知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ エレメンタル・サイエンティフィック・インコーポレイテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-02-07
(45)【発行日】2025-02-18
(54)【発明の名称】半導体ウエハの統合された分解と走査のためのシステム
(51)【国際特許分類】
G01N 1/28 20060101AFI20250210BHJP
H01L 21/66 20060101ALI20250210BHJP
【ＦＩ】
G01N1/28 X
H01L21/66 N
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2022562871
(86)(22)【出願日】2021-04-12
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-05-25
(86)【国際出願番号】 US2021026839
(87)【国際公開番号】W WO2021211429
(87)【国際公開日】2021-10-21
【審査請求日】2024-03-15
(31)【優先権主張番号】63/011,183
(32)【優先日】2020-04-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】516257707
【氏名又は名称】エレメンタル・サイエンティフィック・インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＥＬＥＭＥＮＴＡＬ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ， ＩＮＣ．
(74)【代理人】
【識別番号】100132241
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 博史
(74)【代理人】
【識別番号】100111039
【弁理士】
【氏名又は名称】前堀 義之
(74)【代理人】
【識別番号】100112911
【弁理士】
【氏名又は名称】中野 晴夫
(72)【発明者】
【氏名】マース，ボー エイ
【審査官】森口 正治
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１４９５４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－５３０４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－１７０２２２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ １／００－１／４４
Ｈ０１Ｌ ２１／６６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
材料の表面を走査するためのノズルであって、材料の表面に導入するための流体を受け取り、材料の表面から流体を回収するための１つ以上のノズルポートを規定するノズル本体と、
ノズル本体から延びるノズルフードであって、ノズルフードは、ノズル本体に沿って長手方向に配置された内側チャネルを規定し、ノズルフードは、ノズル本体に沿って長手方向に配置された１つ以上の外側チャネルをさらに規定し、内側チャネルは、ノズルフードによって規定された１つ以上の隙間を介して１つ以上の外側チャネルと流体的に結合されたノズルフードと、を含むノズル。
【請求項2】
１つ以上の外側チャネルは、第１の外側チャネルおよび第２の外側チャネルを含み、ノズル本体に沿って長手方向に配置された第１の外側チャネルの一部は、内側チャネルによってノズル本体に沿って長手方向に配置された第２の外側チャネルの一部から分離されている請求項１に記載のノズル。
【請求項3】
ノズルフードは、第１フード部分と第２フード部分とを含み、第２フード部分は、第１フード部分によって形成されたノズルフードの内部に配置される請求項１に記載のノズル。
【請求項4】
内側チャネルは、第２のフード部分によって囲まれた内部領域によって規定される請求項３に記載のノズル。
【請求項5】
１つ以上のノズルポートは、第２のフード部分によって囲まれた内部領域に配置された第１のノズルポートを含む請求項４に記載のノズル。
【請求項6】
１つ以上のノズルポートは、第１のノズルポートと第２のノズルポートとを含み、第１のノズルポートは、ノズルフードの第１の端部において第２のフード部分によって囲まれた内部領域に配置され、第２のノズルポートは、第１の端部から遠位のノズルフードの第２の端部で、第２のフード部分によって囲まれた内部領域に配置される請求項４に記載のノズル。
【請求項7】
１つ以上のノズルポートは、第１のノズルポートと第２のノズルポートとの間の第２フード部分によって囲まれた内部領域に配置された第３のノズルポートを含む請求項６に記載のノズル。
【請求項8】
少なくとも１つの外側チャネルは、第１のフード部分と第２のフード部分との間に囲まれた領域によって規定される請求項４に記載のノズル。
【請求項9】
１つ以上の隙間は、第１のチャネルを、少なくとも１つの外側チャネルに流体的に結合するために、第２のフード部分の開口部によって規定された隙間を含む請求項３に記載のノズル。
【請求項10】
隙間は、１つ以上のノズルポートのノズルポートに隣接するノズルフードの端部に配置される請求項９に記載のノズル。
【請求項11】
材料の表面は、半導体ウエハの表面を含む請求項１に記載のノズル。
【請求項12】
マルチチャネルノズルを用いて材料の表面を走査する方法であって、ノズルを介して材料の表面に走査流体を導入することであって、ノズルは、
材料の表面に導入するための流体を受け取り、材料の表面から流体を回収するための１つ以上のノズルポートを規定するノズル本体と、
ノズル本体から伸びるノズルフードであって、ノズルフードは、ノズル本体に沿って長手方向に配置された内側チャネルを規定し、ノズルフードは、ノズル本体に沿って長手方向に配置された１つ以上の外側チャネルをさらに規定し、内側チャネルは、ノズルフードによって規定された１つ以上の隙間を介して１つ以上の外側チャネルと流体的に結合されたノズルフードと、を含むこと；
少なくとも内側チャネル内に保持された走査流体の少なくとも一部を、ノズルを介して、材料の表面に沿って導くこと；および、
１つ以上のノズルポートを通して材料の表面から走査流体を除去すること；を含む方法。
【請求項13】
１つ以上の外側チャネルは、第１の外側チャネルおよび第２の外側チャネルを含み、ノズル本体に沿って長手方向に配置された第１の外側チャネルの一部は、内側チャネルによりノズル本体に沿って長手方向に配置された第２の外側チャネルの一部から分離されている請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
ノズルフードは、第１のフード部分と第２のフード部分とを含み、第２のフード部分は第１のフード部分により形成されたノズルフードの内部に配置される請求項１２に記載の方法。
【請求項15】
内側チャネルは、第２のフード部分により囲まれた内部領域によって規定される請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
少なくとも内側チャネル内に保持された走査流体の少なくとも一部を、ノズルを介して、材料の表面に沿って向けることは、走査流体がノズルフードにより規定された１つ以上の隙間に到達するまで、内側チャネルを介して、走査流体を、材料の表面に沿って向けることを含む請求項１２に記載の方法。
【請求項17】
走査流体を、隙間を通して、材料の表面に沿って、１つ以上の外側チャネルに導くことを更に含む請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
走査流体は、１つ以上の外側チャネルから内側チャネルに流体的に結合されたストリーム構成中に維持される請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
走査流体は、ノズルの第１のノズルポートを介して材料の表面に導入され、走査流体は、ノズルの第２のノズルポートを介して材料の表面から除去される請求項１６に記載の方法。
【請求項20】
走査流体は、ノズルの第１のノズルポートを介して材料の表面に導入され、走査流体は、ノズルの第１のノズルポートを介して材料の表面から除去される請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願との相互参照】
【0001】
本出願は、２０２０年４月１６日に出願され、「半導体ウエハの統合された分解と走査のためのシステム」と題する米国仮出願第６３／０１１，１８３号の３５ＵＳＣ§１１９（ｅ）の利益を主張するものである。米国仮出願第６３／０１１，１８３号は、その全体を参照することにより本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分光分析は、液体試料中の微量元素濃度および同位体比の測定に一般的に使用される分析技術である。ＩＣＰ分光分析では、約７０００Ｋの温度に達する電磁気的に生成された部分電離アルゴンプラズマを使用する。このプラズマに試料を投入すると、高温のため試料原子が電離または発光する。各化学元素は特徴的な質量または発光スペクトルを生成するので、放出された質量または光のスペクトルを測定することで、元の試料の元素組成を決定することができる。
【0003】
液体試料をＩＣＰ分光分析装置（例えば、誘導結合プラズマ質量分析装置（１ＣＰ／ＩＣＰ－ＭＳ）、誘導結合プラズマ原子発光分析装置（ＩＣＰ－ＡＥＳ）等に導入して分析するために、試料導入システムを採用してもよい。例えば、試料導入システムは、試料のアリコートをネブライザに搬送し、アリコートをＩＣＰ分光計によるプラズマでのイオン化に適した多分散エアロゾルに変換することができる。ネブライザで生成されたエアロゾルは、スプレーチャンバで選別され、大きなエアロゾル粒子が除去される。スプレーチャンバを出たエアロゾルは、ＩＣＰ－ＭＳまたはＩＣＰ－ＡＥＳ装置のプラズマトーチアセンブリによってプラズマに導入され、分析される。
【発明の概要】
【0004】
半導体ウエハの統合された分解および走査のためのシステムおよび方法が記載されており、ここでは、単一のチャンバが目的のウエハの分解および走査のために利用される。走査ノズルの実施形態は、これに制限されないが、材料の表面に導入するための流体を受け取り、材料の表面から流体を回収するための１つ以上のノズルポートを規定するノズル本体と、ノズル本体から延びるノズルフードとを含み、ノズルフードは、ノズル本体に沿って長手方向に配置された内側チャネルを規定し、ノズルフードはさらにノズル本体に沿って長手方向に配置された１つ以上の外側チャネルを規定し、内側チャネルはノズルによって規定された１つ以上の隙間を介して１つ以上の外側チャネルに流体的に結合される。
【0005】
方法の実施形態は、これらに限定されないが、ノズルを介して材料の表面に走査流体を導入することを含み、ノズルは、材料の表面に導入するための流体を受け取り、材料の表面から流体を回収するための１つ以上のノズルポートを規定するノズル本体と、ノズル本体から伸びるノズルフードを含み、ノズルフードは、ノズル本体に沿って長手方向に配置された内側チャネルを規定し、ノズルフードは、ノズル本体に沿って長手方向に配置された１つ以上の外側チャネルをさらに規定し、内側チャネルは、ノズルフードによって規定された１つ以上の隙間を介して１つ以上の外側チャネルに流体的に結合される、方法の実施形態は、さらに、少なくとも内側チャネル内に保持された流体の少なくとも一部に、ノズルを介して、材料の表面に沿って走査流体を導くこと、および１つ以上のノズルポートを介して、材料の表面から走査流体を除去すること、を含む。
【0006】
本概要は、詳細な説明において以下でさらに説明される概念の一部を簡略化した形で紹介するために提供されるものである。本概要は、請求された主題の重要な特徴または本質的な特徴を特定することを意図しておらず、また、請求された主題の範囲を決定する際の補助として使用することも意図していない。
【図面の簡単な説明】
【0007】
詳細な説明は、添付の図を参照しながら説明される。説明および図における異なる実例での同じ参照番号の使用は、類似または同一の箇所を示してもよい。
【0008】
【図1A】本開示の実施形態にかかる、半導体ウエハの統合された分解および走査のためのシステムの等角図である。
【図6】本開示の実施形態にかかる、半導体ウエハの走査プロセス中に、半導体ウエハ上の第１の位置およびそれに続く第２の位置に配置された走査アームの上面図である。
【図7A】本開示の実施形態にかかる、半導体ウエハの分解および走査システムのためのノズルの等角図である。
【図7E】本開示の実施形態にかかる、ノズルフード内に配置された複数のチャネルを有するノズルの等角図である。
【図8A】本開示の実施形態にかかる、半導体ウエハの統合された分解および走査のためのシステムのためのノズルマウントアセンブリの部分断面図である。
【図9A】本開示の実施形態にかかる、半導体ウエハの分解および走査システムのための流体処理システムの概略図である。
【図10】本開示の実施形態にかかる、半導体ウエハ分解および走査システムのためのネブライザ流体処理システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
概要
試料中の微量元素濃度または量の測定は、試料の純度、または試薬、反応成分等として使用するための試料の許容性の指標を提供することができる。例えば、ある種の生産プロセスや製造プロセス（鉱業、冶金、半導体製造、医薬品加工など）では、不純物の許容範囲は非常に厳しく、例えば、１０億分の１のオーダーになることがある。半導体ウエハプロセスの場合、キャリア寿命の減少、ウエハ構成要素の絶縁破壊などのために、ウエハの能力を低下させ、またはウエハを動作不能にし得る金属不純物のような不純物について、ウエハがテストされる。
試料中の微量元素濃度または量の測定は、試料の純度、または試薬、反応成分等として使用するための試料の許容性の指標を提供することができる。例えば、ある種の生産プロセスや製造プロセス（鉱業、冶金、半導体製造、医薬品加工など）では、不純物の許容範囲は非常に厳しく、例えば、１０億分の１のオーダーになることがある。半導体ウエハプロセスの場合、キャリア寿命の減少、ウエハ構成要素の絶縁破壊などのために、ウエハの能力を低下させ、またはウエハを動作不能にし得る金属不純物のような不純物について、ウエハがテストされる。
【0010】
気相分解（ＶＰＤ）とそれに続くウエハの走査は、ウエハの組成を分析して、金属不純物が存在するかどうかを判断する技術である。従来のＶＰＤおよび走査技術は、不純物分析のためにシリコンウエハまたは他の材料表面の処理および走査を容易にするために、スループットが制限されている。例えば、ＶＰＤ用と走査用で別々のチャンバを使用するシステムが多く見られる。ＶＰＤチャンバでは、表面に存在する二酸化ケイ素およびその他の金属不純物を蒸気（例えば、フッ化水素酸（ＨＦ）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、これらの組み合わせ）と接触させて、蒸気（例えば、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ４））として表面から除去される。処理されたウエハは、走査用の別のチャンバに運ばれ、そこで液体液滴が処理されたウエハの表面に導入され、ウエハと分解蒸気の反応後の残留物が収集される。走査手順としては、走査ヘッドで液滴をウエハ表面に保持し、ウエハを回転させながら、走査ヘッドを移動させるか、走査ヘッドを静止させて液滴を表面上に移動させることができる。ウエハを複数回回転させた後、液滴はウエハの所望の表面領域と相互作用し、接触した表面から分解後の残留物を引き出す。しかしながら、従来のウエハ処理技術は、処理中にウエハを分解チャンバから走査チャンバ、リンスチャンバに移動させること、走査中にウエハ表面との液滴の相互作用が制限される走査ノズル（すなわち、液滴を表面全体またはその一部と相互作用させるにはウエハを複数回回転させることが必要）を使用するなどして、ウエハを処理するのにかなりの時間および装置を必要とする。さらに、ウエハのそのような取り扱いは、技術者または他の個人を有毒なフッ酸または他の危険な化学物質に潜在的にさらし、または様々なプロセスチャンバ間のウエハの移送中にウエハへの環境汚染のリスクを増大させ、また、装置および装置間の移送機構を容易にするために実質的な物理プロセス床面積を必要とする。
【0011】
従って、本開示は、少なくとも部分的に、半導体ウエハの分解および走査のためのシステムおよび方法に関し、チャンバは、単一のチャンバフットプリントで半導体ウエハの分解および走査を促進し、ウエハ表面に沿って流れを向けるために細長いチャネルを規定するノズルフードによって案内される、ノズルの第１のポートと第２のポートの間で、ノズルは半導体ウエハの表面に沿って流体の流れを方向付ける。チャンバは、ウエハサポートと関連するモータシステムの作動により、半導体ウエハが通過できる少なくとも２つの開口部を規定し、排水やクロスコンタミネーションの防止など、チャンバ内の流体移動を制御しながら、分解とリンス用のゾーンを提供するレッジを備える。モータシステムは、チャンバ本体に対するウエハサポートの垂直位置を制御して、チャンバ本体内で半導体を移動させ、ウエハのロードおよびアンロード、ノズルへのアクセスなどを行うために、モータシステムによってチャンバ本体の上方への位置決めがサポートされている。チャンバは、さらに、ウエハサポートが半導体ウエハをチャンバの内部領域内に位置決めしている間に、ネブライザによってエアロゾル化された分解液を半導体ウエハの表面に直接導くためのネブライザを組み込むことができる。チャンバは、分解プロセスの間などに、チャンバの内部領域をチャンバの外部の領域から隔離するために、チャンバに対して開閉することができる蓋を組み込むことができる。ノズルは、回転可能な走査アームによってチャンバに対して位置決めすることができ、ノズルは、蓋の閉鎖を容易にするために（例えば、分解手順の間に）、またはリンスステーションでのノズルのリンスを容易にするために、チャンバから離れた位置に配置することができる。さらに、回転走査アームは、走査手順の間、半導体ウエハの上にノズルを位置付けることができる。システムは、ノズルへの流体の導入、ウエハの表面からの流体の導入、ブランクの準備、システム構成要素の洗浄などを制御するために、切り替え可能な選択バルブとポンプを含む流体処理システムを利用することができる。走査手順の後または間に、走査流体は、走査流体の組成の分析的決定のために収集され、分析装置（例えば、ＩＣＰＭＳ装置）に送られ得る。
【0012】
実施例
図１Ａ～図１０は、本開示の様々な実施形態にかかる、半導体ウエハの統合された分解および走査のためのシステム（「システム１００」）の態様を示す。システム１００は、全体として、チャンバ１０２、走査アームアセンブリ１０４、および流体処理システム１０６（例えば、図９Ａ～図１０に少なくとも一部を示す）を含み、ウエハへの分解流体の導入およびウエハ１０８の表面への走査流体の導入および除去を通して半導体ウエハ１０８（ここでは「ウエハ」と呼ぶこともある）の分解および走査の手順を少なくとも促進させる。本開示は、半導体ウエハの分解および走査に関して例示的な実施を提供するが、本開示は、半導体ウエハを含むプロセスに限定されず、他の材料表面の処理を促進できる。チャンバ１０２は、単一のチャンバフットプリントでウエハ分解およびウエハ走査の各々のための環境を提供し、ウエハ１０８を保持するためのウエハ支持体１１０と、分解および走査手順のためにまたはシステム１００の他の手順の間にウエハ１０８を位置付けるためにチャンバ１０２に対するウエハ支持体１１０の垂直位置（例えば、チャンバ１０２内、チャンバ１０２上、等）を制御するモータシステム１１２を含む。モータシステム１１２は、さらに、システム１００の様々な手順の間にウエハ１０８を回転させるためにウエハ支持体１１０の回転制御を提供し、走査アームアセンブリ１０４のノズルを、走査手順の間、ウエハ１０８上の位置、およびノズル洗浄のためのリンスステーション１１４の位置に移動させるために、走査アームアセンブリ１０４の回転および垂直制御を提供する。実施態様では、ウエハ支持体１１０は、ウエハ支持体１１０の移動の間など、ウエハ１０８をウエハ支持体１１０に対して固定的に保持するための真空テーブルを含む。
図１Ａ～図１０は、本開示の様々な実施形態にかかる、半導体ウエハの統合された分解および走査のためのシステム（「システム１００」）の態様を示す。システム１００は、全体として、チャンバ１０２、走査アームアセンブリ１０４、および流体処理システム１０６（例えば、図９Ａ～図１０に少なくとも一部を示す）を含み、ウエハへの分解流体の導入およびウエハ１０８の表面への走査流体の導入および除去を通して半導体ウエハ１０８（ここでは「ウエハ」と呼ぶこともある）の分解および走査の手順を少なくとも促進させる。本開示は、半導体ウエハの分解および走査に関して例示的な実施を提供するが、本開示は、半導体ウエハを含むプロセスに限定されず、他の材料表面の処理を促進できる。チャンバ１０２は、単一のチャンバフットプリントでウエハ分解およびウエハ走査の各々のための環境を提供し、ウエハ１０８を保持するためのウエハ支持体１１０と、分解および走査手順のためにまたはシステム１００の他の手順の間にウエハ１０８を位置付けるためにチャンバ１０２に対するウエハ支持体１１０の垂直位置（例えば、チャンバ１０２内、チャンバ１０２上、等）を制御するモータシステム１１２を含む。モータシステム１１２は、さらに、システム１００の様々な手順の間にウエハ１０８を回転させるためにウエハ支持体１１０の回転制御を提供し、走査アームアセンブリ１０４のノズルを、走査手順の間、ウエハ１０８上の位置、およびノズル洗浄のためのリンスステーション１１４の位置に移動させるために、走査アームアセンブリ１０４の回転および垂直制御を提供する。実施態様では、ウエハ支持体１１０は、ウエハ支持体１１０の移動の間など、ウエハ１０８をウエハ支持体１１０に対して固定的に保持するための真空テーブルを含む。
【0013】
チャンバ１０２は、処理のためにウエハ１０８を受け入れるための内部領域１１８を規定するチャンバ本体１１６を含む。レッジ１２０は、チャンバ本体１１６の頂部１２２とチャンバ本体１１６の底部１２４との間で内部領域１１８に突出している。実施態様では、チャンバ本体１１６は、ウエハ１０８を内部領域１１８に受け入れることができる第１の開口部１２６を頂部１２２に規定している。実施態様では、レッジ１２０は、頂部１２２と底部１２４との間の内部領域１１８の中間部分（例えば、第１の開口部１２６と底部１２４との間）に第２の開口部１２８を規定する。図１Ａに示す例示的な動作の間、システム１００は、フロントエンドユニファイドポッド（ＦＯＵＰ）または他の場所からウエハ１０８を選択し、選択されたウエハ１０８をウエハ支持体１１０上に導入する自動アーム５０の動作を通して（例えば、ウエハ支持体１１０の中央に）半導体ウエハ１０８をウエハ支持体１１０上で受け取ることができる。モータシステム１１２は、ウエハ１０８をウエハ支持体１１０上にセットするために自動化アーム５０によるウエハ支持体１１０へのアクセスを可能にするために、チャンバ本体１１６の頂部１２２に、その上に、または隣接して、ウエハ支持体１１０を配置することが可能である。例えば、ウエハ支持体１１０は、ウエハ１０８のローディング中に第１の開口部１２６に隣接する第１の位置（例えば、図２Ａに示す）に位置付けしても良い。実施態様では、ウエハ支持体１１０の第１の位置は、ウエハ１０８を受け取るために内部領域１１８の外側に位置付けられる（例えば、第１の開口部１２６を通って延ばされる）。
【0014】
システム１００は、内部領域１１８を外部領域１３２から隔離して、外部領域１３２への分解液の露出を制限しつつウエハの分解を促進するための蓋１３０を含むことができる。例えば、蓋１３０は、第１の開口部１２６の上に位置決めされたときに第１の開口部１２６を覆うサイズおよび形状を有することができる。蓋１３０は、開位置（例えば、図１Ａに示される）と閉位置（例えば、図ＩＢに示される）との間で位置決め可能である。開位置は、自動化アームへのアクセスを提供するためにウエハローディング中、走査手順中、ウエハンローディング手順中、等に利用できる。実施態様において、蓋１３０は、ウエハ支持体１１０が第１の開口部１２６に隣接する第１の位置にあるとき、開位置にあり、走査アームアセンブリ１０４のノズルによるウエハ１０８へのアクセスを提供する。閉位置は、分解液が第１の開口部１２６を通してチャンバ１０２から出るのを防ぐために、ウエハ分解手順の間に利用できる。実施態様では、蓋１３０の少なくとも一部は、内部領域１１８を外部領域１３２から隔離するために、チャンバ本体１１６に接触する。ウエハ１０８は、モータシステム１１２によるウエハ支持体１１０の垂直位置の制御を通じて、内部領域１１８内で第２の位置まで移動される。例えば、モータシステム１１２は、蓋１３０の開位置から閉位置への移動の前または移動中に、ウエハ支持体１１０を内部領域１１８内の第２の位置へ移動させる。実施態様では、蓋１３０は、チャンバ本体１１６に隣接して配置され、蓋アーム１３６を介してマウント１３４に回転可能に結合され、蓋１３０を開位置と閉位置との間で移行させる。
【0015】
ウエハ１０８のウエハ支持体１１０への導入に続いて、システム１００は、ウエハ１０８の１つ以上の表面またはエッジの分解を促進するために、分解構成に移行することができる。例えば、モータシステム１１２は、ウエハ支持体１１０を第１の位置から第２の位置に移動させて、（例えば、図ＩＢおよび図２Ｂに示すように）レッジ１２０の第２の開口部１２８にウエハ１０８を隣接させて配置する。実施態様では、チャンバ１０２は、ウエハ支持体１１０がモータシステム１１２によって第２の位置に位置決めされたときにウエハ１０８の表面に分解流体を噴霧するために第１の開口部１２６と第２の開口部１２８の間に配置されたネブライザ１３８を含む。そのため、分解液は、ネブライザ１３８によってチャンバ１０２内に直接噴霧される。分解流体は、流体処理システム１０６から１つ以上の流体ラインを介して、例えば導管１４０を介して、ネブライザ１３８の少なくとも一部を収容する前室１４２に供給することができる。実施態様では、ネブライザ１３８の少なくとも一部は、チャンバ１０２の壁内に少なくとも部分的に配置される。例えば、チャンバ本体１１６は、内部領域１１８と前室１４２との間に開口部１４４を規定することができ、ここでネブライザ１３８の出口は、ウエハ１０８の少なくとも表面１４６を覆って分解するために、第１の開口部１２６と第２の開口部１２８との間の内部領域内にエアゾール化分解流体を吐出できる。
【0016】
実施態様では、チャンバ１０２は、分解中にウエハ１０８の下に圧力を誘導して、ウエハ１０８の端部とレッジ１２０との間を分解液が通過するのを防止する。例えば、チャンバ１０２は、ネブライザ１３８から内部領域１１８への分解流体の導入中に内部領域１１８にガスまたは他の流体を導入するために、第２の開口部１２８とチャンバ本体１１６の底部１２４との間に位置する内部領域１１８内にガス出口ポート１４８を含むことができる。ガス出口ポート１４８からのガスは、ネブライザ１３８から供給されるエアロゾル化分解流体の圧力よりも大きい圧力で導入され、第２の開口部１２８（例えば、ウエハ１０８の縁とレッジ１２０の間）を通るガスの上昇流を提供して、ウエハ１０８の下の分解流体の通過を防止できる。実施態様では、システム１００は、ウエハ支持体１１０が第２の位置に配置されたときに、ネブライザ１３８によってウエハ１０８の表面１４６に分解流体を導入する間にガス源からガス出口ポート１４８にガスを導入するためにガス源に結合された制御装置を含む。例えば、ガスは、導管１４０および前室１４２を通る流体ラインを経由してガス出口ポート１４８に供給することができる。実施態様では、モータシステム１１２は、エアロゾル化分解流体が内部領域１１８に存在するときにウエハ１０８を回転させるために、分解手順の間、ウエハ支持体１１０の回転を誘導する。
【0017】
チャンバ１０２は、１つまたは複数のドレインと流体連通している、チャンバ本体１１６内の１つまたは複数のチャネルを介して内部領域１１８からの流体の除去を容易にすることができ、このような流体は、例えば、過剰な分解液、四フッ化シリコン（ＳｉＦ４）、ガス出口ポート１４８によって供給されるガス、水、水蒸気、リンス液、または他の流体を含むことができる。例えば、チャンバ本体１１６は、互いに（例えば、インターロック溝を介して）積み重ねられたベース部分２００、中間部分２０２、および頂部２０４（例えば、図２Ｂに示される）を含むことができる。ベース部分２００は、チャンバ１０２の内部領域１１８からドレイン導管を介して１つまたは複数のドレイン受容器（図示せず）への出口を提供する１つまたは複数のドレイン２０６（例えば、ドレイン２０６Ａおよび２０６Ｂ）を規定することができる。実施態様では、ドレイン２０６Ａは、第１の開口部１２６と第２の開口部１２８との間に位置する流体のドレイン２０６Ａへのアクセスを提供するために、チャンバ本体１１６内のチャネルと流体的に結合される。例えば、中間部分２０２は、その少なくとも一部が中間部分を通って延び、ベース部分２００によって形成された１つまたは複数のチャネル２１０の少なくとも一部と垂直に整列する１つまたは複数のチャネル２０８を規定することができる。チャネル２０８は、チャンバ本体１１６の内面２１２（例えば、頂部２０４、中間部分２０２、またはそれらの組み合わせの）とレッジ１２０との間に配置されて、蓋１３０と第２の開口部１２８またはウエハ１０８の表面１４６との間の内部領域１１８に保持された流体がチャネル２０８に流れ、チャネル２１０に流れ、ドレイン２０６Ａから出ることを可能にすることができる。実施態様では、ドレイン２０６Ｂは、（図２Ｃに関連してここで記載された）リンス手順中に、リンス液または他の流体が内部領域１１８から出ることを可能にする。
【0018】
ウエハ１０８の分解に続いて、システム１００は、ウエハ１０８を別の走査システムに移さずに、走査アームアセンブリ１０４によるウエハ１０８の表面１４６へのアクセスを可能にする走査構成に移行することができる。走査構成に移行するために、モータシステム１１２は、ウエハ支持体１１０を第２の開口部１２８に隣接する第２の位置から、第１の開口部１２６に隣接する第１の位置へ、またはそうでなければチャンバ本体１１６の頂部１２２に近づけて、走査アームアセンブリ１０４によるウエハ１０８の表面１４６へのアクセスを許可するように位置付けることができる。走査アームアセンブリ１０４は、一般に、ウエハ１０８の表面１４６に走査流体を導入し、ウエハ１０８の表面１４６から走査流体を回収するように構成されたノズル３０４を支持するノズルハウジング３０２に結合された回転可能なアーム支持体３００を含む。モータシステム１１２は、回転可能なアーム支持体３００の回転、回転可能なアーム支持体３００の垂直位置決め、またはそれらの組み合わせを制御して、ノズルハウジング３０２およびノズル３０４をリンスステーション１１４（例えば、図２Ａに示す）における１つ以上の位置からウエハ１０８（例えば、図４に示す）に隣接または上方の１つ以上の位置に位置決めすることができる。ノズル３０４の例示的な実施態様は、図７Ａ～図７Ｌを参照して本明細書でさらに説明される。実施態様では、回転可能なアーム支持体３００は、ウエハ支持体１１０がモータシステム１１２によって第１の位置に配置された場合にノズル３０４をウエハ１０８に隣接して配置し、ウエハ支持体１１０がモータシステム１１２によって第２の位置に配置された場合に蓋１３０の開位置から閉位置への経路の外にノズル３０４を配置するためにノズル３０４を回転またはその他の方法で移動させる。
【0019】
ノズル３０４がウエハ１０８に隣接してまたはその上方に位置する状態で（例えば、図４に示す）、流体処理システム１０６は、ノズル３０４へのおよびノズル３０４からの走査流体の導入を制御して、ウエハ１０８の表面１４６の走査手順を容易にすることができる。図７Ａ～図７Ｄを参照すると、ノズル３０４の例示的な実施形態が示されている。ノズル３０４は、ウエハ１０８の表面１４６を横切って流体の流れを送達するように構成され、これは、スポットサイズの液滴をウエハ１０８上に動かすよりも短時間でウエハ１０８のより大きな表面積をカバーすることが可能である。流体の流れは、ノズル３０４によってウエハ１０８の表面１４６上に導かれ、ウエハ１０８の所望の表面領域を制御可能に走査する。実施態様では、ノズル３０４は、ウエハ１０８の一回転で実質的に表面１４６の全体にわたって流体の流れを案内する。実施態様において、表面１４６のウエッジ（例えば、ウエハ１０８のセクタまたはその一部）は、ウエハ１０８の一回転の一部で走査され得る。ノズル３０４は、入口ポート５０２、出口ポート５０４、第１のノズルポート５０６、第２のノズルポート５０８、およびノズルフード５１０を規定するノズル本体５００を含む。ノズル３０４は、ノズル３０４をノズルハウジング３０２内に取り付けるための１つ以上の取り付け開口部も含むことができる。入口ポート５０２および出口ポート５０４は、システム１００の動作中にノズル３０４への流体の流れおよびノズル３０４からの流体の流れを方向付けるための流体ラインを受ける。例えば、ノズル３０４は、保持ラインまたはループ（例えば、試料保持ループ）からノズル３０４に流体を押し込む第１のポンプ（例えば、シリンジポンプ）の作用によって流体を受け取り、そこで、流体は、入口ポート５０２に導かれ、入口ポート５０２と第１のノズルポート５０６とを流体的に接続するノズル本体５００のチャネル５０３を通過する。次に、流体は、第１のノズルポート５０６を通してウエハ１０８の表面１４６上に堆積される。流体は、ノズルフード５１０とノズル本体５００との間に規定されたチャネル５１２を介して連続的な流体ストリームとしてウエハ１０８の表面１４６に沿って導かれ、その後、流体はウエハ１０８の表面１４６から除去される。例えば、流体は、ノズル本体５００を介した出口ポート５０４と第２のノズルポート５０８との間の流体連通を通して第１のノズルポート５０６から遠位のチャネル５１２の端部にある第２のノズルポート５０８を通して流体を引っ張る第２ポンプ（例えば、注射器ポンプ）の作用を介して表面１４６から除去することが可能である。このように、流体は、第１のノズルポート５０６から第２のノズルポート５０８への移動中にウエハ１０８に接触することが許容される。チャネル５１２は、ノズルフード５１０によって補助されながら、流体の体積がウエハ上を移動することを可能にする。実施態様では、チャネル５１２は、約３００μＬの体積を有する。しかしながら、チャネル５１２の体積は３００μＬに限定されず、３００μＬ未満の体積および３００μＬを超える体積を含むことができる。例えば、チャネル５１２の体積は、システム１００によって処理されるウエハ１０８のサイズに依存して、所望の量の流体（例えば、走査流体）を表面１４６に供給することができる。チャネル５１２の長さは、システム１００によって処理されるウエハ１０８のサイズに基づいて選択することができ、実施形態では、チャネル５１２は、ウエハ１０８のほぼ半径の長さを有する。実施態様において、チャネル５１２の長さは、約２０ｍｍ～約５００ｍｍとすることができる。例えば、チャネル５１２の長さは、約１５０ｍｍ（例えば、直径３００ｍｍのウエハを収容するため）、約１００ｍｍ（例えば、直径２００ｍｍのウエハを収容するため）、約２２５ｍｍ（例えば、直径４５０ｍｍのウエハを収容するため）であることが可能である。
【0020】
ノズルフード５１０は、第１のノズルポート５０６および第２のノズルポート５０８の各々に隣接してノズル本体５００から延び、第１のノズルポート５０６と第２のノズルポート５０８との間でノズルフード５１０とノズル本体５００との間にチャネル５１２を規定している。ノズルフード５１０は、ノズルフード５１０がノズルフード５１０内に第１のノズルポート５０６および第２のノズルポート５０８を囲むように（例えば、図７Ｃに示すように）、チャネル５１２内に第１のノズルポート５０６および第２のノズルポート５０８のそれぞれを含むようにさらに延びることが可能である。実施態様では、ノズル本体５００は、ノズル３０４を縦断する実質的に対向する側壁５１４を含む。対向する側壁５１４はそれぞれ、対向部分５１８を提供するために結合されるか、または他の方法で延びるテーパー壁部分５１６を含む。実施態様では、対向部分５１８は、ノズルフード５１０の少なくとも一部を形成するために実質的に垂直である。ノズル３０４は、単一の一体型ピースから形成することができ、またはノズル３０４の部分は、別々に形成され、融合または他の方法で一緒に結合されることができる。実施態様では、ノズル３０４は、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、またはそれらの組合せから形成される。
【0021】
ノズル３０４のチャネル５１２は、丸みを帯びた端部５１３Ａ、５１３Ｂを有する細長い形状を有する。ノズル３０４を通る流体の、より一貫した送達および取り込みを提供することなどにより、丸みを帯びた端部は、角度のある端部と比較して優れた流体処理特性を促進することができる。実施形態では、第１のノズルポート５０６（流体がノズル３０４からウエハ１０８に分注される場所）は、チャネル５１２の丸みを帯びた端部５１３Ａの縁に接するように位置決めされる。このような位置決めは、ウエハ１０８の表面上での流体の分節化を回避しつつ、全ての流体がウエハ１０８に導入されると、第１のノズルポート５０６からの流体の流れのきれいな切断を支援し得る。実施態様では、回転可能なアーム支持体３００は、ノズルハウジング３０２を回転させて、ノズル３０４の丸みを帯びた端部５１３Ａをウエハ１０８の端部上に延ばし（例えば、走査手順に従い）、流体処理システム１０６の動作を介して第２のノズルポート５０８を通る流体の流れの取り込みを促進させる。例えば、図６に示すように、ノズルは、第１の時間（ｔ１）において第１の位置（例えば、走査位置）に配置され、それによって、チャネル５１２は、表面１４６の上に位置決めされる。次いで、回転可能なアーム支持体３００は、第２の時間（ｔ２）でノズルハウジング３０２を回転させ、丸みを帯びた端部５１３Ａが第１の位置から約７度回転した第２の位置でウエハ１０８の縁を越えて（例えば、縁からはみ出すように）延在する。実施形態では、第２のノズルポート５０８は、第１のノズルポート５０６から遠位の丸みを帯びた端部５１３Ｂのほぼ中央に位置決めされる。丸みを帯びた端部５１３Ｂの縁に接するのとは対照的に、丸みを帯びた端部５１３Ｂの中心に第２のノズルポート５０８を位置付けることは、ウエハ１０８の表面１４６上の流体の動きを正確に制御するために流体流を区分けせずに表面１４６上に維持しながら流体の取り込みを容易にすることができる。
【0022】
実施態様において、ノズルフード５１０は、ウエハ１０８の表面１４６を横切る流体の流れを導くために複数のチャネルを規定する。例えば、図７Ｅ～図７Ｌを参照すると、ノズル３０４は、ノズルフード５１０が、ノズル本体５００に沿って長手方向に配置された内側チャネル７００および１つ以上の外側チャネル（チャネル７０２、７０４が示されている）を規定している状態で示されている。ノズルフード５１０は、第１のフード部分７０６と、第１のフード部分７０６によって形成されたノズルフード５１０の内部に配置された第２のフード部分７０８とを有するように示されている。内側チャネル７００は、第２のフード部分７０８によって囲まれた内部領域によって規定され、外側チャネル７０２は、第１のフード部分７０６と第２のフード部分７０８との間に囲まれた領域によって規定される。第１のノズルポート５０６および第２のノズルポート５０８は、それぞれ、ノズルフード５１０の第１端部７１０およびノズルフード５１０の第２端部７１２で第２のフード部分７０８によって囲まれた内部領域内に配置される。
【0023】
ノズル３０４は、ノズル３０４からの流体のウエハ１０８への導入中に内側チャネル７００から外側チャネル７０２、７０４に流体を導き、ウエハ１０８からの流体のノズル３０４への取り込み中に外側チャネル７０２、７０４から内側チャネル７００に流体を導くことができる。例えば、ノズルフード５１０は、内側チャネル７００と、外側チャネル７０２、７０４とを流体接続するために、第２端部７１２に隙間７１４を含む。実施形態では、隙間７１４は、ノズルフード５１０の第２端部７１２における第２のノズルポート５０８の位置と第１のフード部分７０６との間の、第２のフード部分７０８の開口部によって規定されて、ノズルフード５１０内のウエハ１０８の表面１４６上の流体構成に流体を維持し含有しながら、第１の内側チャネル７００と外側チャネル７０２、７０４の間の流体の通過を可能にする。例えば、第２端部７１２は、典型的には、ウエハ１０８の中心またはそれに隣接して配置され、これは、流体に加えられる接線力を制限し、これは、流体の流れを壊してノズルフード５１０の外のウエハ１０８上に制御されない液体を有することに反対してノズル３０４内の連続した流体の流れを維持することを支援する。加えてまたは代替的に、ノズル３０４は、隙間７１４または第２のフード部分７０８の異なる位置における追加の隙間を含むことができる。
【0024】
例示的な流路を図７Ｇ～図７Ｉを参照して示すと、流体は、第１のノズルポート５０６を介して内側チャネル７００に導入される。流体は、隙間７１４に達するまで、内側チャネル７００内のウエハ１０８の表面１４６に沿って流れる。次に、流体は、隙間７１４を通って表面１４６に沿って、外側チャネル７０２、７０４の各々へ流れることができる。第１のフード部分７０６および第２のフード部分７０８は、外側チャネル７０２、７０４内の流体をノズルフード５１０の第１端部７１０の方に戻すように導く。第１のノズルポート５０６に導入される流体の量と、ウエハ１０８の表面１４６の上の第１のノズルポート５０６の高さは、外側チャネル７０２、７０４に通過するのに十分な流体が存在するか、流体が内側チャネル７００内に完全に維持されるか、または十分な流体が存在する場合、流体が外側チャネル７０２、７０４に沿ってどのくらい通過するか、決定することになる。実施態様において、外側チャネル７０２、７０４は、ノズル３０４に対するウエハ１０８の回転中に、ウエハ１０８の上のノズル３０４の高さ、またはウエハ１０８の上のノズル３０４の高さの変動に関する動作バッファを提供する。例示的な実施形態では、ノズル３０４は、約０．２ｍｍから約０．８ｍｍまでのノズル３０４と表面１４６との間の高さ差に対して（例えば、約２５０μＬから約５５０μＬまでの試料体積に対して）変動することができる。外側チャネル７０２、７０４は、流体の流れを緊張状態に保ち、ノズル３０４全体にわたって連続的な液体の流れを維持しながら、内側チャネル７００と表面１４６との間に保持される流体の体積を変動させる（例えば、外側チャネル７０２、７０４が必要に応じて液体を吸収または放出することによって）ことが可能である。流体の回収は、図７Ｉの例示的な実施態様で示されている。外側チャネル７０２、７０４内に保持された流体は、内側チャネル７００内に保持された流体の流れとともに回収される。例えば、流体は、内側チャネル７００と外側チャネル７０２、７０４との間で連続的な液体流れとして維持されるので、流体は、単一のポート（図７Ｉでは第２のノズルポート５０８として示されているが、代替的に第１のノズルポート５０６または中央ノズルポートなどの別のノズルポートであり得る）により回収されることが可能である。
【0025】
実施態様において、ノズル３０４は、表面１４６に流体を導入し、または表面１４６から流体を除去するための１つ以上の追加または代替の流体ポートを含むことができる。例えば、ノズル３０４は、ノズルフード５１０の第１端部７１０と第２端部７１２との間の内側チャネル７００内に配置された第３のノズルポート７１６を含むことができる。第３のノズルポート７１６は、例えばノズル本体５００を通る１つまたは複数のチャネルを介して、ノズル本体５００によって規定された１つまたは複数の入口または出口ポートと流体的に接続することができる。実施態様では、第３のノズルポート７１６は、ノズル３０４の充填動作の間、内側チャネル７００内の第１端部７１０および第２端部７１２に向かって同時に流体が移動するように、内側チャネル７００の長手方向に沿ったほぼ中心位置に配置される（例えば、図７Ｊに示される）。流体が第３のノズルポート７１６を通して供給された流体から内側チャネル７００を満たすと、流体は、隙間７１４を通過して外側チャネル７０２、７０４の少なくとも一部を満たすことができる（例えば、図７Ｋに示されている）。流体の回収は、その後、本明細書に記載されるように、回収ポート（例えば、第１のノズルポート５０６、第２のノズルポート７１４－図７Ｌに示される、第３のノズルポート７１６、別のポートなど）を通して流体を引き抜くことによって起こり得る。
【0026】
ウエハ１０８の表面４１６の上のノズル３０４の位置は、走査手順の間にチャネル５１２内に支持される流体の量に影響を及ぼし得る。システム１００は、ウエハ１０８の表面１４６に沿ってノズルフード５１０により案内される流体の所望の量を容易にするために、ノズルへの走査流体の導入前に、表面４１６の上の所望の高さが達成されることを確実にするためのゼロ調整手順を含むことができる。例示的なゼロ化手順が図８Ａ～図８Ｃに示されており、そこでは、本開示の様々な実施形態に従って走査アームアセンブリ１０４の側面が示されている。第１のノズルポート５０６および第２のノズルポート５０８が、流体が塗布および除去されるウエハ１０８の表面１４６に対して水平であるように、走査アームアセンブリ１０４がウエハ１０８に対するノズル３０４の位置合わせを促進する。システム１００は、システム１００によって処理される各ウエハ１０８について（例えば、チャンバ１０２から除去される第１のウエハの走査とチャンバ１０２に導入される第２のウエハの走査との間で）、または次の走査手順の前など、チャンバ１０２によって保持されるウエハ１０８に対してノズル３０４が水平であることを確実にするために、必要に応じてアライメントまたはレベル調整手順を受けることが可能である。一般に、ノズル３０４は、ノズルハウジング３０２によって支持されている間にノズル３０４がノズルハウジング３０２に対して可動範囲を有することを可能にするために、ノズルハウジング３０２と可動に結合される。ノズルハウジング３０２は、伸長位置（例えば、図８Ａに示される）と後退位置（例えば、図８Ｂ、８Ｃに示される）との間を移行するときにノズル３０４の少なくとも一部が通過し得る開口部５２０を規定している。例えば、ノズル３０４の頂部は、ノズルハウジング３０２内に配置され得、ここで、ノズル３０４の追加の部分は、ノズル３０４が伸張位置から後退位置へ移行するとき、開口部５２０を介してノズルハウジング３０２の内部へ導入され得る。例えば、ノズル３０４がゼロ化表面５２２に接触するように配置されるとき、ノズルフード１２８は、表面５２２に接触してノズル３０４を表面５２２に対して水平位置に押し込むことができる。次いで、ノズルハウジング３０２は、ノズル３０４が表面５２２から持ち上げられたとき（例えば、走査位置まで）、ノズル３０４を表面５２２に対して水平に保つために、ノズル３０４の位置を所定の位置にロックするように作動することができる。ノズルハウジング３０２は、ノズル３０４をノズルハウジング３０２に対して解放可能に固定するための機械的、電気的、または電気機械的なロック装置を含むことができる。実施態様において、表面５２２は、ウエハ１０８の表面１４６、ウエハ支持体１１０の表面（例えば、ウエハ支持体１１０にウエハ１０８をロードする前）、リンスステーション１１４の表面、または半導体ウエハのレベル特性と一致する構造を有する別の表面を含み、ノズル３０４が表面５２２に接触すると、ノズルフード１２８、第１のノズルポート５０６、第２のノズルポート５０８などがウエハ１０８に対して適切に配置される。
【0027】
実施態様では、ノズルマウントアセンブリ５００は、ノズル３０４を回転可能なアーム支持体３００に結合するためのノズルハウジング３０２を含む。ノズル３０４は、ノズルハウジング３０２の突起５２８と相互作用するための開口部５２６を規定するカプラ５２４を介して、ノズルハウジング３０２に結合され得る。突起５２８は、走査アームアセンブリ１０４が第１の状態（例えば、レベリング状態）にあるときに、開口部５２６の頂部が突起５２８上に載り、カプラ５２４を介してノズルハウジング３０２に対するノズル３０４の低い位置または伸張位置を与える（例えば、図８Ａに示すように）ように、開口部５２６の幅または直径より小さい幅または直径を有する締結具、ピン、または他の構造体を含むことができる。システム１００は、回転可能なアーム支持体３００にノズルハウジング３０２を下げてノズル３０４を表面５２２に接触させることにより、位置合わせまたは水平化手順を実施することができる（例えば、図８Ｂに示されるように）。例えば、ノズル３０４が表面５２２に接触すると、カプラ５２４は突起５２８に対して上方に押されて、突起５２８が開口部５２６の頂部との接触を介してカプラ５２４を支持しないようにする。ノズル３０４の表面５２２との接触に続いて、ノズル３０４は後退位置にあり、システム１００は、ロック構造５３０（例えば、ノズルハウジング３０２内に統合されている）を作動させて、ノズルハウジング３０２に対するノズル３０４の位置を固定することが可能である。例えば、カプラ５２４は、ロック構造５３０に組み込まれた電磁石によって生成される磁場によって固定されるように鉄材を含むことができる。例示的な実施形態では、電磁石がロック構造５３０の一部として示されているが、空気圧ソレノイドアクチュエータ、機械ロック、電気機械ロックなどを含む、これらに限定されない他のロック構造を利用することもできる。
【0028】
ノズルハウジング３０２は、ノズル３０４が伸長状態にあるか、収縮状態にあるか、または異なる位置にあるかを決定するように、ノズルハウジング３０２に対するノズル３０４の位置を監視するためのセンサを含んでも良い。例えば、実施形態では、ノズルハウジング３０２は、カプラ５２４の存在または不在を検出し、システム１００のコントローラによって受信される信号を生成または生成停止するためのセンサ５３２を含む。センサ５３２は、カプラ５２４の第１の側に光源を備え、カプラ５２４の第２の対向する側に検出器を備えた光スイッチを含むことができる。カプラ５２４は、その一部がセンサ５３２の光源と検出器との間を通過するインデックスカットアウトを含むことができる。ノズル３０４が伸長位置にある（例えば、ロック構造５３０が係合していない）とき、光源からの光は、カプラ５２４のインデックスカットアウトを通過し、カプラ５２４の他方の側の検出器によって検出される。そして、センサ５３２は、光の検出を示す信号を出力するか、または信号の出力を停止し、これにより、ノズル３０４が伸長位置にあることをシステム１００に示す。ノズル３０４が、表面５２２上で水平にされた後などの後退位置にあるとき、カプラ５２４の本体は、センサ５３２の光源と検出器の間に配置され、光が検出器に到達するのを遮断している。センサ５３２は、光源を検出しないことを示す信号を出力するか、または信号の出力を停止することになる。このような信号またはその欠如は、ノズル３０４が後退位置にある（例えば、ロック構造５３０によってノズルハウジング３０２に支持されている）ことをシステム１００に示す。センサ５３２の動作は、ノズル３０４が、動作の期間の後、依然として格納され水平にされた位置にあることを確認するためのシステムチェックを提供することができる。センサ５３２からの出力の変化は、再水平化手順が適切であるかもしれないこと、ロック構造５３０が評価されるべきこと、などを示し得る。あるいは、ノズル３０４が後退位置にあるとき、検出器がインデックスカットアウトと整列し、ノズル３０４が伸長位置にあるとき、カプラ５２４の本体が光を遮断するように、インデックスカットアウトが再配置され得る。
【0029】
ノズル３０４が表面５２２に対して水平にされ、ロック構造５３０を介して所定の位置にロックされると、回転可能なアーム支持体３００は、ノズル３０４を水平にされた位置に維持しながら、（例えば、図８Ｃに示すように）表面５２２からノズル３０４を持ち上げ得る。次いで、回転可能なアーム支持体３００は、ノズル３０４を走査位置に配置するか、さもなければ、（例えば、ノズル３０４を水平にするために使用される表面５２２がウエハ支持体１１０であれば、ウエハ１０８をウエハ支持体１１０上に配置することを可能にするために）ノズル３０４を動かすことができる。
【0030】
ノズルハウジング３０２は、ノズル３０４への流体の導入およびノズル３０４からの流体の除去を容易にするために、１つまたは複数のセンサを含むことができる。例えば、実施態様では、ノズルハウジング３０２は、ノズル３０４に入る流体およびノズル３０４から出る流体の流れを制御するために流体処理システム１０６の動作を制御するために、ノズル３０４の入口ポート５０２および出口ポート５０４のいずれかまたは複数に隣接する１つ以上のセンサ（センサ５３４Ａ、５３４Ｂが示される）を含む。センサ５３４Ａ、５３４Ｂは、システム１００の流体ライン内の液体の流れまたはその不在を感知するために、光学センサ、静電容量センサ、超音波センサ、または他のセンサ、またはそれらの組合せを含むことができる。例えば、システム１００は、流体ラインカプラー５３６Ａ、５３６Ｂに結合された流体処理システムからの流体ラインを含み、それを通って、センサ５３４Ａ、５３４Ｂはそれぞれ、その中の流体の存在または不在を検出することができる。出力信号、またはその欠如は、ノズル３０４に流体を導入しまたはノズル３０４から流体を除去するために利用されるポンプを含むがこれに限定されない、流体処理システム１０６の１つ以上の構成要素の動作を制御し得る。
【0031】
システム１００は、走査手順に続くような、ウエハ１０８のための、およびノズル３０４のためのリンス手順を容易にする。図２Ｃを参照すると、チャンバ１０２は、ウエハ１０８のリンスを促進するためにリンス構成で示されている。リンス構成に移行するために、モータシステム１１２は、ウエハ支持体１１０を、第１の開口部１２６に隣接する第１の位置（例えば、走査位置）または他の位置から、チャンバ本体１１６のレッジ１２０と底部１２４との間のリンス位置まで位置決めすることが可能である。リンス流体は、ノズルハウジング３０２上のリンスポートを介するなどで、システム１００に設けられたウエハ１０８に導入され、それによって、モータシステム１１２は、リンス流体の除去を誘発するためにウエハ１０８を回転させることができる。その後、リンス流体は、チャンバ本体１１６の内部にぶつかり、ドレイン２０６Ｂに流れて、チャンバ１０２の内部領域１１８を離れることができる。ノズル３０４を洗浄するために、回転可能なアーム支持体３００は、リンスステーション１１４の１つ以上のトラフに対してノズル３０４を位置決めすることができる。例えば、リンスステーション１１４は、ノズルフード５１０、チャネル５１２、またはノズル３０４の他の部分と相互作用するためにリンス流体がリンス流体源から導入される細長いチャネルを有する第１トラフ１１５Ａ（例えば、図５に示す）を含むことができる。ノズル３０４は、図１Ａ、１Ｂにおいて第１トラフ１１５Ａ内に位置決めされて示されている。リンスステーション１１４は、ノズル３０４に対して衝突するように、細長いチャネルに乾燥ガスを導入するために乾燥ガス源（例えば、窒素または他の不活性ガス）と結合された細長いチャネルを有する第２のトラフ１１５Ｂを含むこともできる。図５において、ノズル３０４は、第２のトラフ１１５Ｂ内に位置決めされて示されている。
【0032】
ここで図９Ａ～図１０を参照すると、システム１００の例示的な流体処理システム１０６が、本開示の様々な実施形態に従って説明されている。例えば、流体処理システム１０６は、分析システムによる分析のためにシステム１００によって利用される化学物質のブランクの調製を容易にすることができ、チャンバ１０２における使用のためにオンデマンドかつ所望の比率に従って分解流体の調製を容易にすることができ、チャンバ１０２における使用のためにオンデマンドかつ所望の比率に従って走査流体の調製を容易にし、およびそれらの組合せを可能にすることができる。示されるように、流体処理システム１０６は、ポンプ６００、６０２、６０４、６０６、６０８、６１０、および６１２を含むポンプシステムを含み、かつシステム１００の他の構成要素（例えば、ノズル３０４）、分析システム等と相互作用するために流体処理システムを通して、流体を引き込み、押し出す。ポンプシステムは、シリンジポンプを組み込んで示されているが、システム１００は、異なるポンプタイプまたはシステム、ポンプタイプまたはシステムの組み合わせ等を利用することができる。流体処理システム１０６の構成例が図１０に示されており、ウエハ１０８の分解手順中にチャンバ１０２のネブライザ１３８に分解流体を導入する。ポンプ６１２は、分解流体源６１３からフッ酸（ＨＦ）または他の分解流体を、第１の構成のバルブ６１６および第１の構成のバルブ６１８を有する保持ライン（例えば、分解流体保持ループ６１４）へ引き込むことができる。バルブ６１６の第２の構成では、ガス源６１９からのガスを、分解流体を保持する流体ラインに導入して、分解流体をネブライザ１３８に押し出すために使用される作動流体の間の障壁を提供することが可能である。バルブ６１８の第２の構成において、ポンプ６１２は、作動液（例えば、脱イオン水または他の流体）を引き出すことができ、それによって、バルブ６１８は、第１の位置に切り替えられ、バルブ６１６は、ポンプ６１２とネブライザ１３８との間の流体連通を提供するために第３の構成に切り替えられ、それによって、ポンプ６１２は、分解流体バルブ保持ループ６１４に保持された分解液に対して作動液を（例えば、任意の中間の隙間を介して）押し、分解液をネブライザ１３８へ導入する。ウエハ１０８の分解に続いて、システム１００は、不純物の決定のためにウエハ１０８を走査することができる。
【0033】
図９Ａを参照すると、流体処理システム１０６は、例示的な化学物質負荷構成で示されている。ポンプ６０４、６０６、および６０８は、第１のバルブ構成においてバルブ６２６を介して、化学物質源６２０、６２２、および６２４からそれぞれ化学物質を吸引する。化学物質は、例えば、フッ化水素酸（ＨＦ）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、脱イオン水（ＤＩＷ）、または他の流体を含み得る。バルブ６２６の第２のバルブ構成（図９Ａに示す）において、ポンプ６０４、６０６、および６０８の各々は、流体ラインコネクタ（例えば、マニホールド６２８または他のコネクタ）と流体的に結合され、それによって各ポンプによって引き出された化学物質は結合されて混合することが許可されている。組み合わされた流体は、バルブ６３０に導かれ、このバルブ６３０は、第１のバルブ構成において、組み合わされた流体を保持ライン（例えば、保持ループ６３２）へ導く。実施態様において、システムコントローラは、ポンプ６０４、６０６、および６０８の各々の動作を独立して制御して、それぞれのポンプによって扱われる各流体の流量を制御し、それによって、混合後に保持ループ６３２に向けられた混合流体の制御された組成を提供する。実施態様において、第１の流体混合物は、第１の走査手順の間にウエハ１０８と相互作用するために使用され得、第２の流体混合物は、第２の走査手順の間にウエハ１０８と相互作用するために第２の流体混合物を導入するためにポンプシステム６０４、６０６、および６０８の異なる動作制御でオンデマンドに準備され得る。追加の流体混合物をオンデマンドで調製し、所望に応じてウエハ１０８に導入することができる。実施態様では、保持ループ６３２は、補充する必要なしに複数のウエハの走査手順をサポートする容積を有する。例えば、走査溶液を準備することができ、ここで、走査溶液の一部（例えば、「ブランク１」試料）を分析システムに送って、溶液がウエハ上で使用するための動作制約内にあることを検証することができる。保持ループ６３２内の走査溶液の残りは、その後、走査溶液が使用に適していると予め検証された状態で、複数の走査手順で使用することができる。分析のための化学ブランクの装填例を、図９Ｂを参照して示す。
【0034】
図９Ｂを参照すると、流体処理システム１０６は、ブランクをノズル３０４に通すことなく、分析のために化学ブランクを送るための例示的なノズルバイパス構成を示す。ノズルバイパス構成では、ポンプ６１０は、保持ループ６３２と流体連通しており（例えば、第２のバルブ構成のバルブ６３０と）、保持ループ６３２に保持されている流体を、第１のバルブ構成のバルブ６３６および第１のバルブ構成のバルブ６３８を介して試料保持ライン（例えば、試料保持ループ６３４）に押し出す。流体が試料保持ループ６３４内で隔離されると、流体処理システム１０６は、試料を分析するために分析システムに移送するために、試料注入構成に構成を切り替えることができる。分析システムは、微量元素組成決定のための誘導結合プラズマ分光分析機器を含むことができるが、これらに限定されない。
【0035】
図９Ｃを参照すると、流体処理システム１０６は、例示的な化学物質注入構成で示されており、それによって、保持ループ６３２は、１つ以上の移送機構と流体連通している。例えば、実施態様において、バルブ６３８は、保持ループ６３２をガス移送源（例えば、窒素圧力源６４０）に流体連通して、保持ループ６３２に保持された試料を、第１のバルブ構成のバルブ６４４および第１のバルブ構成のバルブ６４６を介して試料分析システムへの移送ライン６４２へ押し出すための第２の構成（図９Ｃに破線で示す）となっている。実施態様において、バルブ６３８は、保持ループ６３２を、第１のバルブ構成におけるバルブ６４４および第１のバルブ構成におけるバルブ６４６を介して試料分析システムへの移送ライン６４２に保持ループ６３２に保持された試料を押す、第１のバルブ構成（図９Ｃ実線に示す）において、バルブ６４８を介してポンプ６０２と流動的に結合する第３のバルブ構成（図９Ｄに示す）となっている。ポンプ６０２は、作動溶液（例えば、ＤＩＷからの脱イオン水源６５０）を用いて、移送リネイ６４２に試料を押し付ける。実施態様では、流体処理システム１０６は、作動溶液の押し付けの前に、保持ループ６３２に気泡（例えば、窒素圧力源６４０から）を導入することなどにより、作動溶液と試料との間に流体隙間を導入する。実施態様では、流体処理システム１０６は、移送ライン６４２内の流体の存在または不在を検出するために、移送ライン６４２に隣接するセンサ６５２を含む。例えば、センサ６５２は、保持ループ６３２から押し出された試料の後端を検出することができ（例えば、ライン内の気泡を検出することによって）、ここで、センサ信号またはその欠如は、流体ライン６５４を介してポンプ６０２を移送ライン６４２と流体的に接続するためにバルブ６４６、６４８の構成を第２のバルブ構成（図９Ｃに破線で示す）に切り換えるように流体処理システム１０６のコントローラに通知することができる。このような構成では、流体処理システム１０６の他の部分は、試料分析器への試料の移送から隔離されて、試料移送中にそれらの他の部分のリンス処理を可能にする。
【0036】
図９Ｄを参照すると、流体処理システム１０６は、例示的なノズルループ装填構成で示されており、それによって、保持ループ６３２は、ノズル３０４に流体を導入する準備をするためにノズル保持線（例えば、ノズル保持ループ６５６）と流体連通している。ノズルループ負荷構成において、ポンプ６１０は、保持ループ６３２と流体連通し（例えば、第２のバルブ構成におけるバルブ６３０と）、保持ループ６３２に保持された流体を第２のバルブ構成におけるバルブ６３６および第１のバルブ構成におけるバルブ６５８を介して、ノズル保持ループ６３２に押し出す。実施態様において、ノズル保持ループ６３２は、約５００μＬの容積を有し、一方、保持ループ６３２は、ポンプ６０４、６０６、６０８の動作を通じて走査溶液の各調製のためのノズル保持ループ６３２の充填を可能にするために約５～２０ｍＬの容積を有している。流体がノズル保持ループ６５６内で隔離されると、流体処理システム１０６は、ウエハ１０８の走査手順のために流体をノズル３０４に移送するため、またはノズルブランク試料を取るために（例えば、リンスステーション１１４の表面などの不活性表面に流体を導入し、分析のために不活性表面から試料を除去）ノズルロード構成に構成を切り換えることが可能である。
【0037】
図９Ｅを参照すると、流体処理システム１０６は、例示的なノズルロード構成で示されており、これによって、ポンプ６００は、ノズル保持ループ６５６と流体連通され、バルブ６５８を介してノズル３０４は、ノズル保持ループ６５６からノズル３０４に流体を押し出す第２のバルブ構成となる。実施態様において、走査手順の間、ノズル３０４がポンプ６００によってロードされる間、ウエハ１０８は静止状態に保持される。実施形態では、システム１００は、ノズル３０４を流体で充填する前に、ノズル３０４のゼロ化操作（例えば、図８Ａ～図８Ｃを参照して説明した）を実行する。次いで、ノズルは、ウエハ１０８上の走査位置に置かれ、ポンプ６００は、流体をノズル保持ループ６５６からノズル３０４の入口ポート５０６に、ノズル本体５００を通って第１のノズルポート５０６に、およびウエハ１０８の表面１４６に（またはノズルブランク分析のための不活性表面に）押し出すように動作することができる。実施態様において、流体処理システム１０６のコントローラは、充填されたノズル３０４を示すノズル３０４に導入される流体またはノズル３０４から出る流体の存在または欠如を検出するセンサ５３４Ａおよび５３４Ｂからの感知信号またはその欠如に基づいて、ポンプ６００の動作を制御する。実施形態において、センサ５３４Ａによる流体の前端の検出は、ポンプ６００に、ノズル３０４に導入される流体の流量を減少させる（例えば、約５０μＬ／分の流量から１０～２０μＬ／分の流量に）。実施形態では、ポンプ６００は、流体の後端がセンサ５３４Ｂによって登録されるまで、ノズル３０４を充填するように動作する。次いで、ポンプ６００は、流体の後端をノズル３０４に押し込むために一定時間動作し、その後、動作を停止し、それによって、ノズル保持ループ６５６によって以前に保持された全ての流体が、ウエハ１０８の表面１４６（またはノズルブランクが実行されている場合は不活性表面）に配置され得る。次いで、流体は、ノズル３０４によって表面１４６上に支持される。実施態様において、流体の一部は、ノズルフード５１０から突出することができるが、付着力などにより、チャネル５１２内の流体の残部と接触して維持されることができる。次いで、システム１００は、ウエハ１０８の表面１４６上にノズル３０４を走査することに移行する。走査手順の間、モータシステム１１２は、ウエハ１０８を回転させ（例えば、約２ｒｐｍで）、それによって、ノズル３０４によって支持される流体は、ウエハ１０８の表面１４６上に移送される。実施態様では、流体は、ウエハ１０８の１回の回転でウエハ１０８の実質的に全表面１４６と相互作用するが、しかし、追加の回転が実行され得る。例えば、走査手順は、流体がウエハ１０８の全表面に２回接触することを可能にするために、モータシステム１１２によるウエハ１０８の２回転を含むことができる。走査に続いて、ノズルは、表面から第２のノズルポート５０８を介してノズル３０４への流体の取り込みを支援するように、ノズルの端部がウエハの端部を越えて延びるように（例えば、図６を参照して説明したように）回転させることができる。
【0038】
図９Ｆを参照すると、流体処理システム１０６は、例示的な回復構成で示されており、それによって、ポンプ６０２は、第１の構成ではバルブ６４８、第３の構成ではバルブ６３８、および第２の構成ではバルブ６４４を介してノズル３０４と流体連通している。回復構成では、ポンプ６０２は、流体をウエハ１０８の表面１４６から第２のノズルポート５０８を通り、出口ポート５０４を介してノズル３０４から引き出すように動作し、そこで流体は試料保持ループ６３４に引き込まれる。センサ（例えば、センサ６６０）は、センサ５３４Ａ／５３４Ｂの出力によるポンプ６００の制御と同様に、ポンプ６０２の動作を制御するために利用され得る。例えば、センサ６６０は、試料保持ループ６３４に流入する流体の後端を検出することができ、これは、（例えば、流体処理システム１０６のコントローラを介して）ポンプ６０２に動作を停止するように信号を送ることができる。流体が試料保持ループ６３４に保持されると、流体処理システム１０６は、図９Ｃを参照して説明した化学物質注入構成に移行して、移送ライン６４２を介して試料アナライザに流体を導入することができる。実施態様では、試料保持ループ６３４は、走査に続く流体の全回収を可能にするために、ノズル３０４に供給される流体の体積（例えば、５００μＬ）よりも大きな体積（例えば、１．５ｍＬ）を有している。
【0039】
電気機械デバイス（例えば、電気モータ、サーボ、アクチュエータなど）は、システム１００内に組み込まれたまたは外部からシステム１００を駆動する制御ロジックを介して自動運転を容易にするために、システム１００の構成要素と結合されるかまたはその中に埋め込まれてもよい。電気機械デバイスは、本明細書に記載される手順などの様々な手順に従ってデバイスおよび流体の移動を引き起こすように構成され得る。システム１００は、固定の担体媒体（例えば、フラッシュドライブ、ハードディスクドライブ、ソリッドステートディスクドライブ、ＳＤカード、光ディスクなどの記憶媒体）からのコンピュータ可読プログラム命令（すなわち、制御ロジック）を実行するように構成されたプロセッサまたは他のコントローラを有するコンピューティングシステムを含むか、またはそれによって制御することができる。コンピューティングシステムは、直接接続によって、または１つ以上のネットワーク接続（例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、無線エリアネットワーク（ＷＡＮまたはＷＬＡＮ）、１つ以上のハブ接続（例えば、ＵＳＢハブ）等）を介して、システム１００の様々なコンポーネントに接続することが可能である。例えば、コンピューティングシステムは、チャンバ１０２、モータシステム１１２、本明細書に記載のバルブ、本明細書に記載のポンプ、本明細書に記載の他のコンポーネント、それらの制御を指示するコンポーネント、またはそれらの組み合わせに通信可能に結合することができる。プログラム命令は、プロセッサまたは他のコントローラによって実行されると、コンピューティングシステムに、本明細書に記載される１つ以上の動作モードに従って、システム１００（例えば、制御ポンプ、選択バルブ、アクチュエータ、スプレーノズル、位置決めデバイスなど）を制御させることができる。
【0040】
本開示を通じて説明される様々な機能、制御動作、処理ブロック、またはステップは、ハードウェア、ソフトウェア、またはファームウェアの任意の組み合わせによって実施され得ることを認識されたい。いくつかの実施形態では、様々なステップまたは機能は、電子回路、論理ゲート、マルチプレクサ、プログラマブル論理デバイス、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、コントローラ／マイクロコントローラ、またはコンピューティングシステムのうちの１つ以上によって実行される。コンピューティングシステムは、パーソナルコンピューティングシステム、モバイルコンピューティングデバイス、メインフレームコンピューティングシステム、ワークステーション、イメージコンピュータ、パラレルプロセッサ、または当技術分野で知られている他の任意のデバイスを含むことができるが、これらに限定されるわけではない。一般に、「コンピューティングシステム」という用語は、キャリア媒体から命令を実行する、１つまたはそれ以上のプロセッサまたは他のコントローラを有する任意の装置を包含するように広範に規定される。
【0041】
本明細書に記載された実施形態によって明示されるような機能、制御動作、処理ブロック、またはステップを実施するプログラム命令は、キャリア媒体を介して送信されるか、またはキャリア媒体に格納されてもよい。搬送媒体は、ワイヤ、ケーブル、または無線伝送リンクなどの伝送媒体であってもよいが、これらに限定されるものではない。搬送媒体はまた、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、磁気ディスク、または光ディスク、固体またはフラッシュメモリ装置、または磁気テープなどの固定信号ベアリング媒体または記憶媒体を含んでもよいが、これらに限定されるものではない。
【0042】
さらに、本発明は添付の特許請求の範囲によって規定されることが理解されよう。本発明の実施形態が例示されているが、当業者であれば、本開示の範囲および精神から逸脱することなく、様々な修正を行うことができることは明らかである。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図7E】
【図7F】
【図7G】
【図7H】
【図7I】
【図7J】
【図7K】
【図7L】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図9E】
【図9F】
【図10】