DE102020104954A1

DE102020104954A1 - Detektor, detektionsvorrichtung und deren betrieb

Info

Publication number: DE102020104954A1
Application number: DE102020104954.4A
Authority: DE
Inventors: Chwen Yu
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2019-07-17
Filing date: 2020-02-26
Publication date: 2021-01-21
Also published as: US11674919B2; TWI757792B; CN112240895A; US20210018457A1; KR102496153B1; US20220341865A1; TW202117526A; KR20210010810A

Abstract

Ein Detektor enthält ein Substrat mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche entgegengesetzt liegt, eine trichterförmige Vertiefung, die sich von der zweiten Oberfläche des Substrats zu der ersten Oberfläche des Substrats erstreckt, eine leitfähige Schicht, die unter der ersten Oberfläche des Substrats angeordnet ist, eine Isolierschicht, die zwischen dem Substrat und der leitfähigen Schicht angeordnet ist, und ein erstes Durchgangsloch, das sich durch die leitfähige Schicht und die Isolierschicht erstreckt und mit der trichterförmigen Vertiefung verbunden ist.

Description

PRIORITÄT
Dieses Patent beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/875175 , eingereicht am 17. Juli 2019, deren gesamte Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
HINTERGRUND
Bei der Herstellung von integrierten Schaltungs (IC)-Vorrichtungen werden verschiedene Vorrichtungsmerkmale wie Isolierschichten, leitfähige Schichten, Halbleiterschichten usw. auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet. Es ist bekannt, dass die Prozesse, in denen diese Merkmale ausgebildet werden, Qualitätsfaktoren einer gefertigten IC-Vorrichtung sind. Darüber hinaus sind die Qualität der hergestellten Vorrichtung und die Sauberkeit der Herstellungsumgebung, in der die IC-Vorrichtung verarbeitet wird, wiederum Faktoren für die Ausbeute eines IC-Herstellungsprozesses.
Der in den letzten Jahren immer stärker zunehmende Trend zur Miniaturisierung von IC-Halbleitervorrichtungen erfordert eine strengere Kontrolle der Sauberkeit im Herstellungsprozess und in der Verarbeitungskammer, in der der Prozess durchgeführt wird. Dies beinhaltet eine strengere Kontrolle der maximalen Menge an Verunreinigungen und Schmutzstoffen, die in einer Prozesskammer zulässig ist. Wenn sich die Abmessung einer miniaturisierten Vorrichtung dem Bereich von weniger als einem halben Mikrometer nähert, kann bereits eine kleinste Menge an Schmutzstoffen die Ausbeute des IC-Herstellungsprozesses erheblich verringern. Beispielsweise kann die Anzahl der Partikel in einer im Prozess verwendeten chemischen Flüssigkeit ein Ausbeuteproblem aufwerfen. Ferner ist es ohne Echtzeit-Partikeldetektion schwierig festzustellen, ob die Partikel von Rohstoffen oder vom Transport vor den Produktionsprozessen stammen.
Figurenliste
Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden am besten aus der folgenden detaillierten Beschreibung verstanden, wenn sie mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird. Man beachte, dass gemäß dem üblichen Vorgehen in der Branche verschiedene Merkmale nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. Tatsächlich können die Abmessungen der verschiedenen Strukturelemente zur Klarheit der Beschreibung beliebig vergrößert oder verkleinert werden.

1A ist eine Querschnittsansicht, die einen Detektor gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt, 1B ist eine Draufsicht des Detektors in 1A, und 1C ist eine Unteransicht des Detektors in 1A.
2A ist eine Querschnittsansicht, die einen Detektor gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt, und 2B ist eine Unteransicht des Detektors von 2A.
3 ist eine Unteransicht, die einen Detektor gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt.
4 ist eine Unteransicht, die einen Detektor gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt.
5 ist eine Unteransicht, die einen Detektor gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt.
6A ist eine Querschnittsansicht eines Detektors, die eine Stufe eines Verfahrens zum Ausbilden einer Detektionsvorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt, und 6B ist eine Unteransicht des Detektors in 6A.
7A ist eine Querschnittsansicht eines Detektors, die eine Stufe eines Verfahrens zum Ausbilden der Detektionsvorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt, und 7B ist eine Draufsicht des Detektors in 7A.
8A ist eine Querschnittsansicht einer Detektionsvorrichtung, die eine Stufe eines Verfahrens zum Ausbilden des Detektors gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt, und 8B ist eine Unteransicht oder eine Draufsicht des Detektors in 8A.
9 ist eine Querschnittsansicht einer Detektionsvorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
10 ist eine Querschnittsansicht einer Detektionsvorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
11 ist eine Querschnittsansicht einer Detektionsvorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
12 ist eine Querschnittsansicht einer Detektionsvorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
13 ist eine Querschnittsansicht einer Detektionsvorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
14 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Detektieren von Partikeln in einer chemischen Flüssigkeit gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt.
15 ist eine schematische Zeichnung, die einen Teil der Detektionsvorrichtung in einigen Ausführungsformen des Verfahrens zum Detektieren von Partikeln in einer chemischen Flüssigkeit gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt.
Die 16A und 16B sind Diagramme, die Detektionsergebnisse gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigen.
17 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Detektieren von Partikeln in einer chemischen Flüssigkeit gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt.
18 ist eine schematische Zeichnung, die einen Teil der Detektionsvorrichtung in einigen Ausführungsformen des Verfahrens zum Detektieren von Partikeln in einer chemischen Flüssigkeit gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt.
Die 19A und 19B sind Diagramme, die Detektionsergebnisse gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Offenbarung sieht viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele vor, um verschiedene Merkmale des angegebenen Gegenstands zu implementieren. Spezielle Beispiele von Komponenten und Anordnungen sind unten beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Diese sind natürlich nur Beispiele und sollen nicht einschränkend wirken. Beispielsweise kann das Ausbilden eines ersten Elements über oder auf einem zweiten Element in der folgenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, in denen das erste und das zweite Element in direktem Kontakt ausgebildet sind, und kann auch Ausführungsformen umfassen, in denen zusätzliche Merkmale zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element ausgebildet sein können, so dass das erste und das zweite Merkmal nicht in direktem Kontakt stehen müssen. Zusätzlich kann die vorliegende Offenbarung Bezugszeichen und/oder Buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholen. Diese Wiederholung dient dem Zweck der Einfachheit und Klarheit und erzwingt an sich keine Beziehung zwischen den verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen und/oder Konfigurationen.
Diese Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen soll in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden, die als Teil der gesamten Beschreibung anzusehen sind. In der Beschreibung der hier offenbarten Ausführungsformen dient jede Bezugnahme auf Richtung oder Orientierung lediglich zur Vereinfachung der Beschreibung und soll den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken. Relative Begriffe, zum Beispiel „unterer“, „oberer“, „horizontal“, „vertikal“, „oben“, „über“, „unten“, „unter“, „nach oben“, „nach unten“, „oberster“, „unterster“ etc. sowie Varianten davon (z. B. „horizontal“, „abwärts“, „aufwärts“, etc.) sollten so verstanden werden, dass sie die Ausrichtung angeben, die dort beschrieben oder in den beschriebenen Zeichnungen gezeigt ist. Diese relativen Begriffe dienen der Bequemlichkeit der Beschreibung und erfordern nicht, dass die Vorrichtung in einer bestimmten Ausrichtung hergestellt oder betrieben wird. Begriffe wie „befestigt“, „angebracht“, „verbunden“ und „zwischenverbunden“ bezeichnen eine Beziehung, in der Strukturen entweder direkt oder indirekt durch dazwischenliegende Strukturen aneinander gesichert oder befestigt sind, sowie bewegliche oder starre Befestigungen oder Verbindungen, sofern nicht ausdrücklich anders beschrieben. Darüber hinaus werden die Merkmale und Vorteile der Offenbarung durch Bezugnahme auf die Ausführungsformen beschrieben. Daher soll die Offenbarung ausdrücklich nicht auf solche Ausführungsformen beschränkt sein, die eine mögliche nicht einschränkende Kombination von Merkmalen zeigen, die allein oder in einer anderen Kombination von Merkmalen existieren können; der Umfang der Offenbarung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert.
Obwohl die numerischen Bereiche und Parameter, die den breiten Umfang der Erfindung angeben, Näherungen sind, sind die in den speziellen Beispielen genannten numerischen Werte so genau wie möglich angegeben. Jeder numerische Wert enthält jedoch inhärent bestimmte Fehler, die notwendigerweise aus der üblichen Streuung resultieren, die in den jeweiligen Testmessungen auftritt. Wie hierin verwendet, bedeuten die Begriffe „im Wesentlichen“, „ungefähr“ oder „etwa“ im Allgemeinen Zahlen innerhalb eines Bereichs oder einer Spanne, die von Fachleuten in Betracht gezogen werden können. Alternativ bedeuten die Begriffe „im Wesentlichen“, „ungefähr“ oder „etwa“, dass Werte innerhalb einer akzeptablen üblichen Abweichung vom Mittelwert liegen, die von Fachleuten in Betracht gezogen wird. Fachleute können verstehen, dass die akzeptable übliche Abweichung je nach Technologie variieren kann. Außer in den Betriebs-/Arbeitsbeispielen oder sofern nicht ausdrücklich anders angegeben sind alle hierin offenbarten numerischen Bereiche, Mengen, Werte und Prozentsätze, z. B. für Materialmenge, Zeitdauer, Temperatur, Betriebsbedingungen, Mengenverhältnisse und dergleichen, in allen Fällen so zu verstehen, dass sie durch die Begriffe „im Wesentlichen“, „ungefähr“ oder „etwa“ modifiziert sind. Somit sind die in der vorliegenden Offenbarung und den beigefügten Ansprüchen genannten numerischen Parameter Näherungen, die beliebig variieren können, außer es ist anderweitig angegeben. Zumindest sollte jeder numerische Parameter im Lichte der Anzahl der angegebenen signifikanten Stellen und unter Anwendung üblicher Rundungstechniken ausgelegt werden. Bereiche können hier von einem Endpunkt zu einem anderen Endpunkt oder zwischen zwei Endpunkten ausgedrückt werden. Alle hierin offenbarten Bereiche schließen die Endpunkte ein, außer es ist anders angegeben.
Der Begriff „Nanopartikel“ bezeichnet atomare, molekulare oder makromolekulare Partikel, die üblicherweise im Längenbereich von etwa 1 bis 100 Nanometer liegen. Üblicherweise werden die neuen und differenzierenden Eigenschaften und Funktionen von Nanopartikeln auf einer kritischen Längenskala der Materialien von meist unter 100 nm beobachtet oder entwickelt.
Partikel wie Nanopartikel, die in einer chemischen Flüssigkeit verteilt sind, können die Eigenschaften einer solchen chemischen Flüssigkeit verändern. Manchmal können die Eigenschaften einer solchen chemischen Flüssigkeit durch Einbringen leitfähiger oder isolierender Nanopartikel eingestellt werden. Die Partikel oder Nanopartikel können jedoch unerwünscht sein, und eine solche Kontamination mit Nanopartikeln kann zu einer Verschlechterung der elektrischen Leistung, der Ausbeute und der Vorrichtungsleistung führen. Daher wird ein Detektor zum Erfassen der Eigenschaften einer chemischen Flüssigkeit oder zum Detektieren der in einer chemischen Flüssigkeit verteilten Nanopartikel benötigt.
Daher wurden Nanopartikeldetektoren entwickelt. In einigen vergleichbaren Ansätzen wurde der Nanopartikeldetektor hauptsächlich für leitfähige Flüssigkeiten verwendet. Der Begriff „leitfähige Flüssigkeit“ bezeichnet eine chemische Flüssigkeit mit einem spezifischen Widerstand von weniger als ungefähr einigen Milliohm-Zentimeter (MΩcm). Es wurde gefunden, dass solche Nanopartikeldetektoren keine genaue Detektion für chemische Flüssigkeiten mit einem spezifischen Widerstand von mehr als einigen Milliohm-Zentimeter ausführen. In einigen vergleichbaren Ansätzen können die Nanopartikeldetektoren zum Detektieren von Nanopartikeln in hoher Dichte verwendet werden. In einigen Fällen bezeichnet der Begriff „hohe Dichte“ auf eine Anzahl von mehr als ungefähr 1000 pro Kubikzentimeter. Es wurde jedoch gefunden, dass ein solcher Nanopartikeldetektor ausfällt, wenn die Nanopartikeldichte weniger als 1000 pro Kubikzentimeter beträgt. In einigen vergleichbaren Ansätzen kann der Detektor ein Laserphotodetektor (UDI) sein. UDIs litten jedoch unter einer geringen Effizienz beim Detektieren von Partikeln mit einer Größe von 20 nm oder weniger.
Die vorliegende Offenbarung sieht eine Detektionsvorrichtung und ein Verfahren zur Verwendung derselben vor. In einigen Ausführungsformen kann die Detektionsvorrichtung Nanopartikel in einer chemischen Flüssigkeit mit einem spezifischen Widerstand von mehr als einigen Milliohm-Zentimeter detektieren. In einigen Ausführungsformen enthält die Detektionsvorrichtung einen Nanokondensator. Wenn die chemische Flüssigkeit durch den Nanokondensator fließt, kann sich eine Kapazität ändern. Gemäß der Änderung der Kapazität des Nanokondensators kann das Vorhandensein der Nanopartikel bestimmt werden. Ferner kann eine Eigenschaft der chemischen Flüssigkeit erfasst werden. Der Detektionsansatz beruht darauf, dass unterschiedliche Materialien unterschiedliche Dielektrizitätskonstanten haben.
1A ist eine Querschnittsansicht, die einen Detektor gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt, 1B ist eine Draufsicht des Detektors in 1A und 1C ist eine Unteransicht des Detektors in 1A. In einigen Ausführungsformen ist ein Detektor 100a vorgesehen. Die Detektionsvorrichtung 100 enthält ein Substrat 110, eine leitfähige Schicht 120 unter dem Substrat 110 und eine Isolierschicht 130 zwischen der leitfähigen Schicht 120 und dem Substrat 110. Das Substrat 110 weist eine erste Oberfläche 112a und eine zweite Oberfläche 112b gegenüber der ersten Oberfläche 112a auf. Die leitfähige Schicht 120 ist unterhalb der ersten Oberfläche 112a des Substrats 110 angeordnet, und die Isolierschicht 130 ist zwischen der leitfähigen Schicht 120 und der ersten Oberfläche 112a des Substrats 110 angeordnet.
Das Substrat 110 kann ein Halbleitersubstrat sein, das üblicherweise in Halbleiterherstellungsprozessen verwendet wird, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. In einigen Ausführungsformen kann das Halbleitersubstrat ein reines bzw. intrinsisches Halbleitersubstrat sein, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. In einigen Ausführungsformen kann die leitfähige Schicht 120 eine Metallschicht enthalten. In weiteren Ausführungsformen kann die leitfähige Schicht 120 eine dotierte Halbleiterschicht wie eine dotierte Polysiliziumschicht enthalten, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. In einigen Ausführungsformen kann eine Dicke T der leitfähigen Schicht 120 zwischen etwa 1 µm und etwa 10 µm liegen. In weiteren Ausführungsformen kann die Dicke T der leitfähigen Schicht 120 zwischen etwa 100 nm und etwa 1 µm liegen. Leitfähige Schichten 120 mit unterschiedlichen Dickebereichen können für unterschiedlichen Detektionen verwendet werden, wie in der folgenden Beschreibung beschrieben wird. In einigen Ausführungsformen enthält die Isolierschicht 130 eine Siliziumnitridschicht, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Die Isolierschicht 130 bietet eine ausreichende chemische Beständigkeit, mechanische Festigkeit und Druckbeständigkeit, damit die Isolierschicht 130 als Stützschicht für die leitfähige Schicht 120 dienen kann. In einigen Ausführungsformen liegt eine Dicke der Isolierschicht 130 zwischen etwa 10 nm und etwa 500 nm, um für ausreichenden Halt zu sorgen, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Ferner weist die leitfähige Schicht 120 eine bestimmte Struktur auf, und die Isolierschicht 130 ist durch die Struktur der leitfähigen Schicht 120 freigelegt, wie in 1C gezeigt. In einigen Ausführungsformen weist die Struktur der leitfähigen Schicht 120 einen ersten Abschnitt 122a und einen zweiten Abschnitt 122b auf. In einigen Ausführungsformen können der erste Abschnitt 122a und der zweite Abschnitt 122b miteinander ausgerichtet sein. In weiteren Ausführungsformen können der erste Abschnitt 122a und der zweite Abschnitt 122a symmetrisch angeordnet sein, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Wie in 1C gezeigt, sind der erste Abschnitt 122a und der zweite Abschnitt 122b getrennt.
Wie in den 1A und 1B gezeigt, weist der Detektor 100a eine trichterförmige Vertiefung 140 auf, die sich von der zweiten Oberfläche 112b des Substrats 110 zu der ersten Oberfläche 112a des Substrats 110 so erstreckt, dass die Isolierschicht 130 durch den Boden der trichterförmigen Vertiefung 140 freigelegt sein kann. Wie in 1B gezeigt, kann die trichterförmige Vertiefung 140 von oben gesehen eine rechteckige Konfiguration aufweisen, die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. In weiteren Ausführungsformen kann die trichterförmige Vertiefung 140 von oben gesehen eine kreisförmige Konfiguration oder andere geeignete Konfigurationen aufweisen. Die trichterförmige Vertiefung 140 weist eine obere Öffnung 142a bei der zweiten Oberfläche 112b und eine untere Öffnung 142b bei der ersten Oberfläche 112a auf. Ferner ist eine Breite, eine Länge oder ein Durchmesser der oberen Öffnung 142a größer als eine Breite, eine Länge oder ein Durchmesser der unteren Öffnung 142b, wie in 1A gezeigt. Wie in den 1A bis 1C gezeigt, weist der Detektor 100a ferner ein Durchgangsloch 150 auf, das sich durch die leitfähige Schicht 120 und die Isolierschicht 130 erstreckt. Das Durchgangsloch 150 ist mit der trichterförmigen Vertiefung 140 verbunden. Das Durchgangsloch 150 kann von oben oder von unten gesehen eine rechteckige Konfiguration ausweisen, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Ferner trennt das Durchgangsloch 150 den ersten Abschnitt 122a und den zweiten Abschnitt 122b der leitfähigen Schicht 120 voneinander, wie in 1C gezeigt. Das Durchgangsloch 150 kann eine Breite W und eine Länge L haben. In einigen Ausführungsformen sind sowohl die Breite W als auch die Länge L kleiner als eine Breite, eine Länge oder ein Durchmesser der unteren Öffnung 142b. In einigen Ausführungsformen ist die Länge L des Durchgangslochs 150 größer als eine Breite der Struktur der leitfähigen Schicht 120, so dass der erste Abschnitt 122a und der zweite Abschnitt 122b durch das Durchgangsloch 150 vollständig voneinander getrennt sind. In einigen Ausführungsformen ist die Breite W des Durchgangslochs 150 kleiner oder gleich etwa 100 nm, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. In einigen Ausführungsformen liegt die Länge L des Durchgangslochs 150 zwischen etwa 100 µm und etwa 1000 µm. In weiteren Ausführungsformen liegt die Länge L des Durchgangslochs 150 zwischen etwa 1 µm und etwa 10 µm. Es ist anzumerken, dass größere Durchgangslöcher 150 mit dickeren leitfähigen Schichten 120 kombiniert werden. Wenn beispielsweise die Länge L des Durchgangslochs 150 zwischen etwa 100 µm und etwa 1000 µm liegt, liegt die Dicke T der leitfähigen Schicht 120 zwischen etwa 1 µm und etwa 10 µm. Wenn die Länge L des Durchgangslochs 150 zwischen etwa 1 µm und etwa 10 µm liegt, kann die Dicke der leitfähigen Schicht 120 zwischen etwa 100 nm und etwa 1 µm liegen. Durchgangslöcher 150 mit unterschiedlichen Längen L können in unterschiedlichen Detektionen verwendet werden, wie in der folgenden Beschreibung beschrieben wird.
2A ist eine Querschnittsansicht, die einen Detektor gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt, und 2B ist eine Unteransicht des Detektors in 2A. Es ist anzumerken, dass gleiche Elemente in den 1A bis 1C und 2A bis 2B durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind, und Details gleicher Elemente in den 1A bis 1C und 2A bis 2B sind in der Beschreibung der 2A und 2B der Kürze halber weggelassen. In einigen Ausführungsformen ist ein Detektor 100b vorgesehen. Der Detektor 100b enthält ein Substrat 110, eine leitfähige Schicht 120 und eine Isolierschicht 130 zwischen dem Substrat 110 und der leitfähigen Schicht 120. Das Substrat 110 weist eine erste Oberfläche 112a und eine zweite Oberfläche 112b gegenüber der ersten Oberfläche 112a auf, und die Isolierschicht 130 berührt die erste Oberfläche 112a. Wie oben erwähnt, weist die leitfähige Schicht 120 eine Struktur auf, und die Isolierschicht 130 ist durch die Struktur der leitfähigen Schicht 120 freigelegt. Der Detektor 100b weist ferner eine trichterförmige Vertiefung 140 auf, die sich von der zweiten Oberfläche 112b zu der ersten Oberfläche 112a erstreckt. Wie oben erwähnt, weist die trichterförmige Vertiefung 140 eine obere Öffnung 142a bei der zweiten Oberfläche 112b und eine untere Öffnung 142b bei der ersten Oberfläche 112a auf, und eine Breite der oberen Öffnung 142a ist größer als eine Breite der unteren Öffnung 142b.
Der Detektor 100b enthält ferner mehrere Durchgangslöcher 150-1 und 150-2 bis 15on, die sich durch die leitfähige Schicht 120 und die Isolierschicht 130 erstrecken. Zum Beispiel kann es zwei Durchgangslöcher 150-1 und 150-2 geben, wie in den 2A und 2B gezeigt. Die Durchgangslöcher 150-1 und 150-2 sind beide mit der trichterförmigen Vertiefung 140 verbunden, aber voneinander getrennt. Es ist anzumerken, dass die oben erwähnte Struktur der leitfähigen Schicht 120 entsprechend den Durchgangslöcher ausgebildet ist. Wenn beispielsweise zwei Durchgangslöcher 150-1 und 150-2 vorhanden sind, kann die Struktur der leitfähigen Schicht 120 einen ersten Abschnitt 122a-1 und einen zweiten Abschnitt 122b-1 aufweisen, die entsprechend dem Durchgangsloch 150-1 ausgebildet sind, und die Struktur der leitfähigen Schicht 120 kann ferner einen ersten Abschnitt 122a-2 und einen zweiten Abschnitt 122b-2 aufweisen, die entsprechend dem Durchgangsloch 150-2 ausgebildet sind. Ferner sind der erste Abschnitt 122a-1 und der zweite Abschnitt 122b-1 durch das Durchgangsloch 150-1 voneinander getrennt, und der erste Abschnitt 122a-2 und der zweite Abschnitt 122b-2 sind durch das Durchgangsloch 150-2 voneinander getrennt, wie in 2B gezeigt.
Immer noch unter Bezugnahme auf die 2A und 2B, kann die trichterförmige Vertiefung 140 von oben gesehen eine rechteckige Konfiguration aufweisen, die Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. In weiteren Ausführungsformen kann die trichterförmige Vertiefung 140 von oben gesehen eine kreisförmige Konfiguration oder andere geeignete Konfigurationen aufweisen. Die Durchgangslöcher 150-1 bzw. 150-2 können von oben oder von unten gesehen eine rechteckige Konfiguration aufweisen, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Jedes der Durchgangslöcher 150-1 und 150-2 kann eine Breite W und eine Länge L haben. In einigen Ausführungsformen sind sowohl die Breite W als auch die Länge L kleiner als eine Breite, eine Länge oder ein Durchmesser der unteren Öffnung 142b der trichterförmigen Vertiefung 140. In einigen Ausführungsformen ist die Länge L der Durchgangslöcher 150-1 und 150-2 größer als eine Breite der Struktur der leitfähigen Schicht 120, so dass der erste Abschnitt 122a-1 und der zweite Abschnitt 122b-1 durch das Durchgangsloch 150-1 vollständig voneinander getrennt sind und der erste Abschnitt 122a-2 und der zweite Abschnitt 122b-2 durch das Durchgangsloch 150-2 vollständig voneinander getrennt sind. In einigen Ausführungsformen ist die Breite W des Durchgangslochs 150 kleiner oder gleich etwa 100 nm, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. In weiteren Ausführungsformen liegt die Länge L des Durchgangslochs 150 zwischen etwa 1 µm und etwa 10 µm. Es ist anzumerken, dass kleinere Durchgangslöcher 150 mit dünneren leitfähigen Schichten 120 kombiniert werden und größere Durchgangslöcher mit dickeren leitfähigen Schichten 120 kombiniert werden. Wenn beispielsweise die Länge L jedes der Durchgangslöcher 150-1 und 150-2 zwischen etwa 1 µm und etwa 10 µm liegt, kann die Dicke T der leitfähigen Schicht 120 zwischen etwa 100 nm und etwa 1 µm liegen. Die verschiedenen Dickebereiche können in verschiedenen Detektionen verwendet werden, wie in der folgenden Beschreibung beschrieben wird.
3 ist eine Unteransicht, die eine Detektionsvorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt. Es ist anzumerken, dass gleiche Elemente in den 2A, 2B und 3 durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind, und Details der gleichen Elemente in den 2A, 2B und 3 sind in der Beschreibung von 3 der Kürze halber weggelassen. Wie in 3 gezeigt, ist ein Detektor 100c vorgesehen. Die Detektionsvorrichtung 110c kann Elemente enthalten, die den oben beschriebenen ähneln, und daher sind nur die Unterschiede beschrieben. In einigen Ausführungsformen sind die ersten Abschnitte und die zweiten Abschnitte der Struktur nicht miteinander ausgerichtet. Wie in 3 gezeigt, stehen in einigen Ausführungsformen der erste Abschnitt 122a-1 und der zweite Abschnitt 122b-1 senkrecht zueinander und sind durch das Durchgangsloch 150-1 voneinander getrennt. Der erste Abschnitt 122a-2 und der zweite Abschnitt 122b-2 stehen senkrecht zueinander und sind durch das Durchgangsloch 150-2 voneinander getrennt. Es ist anzumerken, dass in einigen Ausführungsformen die ersten Abschnitte 122a-1 und 122a-2 parallel zueinander stehen können und die zweiten Abschnitte 122b-1 und 122b-2 parallel zueinander stehen können, die Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es versteht sich, dass die ersten Abschnitte 122a-1, 122a-2 und die zweiten Abschnitte 122b-1, 122b-2 der Struktur gemäß verschiedenen Produktentwürfen angeordnet sein können, und solche Details sind der Kürze halber weggelassen. In einigen Ausführungsformen stehen das Durchgangsloch 150-1 und die Längsrichtung des Durchgangslochs 150-2 parallel zueinander, wie in 3 gezeigt.
4 ist eine Unteransicht, die eine Detektionsvorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt. Es ist anzumerken, dass gleiche Elemente in den 2A, 2B und 4 durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind, und Details der gleichen Elemente in den 2A, 2B und 4 sind in der Beschreibung von 4 der Kürze halber weggelassen. Wie in 4 gezeigt, ist ein Detektor 100d vorgesehen. Die Detektionsvorrichtung 110d kann Elemente enthalten, die den oben beschriebenen ähneln, und daher sind nur die Unterschiede beschrieben. Wie oben erwähnt, kann der Detektor 100d mehrere Durchgangslöcher 150-1 und 150-2 bis 150-n enthalten, die sich durch die leitfähige Schicht 120 und die Isolierschicht 130 hindurch erstrecken. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen vier durch Durchgangslöcher 150-1, 150-2, 150-3 und 150-4 vorhanden. Die Durchgangslöcher 150-1, 150-2, 150-3 und 150-4 sind alle mit der trichterförmigen Vertiefung 140 verbunden, jedoch voneinander getrennt, wie in 4 gezeigt. Zusätzlich können die Durchgangslöcher 150-1, 150-2, 150-3 und 150-4 so miteinander ausgerichtet sein, dass sie eine gerade Linie bilden, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Immer noch unter Bezugnahme auf 4 ist, wie oben erwähnt, die Struktur der leitfähigen Schicht 120 entsprechend den Durchgangslöcher 150-1, 150-2, 150-3 und 150-4 ausgebildet. Wenn beispielsweise vier Durchgangslöcher 150-1, 150-2, 150-3 und 150-4 vorhanden sind, kann die Struktur der leitfähigen Schicht 120 einen ersten Abschnitt 122a-1 und einen zweiten Abschnitt 122b-1, die entsprechend dem Durchgangsloch 150-1 ausgebildet sind, einen ersten Abschnitt 122a-2 und einen zweiten Abschnitt 122b-2, die entsprechend dem Durchgangsloch 150-2 ausgebildet sind, einen ersten Abschnitt 122a-3 und einen zweiten Abschnitt 122b-3, die entsprechend dem Durchgangsloch 150-3 ausgebildet sind, und einen ersten Abschnitt 122a-4 und einen zweiten Abschnitt 122b-4 aufweisen, die entsprechend dem Durchgangsloch 150-4 ausgebildet sind. Ferner sind der erste Abschnitt 122a-1 und der zweite Abschnitt 122b-1 durch das Durchgangsloch 150-1 voneinander getrennt, der erste Abschnitt 122a-2 und der zweite Abschnitt 122b-2 sind durch das Durchgangsloch 150-2 voneinander getrennt, der erste Abschnitt 122a-3 und der zweite Abschnitt 122b-3 sind durch das Durchgangsloch 150-3 voneinander getrennt, und der erste Abschnitt 122a-4 und der zweite Abschnitt 122b-4 sind durch das Durchgangsloch 150-4 voneinander getrennt, wie in 4 gezeigt. In einigen Ausführungsformen sind alle ersten Abschnitte 122a-1 bis 122a-4 und zweiten Abschnitte 122b-1 bis 122b-4 voneinander getrennt. In einigen Ausführungsformen ist der erste Abschnitt 122a-1 mit dem zweiten Abschnitt 122b-1 ausgerichtet, der erste Abschnitt 122a-2 ist mit dem zweiten Abschnitt 122b-2 ausgerichtet, der erste Abschnitt 122a-3 ist mit dem zweiten Abschnitt 122b-1 ausgerichtet, und der erste Abschnitt 122a-4 ist mit dem zweiten Abschnitt 122b-4 ausgerichtet, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. In einigen Ausführungsformen sind die ersten Abschnitte (d. h. 122a-1 bis 122a-4) und die zweiten Abschnitte (d. h. 122b-1 bis 122b-4) symmetrisch angeordnet, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Es versteht sich, dass die ersten Abschnitte (d. h. 122a-1 bis 122a-4) und die zweiten Abschnitte (d. h. 122b-1 bis 122b-4) der Struktur gemäß verschiedenen Produktentwürfen angeordnet sein können, und diese Details sind der Kürze halber weggelassen.
5 ist eine Unteransicht, die eine Detektionsvorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt. Es ist anzumerken, dass gleiche Elemente in den 2A, 2B und 5 durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind, und Details der gleichen Elemente in den 2A, 2B und 5 sind in der Beschreibung von 5 der Kürze halber weggelassen. Wie in 5 gezeigt, ist ein Detektor 100e vorgesehen. Die Detektionsvorrichtung 110e kann Elemente enthalten, die den oben beschriebenen ähneln, und daher sind nur die Unterschiede beschrieben. Wie oben erwähnt, kann der Detektor 100e mehrere Durchgangslöcher 150-1 und 150-2 bis 150-n enthalten, die sich durch die leitfähige Schicht 120 und die Isolierschicht 130 hindurch erstrecken. Beispielsweise sind in einigen Ausführungsformen fünf Durchgangslöcher 150-1, 150-2, 150-3, 150-4 und 150-5 vorhanden. Die Durchgangslöcher 150-1, 150-2, 150-3, 150-4 und 150-5 sind alle mit der trichterförmigen Vertiefung 140 verbunden, jedoch voneinander getrennt, wie in 5 gezeigt. In einigen Ausführungsformen können die Durchgangslöcher 150-1, 150-2, 150-3, 150-4 und 150-5 so miteinander ausgerichtet sein, dass sie eine gerade Linie bilden, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. In weiteren Ausführungsformen können die Durchgangslöcher 150-1, 150-2, 150-3, 150-4 und 150-5 gemäß anderen Produktentwürfen angeordnet sein. Beispielsweise können die Durchgangslöcher 150-1, 150-2, 150-3, 150-,4 und 150-5 so angeordnet sein, dass sie einen Quincunx bilden, wie in 5 gezeigt, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Immer noch unter Bezugnahme auf 5 ist, wie oben erwähnt, die Struktur der leitfähigen Schicht 120 entsprechend den Durchgangslöcher 150-1, 150-2, 150-3, 150-4 und 150-5 ausgebildet. Wenn beispielsweise fünf Durchgangslöcher 150-1, 150-2, 150-3, 150-4 und 150-5 vorhanden sind, kann die Struktur der leitfähigen Schicht 120 einen ersten Abschnitt 122a-1 und einen zweiten Abschnitt 122b-1, die entsprechend dem Durchgangsloch 150-1 ausgebildet sind, einen ersten Abschnitt 122a-2 und einen zweiten Abschnitt 122b-2, die entsprechend dem Durchgangsloch 150-2 ausgebildet sind, einen ersten Abschnitt 122a-3 und einen zweiten Abschnitt 122b-3, die entsprechend dem Durchgangsloch 150-3 ausgebildet sind, einen ersten Abschnitt 122a-4 und einen zweiten Abschnitt 122b-4, die entsprechend dem Durchgangsloch 150-4 ausgebildet sind, und einen ersten Abschnitt 122a-5 und einen zweiten Abschnitt 122b-5 aufweisen, die entsprechend dem Durchgangsloch 150-5 ausgebildet sind. Ferner sind der erste Abschnitt 122a-1 und der zweite Abschnitt 122b-1 durch das Durchgangsloch 150-1 voneinander getrennt, der erste Abschnitt 122a-2 und der zweite Abschnitt 122b-2 sind durch das Durchgangsloch 150-2 voneinander getrennt, der erste Abschnitt 122a-3 und der zweite Abschnitt 122b-3 sind durch das Durchgangsloch 150-3 voneinander getrennt, der erste Abschnitt 122a-4 und der zweite Abschnitt 122b-4 sind durch das Durchgangsloch 150-4 voneinander getrennt, und der erste Abschnitt 122a-5 und der zweite Abschnitt 122b-5 sind durch das Durchgangsloch 150-5 voneinander getrennt, wie in 5 gezeigt. In einigen Ausführungsformen sind die ersten Abschnitte 122a-1 bis 122a-5 und zweiten Abschnitte 122b-1 bis 122b-5 voneinander getrennt. Ferner kann die Anordnung der ersten Abschnitte 122a-1 bis 122a-5 und der zweiten Abschnitte 122b-1 bis 122b-5 gemäß verschiedenen Produktentwürfen modifiziert werden.
6A ist eine Querschnittsansicht eines Detektors, die eine Stufe eines Verfahrens zum Ausbilden des Detektors gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt, und 6B ist eine Unteransicht des Detektors in 6A. Der Detektor 100a, 100b, 100c, 100d bzw. 100e kann durch geeignete Vorgänge ausgebildet werden, weshalb die im Folgenden beschriebenen Details als Beispiel angegeben werden, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Ferner können gleiche Elemente in den vorgenannten Zeichnungen und den 6A und 6B ähnliche Materialien enthalten und werden durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und daher werden diese Details weggelassen. In einigen Ausführungsformen kann ein Substrat 110 vorgesehen sein. Wie in 6A gezeigt, kann das Substrat 110 eine erste Oberfläche 112a und eine zweite Oberfläche 112b gegenüber der ersten Oberfläche 112a aufweisen. Auf der ersten Oberfläche 112a des Substrats 110 ist eine Isolierschicht 130 ausgebildet. Auf der Isolierschicht 130 kann eine leitfähige Schicht 120 ausgebildet sein. Dementsprechend ist die Isolierschicht 130 zwischen dem Substrat 110 und der leitfähigen Schicht 120 angeordnet. Eine Dicke T der leitfähigen Schicht 120 wird gemäß der Länge L des auszubildenden Durchgangslochs bestimmt. Die Beziehung zwischen der Dicke T der leitfähigen Schicht 120 und der Länge L des auszubildenden Durchgangslochs wurde oben beschrieben; deshalb werden solche Details der Kürze halber weggelassen. Die leitfähige Schicht 120 ist strukturiert, so dass ein erster Abschnitt 122a und ein zweiter Abschnitt 122b ausgebildet sind, die miteinander verbunden sind, wie in 6B gezeigt. Der erste Abschnitt 122a und der zweite Abschnitt 122b bilden ein Struktur, und die Isolierschicht 130 ist durch die Struktur freigelegt. In einigen Ausführungsformen ist die Struktur gemäß einer Anzahl der Durchgangslöcher ausgebildet, die anschließend ausgebildet werden sollen. Wenn zum Beispiel ein Durchgangsloch ausgebildet werden soll, ist die Struktur so ausgebildet, dass sie einen ersten Abschnitt 122a und einen zweiten Abschnitt 122b aufweist. Wenn in weiteren Ausführungsformen mehrere Durchgangslöcher ausgebildet werden sollen, ist eine Anzahl der ersten Abschnitte 122a-1 und 122a-2 bis 122a-n bzw. eine Anzahl der zweiten Abschnitte 122b-1 und 122b-2 bis 122b-n gleich der Anzahl der auszubildenden Durchgangslöcher. In einigen Ausführungsformen werden nach dem Ausbilden der Struktur das Substrat 110, die Isolierschicht 130 und die leitfähige Schicht 120 umgedreht. In einigen Ausführungsformen wird die zweite Oberfläche 112b daher als obere Fläche oder freiliegende Oberfläche bezeichnet, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
7A ist eine Querschnittsansicht eines Detektors, die eine Stufe eines Verfahrens zum Ausbilden des Detektors gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt, und 7B ist eine Draufsicht des Detektors in 7A. In dem Substrat 110 wird eine trichterförmige Vertiefung 140 ausgebildet. In einigen Ausführungsformen wird die trichterförmige Vertiefung 140 durch einen geeigneten Nassätzvorgang ausgebildet, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Wie oben beschrieben, erstreckt sich die trichterförmige Vertiefung 140 durch die zweite Oberfläche 112b zu der ersten Oberfläche 112a. Wie in den 7A und 7B gezeigt, weist die trichterförmige Vertiefung 140 eine obere Öffnung 142a bei der zweiten Oberfläche 112b und eine untere Öffnung 142b bei der ersten Oberfläche 112a auf. Eine Breite der oberen Öffnung 142a ist größer als eine Breite der unteren Öffnung 142b. Zusätzlich ist die Isolierschicht 130 durch die untere Öffnung 142b der trichterförmigen Vertiefung 140 freigelegt.
8A ist eine Querschnittsansicht eines Detektors, die eine Stufe eines Verfahrens zum Ausbilden des Detektors gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt, und 8B ist eine Unteransicht des Detektors in 8A. In einigen Ausführungsformen wird ein Durchgangsloch 150 in der Isolierschicht 130 und der leitfähigen Schicht 120 ausgebildet. Wie in 8A gezeigt, erstreckt sich das Durchgangsloch 150 durch die leitfähige Schicht 120 und die Isolierschicht 130. Das Durchgangsloch 150 kann durch einen geeigneten Trockenätzvorgang ausgebildet werden, die Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Ferner kann die Anzahl der Durchgangslöcher 150 in Abhängigkeit von verschiedenen Produktanforderungen bestimmt werden. Daher kann in weiteren Ausführungsformen eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 150-1 und 150-2 bis 150-n in der Isolierschicht 130 und der leitfähigen Schicht 120 ausgebildet werden. Das Durchgangsloch 150 ist mit der trichterförmigen Vertiefung 140 verbunden. Ferner sind der erste Abschnitt 122a und der zweite Abschnitt 122b der leitfähigen Schicht 120 durch das Durchgangsloch 150 voneinander getrennt. In einigen Ausführungsformen hat das Durchgangsloch 150 eine Breite W und eine Länge L. Die Länge L des Durchgangslochs 150 ist groß genug, dass sie den ersten Abschnitt 122a und den zweiten Abschnitt 122b trennt, wie in 8B gezeigt. Die Breite W des Durchgangslochs 150 ist kleiner als die Breite der unteren Öffnung 142b der trichterförmigen Vertiefung 140. Es ist zu beachten, dass die Länge L des Durchgangslochs 150 gemäß verschiedenen Detektionszwecken modifiziert werden kann. Wenn der Detektor beispielsweise detektieren soll, ob eine chemische Flüssigkeit verunreinigt ist oder nicht, liegt die Länge L des Durchgangslochs 150 zwischen etwa 100 µm und etwa 1000 µm, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. In weiteren Ausführungsformen liegt die Länge L des Durchgangslochs 150 zwischen etwa 1 µm und etwa 10 µm, wenn der Detektor Partikel in der chemischen Flüssigkeit detektieren soll, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Es ist anzumerken, dass die Anzahl der Durchgangslöcher 150 gemäß verschiedenen Produktentwürfen modifiziert werden kann, die Länge L jedes der Durchgangslöcher 150 gemäß verschiedenen Detektionszwecken modifiziert werden kann und die Dicke T der leitfähigen Schicht 120 entsprechend der Länge L des Durchgangslochs 150 modifiziert wird.
9 ist eine Querschnittsansicht einer Detektionsvorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Es ist anzumerken, dass gleiche Elemente in den vorgenannten Zeichnungen und in 9 durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind, und dass Details gleicher Elemente in den vorgenannte Zeichnungen und 9 in der Beschreibung von 9 der Kürze halber weggelassen sind. In einigen Ausführungsformen ist eine Detektionsvorrichtung 200a vorgesehen. Die Detektionsvorrichtung 200a kann eine beliebige Kombination der vorgenannten Detektoren 100a, 100b, 100c, 100d und 100e enthalten, ist jedoch nicht darauf beschränkt. In einigen Ausführungsformen enthält die Detektionsvorrichtung 200a einen ersten Detektor 202a und einen zweiten Detektor 202b. In einigen Ausführungsformen sind der erste Detektor 202a und der zweite Detektor 202b elektrisch parallel geschaltet, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. In einigen Ausführungsformen sind der erste Detektor 202a und der zweite Detektor 202b physisch voneinander getrennt, wie in 9 gezeigt, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Der erste Detektor 202a kann ein Substrat 210a, eine leitfähige Schicht 220a und eine Isolierschicht 230a zwischen dem Substrat 210a und der leitfähigen Schicht 220a, eine Vertiefung 240a, die sich durch das Substrat 210a erstreckt, und ein Durchgangsloch 250a enthalten, das sich durch die leitfähige Schicht 220a und die Isolierschicht 230a erstreckt. Die leitfähige Schicht 220a kann eine Struktur aufweisen, die einen ersten Abschnitt, der als erste Elektrode dient, und einen zweiten Abschnitt aufweist, der als zweite Elektrode dient. Obwohl nicht gezeigt, können der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt der Struktur Konfigurationen aufweisen, die den oben beschriebenen ähneln, und daher wird eine nochmalige Beschreibung dieser Details weggelassen. Wie oben erwähnt, sind der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt der Struktur durch das Durchgangsloch 250a voneinander getrennt. Die Vertiefung 240a kann wie oben erwähnt eine trichterförmige Vertiefung sein und enthält wie oben erwähnt eine obere Öffnung und eine untere Öffnung. Die Isolierschicht 230a ist durch die untere Öffnung der Vertiefung 240a freigelegt. In einigen Ausführungsformen ist die Isolierschicht 230a durch einen Boden der Vertiefung 240a freigelegt. Das Durchgangsloch 250a ist mit der Vertiefung 240a verbunden, und eine Breite Wi des Durchgangslochs 250a ist kleiner als eine Breite der Vertiefung 240a.
Der zweite Detektor 202b kann ein Substrat 210b, eine leitfähige Schicht 220b und eine Isolierschicht 230b zwischen dem Substrat 210b und der leitfähigen Schicht 220b, eine Vertiefung 240b, die sich durch das Substrat 210b erstreckt, und eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 250b-1, 250b-2 enthalten, die sich durch die leitfähige Schicht 220b und die Isolierschicht 230b erstrecken. Die leitfähige Schicht 220b kann eine Struktur aufweisen, die erste Abschnitte, die als erste Elektroden dienen, und zweite Abschnitte aufweist, die als zweite Elektroden dienen. Obwohl nicht gezeigt, können die ersten Abschnitte und die zweiten Abschnitte der Struktur Konfigurationen aufweisen, die den oben gezeigten ähneln, und daher wird eine erneute Beschreibung solcher Details weggelassen. Wie oben erwähnt, sind die ersten Abschnitte und die zweiten Abschnitte der Struktur durch die Durchgangslöcher 250b-1, 250b-2 voneinander getrennt. Die Vertiefung 240b kann wie oben erwähnt eine trichterförmige Vertiefung sein und enthält wie oben erwähnt eine obere Öffnung und eine untere Öffnung. Die Isolierschicht 230b ist durch die untere Öffnung der Vertiefung 240b freigelegt. In einigen Ausführungsformen ist die Isolierschicht 230b durch einen Boden der Vertiefung 240b freigelegt. Die Durchgangslöcher 250b-1, 250b-2 sind mit der Vertiefung 240b verbunden, und eine Breite W2 jedes der Durchgangslöcher 250b-1, 250b-2 ist kleiner als eine Breite der Vertiefung 240b. Des Weiteren ist die Breite W2 jedes der Durchgangslöcher 250b-1, 250b-2 kleiner als die Breite Wi des Durchgangslochs 250a, wie in 9 gezeigt.
Immer noch unter Bezugnahme auf 9 ist eine Summe der Breiten W2 der Durchgangslöcher 250b-1, 250b-2 größer oder gleich der Breite Wi des Durchgangslochs 250a. Es ist anzumerken, dass in einigen Ausführungsformen die Vertiefung 240a als Flüssigkeitseinlass dient, und die Durchgangslöcher 250b-1 und 250b-2 dienen als Flüssigkeitsauslass. Die Flüssigkeit tritt aus der Vertiefung 240a in die Detektionsvorrichtung 200a ein und passiert das Durchgangsloch 250a und die Vertiefung 240b, und die Flüssigkeit wird durch die Durchgangslöcher 250b-1 und 250b-2 abgelassen. Wenn die Summe der Breiten W2 der Durchgangslöcher 250b-1, 250b-2 kleiner als die Breite Wi des Durchgangslochs 250a ist, kann die Flüssigkeit möglicherweise nicht schnell genug abfließen. Folglich kann eine Stauung in der Vertiefung 240b, dem Durchgangsloch 250a und der Vertiefung 240a verursacht werden. Die Detektionsvorrichtung 200a fällt daher aus.
Unter Bezugnahme auf 9 können in einigen Ausführungsformen die Substrate 210a und 210b das gleiche Material enthalten, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. In einigen Ausführungsformen können die Isolierschicht 230a und die Isolierschicht 230b das gleiche Isoliermaterial enthalten, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Wie oben erwähnt, ist die Dicke der Isolierschichten 230a und 230b mit der Länge L der Durchgangslöcher 250a und 250b-1, 250b-2 korreliert. Folglich ist die Dicke einer Isolierschicht 230a, durch die sich das größere Durchgangsloch 250a erstreckt, größer als die Dicke der Isolierschicht 230b, durch die sich die kleineren Durchgangslöcher 250b-1 und 250b-2 erstrecken. In einigen Ausführungsformen können die leitfähige Schicht 220a und die leitfähige Schicht 220b das gleiche leitfähige Material enthalten, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. In weiteren Ausführungsformen können die leitfähige Schicht 220a und die leitfähige Schicht 220b unterschiedliche Materialien enthalten. Beispielsweise kann die leitfähige Schicht 220a ein dotiertes Halbleitermaterial wie dotiertes Polysilizium enthalten, während die leitfähige Schicht 220b Metall enthält.
10 ist eine Querschnittsansicht einer Detektionsvorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Es ist anzumerken, dass gleiche Elemente in den 9 und 10 durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind, und Details von gleichen Elementen, die in den 9 und 10 gezeigt sind, sind in der Beschreibung von 10 der Kürze halber weggelassen. In einigen Ausführungsformen ist eine Detektionsvorrichtung 200b vorgesehen. Wie oben erwähnt, kann die Detektionsvorrichtung 200b eine beliebige Kombination der vorgenannten Detektoren 100a, 100b, 100c, 100d und 100e enthalten, ist jedoch nicht darauf beschränkt. In einigen Ausführungsformen enthält die Detektionsvorrichtung 200b einen ersten Detektor 202a und einen zweiten Detektor 202b. Im Gegensatz zu dem ersten und dem zweiten Detektor 202a und 202b der in 9 gezeigten Detektionsvorrichtung 200a berühren sich der erste Detektor 202a und der zweite Detektor 202b der Detektionsvorrichtung 200b. In einigen Ausführungsformen berührt die leitfähige Schicht 220a des ersten Detektors 202a das Substrat 210b des zweiten Detektors 202b, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
11 ist eine Querschnittsansicht einer Detektionsvorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Es ist anzumerken, dass gleiche Elemente in den 9 und 11 durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind, und Details von gleichen Elementen, die in den 9 und 11 gezeigt sind, sind in der Beschreibung von 11 der Kürze halber weggelassen. In einigen Ausführungsformen ist eine Detektionsvorrichtung 200c vorgesehen. Wie oben erwähnt, kann die Detektionsvorrichtung 200c eine beliebige Kombination der vorgenannten Detektoren 100a, 100b, 100c, 100d und 100e enthalten, ist jedoch nicht darauf beschränkt. In einigen Ausführungsformen enthält die Detektionsvorrichtung 200c einen ersten Detektor 202a und einen zweiten Detektor 202b. Im Gegensatz zu dem ersten und dem zweiten Detektor 202a und 202b der in 9 gezeigten Detektionsvorrichtung 200a berühren sich der erste Detektor 202a und der zweite Detektor 202b der Detektionsvorrichtung 200c. In einigen Ausführungsformen berührt das Substrat 210a des ersten Detektors 202a die leitfähige Schicht 220b des zweiten Detektors 202b, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. In solchen Ausführungsformen dient das Durchgangsloch 250a des ersten Detektors 202a als Flüssigkeitseinlass, während die Vertiefung 240b des zweiten Detektors 202b als Flüssigkeitsauslass dient. Es sei darauf hingewiesen, dass wenn die Flüssigkeit von dem Durchgangsloch 250a in die Detektionsvorrichtung 200c eintritt und die Vertiefung 240a und die Durchgangslöcher 250b-1, 250b-2 durchläuft, die Flüssigkeit durch die Durchgangslöcher 250b-1 und 250b-2 abfließen kann, da eine Summe der Breiten W2 der Durchgangslöcher 250b-1, 250b-2 größer oder gleich der Breite Wi des Durchgangslochs 250a ist. Wenn bei einigen vergleichbaren Ansätzen die Summe der Breiten W2 der Durchgangslöcher 250b-1, 250b-2 kleiner als die Breite Wi des Durchgangslochs 250a ist, kann die Flüssigkeit möglicherweise nicht schnell genug abfließen. Folglich kann eine Stauung in der Vertiefung 240a und dem Durchgangsloch 250a verursacht werden. Die Detektionsvorrichtung 200c fällt daher aus.
12 ist eine Querschnittsansicht einer Detektionsvorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Es ist anzumerken, dass gleiche Elemente in den 11 und 12 durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind, und Details von gleichen Elementen, die in den 11 und 12 gezeigt sind, sind in der Beschreibung von 12 der Kürze halber weggelassen. In einigen Ausführungsformen ist eine Detektionsvorrichtung 200d vorgesehen. Wie oben erwähnt, kann die Detektionsvorrichtung 200d eine beliebige Kombination der vorgenannten Detektoren 100a, 100b, 100c, 100d und 100e enthalten, ist jedoch nicht darauf beschränkt. In einigen Ausführungsformen enthält die Detektionsvorrichtung 200d einen ersten Detektor 202a und einen zweiten Detektor 202b. Im Gegensatz zu der in 11 gezeigten Detektionsvorrichtung 200c enthält die Detektionsvorrichtung 200d ferner eine Schicht 260. Die Schicht 260 dient als Dichtungsschicht oder Verpackungsmaterial zum Stützen und Integrieren der Detektoren 202a und 202b. In einigen Ausführungsformen kann die Schicht 260 eine Leiterplatte (PCB) enthalten. In weiteren Ausführungsformen kann die Schicht 260 Kunststoffmaterialien wie Perfluoralkoxyalkan (PFA) oder Polytetrafluorethen (PTFE) enthalten. In einigen Ausführungsformen ist das Substrat 210b zwischen der Isolierschicht 230b und der dielektrischen Schicht 260 angeordnet. In einigen Ausführungsformen enthält die dielektrische Schicht 260 mehrere Löcher 262-1 und 262-2 bis 262-n. Es ist anzumerken, dass eine Anzahl der Löcher 262-1 und 262-2 bis 262-n gleich der Anzahl der Durchgangslöcher 250b-1 und 250b-2 bis 250b-n des zweiten Detektors 202b ist. Wenn beispielsweise zwei Durchgangslöcher 250b-1 und 250b-2 in dem zweiten Detektor 202b vorhanden sind, gibt es zwei Löcher 262-1 und 262-2 in der dielektrischen Schicht 260. Die Löcher 262-1 und 262-2 sind alle mit der Vertiefung 240b verbunden. In einigen Ausführungsformen ist jedes der Löcher 262-1 und 262-2 mit einem der Durchgangslöcher 250b-1 und 250b-2 ausgerichtet, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. In einigen Ausführungsformen weisen die Löcher 262-1 und 262-2 jeweils eine Länge, einen Durchmesser oder eine Breite W3 auf, und die Breite W3 der Löcher 262-1 und 262-2 ist größer oder gleich der Breite W2 der Durchgangslöcher 250b-1 und 250b-2.
Immer noch unter Bezugnahme auf 12 dienen in solchen Ausführungsformen die Löcher 262-1 und 262-2 als Flüssigkeitsauslass. Es sei darauf hingewiesen, dass weil die Breite W3 der Löcher 262-1 und 262-2 größer oder gleich der Breite W2 der Durchgangslöcher 250b-1 und 250b-2 ist, eine Summe der Breiten W3 der Löcher 262-1 und 262-2 größer oder gleich der Breite Wi des Durchgangslochs 250a ist. Wenn daher die Flüssigkeit durch das Durchgangsloch 250a in die Detektionsvorrichtung 200d eintritt und durch die Vertiefung 240a, die Durchgangslöcher 250b-1, 250b-2 und die Vertiefung 240b tritt, die Flüssigkeit durch die Löcher 262-1 und 262-2 abfließen kann. Dementsprechend kann ein Flüssigkeitsstau in der Vertiefung 240b, den Durchgangslöchern 250b-1, 250b-2, der Vertiefung 240a und dem Durchgangsloch 250a vermindert werden.
13 ist eine Querschnittsansicht einer Detektionsvorrichtung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Es ist anzumerken, dass gleiche Elemente in den 9 und 13 durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind, und Details von gleichen Elementen, die in den 9 und 13 gezeigt sind, sind in der Beschreibung von 13 der Kürze halber weggelassen. In einigen Ausführungsformen ist eine Detektionsvorrichtung 200e vorgesehen. Wie oben erwähnt, kann die Detektionsvorrichtung 200e eine beliebige Kombination der vorgenannten Detektoren 100a, 100b, 100c, 100d und 100e enthalten, ist jedoch nicht darauf beschränkt. In einigen Ausführungsformen enthält die Detektionsvorrichtung 200e einen ersten Detektor 202a und einen zweiten Detektor 202b. Der erste Detektor 202a enthält ein Substrat, eine leitfähige Schicht und eine Isolierschicht zwischen dem Substrat und der leitfähigen Schicht, während der zweite Detektor 202b ein Substrat, eine leitfähige Schicht und eine Isolierschicht zwischen der leitfähigen Schicht und dem Substrat enthält. In solchen Ausführungsformen berührt das Substrat des ersten Detektors 202a das Substrat des zweiten Detektors 202b, so dass sie ein Substrat 210 bilden, die leitfähige Schicht des ersten Detektors 202a berührt die leitfähige Schicht des zweiten Detektors 202b, so dass sie eine leitfähige Schicht 220 bilden, und die Isolierschicht des ersten Detektors 202a berührt die Isolierschicht des zweiten Detektors 202b, so dass sie eine Isolierschicht 230 bilden, wie in 13 gezeigt. Der erste Detektor 202a weist eine Vertiefung 240a auf, die sich durch das Substrat 210 erstreckt, und der zweite Detektor 202b weist eine Vertiefung 240b auf, die sich durch das Substrat 210 erstreckt. Die Vertiefung 240a und die Vertiefung 240b sind voneinander getrennt. Der erste Detektor 202a weist ein Durchgangsloch 250a auf, das sich durch die leitfähige Schicht 220 und die Isolierschichten 230 erstreckt, und der zweite Detektor 202b weist eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 250b auf, die sich durch die leitfähige Schicht 220 und die Isolierschichten 230 erstrecken. Die Durchgangslöcher 250a, 250b-1 und 250b-s sind alle voneinander getrennt. Das Durchgangsloch 250a ist mit der Vertiefung 240a verbunden, und die Durchgangslöcher 250b sind mit der Vertiefung 240b verbunden. Ferner ist eine Breite W2 der Durchgangslöcher 250b-1, 250b-2 für verschiedene Detektionszwecke kleiner als eine Breite Wi der Durchgangslöcher 250a. In solchen Ausführungsformen dienen sowohl die Vertiefung 240a des ersten Detektors 202a als auch die Vertiefung 240b des zweiten Detektors 202b als Flüssigkeitseinlässe und alle Durchgangslöcher 250a, 250b-1, 250b-2 des ersten Detektors 202a und des zweiten Detektors 202b dient als Flüssigkeitsauslässe.
14 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Detektieren von Partikeln in einer chemischen Flüssigkeit 10 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren 10 zum Detektieren der Reinheit oder von Eigenschaften der chemischen Flüssigkeit verwendet werden. Das Verfahren 10 umfasst eine Anzahl von Vorgängen (11,12,13,14, 15a und 15b). Das Verfahren 10 wird weiter gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen beschrieben. Es ist anzumerken, dass die Vorgänge des Verfahrens 10 im Rahmen der verschiedenen Aspekte anders angeordnet oder auf andere Weise modifiziert werden können. Es sollte ferner angemerkt werden, dass zusätzliche Prozesse vor, während und nach dem Verfahren 10 vorgesehen sein können und dass einige andere Prozesse hier nur kurz beschrieben sein können. Somit sind andere Implementierungen im Rahmen der verschiedenen hier beschriebenen Aspekte möglich.
Das Verfahren zum Detektieren von Partikeln in einer chemischen Flüssigkeit 10 kann mit der oben erwähnten Detektionsvorrichtung 200a, 200b, 200c, 200d bzw. 200e durchgeführt werden, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Ferner kann das Verfahren zum Detektieren von Partikeln in einer chemischen Flüssigkeit 10 durch den ersten Detektor 202a in einer beliebigen Kombination in den Detektionsvorrichtungen 200a, 200b, 200c, 200d oder 200e durchgeführt werden.
15 ist eine schematische Zeichnung, die einen Teil der Detektionsvorrichtung in einigen Ausführungsformen des Verfahrens zum Detektieren von Partikeln in einer chemischen Flüssigkeit gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt, und die 16A und 16B sind Diagramme, die Detektionsergebnisse gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigen. Bei Vorgang 11 wird eine Detektionsvorrichtung bereitgestellt. In einigen Ausführungsformen enthält die Detektionsvorrichtung einen Detektor wie beispielsweise den ersten Detektor 202a, wobei der erste Detektor 202a ein Durchgangsloch 250a mit einer Länge L zwischen etwa 100 µm und etwa 1000 µm aufweist.
Bei Vorgang 12 wird eine chemische Flüssigkeit 300 so bereitgestellt, dass sie durch die Detektionsvorrichtung, d. h. den ersten Detektor 202a, fließt. Wie in 15 gezeigt, fließt die chemische Flüssigkeit 300 durch das Durchgangsloch 250a.
Bei Vorgang 13 wird eine Kapazität der Detektionsvorrichtung während des Fließens der chemischen Flüssigkeit gemessen. Es ist anzumerken, dass in dem ersten Detektor 202a die leitfähige Schicht 220 eine Struktur aufweist, die einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, die durch das Durchgangsloch 250a voneinander getrennt sind. Wenn die chemische Flüssigkeit 300 durch das Durchgangsloch 250a hindurchgeht, wirkt die leitfähige Schicht 220 mit der Struktur als Kondensator, wobei der erste Abschnitt als erste Elektrode, der zweite Abschnitt als zweite Elektrode und die chemische Flüssigkeit 300 als Dielektrikum dazwischen fungiert. Eine Kapazität kann während des Fließens der chemischen Flüssigkeit 300 durch das Durchgangsloch 250a erfasst werden. In einigen Ausführungsformen hat der durch die erste Elektrode, die zweite Elektrode und die chemische Flüssigkeit 300 gebildete Kondensator eine Kapazität von mindestens 1 Nanofarad (nF) oder mehr. In einigen Ausführungsformen wird ein solcher Kondensator als Nanokondensator bezeichnet.
Im Vorgang 14 wird eine Dielektrizitätskonstante der chemischen Flüssigkeit 300 gemäß den Kapazitäten der Detektionsvorrichtung berechnet. Es versteht sich, dass eine Kapazität eines Kondensators mit einer Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums und dem Abstand zwischen den beiden Elektroden korreliert. In einigen Ausführungsformen dient die Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums als Hauptparameter der Kapazität, da der Abstand zwischen den beiden Elektroden fest ist. Dementsprechend kann die Dielektrizitätskonstante der chemischen Flüssigkeit 300 während des Fließens der chemischen Flüssigkeit 300 durch die Detektionsvorrichtung, d. h. den ersten Detektor 202a, erfasst werden.
Bezugnehmend auf die 16A und 16B kann in einigen Ausführungsformen ein Diagramm erhalten werden, das das Detektionsergebnis zeigt. Die Abszisse des Diagramms kann die Zeit sein, während der die chemische Flüssigkeit das Durchgangsloch 250a durchläuft, und die Ordinate kann die Dielektrizitätskonstante sein, die gemäß der Kapazität der Detektionsvorrichtung berechnet wurde. Wenn bei Vorgang 15a die Dielektrizitätskonstante der chemischen Flüssigkeit zwischen einer Obergrenze und einer Untergrenze liegt, wie in 16A gezeigt, wird die chemische Flüssigkeit 300 als normal bestimmt. Wenn die Dielektrizitätskonstante der chemischen Flüssigkeit 300 wie in 16B gezeigt höher als die Obergrenze oder niedriger als die Untergrenze ist, die chemische Flüssigkeit wird in einigen Ausführungsformen als abnormal bestimmt.
Es ist anzumerken, dass es durch Messen der Dielektrizitätskonstante der chemischen Flüssigkeit 300 leicht ist, eine Eigenschaft der chemischen Flüssigkeit 300 zu bestimmen. Wenn zum Beispiel die Dielektrizitätskonstante der chemischen Flüssigkeit 300 wie in 16A gezeigt zwischen der Obergrenze und der Untergrenze liegt, kann darauf geschlossen werden, dass die chemische Flüssigkeit ohne Verunreinigung oder mit geringer Verunreinigung hergestellt, gelagert oder transportiert wurde und die Eigenschaften der chemischen Flüssigkeit unbeeinträchtigt sind. Wenn die Dielektrizitätskonstante der chemischen Flüssigkeit 300 wie in 16B gezeigt höher als die Obergrenze oder niedriger als die Untergrenze ist, kann darauf geschlossen werden, dass sich Partikel oder Verunreinigungen in der chemischen Flüssigkeit 300 befinden und dass solche Partikel oder Verunreinigungen die Eigenschaften der chemischen Flüssigkeit 300 verändert haben und daher die Dielektrizitätskonstante der chemischen Flüssigkeit 300 sich geändert hat.
17 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Detektieren von Partikeln in einer chemischen Flüssigkeit 20 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren 20 verwendet werden, um die Reinheit oder Eigenschaften der chemischen Flüssigkeit zu detektieren. Das Verfahren 20 umfasst eine Anzahl von Vorgängen (21, 22, 23, 24, 25, 26a und 26b). Das Verfahren 20 wird weiter gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen beschrieben. Es ist anzumerken, dass die Vorgänge des Verfahrens 20 im Rahmen der verschiedenen Aspekte anders angeordnet oder auf andere Weise modifiziert werden können. Es sollte ferner angemerkt werden, dass zusätzliche Prozesse vor, während und nach dem Verfahren 20 vorgesehen sein können und dass einige andere Prozesse hier nur kurz beschrieben sein können. Somit sind andere Implementierungen im Rahmen der verschiedenen hier beschriebenen Aspekte möglich.
Das Verfahren zum Detektieren von Partikeln in einer chemischen Flüssigkeit 20 kann mit der oben erwähnten Detektionsvorrichtung 200a, 200b, 200c, 200d bzw. 200e durchgeführt werden, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Ferner kann das Verfahren zum Detektieren von Partikeln in einer chemischen Flüssigkeit 20 durch den zweiten Detektor 202b in einer beliebigen Kombination in den Detektionsvorrichtungen 200a, 200b, 200c, 200d bzw. 200e durchgeführt werden.
18 ist eine schematische Zeichnung, die einen Teil der Detektionsvorrichtung in einigen Ausführungsformen des Verfahrens zum Detektieren von Partikeln in einer chemischen Flüssigkeit gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt, und die 19A und 19B sind Diagramme, die Detektionsergebnisse gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigen. Bei Vorgang 21 wird eine Detektionsvorrichtung bereitgestellt. In einigen Ausführungsformen enthält die Detektionsvorrichtung einen Detektor wie beispielsweise den zweiten Detektor 202b, wobei der zweite Detektor 202b ein Durchgangsloch 250b mit einer Länge L zwischen etwa 1 µm und etwa 10 µm aufweist.
Bei Vorgang 22 wird eine chemische Flüssigkeit 300 so bereitgestellt, dass sie durch die Detektionsvorrichtung fließt. Wie in 18 gezeigt, fließt die chemische Flüssigkeit 300 durch das Durchgangsloch 250b.
Bei Vorgang 23 wird eine Kapazität der Detektionsvorrichtung während des Fließens der chemischen Flüssigkeit gemessen. Es ist anzumerken, dass in dem zweiten Detektor 202b die leitfähige Schicht 220 eine Struktur aufweist, die einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, die durch das Durchgangsloch 250b voneinander getrennt sind. Wenn die chemische Flüssigkeit 300 das Durchgangsloch 250b durchläuft, wirkt die leitfähige Schicht 220 mit der Struktur als Kondensator, wobei der erste Abschnitt als erste Elektrode, der zweite Abschnitt als zweite Elektrode und die chemische Flüssigkeit 300 als Dielektrikum dazwischen dient. Während des Fließens der chemischen Flüssigkeit durch das Durchgangsloch 250b-1 kann eine Kapazität erfasst werden. In einigen Ausführungsformen hat der durch die erste Elektrode, die zweite Elektrode und die chemische Flüssigkeit 300 gebildete Kondensator eine Kapazität von etwa 0,01 Picofarad (pF) oder weniger. In einigen Ausführungsformen wird ein solcher Kondensator als Nanokondensator bezeichnet.
Bei Vorgang 24 wird eine Dielektrizitätskonstante der chemischen Flüssigkeit 300 gemäß der Kapazität der Detektionsvorrichtung berechnet. Wie oben erwähnt, ist eine Kapazität eines Kondensators mit einer Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums und dem Abstand zwischen den beiden Elektroden korreliert. In einigen Ausführungsformen dient die Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums als Hauptparameter der Kapazität, da der Abstand zwischen den beiden Elektroden fest ist. Dementsprechend kann die Dielektrizitätskonstante der chemischen Flüssigkeit 300 während des Fließens der chemischen Flüssigkeit 300 durch die Detektionsvorrichtung, d. h. den zweiten Detektor 202b, erfasst werden.
Bei Vorgang 25 kann sich in einigen Ausführungsformen während des Fließens der chemischen Flüssigkeit 300 durch die Detektionsvorrichtung die Dielektrizitätskonstante der chemischen Flüssigkeit 300 ändern. In solchen Ausführungsformen werden solche Änderungen der Dielektrizitätskonstante berechnet und aufgezeichnet.
Bezugnehmend auf die 19A und 19B kann in einigen Ausführungsformen ein Diagramm erhalten werden, das das Detektionsergebnis zeigt. Die Abszisse des Diagramms kann die Zeit sein, während der die chemische Flüssigkeit das Durchgangsloch 250b durchläuft, und die Ordinate kann die Dielektrizitätskonstante sein, die gemäß den Kapazitäten der Detektionsvorrichtung berechnet wurde. Wenn bei Vorgang 26a die Dielektrizitätskonstante der chemischen Flüssigkeit zwischen einer Obergrenze und einer Untergrenze liegt, wie in 19A gezeigt, wird die chemische Flüssigkeit 300 als normal bestimmt. Wenn ein Maß der Änderung der Dielektrizitätskonstante bei Vorgang 26a niedriger als ein bestimmter Wert ist, wird die chemische Flüssigkeit 300 ferner als normal bestimmt. Wenn ein Maß der Änderung der Dielektrizitätskonstante wie in 19B gezeigt höher als der Wert ist, wird die chemische Flüssigkeit 300 in einigen Ausführungsformen als abnormal bestimmt.
Da die Partikel die Eigenschaften der chemischen Flüssigkeit 300 und die Dielektrizitätskonstante der chemischen Flüssigkeit 300 verändern können, ist es leicht zu bestimmen, ob sich Partikel in der chemischen Flüssigkeit 300 befinden, indem die Dielektrizitätskonstante der chemischen Flüssigkeit 300 gemessen wird. Wenn die Dielektrizitätskonstante der chemischen Flüssigkeit 300 in einigen Ausführungsformen wie in 19A gezeigt zwischen der Obergrenze und der Untergrenze liegt, kann darauf geschlossen werden, dass die chemische Flüssigkeit 300 ohne Partikel oder mit wenig Partikeln hergestellt, gelagert oder transportiert wurde. Wenn die Dielektrizitätskonstante der chemischen Flüssigkeit 300 höher als die Obergrenze oder niedriger als die Untergrenze ist, kann in weiteren Ausführungsformen darauf geschlossen werden, dass sich Partikel oder Verunreinigungen in der chemischen Flüssigkeit 300 befinden und dass solche Partikel die Eigenschaften der chemischen Flüssigkeit 300 und damit die Dielektrizitätskonstante der chemischen Flüssigkeit 300 geändert haben.
Wenn die Partikel Nanopartikel sind, müssen solche Partikel in einigen Ausführungsformen nicht ausreichen, um die Dielektrizitätskonstante der chemischen Flüssigkeit 300 über die obere oder unter die untere Grenze hinaus zu ändern, bewirken jedoch, dass sich die Dielektrizitätskonstante ändert. In solchen Ausführungsformen werden die Änderungen der Dielektrizitätskonstante aufgezeichnet, wie in 19B gezeigt. Wenn das Maß der Änderung der Dielektrizitätskonstante niedriger als ein bestimmter Wert ist, kann in einigen Ausführungsformen darauf geschlossen werden, dass eine Anzahl der Nanopartikel in der chemischen Flüssigkeit 300 nicht ausreicht, um zu einer instabilen Dielektrizitätskonstante zu führen, und die chemische Flüssigkeit 300 kann als normal bestimmt werden. Wenn das Maß der Änderung der Dielektrizitätskonstante höher als ein bestimmter Wert ist, kann in einigen Ausführungsformen darauf geschlossen werden, dass eine Anzahl der Nanopartikel in der chemischen Flüssigkeit 300 ausreicht, um zu einer instabilen Dielektrizitätskonstante zu führen, und die chemische Flüssigkeit 300 kann als abnormal bestimmt werden.
Es versteht sich, dass in den vorstehenden Verfahren 10 und 20 die zu testende chemische Flüssigkeit eine Flüssigkeit mit einer Dielektrizitätskonstante von weniger als 100 sein kann, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. In einigen Ausführungsformen kann die zu testende chemische Flüssigkeit eine Flüssigkeit mit einer Dielektrizitätskonstante von weniger als 80 sein, aber die Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.
Es versteht sich, dass bei den vorstehenden Verfahren die Detektionsvorrichtung den ersten Detektor 202a und den zweiten Detektor 202b enthalten kann, so dass, wenn die chemische Flüssigkeit 300 in die Detektionsvorrichtung fließt, die chemische Flüssigkeit 300 das größere Durchgangsloch 250a und die kleineren Durchgangslöcher 250b durchläuft. Dementsprechend werden sowohl Eigenschaften als auch mögliche Änderungen der Dielektrizitätskonstante erfasst. Dementsprechend kann die durch Partikel oder Nanopartikel verursachte Verunreinigung in einem frühen Stadium leicht detektiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist ein Detektor vorgesehen. Der Detektor enthält ein Substrat mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, eine trichterförmige Vertiefung, die sich von der zweiten Oberfläche des Substrats zu der ersten Oberfläche des Substrats erstreckt, eine leitfähige Schicht, die unter der ersten Oberfläche des Substrats angeordnet ist, eine Isolierschicht, die zwischen dem Substrat und der leitfähigen Schicht angeordnet ist, und ein erstes Durchgangsloch, das sich durch die leitfähige Schicht und die Isolierschicht erstreckt und das mit der trichterförmigen Vertiefung verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist eine Detektionsvorrichtung vorgesehen. Die Detektionsvorrichtung enthält einen ersten Detektor und einen zweiten Detektor. Der erste Detektor enthält ein erstes Substrat mit einer ersten Vertiefung, eine erste leitfähige Schicht, eine erste Isolierschicht, die zwischen dem ersten Substrat und der ersten leitfähigen Schicht angeordnet ist, und ein erstes Durchgangsloch, das sich durch die erste leitfähige Schicht und die erste Isolierschicht erstreckt. In einigen Ausführungsformen ist ein Teil der ersten Isolierschicht durch einen Boden der ersten Vertiefung freigelegt. In einigen Ausführungsformen ist das erste Durchgangsloch mit der ersten Vertiefung verbunden. Der zweite Detektor enthält ein zweites Substrat mit einer zweiten Vertiefung, eine zweite leitfähigen Schicht, eine zweite Isolierschicht, die zwischen dem zweiten Substrat und der zweiten leitfähigen Schicht angeordnet ist, und eine Mehrzahl von zweiten Durchgangslöchern, die sich durch die zweite leitfähige Schicht und die zweite Isolierschicht erstrecken. In einigen Ausführungsformen ist ein Teil der zweiten Isolierschicht durch einen Boden der zweiten Vertiefung freigelegt. In einigen Ausführungsformen sind die zweiten Durchgangslöcher mit der zweiten Vertiefung verbunden. In einigen Ausführungsformen hat das erste Durchgangsloch eine erste Breite, jede der zweiten Durchgangslöcher hat eine zweite Breite, und die zweite Breite ist kleiner als die erste Breite.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Detektieren von Partikeln in einer Flüssigkeit vorgesehen. Das Verfahren umfasst die folgenden Vorgänge. Eine Detektionsvorrichtung wird bereitgestellt. Eine chemische Flüssigkeit wird so bereitgestellt, dass sie durch die Detektionsvorrichtung fließt. Eine Kapazität der Detektionsvorrichtung wird während des Fließens der chemischen Flüssigkeit gemessen. Eine Dielektrizitätskonstante der chemischen Flüssigkeit wird gemäß der Kapazität der Detektionsvorrichtung berechnet. Wenn die Dielektrizitätskonstante der chemischen Flüssigkeit zwischen einer Obergrenze und einer Untergrenze liegt, wird die chemische Flüssigkeit als normal bestimmt.
Das Vorangehende beschreibt Merkmale von mehreren Ausführungsformen, so dass Fachleute die Aspekte der vorliegenden Offenbarung besser verstehen können. Fachleute sollten anerkennen, dass sie die vorliegende Offenbarung leicht als Basis verwenden können, um weitere Prozesse und Strukturen zu entwerfen oder zu modifizieren, um die gleichen Ziele zu erreichen und/oder die gleichen Vorteile der hier eingeführten Ausführungsformen zu realisieren. Fachleute sollten auch erkennen, dass solche äquivalenten Konstruktionen nicht von dem Geist und Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abweichen und dass sie verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Modifikationen hier vornehmen können, ohne von dem Geist und Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62/875175 [0001]

Claims

Detektor, umfassend: ein Substrat, das eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche entgegengesetzt zu der ersten Oberfläche aufweist; eine trichterförmige Vertiefung, die sich von der zweiten Oberfläche des Substrats zur ersten Oberfläche des Substrats erstreckt; eine leitfähige Schicht, die unter der ersten Oberfläche des Substrats angeordnet ist; eine Isolierschicht, die zwischen dem Substrat und der leitfähigen Schicht angeordnet ist; und ein erstes Durchgangsloch, das sich durch die leitfähige Schicht und die Isolierschicht erstreckt und mit der trichterförmigen Vertiefung verbunden ist.
Detektor nach Anspruch 1, wobei die leitfähige Schicht eine Metallschicht oder eine dotierte Halbleiterschicht enthält.
Detektor nach Anspruch 1 oder 2, wobei die leitfähige Schicht eine Struktur aufweist und wobei die Isolierschicht durch die Struktur freigelegt ist.
Detektor nach Anspruch 3, wobei die Struktur der leitfähigen Schicht einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist und wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt durch das erste Durchgangsloch voneinander getrennt sind.
Detektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die trichterförmige Vertiefung eine obere Öffnung in der zweiten Oberfläche und eine untere Öffnung in der ersten Oberfläche aufweist und wobei eine Breite der oberen Öffnung größer als eine Breite der unteren Öffnung ist.
Detektor nach Anspruch 5, wobei das erste Durchgangsloch eine Breite aufweist, die kleiner als die Breite der unteren Öffnung der trichterförmigen Vertiefung ist.
Detektor nach Anspruch 5 oder 6, der ferner ein zweites Durchgangsloch umfasst, das sich durch die leitfähige Schicht und die Isolierschicht erstreckt, wobei das zweite Durchgangsloch von dem ersten Durchgangsloch getrennt ist und mit der trichterförmigen Vertiefung verbunden ist, wobei eine Breite des ersten Durchgangslochs und eine Breite des zweiten Durchgangslochs kleiner als die Breite der unteren Öffnung der trichterförmigen Vertiefung sind.
Detektionsvorrichtung, umfassend: einen ersten Detektor, umfassend: ein erstes Substrat mit einer ersten Vertiefung; eine erste leitfähige Schicht; eine erste Isolierschicht, die zwischen dem ersten Substrat und der ersten leitfähigen Schicht angeordnet ist, wobei ein Teil der ersten Isolierschicht durch einen Boden der ersten Vertiefung freigelegt ist; und ein erstes Durchgangsloch, das sich durch die erste leitfähige Schicht und die erste Isolierschicht erstreckt und mit der ersten Vertiefung verbunden ist; und einen zweiten Detektor, umfassend: ein zweites Substrat mit einer zweiten Vertiefung; eine zweite leitfähige Schicht; eine zweite Isolierschicht, die zwischen dem zweiten Substrat und der zweiten leitfähigen Schicht angeordnet ist, wobei ein Teil der zweiten Isolierschicht durch einen Boden der zweiten Vertiefung freigelegt ist; und eine Mehrzahl von zweiten Durchgangslöchern, die sich durch die zweite leitfähige Schicht und die zweite Isolierschicht erstrecken und mit der zweiten Vertiefung verbunden sind, wobei das erste Durchgangsloch eine erste Breite hat, jedes der zweiten Durchgangslöcher eine zweite Breite hat und die zweite Breite kleiner als die erste Breite ist.
Detektionsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei eine Summe der zweiten Breiten der Mehrzahl von zweiten Durchgangslöchern größer oder gleich der erste Breite des ersten Durchgangslochs ist.
Detektionsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei der erste Detektor und der zweite Detektor voneinander getrennt sind.
Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der erste Detektor und der zweite Detektor sich berühren.
Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die erste leitfähige Schicht das zweite Substrat berührt.
Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das erste Substrat die zweite leitfähige Schicht berührt.
Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, die ferner eine dielektrische Schicht umfasst, die unterhalb des zweiten Substrats angeordnet ist, wobei die dielektrische Schicht eine Mehrzahl von Löchern aufweist und wobei jedes der Mehrzahl von Löchern eine dritte Breite aufweist, die größer oder gleich der zweiten Breite der Mehrzahl von zweiten Durchgangslöchern ist.
Detektionsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Mehrzahl von Löchern mit der zweiten Vertiefung verbunden sind.
Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, wobei das erste Substrat das zweite Substrat berührt, die erste leitfähige Schicht die zweite leitfähige Schicht berührt und die erste Isolierschicht die zweite Isolierschicht berührt.
Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, wobei die erste leitfähige Schicht und die zweite leitfähige Schicht unterschiedliche Materialien enthalten.
Verfahren zum Detektieren von Partikeln in einer Flüssigkeit, umfassend: Bereitstellen einer Detektionsvorrichtung; Bereitstellen einer chemischen Flüssigkeit, die durch die Detektionsvorrichtung fließt; Messen einer Kapazität der Detektionsvorrichtung während des Fließens der chemischen Flüssigkeit; und Berechnen einer Dielektrizitätskonstante der chemischen Flüssigkeit gemäß der Kapazität der Detektionsvorrichtung; und wenn die Dielektrizitätskonstante der chemischen Flüssigkeit zwischen einer vorbestimmten Obergrenze und einer vorbestimmten Untergrenze liegt, Bestimmen der chemischen Flüssigkeit als normal.
Verfahren nach Anspruch 18, das ferner ein Bestimmen der chemischen Flüssigkeit als abnormal umfasst, wenn die Dielektrizitätskonstante der chemischen Flüssigkeit höher als die Obergrenze oder niedriger als die Untergrenze ist.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, ferner umfassend: Berechnen eines Maßes der Änderung der Dielektrizitätskonstante während des Fließens der chemischen Flüssigkeit; und Bestimmen der chemischen Flüssigkeit als abnormal, wenn das Maß der Änderung der Dielektrizitätskonstante höher als ein vorbestimmter Wert ist.