個實施例的鄰近頭的處理表面。
圖6C表示根據本發明的一個實施例的多重彎液面鄰近頭的處理表面近視圖。
圖6D表示粘貼到主體上以形成根據本發明的一個實施例的多重彎液面鄰近頭的設備板(facilities plate)。
圖6E圖示根據本發明的一個實施例的鄰近頭的截面圖。
圖7圖示根據本發明的一個實施例的示例性晶片處理操作多重彎液面鄰近頭的截面圖。
圖8圖示根據本發明的一個實施例的包括矩形彎液面的多重彎液面鄰近頭。
圖9表示根據本發明的一個實施例的具有長方形流體彎液面的多重彎液面鄰近頭。
圖10A圖示根據本發明的一個實施例具有流體入口的鄰近頭的側視圖。
圖10B表示根據本發明的一個實施例的鄰近頭的處理區域的正視圖。
圖10C圖示根據本發明的一個實施例的具有形成在操作期間通過鄰近頭形成的彎液面的部分的導管的鄰近頭顯示區域。
圖10D表示根據本發明的一個實施例的晶片處理系統的宏觀圖。
圖11A表示根據本發明的一個實施例的從多個流體入口供應流體的鄰近頭。
圖11B表示根據本發明的一個實施例的通過圖11A的鄰近頭在晶片上形成的流體彎液面。
圖11C表示根據本發明的一個實施例的操作中的鄰近頭，這裡開啟多個異形流動流體入口的一部分。
圖11D圖示根據本發明的一個實施例的由具有圖11C中示出的異形流動流體入口的構造的鄰近頭形成的彎液面。
圖11E圖示根據本發明的一個實施例的如圖11D中討論的操作中的鄰近頭，其中該區域示出具有各自關閉的流體流動控制器件的流體入口，和示出該區域具有各自開啟的流體流動控制器件的流體入口。
圖11F表示根據本發明的一個實施例的圖示另一示例性彎液面的產生的操作鄰近頭。
圖11G圖示根據本發明的一個實施例的沒有形成彎液面的鄰近頭。
圖11H表示根據本發明的一個實施例的在晶片上已經形成的流體彎液面。
圖12A表示根據本發明的一個實施例的產生多種類型彎液面的鄰近頭。
圖12B表示根據本發明的一個實施例的鄰近頭，其中多數流體流動控制器件404′使第二流體代替第一流體流動。
圖13A表示根據本發明的一個實施例的多重彎液面鄰近頭的頂視圖。
圖13B表示根據本發明的一個實施例的處理晶片的頂表面和底表面的雙鄰近頭的側視圖。
圖13C表示根據本發明的一個實施例的如圖13A中示出的鄰近頭寬度側視圖的位置(viewpoint)。
圖14A表示根據本發明的一個實施例的能夠產生大致圓形彎液面的鄰近頭。
圖14B表示根據本發明的一個實施例的沿在晶片下側操作的鄰近頭中的圓形區域徑向的側面剖視圖。
圖14C圖示根據本發明的一個實施例的如圖14B中示出為了處理晶片108的頂表面的位置上的類似結構。
圖15圖示根據本發明的一個實施例的同心流體彎液面方式(management)。
具體實施例方式
本發明公開了用於處理襯底的方法和設備。在下面的描述中，給出許多特定細節以提供本發明的全面理解。然而，本領域的任一普通技術人員可以理解，本發明可以不通過這些特定細節中的某些或全部而實施。其它情形中，為了不使本發明不必要地模糊，沒有具體描述公知的處理操作。
雖然已經根據幾個優選實施例描述了本發明，但是應當意識到一旦本領域技術人員閱讀了前面的說明和研究了附圖將能夠實施各種變形、添加、置換和其等價物。因此意味著本發明包括落入本發明的真實精神和範圍內的所有這些變形、添加、置換和等價物。
以下的示了示例性晶片處理系統的實施例，其使用具有流入源進口的異形流動的鄰近頭從而產生一個或多個特定形狀、尺寸和位置的流體彎液面。在另一個實施例中，流入源進口的流體和從源出口流出的流體都可操縱。可使用這種技術以進行任何合適類型的晶片操作類型組合，諸如，如烘乾、蝕刻、電鍍等。應當意識到這裡描述的系統和鄰近頭實際上是示例性的，並且可以採用能夠使如這裡描述的相接觸的兩個或更多彎液面產生和運動的任何其它合適類型的構造。
在示出的實施例中，根據採用的實施例鄰近頭可以移動或靜止不動。在一個實施例中，鄰近頭可以靜止不動，並且通過控制從源進口施加到晶片的流體可以產生或者除去流體彎液面的一部分。因此，根據鄰近頭尺寸和晶片尺寸，可以不必運動用於晶片處理的鄰近頭。在另一個實施例中，鄰近頭可以靜止不動但晶片可移動。在另一個實施例中，鄰近頭可以從晶片的中心部分向晶片的邊緣以線性方式移動。應當意識到其它實施例可以採用鄰近頭從晶片的一個邊緣向晶片的直徑相對的另一邊緣以線性方式移動，或者可以採用其它非線性運動，諸如，如徑向運動、圓周運動、螺旋運動、鋸齒運動、隨機運動等。而且，該運動也可以是使用者想要的任一合適的特定運動形式。而且，在一個實施例中，晶片可以轉動和鄰近頭以線性方式移動，從而鄰近頭可以處理晶片的所有部分。還應當理解可以採用其它實施例，其中晶片不轉動而鄰近頭構造為在晶片上以能夠處理晶片所有部分的方式移動。
而且，可以採用這裡描述的鄰近頭和晶片處理系統，來處理任選形狀和尺寸的襯底，諸如，如200mm晶片、300mm晶片、平板等。而且，鄰近頭的尺寸且隨之彎液面的尺寸可以變化。在一個實施例中，鄰近頭的尺寸和彎液面的尺寸可以大於要處理的晶片。在這一實施例中，通過產生和切斷彎液面的某些部分，彎液面可以處理晶片的部分或全部。在另一個實施例中，鄰近頭和彎液面的尺寸可以小於要處理的晶片。此外，這裡討論的彎液面可以用於其它形式的晶片處理技術，諸如，如擦拭、平版印刷、megasonics等。
應當意識到這裡描述的系統實際上僅僅是示例性的，這裡描述的鄰近頭可以用在任一合適的系統中，諸如，如上邊提到的美國專利申請中所表述的。還應當意識到圖2-4B描述了單個彎液面的形成並且因此這裡描述的處理變量(如流速、尺度等)可以不同於用於描述圖5A-9中描述的多重彎液面鄰近頭的處理變量，或者用於產生圖10-15中描述的彎液面部分的處理變量。無論如何，應當理解流入鄰近頭的流體的控制和操縱可通過任選合適的鄰近頭構造來操控，從而產生任選合適類型的流體彎液面。
圖2表示根據本發明的一個實施例的晶片處理系統100。系統100包括輥子102a和102b，其可以支持和/或轉動晶片以確保晶片表面被處理。系統100還包括鄰近頭106a和106b，在一個實施例中，其分別粘貼在上臂104a和下臂104b上。在一個實施例中，鄰近頭106a和/或106b可以是這裡進一步詳述中描述的任選合適的鄰近頭。鄰近頭106a和106b可以產生單一彎液面或可以產生多重彎液面。因此，在一個實施例中鄰近頭106a和106b可以是單彎液面鄰近頭或多彎液面鄰近頭或兩者組合，其中鄰近頭106a和106b之一是單彎液面鄰近頭，另一個是多彎液面鄰近頭。這裡描述的術語「多重-彎液面鄰近頭」是能夠產生一個或多個流體彎液面的鄰近頭。在多重-彎液面鄰近頭的一個實施例中，第一流體彎液面基本上被第二流體彎液面包圍，在另一個實施例中，第一流體彎液面位於與第二流體彎液面並排的位置。鄰近頭可以是任一種可以產生流體彎液面的合適設備。上臂104a和下臂104b可以是能使鄰近頭106a和106b沿著晶片徑向大致線性運動(或者在另一個實施例中略弧狀運動)的組件的部分。在另一個實施例中，組件可以使鄰近頭106a和106b以任選合適的使用者限定的運動方式移動。
在一個實施例中，臂104構造為緊密靠近晶片地將鄰近頭106a支持在晶片的上方和將鄰近頭106b支持在晶片的下方。例如，在一個示例性實施例中可通過具有以垂直方式可移動的上臂104a和下臂104b來實現，因此一旦鄰近頭水平移動到開始晶片處理的位置，鄰近頭106a和106b能夠垂直移動到接近晶片的位置。在另一個實施例中，上臂104a和下臂104b可構造為在一個位置開始鄰近頭106a和106b，在該位置處處理之前產生彎液面，並且已經在鄰近頭106a和106b之間產生的彎液面可移動到要從晶片108的邊緣區域處理的晶片表面上。因此，上臂104a和下臂104b可構造為任選合適的方式，從而能夠移動鄰近頭106a和106b以保證這裡描述的晶片處理。應當意識到系統100可構造為任選合適的方式，只要可以緊密靠近晶片移動鄰近頭以產生和控制在一個實施例中為彼此同心的一個或多個彎液面。還應當理解緊密靠近可以是距離晶片任選合適的距離，只要可以保持彎液面。在一個實施例中，鄰近頭106a和106b(也可以是這裡描述的任選其它鄰近頭)均可位於距離晶片約0.1mm和約10mm之間的位置，從而在晶片表面產生流體彎液面。在優選實施例中，鄰近頭106a和106b(也可以是這裡描述的任選其它鄰近頭)均可位於距離晶片約0.5mm和約2.0mm之間的位置，從而在晶片表面產生流體彎液面，在更優選的實施例中，鄰近頭106a和106b(也可以是這裡描述的任選其它鄰近頭)均可位於距離晶片約1.5mm的位置，從而在晶片表面產生流體彎液面。
在一個實施例中，系統100、臂104構造為可使鄰近頭106a和106b從晶片處理的部分向未處理的部分移動。應當意識到臂104可以以能使鄰近頭106a和106b運動從而如所希望的處理晶片的任選合適方式移動。在一個實施例中，可通過馬達推動臂104來沿著晶片表面移動鄰近頭106a和106b。應當理解即使示出了具有鄰近頭106a和106b的晶片處理系統100，但是可以採用任選合適數目的鄰近頭，諸如，如1、2、3、4、5、6等。晶片處理系統100的鄰近頭106a和/或106b也可以通過例如這裡描述的任選鄰近頭所示的任選尺寸和形狀。這裡描述的不同構造在鄰近頭和晶片之間產生流體彎液面。可以跨過晶片移動流體彎液面以通過向晶片表面施加流體和從表面除去流體來處理晶片。在這種方式中，根據施加到晶片上的流體，可以完成清洗、烘乾、蝕刻和/或電鍍。而且，第一流體彎液面可以進行一種類型的操作，並且至少部分包圍第一流體彎液面的第二流體彎液面可進行與第一流體彎液面相同的操作或不同的晶片處理操作。因此鄰近頭106a和106b能具有這裡所示的任選多種類型的構造或其它能進行這裡描述的處理的構造。還應當意識到系統100可以處理晶片的一個表面或晶片的頂表面和底表面。
而且，除了處理晶片的頂和/或底表面之外，系統100還可構造為採用一種類型的工藝(如蝕刻、清洗、烘乾、電鍍等)處理晶片的一側和通過輸入和輸出不同類型的流體或通過使用不同構造的彎液面採用相同的工藝或不同類型的工藝處理晶片的另一側。鄰近頭還能構造為除了處理晶片的頂和/或底之外還處理晶片的斜邊緣。這可通過將處理斜邊緣的彎液面移動離開晶片邊緣(或到之上)來實現。還應當理解鄰近頭106a和106b可以是相同類型的設備或不同類型的鄰近頭。
可以通過輥子102a和102b以任選合適的方向支持和轉動晶片108a，只要該方向使得所需的鄰近頭緊密接近要處理的晶片108部分。在一個實施例中，輥子102a和102b順時針方向轉動從而逆時針方向地轉動晶片108。應當理解輥子可以根據所需的晶片轉動順時針或逆時針方向轉動。在一個實施例中，通過輥子102a和102b賦予晶片108的轉動用於將還未被處理的晶片區域移動至密切接近鄰近頭106a和106b。然而，轉動自身並不烘乾晶片或將流體移動到朝向晶片邊緣的晶片表面上。因此，在一個示例性晶片處理操作中，經過鄰近頭106a和106b的線性運動和經過晶片108的轉動，晶片未處理的區域出現於鄰近頭106a和106b。晶片處理操作自身可以由至少一個鄰近頭執行。進而，在一個實施例中，晶片108處理的部分會從晶片108的中心區域向邊緣區域以作為處理操作工藝的螺旋運動擴展。在另一個實施例中，當鄰近頭106a和106b從晶片108的外周向晶片108的中心移動時，晶片108處理的部分將從晶片108的邊緣區域向晶片108的中心區域以螺旋運動擴展。
在一種示例性處理操作中，應當理解可以構造鄰近頭106a和106b以烘乾、清洗、蝕刻和/或電鍍晶片108。在一個示例性烘乾實施例中，可以構造至少一個第一進口以輸入去離子水(DIW)(還公知作為DIW進口)，可以構造至少一個第二進口以輸入氣相的包含異丙醇(IPA)的N2載氣(還公知作為IPA進口)，並且構造至少一個出口以通過施加真空從晶片和特定鄰近頭之間的區域除去流體(還公知作為真空出口)。應當意識到雖然在某些示例性實施例中使用了IPA蒸氣，但是可以採用任何其它類型的蒸氣，諸如，如可與水混合的氮氣、任一合適的酒精蒸氣、有機化合物、揮發性化學藥品等。
在一個示例性清洗實施例中，清洗溶液可代替DIW。用蝕刻劑代替DIW可以進行示例性蝕刻實施例。而且，根據所需的處理操作可將其它類型的溶液輸入第一進口和第二進口。
應當意識到位於鄰近頭正面上的進口和出口可以是任選合適的構造，只要可以利用這裡描述的穩定彎液面。在一個實施例中，至少一個N2/IPA蒸氣進口鄰近至少一個真空出口，其依次鄰近至少一個處理流體進口以形成IPA-真空-處理流體方向。這種構造可以產生至少部分包圍內側彎液面的外側彎液面。而且，經具有處理流體-真空方向的構造可以產生內側彎液面。因此，第二流體彎液面至少部分包圍第一流體彎液面的示例性實施例可通過下面進一步描述的IPA-真空-第二處理流體-真空-第一處理流體-真空-第二處理流體-真空-IPA方向而產生。應當意識到根據所需的晶片處理可以採用其它類型的方向組合，諸如IPA-處理流體-真空、處理流體-真空-IPA、真空-IPA-處理流體等，並且尋求增強何種類型的晶片處理機制。在一個實施例中，採用這裡描述的IPA-真空-處理流體方向形式以機敏和有力地產生、控制和移動位於鄰近頭和晶片之間要處理晶片的彎液面。如果保持上述方向或任何其它能產生流體彎液面的合適的方向，可以任何形式布置處理流體入口、N2/IPA蒸氣進口和真空出口。例如，除N2/IPA蒸氣進口、真空出口和處理流體進口之外，在另外的實施例中，可以根據所需的鄰近頭構造具有另外組的IPA蒸氣進口、處理流體進口和/或真空出口。應當意識到進口和出口方向的精確構造可根據應用而變化。例如，IPA進口、真空和處理流體進口位置之間的距離可變化，從而距離一致或距離不一致。而且，根據鄰近頭106a的尺寸、形狀和構造以及所需的處理彎液面尺寸(即彎液面形狀和尺寸)，IPA進口、真空和處理流體進口位置之間的距離在幅度上可以不同。而且，在上面提到的美國專利申請的描述中可以找到示例性的IPA-真空-處理流體方向。
在一個實施例中，鄰近頭106a和106b定位可分別緊密接近晶片108的頂表面和底表面，並且可以採用下面進一步具體描述的IPA(任選的)和處理流體進口和真空出口易產生與晶片108相接觸的、能夠處理晶片108的頂表面和底表面的晶片處理彎液面。大致同時輸入IPA和處理流體，可以緊密接近晶片表面施加真空以除去IPA蒸氣、處理流體和/或在晶片表面上的流體。應當意識到雖然在示例性實施例中使用了IPA，可以採用任何其它合適類型的蒸氣，諸如，如可與水溶解的氮氣、任選合適的酒精蒸氣、有機化合物、hexanol、乙二醇一乙醚、丙酮等。這些流體還可以是公知的表面張力改變(例如減小)流體。還應當意識到根據鄰近頭106的構造，可以不需要IPA進口和僅將處理流體應用到晶片並且處理流體的除去會產生穩定的流體彎液面。在鄰近頭和晶片之間區域的處理流體部分是彎液面。應當意識到這裡使用的術語「輸出」指從晶片108和特定鄰近頭之間的區域除去流體，並且術語「輸入」是將流體導入晶片108和特定鄰近頭之間的區域。在另一個實施例中，鄰近頭106a和106b可以在晶片108上方掃描，並且在輕微弧形移動的臂的末端移動。
圖3圖示根據本發明的一個實施例的進行晶片處理操作的鄰近頭106。圖3-4B表示產生基礎彎液面的方法，而圖5A-15討論用於產生多個合成彎液面構造的設備和方法。圖10-15表示到進入鄰近頭的輸入能改變進入鄰近頭的源進口的流體輸入的實施例。在一個實施例中，鄰近頭106移動並緊密接近晶片108的頂表面108a以進行晶片處理操作。應當意識到也可使用鄰近頭106以處理(例如清洗、烘乾、電鍍、蝕刻等)晶片108的底表面108b。在一個實施例中，轉動晶片108從而鄰近頭106沿著頭的運動以線性方式移動並且處理頂表面108a。通過經過進口302應用IPA310、經過出口304應用真空312和經過進口306應用處理流體314，可以產生彎液面116。應當意識到圖3中示出的進口/出口方向實際上僅僅是示例性的，並且可以使用任何其它可以產生穩定流體彎液面的合適的進口/出口方向。
圖4A圖示根據本發明的一個實施例的可通過鄰近頭106a進行的晶片處理操作。雖然圖4A示出了被處理的頂表面108a，但應當意識到晶片處理可以以用於晶片108的底表面108b大致相同的方式來完成。在一個實施例中，可使用進口302向晶片108的頂表面108a應用異丙醇蒸汽(IPA)，並且可以使用進口306向晶片108的頂表面108a應用處理流體。而且，可以使用出口304向緊密接近晶片表面的區域應用真空以除去存在於或靠近頂表面108a上的流體或蒸汽。如上所述，應當意識到只要可以形成彎液面116，就可以使用任何合適的進口和出口組合。IPA可以是任何合適的形式，諸如，如IPA蒸汽，其中通過使用N2氣體輸入氣態的IPA。而且，可以使用可以確保或增強晶片處理的用於處理晶片的任選合適的流體(例如清洗流體、烘乾流體、蝕刻流體、電鍍流體等)。在一個實施例中，經過進口302提供IPA流入物310，經過出口304應用真空312，並且經過進口306提供處理流體流入物314。因此，如果流體膜留在晶片108上，則第一流體壓力可通過IPA流入物310施加於晶片表面，第二流體壓力通過處理流體流入物314施加於晶片表面，第三流體壓力通過真空312施加從而除去晶片表面上的處理流體、IPA和流體膜。
因此，在晶片處理的一個實施例中，當處理流體流入物314和IPA流入物310向晶片表面上施加時，晶片表面上的流體(如果有)與處理流入物314混合在一起。同時，施加於晶片表面的處理流體流入物314遇到IPA流入物310。IPA與處理流體流入物314形成界面118(還公知作為IPA/處理流體界面118)，並且隨同真空312一起輔助除去處理流體流入物314及任何其它形成在晶片108表面的流體。在一個實施例中，IPA/處理流體界面118減小了處理流體的表面張力。在操作中，向晶片表面施加處理流體並通過出口304應用的真空幾乎將其立即連同晶片表面上的流體一起除去。向晶片表面施加一段時間的處理，在鄰近頭和晶片表面之間的區域上的殘留物和晶片表面上的任何流體一起形成彎液面116，其中彎液面116的邊界為IPA/處理流體界面118。因此，彎液面116是被施加到表面的和幾乎同時與晶片表面上的任何流體一起被除去的恆定流量的流體。從晶片表面非常迅速地除去處理流體避免了要烘乾的晶片表面區域上流體小滴的形成，從而在根據操作(如蝕刻、清洗、烘乾、電鍍等)實現了處理流體的目的之後減小了晶片108上存在汙染物的可能性。向下注入IPA的壓力(由IPA的流速引起)還有助於限制彎液面116。應當理解在某些構造中，IPA或表面張力減小流體僅僅是隨意施加的並且可以採用不使用IPA的實施例。
在一個實施例中，包含IPA的N2載氣的流速可有助於引起處理流體移出或者推離鄰近頭和晶片表面之間的區域並進入可通過流體從鄰近頭輸出的出口304(真空出口)。注意推動處理流體流動不是工藝的需要而可以用於最優化彎液面邊界控制。因此，當IPA和處理流體被推進出口304時，由於氣體(例如空氣)與液體一起被推進出口304，所以構成IPA/處理流體界面118的邊界是不連續的邊界。在一個實施例中，當來自出口304的真空推動晶片表面上的處理流體、IPA和流體時，進入出口304的流動是不連續的。這種流動不連續性類似於在流體和氣體組合物上施加真空時流體和氣體經由管道被推出。因此，當鄰近頭106a移動時，彎液面和鄰近頭一起移動，並且先前彎液面佔據的區域由於IPA/處理流體界面118的運動而被烘乾。還應當理解可以根據所需要的設備構造和彎液面尺寸及形狀而採用任選合適數目的進口302(隨意的)、出口304和進口306。在另一個實施例中，液體流速和真空流速可使進入真空出口的整體液體流動是連續的，從而沒有氣體流入真空出口。
應當意識到只要能夠保持彎液面116，N2/IPA、處理流體和真空就可以採用任選合適的流速。在一個實施例中，經過一組進口306的處理流體的流速在約25ml/分鐘和約3000ml/分鐘之間。在一個優選實施例中，經過一組進口306的處理流體的流速約為800ml/分鐘。應當理解流體的流速可根據鄰近頭的尺寸改變。在一個實施例中，稍大的頭可以具有稍小的頭更大的流速。在一個實施例中，這會由於稍大的鄰近頭具有更多的進口302和306、出口304而發生。
在一個實施例中，經過一組進口302的N2/IPA蒸汽的流速在約1升/分鐘(SLPM)到約100SLPM之間。在一個優選實施例中，IPA流速在約6和20SLPM之間。
在一個實施例中，經過一組出口304的真空的流速在約10標準立方英尺/小時(SCFH)到約1250SCFH。在一個優選實施例中，經過一組出口304的真空的流速約為350SCFH。在一個示例性實施例中，採用流量計來測量N2/IPA、處理流體和真空的流速。
應當意識到可以使用彎液面根據採用的處理流體來進行任選合適類型的晶片處理操作。例如，可以使用清洗流體，諸如，如SC-1、SC-2等，作為處理流體而進行晶片清洗操作。以相似的方式，可以採用不同的流體和可以採用類似的進口和出口構造，從而晶片處理彎液面還可以蝕刻和/或電鍍晶片。在一個實施例中，可以使用蝕刻流體，諸如，如HF、EKC專用溶液、KOH等來蝕刻晶片。在另一個實施例中，可以結合電流輸入導入電鍍流體，諸如，如硫酸銅、氯化金、硫酸銀等。
圖4B圖示了根據本發明的一個實施例的用於雙晶片處理系統的示例性鄰近頭106a和106b的側視圖。在這個實施例中，通過使用進口302和306輸入N2/IPA和連同出口304一起分別處理以提供真空，可以產生彎液面116。而且，在進口306與進口302相對的一側上，可以有一個出口304以除去處理流體和保持彎液面116完整。如上所述，在一實施例中，在使用出口304施加真空312時，進口302和306可以分別用於IPA流入物310和處理流體流入物314。而且，在更多的實施例中，鄰近頭106a和106b可以是上面提到的美國專利中示出的構造。與彎液面116接觸的任選合適的表面，諸如，如晶片108的晶片表面108a和108b，可以通過進入和離開表面的彎液面116的運動而進行處理。
圖5A-10示出其中第一流體彎液面至少部分被至少第二流體彎液面所包圍的示例性鄰近頭。應當意識到可以產生第一流體彎液面和/或第二流體彎液面以進行任何合適類型的襯底/晶片處理操作，諸如，如平版印刷、蝕刻、電鍍、清洗和烘乾。根據所需的襯底處理操作，第一流體彎液面和第二流體彎液面可以是任選合適的形狀和尺寸。在這裡描述的特定實施例中，第一流體彎液面和第二流體彎液面是同心的，其中第二流體彎液面包圍第一流體彎液面，並且第一流體彎液面和第二流體彎液面構成了連續的流體連接。因此，在流體彎液面處理襯底之後，第一流體彎液面處理的晶片部分立刻被第二流體彎液面處理而基本上不與大氣接觸。應當意識到根據所需的操作，在一個實施例中，第一流體彎液面可以接觸第二流體彎液面，而在另一個實施例中，第一流體彎液面不與第二彎液面直接接觸。
圖5A示出根據本發明的一個實施例的多重-彎液面鄰近頭106-1。多重-彎液面鄰近頭106-1包括多個能向晶片表面供應第一流體的源進口306a。然後通過經多個源出口304a應用真空從晶片表面除去第一流體。因此，通過位於多重彎液面鄰近頭106-1上的處理表面的第一流體彎液面區域402內部的導管產生第一流體彎液面。
多重彎液面鄰近頭106-1還可以包括多個能向晶片表面供應第二流體的源進口306b。然後通過經多個源出口304b應用真空從晶片表面除去第二流體。在一個實施例中，通過多個源出口304a還可以再除去第一流體同時除去部分第二流體。在一個實施例中，由於出口304a除去了經源進口306a和306b供應至晶片的液體，所以多個源出口304a可以稱作一相流體除去導管。而且，由於出口304b除去了來自源進口306b的第二流體和流體彎液面外側的大氣，所以多個源出口304b可以稱作二相除去導管。因此，在一個實施例中，出口306b除去流體和氣體，而出口306a僅除去了流體。結果，通過位於多重彎液面鄰近頭106-1上的處理表面的第二流體彎液面區域404內部的導管產生了第二流體彎液面。
任選的，多重彎液面鄰近頭106-1可以包括多個能向晶片表面供應第三流體的源進口302。在一個實施例中，第三流體可以是能減小由於向晶片表面應用第二流體而形成的第二彎液面的液體/大氣邊界的表面張力的表面張力減小流體。
而且，多重彎液面鄰近頭106-1(或這裡討論的任選其它鄰近頭)的處理表面(如具有導管的多重-彎液面鄰近頭)的表面區域可以是任選合適的表面狀況，諸如，如平的、凸起的、凹下的。在一個實施例中，多重彎液面鄰近頭106-1的處理表面可以具有基本上平滑的表面。
圖5B示出根據本發明的一個實施例的多重彎液面鄰近頭106-1的剖面圖。多重彎液面鄰近頭106-1能夠經由多個源進口306a供應第一流體和經由多個源出口304a除去第一流體。第一流體彎液面116a位於大致被多個源出口304a包圍的區域下方。多重彎液面鄰近頭106-a還能經由多個源進口306b供應第二流體和經由第二流體彎液面一側的多個源出口304a和另一側上的304b除去第二流體。在一個實施例中，多個源進口302可以提供第三流體，降低構成第二流體彎液面116b的流體的表面張力。多個源進口302可以是任選的角度來更好的限定第二流體彎液面116b。
圖6A圖示根據本發明的一個實施例的多重-彎液面鄰近頭106-2。在一個實施例中，鄰近頭106-2包括設備板454和主體458。應當意識到只要可以產生這裡描述的第一流體彎液面和第二流體彎液面，鄰近頭106-2就可以包括任選合適數目和/或類型的片。在一個實施例中，設備板454和主體458可以栓在一起，或者在另一個實施例中，可以通過粘結劑粘貼設備板454和主體458。設備板454和主體458可以根據用戶所需的應用和操作由相同材料或不同材料製成。
鄰近頭106-2可以包括處理表面458，其包括可以向晶片表面提供流體和可以從晶片表面除去流體的導管。在一個實施例中，處理表面458可以提高到由提高區域452所示的表面453之上。應當意識到處理表面458可以不必提高，並且表面458可以基本上與鄰近頭106-2面對被處理的晶片表面的表面453共面。
圖6B圖示根據本發明的一個實施例的鄰近頭106-2的處理表面458。在一個實施例中，處理表面458是鄰近頭106-2產生流體彎液面的區域。處理表面458可以包括任選合適數目和類型的導管，從而可以產生第一流體彎液面和第二流體彎液面。在一個實施例中，處理表面458包括流體進口306a、流體出口304a、流體進口306b、流體出口304b和流體進口302。
流體進口306a可以向晶片表面提供第一流體，和流體進口306b可以向晶片表面提供第二流體。而且流體出口304a可以通過提供真空從晶片表面除去第一流體和部分第二流體，流體出口304b可以通過提供真空從晶片表面除去部分第二流體，流體進口302可以提供能降低第二流體的表面張力的流體。第一流體和/或第二流體可以是能夠執行任選一種平板印刷操作、蝕刻操作、電鍍操作、清洗操作、衝洗操作和烘乾操作的任選合適的流體。
圖6C示出根據本發明的一個實施例的多重-彎液面鄰近頭106-2的處理表面458的近視圖。在一個實施例中，處理表面458包括第一流體彎液面區域402，其包括流體進口306a和流體出口304b。處理表面458還包括第二流體彎液面區域404，其包括流體入口306b、流體出口304b和流體進口302。因此，第一流體彎液面區域402能夠產生第一流體彎液面，而第二流體彎液面區域404可以產生第二流體彎液面。
圖6D示出根據本發明的一個實施例粘貼到主體456形成多重-彎液面鄰近頭106-2的設備板454。與流體進口306a、304a和302對應的溝道從設備板454向多重-彎液面鄰近頭106-2的主體456供應流體，與流體出口306b和304b對應的溝道從主體456向設備板454除去流體。在一個實施例中溝道506a、504a、506b、504b和502對應於流體進口306a、流體出口306b、流體進口304a、流體出口304b和流體進口302。
圖6E圖示根據本發明的一個實施例的鄰近頭106-2剖面圖。如參照圖6D描述的，溝道506a、506b和502可以分別向流體入口306a、306b和302供應第一流體、第二流體和第三流體。而且溝道504a可以從流體出口304a除去第一流體和第二流體的組合物，溝道504b可以從出口304b除去第二流體和第三流體的組合物。在一個實施例中，第一流體是能夠在晶片表面進行任選合適的操作，諸如，如蝕刻、平板印刷、清洗、衝洗和烘乾的第一處理流體。第二流體是可以與第一流體相同或不同的第二處理流體。如同第一流體，第二流體是諸如，如能夠執行蝕刻、平板印刷、清洗、衝洗和烘乾的任選合適類型的處理流體。
圖7圖示根據本發明的一個實施例的示例性晶片處理操作中的多重-彎液面鄰近頭的剖面示意圖。雖然圖7示出了晶片108被處理的頂表面，但本領域技術人員應當意識到可以通過這裡描述的晶片108的頂表面上的任選鄰近頭和這裡描述的晶片108的底表面上的任選鄰近頭同時處理晶片108的頂表面和底表面。在一個實施例中，經過流體入口306a向晶片108提供第一晶片處理化學藥品。在第一晶片處理化學藥品處理晶片表面之後，經過流體出口304a從晶片表面除去第一晶片處理化學藥品。第一晶片處理流體可以形成多重-彎液面鄰近頭106-2和晶片108之間的第一流體彎液面116a。在一個實施例中，經過流體進口306b向晶片表面供應第二處理流體，諸如，如去離子水(DIW)。
如上所述，第二處理流體可以是能夠在晶片表面上完成所需操作的任選合適的流體。在DIW處理晶片表面之後，經過源出口304a和304b從晶片表面除去DIW。多重-彎液面鄰近頭106-2和晶片表面之間的DIW形成第二流體彎液面116b。
在一個實施例中，可以隨意地從源進口302向晶片表面供應表面張力減小流體，諸如，如氮氣氣體中的異丙醇蒸汽，以保持第二流體彎液面116b的液體/氣體邊界穩定。在一個實施例中，第二流體彎液面116b大致包圍第一流體彎液面116a。在這種方式中，在第一流體彎液面116a處理晶片表面之後，第二流體彎液面116b幾乎立即在第一流體彎液面116a處理過的晶片表面部分上開始操作。因此，在一個實施例中第二流體彎液面116b形成圍繞第一流體彎液面116a的同心環。應當意識到第一流體彎液面116a可以是任選合適的幾何形狀，諸如圓形、橢圓形、正方形、矩形、三角形、四邊形等。第二流體彎液面116b可構造為至少部分包圍無論為何種形狀的第一流體彎液面116a。如上所述應當意識到，第一流體彎液面116a和/或第二流體彎液面116b可以根據所需的晶片處理操作採用任選合適的流體。
應當意識到為了產生穩定的流體彎液面，經源進口306a輸入第一流體彎液面的第一流體量應大致等於經源出口304a除去的第一流體量。經源進口306b輸入第二流體彎液面的第二流體量應大致等於經源出口304a和304b除去的第二流體量。在一個實施例中，通過鄰近頭106-2距離晶片108的距離480確定流體的流速。應當意識到只要能夠保持和以穩定的方式移動彎液面，距離480就可以是任選合適的距離。在一個實施例中，距離480可以在50微米和5mm之間，並且在另一個實施例中為0.5mm到2.5mm。優選地，距離480約在1mm和1.5mm之間。在一個實施例中距離480約為1.3。
圖7中示出的流體的流速可以是能夠產生第一流體彎液面和大致包圍第一彎液面的第二流體彎液面的任選合適的流速。根據第一流體彎液面和第二流體彎液面之間所需的區別，流速可以不同。在一個實施例中，源進口306a可以約600cc/分鐘的流速供應第一流體，源進口304a可以約900cc/分鐘的流速供應第二流體，源出口306a可以約1200cc/分鐘的流速除去第一流體和第二流體，和源出口304b可以約300cc/分鐘的流速除去第二流體和大氣(如果這種表面張力減小流體供應到晶片表面，則其包括一些N2中的IPA蒸汽)。在一個實施例中，經過源出口304的流體的流速可以等於經過源進口306a的流體的流速的兩倍。經過源進口306b的流體的流速可以等於經過源進口306a的流速加上300。本領域技術人員應當意識到，根據處理面積和/或這裡描述的鄰近頭的構造，可以改變源進口306a、306b和源進口304a、304b的特定的流速關係。
圖8圖示根據本發明的一個實施例的包括矩形彎液面的多重-彎液面鄰近頭106-4。在這個實施例中，多重-彎液面鄰近頭106-4包括由彎液面116c包圍的正方形彎液面116a′，彎液面116c依次被外側的流體彎液面116b′包圍。本領域技術人員應該意識到，可以通過改變這裡描述的進口/出口的構造來產生彎液面116a′、116c和116b′。在一個實施例中，可以構造源進口306a、306c和306b以向晶片提供第一流體、第二流體和第三流體。而且可以構造源出口304a、304c和304b以分別除去(通過真空)第一流體和第二流體、第二流體和第三流體、和第三流體和大氣。而且可以隨意地採用源進口302以向第三流體彎液面的外側部分供應表面張力減小流體。
本領域技術人員應當意識到，參照圖8描述的各個流體彎液面116a′、116b′和116c可以在晶片表面執行任選合適的操作，諸如，如蝕刻、清洗、平板印刷、衝洗、烘乾等。
圖9示出根據本發明的一個實施例的具有長方形(oblong)流體彎液面的多重-彎液面鄰近頭106-5。在一個實施例中，流體彎液面116a兩側(一個實施例中長度方式)被流體彎液面116c-1、116c-2包圍，其中流體彎液面116c-1、116c-依次被流體彎液面116b-1和116b-2所包圍。應當意識到圖9中示出的各個流體彎液面可以在晶片表面上進行任選合適的操作，諸如，如蝕刻、清洗、平版印刷、衝洗、烘乾等。還應當意識到可以以與這裡描述的方法和設備相一致的任選合適的方法產生示出的彎液面。
圖10-16圖示其中流體輸入鄰近頭的示例性實施例，鄰近頭包括流動控制機構，其能夠改變流入鄰近頭中限定的源進口306的流體流量，並因此可以改變從源進口流入鄰近頭和晶片之間的區域的流體流量。經過通過使用能改變來自鄰近頭的流體流量的流動控制機構還能夠控制連接到鄰近頭的源出口304的流體出口的流體流量。應當意識到流動控制機構可以是能夠改變流體流量的任選合適的器件。在一個實施例中，流動控制機構可以是能開啟或關閉的閥。在另一個實施例中，閥可以是能夠改變流速從零到經過特定尺寸入口可獲得的最大流量的任選實施數目的組。流動控制機構可以包括在任一流體入口中或者流動控制機構可以操縱多個流體入口的流動。
在一個實施例中，還可以通過使用流動控制機構改變從鄰近頭經過流體出口供應的真空。因此，至少一個源進口和至少一個源進口可以具有可操縱和可控制的流體流量。在一個實施例中，通過改變經過任一源進口/出口的流量，鄰近頭構造為使得每次分段地形成和除去流體彎液面，或者可以逐步地產生或除去這些段直至形成所需的形狀或尺寸。這可以通過調整對應於特定彎液面段的各個源進口/出口的流體流量來完成。在另一個實施例中，可以操縱進入鄰近頭的流體和流出鄰近頭的流體一起控制流體彎液面段。還應當理解用於一個或多個流體入口/出口的流體流動控制機構可以位於流體供應或除去器件中，諸如，如流體歧管(fluid manifold)。還應當意識到流體流動控制機構還可以位於各個源進口/出口內部。
應當意識到在下面附圖中的鄰近頭106的側視圖中，為了更清楚地示出流體輸入進入到源進口306，而沒有示出源出口304和源進口302。
圖10A圖示根據本發明的一個實施例的具有流體入口的鄰近頭106-6的側視圖。在一個實施例中，多個源進口306的每一個連接到對應的多個流體出口402中的每一個。應當意識到可以通過使用流體流動控制器件404獨立控制從多個流體入口中的一個或多個進入到源進口306的流體輸入。在一個實施例中，如圖10A所示，多個流體入口的每一個包括流體流動控制器件404。應當意識到流體流動控制器件404可以是能夠控制流體流量的任選合適的器件，諸如，如閥、夾閉器件、門、插塞、流體限流器、節流門、球閥等。在一個實施例中，流體流動控制器件404可以是能夠開啟或關閉或設置任選合適的分流的閥。因此，在一個實施例中，通過控制經過多個可變流量流體入口402中的每一個分別進入到多個源進口306中每一個的流體流量，可以開啟或關閉由對應的每個源進口306控制的流體彎液面的段。
還應當理解還可以使用流體出口，流體出口可以除去來自對應的多個源出口304中的每一個的流體。而且，流體流動控制機構還可以控制經過流體出口的流體流動，從而控制從彎液面經連接至流體出口的相應的源出口除去的流體。
在一個實施例中，當要產生所需的流體彎液面段時，可以開啟和設置流體流動控制器件使得經源進口306的流速在35-55毫升/分鐘/進口。源進口304可以距離源出口306約0.125英寸-約0.5英寸之間。而且，源進口302(如果用到)位於距離源進口306約0.625英寸-約0.125英寸之間。這些參數可以應用於這裡描述的任選合適的鄰近頭106。應當意識到這裡描述的工藝變量可根據所需的晶片處理條件和/或操作而合適地改變。
圖10B示出根據本發明的一個實施例的鄰近頭106-6的處理區域的正視圖。處理區域是鄰近頭106-6的一部分，其中在操作中鄰近頭106-6的導管在晶片表面上產生流體彎液面。鄰近頭106-6的處理區域可以包括多個可以是源進口302和306和源出口304的導管。在一個實施例中，處理區域包括區域440、442和444。多個源進口306存在的區域由區域444示出。多個源進口306由包括多個源出口304的區域442包圍。多個源出口304可被包括多個源出口302的區域440包圍或與其鄰接。如上所述，多個源進口306可向鄰近頭106-6的正面和晶片108之間的區域供應處理流體。多個源出口304可以除去來自鄰近頭106-6的正面和晶片108之間的區域構成彎液面的流體部分。在一個實施例中，多個源進口306的每一個可以接收來自多個流體入口402的每一個的流體。應當意識到圖10B中圖示的導管圖案實際上僅僅是示意性的，並且只要一個或多個導管可以獨立控制由流體流動控制機構控制的流體流量，可以使用任何合適的能夠產生流體彎液面的導管圖案。
圖10C圖示根據本發明的一個實施例的具有導管的鄰近頭106-6示出區域448、450、452、454、456、458、460、462、464、466、468、470和472的鄰近頭106-6，該導管在操作期間形成由鄰近頭106-6形成的彎液面段。在一個實施例中，可以各自的操控每個區域448、450、452、454、456、458、460、462、464、466、468、470和472內部的源進口306、源出口304和源進口302。以這種方式流入和流出各個區域448、450、452、454、456、458、460、462、464、466、468、470和472的流體可以獨立地開啟或關閉，從而產生或除去對應於區域448、450、452、454、456、458、460、462、464、466、468、470和472的流體彎液面段。還應當意識到可以通過一組進口(超過一個)和一組出口(超過一個)產生流體彎液面段。而且，進口組可以具有相應的流體入口，並且出口組可以具有相應的流體出口。
圖10D示出根據本發明的一個實施例的晶片處理系統的宏觀圖。在一個實施例中，該系統包括鄰近頭106-6，其可以通過應用流體彎液面116處理晶片108。鄰近頭106-6可以包括用於供應形成流體彎液面116的流體的源進口和用於除去來自流體彎液面116的流體的源出口。鄰近頭106-6可以粘貼有多個流體入口402和多個流體出口406。多個流體入口402中的每一個可以具有流體流動控制器件404，並且多個流體出口406中的每一個可以具有流體流動控制器件404。多個流體入口402中的每一個連接到相應的一個源進口，並且多個流體出口406中的每一個連接到相應的一個源出口。分別通過允許流體流動或終止流體流動經過多個流體入口402和多個流體出口406，流體流動控制器件404能夠操控彎液面116的段的產生或除去。在一個實施例中，當要產生流體彎液面116的段時，通過用於特定流體入口的流體流動控制器件404開始對應於源進口向流體彎液面116的段供應流體的流體入口的流體流動。基本上同時，通過用於特定流體出口的流體流動控制器件404開始對應於源出口從流體彎液面116除去流體的流體入口的流體流動。因此通過獨立操控經過各個流體入口和流體出口的流體流動，可以產生和除去流體彎液面116的段。
該系統還可以包括可以耦合到流體入口402和流體出口406的流體供應器422。流體供應器422可以是任選合適的能夠向流體入口402供應流體和從流體出口406除去流體的器件。在一個實施例中，流體供應器422可以是能夠操控流入每一個入口402的流體和操控流出每一個出口406的歧管。在另一個實施例中，流體供應器422可以控制流速並且流體流動控制機構位於流體供應器422內側。
圖11A示出根據本發明的一個實施例的從多個流體入口402供應流體的鄰近頭106。在一個實施例中，鄰近頭連接到多個流體入口402使得根據所需的彎液面的數目和/或彎液面的形狀可以產生或除去彎液面116的段。彎液面116的段可以是由特定的一個或多個源進口306中的一個形成的彎液面116的單獨部分。而且也可以通過特定的一個或多個源出口304中的一個操控彎液面116的每個段。在一個實施例中，可以結合流入多個源進口306中的某一個和多個源出口304中的某一個的流體，從而當一個源進口306停止向晶片表面供應流體時，相應的源出口304停止從晶片表面除去流體。在圖11A示出的示例性流體彎液面產生操作中，開啟所有多個流體流動控制器件404，從而所有多個源進口306供應有流體。因此，通過圖11A示出的鄰近頭106的實施例產生的最大尺寸流體彎液面如所描繪的形成在晶片108上。
圖11B示出根據本發明的一個實施例的通過圖11A的鄰近頭106-6在晶片108上形成的流體彎液面116。應當意識到彎液面的尺寸和/或形狀能夠以任選合適的多種方式確定。在一個實施例中，彎液面116可以延伸超過晶片108的半徑。通過開啟或關閉某個流體入口向相應的源進口306的供應，可以產生或除去彎液面116的某個段。因此，在一個實施例中，不需移動鄰近頭106-6，就可以根據哪個源進口(也可以根據哪個源出口供應有除去流體的真空)供應有流體沿所示的雙向箭頭416縮短或延長流體彎液面116。當如圖11B所示的流體彎液面116稍微延伸超過晶片108的半徑時，晶片108在鄰近頭下方被掃描。在另一個實施例中，鄰近頭在晶片表面上形成彎液面116並在晶片上方掃描流體彎液面116。在另一個實施例中，鄰近頭106覆蓋大於晶片的區域，其通過使用在晶片的不同部分中產生的選擇彎液面，可以不需移動鄰近頭106或晶片而處理整個晶片表面。
圖11C示出根據本發明的一個實施例的開啟多個可變流量流體入口中部分操作的鄰近頭106-6。多個流體入口中的一部分482示為開啟，這是由流體流動控制器件404設置為允許流體流動經過多個可變流量流體入口中的部分484而引起的。多個可變流量流體入口中的部分484示為關閉，這是由流體流動控制器件404設置為停止流體流動經過多個可變流量流體入口中的部分482而引起的。因此，通過多個可變流量流體入口中的部分484流入對應的多個源進口306向晶片108和鄰近頭106-6之間的區域供應流體。供應至晶片的流體形成流體彎液面116。相反，因為流體流動控制器件404關閉，所以多個可變流量流體入口中的部分484不向對應的多個源進口306供應流體。
而且，從鄰近頭106向對應的源進口的流體輸出可以操縱鄰近頭106內部限定的源進口的流體流出。因此，可以操控經過特定的一個或多個源進口除去的流體量。因此，當要產生彎液面所需的特定段時，可以通過使流體入口和出口以及相應的源進口306和相應的源出口304而激活相應的源進口306和相應的源出口304(圖11C中未示出)。
圖11D圖示根據本發明的一個實施例的圖11C中示出的由具有可變流量流體入口402的鄰近頭106-6形成的彎液面116。彎液面116可以沿雙向箭頭490所示延長或縮短。這可以通過開啟和關閉經流體入口進入多個源進口306中某一個的流體流動而實現。而且，可以開啟或關閉經過流體出口進入多個源出口304之一的流體流動。當要產生彎液面所需的一個或多個段時，可以產生經過源進口306和源出口304的流體流動。當開啟進入特定的源進口的流體流動時，形成由特定源進口供應的彎液面段。相反，當關閉進入特定源進口的流體流動時，除去由特定源進口供應的彎液面段。在一個實施例中，當開啟進入相應的源進口的流體流動時流出特定源出口的流體流動開啟從而產生彎液面段，並且當關閉進入相應的源進口的流體流動時流出特定源出口的流體流動關閉，從而除去彎液面段。任選的，源進口302可以向晶片表面上產生的流體彎液面的邊界供應IPA/N2蒸汽。當相應的源進口306和源出口304關閉時，進入源出口302的流體輸入關閉從而關閉了特定的流體液面段。而且，當相應的源進口306和源出口304開啟時，進入源出口302的流體輸入開啟從而產生了特定的流體液面段。
圖11E圖示根據本發明的一個實施例的如圖11D中討論的鄰近頭106-6操作，其中區域484示出具有各自關閉的流體流動控制器件404和區域示出具有各自開啟的流體流動控制器件404。在一個實施例中，區域484包括其每一個對應於形成的彎液面段的流體入口402。區域482中的流體入口402供應流入鄰近頭106相應的源進口的流體。流體入口402供應的每個源進口能夠產生流體彎液面段。如圖11E所示，形成在晶片108上的流體彎液面116段對應於具有自區域482中流體入口402的正向流體供應的源進口。因此，通過轉變任選合適的一個流體流動控制器件404，可以產生任選合適的相應流體彎液面段，這是由通過相應源進口向晶片供應流體引起的。如上所述，從彎液面經對應於要操控的彎液面段的源出口304的流體移除可通過調整經過連接到鄰近頭的流體出口的流量來控制。
圖11F示出鄰近頭106-6的操作，其圖示根據本發明的一個實施例的另一示例性彎液面的產生。在圖11F示出的示例性實施例中，區域482中的流體入口402具有允許流體流入鄰近頭106相應的多個源進口之一的流體流動控制器件404，從而導致產生了彎液面116a和116b。而且，從彎液面經對應於要操控的彎液面段的源出口304的流體移除可通過調整經過連接到鄰近頭的流體出口的流量來控制。
圖11G圖示根據本發明的一個實施例的未形成彎液面的鄰近頭106-6。在鄰近頭106-6的一種示例性操作中，流體流動控制器件404全部處於關閉位置。因此，沒有流體進出鄰近頭106-6相應的源進口，從而因為流體彎液面段都沒有流入流體因此沒有產生彎液面。在該實施例中，通過停止經流體流動控制器件404的流體流動而關閉自鄰近頭106的流體輸出。頂視圖403示出在晶片上沒有形成彎液面。
圖11H示出根據本發明的一個實施例的形成在晶片108上的流體彎液面116。在這個實施例中，使用比晶片直徑長的鄰近頭以產生流體彎液面116。應當意識到可以以任選合適多種的方式確定彎液面的尺寸和/或形狀。在一個實施例中，彎液面116可延伸超過晶片108的直徑。通過開啟或關閉供應相應源進口306的特定流體入口，可以產生或除去彎液面116的特定段。因此，在一個實施例中，不需移動鄰近頭106-6，就可以根據哪個源進口供應有流體(也可根據哪個源出口供應有除去流體的真空)而如雙向箭頭416所示縮短或延長流體彎液面116。當如圖11H所示流體彎液面116稍微延長超過晶片108的直徑時，晶片108在鄰近頭下方被掃描。在另一個實施例中，鄰近頭在晶片表面上形成彎液面116並在晶片上方掃描流體彎液面116。在另一個實施例中，晶片108旋轉180度轉動，其處理整個晶片表面。在另一個實施例中，鄰近頭106覆蓋大於晶片的區域，其通過使用在晶片的不同部分中產生的選擇彎液面，可以不需移動鄰近頭106或晶片而處理整個晶片表面。
圖12A示出根據本發明的一個實施例產生多種類型彎液面的鄰近頭106-6。在一個實施例中，流體流動控制器件404可以是多流閥，其能開啟或關閉流體流動、允許第一流體流經流體入口402、或允許第二流體流經流體入口402。通過使用多流閥，第一流體可以輸入鄰近頭106-6，鄰近頭106-6的相應源進口向鄰近頭供應第一流體以產生由第一流體構成的第一流體彎液面116a。通過靈敏控制多流閥，在通過第一流體彎液面116a完成所需的晶片處理量之後，多流閥允許第二流體流入鄰近頭106-6相應的源進口。向晶片供應第一流體的同一源進口後來向晶片供應第二流體。其結果是，在晶片108上形成第二流體彎液面116b。如接下來的圖12B所示，操控多個流體流動控制器件404以允許第二流體進入鄰近頭106-6的多個相應源進口。因此當越來越多的源進口供應第二流體時，第二流體彎液面116b變得越來越大。在圖12A示出的一個示例性實施例中，彎液面116b延伸並且第一流體116a變小。在一個實施例中流體彎液面116a可以是化學彎液面，其在流體彎液面116b是衝洗彎液面時處理晶片108。因此當流體彎液面116a的特定段已經處理了晶片118的特定部分時，然後改變流體彎液面段為流體彎液面116b的段，以衝洗先前被流體彎液面116a的段處理的晶片部分。
頂視圖431示出如何完成雙彎液面處理的一個實施例。頂視圖431示出彎液面116a位於彎液面116b內部，並由此通過使流入相應流體入口的流體從彎液面116a的第一流體轉換為彎液面116b的第二流體，彎液面116a變小。當隨著各流體入口逐步轉換為第二流體而彎液面116a逐步變小時，彎液面116b逐步變大並代替除去的116a的段。
圖12B示出根據本發明的一個實施例的其中多個流體流動控制器件404′允許第二流體代替第一流體流動的鄰近頭106-6。當通過相應流體入口第二流體代替第一流體供應越來越多的源進口時，更多的彎液面116′的段轉變為第二流體彎液面116b。
頂視圖432示出如何完成雙彎液面處理的一個實施例。頂視圖432示出彎液面116a位於彎液面116b內部，並由此通過使流入相應流體入口的流體從彎液面116a的第一流體轉換為彎液面116b的第二流體，彎液面116a變小。當隨著各流體入口逐步轉換為第二流體，彎液面116a逐步變小時，彎液面116b逐步變大並代替除去的116a的段。
圖13A示出根據本發明的一個實施例的多重-彎液面鄰近頭106-6的頂視圖。在這個實施例中，限定第一流體彎液面116a包括在第二流體彎液面116b中。在一個實施例中，第一流體彎液面是能夠根據任選合適的晶片處理操作處理晶片的化學流體彎液面。在一個實施例中，第二流體彎液面116b可以是能向晶片供應DIW以從晶片表面衝洗第一流體彎液面116a的殘留物的衝洗流體彎液面。在一個實施例中，通過控制流體彎液面的不同段和確定哪個處理流體構成了流體彎液面的段，可以進行不同類型的晶片處理。
在一個實施例中，在向晶片供應了所需一段時間的第一流體彎液面116a之後，第一流體彎液面的段可以轉變為第二流體彎液面的段。因此，隨著時間進展，第二流體彎液面116b覆蓋的晶片區域增大並且第一流體彎液面116a覆蓋的晶片區域減小。再有，可以通過操控流體流動控制器件可以實現第一流體進出對應於所要處理的晶片操作的流體彎液面的鄰近頭106-6的源進口。也可以操控流體流動控制器件使第二流體進出對應於在晶片的相應部分上所需的不同晶片處理操作(諸如，如衝洗)的流體彎液面段的鄰近頭106的源進口。透視圖600圖示從圖13C所示的透視圖。
圖13B示出根據本發明的一個實施例的處理晶片108的頂表面和底表面的雙鄰近頭106a和106b的側視圖。在本實施例中，鄰近頭106和106b可以是如上所述參照圖13A的能夠通過在晶片表面上和從晶片表面上產生和除去流體彎液面116的段處理晶片108的部分的鄰近頭106-6。在一個實施例中，逐步產生流體彎液面116的鄰接部分以生成生長的彎液面，或相反可以逐步除去流體彎液面116以生成收縮的彎液面。這可以通過逐步開啟各個連續鄰接流體入口的流體流動或通過逐步關閉啟各個連續鄰接流體入口的流體流動而實現。
圖13C示出根據本發明的一個實施例的圖13A中示出的鄰近頭寬度側視圖的視圖600。在一個實施例中，流體流動控制器件404′是三路閥，其構造為不能夠使流體經過流體入口或允許一種或兩種流體進入流體入口供應給源進口306a。在一個實施例中，三路閥允許化學藥品或者DIW經過流體入口。化學藥品可以是任何一種可以在所需的操作中處理晶片的溶液。鄰近頭106包括任一種合適的如上所述參照多重-彎液面鄰近頭的導管圖案。因此，源進口306a向晶片供應第一流體並因此產生流體彎液面116a。可以經源出口304a從晶片表面除去第一流體。源進口306b向晶片供應第二流體並因此產生與流體彎液面116a同心的流體彎液面116b。可以經源出口304b從晶片表面除去第二流體。當希望控制流體彎液面116a邊界的表面張力時，可以隨意使用源進口302以供應表面張力減小流體。除外供應源進口306a的流體入口也可以包括用於流體供應控制的流體流動控制器件404。從源出口304a和304b除去流體的流體出口也可以包括用於流體除去控制的流體流動控制器件404。
圖14A示出根據本發明的一個實施例的能夠產生大致圓形流體彎液面的鄰近頭106-7。在一個實施例中，鄰近頭106-7具有同心區域504。鄰近頭106-7的每個同心區域540能產生流體彎液面的一段。每個同心區域包括同心的多個源進口302、同心的多個源進口306和同心的多個源出口304(如圖14B所示)。因此，每個區域504能夠在晶片表面上產生對應於區域504的形狀和尺寸的圓形流體彎液面。
圖14B示出根據本發明的一個實施例沿著在晶片108下方操作的鄰近頭106-7中圓形區域504的半徑的側面透視圖。在一個實施例中，鄰近頭106包括多個各自能產生流體彎液面的區域504。鄰近頭106-7的側視圖示出沿著區域504的半徑方向(如圖14A中看到的)，每個區域包括鄰接源進口302的源進口306，源進口302依次鄰接源出口304。在一個實施例中，源進口306向晶片供應處理流體。源進口302向通過源進口306供應到晶片的處理流體供應表面張力減小流體。源出口304可以除去通過源進口306供應至晶片表面的流體。通過向晶片供應處理流體、向晶片上的流體供應表面張力減小流體、和從晶片表面除去流體，可以產生穩定的流體彎液面。
供應源進口306的流體入口可以包括能夠控制經過流體入口的流體流量的流體流動控制器件，從而控制經過源進口306的流體流量。從源出口304除去流體的流體出口(如圖10D所示)可以包括能夠控制經過流體出口的流體流量的流體流動控制器件，從而控制經過源出口304的流體流量。
圖14C圖示根據本發明的一個實施例的在圖14B中示出的處於處理晶片108的頂表面的位置的類似結構。在本實施例中，鄰近頭106-7位於晶片108下方，並且鄰近頭106-7能夠根據這裡描述的方法處理晶片108的底表面。
圖15圖示根據本發明的一個實施例的同心流體彎液面的操控。在一個實施例中，具有源進口306的鄰近頭106-7的各個同心區域可以從流體入口402供應流體。可以根據相應的源進口306是否需要供應流體，來開啟或關閉用於每個流本入口402的流體流動控制器件404。當源進口306從流體入口402供應流體時，源進口306向源進口306和晶片表面之間的晶片表面區域供應流體。
在圖15示出的示例性實施例中，區域482中的流體入口404開啟，其接著產生流體彎液面段700。區域484中的流體入口404關閉，接著沒有產生流體彎液面段710。因此，圖15中示出的流體彎液面圖案是類似於環形的。
雖然根據幾個優選實施例描述了本發明，但是應當意識到在閱讀了前邊的說明和研究了附圖的基礎上本領域技術人員可以對其進行各種變形、添加、置換和等價。因此本發明意指包括落入本發明的真實精神和範圍內的所有這些變形、添加、置換和等價。
權利要求
1.一種用於處理襯底的方法，包括從部分多個進口向襯底表面上塗敷流體；和從襯底表面至少除去流體，在流體塗敷到表面時進行移除；其中塗敷流體和除去流體在襯底表面上形成了流體彎液面的一段。
2.如權利要求1所述的用於處理襯底的方法，還包括用流體彎液面的段處理襯底表面。
3.如權利要求2所述的用於處理襯底的方法，其中用流體彎液面的段處理襯底表面包括蝕刻操作、清洗操作、衝洗操作、電鍍操作、烘乾操作或平版印刷操作之一。
4.如權利要求1所述的用於處理襯底的方法，還包括產生流體彎液面的另外段。
5.如權利要求4所述的用於處理襯底的方法，其中產生流體彎液面的另外段包括，從多個進口的不同部分在襯底表面上塗敷另外的流體；和從襯底表面至少除去另外的流體，在另外流體塗敷到表面時進行移除。
6.如權利要求1所述的用於處理襯底的方法，其中流體是平版印刷流體、蝕刻流體、電鍍流體、清洗流體、烘乾流體或衝洗流體之一。
7.如權利要求1所述的用於處理襯底的方法，還包括在襯底表面上塗敷表面張力減小流體。
8.如權利要求7所述的用於處理襯底的方法，表面張力減小流體是氮氣中的異丙醇蒸汽。
9.如權利要求1所述的用於處理襯底的方法，其中從至少一個進口在襯底表面上塗敷流體由流體流動控制器件操控。
10.如權利要求9所述的用於處理襯底的方法，其中流體流動控制器件構造為開啟位置或關閉位置之一，開啟位置允許流體流入至少一個相應進口，和關閉位置停止流體流入至少一個相應進口。
11.如權利要求1所述的用於處理襯底的方法，其中從襯底表面除去流體是從多個出口中的一部分，其中從多個出口之一除去流體由流體流動控制器件操控。
12.如權利要求11所述的用於處理襯底的方法，其中流體流動控制器件構造為開啟位置或關閉位置之一，開啟位置允許流體流出至少一個相應出口，和關閉位置停止流體流出至少一個相應出口。
13.如權利要求1所述的用於處理襯底的方法，其中多個進口部分是一組進口，該組進口包括至少一個用於塗敷流體的進口和至少一個用於塗敷表面張力減小流體的進口，經過多個進口部分的流動由流體流動控制器件操控。
14.如權利要求1所述的用於處理襯底的方法，其中從襯底表面除去流體是從一組出口，經過該組出口的流動由流體流動控制器件操控。
15.一種用於處理襯底的設備，包括具有多個導管的鄰近頭；耦合到鄰近頭的流體入口，並被構造為向多個導管中相應的一個供應流體，多個導管中相應的一個被構造為使用流體在襯底表面上產生流體彎液面段；和用於操控經過流體入口的流體流動的流體流動控制器件。
16.如權利要求15所述的用於處理襯底的設備，其中多個導管包括，至少一個用於向襯底表面塗覆流體的進口，和至少一個用於從襯底表面除去至少流體的出口。
17.如權利要求16所述的用於處理襯底的設備，其中多個導管還包括，至少一個用於向晶片表面塗覆第三流體的進口。
18.如權利要求15所述的用於處理襯底的設備，其中流體彎液面段能夠執行蝕刻操作、清洗操作、衝洗操作、電鍍操作、烘乾操作或平版印刷操作之一。
19.如權利要求17所述的用於處理襯底的設備，其中第三流體改變第二流體的表面張力。
20.如權利要求15所述的用於處理襯底的設備，其中流體流動控制器件是閥、限流器、或插塞之一。
21.如權利要求20所述的用於處理襯底的設備，其中該閥促進經過流體入口的至少一種流體的流動。
22.如權利要求15所述的用於處理襯底的設備，還包括，構造為從相應至少一個出口除去流體的流體出口，該相應的至少一個出口構造為從襯底表面上的流體彎液面段除去流體，和用於操控經過流體出口的流體流動的流體流動控制器件。
23.如權利要求22所述的用於處理襯底的設備，其中用於操控經過流體出口的流體流動的流體流動控制器件是閥、限流器、或插塞之一。
24.如權利要求23所述的用於處理襯底的設備，其中該閥促進經過流體出口的至少一種流體的流動。
25.一種用於處理襯底的系統，包括構造為至少產生流體彎液面的一段的鄰近頭；耦合到鄰近頭的流體入口，流體入口構造為向鄰近頭提供流體；和耦合到流體進口的流體供應器，流體供應器構造為向流體入口供應流體。
26.如權利要求25所述的用於處理襯底的系統，其中流體入口包括構造為操控至鄰近頭的流體傳輸的流體流動控制器件。
27.如權利要求25所述的用於處理襯底的系統，其中流體供應器包括構造為操控至鄰近頭的流體傳輸的流體流動控制器件。
28.如權利要求25所述的用於處理襯底的系統，還包括，耦合到鄰近頭的流體出口，流體出口構造為從鄰近頭除去流體；和耦合到流體出口的流體供應器，流體供應器構造為從流體出口除去流體。
29.如權利要求28所述的用於處理襯底的系統，其中流體出口包括構造為操控自鄰近頭的流體傳輸的流體流動控制器件。
30.如權利要求28所述的用於處理襯底的系統，其中流體供應器包括構造為操控自鄰近頭的流體傳輸的流體流動控制器件。
全文摘要
提供一種用於處理襯底的方法，其包括從多個進口的一部分在襯底表面上塗敷流體和從襯底表面至少除去流體，其中在流體塗敷到襯底上時進行移除。塗敷流體和除去流體在襯底表面上形成流體彎液面的段。
文檔編號H01L21/00GK1794420SQ200510128310
公開日2006年6月28日 申請日期2005年9月30日 優先權日2004年9月30日
發明者J·P·加西亞 申請人:蘭姆研究有限公司