JP2020532110A - 低温流体を噴霧するための装置 - Google Patents

Abstract

ここに開示されているのは、マイクロエレクトロニクス基板の表面を処理するためのシステム及び方法であり、特に、マイクロエレクトロニクス基板の露出表面を処理するために使用される低温流体混合物を介してマイクロエレクトロニクス基板を走査するための装置及び方法に関する。特に、流体混合物を広げるために使用される改良されたノズル設計が本明細書に開示されている。一実施形態では、ノズル設計は、２つのノズル部品を組み込んで単一のノズル設計を形成し、この２つの部品がわずかにずらされており、独特のオリフィス設計を形成する。別の実施形態では、２つのピースが組み合わされ、流体導路の共通軸に沿って位置合わせされる。しかしながら、オフセット部品は、２つの部品の間に挿入され、２つの他の部品の流導路からアライメントされていない穴を有する。他の２つの片の流れ導管からずれた穴を有する。

Description

優先権の主張
本出願は、２０１７年８月１８日に出願された米国非仮特許出願第１５／６８１，１０５号の利益を主張し、その開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

関連出願
２０１７年８月１８日に出願された米国非仮出願第１５／６８１，１０５号は、２０１６年６月２９日に出願された米国非仮出願第１５／１９７，４５０号の一部継続出願であり、２０１４年１０月６日に出願された米国仮特許出願第６２／０６０，１３０号、２０１５年３月３１日に出願された米国仮特許出願第６２／１４１，０２６号、及び２０１５年１０月６日に出願された米国非仮特許出願第１４／８７６，１９９号の一部継続出願であり、それらの開示はそれぞれの全体が参照により本明細書に組み込まれている。

技術分野
本開示は、マイクロエレクトロニクス基板の表面を処理する装置及び方法に関し、特に、低温流体（cryogenic fluids）を用いてマイクロエレクトロニクス基板から物体を除去するための装置及び方法に関する。

マイクロエレクトロニクス技術の進歩により、ますます増加する能動部品密度を有する、マイクロエレクトロニクス基板（例えば、半導体基板）上に形成されるべき集積回路（ＩＣ）が生じている。ＩＣ製造は、マイクロエレクトロニクス基板上の種々の材料の適用及び選択的除去によって行われることができる。製造プロセスの一態様は、マイクロエレクトロニクス基板の表面を、マイクロエレクトロニクス基板クリーニング処理に曝し、プロセス残渣及び／又はデブリ（例えば、粒子）をマイクロエレクトロニクス基板から除去する、ステップを含み得る。マイクロエレクトロニクス基板をクリーニングするために、種々の乾式及び湿式クリーニング技術が開発されている。

しかしながら、マイクロエレクトロニクスＩＣ製造の進歩により、基板上のデバイスフィーチャがより小さくなった。より小さなデバイスフィーチャにより、デバイスは、従来よりも小さな粒子からの損傷を受け易くなっている。したがって、基板を損傷することなく、より小さい粒子及び／又は比較的大きな粒子の除去を可能にする任意の技術が望ましいだろう。

本明細書に記載されるのは、種々の異なる流体又は流体混合物を使用して、マイクロエレクトロニクス基板から物体（例えば、粒子）を除去することができるいくつかの装置及び方法である。特に、流体又は流体混合物は、マイクロエレクトロニクス基板の表面から粒子を除去し得る方法で、マイクロエレクトロニクス基板に曝されることができる。流体混合物は、（例えば大気圧より高い）高圧環境から、マイクロエレクトロニクス基板を有しうる（例えば大気圧未満の）より低い圧力環境への流体混合物の膨張によって形成される低温エアロゾル及び／又はガスクラスタジェット（ＧＣＪ）スプレーを含み得るが、限定されない。

本明細書に記載する実施形態は、より大きな（例えば、＞１００ｎｍ）粒子除去効率を低下させることなく、及び／又は、粒子除去中にマイクロエレクトロニクス基板のフィーチャを損傷することなく、１００ｎｍ未満の粒子の粒子除去効率を改善することによって、予想外の結果（unexpected results）を実証している。損傷の低減は、流体混合物の液化を回避するか、又は膨張前の液化を抑えること（例えば＜１重量％）によって可能にされてもよい。さらに、予想外のノズルの設計は、マイクロエレクトロニクス基板にわたって膨張した流体の流体膨張特性又は横方向の流れに影響を与えることによって、改良された粒子除去効率を実証した。

典型的なノズル又は多段ノズルは、ノズルコンポーネント間の流れの障害を最小限にするために共通軸に沿って整列された流れ導路を有するように設計される。しかし、ノズル設計内に流れの障害を組み込むことで、マイクロエレクトロニクス基板からの粒子除去効率を改善することを見出した。流れの障害は、いくつかの方法で導入することができ、ここに記載される実施形態に限定されない。いくつかの実施形態において、流れの障害は、ノズル又は流れ導路のコンポーネントをわずかにずらすこと（misaligning）によって導入することができる。他の実施形態では、流れの障害は、流路又はノズル内若しくは流体がノズルを離れた後の特性を変化させる障害コンポーネントを付加することによって導入することができる。

一実施形態では、低温処理システムは、マイクロエレクトロニクス基板を処理又はクリーニングするために使用される流体又はガスのための流体導路を形成するノズルの１つ以上のコンポーネントを含んでもよい。２つ以上のコンポーネントを互いに結合して、流体源からプロセスチャンバに流体又はガスを配送する流体導路を形成することができ、このプロセスチャンバでは、ノズルがマイクロエレクトロニクス基板の上方又は反対側に配置されることができる。１つの特定の実施形態において、ノズルは、２つのコンポーネントが互いに結合されて、ガス源からガスを受け取り、ガスがノズルを離れるときにマイクロエレクトロニクス基板にわたって横方向に流れるようにガスを膨張又は調整する単一の流体導路を形成する２段ノズル設計を含むことができる。

ノズルの第１部分は、ガス配送コンポーネントの長手軸に沿って配置されたガス配送導路を含むガス配送コンポーネントを含むことができる。ガス配送導路は、流体導路の一端に配置された初期オリフィスと、遠位端に配置された出口オリフィスとを含むことができる。流体導路及び対応するオリフィスのサイズは、本明細書に記載される実施形態に依存して、ある程度まで変化し得る。典型的には、ガス配送コンポーネントとガス膨張コンポーネントとの間の流体導路は、ガス配送コンポーネントの出口オリフィスとガス膨張コンポーネントの入口オリフィスとが、ガス流を妨害しないように、又は２つのコンポーネントのインタフェースでさらなる乱流ガス流を引き起こさないように、長手軸に沿って整列され得る。しかし、本明細書に開示されているいくつかの例では、コンポーネントのインタフェースに流れの障害物又はさらなる乱流を導入することにより、粒子除去効率が改善されることが見出されている。本実施例において、ガス膨張コンポーネントのための流体導路は、ガス配送流体導路と類似の直径を有することができるが、ガス膨張流体導路は、ガス配送導路からわずかにずらされることができ、その結果、ガス膨張導路の一部は、流体流導路内へと延在し、真空チャンバ内へと流れるガスに対する障害を形成することができる。障害は、連続的又は半連続的（ｓｅｍｉ−ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ）であってもよく、ガス流の少なくとも一部は、障害によって、再方向付けされ又は衝突し、ガスがノズルを離れるときに、マイクロエレクトロニクス基板にわたる横方向のガス流を改善するためにガスの特性を改善する。

他の実施形態では、ノズル内の流れの障害は、ガス配送コンポーネントとガス膨張コンポーネントとの間にオフセットプレートを追加することによって導入することができ、その結果、ガス配送コンポーネントとガス膨張コンポーネントとの間のずれを導入することなく、ガス流を妨げることができる。しかしながら、この実施形態では、前述の実施形態のように、ガス配送コンポーネント及びガス膨張コンポーネントの流体導路をずらすこともできる。オフセットプレートは、比較的薄い（例えば、＜１．５ｍｍ）材料片を含むことができ、他のノズルコンポーネントと同様の材料で作られることができ、オフセットオリフィス（例えば、円形孔）を含んでもよく、オフセットオリフィスは、ガスがオフセットプレートの一方の側からオフセットプレートの反対側へ全厚さに沿ってオフセットプレートを通って流れることを可能にする。オフセットオリフィスは、コンポーネント間のインタフェースにおいて、オリフィスの同じ又は類似のサイズの直径を有することができるが、同一である必要はない。オフセットオリフィスの位置及びサイズは、オフセットプレートがガス配送コンポーネントとガス膨張コンポーネントとの間で固定されるときに、ガスこれらの２つのコンポーネントのインタフェースに障害を形成するように設計することができる。このようにして、オフセットオリフィスは、ノズルの流体導路の長手方向軸からずれて、流体導路内に部分的な障害を形成することができる。オフセットオリフィスをずらす結果として、オフセットプレートの一部がノズルを通るガス流導路内に延び出す（extend out）ことができる。全ノズル流体導路の短距離に対する流体導路の狭小化は、流れの障害のないノズルにおいて通常は見出されることがない、付加的な乱流を導入することができる。オフセットオリフィスの直径の変化に加えて、オフセットプレートの厚さが粒子除去効率を変化させることが分かった。本明細書に開示されている障害のあるノズル（the obstructed nozzles）を使用すると、ガスがノズルを出た後に、マイクロエレクトロニクス基板にわたる横方向のガス流が影響を受けることが分かった。このノズルを用いてマイクロエレクトロニクス基板をクリーニングした結果、粒子除去効率が向上することが分かった。

他の実施形態では、オフセットオリフィスは、処理ガスをプロセス真空チャンバに配送するノズルを形成する複数のコンポーネント間の共通の中心線に沿って整列させることができる。オフセットオリフィスの直径は、ノズルコンポーネントの流体チャネルの直径よりも小さくてもよい。このようにして、オフセットプレート無しの場合よりも高い圧力差が達成され得る。

この概要は、単に説明目的のために提供されるものであり、特許請求の範囲を本明細書に開示された特定の実施形態に限定することを意図するものではない。

本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示し、上記に与えられた発明の一般的な説明及び以下の詳細な説明と共に、本発明を説明する役割を果たす。さらに、参照符号の最も左の桁は、参照符号が最初に現れる図面を識別する。
図１は、本開示の少なくとも１つの実施形態によるクリーニングシステムの概略図及びクリーニングシステムのプロセスチャンバの断面図を示す。 図２Ａ及び２Ｂは、本開示の少なくとも２つの実施形態による２段ガスノズルの断面図を示す。 図２Ａ及び２Ｂは、本開示の少なくとも２つの実施形態による２段ガスノズルの断面図を示す。 図３は、本開示の少なくとも１つの実施形態による単一段ガスノズルの断面図を示す。 図４は、本開示の少なくとも１つの実施形態によるフラッシュガスノズルの断面図を示す。 図５は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、ガスノズルとマイクロエレクトロニクス基板との間のギャップ距離の図を示す。 図６Ａ及び６Ｂは、本開示の少なくとも１つの実施形態による、低温流体を液体状態又は気体状態に維持し得るプロセス条件の表示を提供する状態図の図を示す。 図６Ａ及び６Ｂは、本開示の少なくとも１つの実施形態による、低温流体を液体状態又は気体状態に維持し得るプロセス条件の表示を提供する状態図の図を示す。 図７は、様々な実施形態による、流体でマイクロエレクトロニクス基板を処理する方法を提示するフローチャートを示す。 図８は、様々な実施形態による、流体でマイクロエレクトロニクス基板を処理する別の方法を提示するフローチャートを示す。 図９は、様々な実施形態による、流体でマイクロエレクトロニクス基板を処理する別の方法を提示するフローチャートを示す。 図１０は、種々の実施形態による、流体でマイクロエレクトロニクス基板を処理する別の方法を提示するフローチャートを示す。 図１１は、種々の実施形態による、流体でマイクロエレクトロニクス基板を処理する別の方法を表すフローチャートを示す。 図１２は、種々の実施形態による、流体でマイクロエレクトロニクス基板を処理する別の方法を提示するフローチャートを示す。 図１３は、様々な実施形態による非液体含有流体混合物と液体含有流体混合物との間の粒子除去効率改善の棒グラフを示す。 図１４は、ノズルとマイクロエレクトロニクス基板との間のより小さいギャップ距離に少なくとも部分的に基づいて、より広いクリーニングエリアを示すマイクロエレクトロニクス基板の粒子マップを示す。 図１５は、先行技術と本明細書に開示された技術との間の異なるフィーチャダメージの差異を示すマイクロエレクトロニクス基板のフィーチャの画像を示す。 図１６は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、ガス膨張コンポーネントに結合されたガス配送コンポーネントを組み込んだノズル設計の断面図を示す。 図１７は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、結合されたガス配送コンポーネントとガス膨張コンポーネントとの間のインタフェースの断面拡大図を示す。 図１８は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、ガス配送コンポーネント、ガス膨張コンポーネント、及び前述の２つのコンポーネント間に配置されたオフセットプレートを組み込んだノズル設計の断面図を示す。 図１９は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、結合されたガス配送コンポーネント、ガス膨張コンポーネント、及びそれらの間に配置されたオフセットプレートを組み込んだノズル設計の断面図を示す。 図２０は、本開示の少なくとも図１７及び１８に示される実施形態の代表的な断面図の上面図を示す。 図２１は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、結合されたガス配送コンポーネント、ガス膨張コンポーネント、及びそれらの間に配置されたオフセットプレートを組み込んだノズル設計の断面図を示す。

マイクロエレクトロニクス基板から物体を選択的に除去するための方法が様々な実施形態において説明される。当業者であれば、様々な実施形態が、特定の詳細の１つ以上を用いることなく、又は、他の置換及び／又は追加の方法、材料、又はコンポーネントを用いて実施され得ることを認識するであろう。他の例では、本開示の様々な実施形態の態様を不明瞭にすることを避けるために、周知の構造、材料、又は動作を詳細に図示又は説明しない。同様に、本発明の完全な理解を提供するために、説明の目的で、特定の数、材料、及び構成が示されている。しかしながら、システム及び方法は、具体的な詳細なしで実施されることができる。さらに、図面に示された様々な実施形態は、例示的なものであり、必ずしも縮尺通りに描かれていないことが理解される。

本明細書を通じて、「一実施形態」又は「実施形態」は、実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、材料又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味するが、あらゆる実施形態にそれらが存在することを意図するものではない。したがって、本明細書全体を通して、様々な箇所における「一実施形態において」又は「実施形態において」という表現の出現は、必ずしも本発明の同じ実施形態を指しているわけではない。さらに、複数の、特定の特徴、構造、材料又は特性は、１つ以上の実施形態において、任意の適切な方法で組み合わせることができる。種々の追加層及び／又は構造は含まれることができ、及び／又は、記載されている特徴は他の実施形態様で省略されることができる。

通常、本明細書で用いられる「マイクロエレクトロニクス基板」とは、本発明に従って処理されるべき対象を意味する。マイクロエレクトロニクス基板は、デバイスの、特に半導体デバイス又は他のエレクトロニクスデバイスの、任意の材料部分又は構造を含むことができ、例えば、半導体基板のようなベース基板構造であるか、又は、ベース基板構造上の若しくはベース基板構造を覆う薄膜のような層でありうる。したがって、基板は、パターン化された又はパターン化されていない、任意の特定のベース構造、下地層又はオーバーレイ層に限定することを意図しておらず、任意のそのような層又はベース構造、及び、層及び／又はベース構造の任意の組み合わせを含むことを意図する。以下の説明は、特定の種類の基板を参照することができるが、これは例示の目的に過ぎず、限定するものではない。マイクロエレクトロニクス基板に加えて、本明細書に記載の技術は、フォトリソグラフィ技術を用いたマイクロエレクトロニクス基板のパターニングに使用され得るレチクル基板のクリーニングにも使用され得る。

低温流体クリーニングは、汚染物質とマイクロエレクトロニクス基板との間の付着力を克服するために、エアロゾル粒子又はガスジェット粒子（例えば、ガスクラスタ）から十分なエネルギーを与えることによって、汚染物質を除去するために使用される技術である。したがって、適切なサイズ及び速度の低温流体混合物（例えば、エアロゾルスプレー及び／又はガスクラスタジェットスプレー）を生成し又は膨張させる（expanding）ことが望ましい場合がある。エアロゾル又はクラスタの運動量は質量及び速度の関数である。運動量は、速度又は質量を増加させることによって増加させることができ、これは、特に、粒子が非常に小さい場合に（＜１００ｎｍ）、粒子と基板の表面との間の強い付着力を克服するために重要であり得る。

低温流体の速度に影響を与えるために、比較的小さい、又は大きい原子量の原子／分子で構成されるキャリアガスを、流体混合物に組み込むことができ、基板上の汚染物質のクリーニングを強化することができる。キャリアガスは、残りの流体混合物と共に低温冷却されてもよいし、されなくてもよい。一次低温混合物の分圧に加えて、キャリアガスが分圧を供給する。分圧及びガス温度は、システムのクリーニング能力を強化するために、流体混合物が液体／ガス状態又はガス状態に置かれるように調整され得る。この技術は、従来のエアロゾル技術が不十分な運動エネルギーのために制限されている小さな汚染物による基板のクリーニングを強化するために、半導体産業において増大するニーズを満足させる。

図１は、エアロゾルスプレー又はガスクラスタジェット（ＧＣＪ）スプレーを用いてマイクロエレクトロニクス基板をクリーニングするために使用され得るクリーニングシステム１００の概略図と、クリーニングが行われるプロセスチャンバ１０４の断面図１０２とを含む。エアロゾルスプレー又はＧＣＪスプレーは、低温冷却された（cryogenically cooled）流体混合物をプロセスチャンバ１０４内で大気圧以下の環境へと膨張させることによって形成することができる。図１に示すように、１つ以上の流体源１０６は、プロセスチャンバ１０４内のノズル１１０を通して膨張される前に、加圧された（複数の）流体を低温冷却システム１０８に供給することができる。真空システム１３４は、プロセスチャンバ１０４内の大気圧以下の環境を維持し、必要に応じて流体混合物を除去するために使用することができる。

この適用において、マイクロエレクトロニクス基板から物体を除去するために、以下の変数のうちの１つ以上が重要である：膨張前のノズル１１０内に流入する流体混合物の圧力及び温度、流体混合物の流速、流体混合物の組成及び比率、並びにプロセスチャンバ１０４内の圧力。したがって、コントローラ１１２を使用してプロセスレシピをメモリ１１４に格納し、コンピュータプロセッサ１１６を使用して、本明細書で開示するクリーニング技術を実施するクリーニングシステム１００の種々のコンポーネントを制御するネットワーク１３８を介して命令を発行することができる。

半導体処理の当業者は、本明細書で開示される実施形態を実施するために、（複数の）流体源、低温冷却システム、真空システム１３４及びそれらそれぞれのサブコンポーネント（図示されない、例えばセンサ、コントローラ等）を構成することができる。例えば、一実施形態では、クリーニングシステム１００のコンポーネントは、５０ｐｓｉｇ〜８００ｐｓｉｇの加圧流体混合物を提供するように構成することができる。流体混合物の温度は、低温冷却システム１０８の液体窒素デュワーに流体混合物を通すことによって、７０Ｋ〜２７０Ｋ、好ましくは７０Ｋ〜１５０Ｋの範囲に維持することができる。真空システム１３４は、エアロゾル及び／又はガスクラスタの形成を促進するために、３５Ｔｏｒｒ未満、又はより好ましくは１０Ｔｏｒｒ未満の圧力にプロセスチャンバ１０４を維持するように構成されることができる。

加圧冷却された流体混合物を、エアロゾルスプレー又はＧＣＪスプレーをマイクロエレクトロニクス基板１１８に方向づけることができるノズル１１０を通してプロセスチャンバ１０４内に膨張させることができる。少なくとも１つのノズル１１０は、プロセスチャンバ１０４内に支持されることができ、ノズル１１０は、流体混合物をマイクロエレクトロニクス基板１１８に方向づける少なくとも１つのノズルオリフィスを有する。例えば、一実施形態では、ノズル１１０は、ノズルスプレーの長さに沿って複数の開口を有するノズルスプレーバーであってもよい。ノズル１１０は、マイクロエレクトロニクス基板１１８に衝突する流体スプレーの角度が特定の処理のために最適化され得るように、調節可能であってもよい。マイクロエレクトロニクス基板１１８は、好ましくは真空チャンバ１２０の長手軸に沿って、少なくとも１つの並進自由度１２４を提供する移動可能なチャック１２２に固定されてもくよく、ノズル１１０から放射される流体スプレーを介してマイクロエレクトロニクス基板１１８の少なくとも一部を直線走査することを容易にする。可動チャックは、可動チャック１２２の移動経路を画定するための１つ以上のスライド及びガイド機構を含むことができる基板並進駆動システム１２８に結合されてもよく、駆動機構は、そのガイド経路に沿って可動チャック１２２に移動（the movement）を付与するために利用されてもよい。駆動機構は、任意の電気的、機械的、電気機械的、液圧的、又は気圧的装置を含むことができる。駆動機構は、少なくとも１つのノズル１１０から放射される流体スプレーの領域を少なくとも部分的に通って、マイクロエレクトロニクス基板１１８の露出表面の移動を可能にするのに十分な長さの範囲を提供するように設計されてもよい。基板並進駆動システム１２８は、真空チャンバ１２０の壁内のスライド真空シール（図示せず）を通って延在するように配置された支持アーム（図示せず）を含んでもよく、第１遠位端は可動チャック１２２に取り付けられ、第２遠位端は真空チャンバ１２０の外側に位置するアクチュエータ機構に係合される。

さらに、可動チャック１２２は、好ましくはマイクロ電子基板１１８の露出表面に垂直な軸の周りに少なくとも１つの回転自由度１２６を提供する基板回転ドライブシステム１３０を含むこともでき、第１所定インデックス位置から、マイクロエレクとニクス基板１１８の別の部分を流体スプレーに露出する第２所定インデックス位置まで、マイクロエレクトロニクス基板１１８の回転インデックス容易にする。他の実施形態では、可動チャック１２２は、インデックス位置で停止することなく連続速度で回転することができる。さらに、可動チャック１２２は、ノズル１１０の角度を変えることに関連して、又はそれ自体で、マイクロエレクトロニクス基板１１８の位置を変えることにより、流体スプレーの入射角を変えることができる。

別の実施形態では、可動チャック１２２は、マイクロエレクトロニクス基板１１８の露出表面への少なくとも１つの流体スプレーの衝突中に、マイクロエレクトロニクス基板１１８を可動チャック１２２の上表面に固定するための機構を含むことができる。マイクロエレクトロニクス基板１１８は、例えば半導体処理の当業者によって実施され得るように、機械的ファスナ又はクランプ、真空クランプ、又は静電クランプを使用して可動チャック１２２に固定されてもよい。

さらにまた、可動チャック１２２は温度制御機構を含むことができ、マイクロエレクトロニクス基板１１８の温度を周囲温度より上に上昇した温度、又は、周囲温度より下に低下した温度に制御することができる。温度制御メカニズムは、可動チャック１２２及びマイクロエレクトロニクス基板１１８の温度を調整及び／又は制御するように構成された加熱システム（図示せず）又は冷却システム（図示せず）を含むことができる。加熱システム又は冷却システムは、冷却時に、可動チャック１２２から熱を受け取って熱交換システム（図示せず）に熱を伝達する、又は、加熱時に熱交換システムから可動チャックに熱を伝達する、熱伝達流体の再循環流を有することができる。他の実施形態では、可動チャック１２２は、抵抗加熱要素、又は熱電加熱器／冷却器等の加熱／冷却要素を有することができる。

図１に示すように、プロセスチャンバ１０４は、同一の真空チャンバ１２０内で、低温エアロゾル及び／又はＧＣＪスプレー又はそれらの組み合わせを用いて基板１１８の処理を可能にするデュアルノズル構成（例えば、第２ノズル１３２）を含んでもよい。しかしながら、デュアルノズル構成は、必要とされない。ノズル１１０の設計のいくつかの例は、図２Ａ〜４の説明で説明される。ノズル１１０、１３２は、平行に配置されるように示されているが、クリーニングプロセスを実施するために互いに平行である必要はない。他の実施形態では、ノズル１１０、１３２は真空チャンバ１２０の対向端部にあり、可動チャック１２２は、１つ以上のノズル１１０、１３２が流体混合物をマイクロエレクトロニクス基板１１８に噴霧できる位置の中へ基板１１８を移動させることができる。

別の実施形態では、マイクロエレクトロニクス基板１１８の露出表面積（例えば電子デバイスが含まれるエリア）が、第１ノズル１１０及び／又は第２ノズル１３２から同時に又は類似の時間（並列処理）に又は異なる時間（例えば連続処理）に、流体混合物（例えばエアロゾル又はＧＣＪ）によって衝突され得るように、マイクロエレクトロニクス基板１１８が移動し得る。例えば、クリーニングプロセスには、エアロゾルクリーニングプロセスとそれに続くＧＣＪクリーニングプロセス、又はその逆が含まれ得る。さらに、第１ノズル１１０及び第２ノズル１３２は、それらのそれぞれの流体混合物が異なる位置で同時にマイクロエレクトロニクス基板１１８に衝突するように配置されてもよい。一例では、基板１１８を回転させて、マイクロエレクトロニクス基板１１８全体を異なる流体混合物に曝露させることができる。

ノズル１１０は、放出口圧力（outlet pressures）（例えば、＜３５Ｔｏｏｒ）よりも実質的に高い注入口圧力（inlet pressures）（例えば、５０ｐｓｉｇ〜８００ｐｓｉｇ）を有する低温（例えば、＜２７３Ｋ）流体混合物を受け取るように構成されてもよい。ノズル１１０の内部設計は、流体混合物の膨張を可能にし、マイクロ電子基板１１８に向けて方向づけられ得る固体及び／又は液体粒子を生成し得る。ノズル１１０の寸法は、膨張流体混合物の特性に強い影響を与え、スプレーバーに沿って配置された単純なオリフィスから、マルチ膨張容積構成、単一膨張容積構成までの構成の範囲に及ぶ可能性がある。図２Ａ乃至図４は、使用することができるいくつかのノズル１１０の実施形態を示している。しかしながら、本開示の範囲は、例示された実施形態に限定されず、本明細書に開示された方法は、任意のノズル１１０設計に適用され得る。上記のように、ノズル１１０の図は縮尺通りに描かれていない場合がある。

図２Ａは、２段ガスノズル２００の断面図を含み、２段ガスノズル２００は、互いに流体連通し得る２つのガス膨張領域を含み得、流体混合物が２段ガス（ＴＳＧ）ノズル２００を通って進行するにつれて、流体混合物に圧力変化を受けさせ得る。ＴＧＳノズル２００の第１段は、低温冷却システム１０８及び流体源１０６と流体連通し得る注入口２０４を介して流体混合物を受け入れることができるリザーバコンポーネント２０２であり得る。流体混合物は、注入口圧力未満であり得る圧力まで、リザーバコンポーネント２０２内へと膨張し得る。流体混合物は、移行オリフィス２０６を介して放出口コンポーネント２０８に流れることができる。いくつかの実施形態において、流体混合物は、移行オリフィス２０６を介して流れる場合、より高い圧力に圧縮され得る。流体混合物が放出口オリフィス２１０を介して真空チャンバ１２０の低圧環境に暴露されるにしたがって、流体混合物は、放出口コンポーネント２０８内へと再び膨張し、エアロゾルスプレー又はガスクラスタジェットの形成に寄与し得る。概して、ＴＧＳノズル２００は、注入口オリフィス２０４と放出口オリフィス２１０との間の流体混合物のデュアル膨張を可能にし得る任意の寸法設計を組み込むことができる。ＴＧＳノズル２００の範囲は、本明細書に記載される実施形態に限定されない。

図２Ａの実施形態では、リザーバコンポーネント２０２は、注入口オリフィス２０４から移行オリフィス２０６まで延在するシリンダ形状の設計を含んでもよい。シリンダは、移行オリフィス２０６のサイズから移行オリフィス２０６のサイズの３倍以上まで変化し得る直径２１２を有し得る。

一実施形態において、ＴＧＳノズル２００は、０．５ｍｍ〜３ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲であり得る注入口オリフィス２０４の直径を有し得る。リザーバコンポーネント２０２は、２ｍｍ〜６ｍｍ、好ましくは４ｍｍ〜６ｍｍの直径２１２を有するシリンダを含むことができる。リザーバコンポーネント２０８は、２０ｍｍ〜５０ｍｍ、好ましくは２０ｍｍ〜２５ｍｍの長さ２１４を有することができる。リザーバコンポーネント２０８の非注入口端部（the non-inlet end）では、移行オリフィス２０６を介して流体混合物を放出口コンポーネント２０８の中へと圧縮させることができるより小さい直径に移行することができる。

移行オリフィス２０６は、いくつかの異なる実施形態において存在することができ、リザーバコンポーネント２０２と放出口コンポーネント２０８との間での移行の際に、流体混合物を調整するために使用されることができる。一実施形態では、移行オリフィス２０６は、リザーバコンポーネント２０２の一端における単純なオリフィス又は開口であってもよい。この移行オリフィス２０６の直径は、２ｍｍ〜５ｍｍの範囲であってもよいが、好ましくは２ｍｍ〜２．５ｍｍである。別の実施形態では、図２Ａに示すように、移行オリフィス２０６は、先の実施形態における単純な開口部よりも、より大きな実質的容積（a more substantial volume）を有し得る。例えば、移行オリフィス２０６は、５ｍｍ未満であり得る距離に沿って一定であり得るシリンダ形状を有し得る。この実施形態では、移行オリフィス２０６の直径は、放出口コンポーネント２０８の初期直径よりも大きくなり得る。この例では、移行オリフィス２０６と放出口コンポーネント２０８との間のステップ高さが存在し得る。ステップ高さは、１ｍｍ未満であり得る。１つの特定の実施形態において、ステップ高さは約０．０４ｍｍであり得る。放出口コンポーネント２０８は、移行オリフィス２０６と放出口オリフィス２１０との間で直径が増加する円錐形状を有し得る。放出口コンポーネント２０８の円錐部分は、３°〜１０°、好ましくは３°〜６°の半角（a half angle）を有することができる。

図２Ｂは、移行オリフィス２０６とほぼ同じサイズの直径２１８を有するリザーバコンポーネント２０２を含むＴＧＳノズル２００の別の実施形態２２０を示す。この実施形態では、直径２１８は、２ｍｍ〜５ｍｍであり得、図２Ａの実施形態と同様の長さ２１４を有し得る。図２Ｂの実施形態は、リザーバコンポーネント２０２と放出口コンポーネント２０８との間の圧力差を低減することができ、ＴＧＳノズル２００の第１段の間の流体混合物の安定性を改善することができる。しかしながら、他の実施形態では、ＴＳＧノズル２００の実施形態において圧力変動を低減するために１段ノズル３００を使用することができ、流体混合物の乱流を低減することができる。

図３は、注入口オリフィス３０２と放出口オリフィス３０４との間に単一の膨張チャンバを組み込み得る１段ガス（ＳＳＧ）ノズル３００の一実施形態の断面図を示す。ＳＳＧノズル３００の膨張チャンバは変化し得るが、図３の実施形態では、注入口オリフィス３０２（例えば、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ）よりもわずかに大きい初期直径３０６（例えば、１．５ｍｍ〜３ｍｍ）を有し得る円錐形の設計を示す。円錐形の設計は、３°〜１０°、好ましくは３°〜６°の半角を含み得る。半角は、（注入口オリフィス３０２及び放出口オリフィス３０４から）ＳＳＧノズル３００の膨張チャンバを通る仮想中心線と膨張チャンバの側壁（例えば、円錐壁）との間の角度であり得る。最後に、ＳＳＧノズル３００は、１８ｍｍ〜４０ｍｍ、好ましくは１８ｍｍ〜２５ｍｍの長さを有し得る。ＳＳＧノズル３００の別の変形例は、図４に示すように、注入口オリフィス３０２から放出口オリフィス３０４への膨張容積の連続テーパを有し得る。

図４は、フラッシュガス（ＦＧ）ノズル４００の断面図を含み、ＦＧノズル４００は注入口オリフィス４０２と放出口オリフィス４０４との間のオフセット又は収縮部を含まない連続膨張チャンバを有し得る。その名前が示すように、膨張容積の初期直径は、注入口直径４０２と同一平面であり得、０．５ｍｍ〜３ｍｍ、好ましくは１ｍｍ〜１．５ｍｍであり得る注入口直径を有し得る。一実施形態では、放出口直径４０４は、注入口直径４０２のサイズの２〜４倍、好ましくは２ｍｍ〜１２ｍｍであり得る。さらに、半角は、３°〜１０°、好ましくは３°〜６°であり得る。膨張容積の長さ４０６は、注入口オリフィス４０２と放出口オリフィス４０４との間で１０ｍｍ〜５０ｍｍの間で変化するはずである。さらに、以下の実施形態は、図３及び図４の実施形態の両方に適用され得る。１つの特定の実施形態において、ノズルは、２０ｍｍの円錐長さ、３°の半角、及び約４ｍｍの放出口オリフィス直径を有し得る。別の特定の実施形態では、円錐長さは１５ｍｍ〜２５ｍｍであり得、放出口オリフィス直径は３ｍｍ〜６ｍｍであり得る。他の特定実施例において、放出口オリフィス直径は約４ｍｍであり得、注入口直径は約１．２ｍｍ及び円錐長さは約３５ｍｍであり得る。

クリーニングシステム１００のクリーニング効率に影響を及ぼし得る別の特徴は、ノズル放出口４０４とマイクロエレクトロニクス基板１１８との間の距離であり得る。いくつかのプロセス実施形態において、ギャップ距離は、除去される粒子の量によってだけでなく、基板１１８をにわたる単一の経路の間に粒子が除去され得る表面積の量（the amount of surface area）によっても、クリーニング効率に影響を与え得る。いくつかの例では、ノズル１１０の放出口オリフィスがマイクロエレクトロニクス基板１１８により近い（例えば、＜５０ｍｍ）場合、エアロゾルスプレー又はＧＣＪスプレーは、基板１１８のより大きな表面積をクリーニングすることができる。

図５は、本開示の少なくとも１つの実施形態による、ノズル１１０の放出口オリフィス４０４とマイクロエレクトロニクス基板１１８との間のギャップ距離５０２を示す図５００を含む。一例では、ギャップ距離５０２は、ノズル１１０のための構造又は支持体を形成するノズル１１０アセンブリの端部から測定され得る。別の例では、ギャップ距離５０２は、マイクロエレクトロニクス基板１１８に露出される円錐形拡張領域の最大直径にわたって延在する平面から測定されてもよい。

ギャップ距離５０２は、チャンバ圧力、ガス組成、流体混合物温度、注入口圧力、ノズル１１０設計、又はそれらのいくつかの組み合わせに依存して変化し得る。通常、ギャップ距離５０２は、２ｍｍ〜５０ｍｍであり得る。通常、真空チャンバ１２０の圧力は３５Ｔｏｒｒ未満であり得、２ｍｍ及び５０ｍｍのギャップ距離５０２内で動作し得る。しかしながら、チャンバ圧力は１０Ｔｏｒｒ未満であり得、ガスノズル１１０が６ｍｍ未満の放出口オリフィスを有する場合、ギャップ距離５０２は１０ｍｍ未満になるように最適化され得る。いくつかの特定の実施形態では、真空チャンバ１２０の圧力が１０Ｔｏｒｒ未満であって５ｍｍ未満の放出口直径を有するノズル１１０に対する所望のギャップ距離５０２は約５ｍｍであり得る。

他の実施形態では、ギャップ距離５０２は、少なくとも部分的に、真空チャンバ１２０の圧力との反比例の関係（an inverse relationship）に基づいてもよい。例えば、ギャップ距離５０２は、一定値をチャンバ１２０の圧力で除算することによって導出される値以下であってもよい。一実施形態において、定数は、無次元パラメータであってもよく、又はｍｍ×Ｔｏｒｒの単位であってもよく、真空チャンバ１２０の圧力は、Ｔｏｒｒで測定されてもよい。式１を参照されたい：
ギャップ距離 ≦ 定数／チャンバ圧力 （１）

このようにして、チャンバ圧力で定数を除算することによって得られる値は、クリーニングプロセスに使用され得るギャップ距離５０２を提供する。例えば、１つの特定の実施形態において、定数は５０であってもよく、チャンバ圧力は約７Ｔｏｒｒであってもよい。この場合、ギャップ距離は、式（１）の下で７ｍｍ以下である。他の実施形態では、定数は４０〜６０の範囲であり得、圧力は１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒの範囲であり得る。別の実施形態では、定数は０．０５〜０．３の範囲であり得、圧力は０．０５Ｔｏｒｒ〜１Ｔｏｒｒの範囲であり得る。ギャップ距離５０２は、クリーニング効率にプラスの影響を与え得るが、エアロゾルスプレー及びガスクラスタジェットスプレーを用いるクリーニング効率に寄与し得るいくつかの他のプロセス変数がある。

図１〜５の説明に記載されたハードウェアは、エアロゾルスプレー及びガスクラスタジェット（ＧＣＪ）スプレーを、ハードウェアのわずかな変化、及びプロセス条件に対する実質的な変化で可能にするために使用することができる。プロセス条件は、異なる流体混合組成物及び比率、注入口圧力、注入口温度、又は真空チャンバ１２０圧力の間で変化し得る。エアロゾルスプレーとＧＣＪスプレープロセスとの間の１つの実質的な差異は、ノズル１１０へ流入する流体混合物の相組成であり得る。例えば、エアロゾルスプレー流体混合物は、ＧＣＪ流体混合物よりも高い流体濃度を有し得、これは、ノズル１１０へ流入するＧＣＪ流体混合物中に流体が非常に少ないか又は全くない気体状態で存在し得る

エアロゾルスプレーの実施形態では、低温冷却システム１０８の温度は、ノズル１１０へ流入する流体混合物の少なくとも一部が液相で存在し得る点に設定され得る。この実施形態では、ノズル混合物は、液体状態で少なくとも１０重量％であり得る。次いで、液体／気体混合物は、高圧でプロセスチャンバ１０４内に膨張され、そこで、低温エアロゾルが形成され得、固体及び／又は液体粒子の相当な部分（a substantial portion）を含み得る。しかしながら、後述するように、流体混合物の状態は、エアロゾルプロセスとＧＣＪプロセスとの間の唯一の差異ではない可能性がある。

対照的に、ノズル１１０に流入するＧＣＪスプレー流体混合物は、非常に少ない液相しか含まず（例えば、＜１体積％）、又は、液相を含まず完全にガス状であってもよい。例えば、低温冷却システム１０８の温度は、ＧＣＪクリーニングプロセスのために流体混合物が液相で存在するのを阻止する点に設定されてもよい。したがって、状態図は、プロセスチャンバ１０４内でエアロゾルスプレー又はＧＣＪスプレーを形成することを可能にするために使用され得るプロセス温度及び圧力を特定するための１つの方法であり得る。

図６Ａ乃至６Ｂを参照すると、状態図６００、６０８は、流入する流体混合物の成分がどの相で存在し得るか、又は液相、気相、若しくはそれらの組み合わせを含む可能性がより高いかを示すことができる。例示的な状態図を説明し及び図示するために、アルゴンの状態図６０２、窒素の状態図６０４、酸素の状態図６１０、及びキセノンの状態図６１２が示されている。当業者は、文献、又はメリーランド州ゲーサーズバーグの国立標準技術研究所又は他のソースを介して、状態図情報を見つけることができるかもしれない。本明細書に記載される他の化学物質も、代表的な状態図を有し得るが、説明を容易にする目的で本明細書には示されていない。

状態図６００、６０８は、圧力（例えば、ｙ軸）と温度（例えば、ｘ軸）との関係、及び元素がガス状又は液体状で存在し得る可能性を強調するグラフ表示によって表すことができる。状態図は、元素が液体状態又は気体状態の間で転移するところを表すことができる気液相転移線（a gas-liquid phase transition line）６０６（又は気液転移線（a vapor-liquid transition line））を含むことができる。これらの実施形態では、元素の圧力及び温度が気液転移線６０６の左側にある場合には、液相が存在する可能性が高くなり、元素の圧力及び温度が気液転移線６０６の右側にある場合には、気相が優勢になり得る。さらに、元素の圧力及び温度が気液相転移線６０６に非常に近い場合、元素が気液相中に存在する可能性は、気液相転移線６０６から圧力及び温度がさらに離れている場合よりも高い。例えば、アルゴンの状態図６０２を考慮すると、アルゴンが１００Ｋの温度で３００ｐｓｉの圧力に維持される場合には、アルゴンが１３０Ｋの温度で３００ｐｓｉの圧力に維持される場合よりも、アルゴンは液相である部分を含むか、又は、より高い液体の（重量による）濃度を有する可能性がより高い。アルゴンの液体濃度は、３００ｐｓｉの圧力を維持しながら、温度が１３０Ｋから低下するにつれて増加し得る。同様に、１３０Ｋの温度を維持すると共に、圧力が３００ｐｓｉから増加するときに、アルゴンの液体濃度は増加し得る。通常、状態図６００によれば、アルゴンを気体状態に維持するためには、温度は８３Ｋ以上であるべきであり、窒素を気体状態に維持するためには、温度は６３Ｋ以上であるべきである。しかしながら、任意の窒素−アルゴン混合物、アルゴン又は窒素の相は、元素の相対濃度に依存し得、流体混合物の圧力及び温度にも依存し得る。しかしながら、状態図６００は、アルゴン−窒素混合物、アルゴン又は窒素環境の相の指標、又は少なくとも液体が存在し得る可能性の指標を提供し得るガイドラインとして使用され得る。例えば、エアロゾルクリーニングプロセスの場合、流入する流体混合物は、流入する流体混合物の１つ以上の元素について、気液転移線６０６の上又は左側に、温度又は圧力を有し得る。対照的に、ＧＣＪクリーニングプロセスは、ＧＣＪ流入流体混合物中の１つ以上の元素について、気液相転移線６０６の右側にあり得る圧力及び温度を有し得る流入流体混合物を使用する可能性がより高い。場合によっては、システム１００は、流体混合物の流入温度及び／又は圧力を変えることにより、エアロゾルプロセスとＧＣＪプロセスとを交互に行うことができる。

気液相転移線６０６が各状態図６００、６０８と類似している点に留意する必要がある、しかしながら、それらの値は、各状態図６００、６０８に割り当てられる化学物質に対して特有であり得るが、アルゴンの状態図６０２の説明での記載のように、当業者によって用いられることができる。当業者は、状態図６００、６０８を用いることができ、エアロゾル又はＧＣＪスプレーの流体混合物中の液体及び／又は気体の量を最適化することができる。

低温エアロゾルスプレーは、少なくとも１つの流体の液化温度又はその付近低温温度にさらされた流体または流体混合物で形成され、その後、ノズル１１０を通じて流体混合物をプロセスチャンバ１０４の低圧環境で膨張させることができる。流体混合物の膨張条件及び組成は、基板１１８に衝突し得るエアロゾルスプレーを有する、小さな小液滴及び／又は個体粒子を形成する役割を果たし得る。エアロゾルスプレーは、汚染物質とマイクとエレクトロニクス基板１１８との間の付着力を克服するために、エアロゾルスプレー（例えば小液滴、個体粒子）から十分なエネルギーを与えることによって、マイクロエレクトロニクス基板１１８の汚染物質（例えば粒子）を取り払うために使用され得る。エアロゾルスプレーの運動量（The momentum）は、前述の付着力に必要とされ得るエネルギーの量に、少なくとも部分的に、基づいて粒子を除去する際に重要な役割を果たし得る。粒子除去効率は、種々の質量及び／又は速度の成分（例えば、小液滴、結晶など）を有し得る低温エアロゾルを生成することによって最適化され得る。汚染物質を除去するのに必要な運動量は質量と速度の関数である。質量及び速度は、特に粒子が非常に小さい場合（＜１００ｎｍ）には、粒子と基板の表面との間の強い付着力を克服するために非常に重要であり得る。

図７は、粒子を除去するためにマイクロエレクトロニクス基板１１８を低温エアロゾルで処理する方法のフローチャート７００を示す。上述のように、粒子除去効率を改善するための１つのアプローチは、エアロゾルスプレーの運動量を増加させることであり得る。運動量は、エアロゾルスプレーの内容物の質量及び速度の積であり得、したがって、エアロゾルスプレーの成分の質量及び／又は速度を増加させることによって運動エネルギーが増加し得る。質量及び／又は速度は、流体混合物組成物、流入流体混合物の圧力及び／又は温度、及び／又はプロセスチャンバ１０４の温度及び／又は圧力を含み得るが、これらに限定されない、種々の要因に依存し得る。フローチャート７００は、窒素及び／又はアルゴン、及び少なくとも１つの他のキャリアガス及び／又は純粋なアルゴン又は純粋な窒素の種々の組み合わせを使用することによって、運動量を最適化する一実施形態を示す。

図７を参照すると、ブロック７０２において、システム１００は、プロセスチャンバ１０４内にマイクロエレクトロニクス基板１１８を受け入れ得る。マイクロエレクトロニクス基板１１８は、メモリデバイス、マイクロプロセッサデバイス、発光ディスプレイ、太陽電池などを含み得るが、これらに限定されない電子デバイスを製造するために使用され得る半導体材料（例えば、シリコンなど）を含み得る。マイクロエレクトロニクス基板１１８は、パターン化された膜又はブランケット膜を含み得、これは、システム１００上で実施されるエアロゾルクリーニングプロセスによって除去され得る汚染を含み得る。システム１００は、低温冷却システム１０８及び１つ以上の流体ソース１０６と流体連通するプロセスチャンバ１０４を含得る。プロセスチャンバはまた、流体混合物を膨張させてマイクロエレクトロニクス基板１１８をクリーニングするためのエアロゾルスプレーを形成するために使用され得る流体膨張コンポーネント（例えば、ＴＳＧノズル２００など）を含み得る。

ブロック７０４において、システム１００は、流体混合物を２７３Ｋ未満に冷却し得る低温冷却システム１０８を介して流体膨張コンポーネントに流体混合物を供給することができる。１つの実施形態において、流体混合物の温度は、７０Ｋ以上及び２００Ｋ以下であり得、より具体的には、温度は１３０Ｋ未満であり得る。また、システム１００は、大気圧よりも高い圧力で流体混合物を維持することができる。一実施形態において、流体混合物の圧力は、５０ｐｓｉｇ〜８００ｐｓｉｇの間に維持されることができる。

一実施形態において、流体混合物は、原子量が２８未満の分子を含む第１流体成分、及び原子量が少なくとも２８の分子を含む少なくとも１つの付加的流体成分を含み得る。当業者であれば、２つ以上の流体の流体混合物を最適化して、エアロゾルスプレー成分の所望の運動量を達成して、粒子除去効率を最大化するか、異なるタイプ又はサイズの粒子を標的化することができるであろう。この場合、第１流体成分は、ヘリウム、ネオン、又はそれらの組み合わせを含んでもよいが、これらに限定されない。少なくとも１つの付加的流体成分は、窒素（Ｎ_２）、アルゴン、クリプトン、キセノン、二酸化炭素、又はそれらの組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。１つの特定の実施形態において、付加的流体成分はＮ_２及びアルゴン混合物を含み、第１流体成分はヘリウムを含んでもよい。しかしながら、流体混合物の温度、圧力及び濃度は、異なるタイプのエアロゾルスプレーを提供するために変化し得る。他の実施形態において、流体混合物の相又は状態は、以下に記載される種々の濃度の気体、液体、気体−液体を含み得る。

第１流体成分と付加的流体成分との間の比率は、マイクロエレクトロニクス基板１１８をクリーニングするために所望のスプレーのタイプに依存して変化し得る。流体混合物は、化学組成及び濃度によって、及び／又は物質の相又は状態（例えば、気体、液体など）によって変化し得る。１つのエアロゾル実施形態において、第１流体成分は、流体混合物の少なくとも５０重量％から１００重量％までを有し、流体混合物は、気体状態の第１部分及び液体状態の第２部分を含み得る。ほとんどの場合、流体混合物は、液相において少なくとも１０重量％を有し得る。流体混合物は、パターン化上又はパターン化されたマイクロエレクトロニクス基板１１８上に（on patterned or patterned microelectronic
substrates 118）存在し得る粒子の異なるタイプ及び／又はサイズに対応するように最適化され得る。粒子除去性能を変化させるための１つのアプローチは、粒子除去性能を向上させるために流体混合物の組成及び／又は濃度を調整することである。別の流体混合の実施形態では、第１流体成分は、流体混合物の１０重量％〜５０重量％を含む。別の実施形態では、第１流体成分は、流体混合物の２０重量％〜４０重量％を含み得る。別の流体混合の実施形態では、第１流体成分は、流体混合物の３０重量％〜４０重量％を含み得る。前述のエアロゾル流体混合物の相も、基板１１８上の異なる種類の粒子及び膜に対して調整するために、広く変化し得る。例えば、流体混合物は、気体状態であり得る第１部分と、液体状態であり得る第２部分とを含み得る。

一実施形態において、第２部分は、流体混合物の少なくとも１０重量％であり得る。しかしながら、特定の場合には、粒子を除去するために、より低い濃度の液体が望ましいことがある。より低い液体濃度の実施形態では、第２部分は、流体混合物の１重量％以下であり得る。流体混合物の液体部分は、流体混合物を含み得る複数の液相又は１つ以上の気体を含み得る。これらの流体混合物の実施形態では、システム１００は、付加的流体成分を１２０ｓｌｍ〜１４０ｓｌｍの間で流し、第１流体成分を３０ｓｌｍ〜４５ｓｌｍの間で流すことによって、エアロゾルスプレーを実施することができる。

流体混合物の流入圧力、濃度、及び組成に加えて、エアロゾルスプレーの運動量及び組成もまた、プロセスチャンバ１０４内の圧力によって影響され得る。より具体的には、チャンバ圧力は、エアロゾルスプレー中の小液滴（the liquid droplets）及び／又は固体粒子の質量及び／又は速度に影響を及ぼし得る。流体混合物の膨張は、ノズル１１０にわたる圧力差に依存し得る。

ブロック７０６において、システム１００は、流体混合物の少なくとも一部がマイクロエレクトロニクス基板１１８と接触するように、流体混合物をプロセスチャンバ１０４内に提供することができる。流体膨張コンポーネント（例えば、ノズル１１０）を介した流体混合物の膨張は、エアロゾルスプレーの小液滴及び／又は固体粒子を形成し得る。システム１００は、プロセスチャンバ１０４を３５Ｔｏｒｒ以下のチャンバ圧力に維持し得る。特定の場合には、エアロゾルスプレー中の小液滴及び／又は固体粒子の質量及び／又は速度を最適化するために、プロセスチャンバ１０４をはるかに低い圧力に維持することが望ましい場合がある。１つの特定の実施形態において、エアロゾルスプレーの粒子除去特性は、プロセスチャンバが１０Ｔｏｒｒ未満に維持される場合、特定の粒子に対してより望ましい場合がある。また、プロセスチャンバ１０４が、流体混合物の膨張中に５Ｔｏｒｒ未満に維持される場合、粒子除去効率はより大きな表面積をカバーすることが注目された。

流体混合物が流体膨張コンポーネントを通って流れるとき、流体混合物は、比較的高い圧力（例えば、＞大気圧）から比較的低い圧力（例えば、＜３５Ｔｏｒｒ）への流体混合物の膨張に関連する相転移を受けることができる。一実施形態では、流入する流体混合物は、気体又は液体−気体相中に存在することができ、プロセスチャンバ１０４よりも比較的高い圧力下にある。しかしながら、流体混合物がプロセスチャンバ１０４の低圧を通って流れるか又は膨張すると、流体混合物は転移し始めて、上述のように、小液滴及び／又は固体状態を形成し得る。例えば、膨張した流体混合物は、気相、液相、及び／又は固相の部分の組み合わせを含んでもよい。これには、上記の低温エアロゾルが含まれ得る。さらに別の実施形態では、流体混合物はまた、ガスクラスタを含んでもよい。一実施形態では、弱い引力（例えば、ファンデルワールス力）による原子又は分子の凝集であってもよい。一例では、ガスクラスタは、ガスと固体との間の物質の相であると考えられ、ガスクラスタのサイズは、数個の分子又は原子から１０５個を超える原子までの範囲であり得る。

もう１つの実施形態において、流体混合物は、同じマイクロエレクトロニクス基板１１８を処理しながら、同じノズル内のエアロゾルとガスクラスタ（例えば、ＧＣＪ）との間で転移してもよい。このようにして、流体混合物は、より高い液体濃度から、流体混合物中のより低い液体濃度に進むことによって、エアロゾルとＧＣＪとの間で転移し得る。あるいは、流体混合物は、流体混合物中のより低い液体濃度からより高い液体濃度に進むことによって、ＧＣＪとエアロゾルとの間で転移してもよい。図６Ａ〜６Ｂの説明で上述したように、液相濃度は、温度、圧力、又はそれらの組み合わせによって制御することができる。例えば、エアロゾルからＧＣＪへの転移において、１つの特定の実施形態において、流体混合液の濃度は、１０重量％から１重量％未満に遷移し得る。別の特定の実施形態では、流体混合物の液体濃度が１重量％から１０重量％未満に遷移するときに、ＧＣＪからエアロゾルへの転移が起こり得る。しかしながら、エアロゾルとＧＣＪとの間の転移、及びその逆は、前述の特定の実施形態におけるパーセンテージに限定されるものではなく、また、説明のための単なる例示に過ぎず、限定されるものではない。

ブロック７０８において、膨張した流体は、マイクロエレクトロニクス基板１１８に向けて方向づけられることができ、流体膨張コンポーネントがマイクロエレクトロニクス基板１１８の表面にわたって移動するにつれて、マイクロエレクトロニクス基板１１８から粒子を除去することができる。いくつかの実施形態において、システム１００は、マイクロエレクトロニクス基板１１８の周りに配置され得る複数の流体膨張コンポーネントを含み得る。複数の流体膨張コンポーネントは、粒子を除去するために同時に又は連続的に（concurrently or serially）使用されることができる。あるいは、複数の流体膨張コンポーネントのいくつかは、エアロゾル処理専用であってもよく、残りの流体膨張コンポーネントは、ＧＣＪ処理に使用されてもよい。

エアロゾル処理に加えて、マイクロエレクトロニクス基板１１８は、ＧＣＪ処理を用いてクリーニングされてもよい。低温ガスクラスタは、アルゴン又は窒素又はそれらの混合物等の気体種が、任意の気体成分の液化温度を超え得る低温温度にガスを曝すデュワー等の熱交換器ベッセル（例えば、低温冷却システム１０８）を通過するときに形成され得る。次いで、高圧の低温ガスは、マイクロエレクトロニクス基板１１８の表面に対して角度をなす又は垂直なノズル１１０又はノズルアレイを介して膨張し得る。ＧＣＪスプレーは、マイクロエレクトロニクス基板１１８の表面への損傷を引き起こすことなく、又は損傷の量を制限して（without causing any damage or limiting the
amount of damage）、半導体ウエハの表面から粒子を除去するために使用され得る。

ガスクラスタは、力（例えば、ファンデルワールス力）によって一緒に保持される原子／分子の集合又は凝集であり得るが、気体中の原子又は分子と固相との間の物質の別個の相として分類され、サイズは数個の原子から１０５個の原子までの範囲であり得る。式（２）で与えられるＨａｇｅｎａの経験的クラスタスケーリングパラメータ（Γ＊）は、クラスタサイズに影響し得る臨界パラメータを提供する。ｋは結合形成に関連する凝縮パラメータ（ガス種特性）、ｄはノズルオリフィス直径、αは膨張半角、Ｐ_ｏ及びＴ_ｏは膨張前圧力及び温度である。円錐形状を有するノズルの幾何学的形状は、膨張するガスを制約し、より効率的なクラスタ形成のために原子又は分子間の衝突の数を増加させるのに役立つ。このようにして、ノズル１１０は、基板１１８の表面から汚染物質を取り除くのに十分な大きさのクラスタの形成を促進することができる。ノズル１１０から放出されるＧＣＪスプレーは、基板１１８に衝突する前にイオン化されないが、原子の中性集合として残る。

クラスタを構成する原子又は分子の集合体は、マイクロエレクトロニクス基板１１８上の汚染物サイズに低温クラスタサイズが近接していることにより、より良好なプロセス能力を提供し得るサイズ分布を有することができ、１００ｎｍ未満のサイズの汚染物のクリーニングを目標とすることができる。また、マイクロエレクトロニクス基板１１８に衝突する低温クラスタのサイズが小さいことは、処理中に保護する必要がある高感度構造を有し得るマイクロエレクトロニクス基板１１８の損傷を防止又は最小限に抑えることができる。

エアロゾルプロセスと同様に、ＧＣＪプロセスは、図１のシステム１００の説明に記載されたものと同じ、又は類似のハードウェア、及び図２Ａ〜５の説明に記載されたコンポーネントを使用することができる。しかしながら、ＧＣＪ法の実施は、本明細書に記載されるハードウェアの実施形態に限定されない。特定の実施形態では、ＧＣＪプロセスは、エアロゾルプロセスと同じ又は類似のプロセス条件を使用することができるが、ＧＣＪプロセスは、流体混合物に対してより低い液相濃度を有してもよい。しかしながら、ＧＣＪプロセスは、本明細書に記載されるエアロゾルプロセスの全ての実施形態よりも低い液体濃度を有する必要はない。当業者は、本明細書に記載されるＧＣＪ方法において存在し得る任意の小液滴及び／又は固体粒子（例えば、凍結液体）に対するガスクラスタの量又は密度を増加させるＧＣＪ方法を実施することができる。これらのＧＣＪ方法は、クリーニングプロセスを最適化するためのいくつかの異なる技術を有してもよく、当業者は、これらの技術の任意の組み合わせを使用して、任意のマイクロエレクトロニクス基板１１８をクリーニングすることができる。例えば、当業者は、マイクロエレクトロニクス基板１１８をクリーニングするために、ノズル１１０の設計及び／又は配向、流体混合物の組成又は濃度、流体混合物の流入圧力及び／又は温度、及びプロセスチャンバの１０４の圧力及び／又は温度を変化させることができる。

図８は、マイクロエレクトロニクス基板１１８から粒子を除去するためのＧＣＪプロセスを生成するための低温法のためのフローチャート８００を提供する。この実施形態では、本方法は、図２Ａ乃至２Ｂの説明で本明細書に記載される２段ガス（ＴＳＧ）ノズル２００と同様に、多段ノズル１１０を使用することができるＧＣＪプロセスを代表することができる。図８の実施形態は、流体混合物が多段ノズル１１０を介して高圧環境から低圧環境に移行する際に、流体混合物の圧力差又は変化を反映し得る。

図８を参照すると、ブロック８０２において、システム１００は、流体膨張コンポーネント（例えば、ＴＳＧノズル２００）を含むことができる真空プロセスチャンバ１２０内にマイクロエレクトロニクス基板１１８を受け入れることができる。このシステムは、マイクロエレクトロニクス基板１１８を低温冷却システム１０８によって提供される任意の流体混合物に曝す前に、プロセスチャンバ１０４を大気圧以下の状態にしてもよい。

ブロック８０４において、システム１００は、２７３Ｋ未満の温度及び大気圧よりも高い圧力である流体混合物を供給又は調整することができる。例えば、流体混合物の温度は、７０Ｋ〜２００Ｋの間、又はより具体的には７０Ｋ〜１２０Ｋの間であり得る。混合流体の圧力は、５０ｐｓｉｇ〜８００ｐｓｉｇの間であってもよい。一般に、流体混合物の少なくとも大部分（重量による）は、気相中にあってもよい。しかしながら、他の実施形態において、流体混合物は、気相において１０重量％未満であってもよく、より詳細には、気相において１重量％未満であってもよい。

流体混合物は、Ｎ_２、アルゴン、キセノン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、二酸化炭素、又はこれらの任意の組み合わせ（combination）を含み得る単一の流体組成物又は流体の組み合わせであり得るが、これらに限定されない。当業者は、前述の流体の１つ以上の組み合わせを選択し、一度に１つの流体混合物を用いて基板を処理し、又は、同一のマイクロエレクトロニクス基板１１８に対して、流体混合物の組み合わせを用いて基板を処理することができる。

一実施形態において、流体混合物は、１：１〜１１：１の間の比において、Ｎ_２及びアルゴンの組み合わせを含んでもよい。当業者は、マイクロエレクトロニクス基板１１８から粒子を除去するために、Ｎ_２及び／又はアルゴンの液体濃度に関連して比率を最適化することができる。しかしながら、他の実施形態において、当業者は、粒子除去効率を最適化するために、ＧＣＪ流体混合物のエネルギー又は運動量を最適化することもできる。例えば、流体混合物は、ＧＣＪプロセスの質量及び／又は速度を変化させ得る別のキャリアガスを含み得る。キャリアガスとしては、キセノン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、二酸化炭素、又はこれらの任意の組合せが挙げられるが、これらに限定されない。１つの実施形態において、流体混合物は、アルゴン対Ｎ_２の１：１〜１：４の混合物であることができ、キセノン、クリプトン、二酸化炭素、又はそれらの任意の組合せのうちの１つ以上のキャリアガスが混合され得る混合物を含み得る。他の例では、キャリアガスの組成及び濃度は、異なる比率のキャリアガスを有する異なる比率のＮ_２及びアルゴンで最適化され得る。他の実施形態において、キャリアガスは、表１に示すように、Ｈａｇｅｎａ値、ｋに基づいて含まれてもよい。

通常、いくつかの実施形態では、Ｎ_２、アルゴン、又はそれらの組み合わせと混合されている場合、ｋ値の低い流体は、濃度が同等又はそれ以上でなければならない。例えば、キャリアガスをＮ_２、アルゴン、又はそれらの組み合わせ（例えば、１：１〜４：１）と混合する場合は、Ｎ_２、アルゴン又はそれらの組み合わせと、キャリアガスとの間の比は、少なくとも４：１の混合比（a ratio mixture）を用いて行われるべきであり、ここでは、キセノン、クリプトン、二酸化炭素又はこれらの任意の組み合わせを１１：１までの混合比で用いる。対照的に、ヘリウム、ネオン又はそれらの組み合わせを、Ｎ_２、アルゴン、又はそれらの組み合わせ（例えば、１：１〜４：１）と組み合わせる場合、混合比は、Ｎ_２、アルゴン又はそれらの組み合わせ（例えば１：１〜４：１）と、ヘリウム、ネオン又はそれらの組み合わせと、の間で少なくとも１：４であり得る。上記のＮ_２、アルゴン及び／又はキャリアガスの組み合わせは、本明細書に記載の他のエアロゾル及びＧＣＪ法にも適用することができる。

他の実施形態において、流体混合物は、１：１〜１１：１の間の比で、アルゴン及びＮ_２の組み合わせを含むことができる。この流体混合物はまた、キャリアガス（例えば、表１）を含むことができる。しかしながら、流体混合物は、本明細書中に記載されるエアロゾル又はＧＣＪ法を用いて使用され得る純粋アルゴン又は純粋窒素組成物も含み得る。

ブロック８０６において、システム１００は、流体源１０６から及び／又は低温冷却システム１０８から流体膨張コンポーネントに流体混合物を提供することができる。システム１００はまた、プロセスチャンバ１０４を３５Ｔｏｒｒ未満の圧力に維持してもよい。例えば、システム１００は、プロセスチャンバ１０４の圧力を制御するために真空システム１３４を使用し、流体混合物がプロセスチャンバ１０４に導入される前又はその時に、プロセスチャンバ１０４を制御してもよい。いくつかの実施形態では、プロセスチャンバ１０４の圧力は、５Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒの間であってもよく、いくつかの実施形態では、圧力は、５Ｔｏｒｒ未満であってもよい。

ＧＣＪスプレーは、流体混合物が、比較的高圧の環境（例えば、ノズル１１０の上流）と低圧の環境（例えば、プロセスチャンバ）との間で移行するときに形成されてもよい。図８の実施形態において、流体膨張コンポーネントは、マイクロエレクトロニクス基板１１８に衝突する前に、流体混合物を少なくとも２つの圧力変化又は膨張の下におくことができるＴＳＧノズル２００であってもよい。

ブロック８０８において、流体混合物は、注入口オリフィス２０４を通ってリザーバコンポーネント２０２へと膨張し、プロセスチャンバ１０４圧力を超え、流体混合物の流入圧力未満のリザーバ圧力を達成し又は維持することができる。概して、リザーバ圧力は、８００ｐｓｉｇ未満で３５Ｔｏｒｒ以上であり得る。しかしながら、図２Ａ乃至２Ｂに図示される限られた空間内でのガス流の変動により、リザーバ圧力が変動し得る。

流体混合物は、リザーバコンポーネント２０２の直径より小さいか又は小さくなくてもよい移行オリフィス２０６へ進むことができる。移行オリフィス２０６がリザーバコンポーネント２０２の直径より小さい場合、流体混合物は、移行オリフィス２０６を流れ又は移行オリフィス２０６を通り抜けて、ＴＳＧノズル２００の放出口コンポーネント２０８内へ流入するときに、より高い圧力に圧縮され得る。

ブロック８１０において、流体混合物は、流体膨張コンポーネントの放出口コンポーネント２０８内の放出口圧力に維持され得る。放出口圧力は、チャンバ圧力を超え、リザーバコンポーネント２０２圧力未満であることができる。移行オリフィス２０６と出口オリフィス２１０との間の移行の間に、流体混合物は膨張し得、上述のようにガスクラスタを形成し得る。放出口コンポーネント２１０とプロセスチャンバ１０４との間の圧力の差は、プロセスチャンバ１０４のより大きな容積と比較して放出口コンポーネント２１０のより小さな限られた容積に起因し得る。

ガスクラスタは、放出口オリフィス２１０に向けて方向づけられることができ、流体混合物は、流体混合物がＴＳＧノズル２００を出た後も膨張し続け得る。しかしながら、運動量は、ガスクラスタスプレーの少なくとも大部分をマイクロエレクトロニクス基板１１８に方向づけることができる。上述のように、ガスクラスタのサイズは、１０５までのいくつかの原子間で変化し得る。プロセスは、上述のプロセス条件によって変化することにより、ガスクラスタの数及びサイズを制御するために最適化されることができる。例えば、当業者は、マイクロエレクトロニクス基板１１８から粒子を除去するために、流入する流体混合物圧力、流体混合物の組成／濃度、プロセスチャンバ１０４圧力、又はそれらの任意の組み合わせを変更することができる。

ブロック８１２では、ＧＣＪスプレーのコンポーネントを使用して、マイクロエレクトロニクス基板１１８から物体又は汚染物を動力学的又は化学的に除去することができる。物体は、ＧＣＪスプレーの運動学的衝撃によって、及び／又は流体混合物が有し得る物体との化学的相互作用によって、除去することができる。しかしながら、対象物の除去は、動力学的及び／又は化学的除去の理論に限定されるものではなく、ＧＣＪスプレーを適用した後の物体の除去は、物体の除去を説明するために用いられる任意の適用可能な理論のための十分な証拠となり得るという点で、物体の除去を説明するための任意の理論を適用可能である。

また、ＴＳＧノズル２００とマイクロエレクトロニクス基板１１８との相対位置を用いて、物体の除去を最適化することができる。例えば、ＧＣＪスプレーの入射角は、ＴＳＧノズル２００を、マイクロエレクトロニクス基板１１８の表面と放出口オリフィス２１０との間で、０°〜９０°移動させることによって調整することができる。１つの特定の実施例において、マイクロエレクトロニクス基板１１８上の組成又はパターンに基づいて物体を除去するために、入射角は３０°から６０°であってもよい。あるいは、入射角は、６０°と９０°との間、より具体的には約９０°とすることができる。他の実施形態では、２つ以上のノズル１１０を使用して、同様の又は変化する入射角でマイクロエレクトロニクス基板１１８を処理してもよい。

上述の除去の実施形態では、マイクロエレクトロニクス基板１１８は、除去プロセスの間に並進及び／又は回転されることができる。除去速度は、マイクロエレクトロニクス基板１１８の特定の部分上のＧＣＪスプレーの所望の滞留時間に最適化することができる。当業者は、所望の粒子除去効率を達成するために、滞留時間及びＧＣＪスプレー衝突位置を最適化することができる。例えば、所望の粒子除去効率は、粒子測定の前と後の間で８０％を超える除去であってもよい。

同様に、放出口オリフィス２１０とマイクロエレクトロニクス基板１１８の表面との間のギャップ距離を最適化して、粒子除去効率を高めることができる。ギャップ距離は、図５の説明でより詳細に説明されるが、一般にギャップ距離は、５０ｍｍ未満であってもよい。

また、ＧＣＪプロセスは、図３及び４の説明に記載されるものと同様に、単一段ノズル３００、４００を使用して実施されてもよい。単一段ノズル３００、４００は、膨張領域の直径３０６が注入口オリフィス３０２と放出口オリフィス３０４との間で同じであるか又は増加するという点で連続的であり得る単一の膨張チャンバを含むことができる。例えば、単一段ノズル３００、４００は、ＴＳＧノズル２００のような移行オリフィス２０６を有していなくてもよい。しかしながら、単一段のＧＣＪ方法は、ＴＳＧノズル２００システム１００によっても使用されることができ、単一段ノズルシステム１００に限定されない。同様に、図９乃至１２の説明に記載される方法は、単一段ノズル３００、４００によっても使用され得る。

図９は、ＧＣＪスプレーでマイクロエレクトロニクス基板１１８を処理する別の方法のためのフローチャート９００を示す。マイクロエレクトロニクス基板１１８に対するノズル１１０の位置決めは、粒子除去効率に強いインパクトを有し得る。特に、放出口オリフィス３０４とマイクロエレクトロニクス基板１１８の表面との間のギャップ距離は、粒子除去効率に影響を及ぼし得る。ギャップ距離は、ＧＣＪスプレーの、流体の流れ及び分布に影響を及ぼし、ノズル１１０によるクリーニング表面積のサイズに影響を及ぼしうる。このようにして、ＧＣＪプロセスのためのサイクルタイムは、ノズル１１０のためのより少ない経路又は短い滞留時間のため低減されることができる。

図９を参照すると、ブロック９０２において、マイクロエレクトロニクス基板１１８は、ガス膨張コンポーネント（ＧＥＣ）（例えば、ノズル３００、４００）を有し得るプロセスチャンバ１０４内に受け入れられることができる。ＧＥＣは、本明細書に記載されるノズル１１０のいずれであってもよいが、特に、ＴＳＧノズル２００、ＳＳＧノズル３００、又はフラッシュノズル４００と同じ又は類似の構成であることができる。通常、ノズルは、流体混合物を受け入れる注入口オリフィス４０２と、流体混合物をプロセスチャンバ１０４内に流入させる放出口オリフィス４０４とを含むことができる。

ブロック９０４で、システム１００は、放出口オリフィス４０４がマイクロエレクトロニクス基板１１８の上に又は隣接して配置されるように、ＧＥＣの反対側にマイクロエレクトロニクス基板１１８を配置することができる。また、ＧＥＣは、マイクロエレクトロニクス基板１１８の表面に対してある角度に配置されてもよい。その表面は、マイクロエレクトロニクスデバイスが製造される部分である。角度は、０°から９０°の範囲であり得る。ＧＥＣの位置決めはまた、図５に記載されるように、ギャップ距離５０２に基づいて最適化されることができる。ギャップ距離５０２は、マイクロエレクトロニクス基板１１８へ向かう及び／又はマイクロエレクトロニクス基板１１８にわたる（across）流れの分布に影響を与え得る。ギャップ距離５０２が増加するにつれて、クリーニング表面積は減少し、粒子除去効率を維持又は改善するために追加のノズル経路を必要としうる。膨張流体混合物の速度はまた、ギャップ距離５０２に依存して変化してもよい。例えば、マイクロエレクトロニクス基板１１８にわたる流体の横方向の流れは、ギャップ距離５０２が減少するときに増加してもよい。いくつかの実施形態において、より高い速度は、より高い粒子除去効率を提供することができる。

通常、ＧＥＣは、マイクロエレクトロニクス基板１１８の表面から５０ｍｍ以内にあり得る。しかし、ほとんどの実施形態では、ギャップ距離５０２は、本明細書に記載のエアロゾル又はＧＣＪプロセスに対して１０ｍｍ未満であり得る。１つの特定実施形態において、ギャップ距離５０２は、ＧＥＣを介してプロセスチャンバ１０４に流体混合物を配送する前に約５ｍｍであってもよい。

ブロック９０６において、システム１００は、２７３Ｋ未満であり得る温度であって、かつ流体混合物が提供される温度において流体混合物中の液体形成を阻止する圧力において、流体混合物をＧＥＣに供給することができる。このようにして、流体混合物内の液体濃度は、流体混合物が存在しないか、少なくとも１重量％未満であることができる。化学処理の当業者は、流体混合物の液体濃度を測定するために、任意の既知の技術を使用することができる。さらに、当業者は、状態図６００、６０８、又は、単一の種若しくは種の混合物について入手可能である、その他の既知の状態図の文献を使用して、温度及び圧力の適切な組み合わせを選択することができる。

一実施形態において、温度は、７０Ｋ以上２７３Ｋ未満の、窒素、アルゴン、キセノン、ヘリウム、二酸化炭素、クリプトン、又はそれらの任意の組み合わせを含み得る流体混合物であってもよい。同様に、圧力は、状態図６００、６０８を使用して、又は液体混合物中の液体濃度を１重量％未満に最小化する他の既知の測定技術によって選択されてもよい。ほとんどの実施形態では、圧力は１０Ｔｏｒｒ以下であってもよいが、他の実施形態では、粒子除去効率を最大にするために圧力は１０Ｔｏｒｒを超えることができる。

ブロック９０８において、システムは、流体混合物の少なくとも一部がマイクロエレクトロニクス基板１１８と接触するように、ＧＥＣを介してプロセスチャンバ１０４内に流体混合物を提供することができる。上述のように、流体混合物は、プロセスチャンバ１０４内で比較的高い圧力から低い圧力まで膨張し得る。一実施形態において、プロセスチャンバ１０４は、３５Ｔｏｒｒ以下のチャンバ圧力に維持されてもよい。

１つの実施形態において、流体混合物は、１：１と１１：１の間の比、特に４：１未満の比で、Ｎ_２とアルゴンの組み合わせを含むことができる。他の実施形態において、流体混合物は、ＧＣＪスプレーの質量及び／又は速度を変化させることができる別のキャリアガスを含むことができる。キャリアガスは、キセノン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、二酸化炭素又は何かそれらの組み合わせを含むが、これに限定されるものではあることができない。一実施形態では、流体混合物は、キセノン、クリプトン、二酸化炭素又はそれらの任意の組み合わせのうちの、１つ以上のキャリアガスと混合され得るＮ_２対アルゴンの１：１から４：１の混合物を含み得る。

他の実施形態において、流体混合物は、１：１から１１：１の間の比で、アルゴン及びＮ_２の組み合わせを含んでもよい。この流体混合物はまた、キャリアガス（例えば、表１）を含んでもよい。しかしながら、流体混合物は、本明細書中に記載されるエアロゾル又はＧＣＪ法を用いて使用され得る純粋なアルゴン又は純粋な窒素組成物も含み得る。

例えば、キャリアガスをＮ_２、アルゴン、又はそれらの組み合わせ（例えば、１：１〜４：１）と混合する場合は、Ｎ_２、アルゴン又はそれらの組み合わせと、キャリアガスとの間の比は、少なくとも４：１の混合比（a ratio mixture）を用いて行われるべきであり、ここでは、キセノン、クリプトン、二酸化炭素又はこれらの任意の組み合わせを１１：１までの混合比で用いる。対照的に、ヘリウム、ネオン又はそれらの組み合わせを、Ｎ_２、アルゴン、又はそれらの組み合わせ（例えば、１：１〜４：１）と組み合わせる場合、混合比は、Ｎ_２、アルゴン又はそれらの組み合わせ（例えば１：１〜４：１）と、ヘリウム、ネオン又はそれらの組み合わせと、の間で少なくとも１：４であり得る。上記のＮ_２、アルゴン及び／又はキャリアガスの組み合わせは、本明細書に記載の他のエアロゾル及びＧＣＪ法にも適用することができる。

別の実施形態では、流体混合物は、ヘリウム又はネオンと組み合わされたＮ_２、及びアルゴン、クリプトン、キセノン、二酸化炭素のうちの少なくとも１つを含んでもよい。１つの特定の実施形態において、前記組み合わせの混合比は、１：２：１．８であり得る。

ブロック９１０では、膨張した流体混合物（例えば、ＧＣＪスプレー）をマイクロエレクトロニクス基板１１８に向けて射出することができ、表面上の物体と接触し（例えば、運動学的及び／又は化学的相互作用）、かかる物体は、マイクロエレクトロニクス基板１１８から除去されることができる。ＧＣＪスプレーの運動学的及び／又は化学的相互作用は、物体とマイクロエレクトロニクス基板１１８との間の付着力を克服し得る。物体は、真空システム１３４を介してプロセスチャンバ１０４から除去されてもよく、又はプロセスチャンバ１０４内の他の場所に堆積されてもよい。

図１０は、マイクロエレクトロニクス基板１１８を低温流体で処理する別の方法の別のフローチャート１０００を示す。この実施形態において、流体混合物は、比較的低い液体濃度を有し得るＧＣＪスプレーを生成し得る。上述のように、流体混合物の温度及び圧力は、流体混合物中の液体の量（重量）に影響を及ぼし得る。この場合、流体混合物の液体濃度は、温度を変化させることによって最適化され得る。

図１０を参照すると、ブロック１００２において、マイクロエレクトロニクス基板１１８は、ガス膨張コンポーネント（ＧＥＣ）（例えば、ノズル３００、４００）を含み得るプロセスチャンバ１０４内に受け入れられ得る。ＧＥＣは、本明細書に記載されるノズル１１０のいずれであってもよいが、特に、ＴＳＧノズル２００、ＳＳＧノズル３００、又はフラッシュノズル４００と同じ又は類似の構成であり得る。通常、ノズルは、流体混合物を受け入れる注入口オリフィス４０２と、流体混合物をプロセスチャンバ１０４内に流入させる放出口オリフィス４０４とを含み得る。

ブロック１００４において、システム１００は、マイクロエレクトロニクス基板１１８の上方に又は隣接して配置される放出口オリフィス４０４が、マイクロエレクトロニクス基板１１８と反対の位置に配置され得る。また、ＧＥＣは、マイクロエレクトロニクス基板１１８の表面に対してある角度に配置され得る。その表面はマイクロエレクトロニクスデバイスが製造される部分である。角度は、０°から９０°の範囲であり得る。ＧＥＣの位置決めは、図５に記載されるように、ギャップ距離５０２に基づいて最適化されることもできる。通常、ＧＥＣは、マイクロエレクトロニクス基板１１８の表面から５０ｍｍ以内にあり得る。しかし、大部分の実施態様で、ギャップ距離５０２は、本明細書に記載されるＧＣＪ又はエアロゾルに対して２０ｍｍ未満であり得る。１つの特定の実施形態において、ＧＥＣを通してプロセスチャンバ１０４内に流体混合物を分配する前に、ギャップ距離５０２は約５ｍｍであり得る。

ブロック１００６において、システム１００は、大気圧より大きい圧力、及び、所与の圧力における流体混合物の凝集温度よりも大きい温度であって２７３Ｋ未満である温度において、ガス混合物をＧＥＣに供給し得る。凝縮温度は、異なるガス間で変化することができ、異なる組成及び濃度を有する異なるガス混合物間で変化することができる。当業者は、既知の文献（例えば、状態図）又は、流体混合物の観察及び／又は測定に、少なくとも部分的に基づいた経験的技術を用いて、流体混合物のガス凝縮温度を特定することができる。

一例では、凝縮温度は、所与の圧力で、流体が液相に転移し得る温度であってもよい。例えば、流体混合物が凝縮温度よりも高い温度に保持されている場合、流体混合物は、いかなる液相も存在せず、又は非常に少量の液体（例えば、＜１重量％）と共に、気体状態で存在し得ることを示す。ほとんどの実施形態において、流体混合物の温度は、異なる凝縮温度を有するガスを含む流体混合物の組成に応じて、５０Ｋ〜２００Ｋの間で変化してもよいが、より具体的には、７０Ｋ〜１５０Ｋの間で変化する。

例えば、Ｎ_２流体混合物の実施形態において、液体の重量による量は、Ｎ_２状態図６０４を用いることによって推定され得る。約１００ｐｓｉの流入圧力に対して、流体混合物の温度は、液体の量を最小にするために１００Ｋを超え得る。この実施形態では、流体混合物は、流入温度が約１２０Ｋであり、１００ｐｓｉの圧力を伴う場合、何ら液体を有さないか、又は少なくとも１重量％未満を有し得る。

ブロック１００８において、システム１００は、流体混合物の少なくとも一部がマイクロエレクトロニクス基板１１８と接触するように、ＧＥＣを介してプロセスチャンバ１０４内に流体混合物を提供することができる。この実施形態では、プロセスチャンバ１０４の圧力は、少なくとも大気圧以下であってもよいが、特に１０Ｔｏｒｒ未満であり得る。

１つの実施形態において、流体混合物は、１：１と１１：１の間の比、特に４：１未満の比で、Ｎ_２とアルゴンの組み合わせを含み得る。他の実施形態において、流体混合物は、ＧＣＪスプレーの質量及び／又は速度を変化させることができる別のキャリアガスを含み得る。キャリアガスとしては、キセノン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、二酸化炭素、又はこれらの任意の組合せが挙げられるが、これらに限定されない。１つの実施形態において、流体混合物は、１：１〜４：１のＮ_２対アルゴンを含むことができ、キセノン、クリプトン、二酸化炭素、又はそれらの任意の組合せのキャリアガスのうちの１つ以上が混合され得る。

例えば、キセノン、クリプトン、二酸化炭素又はこれらの任意の組み合わせを１１：１までの混合比（a ratio mixture）で用いる場合に、キャリアガスがＮ_２、アルゴン、又はそれらの組み合わせ（例えば、１：１〜４：１）と混合される場合は、Ｎ_２とアルゴン又はそれらの組み合わせとの間の比は、少なくとも４：１レベルの混合比を用いて行われるべきである。対照的に、ヘリウム、ネオン又はそれらの組み合わせを、Ｎ_２、アルゴン、又はそれらの組み合わせ（例えば、１：１〜４：１）と組み合わせる場合、混合比は、Ｎ_２、アルゴン又はそれらの組み合わせ（例えば１：１〜４：１）と、ヘリウム、ネオン又はそれらの組み合わせと、の間で少なくとも１：４であり得る。上記のＮ_２、アルゴン及び／又はキャリアガスの組み合わせは、本明細書に記載の他のエアロゾル及びＧＣＪ法にも適用することができる。

他の実施形態において、流体混合物は、１：１から１１：１の間の比で、アルゴン及びＮ_２の組み合わせを含んでもよい。この流体混合物はまた、キャリアガス（例えば、表１）を含んでもよい。しかしながら、流体混合物は、本明細書中に記載されるエアロゾル又はＧＣＪ法を用いて使用され得る純粋なアルゴン又は純粋な窒素組成物も含み得る。

ブロック１０１０において、膨張した流体混合物（例えば、ＧＣＪスプレー）は、マイクロエレクトロニクス基板１１８に向かって射出され、表面上の物体（例えば、運動学的及び／又は化学的相互作用）と接触し、かかる物体は、マイクロエレクトロニクス基板１１８から除去され得る。ＧＣＪスプレーの運動学的及び／又は化学的相互作用は、物体とマイクロエレクトロニクス基板１１８との間の付着力を克服し得る。物体は、真空システム１３４を介してプロセスチャンバ１０４から除去されてもよく、又はプロセスチャンバ１０４内の他の場所に堆積されてもよい。

図１１は、マイクロエレクトロニクス基板１１８を低温流体で処理する別の方法のフローチャート１１００を示す。この実施形態において、流体混合物は、比較的低い液体濃度を有し得るＧＣＪスプレーを生成し得る。上述のように、流体混合物の温度及び圧力は、流体混合物中の液体の量（重量）に影響を及ぼし得る。この場合、流体混合物の液体濃度は、圧力を変化させることによって最適化され得る。さらに、ギャップ距離５０２は、レシピ圧力及び以下に説明する一定値を用いて計算するためにコントローラ１１２を使用して特定され得る。

図１１を参照すると、ブロック１１０２において、マイクロエレクトロニクス基板１１８は、ガス膨張コンポーネント（ＧＥＣ）（例えば、ノズル３００）を含み得るプロセスチャンバ１０４内に受け入れられ得る。ＧＥＣは、本明細書に記載されるノズル１１０のいずれであってもよいが、特に、ＴＳＧノズル２００、ＳＳＧノズル３００、又はフラッシュノズル４００と同じ又は類似の構成であり得る。通常、ノズルは、流体混合物を受け入れる注入口オリフィス４０２と、流体混合物をプロセスチャンバ１０４内に流入させる放出口オリフィス４０４とを含み得る。

ブロック１１０４において、２７３Ｋ未満の温度及び流入温度でのガス混合物中の液体形成を阻止する流入圧力で、ガス混合物をＧＥＣに供給する。例えば、Ｎ_２の実施形態では、Ｎ_２状態図６０４は、約１００Ｋの流体混合物が、Ｎ_２を気相に維持するために、１００ｐｓｉ未満の圧力を有する可能性が高いことを示す。圧力が約１５０ｐｓｉ以上であれば、Ｎ_２プロセスガス中に液相が存在する可能性がより強くなる。

ブロック１１０６において、システム１００は、流体混合物の少なくとも一部がマイクロエレクトロニクス基板１１８と接触するように、ＧＥＣを介してプロセスチャンバ１０４内に流体混合物を提供することができる。この実施形態では、プロセスチャンバ１０４の圧力は、少なくとも大気圧以下であってもよいが、特に１０Ｔｏｒｒ未満であり得る。

１つの実施形態において、流体混合物は、１：１と１１：１の間の比、特に４：１未満の比で、Ｎ_２とアルゴンの組み合わせを含み得る。他の実施形態において、流体混合物は、ＧＣＪスプレーの質量及び／又は速度を変化させることができる別のキャリアガスを含み得る。キャリアガスは、キセノン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、二酸化炭素又は何かそれらの組み合わせを含むが、これに限定されるものではあることができない。一実施形態では、流体混合物は、キセノン、クリプトン、二酸化炭素又はそれらの任意の組み合わせのうちの、１つ以上のキャリアガスと混合され得るＮ_２対アルゴンの１：１から４：１の混合物を含み得る。

例えば、キセノン、クリプトン、二酸化炭素又はこれらの任意の組み合わせを１１：１までの混合比（a ratio mixture）で用いる場合に、キャリアガスがＮ_２、アルゴン、又はそれらの組み合わせ（例えば、１：１〜４：１）と混合される場合は、Ｎ_２とアルゴン又はそれらの組み合わせとの間の比は、少なくとも４：１レベルの混合比を用いて行われるべきである。対照的なのは、ヘリウム、ネオン又はそれらの組み合わせを、Ｎ_２、アルゴン、又はそれらの組み合わせ（例えば、１：１〜４：１）と組み合わせる場合である。混合物の比は、Ｎ_２、アルゴン又はそれらの組み合わせ（例えば１：１〜４：１）と、ヘリウム、ネオン又はそれらの組み合わせと、の間で少なくとも１：４であり得る。上記のＮ_２、アルゴン及び／又はキャリアガスの組み合わせは、本明細書に記載の他のエアロゾル及びＧＣＪ法にも適用することができる。

他の実施形態において、流体混合物は、１：１から１１：１の間の比で、アルゴン及びＮ_２の組み合わせを含んでもよい。この流体混合物はまた、キャリアガス（例えば、表１）を含んでもよい。しかしながら、流体混合物は、本明細書中に記載されるエアロゾル又はＧＣＪ法を用いて使用され得る純粋なアルゴン又は純粋な窒素組成物も含み得る。

ブロック１１０８で、システム１００は、放出口（例えば、放出口オリフィス４０４）とマイクロエレクトロニクス基板１１８の間のギャップ距離５０２にマイクロ電子基板１１８を配置し得る。ギャップ距離５０２は、少なくとも部分的に、図５の説明において式１に示されるように、チャンバ圧力と、４０と６０との間の値を有する定数パラメータとの比に基づいている。一実施形態において、定数パラメータの単位は、長さ／圧力（例えば、ｍｍ／Ｔｏｒｒ）の単位を有してもよい。

ブロック１１１０では、膨張した流体混合物は、マイクロエレクトロニクス基板１１８に向かって射出され、表面上の物体（例えば、運動学的及び／又は化学的相互作用）と接触し、かかる物体は、マイクロエレクトロニクス基板１１８から除去され得る。ＧＣＪスプレーの運動学的及び／又は化学的相互作用は、物体とマイクロエレクトロニクス基板１１８との間の付着力を克服し得る。物体は、真空システム１３４を介してプロセスチャンバ１０４から除去されてもよく、又はプロセスチャンバ１０４内の他の場所に堆積されてもよい。

図１２は、マイクロエレクトロニクス基板１１８を低温流体で処理する別の方法のためのフローチャート１２００を示す。この実施形態において、流体混合物は、比較的低い液体濃度を有し得るＧＣＪスプレーを生成し得る。上述のように、流体混合物の温度及び圧力は、流体混合物中の液体の量（重量）に影響を及ぼし得る。この場合、システム１００は、流入する流体混合物の圧力とチャンバ１０４圧力との間の比を維持して、運動量又は組成（例えば、ガスクラスタなど）を最適化することができる。さらに、システム１００は、流入する流体混合物の圧力を最適化することもでき、流入圧力とプロセスチャンバ１０４圧力との間の圧力比関係の範囲内で流入流体混合物の液体濃度を制御し得る。

図１２を参照すると、ブロック１２０２において、マイクロエレクトロニクス基板１１８は、ガス膨張コンポーネント（ＧＥＣ）（例えば、ノズル３００，４００）を含み得るプロセスチャンバ１０４内に受け入れられ得る。ＧＥＣは、本明細書に記載されるノズル１１０のいずれであってもよいが、特に、ＴＳＧノズル２００、ＳＳＧノズル３００、又はフラッシュノズル４００と同じ又は類似の構成であり得る。通常、ノズルは、流体混合物を受け入れる注入口オリフィス４０２と、流体混合物をプロセスチャンバ１０４内に流入させる放出口オリフィス４０４とを含み得る。

ブロック１２０４において、システム１００は、流体混合物を真空プロセスチャンバ１０４に供給することができ、システム１００は、流体混合物を気相中に維持する温度及び／又は圧力に流体混合物を維持することができる。流体混合物は、窒素、アルゴン、キセノン、クリプトン、酸化炭素又はヘリウムのうちの少なくとも１つを含み得るが、これらに限定されない。

別の実施形態では、流体混合物はＮ_２を含むことができ、少なくともヘリウム又はネオンと組み合わされ、かつ、アルゴン、クリプトン、キセノン、二酸化炭素のうちの少なくとも１つと組み合わされることができる。１つの特定の実施形態において、前述の流体混合物の組み合わせの比は、約１：２：２であり得る。別のより具体的な実施形態では、前述の流体混合物の比は、１：２：１．８であり得る。

ブロック１２０６で、システム１００は、圧力比を用いて、プロセスチャンバ０４の圧力及び流入する流体混合物の圧力を維持する。このようにして、システム１００は、流入圧力とプロセス圧力との間に、バランス又は関係があることを保証することができる（例えば、比率＝（流入圧力／プロセス圧力））。圧力比は、超えることも超えないこともできる閾値であり得、又は、圧力比は、流入圧力又はチャンバ圧力の変化にもかかわらず維持され得る範囲を含んでもよい。圧力比の値は、２００〜５００，０００の範囲であってもよい。しかしながら、圧力比は、コントローラ１１２に格納された所与のレシピ条件を維持し得る範囲を超えられるか、超えられないか、又は、範囲を指定することができる、閾値に作用し得る。このようにして、ノズルにわたる圧力差は制御されることができ、ＧＣＪ／エアロゾルスプレーの運動量又は組成（例えば、ガスクラスタサイズ、ガスクラスタ密度、固体粒子サイズなど）を維持することができる。

圧力比の実施形態では、コントローラ１１２が圧力を同一の又は類似の単位に変換して流入圧力及びチャンバ圧力を制御し得るように、値は同様の単位を考慮する。

上限閾値実施形態は、チャンバ圧力に対する流入圧力が上限閾値比よりも小さくなり得るように、超えてはならない圧力比を含んでもよい。例えば、上限閾値は、３０００００、５０００、３０００、２０００、１０００又は５００のいずれかの値であってもよい。

別の実施形態では、コントローラ１１２は、流入圧力及びプロセス圧力を圧力比値の範囲内に維持することができる。例示的な範囲には、１０００００〜３０００００、２０００００〜３０００００、５００００〜１０００００、５０００〜２５０００、２００〜３０００、８００〜２０００、５００〜１０００、又は７００〜８００が含まれ得るが、これらに限定されない。

ブロック１２０８において、システム１００は、マイクロエレクトロニクス基板１１８を、放出口（例えば、出口オリフィス４０４）とマイクロエレクトロニクス基板１１８との間のギャップ距離５０２に配置することができる。ギャップ距離５０２は、少なくとも部分的に、図５の説明において式１に示されるように、チャンバ圧力と、４０と６０との間の値を有する定数パラメータとの比に基づいている。一実施形態において、定数パラメータの単位は、長さ／圧力（例えば、ｍｍ／Ｔｏｒｒ）の単位を有してもよい。

ブロック１２１０において、膨張した流体混合物は、マイクロエレクトロニクス基板１１８に向かって射出され、表面上の物体（例えば、運動学的及び／又は化学的相互作用）に接触し、かかる物体は、マイクロエレクトロニクス基板１１８から除去され得る。ＧＣＪスプレーの運動学的及び／又は化学的相互作用は、物体とマイクロエレクトロニクス基板１１８との間の付着力を克服し得る。物体は、真空システム１３４を介してプロセスチャンバ１０４から除去されてもよく、又はプロセスチャンバ１０４内の他の場所に堆積されてもよい。

図１３は、非液体含有流体混合物（例えば、ＧＣＪ）と液体含有流体混合物（例えば、エアロゾル）との間の粒子除去効率向上の棒グラフ１３００を含む。本明細書に開示された、予想外の結果の１つは、１００ｎｍ以下（sub-100nm）の粒子についての改良された粒子除去効率に関し、及び１００ｎｍを超える粒子についての粒子除去効率を維持又は改善することに関する。従前の技術は、液体濃度が１０％を超える低温流体混合物でマイクロエレクトロニクス基板を処理することを含み得る。予想外の結果を生み出す新しい技術は、液化濃度を有さない低温流体混合物でマイクロエレクトロニクス基板１１８を処理することを含み得る。

図１３の実施形態では、マイクロエレクトロニクス基板１１８は、市販の堆積システムを用いて窒化シリコン粒子（silicon nitride particles）で堆積された。窒化シリコン粒子は、両方の試験で同様の密度及びサイズを有した。ベースラインの低温プロセス（例えば、＞１重量％の液体濃度）を、少なくとも１つのマイクロエレクトロニクス基板１１８に適用し、ＧＣＪを、窒化シリコン粒子で覆われた、異なるグループのマイクロエレクトロニクス基板１１８にも適用した。この場合、ＧＣＪプロセスは、約９Ｔｏｒｒに維持された真空チャンバから高圧流体源を分離するノズル１１０の前に、８３ｐｓｉｇの注入口圧力を伴う、２：１の窒素対アルゴン流量比を含む。ノズル１１０の注入口径は〜０．０６”であった。ガス距離５０２は２．５〜４ｍｍであった。ウエハは、粒子で汚染された領域がＧＣＪスプレーに２回曝露されるように、ノズルの下方を２回通過した。粒子は、カリフォルニア州ミルピタスのＫＬＡ−ＴｅｎｃｏｒＴＭ製のＫＬＡ−ＳＵＲＦ ＳＣＡＮ ＳＰ２−ＸＰを用いて処理の前後に測定した。

従前の技術の下では、図１３に示されるように、１００ｎｍ以下の粒子除去効率（ＰＲＥ）は、９０ｎｍを超える粒子では８０％を超えるものの、４２ｎｍ未満の粒子では３０％未満に低下した。具体的には、ＰＲＥは、６５ｎｍ〜９０ｎｍの間の粒子について、〜８７％（＠＞９０ｎｍ粒子）から〜７８％に低下した。５５ｎｍ〜６５ｎｍの粒子と４０ｎｍ〜５５ｎｍの粒子の間のＰＲＥの減少はより顕著であった。ＰＲＥはそれぞれ〜６１％及び〜５５％に低下した。最後に、ＰＲＥの最大の低下は、４０ｎｍ以下の粒子、〜２４％のＰＲＥで見られた。

このデータを考慮すると、１００ｎｍ以下の粒子効率の改善は、粒子サイズの減少に伴い、同様に減少するリターン（return）を示すことが期待された。しかしながら、本明細書中に開示されたＧＣＪ技術は、１００ｎｍ以下のＰＲＥを改良しただけでなく、予想よりも高い程度のＰＲＥを維持した。例えば、図１３に示すように、ＧＣＪ ＰＲＥは、いずれの粒子ビンサイズに対しても〜８０％を下回らなかった。

図１３に示すように、９０ｎｍを超える粒子についてのＧＣＪ ＰＲＥは、９５％を超えるまで改善され、これは、従来の技術を用いた結果よりも５％を超える改善である。さらに、ＧＣＪプロセスは、従前の技術と比較して、粒子サイズが減少するにつれて、１００ｎｍ以下の粒子を除去するより大きな能力を示した。例えば、６５ｎｍ〜９０ｎｍ、５５ｎｍ〜６５ｎｍ及び４０ｎｍ〜５５ｎｍビンは、少なくとも９０％のＰＲＥを有した。各ビンサイズで〜１５％から〜３５％の間の改善である。しかし、最大の改善は４０ｎｍ以下のビンサイズの場合であり、ＰＲＥは２５％から〜８２％に改善した。

ＧＣＪ ＰＲＥの予想外の結果は二重であった。第一に、９０ｎｍを超える粒子のＰＲＥの増加は、９０ｎｍ未満の粒子のＰＲＥの増加と連動していた。第二に、ＧＣＪプロセスに対するサイズのビン間（between the bins sizes）の差は、同様の範囲のプロセス条件を用いたエアロゾルプロセスのＰＲＥ結果よりもはるかによりタイトな分布を示した。

図１４は、少なくとも部分的に、ノズル１１０とマイクロエレクトロニクス基板１１８との間のより小さいギャップ距離５０２に基づく、より広いクリーニングエリアを示すマイクロエレクトロニクス基板の粒子マップ１４００を含む。通常、ガスが高圧環境から低圧環境へと膨張するにつれて、ガスはより大きな表面積又はカバーエリアをカバーする可能性が高くなり、ガスは、初期膨張点からさらに離れる。このようにして、ガスノズルをマイクロエレクトロニクス基板１１８から離して配置すると、有効クリーニングエリアが大きくなると考えられた。しかしながら、これは事実ではなく、実際には、より小さなギャップ距離５０２を有すると、マイクロエレクトロニクス基板１１８上のより広いクリーニングエリアを得るという、完全に直観に反する結果を達成した。

クリーニング後粒子マップに示されるように、５ｍｍギャップ距離は、１０ｍｍギャップ距離よりも幅広のクリーニングエリアを有する。５ｍｍギャップ粒子マップ１４０６は、マイクロエレクトロニクス基板１１８の右半分について、ＰＲＥが〜７０％であることを示す。対照的に、１０ｍｍギャップ粒子マップ１４０８は、２００ｍｍマイクロエレクトロニクス基板１１８の右半分に対して〜５０％のＰＲＥを有した。この場合、５ｍｍギャップの粒子マップは、６ｍｍ以下の放出口オリフィスを有するノズル１１０から約８０ｍｍ幅のクリーニングエリア１４１０を示す。かかる小さな放出口オリフィスを有するノズル１１０は、それ自体のサイズの１２倍を超える有効クリーニング距離を有することができることは予期されなかった。

図１５は、従前の技術（例えば、エアロゾル）と、本明細書に開示された技術（例えば、ＧＣＪ）との間の、異なるフィーチャ損傷差異を示すマイクロエレクトロニクス基板フィーチャの画像１５００を含む。損傷の差異は肉眼で視認され、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によるより詳細な検査によって確認される。この実施形態では、ポリシリコンフィーチャは、既知のパターニング技術を用いてマイクロエレクトロニクス基板上に形成された。フィーチャは、約２０ｎｍの幅及び約１２５ｎｍの高さを有した。別個のフィーチャサンプル（例えば、ライン構造）を、本明細書に開示されているＧＣＪプロセス及びエアロゾルプロセスと同様のプロセスに曝露した。

従前の技術では、エアロゾルクリーニングプロセスに曝されたマイクロエレクトロニクス基板１１８の画像１５０２、１５０４の変色によって、ライン構造の損傷が明らかにされた。可視のライン損傷は、エアロゾルＳＥＭ画像１５０６によって確認される。対照的に、ＧＣＪ画像１５０８、１５１０では変色がなく、ＧＣＪ ＳＥＭ画像１５１２では損傷が示されていない。従って、ＧＣＪ画像１５０８、１５１０における変色の欠如及びＧＣＪ ＳＥＭ画像１５１２における損傷の欠如は、本明細書に記載されるＧＣＪ技術が、エアロゾルプロセスよりもマイクロエレクトロニクス基板１１８に対して破壊的ではないことを示唆する。

図２Ａ乃至図５の説明において本明細書に記載されているノズル設計に加えて、ノズル内のガス流に対する小さな障害を含むようにノズル設計を変更することによって、粒子除去効率を改善することができることが分かった。典型的なノズル又は多段ノズルは、ノズルコンポーネント間の流れの障害を最小限にするために共通の軸に沿って整列された流れ導路を有するように設計される。しかしながら、ノズル設計に流れの障害（a flow obstruction）を組み込むことにより、粒子除去効率を改善できることを見出した。流れの障害は、いくつかの方法で導入することができ、この概念は、本明細書に記載される実施形態に限定されない。

いくつかの実施形態において、流れの障害は、ノズル又は流動導路コンポーネントをわずかにずらすこと（slightly misaligning）によって導入されることができる。他の実施形態では、流れの障害は、ノズル内の又は流体がノズルを離れた後の、流体流路又は特性を変化させるために、障害コンポーネントを追加することによって、導入することができる。例えば、本開示の図１６乃至２２の説明に記載された障害ノズル設計は、当業者がノズル内に障害を形成する方法の単なる例に過ぎない。障害ノズル設計は、一実施形態では、流れの障害を形成するために、２つのコンポーネントの間でずらされた長手軸を有する２ピースの実施形態を実施することができるが、これに限定されるものではない。別の実施形態では、ノズル設計は、ノズルの流体導路内の流路の一部を妨害するために、２ピースノズル設計の間に配置された追加のコンポーネントを含んでもよい。

図１６は、ガス膨張コンポーネント１６０４に結合されたガス配送コンポーネント１６０２を組み込んだ、２ピースノズル１６００設計の断面図を含み、これらは共に、流体又はガス混合物をマイクロエレクトロニクス基板１１８に向ける流体導路を形成する。一実施形態では、２ピースノズルは、図１に示すように、プロセスチャンバ１０４内のノズル１１０の代わりに使用される。

一実施形態では、ガス配送コンポーネント１６０２は、流体源１０６から流入するガス混合物が受け取られる一端にＶＣＲ接続（図示せず）を有し、他端にはガス膨張コンポーネント１６０４に隣接する嵌合フランジを有することができる。ガス配送コンポーネント１６０２のガス配送流体導路１６０６は、直径が、流体源１０６からのガス供給線（例えば、１／４インチ）（図示せず）と同様であり得る。ガス配送流体導路１６０６は、ガス膨張コンポーネント１６０４の嵌合端と同じであってもよく、又は類似であってもよい、コンポーネントの嵌合端上に直径の小さい穴を有することができ、ガス配送流体導路１６０６とガス膨張導路１６０８との間の流体連通を可能にすることができる。２ピースノズル１６００のインタフェースにおける流体導路又はオリフィスの寸法は、図１７の説明で説明される。

２ピースノズル１６００のコンポーネントは、スクリュー（例えば、小ねじ）を用いて互いに取り付けられることができ、コンポーネントの流体導路のインタフェース１６１０は、Ｏリング又は当業者によって使用される他の任意のガス封止技術を用いて、漏れのない密封を形成するように封止されることができる。さらに、２ピースノズル１６００は、加圧ガス（例えば、＞１０ｐｓｉ）を収容し、ガス流をプロセスチャンバ１０４内に方向づけることができる任意の材料で作製されてもよい。材料は、ステンレス鋼、及び本明細書に開示されたマイクロエレクトロニクス基板処理を実施するための清浄度、ガス温度、及び圧力の要件に適合するために使用される任意の他の材料を含んでもよいが、これらに限定されない。他の実施形態では、ガス膨張コンポーネント１６０４は、２ピース設計に導出され得る、図２Ａ〜４の説明に記載されるノズルの同様の設計であってもよい。

一実施形態では、２ピースノズル１６００流体導路の位置合わせは、流体導路のうちの１つの中心線に沿って、長手軸（図１６には図示せず）に沿ってわずかにずれてもよい。ずれ（The misalignment）は、２ピースノズル１６００のコンポーネント間のスクリュー配置によって誘発され得る。２つのコンポーネントのインタフェース１６１０におけるずれは、図１７に詳細に示されている。

図１７は、連結されたガス配送コンポーネント１６０２と２ピースノズル１６００のガス膨張コンポーネント１６０４との間のインタフェース１６１０の断面拡大図１７００を含む。

本実施形態では、ガス配送コンポーネント１６０２は、ガス配送導路１６０６の側面から等距離にあるガス配送コンポーネント１６０２に沿った長手軸であるガス配送中心線１７０２に沿って配置されたガス配送導路１６０６を含んでもよい。同様に、ガス膨張中心線１７０４は、ガス膨張流体導路１６０８に沿った、流体導路の側面から等距離にある別の長手軸である。本実施形態では、ガス配送中心線１７０２及びガス膨張中心線１７０４は、２ピースノズル１６００の嵌合表面に平行な水平方向に互いにオフセット又はずれている。例えば、円形オリフィスのずれは、コンポーネントがずれているとき、インタフェース１６１０における有効表面積を、円形表面積から円形表面積より小さい長円形表面積へとサイズにおいて減少させる。この長円形の表面積の一例を図２０に示す。ずれは、ガス配送コンポーネント１６０２とガス膨張コンポーネント１６０６との間の嵌合表面に平行な水平方向において０ｍｍから１．５ｍｍの範囲であり得る。

図１７に示すように、ガス配送導路１６０６は、ガス配送チャネル又はガス配送導路１６０６の一端に配置された、注入口オリフィス１７０８と反対側にある放出口オリフィス１７０６を有してもよい。この実施形態では、注入口オリフィス１７０８は、ガス配送コンポーネント１６０２の長手軸（例えば、ガス配送中心線１７０２）から偏心（off-center）している。一例では、２つのノズルコンポーネントのずれは、インタフェース１６１０の反対側に突出部（an overhang）１７１２を有する棚１７１０を形成することによって、流入ガスに対する障害を形成し得る。このように、ガス配送コンポーネント１６０２及びガス膨張コンポーネント１６０４の組み合わせは、ガス混合物の流動特性を変更するために、ガス配送導路１６０６のガス流障害（例えば、棚１７１０）を形成する。障害（例えば、棚１７１０）は、注入口オリフィス１７０８及び放出口オリフィス１７０６よりも小さくなるように開口部のサイズを減少又は変更する。さらに、棚オリフィス１７１４の形状は、円形開口から長円形開口に変更され、これにより、ガス混合物がツーピースノズル１６００から出てマイクロエレクトロニクス基板１１８と相互作用する際のガス混合物の横方向の流れの特性がさらに変化し得る。

さらに、棚１７１０によって形成される障害に加えて、ずれは、棚１７１０にわたる、又はその反対側の突出部１７１２も形成する。この突出部１７１２は、ガス配送導路１６０６とガス膨張導路１６０８との間のインタフェース１６１０の一部での横方向ガスの流れを可能にする。また、突出部１７１２は、ガス混合物がノズルを離れるときに、ガス流の特性を変えることができる。本実施例において、オリフィスのサイズ（例えば、出口オリフィス１７０６及び入口オリフィス１７０８）及びずれの量は、棚オリフィス１７１４、棚１７１０、及び突出部１７１２のサイズ及び形状に影響を及ぼす。

いくつかの実施形態では、インタフェース１６１０における流体導路の直径（例えば、放出口オリフィス１７０６及び注入口オリフィス１７０８）は、０．１２５ｍｍから５ｍｍの範囲であってもよいが、１つの特定の実施形態では、約２．６ｍｍであってもよい。しかしながら、図１７に示す他の実施形態では、オリフィス直径が同じである必要はない。さらに、ガス膨張中心線１７０４とガス配送中心線１７０２との間のずれは、インタフェース１６００において長円表面を達成するために、０．１ｍｍと０．１５ｍｍとの間で変化し得る。特定の一実施形態では、ガス膨張中心線１７０４及びガス配送中心線１７０２は、約０．２５ｍｍだけ互いにオフセットされてもよい。当業者は、本明細書に開示された処理方法を用いて、所望の粒子除去効率結果を達成するために、直径及びずれを変更することができる。

他の実施形態では、２ピースノズル１６００のコンポーネントのずれは、図１６〜１７に記載される実施形態に限定されず、ガス配送コンポーネント１６０２及びガス膨張コンポーネント１６０４のずれを生じることなく実施されてもよい。例えば、図１８及び図１９は、そのような実施形態の一例である。

図１８は、ガス配送コンポーネント１６０２とガス膨張コンポーネント１６０４との間のインタフェース１６１０に長円形オリフィスを形成するように配置されたオフセットプレート１８０２を組み込んだオフセットプレートノズル１８００設計の断面図を含む。

この実施形態では、図１７に示されるように、ガス配送中心線１７０２及びガス膨張中心線１７０４（図１８では図示せず）は、ノズル障害物を形成するために、オフセットされておらず又はずらされていない。対照的に、障害物は、図１９に示すように、オフセットプレート１８０２によって導入されてもよく、オフセットプレート１８０２は、オフセットオリフィス１８０４を有してもよく、又は、整列されたガス配送コンポーネント１６０２及びガス膨張コンポーネント１６０４の中心線からオフセットされ得る中心線を有することができる直径を有してもよい。オフセットプレートオリフィス１８０４は、オフセットプレート１８０２のインタフェース１６１０における棚オリフィス１７１４と同様に、オフセットプレートノズル１８００にわたる長円形の表面積を形成してもよい。

この実施形態では、ガス配送コンポーネント１６０２及びガス膨張コンポーネント１６０４は、図１６及び１７の説明に記載されるのと同じ又は類似の設計特性を有してもよい。例えば、オフセットプレートノズル１８００は、ガス配送コンポーネント１６０２とガス膨張コンポーネント１６０４との間のインタフェース１６１０においてオフセットプレート１８０２に隣接する出口オリフィス１７０６で終端する、ガス配送コンポーネント１６０２の流体導路に沿った長手軸に沿って配置されるガス配送チャネル（例えば、送達流体導路１６０６）を有するガス配送コンポーネント１６０２を含んでもよい。ガス膨張コンポーネント１６０４は、オフセットプレート１８０２の他側に結合されてもよく、ガス供給中心線１７０２及びガス膨張中心線１７０４が整列されるように、ガス配送チャネルの長手軸と整列される入口オリフィス１７０８を含んでもよい。したがって、この実施形態のための流れ障害物は、オフセットプレート１８０２を用いて導入される。

一実施形態では、オフセットプレート１８０２は、オフセットプレート１８０２がガス配送コンポーネント１６０２及びガス膨張コンポーネント１６０４に接続されたときに、オフセットオリフィス１８０４がガス配送コンポーネント１６０２の長手軸線の中心からずれるように、オフセットプレート１８０２内に配置されたオフセットオリフィス１８０４を含んでもよい。オフセット設計は、オフセットプレート１８０２の一部が、オフセットプレートノズル１８００のガス流導路内に延在し、図１７の実施形態の棚１７１２と同様にガス流特性を変更する障害物を形成することを可能にする。オフセットオリフィス１８０４のサイズ及び位置は、粒子除去効率を最大にするために、所望の流れ特性に応じて変化してもよい。

特定の一実施形態では、出口オリフィス１７０６、入口オリフィス１７０８、及びオフセットオリフィス１８０４は、同じ直径を有してもよいが、直径は、それらの中心点に沿ってずれていてもよく、その結果、流れ障害がガス流導路内に形成される。しかしながら、これらの３つのオリフィス直径は、他の実施形態では同じサイズである必要はない。例えば、サイズは、マイクロエレクトロニクス基板１１８上の粒子除去効率を改善するために、インタフェース１６１０において長円形エリアを調整するのに応じて変更されてもよい。図１９を参照すると、オフセットプレートノズル１８００の設計が詳細に説明され、オフセットオリフィス１８０４の設計バリエーションの例が提供される。

図１９は、オフセットプレートノズル１８００のインタフェース１６１０の断面図の拡大図１９００を含む。この実施形態では、ガス配送コンポーネント１６０２の出口オリフィス１７０６、ガス膨張コンポーネント１６０４の入口オリフィス１７０８は、図１６〜１７の説明に記載されるように、同様の寸法を有してもよい。しかしながら、前述の実施形態とは対照的に、ガス配送コンポーネント１６０２及びガス膨張コンポーネント１６０４は、共通の縦軸１９０８に沿って整列される。この実施形態では、流れ障害物（例えば、棚１７１０）は、オフセットプレート１８０２によって導入されてもよい。流れ障害物は、図１９に示すように、共通の長手軸１９０８と整列しないオフセット中心線１９１０を有するオフセットプレートオリフィス１８０４を有するようにオフセットプレート１８０２を設計することによって実現することができる。

オフセットプレート１８０２は、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの厚さを有してもよく、特定の一実施形態では、厚さは、＋／０．１ｍｍの公差で約１ｍｍである。一実施形態では、オフセットプレートオリフィス１８０４は、入口オリフィス１７０８又は出口オリフィス１７０６の直径以下の直径を有するオフセットプレート１８０２を貫通して切断された円形オリフィスであってもよい。例えば、入口オリフィス１７０８又は出口オリフィス１７０６は、０．１２５ｍｍ〜５ｍｍの直径を含んでもよく、オフセットプレートオリフィス１８０４は、０．１５ｍｍ〜４．５ｍｍの直径を含んでもよい。図１９の実施態様において、オフセットプレートオリフィス１８０４は、ガス送達コンポーネント１６０２及びガス膨張コンポーネント１６０４と組み立てられたときに、オフセット棚１９０２がマイクロ電子基板１１８をクリーニングするために使用される処理ガスの流路内に突出するように、オフセットプレート１８０２内に配置されてもよい。オフセットオリフィス１８０４の位置決めによって生じるコンポーネント部分の意図的なずれの例が、図２０に示されている。

オフセットプレートオリフィス１８０４の非対称性を考慮して、オフセットギャップ１９０４は、オフセット棚１９０２の反対側に形成される。オフセットギャップ１９０４は、ガス配送コンポーネント１６０２とガス膨張コンポーネント１６０４との間のエアギャップであり、これは、オフセットプレート１８０２の厚さと同じか又は類似の高さを有する。しかしながら、オフセットプレートノズル１８００の有効オリフィス寸法は、図１９に示されるように、オフセットプレート１９０６の露出端部及びガス配送コンポーネント１６０２及びガス膨張コンポーネント１６０４の反対側壁からの距離である有効オリフィス直径１９０６に制限されてもよい。オフセットプレートオリフィス１８０４の円形の性質を考慮して、有効オリフィス直径１９０６の表面積は、図１８に示す横断面ライン１８０６から取られたオフセットプレートノズル１８００の上面図を示す図２０に示すような長円形状を有してもよい。

他の実施形態では、図２０に示すように、楕円形のオフセットオリフィス１９０６は、マイクロエレクトロニクス基板１１８上の粒子除去効率についての予想外の結果を示す限定オリフィス技術の単なる例示にすぎない。しかしながら、他の実施形態では、オフセットオリフィス１９０６は、ガス配送コンポーネント１６０２の共通の長手方向軸線１９０８からオフセットされず、その結果、オフセットオリフィス１９０６の中心は、図２１に示されるように、共通の長手方向軸線１９０８とセンタリングされるか、又は整列される。

図２１は、ガス配送コンポーネント１６０２とガス膨張コンポーネント１６０４との間に配置された中心プレート２１０２のインタフェースの断面の拡大図を示す。この実施形態では、ガス配送コンポーネント１６０２の出口オリフィス１７０６、ガス膨張コンポーネント１６０４の入口オリフィス１７０８は、図１６〜２０の説明に記載されるように、同様の寸法を有してもよい。しかしながら、前述の実施形態とは対照的に、ガス配送コンポーネント１６０２、ガス膨張コンポーネント１６０４、及び中心プレート２１０２はすべて、共通の長手軸１９０８に沿って整列される。図２１の実施形態における流れの障害物は、共通の縦軸１９１０と整列された中心プレートオリフィス２１０４を有するように中心プレート２１０２を設計することによって実現され得る。

中心プレート（The centered-plate）２１０２は、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの厚さを有してもよく、特定の一実施形態では、厚さは、＋／０．１ｍｍの公差で約１ｍｍである。一実施形態では、中心プレート２１０２は、中心プレート２１０２を貫通して切断された円形オリフィスを有してもよく、中心プレート２１０２は、入口オリフィス１７０８又は出口オリフィス１７０６の直径以下の直径を有する。例えば、入口オリフィス１７０８又は出口オリフィス１７０６は、０．１２５ｍｍ〜５ｍｍの直径を含んでもよく、一方、中心プレート２１０２は、０．１３ｍｍ〜４．９ｍｍの直径を含んでもよい。特定の一実施形態では、中心プレートオリフィス２１０６は、約２．３５ｍｍであってもよい。

中心プレート２１０２は、ガス配送コンポーネント１６０２及びガス膨張コンポーネント１６０４と組み立てられた場合に、中心棚２１０６が、図２１に示すように、ノズルを介して流れる処理ガスの流路に突出するように設計されてもよい。例えば、流入ガスは、入口オリフィス１７８に到達し、ノズルの下に配置されたマイクロエレクトロニクス基板１１８に向かって流れ続ける前に、出口オリフィス１７０６に向かって流れ、中心棚２１０６によってわずかに妨げられる。

以上、本発明の特定の実施形態のみを詳細に説明したが、本発明の新規な教示及び利点から実質的に逸脱することなく、多くの変更が実施形態において可能であることを当業者は容易に理解するであろう。したがって、そのような改変はすべて本発明の範囲内に含まれることが意図される。例えば、上述の実施形態は、一緒に組み込まれてもよく、必要に応じて、実施形態の一部を追加又は省略してもよい。したがって、実施形態の数は、本明細書に記載される特定の実施形態のみに限定されず、当業者は、本明細書に記載される教示を使用してさらなる実施形態を作成することができる。

Claims (20)

1. ガス配送コンポーネントを有する、マイクロエレクトロニクス基板を処理するための装置であって、
   前記ガス配送コンポーネントは、
   前記ガス配送コンポーネントの長手軸に沿って配置されたガス配送導路と、
   前記ガス配送導路の一端に配置された出口オリフィスと、
   前記ガス配送コンポーネントの一端に結合されたガス膨張コンポーネントと、
   を有し、
   ガスコンポーネントは、
   前記ガス膨張コンポーネントに沿って配置されたガス流導路と、
   前記ガス流導路の一端に配置され、前記出口オリフィスの反対側にある入口オリフィスであって、前記ガス配送コンポーネントの長手軸から偏心している、入口オリフィスと、
   を有する、装置。
2. 前記ガス配送コンポーネントと前記ガス膨張コンポーネントとの組み合わせは、前記ガス配送導路に対するガス流障害を形成する、
   請求項１記載の装置。
3. 前記ガス流障害は前記ガス配送導路の一部にわたって延在し、
   前記一部は、前記ガス膨張コンポーネントの表面積以下の表面積である、
   請求項２記載の装置。
4. 前記ガス配送コンポーネントと前記ガス膨張コンポーネントとの組み合わせは、前記ガス配送導路及び前記ガス流導路のインタフェースでガス流オーバーハングを形成する、
   請求項２記載の装置。
5. 前記ガス流オーバーハングは、前記ガス流導路と前記ガス配送導路との間のインタフェースの一部において横方向のガス流を可能にする、
   請求項４記載の装置。
6. 前記出口オリフィス及び前記入口オリフィスは等しい直径サイズを有する、
   請求項１記載の装置。
7. 前記出口オリフィス及び前記入口オリフィスは等しくない直径サイズを有する、
   請求項１記載の装置。
8. ガス配送コンポーネントを備える装置であって、
   前記ガス配送コンポーネントは、
   前記ガス配送コンポーネントの長手軸に沿って配置されたガス配送チャネルと、
   前記ガス配送チャネルの一端に配置された出口オリフィスと、
   前記ガス配送コンポーネントの一端に結合されたガス膨張コンポーネントと、
   を有し、
   ガスコンポーネントは、
   前記出口オリフィスの反対側の入口オリフィスであって、前記ガス配送チャネルの長手軸に沿って出口オリフィスに位置合わせされている入口オリフィスと、
   前記ガス配送コンポーネントと前記ガス膨張コンポーネントとの間に配置されたオフセットプレートであって、前記ガス配送コンポーネントの長手軸から偏心しているオフセットオリフィスを有する、オフセットプレートと、
   を備える、装置。
9. 前記出口オリフィス、前記入口オリフィス及び前記オフセットオリフィスは同一又は類似の直径を有する、
   請求項８記載の装置。
10. 前記オフセットオリフィスは、前記出口オリフィスの出口直径及び前記入口オリフィスの入口直径よりも小さい直径を有する
    請求項８記載の装置。
11. 前記オフセットプレートは、０．５ｍｍと１．５との間の厚さを有する、
    請求項８記載の装置。
12. 前記オフセットプレートは１．０ｍｍの厚さを有する、
    請求項８記載の装置。
13. 前記入口オリフィスは０．１２５ｍｍと５ｍｍとの間の直径を有する、
    請求項８記載の装置。
14. 前記出口オリフィスは０．１２５ｍｍと５ｍｍとの間の直径を有する、
    請求項１３記載の装置。
15. 前記オフセットオリフィスは０．１２５ｍｍと５ｍｍとの間の直径を有する、
    請求項１４記載の装置。
16. ガス配送コンポーネントを備える装置であって、
    前記ガス配送コンポーネントは、
    前記ガス配送コンポーネントの長手軸に沿って配置されたガス配送チャネルと、
    前記ガス配送チャネルの一端に配置された出口オリフィスと、
    前記ガス配送コンポーネントの一端に結合されたガス膨張コンポーネントと、
    を有し、
    ガスコンポーネントは、
    前記出口オリフィスの反対側の入口オリフィスであって、前記ガス配送チャネルの長手軸に沿って出口オリフィスに位置合わせされている入口オリフィスと、
    前記ガス配送コンポーネントと前記ガス膨張コンポーネントとの間に配置された中心プレートであって、前記ガス配送コンポーネントの長手軸にセンタリングされている中心オリフィスを有する、中心プレートと、
    を備える装置。
17. 前記中心オリフィスは０．５ｍｍと３ｍｍとの間の厚さを有する、
    請求項１６記載の装置。
18. 前記中心オリフィスはＸＸとＸＸとの間の直径と有する、
    請求項１６記載の装置。
19. 前記中心プレートは、前記ガス配送コンポーネントの内部側壁から前記ガス配送チャネル内へと延在する棚を形成する、
    請求項１６記載の装置。
20. 前記中心プレートは、前記ガス配送コンポーネントの内側側壁から前記ガス配送チャネル内に垂直な延長部を形成する、
    請求項１６記載の装置。

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