KR20210011380A - 2차원 재료들의 전달을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20210011380A
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에탄 알. 토리
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이티엑스 코포레이션
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Abstract

본 개시의 측면들은 캐리어 재료로부터 샘플을 제거하고 샘플을 기판 상에 침착시키기 위한 시스템들 및 방법들을 포함한다. 샘플은 캐비티 내의 스테이지 상의 기판 가이드의 개구 내에 위치될 수 있다. 샘플로부터 캐리어 재료를 에칭하기 위해 에칭액이 캐비티 내로 도입되리 수 있으며, 그런 다음 드레인될 수 있다. 에칭액을 헹구기 위하여 헹굼액이 캐비티 내로 도입될 수 있으며, 그런 다음 드레인될 수 있다. 샘플 침착 프로세스가 수행될 수 있으며, 여기에서 헹굼액은 샘플 가이드 및 샘플을 기판 홀더의 기판의 레벨보다 더 위로 상승시키기 위해 캐비티 내로 도입된다. 기판 홀더는, 개구 내의 샘플이 기판 홀더 상의 기판과 정렬되도록 샘플 가이드에 대하여 위치될 수 있다. 헹굼액은, 샘플이 기판 상으로 하강되도록 드레인된다.

Description

2차원 재료들의 전달을 위한 방법 및 장치
관련 출원들
본 출원은 2018년 05월 22일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/674,715에 대한 우선권을 주장하며, 이러한 출원의 전체 개시내용이 본원에 참조로써 통합된다.
그래핀과 같은 2차원 재료들은 흔히, 초기 캐리어(carrier)에 고정된 관심 재료(material of interest)를 포함하는 샘플로서 가장 편리하고, 효율적으로, 및/또는 효과적으로 생성된다. 그러나, 캐리어가 관심 재료를 생성하는데 가장 적절할 수 있지만, 이것은 일반적으로, 예컨대, 관심 재료를 사용하여 디바이스를 제조할 때와 같은 관심 재료의 후속 사용에 대해서는 바람직하지 않다. 따라서, 이러한 경우들에 있어서, 캐리어로부터 관심 재료의 제거가 필요할 수 있다. 예를 들어, 그래핀은 일반적으로 구리 호일 상에 생성되며, 이는 캐리어, 즉, 구리 호일 상에 관심 재료, 즉, 그래핀을 야기한다. 그러나, 그래핀을 효과적으로 사용하기 위하여, 그래핀이 사용될 기판 상에 그래핀이 위치되기 이전에 그래핀은 구리로부터 제거되어야 한다.
캐리어로부터 관심 재료의 기계적 분리는 일반적으로 관심 재료에 대한 상당한 손상을 야기하지 않고 서는 달성하기 어렵거나 또는 불가능하다. 따라서, 일반적으로 캐리어로부터 관심 재료를 분리하기 위한 방식으로서 화학적 프로세스들이 사용된다. 전형적인 에칭 프로세스에서, 사람이 샘플(거기에 부착된 재료를 갖는 캐리어)을 손으로 잡아서 샘플을, 관심 재료로부터 캐리어를 에칭하도록 제형화된 에칭액 내에 위치시킬 것이다.
사용되는 화학 물질 및 샘플 내에 존재하는 캐리어의 양에 의존하여, 에칭액 내의 반응물들이 결핍될 때, 샘플이 에칭액으로부터 수동으로 제거되고 필요한 경우 에칭액의 새로운 배치(batch) 내에 위치될 수 있다. 캐리어가 사실상 제거될 때까지 이러한 프로세스가 반복된다. 그런 다음, 나머지 관심 재료는, 예를 들어, 에칭액을 제거하기 위해 탈이온수를 사용하여 헹궈진다.
이러한 실시는 다수의 잠재적인 문제들을 갖는다. (예를 들어, 하나 이상의 에칭 단계들 동안의) 샘플 및/또는 (예를 들어, 하나 이상의 헹굼 단계들 동안의) 관심 재료 자체의 반복되는 물리적 핸들링이 관심 재료를 손상시킬 수 있으며, 이는 그것의 품질 및/또는 샘플로부터 획득되는 유용한 재료의 양을 감소시킨다. 추가적으로, 에칭액이 캐리어에 대한 것만큼 공격적으로 관심 재료를 공격하지 않도록 제형화될 수 있지만, 예컨대, 샘플 및/또는 재료 그 자체의 물리적 조작 동안 및/또는 에칭 동안 에칭액이 재료 표면 상으로 적셔지게 하는 에칭액의 난류에 기인하여 에칭액에 대한 재료의 과도한 노출이 여전히 재료를 손상시킬 수 있으며, 이는 그것의 품질을 낮추거나 또는 이를 사용불가능하게 만든다.
본 개시의 일부 측면들에 따른 시스템들은 측벽에 의해 획정(define)되는 캐비티(cavity)를 내부에 갖는 메인 챔버를 포함하는 프로세스 용기를 포함한다. 시스템은 메인 챔버 내의 캐비티에 노출되는 플랫폼 부분을 갖는 샘플 스테이지를 포함할 수 있다. 시스템은 메인 챔버의 캐비티와 유체 연통하는 흐름 채널 및 흐름 채널과 유체 연통하는 유체 인터페이스를 포함한다. 하나 이상의 유체 소스들로부터의 유체는 유체 인터페이스 및 흐름 채널을 통해 메인 챔버 내로 도입될 수 있으며, 유체는 유체 인터페이스 및 흐름 채널을 통해 메인 챔버로부터 드레인(drain)될 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 프로세스 용기는 캐비티로부터 멀어지도록 연장하는 넥(neck) 부분을 포함하며, 샘플 스테이지는 플랫폼 부분으로부터 멀어지도록 연장하는 스템(stem) 부분을 포함하고, 샘플 스테이지의 스템 부분은 전반적으로 프로세스 용기의 넥 부분 내에 위치된다. 흐름 채널은 샘플 스테이지의 스템 부분과 프로세스 용기의 넥 부분 사이에 형성될 수 있다.
시스템은 메인 챔버의 캐비티 내의 위치된 샘플 가이드를 포함할 수 있다. 샘플 가이드는 그 내부에 개구를 포함할 수 있다. 일부 예들에 있어서, 샘플 가이드는 샘플 스테이지 상에 위치될 수 있으며, 호일 캐리어 재료 상의 2차원 재료와 같은 샘플이 샘플 가이드의 개구 내에 위치될 수 있다.
일부 예들에 있어서, 시스템은 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동가능한 기판 스테이지를 갖는 기판 홀더를 더 포함할 수 있다. 일부 이러한 예들에 있어서, 제 1 위치에서, 기판 홀더는 캐비티 내에서 샘플 가이드의 수직 모션(motion)을 차단하지 않으며, 제 2 위치에서, 기판 홀더의 기판 스테이지는 샘플 가이드 내의 개구와 정렬된다.
일부 실시예들에 있어서, 시스템의 유체 인터페이스는, 주입/배출 포트, 및 제 1 저장소 밸브, 제 2 저장소 밸브, 주입/배출 포트와 유체 연통하는 충전(fill) 밸브, 및 드레인 밸브를 갖는 매니폴드(manifold)를 포함한다. 일부 이러한 예들에 있어서, 제 1 저장소 밸브 및 충전 밸브가 개방될 때, 제 1 저장소 밸브, 매니폴드, 충전 밸브, 주입/배출 포트, 흐름 채널, 및 메인 챔버 사이에 흐름 경로가 존재한다. 유사하게, 일부 예들에 있어서, 제 2 저장소 밸브 및 충전 밸브가 개방될 때, 제 2 저장소 밸브, 매니폴드, 충전 밸브, 주입/배출 포트, 흐름 채널, 및 메인 챔버 사이에 흐름 경로가 존재한다. 일부 예들에 있어서, 드레인 밸브 및 충전 밸브가 개방될 때, 메인 챔버, 유체 채널, 주입/배출 포트, 충전 밸브, 매니폴드, 및 드레인 밸브 사이에 흐름 경로가 존재한다. 시스템들은 이러한 밸브들의 동작을 제어하도록 구성된 제어기를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 제어기는 하나 이상의 소스들로부터 메인 챔버의 캐비티 내로 유체를 선택적으로 도입하기 위하여 밸브들의 동작을 제어할 수 있다. 일부 예들에 있어서, 제어기는, 예를 들어, 샘플로부터 캐리어 재료를 에칭하고 에칭이 완료된 이후에 시스템으로부터 에칭액을 헹구기 위하여, 에칭액을 캐비티 내로 그리고 헹굼액을 캐비티 내로 도입하도록 밸브들을 제어할 수 있다. 헹굼액은 또한 기판 홀더보다 더 높은 레벨까지 샘플 가이드 및 샘플을 상승시키기 위해 사용될 수도 있다.
기판 홀더는, 기판 스테이지 상의 기판이 샘플 가이드 내의 개구 아래에 위치되도록 제 1 위치로부터 제 2 위치로 이동될 수 있으며, 여기에서 샘플은 캐리어 재료가 에칭된 이후에 개구 내에 위치된다. 헹굼액은 드레인하는 것은, 샘플이 기판 상에 침착(deposit)되도록 샘플 가이드 및 샘플을 하강시키도록 역할할 수 있다.
본 개시의 일부 측면들에 따른 방법들은 샘플 스테이지의 플랫폼 부분 상으로 그리고 샘플 가이드의 개구 내로 샘플을 갖는 캐리어를 수신하는 단계를 포함한다. 방법들은, 예를 들어, 에칭액이 에칭 레벨에 도달할 때까지 스테이지 아래로부터 메인 챔버 내로 에칭액을 도입함으로써 캐리어 제거 프로세스를 수행하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기에서 에칭액은 샘플 가이드의 개구 내의 캐리어의 밑면과 접촉한다. 캐리어 제거 프로세스는 메인 챔버로부터 애칭액을 드레인하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 프로세스는, 캐리어가 샘플로부터 제거될 때까지 수행되거나 및/또는 반복될 수 있다.
방법들은, 예를 들어, 헹굼액이 헹굼 레벨에 도달할 때까지 스테이지 아래로부터 메인 챔버 내로 헹굼액을 도입함으로써, 헹굼 프로세스를 수행하는 단계로서, 헹굼액은 샘플 가이드의 개구 내의 캐리어의 밑면과 접촉하는, 단계, 및 메인 챔버로부터 헹굼액을 드레인하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 예들에 있어서, 헹굼 프로세스는, 에칭액이 캐비티로부터 제거될 때까지 수행되거나 및/또는 반복될 수 있다.
방법들은 샘플 침착 프로세스를 더 포함할 수 있다. 샘플 침착 프로세스는 헹굼액이 침착 레벨에 도달할 때까지 스테이지 아래로부터 메인 챔버 내로 헹굼액을 도입하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기에서 침착 레벨까지 상승하는 헹굼액은 샘플 가이드를 스테이지로부터 상승시킨다. 샘플 침착 프로세스는, 기판이 헹굼액의 침착 레벨 아래에 존재하고 샘플 가이드 내의 개구 아래에 위치되도록 샘플 가이드와 기판을 홀딩하는 기판 스테이지를 정렬하는 단계를 더 포함할 수 있다. 샘플 침착 프로세스는, 샘플이 샘플 스테이지 상에 위치된 기판 상에 침착되도록 헹굼액이 드레인됨에 따라 샘플 가이드가 기판 홀더에 대하여 하강하도록 메인 챔버로부터 헹굼액을 드레인하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 이러한 예에 있어서, 기판 및 기판 스테이지는 샘플 가이드 내의 개구를 통해 이동하며, 샘플은 기판과 접촉한다.
유체는, 중력이 유체가 유체 소스들로부터 캐비티 내로 흐르게끔 하도록 캐비티보다 더 높이 위치된 유체 소스들로부터 캐비티 내로 도입될 수 있다. 중력-제어형 흐름은 유체 내의 난류를 감소시킬 수 있으며, 이는, 예를 들어, 샘플 상으로 에칭액을 적시거나 또는 샘플이 접히게 함으로써 샘플을 손상시킬 가능성을 감소시킨다. 흐름 채널 치수들과 같은 시스템 치수들은 캐비티 내로 도입되는 유체의 층류 흐름을 촉진할 수 있다.
도 1a는 전달 시스템 내의 예시적인 프로세스 용기의 측면 단면도를 도시한다.
도 1b는 메인 챔버의 캐비티 내에 유체를 포함하는 도 1a의 프로세스 용기를 도시한다.
도 2는 프로세스 용기의 주입/배출 포트와 연통하는 복수의 유체 소스들의 개략도를 도시한다.
도 3a는 예시적인 실시예에 따른 메인 챔버의 정면 단면도를 도시한다.
도 3b는 도 3a에 도시된 메인 챔버의 평면도를 도시한다.
도 3c는 도 3a 및 도 3b의 메인 챔버의 측면 단면도를 도시한다.
도 4a는 예시적인 샘플 스테이지의 측면도를 도시한다.
도 4b는 도 4a에 도시된 샘플 스테이지의 평면도이다.
도 5a는 예시적인 샘플 가이드의 평면도를 도시한다.
도 5b는 도 5a의 샘플 가이드의 정면도를 도시한다.
도 6a는 본원에서 설명되는 것과 같은 프로세스 용기에 부착될 수 있는 기판 터브(tub)의 평면도를 도시한다.
도 6b는 도 6a의 기판 터브의 정면도를 도시한다.
도 6c는 도 6a 및 도 6b의 기판 터브의 우측 정면도를 도시한다.
도 7은 기판 터브 및 프로세스 용기를 포함하는 전달 시스템의 단면도를 도시한다.
도 8a는 프로세스 용기와 함께 사용하기 위한 예시적인 기판 홀더를 도시한다.
도 8b는 도 8a의 기판 홀더의 측면 정면도를 도시한다.
도 9a는 캐리어로부터 기판 상으로 관심 재료를 전달하기 위한 예시적인 프로세스를 예시하는 프로세스-순서도이다.
도 9b는 캐리어로부터 기판 상으로 관심 재료를 전달하기 위한 다른 예시적인 프로세스를 예시하는 프로세스-순서도이다.
도 10a는 샘플 가이드 아래로부터 샘플을 수신하기 위한 메인 챔버 내의 캐비티 내로 연장하는 기판 홀더를 도시한다.
도 10b는 기판 홀더에 대한 샘플 가이드의 모션의 확대도를 도시한다.
도 11a 내지 도 11f는 기판 상에 샘플을 위치시키는 예시적인 프로세스를 도시한다.
다음의 상세한 설명은 사실상 예시적이며, 어떠한 방식으로도 본 발명의 범위, 적용가능성, 또는 구성을 제한하도록 의도되지 않는다. 오히려, 다음의 설명은 본 발명의 다양한 실시예들을 구현하기 위한 일부 실제적인 예시들을 제공한다. 구성들, 재료들, 치수들 및 제조 프로세스들의 예들이 선택된 엘리먼트들에 대해 제공되며, 모든 다른 엘리먼트들은 본 발명의 당업자들에게 알려진 것을 이용한다. 달리 언급되지 않는 한, 도면들이 반드시 축적이 맞춰져야 하는 것은 아니다. 당업자들은, 언급된 예들 중 다수가 다양한 적절한 대안예들을 갖는다는 것을 인식할 것이다.
도 1a는 전달 시스템 내의 예시적인 프로세스 용기의 측면 단면도를 도시한다. 프로세스 용기(100)는 캐비티(114)를 획정하는 측벽(112)을 갖는 메인 챔버(110)를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 측벽(112)은 전반적으로 원통형 형상이며 그 내부에 전반적으로 원통형 캐비티(114)를 획정하지만, 다른 형상들이 가능하다. 메인 챔버(110)는, 캐비티(114)를 이를 통해 유체가 캐비티(114)로 도입되거나 또는 이로부터 드레인될 수 있는 주입/배출 포트(118)에 연결하는 넥 부분(116)을 포함한다. 캐비티(114)로부터의 수신 및 드레인 둘 모두를 위하여 단일 포트(118)를 포함하는 것으로 도시되지만, 일부 예들에 있어서, 프로세스 용기는 별개의 주입 및 배출 포트들을 포함할 수 있다. 일부 예들에 있어서, 프로세스 용기는 고밀도 폴리에틸렌(high density polyethylene; HDPE), 퍼플루오로알콕시 알칸(perfluoroalkoxy alkane; PFA) 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene; PTFE) 등과 같은 화학적으로 탄력적인 재료를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 프로세스 용기(100)는, 예를 들어, 프로세스 용기(100)를 형성하기 위하여 이러한 재료들 중 하나의 고체 피스를 기계가공함으로써 구성될 수 있다.
프로세스 용기(100)는 플랫폼 부분(132)을 포함하는 샘플 스테이지(130) 및 단부(136)에서 끝나는 스템 부분(134)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 메인 챔버의 넥 부분(116)은, 샘플 스테이지(130)의 말단 단부(136)를 수용하도록 구성된 수용 포트(120)를 포함한다. 일부 예들에 있어서, 샘플 스테이지(130)의 말단 단부(136)는, 샘플 스테이지(130)를 메인 챔버(110) 내에서 제 위치에 잠그기 위하여 메인 챔버(110)의 수용 포트(120)와 맞물린다. 다양한 실시예들에 있어서, 말단 단부(136)는 다양한 부착 기술들 중 임의의 것에 의해, 예컨대 나사 결합, 끼워 맞춤, 자기 결합, 또는 유사한 것 중 하나 이상을 통해 수용 포트(120)에 부착될 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 샘플 스테이지(130)의 말단 단부(136)는 메인 챔버(110)의 수용 포트(120)와 일체로 형성된다.
일부 실시예들에 있어서, 샘플 스테이지(130)의 말단 단부(136)가 메인 챔버의 수용 포트(120)와 함께 제 위치에 잠길 때, 메인 챔버의 넥 부분(116) 및 샘플 스테이지의 스템 부분(134)은 캐비티(114)와 주입/배출 포트(118) 사이에 흐름 경로를 생성하는 흐름 채널(138)을 형성한다. 일부 실시예들에 있어서, 흐름 채널(138)은 샘플 스테이지(130)의 스템 부분(134)을 전반적으로 둘러싸는 환형 채널을 포함한다. 일부 이러한 실시예들에 있어서, 주입/배출 포트(118) 및 흐름 채널(138)을 통해 캐비티(114)에 진입하는 유체는 일반적으로 샘플 스테이지(130) 주위의 모든 측면들로부터 캐비티(114)에 진입한다.
일부 실시예들에 있어서, 시스템은, 흐름 채널(138)로부터 메인 챔버(110)의 캐비티(114) 내로의 유체의 흐름을 방지하기 위하여 흐름 채널(138) 내에 위치된 환형 밸브와 같은 밸브를 포함한다. 일부 이러한 예들에 있어서, 밸브는 샘플 스테이지(130)의 스템 부분(134)을 둘러쌀 수 있거나 또는 샘플 스테이지(130)의 주변부 근처에 위치될 수 있다. 다양한 위치들이 가능하다. 일부 실시예들에 있어서, 흐름 채널(138)은 메인 챔버(110)의 넥 부분(116) 및 샘플 스테이지의 스템 부분(134)에 의해 획정될 수 있으며, 전반적으로 메인 챔버(110)의 하단 표면(126)과 플랫폼(132)의 하단 표면 사이에서 연장할 수 있다. 일부 예들에 있어서, 이러한 흐름 채널(138)은 주입/배출 포트(118)와 캐비티(114) 사이의 유체의 층류 흐름을 촉진할 수 있다. 별개의 주입 및 배출 포트들을 포함하는 일부 실시예들에 있어서, 흐름 채널(138)은 주입 포트 및 배출 포트 둘 모두와 유체 연통할 수 있다. 일부 예들에 있어서, 별개의 흐름 채널들(예를 들어, 주입 흐름 채널 및 배출 흐름 채널)이 별개의 주입 및 배출 포트들과 캐비티 사이에 유체 연통을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 실시예에 있어서, 주입 흐름 채널은 캐비티와 주입 포트 사이에 유체 연통을 제공할 수 있으며, 반면 배출 흐름 채널은 캐비티와 배출 포트 사이에 유체 연통을 제공할 수 있다.
예시된 실시예에 있어서, 메인 챔버(110)는 메인 챔버(110) 내의 하단 표면(126)으로부터 돌출하는 포트들(128a, 128b)을 포함한다. 일부 예들에 있어서, 포트들(128a, 128b)은, 예를 들어, 말단 단부(136)를 메인 챔버(110)의 수용 포트(120) 내로 고정하는 동안, 메인 챔버(110)의 넥 부분(116) 내로 샘플 스테이지(130)의 삽입을 제한할 수 있다. 포트들(128a, 128b)은 샘플 스테이지(130)를 메인 챔버(110)의 하단 표면(126)으로부터 충분히 멀리 유지할 수 있으며, 그 결과 흐름 채널(138)은 샘플 스테이지(130)에 의해 차단되지 않는다. 추가적으로 또는 대안적으로, 포트들(예를 들어, 128a, 128b)은 샘플 스테이지(130)가 수평(level)임을 보장하도록 배열될 수 있다. 다양한 실시예들에 있어서, 임의의 수의 이러한 포트들이 메인 챔버(110)의 하단 표면(126) 내에 포함될 수 있다. 일부 예들에 있어서, 포트들은 메인 챔버(110)의 하단 표면(126) 주위에 균일하게 분산될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 실시예에 있어서, 프로세스 용기의 원통형 메인 몸체는 원통형 메인 몸체의 중심 축으로부터 대략적으로 등거리로 그것의 하단 표면 내에 배치되며 약 120°의 각도만큼 서로 분리된 3개의 포트들을 포함한다.
프로세스 용기(100)는 메인 챔버(110) 내에서 전반적으로 수직으로 이동할 수 있는 샘플 가이드(140)를 더 포함한다. 예시된 실시예에 있어서, 샘플 가이드(140)는 샘플 스테이지(130) 상에 놓인 것으로 도시된다. 일부 실시예들에 있어서, 샘플 가이드(140)는, 탈이온수와 같은 유체가 메인 챔버(110)의 캐비티(114) 내에 존재할 때 부유(float)할 재료로 만들어진다. 예를 들어, 일부 실시예들에 있어서, 샘플 가이드(140)는 HDPE 또는 다른 화학적으로 탄력적인 재료를 포함한다. 따라서, 예시적인 동작 동안, 유체는 주입/배출 포트(118) 및 흐름 채널(138)을 통해 메인 챔버(110)의 캐비티(114)에 진입할 수 있다. 유체는 샘플 스테이지(130)의 플랫폼 부분(132)의 상단 표면의 레벨 위로 상승할 수 있으며, 유체 레벨이 상승함에 따라 샘플 가이드(140)가 유체의 표면 상에서 부유하고 샘플 스테이지(130) 위로 상승하게끔 할 수 있다.
예시된 예에 있어서, 샘플 가이드(140)는 샘플 가이드(140)의 주변부를 따라 적어도 하나의 위치로부터 연장하는 탭(142a)을 포함한다. 탭(142a)은 메인 챔버(110)의 측벽(112) 내의 가이드 채널(124a) 내로 연장한다. 하나 이상의 이러한 탭들은, 캐비티 내에 존재하는 유체 레벨과 함께 이것이 상승하고 떨어짐에 따라, 일반적으로 샘플 가이드(140)를 캐비티(114) 내의 고정된 수평 위치에 유지하기 위해 하나 이상의 대응하는 수직 채널들과 맞물릴 수 있다. 일부 예들에 있어서, 하나 이상의 포트들(예를 들어, 124a, 124b)은 샘플 스테이지(130)가 수평임을 보장하며, 따라서 샘플 스테이지(130) 상에 위치된 샘플 가이드(140) 또한 수평이다. 수평 샘플 스테이지(130)는, 흐름 채널(138)로부터의 유체가 샘플 가이드(140)의 주변부 주위에 균일하게 도입되는 것을 보장할 수 있으며, 수평 샘플 가이드(140)는, 수직 모션을 제한하기 위한 측벽(112)의 임의의 부분에 대한 바인딩(bind) 없이, 예를 들어, 가이드 채널(124a) 내로 연장하는 탭(142a)을 가지고, 샘플 가이드(140)가 수직으로 부유함을 보장하는 것을 도울 수 있다.
샘플 가이드(140)는 이를 통해 연장하는 개구(144)를 포함한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 개구(144)는 대략적으로 샘플 스테이지(130)의 중심 위에 위치된다. 동작 동안, 사용자는 샘플을 미리 정의된 영역 내에 유지하기 위하여 샘플 가이드의 개구(144) 내에 샘플을 위치시킬 수 있다. 샘플은, 예를 들어, 구리 호일 상의 그래핀과 같은 캐리어 상의 관심 재료를 포함할 수 있다. 개구(144)는 임의의 수의 크기들 및/또는 형상들일 수 있다. 일부 예들에 있어서, 샘플 가이드(140) 내의 개구(144)는 대략적으로 사용될 샘플과 동일한 형상일 수 있으며 크기에서 약간 더 클 수 있다. 예시적인 개구들은 직사각형, 원형, 또는 다른 형상들일 수 있다.
도 1a의 예시된 실시예에 도시된 바와 같이, 메인 챔버(110)는 파선에 의해 도시된 절개(cutaway) 섹션(150)을 포함한다. 절개 섹션(150)은, 캐비티(114) 내의 유체가, 측벽(112)의 다른 부분 위에 뿌려지지 않고 추가적인 위치들로 보내지도록 절개 섹션(150) 내의 측벽(112) 위에 뿌려지도록 위치될 수 있다.
도 1b는 메인 챔버의 캐비티 내에 유체를 포함하는 도 1a의 프로세스 용기를 도시한다. 도 1b의 예에 있어서, 유체는 유체 레벨(160)에 이르기까지 캐비티(114) 내에 존재한다. 도시된 바와 같이, 샘플 가이드(140)는 대략적으로 유체 레벨(160)에서 부유한다. 일부 예들에 있어서, 샘플 가이드(140)는, 상단 표면이 유체 레벨(160) 위에 남아 있는 동안 샘플 가이드(140)의 대부분이 잠기도록 부유한다. 샘플 가이드(140)의 개구(144) 내의 캐비티 내에 위치된 샘플은 개구(144) 내의 유체 레벨(160)에서 부유할 수 있다.
일부 예들에 있어서, 프로세스 용기(100)는, 유체 레벨이 캐비티(114) 내에서 상승함에 따라 유체가 유사하게 유체 레벨 측정 챔버(182) 내에서 상승하도록 흐름 채널(138)과 유체 연통하는 유체 레벨 측정 챔버(182)를 포함한다. 따라서, 유체 레벨(160)은 캐비티(114) 및 유체 레벨 측정 챔버(182) 둘 모두 내에 존재한다. 예시된 예에 있어서, 유체 레벨 측정 챔버(182)는 유체 측정 채널(181)을 통해 흐름 채널(138)과 유체 연통한다. 유체 레벨 측정 챔버(182) 내의 유체 레벨의 측정은, 예를 들어, 챔버의 투명 측벽을 통해 수동으로 수행될 수 있거나, 또는, 하나 이상의 용량성 센서들, 광학 센서들, 초음파 센서들, 기계적 센서들, 또는 유사한 것을 통해 자동으로 수행될 수 있다. 도 1a의 예시된 예에 있어서, 유체 레벨 측정 챔버(182)는 측벽(112) 외부에 위치된다. 다른 실시예들에 있어서, 유사한 유체 레벨 측정 챔버(182)는 측벽(112) 내에 위치되고 유사한 방식으로 동작할 수 있다. 일부 예들에 있어서, 유체 레벨 측정 챔버(182)는 생략될 수 있으며, 유체 레벨 센서 자체가 캐비티(114) 내의 유체의 레벨을 측정하도록 구성될 수 있다.
일부 예들에 있어서, 개구(144)는, 샘플의 위치가 알려지고 제어되는 상태로 남아 있도록 샘플이 유체의 표면에 걸쳐 실질적으로 측방으로 움직이는 것을 방지한다. 추가적으로, 일부 실시예들에 있어서, 예를 들어, 도 1a 또는 도 1b에는 도시되지 않은 다른 유사한 특징부들에 더하여, 가이드 채널(124a) 내에 위치된 탭(142a)이 샘플 가이드(140) 및 그에 따라 개구(144) 내의 샘플이 유체 표면에 걸쳐 실질적으로 측방으로 움직이는 것을 방지한다.
일반적으로 샘플 가이드 및/또는 샘플 가이드의 개구 내의 샘플의 바람직하지 않은 측방 모션을 방지하기 위해 다른 구성들 및/또는 컴포넌트들이 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 일부 실시예들에 있어서, 하나 이상의 수직으로 연장하는 탭들이 측벽의 내부 표면을 따라 형성될 수 있으며, 이는 샘플 가이드 내에 형성된 대응하는 노치(notch)들과 맞물리도록 구성될 수 있다. 다른 예들에 있어서, 탭들 및 채널들이 배제될 수 있으며, 샘플 가이드는 일반적으로 캐비티 내의 측방 모션을 방지하도록 크기가 결정될 수 있으며, 예를 들어, 샘플 가이드의 대부분에 대하여 측벽의 내부 표면과 접촉하거나 또는 거의 접촉하는 외부 둘레를 가져서 샘플 가이드의 측방 모션을 방지하거나 또는 제한한다. 하나 이상의 자석들 또는 유사한 것과 같은 다양한 추가적인 또는 대안적인 컴포넌트들이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 샘플 스테이지의 측방 모션을 방지하거나 또는 제한하기 위한 상이한 구성들은 사용될 캐리어 및/또는 희망되는 관심 재료에 따라 구현될 수 있다.
일반적으로, 본원에서 설명되는 프로세스 용기의 컴포넌트들은 동일하거나 또는 상이한 재료들로 만들어질 수 있다. 이러한 재료들은 일반적으로 본원에서 설명되는 것과 같은 화학적으로 탄력적인 재료들이다. 다양한 예들에 있어서, 이러한 컴포넌트들은 하나 이상의 다른 방법들을 통해 벌크 재료로부터 기계가공되거나, 사출 몰딩되거나, 3D 프린팅되거나, 또는 조립될 수 있다.
도 1b에 도시된 캐비티(114) 내의 유체는 복수의 유체들 중 임의의 유체일 수 있다. 도 2는 프로세스 용기의 주입/배출 포트와 연통하는 복수의 유체 소스들의 개략도를 도시한다. 도 2의 예에 있어서, 복수의 저장소들, 저장소 1, 저장소 2, ..., 저장소 N이 매니폴드(270)와 유체 연통한다. 저장소들의 각각과 매니폴드(270) 사이의 유체 흐름은 개별적인 밸브, RV1, RV2, RVN에 의해 제어된다. 각각의 저장소는 프로세스 용기와 함께 사용하기 위한 유체를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에 있어서, 제 1 저장소(RV1)는 에칭액을 홀딩하며, 제 2 저장소(RV2)는 탈이온수를 홀딩한다. 추가적인 저장소들은 다른 유체들, 예컨대 하나 이상의 세정제들, 전해질 재료들, 또는 유사한 것을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 추가적인 저장소들은, 예를 들어, 탈이온수 또는 에칭액의 백업 저장소들을 포함할 수 있다. 일부 예들에 있어서, 복수의 저장소들의 각각은, 일반적으로 상이한 프로세스들에 대하여 상이한 재료들을 에칭하기 위해 사용되는 복수의 상이한 에칭액들 중 대응하는 하나의 에칭액을 저장한다. 유사하게, 일부 예들에 있어서, 단일 저장소가 수행될 프로세스에 대한 희망되는 속성들을 갖는 유체를 제공하기 위해 상이한 저장소로 교체될 수 있다. 다양한 예들에 있어서, 저장소들은 홀딩 탱크들, 병들, 또는 다른 유체 저장 컨테이너들일 수 있다.
매니폴드는, 충전 밸브(219)를 통해, 프로세스 용기의 주입/배출 포트(218), 예컨대, 도 1a 및 도 1b의 주입/배출 포트(118)와 연통한다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 밸브(219)는 이를 통한 유체의 조정가능 흐름 레이트를 제공할 수 있는 비례 밸브를 포함한다. 예를 들어, 일부 이러한 실시예들에 있어서, 비례 충전 밸브는, 개구 크기에 대응하는 레이트로 이를 통해 유체가 흐르는 것을 가능하게 하기 위하여 개구를 가변 크기로 개방할 수 있다. 일부 대안적인 실시예들에 있어서, 충전 밸브는, 예를 들어, 격리 밸브들을 포함하여, 다른 유형들의 밸브들일 수 있다.
일부 예들에 있어서, 제 1 저장소(RV1)로부터 주입/배출 포트(218)를 통해 프로세스 용기의 캐비티로 유체를 제공하기 위하여, 제 1 저장소 밸브(RV1) 및 충전 밸브(219)는 매니폴드를 통해 제 1 저장소(RV1)와 주입/배출 포트(218) 사이에 유체 연통을 제공하도록 개방될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 충전 밸브(219)는 최소 난류를 가지고 유체를 부드럽게 주입/배출 포트(218) 내로 도입하기 위하여 매우 느리게 개방되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에 있어서, 충전 밸브(219)는, 수신된 신호 또는 작동에 응답하여 느리게 개방되는 비례 밸브를 포함한다. 느리게-개방되는 비례 밸브는 밸브(219)를 통해 주입/배출 포트(218) 내로 도입되는 유체의 난류를 감소시킬 수 있다.
일부 예들에 있어서, 저장소들 RV1, RV2, ..., RVN은, 중력이 (예를 들어, 충분한 동작 레벨까지 캐비티를 충전하기 위하여) 저장소들 중 임의의 저장소로부터 캐비티로 충분한 유체가 흐르게끔 하기에 충분한 힘을 제공하도록 프로세스 용기보다 더 높게 위치된다. 일부 이러한 실시예들에 있어서, 주입/배출 포트(218)는, 소스 저장소가 프로세스 용기 내의 최고 희망되는 유체 레벨보다 높게 위치되는 한, 매니폴드(270) 아래에, 위에 또는 이와 동일한 레벨에 위치될 수 있다. 유체를 전달하기 위해 중력을 사용하는 것은 하나 이상의 펌프들을 시작하거나 및/또는 동작시킴으로써 유도되는 난류를 감소시킬 수 있으며, 일반적으로 시스템 내에서 일정한 또는 대략적으로 일정한 흐름 레이트 및 유체 힘을 제공할 수 있다. 다른 예들에 있어서, 하나 이상의 펌프들은 저장소로부터 주입/배출 포트(218) 내로 유체를 전달하기 위해 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 하나 이상의 펌프들은 다른 유체 소스들로부터 저장소들 RV1...RVN을 재충전하기 위해 사용될 수 있다.
도 2의 도면은 드레인 밸브(277)를 통해 매니폴드(270)에 결합된 드레인(276)을 더 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 프로세스 용기가 드레인될 때, 모든 저장소 밸브들 RV1, RV2, ..., RVN이 폐쇄되며, 드레인 밸브(277) 및 충전 밸브(219)는, 유체가 프로세스 용기로부터 주입/배출 포트(218), 충전 밸브(219), 매니폴드(270) 및 드레인 밸브(277)를 통해 드레인(276)으로 흐르도록 개방된다. 일부 실시예들에 있어서, 드레인(276)은, 프로세스 용기 내의 유체가 중력에 기인하여 드레인되도록 프로세스 용기의 주입/배출 포트(218)보다 더 낮게 위치된다. 다른 예들에 있어서, 하나 이상의 펌프들이 드레인을 용이하게 하기 위해 사용될 수 있다.
도 2의 도면은 제어기(280)를 더 포함한다. 제어기는 저장소 밸브들 RV1, RV2, ..., RVN뿐만 아니라 드레인 밸브(277) 및 충전 밸브(219)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예들에 있어서, 밸브들의 제어는 다양한 방식들 중 임의의 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 제어기(280)는 (예를 들어, 솔레노이드 제어를 통해) 그 동작을 제어하기 위해 하나 이상의 이러한 밸브들로 전력을 인가하도록 구성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 하나 이상의 밸브들은 공압식으로 작동될 수 있다. 일부 예들에 있어서, 제어기(280)는 밸브들의 작동을 트리거하기 위해 하나 이상의 밸브들로 유선 또는 무선 통신을 통해 제어 신호들을 제공할 수 있다. 일반적으로, 다양한 유형들의 밸브들 중 임의의 유형의 밸브가 사용될 수 있다. 일부 예들에 있어서, 충전 밸브(219)는 고-정밀 밸브 및/또는 매우 느린 턴-온 흐름 레이트를 갖는 밸브로서 구성된다.
일부 실시예들에 있어서, 제어기는, 제어기가 프로세스 용기 내에 존재하는 유체의 양을 측정하거나 및/또는 (예를 들어, 흐름 레이트 및 시간을 통해) 계산할 수 있도록 흐름 미터 및/또는 유체 레벨 센서(예를 들어, 용량성 센서, 광학 센서, 근접 센서, 예컨대 적외선 근접 센서, 기계적 센서, 초음파 센서, 또는 유사한 것)(282)와 같은 다른 컴포넌트들과 통신하고 있을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에 있어서, 제어기(280)는 복수의 밸브들 및/또는 펌프들을 제어함으로써 일련의 충전 및 드레인 프로세스들을 수행하도록 프로그래밍될 수 있다. 제어기(280)는 센서(282)와의 통신을 통해 주어진 시간에서 프로세스 용기 내에 존재하는 유체의 양을 결정하고, 다양한 드레인 및 충전 프로세스들을 시작하고 중단할 때를 결정하기 위한 피드백 신호로서 결정된 양을 사용할 수 있다. 도 1a에 대해 설명된 바와 같이, 다양한 예들에 있어서, 유체 레벨 센서는 프로세스 용기의 캐비티 내의 유체를 직접 측정하도록 구성될 수 있거나 또는 캐비티와는 별개의 그렇지만 유체 연통하는 유체 레벨 측정 챔버 내의 유체를 측정하도록 구성될 수 있다.
도 3a는 예시적인 실시예에 따른 메인 챔버의 정면 단면도를 도시한다. 도 3a의 예에 있어서, 메인 챔버(310)는 캐비티(314)를 획정하는 측벽(312)을 포함한다. 일부 예들에 있어서, 캐비티(314)는 대략적으로 원통형 형상이다. 메인 챔버(310)는 이에 부착된 포트들(328a, 328b)을 갖는 하단 표면(326)을 포함한다. 일부 예들에 있어서, 포트들(328a, 328b)은 하단 표면(326)에 형성된 보어(bore) 홀들 내로 삽입된다. 도 3a의 예에 있어서, 측벽(312)은 캐비티(314) 내에서 수직으로 연장하는 가이드 채널(324a)을 포함한다.
메인 챔버(310)는 하단 표면(326)으로부터 아래쪽으로 연장하며 수용 포트(320)에서 끝나는 넥 부분(316)을 포함한다. 수용 포트는 나사산들(예를 들어, 암 나사산들), 자기 결합, 또는 유사한 것과 같은 추가적인 컴포넌트들(예를 들어, 도 1a의 샘플 스테이지(130))를 수용하고 고정하기 위한 하나 이상의 부착 메커니즘들을 포함할 수 있다. 넥 부분(316)은 메인 챔버(310) 내의 캐비티(314)와 주입/배출 포트(318) 사이에 유체 연통을 제공한다. 예시된 예에 있어서, 메인 챔버(310)의 하단 표면(326)은 넥 부분(316)을 향해 만곡되지만, 다른 형상들이 가능하다.
도 3a의 메인 챔버(310)는 유체 측정 채널(381)을 통해 캐비티(314)와 유체 연통하는 유체 레벨 측정 챔버(382)를 포함한다. 도 3a의 실시예에서 측벽(312)의 외부에 위치되는 것으로 도시되었지만, 일부 실시예들에 있어서, 유체 레벨 측정 챔버(382)는 측벽(312) 내에 위치될 수 있거나 또는 전적으로 생략될 수 있다.
도 3b는 도 3a에 도시된 메인 챔버의 평면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 메인 챔버(310)는 캐비티(314)를 획정하는 측벽(312)을 포함한다. 도 3b의 평면도는 측벽(312)에 형성된 3개의 가이드 채널들(324a, 324b, 324c)을 도시한다. 예시된 예에 있어서, 가이드 채널은 반원형 형상이지만, 다양한 형상들이 가능하다. 일부 실시예들에 있어서, 가이드 채널들(324a, 324b, 324c)은 샘플 가이드(예를 들어, 도 1a의 140)의 대응하는 부분을 수용하도록 형상이 결정된다. 마찬가지로, 예시된 예에 있어서 3개의 가이드 채널들(324a, 324b, 324c)이 도시되지만, 임의의 수의 가이드 채널들이 사용될 수 있다. 복수의 가이드 채널들을 포함하는 실시예들에 있어서, 가이드 채널들은 하우징 측벽(312) 내에서 수직으로 연장할 수 있으며, 임의의 구성으로 측벽(312)에 대하여 방사상으로 이격될 수 있다. 예시된 실시예에 있어서, 가이드 채널들(324a, 324b, 324c)은 측벽(312) 내에서 약 90° 각도만큼 방사상으로 분리된다.
메인 챔버(310)는 넥 부분(316)을 만나는 하단 표면(326)을 포함한다. 예시된 예에 있어서, 넥 부분(316)은 하단 표면(326) 내에서 대략적으로 중심에 위치된다. 도 3a에 대하여 설명된 바와 같이, 넥 부분(316)은 수용 포트(320)에서 끝나며, 메인 챔버(310) 내의 캐비티(314)와 주입/배출 포트(318) 사이에 유체 연통을 제공한다.
도 3c에 도시된 메인 챔버(310)는 하단 표면(326)에 위치된 포트들(328a, 328b, 328c)을 포함한다. 예시된 예에 있어서, 메인 챔버(310)는 약 120°만큼 서로 방사상으로 분리된 3개의 포트들(328a, 328b, 328c)을 포함한다. 그러나, 이러한 포트들의 임의의 수 및 간격이 사용될 수 있음이 이해될 것이다.
메인 챔버(310) 내의 측벽(312)은 도 1의 절개 섹션(150)과 유사한 절개 섹션(350)을 포함한다.
도 3c는 도 3a 및 도 3b의 메인 챔버의 측면 단면도를 도시한다. 이러한 단면에서, 측벽(312)의 가이드 채널들(324b 및 324c) 둘 모두가 보일 수 있다. 단면의 평면에서 필수적이지는 않지만, 캐비티(314)의 하단 표면(326)을 따른 포트들(328a, 328b, 328c)의 상대적인 수평 배치가 도시된다. 넥 부분(316)은 수용 포트(320)에서 끝나며, 캐비티(314)와 주입/배출 포트(318) 사이에 유체 연통을 제공한다.
도 4a는 예시적인 샘플 스테이지의 측면도를 도시한다. 도 4a의 실시예에 있어서, 샘플 스테이지(430)은 플랫폼 부분(432) 및 플랫폼 부분(432)으로부터 아래쪽으로 연장하는 스템 부분(434)을 포함한다. 스템 부분(434)은, 메임 챔버 내의 수용 포트(예를 들어, 320)에 고정되도록 구성될 수 있는 말단 단부(436)에서 끝난다. 예를 들어, 다양한 실시예들에 있어서, 말단 단부(436)는 수용 포트와 연관된 부착 메커니즘에 대한 대응하는 부착 메커니즘을 포함한다. 일부 예들에 있어서, 말단 단부(436)는 수용 포트 내의 대응하는 나사산들과 메이팅하기 위해 나사산이 형성된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 말단 단부(436) 및 수용 포트는 다른 방식들로, 예컨대 서로 자기적으로 끌어당김으로써 부착될 수 있고, 여기에서 하나 또는 둘 모두의 컴포넌트들은 자기 재료를 포함하며, 이는, 압입 관계를 형성하거나, 서로 일체로 형성되거나(예를 들어, HDPE 재료의 단일 일체적 피스), 또는 유사한 것이다.
예시된 예에 있어서, 샘플 스테이지(430)는 스템 부분(434)과 플랫폼 부분(432) 사이에서 연장하는 만곡된 하단 표면(433)을 포함한다. 일부 예들에 있어서, 만곡된 하단 표면(433)은 메인 챔버의 대응하는 만곡된 하단 표면(예를 들어, 326)과 대략적으로 동일한 윤곽을 따른다. 일부 실시예들에 있어서, 만곡된 하단 표면(433)은, 말단 단부(436)가 메인 챔버의 대응하는 수용 포트(예를 들어, 320)와 맞물릴 때, 메인 챔버의 하단 표면(예를 들어, 326)에 위치된 하나 이상의 포트들(예를 들어, 328a, 328b, 328c)과 접촉한다.
일부 실시예들에 있어서, 샘플 스테이지(430)의 주변부는, 도 4a에 도시된 바와 같은, 만곡된 하단 표면(433)과 플랫폼 부분(432) 사이에서 전환되는 원형 프로파일을 갖는다. 일부 예들에 있어서, 만곡된 표면은, 유체가 유체 채널(예를 들어, 138)로부터 샘플 스테이지의 플랫폼 부분(432)으로 흐름에 따라 유체의 표면 장력을 감소시킨다. 이는, 유체가 샘플을 향해 샘플 스테이지(430)의 에지 위로 흐름에 따라 유체의 흐름 내의 난류를 감소시킬 수 있다.
도 4b는 도 4a에 도시된 샘플 스테이지의 평면도이다. 도 4b는 샘플 스테이지(430)의 플랫폼 부분(432)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 플랫폼 부분(432)의 상단 표면은 표면에 걸쳐 부분적으로 연장하는 채널(438)을 포함한다. 일부 예들에 있어서, 채널(438)은 플랫폼 부분(432)의 표면 아래에서 연장하는 정사각형 또는 원형 단면을 포함한다. 도 4a에서 파선은 대략적으로 샘플 스테이지의 절반에 걸쳐 플랫폼 부분(432)의 표면 아래에서 연장하는 채널(438)을 도시한다. 이러한 예들에 있어서, 유체가 플랫폼 부분(432)을 향해 샘플 스테이지(430)의 하단으로부터 상승할 때, 유체는 채널(438)을 충전할 것이며, 플랫폼 부분(432)으로부터 샘플 가이드(예를 들어, 140)와 접촉하여 이를 들어 올리기 이전에, 스테이지(430)의 중심을 향해 유체를 이송할 것이다.
스테이지의 주변부로부터 스테이지의 중심으로 연장하는 단일 채널(438)을 포함하는 것으로 도시되었지만, 일부 예들에 있어서, 스테이지(430)는 다양한 구성들로 배열된 하나 이상의 이러한 채널들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에 있어서, 채널(438)은 스테이지(430)의 전체 직경에 걸쳐 연장한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제 2 채널은, 예를 들어, 스테이지(430)의 중심에서 채널(438)과 교차할 수 있다. 다양한 실시예들에 있어서, 하나 이상의 채널들은 스테이지(430)의 주변부로부터 스테이지의 중심을 향해 연장할 수 있다. 일부 예들에 있어서, 하나 이상의 채널들은 스테이지(430)의 직경에 걸쳐 연장할 수 있으며, 복수의 채널들을 포함하는 실시예들은 스테이지(430)의 중심에서 교차하는 이러한 채널들을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 스테이지는 스테이지의 플랫폼 부분에 형성된 2개의 교차하는 채널들을 포함하며, 교차하는 채널들은 스테이지의 전체 직경에 걸쳐 연장하고 스테이지의 중심에서 교차한다. 일부 이러한 예들에 있어서, 이러한 채널들은 서로 실질적으로 수직으로 배향될 수 있다.
채널(438)에 대하여 추가적으로 또는 대안적으로, 스테이지(430)는 샘플 스테이지의 플랫폼 부분(432)의 중심 또는 중심 근처로부터 샘플 스테이지(430)의 스템 부분(434) 및/또는 만곡된 하단 표면(433)으로 연장하는 채널(439)을 포함할 수 있다. 이러한 채널은 유체 레벨이 상승함에 따라 흐름 채널(예를 들어, 도 1의 138)로부터의 유체로 충전될 수 있으며, 흐름 채널로부터 스테이지(430) 상단의 샘플의 하단으로 유체를 도입할 수 있다.
도 5a는 예시적인 샘플 가이드의 평면도를 도시한다. 도 5a의 샘플 가이드(540)는 샘플 가이드(540)의 주변부를 따라 배치되는 복수의 탭들(542a, 542b, 542c)을 포함한다. 일부 예들에 있어서, 탭들(542a, 542b, 542c)은, 샘플 가이드(540)가 메인 챔버의 캐비티 내에 위치될 때, 대응하는 복수의 가이드 채널들(예를 들어, 도 3b의 324a, 324b, 324c)과 맞물리도록 크기가 결정되고 위치된다. 본원의 다른 것에서 설명되는 바와 같이, 샘플 가이드는, 캐비티 내에 도입된 유체에서 부유하는 재료로 만들어질 수 있다. 캐비티 측벽 내의 가이드 채널들은, 캐비티 내에서 부유할 때, 샘플 가이드(540)가 일반적으로 캐비티 내에서의 대략적으로 수직 모션으로 제한되도록 탭들(542a, 542b, 542c)과 인터페이스할 수 있다.
샘플 가이드(540)는 이를 통해 연장하는 개구(544)를 포함한다. 본원의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이, 다양한 실시예들에 있어서, 개구(544)는 다양한 형상들 및 크기들 중 임의의 형상 및 크기일 수 있다. 일부 예들에 있어서, 개구(544)는 프로세스 용기를 통한 프로세싱을 위하여 샘플의 크기 및 형상과 대략적으로 매칭되도록 크기 및 형상이 결정된다. 동작 동안, 예를 들어, 프로세스 용기를 유체로 충전할 때, 샘플 가이드(540)의 개구(544)는, 샘플 및 샘플 가이드(540)가 유체 레벨과 함께 상승함에 따라 대략적으로 고정된 수평 위치에 샘플을 홀딩할 수 있다.
도 5b는 도 5a의 샘플 가이드의 정면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 샘플 가이드(540)는 이를 통해 연장하는 개구(544) 및 샘플 가이드(540)의 에지에서 바깥쪽으로 연장하는 탭(542)을 포함한다.
도 4b 및 도 5a에 대하여, 일부 예들에 있어서, 샘플 가이드(540)가 샘플 스테이지(430) 상에 위치될 때, 채널(438)은 샘플 가이드(540) 내의 개구(544)에 의해 획정된 영역 내로 연장한다. 따라서, 유체가 프로세스 용기의 캐비티(예를 들어, 114)를 충전할 때, 채널(438)에 진입하는 유체는 (예를 들어, 캐리어 표면 상의) 아래로부터 개구(544) 내의 샘플과 접촉할 것이며, 이는 개구 내에서 샘플을 들어 올리고 샘플의 상단 상으로 흐르는 것을 방지한다.
도 6a는 본원에서 설명되는 것과 같은 프로세스 용기에 부착될 수 있는 기판 터브(tub)의 평면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 기판 터브(670)는 프로세스 용기의 캐비티 위에 위치될 수 있는 컷아웃(cutout) 부분(675)을 포함한다. 파선(610)은 기판 터브(670)의 컷아웃 부분(675) 아래에 위치된 메인 챔버의 대략적인 아웃라인을 도시한다. 기판 터브(670)는 측벽(673)에 의해 획정되며 바닥(671)을 갖는 베이신(basin)(672)을 더 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 베이신(672)은, 절개 섹션의 측벽 위에서 흐르는 유체가 베이신(672)을 충전하도록 절개 섹션(예를 들어, 150) 근처에서 프로세스 용기(예를 들어, 110)와 접한다. 기판 터브(670)는, 베이신(672)으로부터 시스템 밖으로 유체가 범람하는 것을 방지하기 위하여 베이신(672)의 바닥(671) 위에 오버플로우(overflow) 드레인(674)을 더 포함한다.
도 6b는 도 6a의 기판 터브의 정면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 기판 터브(670)는 측벽(673)을 갖는 베이신(672), 바닥(671), 및 오버플로우 드레인(674)을 포함한다. 기판 터브(670)는 기판 터브(670)의 전면의 코너 근처에 제 1 절개 섹션(676)을 포함한다.
도 6c는 도 6a 및 도 6b의 기판 터브의 우측 정면도를 도시한다. 도 6c는 전면 내의 제 1 절개 섹션(676) 근처에서 기판 터브(670)의 우측면 상에 제 2 절개 섹션(678)을 도시한다. 일부 예들에 있어서, 절개 섹션들(676, 678)은, 기판 터브(670)가 여기에 부착될 때 메인 챔버의 측벽에 대한 액세스를 제공한다.
도 7은 기판 터브 및 프로세스 용기를 포함하는 전달 시스템의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 프로세스 용기(700)는 캐비티(714)를 획정하는 측벽(712)을 갖는 메인 챔버(710)를 포함한다. (예를 들어, 도 1a 및 도 1b의 실시예에 대하여) 본원의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이, 주입/배출 포트(718)는 메인 챔버(710)의 넥 부분(716)과 샘플 스테이지(730) 사이에 흐름 채널(738)을 통해 캐비티(714) 내로의 유체 연통을 제공한다. 유체가 캐비티(714)를 충전함에 따라, 유체는 프로세스 용기의 절개 섹션에 도달하고 기판 터브(770)의 베이신(772)에 진입한다. 유체는, 유체가 오버플로우 드레인(774)에 도달할 때까지 베이신(772)을 계속해서 충전할 수 있다.
개구(744)를 포함하는 샘플 가이드(740)는 측벽(712)에 의해 획정된 캐비티(714) 내에 샘플 스테이지(730) 상에 위치되는 것으로 도시된다. 본원의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이, 하나 이상의 가이드 채널들(예를 들어, 742a)은, 유체가 주입/배출 포트(718) 및 흐름 채널(738)을 통해 캐비티(714) 내로 도입될 때, 프로세스 용기(700) 내에 가이드 샘플(740)의 측방 위치를 유지할 수 있다.
기판 터브의 절개부는, 캐비티(714) 및/또는 베이신(772) 내의 유체의 레벨을 측정하기 위하여 메인 챔버(710)의 측벽(712)을 따라 액체 레벨 센서를 위치시키기 위한 영역을 제공할 수 있다.
일반적으로, 관심 재료가 캐리어 재료로부터 실질적으로 제거될 때, 재료가 사용될 기판 상에 재료를 내려 놓는 것이 바람직하다. 예를 들어, 예시적인 프로세스에 있어서, 그래핀은 분석 및/또는 디바이스 제조를 위해 실리콘 기판 상에 위치되도록 구리 호일 캐리어로부터 제거된다.
일부 실시예들에 있어서, 전달 시스템은, 캐리어가 이로부터 실질적으로 제거된 이후에 관심 재료를 수신하기 위하여 기판을 홀딩하고 위치시키도록 구성된 기판 홀더를 포함한다. 일부 예들에 있어서, 기판 홀더는 캐리어로부터 분리된 재료를 기판 상에 수신하기 위하여 기판 터브의 베이신으로부터 샘플 스테이지 위의 위치로 이동될 수 있다.
도 7의 메인 챔버(710)는 유체 측정 채널(781)을 통해 캐비티(714)와 유체 연통하는 유체 레벨 측정 챔버(782)를 포함한다. 본원의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이, 유체 레벨 측정 챔버(782)는, 유체 레벨 측정 챔버(782) 내의 유체 레벨이 캐비티(714) 내의 유체 레벨에 대응하도록 유체를 수신할 수 있다. 유체 레벨 측정 챔버(782) 내의 유체 레벨의 측정은 캐비티(714) 내의 유체의 레벨을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 도 7의 실시예에서 측벽(712)의 외부에 위치되는 것으로 도시되었지만, 일부 실시예들에 있어서, 유체 레벨 측정 챔버(782)는 측벽(712) 내에 위치될 수 있거나 또는 전적으로 생략될 수 있다.
도 8a는 프로세스 용기와 함께 사용하기 위한 예시적인 기판 홀더를 도시한다. 기판 홀더(880)는 베이스(884)를 지지하는 암(arm)(882)을 포함한다. 도 8b는 도 8a의 기판 홀더의 측면 정면도를 도시한다. 기판 스테이지(886)는 베이스(884)에 의해 지지된다. 일부 예들에 있어서, 기판 홀더(880)는 기판을 스테이지(886) 상에서 제 위치에 홀딩하기 위한 하나 이상의 메커니즘들을 포함한다. 이러한 메커니즘들은 하나 이상의 클립들, 자석들, 접착제들, 또는 유사한 것을 포함할 수 있다. 예시된 예에 있어서, 진공 라인(888)은 베이스(884) 및 스테이지(886)를 통해 연장한다. 진공 라인(888)은 진공 압력을 통해 기판을 스테이지(886)에 단단하게 홀딩하기 위해 사용될 수 있다. (예를 들어, 하나 이상의 개스킷들 또는 순응(compliant) 표면들을 포함하는) 추가적인 컴포넌트들 또는 표면 처리들이 기판 홀더(880) 및 스테이지(886)의 진공 맞물림을 용이하게 하기 위하여 스테이지(886) 내로 통합될 수 있다.
일부 예들에 있어서, 기판 스테이지(886)는 기판 홀더(880)의 베이스(884)로부터 (예를 들어, 수직으로) 연장하지 않는다. 일부 이러한 예들에 있어서, 기판 스테이지는 기판 홀더(880)의 베이스(884)로부터 리세스되거나 또는 베이스(884)와 동일 평면의 영역을 포함할 수 있다. 진공 라인(예를 들어, 888)과 같은 하나 이상의 메커니즘들은 기판을 기판 홀더의 기판 스테이지(886)에서 제 위치에 홀딩하기 위한 것이다.
일부 실시예들에 있어서, 수평 평면에 대한 기판 스테이지 상의 기판의 각도는, 관심 재료가 기판 상으로 내려 놓이는 각도를 제어하기 위한 유연성을 제공하기 위해 조정가능하거나 및/또는 맞춤화될 수 있다. 도시된 바와 같은 일부 예들에 있어서, 기판 홀더(880)의 부분들은 나사들과 같은 하나 이상의 체결구들을 통해 함께 홀딩될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 기판 홀더의 하나 이상의 컴포넌트들은, 예를 들어, 단일 벌크 재료로부터 일체로 형성될 수 있으며, 이러한 체결구들을 생략할 수 있다.
도 7 및 도 8a를 참조하면, 일부 실시예들에 있어서, 기판 홀더(880)는 베이신(772) 내에 위치되며, 도 8a에 도시된 화살표(885)의 방향으로 움직일 수 있다. (도 7 및 도 8a의 배향에서) 우측으로 이동될 때, 기판 스테이지(886)를 갖는 베이스(884)는 관심 재료를 수신하기 위하여 샘플 스테이지(730) 위에서 메인 챔버(710)의 캐비티(714) 내로 위치될 수 있다. 일부 예들에 있어서, 기판 홀더(880)는 갠트리(gantry) 암(881)의 모션에 의해 위치 내로 이동된다. 일부 예들에 있어서, 기판 홀더(880)를 지탱하는 암(881)은, 예를 들어, 샘플 가이드 및 개구에 대하여 기판 홀더 및 기판 스테이지의 위치를 교정하기 위하여, 조정가능할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 암은 희망되지 않은 움직임을 감소시키기 위한 그리고 프로세스 용기에 대한 암의 일정한 배향(예를 들어 수직)을 유지하기 위한 보강 브래킷을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 서버 모터 또는 스테퍼 모터와 같은 모터가 기판 홀더의 위치를 조정하기 위해 사용될 수 있다. 일부 예들에 있어서, 모터 동작은, 예를 들어, 백 EMF, 전류 드로우에서의 변화들을 검출함으로써, 또는 하나 이상의 센싱 컴포넌트들 예컨대 회전식 인코더, 가속도계 또는 유사한 것을 통해 모터의 스톨(stall)들을 검출하기 위해 사용 동안 모니터링될 수 있다.
도 9a는 캐리어로부터 기판 상으로 관심 재료를 전달하기 위한 예시적인 프로세스를 예시하는 프로세스-순서도이다.
도 9a에서 단계(900)는 프로세스 용기(예를 들어, 100) 내의 메인 챔버(예를 들어, 110) 내의 수용 포트(예를 들어, 120)에 샘플 스테이지(예를 들어, 130)를 고정하는 단계를 포함한다.
단계(902)는 메인 챔버(예를 들어, 110)의 캐비티(예를 들어, 114) 내에 샘플 가이드(예를 들어, 140)를 위치시키는 단계를 포함한다. 일부 예들에 있어서, 이는 메인 챔버의 개별적인 가이드 채널들(예를 들어, 324a, 324b, 324c) 내로 샘플 가이드의 탭들(예를 들어, 542a, 542b, 542c)을 삽입하는 단계를 포함한다.
단계(904)는 샘플 가이드의 개구(예를 들어, 544) 내의 샘플 스테이지 상에 샘플(예를 들어, 캐리어에 부착된 관심 재료)를 위치시키는 단계를 포함한다.
단계(906)는 기판 홀더 상에 샘플을 수신하기 위한 희망되는 기판을 위치시키는 단계를 포함한다. 일부 예들에 있어서, 희망되는 기판을 기판 홀더에 부착하는 단계(906)는 진공 라인, 자석, 등과 같은 기판을 기판 홀더에 고정하기 위한 메커니즘 위에 희망되는 기판을 위치시키는 단계, 및 일부 이러한 예들에 있어서, 필요한 경우 메커니즘을 작동시키는 단계(예를 들어, 진공 라인 내에 진공을 제공하기 위해 밸브를 개방하는 단계)를 포함할 수 있다.
단계(908)는 에칭 레벨까지 샘플 스테이지의 아래로부터 캐비티 내로 에칭액을 흐르게 하는 단계를 포함한다. 에칭액의 레벨은, 예를 들어, 본원의 다른 곳에서 설명된 바와 같은 흐름 미터, 레벨 센서, 또는 유사한 것을 통해 결정될 수 있다. 설명된 바와 같이, 캐비티 내로 에칭액을 흐르게 하는 단계는 하나 이상의 밸브들(예를 들어, 캐리어를 에칭할 수 있는 에칭액을 포함하는 저장소와 연관된 저장소 밸브 및 매니폴드와 메인 챔버의 주입/배출 포트 사이에 유체 연통을 제공하는 충전 밸브)을 개방하는 단계를 포함할 수 있다. 도 1을 참조하면, 에칭액은, 예를 들어, 중력에 의해 유체를 추가하는 것에 기인하여 그리고 주입/배출 포트(118)로 이어지는 충전 밸브(예를 들어, 도 2의 219)의 정밀한/느린 개방에 의해 주입/배출 포트(118)를 통해 매우 느리게 프로세스 용기(100) 내로 도입될 수 있다. 에칭액은 주입/배출 포트(118)에 진입하고, 샘플 스테이지(130)의 스템(134) 주위에서 흐름 채널(138)을 통해 메인 챔버(110)의 캐비티(114) 내로 흐를 수 있다. 일부 예들에 있어서, 흐름 채널(138)은 캐비티(114) 내로의 에칭액의 층류 흐름을 촉진한다. 도 1a 및 도 4b를 참조하면, 에칭액이 샘플 스테이지(430)의 상단 표면에 접근할 때, 에칭액은 아래의 샘플로부터 샘플과의 접촉을 강제하기 위하여 샘플 스테이지(430)의 채널(438)을 충전할 수 있다. 이는, 캐비티(114) 내로의 에칭액의 층류 흐름과 함께, 관심 재료를 포함하는 샘플 표면 상에 에칭액이 튈 가능성을 감소시킬 수 있다.
에칭액 레벨이 캐비티(114) 내에서 상승함에 따라, 개구(144) 내의 샘플과 함께 샘플 가이드(140)는 도 1b에 도시된 바와 같이 유체 레벨에 따라 상승한다. 에칭액은, 에칭액이 미리 결정된 레벨에 도달할 때까지 추가될 수 있다.
캐비티 내로 에칭액을 제공하는 단계(908) 이후에, 단계(910)는 에칭액을 에칭액 드레인 레벨까지 드레인하는 단계를 포함한다. 이는, 예를 들어, 에칭액을 드레인으로 보내기 위한 하나 이상의 밸브들(예를 들어, 충전 밸브(219) 및 드레인 밸브(277))을 통해 수행될 수 있다. 일부 예들에 있어서, 에칭액을 드레인하는 단계(910)는, 에칭액이 소정의 시간의 양 동안 시스템 내에 존재한 이후에 수행된다. 다양한 예들에 있어서, 시간의 양은 (예를 들어, 예컨대 최종 사용자에 의해 프로그래밍된 명령어들 또는 공장 디폴트 명령어들을 통해 미리-프로그래밍된 명령어들에 따라 밸브들을 개방하고 폐쇄하는 제어기에 의해 구현되는) 특정 동작 프로그램에 따라 결정될 수 있거나 또는 사용자에 의해 수동으로 수행될 수 있다. 일부 예들에 있어서, 에칭액 드레인 레벨은 샘플 스테이지의 표면보다 위이며, 그 결과, 일단 캐리어가 관심 재료로부터 완전히 에칭되면, 관심 재료는 샘플 스테이지 상으로 놓이지 않고 에칭액 드레인 레벨에서 에칭액 상에서 부유하는 채로 남아 있는다.
단계(912)에서, 충분한 에칭이 일어났는지 여부가 결정될 수 있다. 이는, 예를 들어, 수행된 에칭 횟수를 카운팅하고 카운트를 지정된 에칭 단계들의 수와 비교함으로써 수행될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 단일 에칭 단계가 사용된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 하나 이상의 측정들은 충분한 양의 캐리어가 제거되었는지 여부를 나타낼 수 있으며, 충분한 에칭이 달성되지 않은 경우, 에칭의 양이 충분한 것으로 간주될 때까지 에칭액이 다시 캐비티에 적용되고(908) 드레인된다(910).
일부 경우들에 있어서, 에칭액이 드레인된 이후에, 그것의 캐리어로부터 제거된 관심 재료는 에칭액 드레인 레벨에서 샘플 가이드(예를 들어, 140)의 개구(예를 들어, 144) 내에서 부유하는 채로 남아 있으며, 샘플 스테이지(130) 상으로 내려 앉지 않는다.
에칭이 완료된 이후에, 단계(914)는 헹굼 레벨까지 샘플 스테이지 아래로부터 캐비티 내로 탈이온수와 같은 헹굼액을 흐르게 하는 단계를 포함한다. 일부 예들에 있어서, 헹굼 레벨은 에칭 레벨과 대략적을 동일하거나 또는 에칭 레벨보다 더 높다. 이는, 단계(908)에서 캐비티에 에칭액이 제공되는 것과 대략 동일한 방식으로 수행될 수 있으며, 여기에서 유체는 헹굼액을 포함하는 저장소로부터 획득된다. 헹굼액의 흐름은, 예를 들어, 난류에 기인하여 재료를 손상시키는 것을 방지하기 위하여 실질적으로 층류 흐름일 수 있다.
도 9a에 도시된 프로세스는, 예를 들어, 매니폴드 및 드레인 밸브를 통해 헹굼 드레인 레벨까지 헹굼액을 드레인하는 단계(916), 및 샘플이 완전히 헹궈졌는지 여부를 결정하는 단계(918)를 포함한다. 에칭에 대하여 이상에서 설명된 것과 유사하게, 충분한 헹굼은, 수행된 헹굼 사이클들의 수를 지정된 헹굼 사이클들의 수와 비교하는 단계 또는 측정(예를 들어, 헹굼 사이클 이후에 헹굼액 내에 존재하는 나머지 에칭액의 측정)을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 헹구는 단계들(914 및 916)은, 충분한 헹굼이 일어날 때까지 반복될 수 있다. 헹굼 레벨은 샘플 스테이지의 표면보다 위일 수 있으며, 그 결과, 헹굼액을 드레인하는 단계(916) 동안, 나머지 관심 재료가 샘플 스테이지 상으로 내려 앉지 않는다.
단계(920) 이후에, 충분한 헹굼이 수행된 경우, 기판 터브의 베이신 및 캐비티는 침착 레벨까지 헹굼액으로 충전될 수 있다. 이상에서 설명된 것과 유사하게, 헹굼액의 레벨은 흐름 레이트 센서, 유체 레벨 센서, 또는 유사한 것을 사용하여 측정되고, 지정된 침착 레벨과 비교될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 침착 레벨은, 기판 홀더가 침착 위치에 있을 때 기판 홀더 상의 기판 스테이지의 상단보다 더 높은 레벨이다.
프로세스는, 기판이 샘플 가이드 개구보다 아래에 있도록 기판 홀더를 위치시키는 단계(922) 및 기판 레벨보다 아래로 헹굼액을 드레인하는 단계(924)를 포함한다.
헹굼액이 드레인됨에 따라, 유체 표면 상에서 부유하고 있는 샘플 가이드 및 (캐리어가 샘플로부터 에칭된 이후에) 샘플 가이드 개구 내의 남아 있는 관심 재료가 유체 레벨에 따라 메인 챔버의 캐비티 내로 하강된다. 유체 레벨이 기판의 레벨 아래로 하강되기(924) 때문에 그리고 기판이 샘플 가이드의 개구 아래에 위치되기(922) 때문에, 샘플 가이드 개구 내에서 유체 표면 상에서 부유하고 있는 관심 재료가 기판 상으로 하강될 것이다.
도 9b는 캐리어로부터 기판 상으로 관심 재료를 전달하기 위한 다른 예시적인 프로세스를 예시하는 프로세스-순서도이다.
도 9b의 다수의 단계들은 도 9a에 대하여 설명된 것들과 유사하며, 이러한 단계들의 설명은 반복되지 않는다. 그러나, 도 9b의 프로세스에서, 캐비티 내로 에칭액을 흐르게 하는 단계(908) 이후에, 샘플이 에칭액 내에 담기며(928), 캐리어가 완전히 에칭될 때까지 계속해서 담긴다(930). 일부 이러한 예들에 있어서, 샘플이 완전히 에칭되었는지 여부를 결정하는 단계는, 예를 들어, 샘플 내에 처음에 존재하는 캐리의의 특정한 알려진 양에 대응하는, 캐리어를 에칭하기에 충분해야 하는 미리 결정된 시간의 양 동안 에칭액 내에 샘플을 담그는 단계(928)를 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 충분한 에칭이 일어난 때를 나타내기 위해 하나 이상의 측정들 이루어질 수 있다(930).
도 9a의 프로세스와 유사하게, 일단 충분한 에칭이 일어난 경우, 에칭액은 에칭액 드레인 레벨까지 드레인되며(910), 캐비티에 헹굼액이 제공되고 헹굼 레벨까지 충전된다(914). 샘플이 충분히 헹궈지지 않은 경우(918), 헹굼액이 헹굼 드레인 레벨까지 드레인되며(916), 신선한 헹굼액이 헹굼 레벨까지 캐비티를 충전하기 위해 제공된다(914). 일단 충분한 헹굼이 일어나면(918), 캐비티는 침착 레벨까지 헹굼액으로 충전된다(920). 도시된 바와 같이, 일부 예들에 있어서, 일단 충분한 헹굼이 달성되면, 캐비티를 침착 레벨까지 충전하기 이전에 드레인하는 단계가 수행될 필요가 없다.
다양한 실시예들에 있어서, 도 9a 및 도 9b에 도시된 프로세스들은 단계들을 포함하거나, 단계들을 변경하거나 또는 단계들을 생략하도록 수정될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 일부 실시예들에 있어서, 샘플 스테이지를 메인 챔버에 고정하는 단계(900) 및 샘플 스테이지 상의 캐비티 내에 샘플 가이드를 위치시키는 단계(902)가 수행되지 않는다. 예를 들어, 일부 예들에 있어서, 이러한 단계들은 사용자에 의한 첫번째 사용 이전에 공장에서 최초로 수행되며, 후속 사용들이 이전에 결코 수행되지 않는다. 추가적으로 또는 대안적으로, 다양한 사전 및 사후-프로세싱 단계들 예컨대 사용 이전에 기판 및/또는 샘플을 세정하기 위한 세정 단계가 수행될 수 있다. 예를 들어, 일부 예들에 있어서, 하나 이상의 저장소들(예를 들어, RV1...RVN)이 RCA 세정 프로세스들에서 사용되는 것들과 같은 하나 이상의 세정액들을 포함할 수 있다. 이러한 세정액들은, 침착 이전에 샘플 및/또는 기판을 세정하거나 및/또는 침착이 수행된 이후에 기판 상에 침착된 관심 재료를 세정하기 위해 시스템에 제공될 수 있다.
추가적으로, 도 9a 및 도 9b의 프로세스들에서 다양한 차이들이 존재하지만, 이러한 프로세스가 혼합될 수 있다. 예를 들어, 단계들(914, 916, 918, 920, 922, 및 924)에 일반적으로 도시된 헹굼/드레인/침착 단계들은, 도 9a 또는 도 9b의 에칭 프로세스가 수행되는지 여부와 무관하게, 도 9a 및 도 9b 중 하나에 도시된 순서로 수행될 수 있다. 따라서, 다양한 예들에 있어서, 도 9a의 프로세스, 도 9b의 프로세스, 도 9b의 헹굼 프로세스를 갖는 도 9a의 에칭 프로세스, 또는 도 9a의 헹굼 프로세스를 갖는 도 9b의 에칭 프로세스가 수행될 수 있다.
예를 들어, 일반적으로, 일부 실시예들에 있어서, 충분한 헹굼이 수행되었는지 여부를 결정하는 단계(예를 들어, 단계(918))는 헹굼액을 드레인하는 단계(예를 들어, 단계(916)) 이전에 수행될 수 있다. 일부 이러한 예들에 있어서, 충분한 헹굼이 수행되지 않은 경우, 헹굼액이 드레인되고 재충전된다(예를 들어, 단계(914)). 충분한 헹굼이 수행된 경우, 일부 예들에 있어서, 헹굼액은 캐비티 및 베이신을 침착 레벨까지 헹굼액으로 충전하는 단계(예를 들어, 단계(920)) 이전에 드레인되거나(예를 들어, 단계(916)) 또는, 다른 예들에 있어서, 충분한 헹굼이 수행된 이후에, 드레인하는 단계(예를 들어, 단계(916))가 생략될 수 있으며, 침착 레벨까지 캐비티 및 베이신을 충전하기 위하여 추가적인 헹굼액이 추가될 수 있다(예를 들어, 단계(920)).
설명된 바와 같이, 일부 예들에 있어서, 예를 들어, 프로세스 용기 내의 유체의 레벨을 결정하기 위하여 및/또는 프로세스(예를 들어, 헹굼 또는 에칭)이 완료되었는지 여부를 결정하기 위하여 하나 이상의 측정들이 수행될 수 있다. 일부 예들에 있어서, 하나 이상의 측정들이 속성들 둘 모두를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에 있어서, 용량성 측정이 프로세스 용기 내의 유체 레벨을 결정하기 위해 사용될 수 있으며, 또한, 샘플의 전기적 속성들의 변화들(예를 들어, 금속성 캐리어가 샘플 상에 존재하는지 또는 에칭되었는지 여부)을 나타낼 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 예를 들어, 광학 센싱 엘리먼트들의 어레이를 포함하는 광학 센서가 프로세스 용기 내의 유체 레벨을 센싱하기 위해 사용될 수 있다.
도 9a 및 도 9b가 캐리어 재료가 샘플로부터 에칭되는 방법들을 일반적으로 설명하지만, 캐리어로부터 관심 재료를 제거하기 위한 다른 분리 기술들이 가능하다. 예를 들어, 일부 실시예들에 있어서, 캐리어로부터 관심 재료를 분리하기 위해 전기화학적 프로세스가 사용될 수 있다. 일부 이러한 실시예들에 있어서, 샘플 스테이지 및/또는 다른 컴포넌트들에는, 예를 들어, 제어기를 통해 전위가 인가될 수 있는 하나 이상의 전극들이 구비될 수 있으며, 하나 이상의 저장소들은 프로세스 용기로 도입될 수 있는 전해질 재료를 포함한다. 캐리어로부터 관심 재료의 박리 동안, 전해질이 본원의 다른 곳에서 설명된 것과 유사한 방식으로 프로세스 용기 내로 도입될 수 있으며, 전위가 캐리어로부터 관심 재료를 박리하기 위해 하나 이상의 전극들에 인가될 수 있다.
도 10a는 샘플 가이드 아래로부터 샘플을 수신하기 위한 메인 챔버 내의 캐비티 내로 연장하는 기판 홀더를 도시한다. 도시된 바와 같이, 기판 홀더(1080)는 기판(1089)를 홀딩하는 기판 스테이지(1086)를 포함한다. 헹굼액은 샘플 가이드(1040)를 기판(1089) 위로 상승시키기 위해 침착 레벨(1060)까지 상승된다. 샘플 가이드(1040) 내의 개구(1044)는, 예를 들어, 모터를 통해, 예를 들어, 기판 스테이지(1086) 및 기판(1089)을 기판 터브(1070)로부터 샘플 가이드(1040)와의 정렬 위치로 이동시킴으로써 기판 스테이지(1086) 및 기판(1089) 위에 위치된다. 대안적으로, 일부 예들에 있어서, (예를 들어, 개구(1044) 내에 침착될 샘플을 포함하는) 샘플 가이드는 (예를 들어, 모터를 통해) 고정식 기판 홀더(1080)에 대하여 재위치될 수 있으며, 그 결과 개구(1044)는 기판 스테이지(1086)과 정렬된다. 다른 추가적인 실시예들에 있어서, 기판 홀더(1080) 및 샘플 가이드(1040) 둘 모두는, 샘플 가이드(1040)의 개구(1044)가 기판 스테이지(1086)과 수직으로 정렬되도록 개별적인 위치들로 이동될 수 있다.
샘플 가이드(1040)의 개구(1044)가 기판 스테이지(1086)와 정렬되고 (예를 들어, 시스템으로부터 헹굼액을 드레인함으로써) 샘플 가이드(1040)가 화살표(1085)의 방향으로 하강될 때, 기판(1089) 및 기판 스테이지(1086)은, 개구(1044) 내에 포함된 샘플이 기판 상에 위치되도록 개구(1044)를 통해 연장한다. 도 10b는 기판 홀더에 대한 샘플 가이드의 모션의 확대도를 도시한다.
일부 실시예들에 있어서, 기판 스테이지(1086)의 측방 치수들은 샘플 가이드(1040) 내의 개구(1044)의 치수들과 밀접하게 매칭된다. 예를 들어, 일부 실시예들에 있어서, 기판 스테이지(1086)의 측방 치수들은, 기판 스테이지(1086)가 개구(1044)에 진입함에 따라 유체의 매니스커스(meniscus)가 개구(1044) 내에 그리고 샘플 및 기판(1089)에 근접하여 형성되도록 개구(1044)보다 더 작다. 메니스커스는, 이것이 기판(1089) 상으로 하강됨에 따라 유체 상에서 부유하고 있는 샘플의 에지들을 상승시키도록 역할할 수 있으며, 이는, 표면 장력과 결합하여, 이것이 기판(1089) 상에 침착될 때 샘플 내에 폴드(fold)들 또는 주름들이 샘플 내에 형성되는 것을 억제하거나 또는 방지할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 기판 스테이지(1086)의 폭과 개구(1044)의 폭 사이의 차이는 적어도 하나의 측방 치수에서 10 밀리미터(mm) 이하 또는 측방 치수들 둘 모두에서 10 mm 이하일 수 있다. 일부 이러한 예들에 있어서, 기판 스테이지(1086)의 폭과 개구(1044)의 폭 사이의 차이는 적어도 하나의 측방 치수에서 5 mm 이하 또는 측방 치수들 둘 모두에서 5 mm 이하일 수 있다. 일부 이러한 예들에 있어서, 기판 스테이지(1086)의 폭과 개구(1044)의 폭 사이의 차이는 적어도 하나의 측방 치수에서 1 mm 이하 또는 측방 치수들 둘 모두에서 1 mm 이하일 수 있다. 예를 들어, 일 예에 있어서, 기판 스테이지(1086)는 폭으로 약 10 mm 내지 10.5 mm 사이이며, 반면 샘플 가이드(1040) 내의 개구(1044)는 폭으로 약 11 mm 내지 11.5 mm 사이일 수 있다.
본원의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이, 일부 예들에 있어서, 기판 스테이지는 기판 홀더의 베이스로부터 수직으로 연장하지 않으며, 그 대신에 그 사이에서 동일 평면이거나 또는 이로부터 리세스될 수 있다. 일부 이러한 예들에 있어서, 도 10b에 대하여 설명된 것과 유사하게, 기판 홀더(1080)는, 기판 스테이지가 샘플 가이드(1040)의 개구(1044)와 전반적으로 정렬되도록 위치될 수 있다. 샘플 가이드(1040)가 하강됨에 따라, 개구(1044) 내의 샘플이, 개구(1044)와 정렬된 기판 스테이지 상에 홀딩되는 기판 상으로 위치된다.
본원에서 설명되는 프로세스 용기의 다른 컴포넌트들과 유사하게, 기판 홀더의 컴포넌트들은 프로세스 용기의 부분들과 동일하거나 또는 상이한 재료들로 만들어질 수 있다. 이러한 재료들은 일반적으로 본원에서 설명되는 재료와 같은 화학적으로 탄력적인 재료들이다. 다양한 예들에 있어서, 이러한 기판 홀더 컴포넌트들은 하나 이상의 다른 방법들을 통해 벌크 재료로부터 기계가공되거나, 사출 몰딩되거나, 3D 프린팅되거나, 또는 조립될 수 있다.
일부 예들에 있어서, 도 9a 또는 도 9b에 대하여 설명된 것과 같은 절차는 하나 이상의 컴포넌트들과 통신하는 제어기(예를 들어, 280)를 통해 제어될 수 있다. 예를 들어, 제어기는 적절한 양의 지정된 유체들을 가지고 프로세스 용기의 메인 챔버를 충전하고 드레인하는 것을 용이하게 하기 위하여 및/또는 요구되는 바와 같이 기판 스테이지를 위치시키기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 대하여, 제어기(280)는 복수의 저장소 밸브들 RV1...RVN의 각각뿐만 아니라 충전 밸브(219) 및 드레인 밸브(277)를 제어하도록 구성될 수 있으며, 메인 챔버 내의 유체의 양을 나타내는 신호들을 흐름 센서 및/또는 유체 레벨 센서(282)로부터 수신할 수 있다.
제어기는, 다양한 충전 및 드레인 이벤트들, 예컨대 메인 챔버를 지정된 횟수로 에칭 레벨까지 에칭액으로 충전하는 것, 그런 다음 메인 챔버를 지정된 횟수로 헹굼 레벨까지 헹굼액으로 충전하는 것을 지시하는 하나 이상의 프로세싱 루틴들로 프로그래밍되거나 또는 달리 구성될 수 있다. 이러한 루틴들은, 제어기와 일체이거나 또는 이와는 별개인 메모리에 저장될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제어기는, 예를 들어, 침착 프로세스 동안, 본원의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 샘플 가이드에 대한 기판 스테이지를 위치시키는 것에 대응하는 하나 이상의 프로세싱 루틴들을 가지고 프로그래밍될 수 있거나 또는 달리 구성될 수 있다. 이러한 제어는, 예를 들어, 제 1 및 제 2 위치들 사이에서 기판 스테이지를 움직이도록 구성된 모터를 제어하는 것을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 있어서, 시스템들은 제어기와 통신하는 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스는, 이에 의해 사용자가 제어기에 신호들을 입력할 수 있는 하나 이상의 버튼들, 손잡이들, 스위치들, 터치스크린들, 또는 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 일부 이러한 예들에 있어서, 사용자는 하나 이상의 프로세싱 루틴들을 조정하거나 및/또는 생성할 수 있거나, 및/또는 이용가능 루틴들의 리스트로부터 하나 이상의 루틴들을 실행시키거나 또는 이의 실행을 위하여 스케줄링하기 위해 선택할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 구리 호일 캐리어 상의 그래핀 재료의 샘플에 대응하는 그래핀 침착을 개시하거나 또는 달리 스케줄링하는 것을 선택할 수 있다. 그러면, 제어기는, 그래핀으로부터 구리 호일을 제어하기 위하여 저장소로부터 에칭액이 지정된 횟수로 제공되고 그런 다음 그래핀 샘플로부터 나머지 에칭액을 완전히 헹구기 위하여 저장소로부터 헹굼액(예를 들어, 탈이온수)이 지정된 횟수로 제공되는 루틴을 실행할 수 있다. 그런 다음, 헹굼액은 기판 홀더의 레벨보다 위로 그래핀을 상승시키기 위해 사용될 수 있으며, 기판 홀더는 그래핀 아래의 위치로 이동될 수 있다. 예를 들어, 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 그래핀을 기판 상에 침착시키기 위해 헹굼액이 드레인될 수 있다.
다양한 실시예들에 있어서, 사용자는 사용자 인터페이스를 통해 하나 이상의 개별적인 단계들, 예컨대 에칭 단계, 헹굼 단계, 침착 단계, 드레인 단계, 또는 유사한 것을 개시할 수 있다.
제어기는 다양한 방식들로 내장될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 제어기는, 하나 이상의 독립형 컴퓨터들, 프로세서들, 마이크로제어기들, 마이크로프로세서들, 애플리케이션 특정 집적 회로(application specific integrated circuit; ASIC)들, 필드 프로그램가능 게이트 어레이(field programmable gate array; FPGA)들, 이들의 조합들, 또는 유사한 것을 포함할 수 있다. 일부 예들에 있어서, 제어기는, 제어기가 하나 이상의 기능들을 수행하게끔 하기 위한 명령어들을 저장하도록 구성된 메모리를 포함하거나 또는 달리 이와 통신할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시예들에 있어서, 제어기는, 밸브들(예를 들어, RV1...RVN, 219, 등)을 제어하거나 및/또는 센서(예를 들어, 282)로부터 데이터를 수신하기 위한 적절한 인터페이스와 같은 복수의 컴포넌트들 인터페이스하기 위한 적절한 인터페이싱 구조를 포함한다.
도 11a 내지 도 11f는 기판 상에 샘플을 위치시키는 예시적인 프로세스를 도시한다.
도 11a는 샘플 스테이지(1130) 상에 위치된 샘플 가이드(1140)를 도시한다. 캐리어 상의 샘플은 샘플 가이드(1140)의 개구(1144) 내에 존재한다. 기판 홀더(1180)는 제 1 위치에 존재한다. 기판 홀더(1180)는 기판을 지지하는 기판 스테이지(1186)를 포함한다.
도 11b는, 에칭액이 캐비티(1114) 내의 에칭 레벨(1102)로 존재하는 에칭 프로세스를 도시한다. 에칭액이 개구(1144) 내의 샘플의 밑면 상의 캐리어와 접촉하는 동안 샘플 가이드(1140)는 에칭액 상에서 부유한다. 에칭액은 주입/배출 포트(1118)을 통해 캐비티(1114) 내로 도입될 수 있다. 에칭액은, 샘플 가이드(1140)가 샘플 스테이지(1130)를 향해 하강되도록 주입/배출 포트(1118)을 통해 에칭액 드레인 레벨까지 캐비티(1114)로부터 드레인될 수 있다. 본원에서 설명된 바와 같이, 에칭 프로세스는, 캐리어가 샘플로부터 제거될 때까지 복수 회(예를 들어, 도 11a와 도 11b 사이에서의 전환) 수행될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 에칭액은, 캐리어가 제거될 때까지 캐비티(1114) 내에 남아 있을 수 있다.
도 11c는, 헹굼액이 캐비티(1114) 내의 헹굼 레벨(1104)로 존재하는 헹굼 프로세스를 도시한다. 예시된 예에 있어서, 헹굼 레벨(1104)은 에칭 레벨(1102)보다 더 높다. 샘플 가이드(1140)는, 헹굼액이 개구(1144) 내의 샘플과 접촉하는 동안 헹굼액 상에서 부유한다. 헹굼액은 주입/배출 포트(1118)를 통해 캐비티(1114)로 도입될 수 있다. 헹굼액은, 샘플 가이드(1140)가 샘플 스테이지(1130)를 향해 하강되도록 주입/배출 포트(1118)를 통해 헹굼액 드레인 레벨까지 캐비티(1114)로부터 드레인될 수 있다. 본원에서 설명되는 바와 같이, 헹굼 프로세스는, 나머지 에칭액이 샘플로부터 충분히 헹궈질 때까지 복수 회(예를 들어, 도 11a와 도 11c 사이에서의 전환) 수행될 수 있다.
일부 예들에 있어서, 에칭액 드레인 레벨 및 헹굼액 드레인 레벨은, 샘플 가이드(1140)가 샘플 스테이지를 향해 하강됨에 따라, 개구(1144) 내의 샘플이 샘플 스테이지와 접촉하지 않도록 캐비티 내에서 충분히 높으며, 이는 샘플을 손상시키거나 또는 우연히 샘플을 샘플 스테이지 상에 침착시킬 위험성을 감소시킨다.
도 11d 내지 도 11f는 침착 프로세스를 도시한다. 도 11d는 캐비티(1114) 내의 침착 레벨(1106)의 헹굼액을 도시한다. 예시된 예에 있어서, 침착 레벨(1106)은 헹굼 레벨(1104) 및 에칭 레벨(1102)보다 더 높다. 본원의 다른 곳에서 설명된 것과 유사하게, 헹굼액은 주입/배출 포트(1118)를 통해 캐비티(1114)로 도입될 수 있다. 샘플 가이드(1140)는 헹굼액 상에서 부유하며, 기판 홀더(1180) 상의 기판 스테이지(1186)보다 더 높은 레벨까지 상승되고, 샘플은 개구(1144) 내의 헹굼액 상에서 부유한다.
도 11e는, 샘플 가이드가 침착 레벨(1106)에서 헹굼액 상에서 부유하는 동안 샘플 가이드 아래의 제 2 위치에서의 기판 홀더(1180)를 도시한다. 기판 홀더가 제 2 위치에 있을 때, 기판 스테이지(1186)는 샘플 가이드(1140) 내의 개구(1144)와 정렬된다.
도 11f는, 헹굼액이 캐비티(1114)로부터 드레인되는 동안 제 2 위치에서의 기판 홀더(1180)를 도시한다. 헹굼액은, 샘플 가이드(1140)가 캐비티 내에서 하강되도록 주입/배출 포트(1118)를 통해 캐비티(1114)로부터 드레인될 수 있다. 도시된 바와 같이, 샘플 가이드(1140)가 유체 레벨(1108)에 따라 하강할 때, 기판을 포함하는 기판 스테이지(1186)는, 개구 내의 샘플이 기판을 통해 수용되도록 샘플 가이드의 개구(1144)를 통해 연장한다.
몇몇 장점들 및 개선들이 본원에서 본 발명의 실시예들을 고려하여 실현될 수 있다. 예를 들어, 샘플로부터 캐리어를 제거하고 희망되는 기판 상에 관심 재료를 침착시키는 제어기-가이드형 프로세스는, 에칭, 헹굼, 및 침착 단계들을 수행하기 위하여 사용자가 샘플을 물리적으로 조작해야만 하는 횟수를 감소시킨다. 이는 관심 재료에 대한 손상의 위험성 및/또는 양을 감소시킨다. 추가적으로, 메인 챔버의 부드럽고 점진적인 충전 및 드레인 및/또는 샘플 스테이지 내의 채널을 통한 샘플의 하단-측면으로부터 유체의 도입은, 에칭액이 에칭될 캐리어와 배타적으로 또는 실질적으로 배타적으로 접촉하는 대신에 관심 재료와 바람직하게 않게 접촉할 가능성을 감소시킨다. 추가적으로, 최소 난류는 샘플/재료와 접촉하는 난폭한 유체 흐름에 기인하여 관심 재료를 손상시킬 위험성을 감소시킨다.
이러한 부드럽고 점진적인 유체 충전은 다음 중 하나 이상에 의해 용이하게 된다: 메인 챔버 내로 유체를 느리게 도입하기 위한 느린 턴-온 흐름 레이트를 갖는 충전 밸브(예를 들어, 219), 주입-배출 포트(예를 들어, 118)로부터 메인 챔버의 캐비티(예를 들어, 114) 내로 연통을 제공하는 좁은 흐름 채널(예를 들어, 138), 및 저장소로부터 메인 챔버로 유체를 이송하기 위한 메커니즘으로서 중력을 사용하는 것. 하나 이상의 이러한 특징들은, 그리고 일부 실시예들에서, 이러한 특징들의 각각이 조합되어, 메인 챔버의 캐비티 내로의 유체의 층류 흐름 또는 실질적인 층류 흐름을 유도할 수 있다.
보통 2차원 재료들(예를 들어, 그래핀)에 대하여 설명되지만, 유사한 시스템들 및 방법들은, 캐리어 재료로부터 분리될 재료들을 포함한는 다양한 샘플 유형들 중 임의의 샘플 유형에 대해 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 제거될 캐리어 상에 포함된 다른 더 낮은-차원 재료들(예를 들어, 나노와이어들, 나노입자들, 등), 박막들, 또는 다른 관심 재료들이 캐리어로부터 관심 재료를 분리하기 위하여 본원에서 설명된 것들과 유사한 시스템들 및 방법들을 통해 프로세싱될 수 있다.
다양한 실시예들에 설명되었다. 이러한 예들은 비제한적이며, 어떠한 방식으로도 본 발명의 범위를 제한하거나 또는 정의하지 않는다.

Claims (29)

  1. 캐리어로부터 기판으로 샘플을 전달하기 위한 방법으로서,
    스테이지의 플랫폼 부분 상으로 그리고 상기 스테이지의 상기 플랫폼 부분 상에 놓인 샘플 가이드의 개구 내로 샘플을 갖는 캐리어를 수신하는 단계로서, 상기 스테이지는 메인 챔버 내에 위치되는, 단계;
    상기 캐리어로부터 상기 샘플을 제거하기 위하여 캐리어 제거 프로세스를 수행하는 단계로서:
    에칭액이 에칭 레벨에 도달할 때까지 상기 스테이지 아래로부터 상기 메인 챔버 내로 에칭액을 도입하는 단계로서, 상기 에칭액은 상기 샘플 가이드의 상기 개구 내의 상기 캐리어의 밑면과 접촉하는, 단계; 및
    상기 메인 챔버로부터 상기 에칭액을 에칭액 드레인(drain) 레벨까지 드레인하는 단계를 포함하며;
    상기 캐리어 제거 프로세스는, 상기 샘플이 상기 샘플 가이드의 상기 개구 내에 남아 있도록 상기 샘플로부터 상기 캐리어를 실질적으로 제거하는, 상기 캐리어 제거 프로세스를 수행하는 단계;
    헹굼 프로세스를 수행하는 단계로서:
    헹굼액이 헹굼 레벨에 도달할 때까지 상기 스테이지 아래로부터 상기 메인 챔버 내로 상기 헹굼액을 도입하는 단계로서, 상기 헹굼액은 상기 샘플 가이드의 상기 개구 내의 상기 캐리어의 상기 밑면과 접촉하는, 단계; 및
    상기 메인 챔버로부터 상기 헹굼액을 헹굼액 드레인 레벨까지 드레인하는 단계를 포함하는, 상기 헹굼 프로세스를 수행하는 단계; 및
    샘플 침착(deposition) 프로세스를 수행하는 단계로서:
    상기 헹굼액이 침착 레벨에 도달할 때까지 상기 스테이지 아래로부터 상기 메인 챔버 내로 상기 헹굼액을 도입하는 단계로서, 상기 침착 레벨까지 상승하는 상기 헹굼액은 상기 샘플 가이드를 기판을 홀딩하는 기판 스테이지보다 더 높은 레벨까지 상승시키는, 단계;
    상기 기판이 상기 헹굼액의 상기 침착 레벨 아래에 존재하고 상기 샘플 가이드 내의 상기 개구 아래에 위치되도록 상기 샘플 가이드와 상기 기판을 홀딩하는 상기 기판 스테이지를 정렬하는 단계; 및
    상기 헹굼액이 드레인됨에 따라, 상기 샘플 가이드가 상기 기판 홀더에 대하여 하강하고 상기 샘플 가이드의 상기 개구 내의 상기 샘플이 상기 기판 스테이지에 의해 홀딩되는 상기 기판으로 하강하도록 상기 메인 챔버로부터 상기 헹굼액을 드레인하는 단계를 포함하는, 상기 샘플 침착 프로세스를 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 샘플 침착 프로세스 동안, 상기 메인 챔버로부터 상기 헹굼액이 드레인됨에 따라, 상기 기판 홀더 및 상기 기판은 상기 샘플 가이드 내의 상기 개구를 통해 이동하고 상기 샘플이 상기 기판과 접촉하는, 방법.
  3. 청구항 1, 또는 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플은 2차원 재료를 포함하는, 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 샘플은 그래핀을 포함하며, 상기 캐리어를 구리를 포함하는, 방법.
  5. 청구항 1, 또는 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샘플 가이드와 상기 기판 스테이지를 정렬하는 단계는 상기 기판 스테이지의 움직임을 통해 상기 샘플 가이드 아래에 상기 기판 스테이지를 위치시키는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 청구항 1, 또는 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 제거 프로세스는 상기 메인 챔버 내로 상기 에칭액을 도입하는 단계 및 상기 메인 챔버로부터 상기 에칭액을 드레인하는 단계를 복수 회 포함하는 것을 포함하는, 방법.
  7. 청구항 1, 또는 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 헹굼 프로세스는 상기 메인 챔버 내로 상기 헹굼액을 도입하는 단계 및 상기 메인 챔버로부터 상기 헹굼액을 드레인하는 단계를 복수 회 포함하는 것을 포함하는, 방법.
  8. 청구항 1, 또는 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 챔버 내로 상기 에칭액을 도입하는 단계는, 중력이 상기 에칭액으로 하여금 상기 스테이지 아래로부터 상기 메인 챔버에 진입하게끔 하도록 밸브를 개방하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 청구항 1, 또는 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인 챔버 내로 상기 헹굼액을 도입하는 단계는, 중력이 상기 헹굼액으로 하여금 상기 스테이지 아래로부터 상기 메인 챔버에 진입하게끔 하도록 밸브를 개방하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 청구항 1, 또는 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 스테이지를 상기 샘플 가이드 아래에 위치시키는 단계는, 상기 기판 스테이지를 제 1 위치로부터 제 2 위치로 움직이기 위하여 모터를 작동시키는 단계를 포함하며,
    상기 제 1 위치에서, 상기 기판 스테이지는 상기 샘플 가이드의 수직 움직임을 방해하지 않고; 및
    상기 제 2 위치에서, 상기 기판 스테이지는 상기 샘플 가이드 내의 상기 개구와 수직으로 정렬되는, 방법.
  11. 청구항 1, 또는 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 침착 레벨은 상기 헹굼 레벨 및 상기 에칭 레벨보다 더 높은, 방법.
  12. 청구항 1, 또는 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 헹굼액은 탈이온수인, 방법.
  13. 캐리어로부터 기판으로 재료를 전달하기 위한 시스템으로서,
    측벽에 의해 획정(define)되는 캐비티(cavity)를 내부에 갖는 메인 챔버를 포함하는 프로세스 용기;
    플랫폼 부분을 갖는 샘플 스테이지로서, 상기 플랫폼 부분은 상기 프로세스 용기의 상기 메인 챔버 내의 상기 캐비티에 노출되는, 상기 샘플 스테이지;
    상기 메인 챔버의 상기 캐비티와 유체 연통하는 흐름 채널;
    상기 흐름 채널과 유체 연통하는 유체 인터페이스로서,
    하나 이상의 유체 소스들로부터의 유체는 상기 유체 인터페이스 및 상기 흐름 채널을 통해 메인 챔버 내로 도입될 수 있으며, 및
    유체는 상기 유체 인터페이스 및 상기 흐름 채널을 통해 상기 메인 챔버로부터 드레인될 수 있는, 상기 유체 인터페이스;
    상기 메인 챔버의 상기 캐비티 내의 위치되며 개구를 포함하는 샘플 가이드; 및
    기판 스테이지를 갖는 기판 홀더로서, 상기 기판 홀더는 제 1 위치와 제 2 위치 사이에서 이동가능한, 상기 기판 홀더를 포함하며,
    상기 기판 홀더가 상기 제 1 위치에 있을 때, 상기 기판 홀더는 상기 캐비티 내에서 상기 샘플 가이드의 수직 모션을 차단하지 않고; 및
    상기 기판 홀더가 상기 제 2 위치에 있을 때, 상기 기판 홀더의 상기 기판 스테이지는 상기 샘플 가이드 내의 상기 개구와 정렬되는, 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 프로세스 용기의 상기 측벽은 내부에 형성된 하나 이상의 가이드 채널들을 포함하며; 및
    상기 샘플 가이드는 상기 샘플 가이드의 주변부로부터 연장하는 하나 이상의 탭(tab)들을 포함하고, 상기 하나 이상의 탭들의 각각은, 상기 캐비티 내에서 상기 샘플 가이드의 수직 모션을 허용하면서 상기 캐비티 내에서 상기 샘플 가이드의 측방 모션들을 제한하기 위하여 상기 프로세스 용기의 상기 측벽 내의 상기 하나 이상의 가이드 채널들 중 대응하는 가이드 채널과 인터페이싱하는, 시스템.
  15. 청구항 13, 또는 청구항 13 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세스 용기는 상기 캐비티로부터 연장하는 넥(neck) 부분을 포함하며;
    상기 샘플 스테이지는 상기 플랫폼 부분으로부터 멀어지도록 연장하는 스템(stem) 부분을 포함하고, 상기 스템 부분은 전반적으로 상기 프로세스 용기의 상기 넥 부분 내에 위치되며; 및
    상기 흐름 채널은 상기 샘플 스테이지의 상기 스템 부분과 상기 프로세스 용기의 상기 넥 부분 사이에 형성되는, 시스템.
  16. 청구항 13, 또는 청구항 13 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 인터페이스는 매니폴드(manifold) 및 상기 매니폴드와 상기 흐름 채널 사이에 유체 연통을 제공하는 주입/배출 포트를 포함하며, 상기 매니폴드는:
    제 1 저장소 밸브;
    제 2 저장소 밸브;
    상기 주입/배출 포트와 유체 연통하는 충전 밸브; 및
    드레인 밸브를 포함하며;
    상기 제 1 저장소 밸브 및 상기 충전 밸브가 개방될 때, 상기 제 1 저장소 밸브, 상기 매니폴드, 상기 충전 밸브, 상기 주입/배출 포트, 상기 흐름 채널, 및 상기 메인 챔버 사이에 흐름 경로가 존재하고;
    상기 제 2 저장소 밸브 및 상기 충전 밸브가 개방될 때, 상기 제 2 저장소 밸브, 상기 매니폴드, 상기 충전 밸브, 상기 주입/배출 포트, 상기 흐름 채널, 및 상기 메인 챔버 사이에 흐름 경로가 존재하며; 및
    상기 드레인 밸브 및 상기 충전 밸브가 개방될 때, 상기 메인 챔버, 상기 유체 채널, 상기 주입/배출 포트, 상기 충전 밸브, 상기 매니폴드, 및 상기 드레인 밸브 사이에 흐름 경로가 존재하는, 시스템.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 시스템은 상기 제 1 저장소 밸브, 상기 제 2 저장소 밸브, 상기 충전 밸브, 및 상기 드레인 밸브의 각각과 통신하는 제어기를 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 제 1 저장소 밸브, 상기 제 2 저장소 밸브, 상기 충전 밸브, 및 상기 드레인 밸브의 각각을 선택적으로 개방하고 폐쇄하도록 구성되는, 시스템.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 시스템은,
    에칭액을 포함하는 제 1 저장소로서, 상기 제 1 저장소는 상기 제 1 저장소 밸브를 통해 상기 매니폴드와 선택적으로 유체 연통하는, 상기 제 1 저장소;
    헹굼액을 포함하는 제 2 저장소로서, 상기 제 2 저장소는 상기 제 2 저장소 밸브를 통해 상기 매니폴드와 선택적으로 유체 연통하는, 상기 제 2 저장소를 더 포함하는, 시스템.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제어기는 상기 시스템을 하기의 구성들 중 임의의 구성으로 위치시키기 위하여 상기 제 1 저장소 밸브, 상기 제 2 저장소 밸브, 상기 충전 밸브, 및 상기 드레인 밸브를 제어하도록 구성되며, 상기 구성들은:
    에칭 구성으로서:
    상기 제 1 저장소 밸브가 개방되고,
    상기 제 2 저장소 밸브는 폐쇄되며,
    상기 드레인 밸브는 폐쇄되고, 및
    상기 충전 밸브가 개방되어,
    상기 에칭액이 상기 메인 챔버의 상기 캐비티에 제공되도록, 상기 에칭액을 포함하는 상기 제 1 저장소가 상기 제 1 저장소 밸브, 상기 매니폴드, 상기 충전 밸브, 상기 주입/배출 포트, 및 상기 흐름 채널을 통해 상기 메인 챔버의 상기 캐비티와 유체 연통하는, 상기 에칭 구성;
    헹굼 구성으로서:
    상기 제 1 저장소 밸브가 폐쇄되고,
    상기 제 2 저장소 밸브가 개방되며,
    상기 드레인 밸브는 폐쇄되고, 및
    상기 충전 밸브가 개방되어,
    상기 헹굼액이 상기 메인 챔버의 상기 캐비티에 제공되도록, 상기 헹굼액을 포함하는 상기 제 2 저장소가 상기 제 2 저장소 밸브, 상기 매니폴드, 상기 충전 밸브, 상기 주입/배출 포트, 및 상기 흐름 채널을 통해 상기 메인 챔버의 상기 캐비티와 유체 연통하는, 상기 헹굼 구성; 및
    드레인 구성으로서:
    상기 제 1 저장소 밸브가 폐쇄되고,
    상기 제 2 저장소 밸브는 폐쇄되며,
    상기 드레인 밸브는 개방되고, 및
    상기 충전 밸브가 개방되어,
    상기 메인 챔버의 상기 캐비티 내의 유체가 상기 캐비티로부터 드레인으로 흐르도록, 상기 메인 챔버의 상기 캐비티가 상기 흐름 채널, 상기 주입/배출 포트, 상기 충전 밸브, 상기 매니폴드, 및 상기 드레인 밸브를 통해 상기 드레인과 유체 연통하는, 상기 드레인 구성을 포함하는, 시스템.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 제어기는:
    에칭 프로세스를 수행하되, 상기 에칭 프로세스는:
    상기 제 1 저장소로부터 상기 메인 챔버의 상기 캐비티로 미리 결정된 양의 에칭액이 제공되도록 상기 시스템을 상기 에칭 구성에 위치시키는 동작으로서, 상기 미리 결정된 양의 에칭액은 적어도, 상기 캐비티 내의 상기 에칭액이 상기 샘플 스테이지의 상기 플랫폼 부분 위로 상승하도록 하기에 충분한 에칭액인, 동작; 및
    상기 에칭액이 상기 메인 챔버의 상기 캐비티로부터 드레인되도록 상기 시스템을 상기 드레인 구성에 위치시키는 동작을 포함하는, 상기 에칭 프로세스를 수행하고; 및
    헹굼 프로세스를 수행하되, 상기 헹굼 프로세스는:
    상기 제 2 저장소로부터 상기 메인 챔버의 상기 캐비티로 미리 결정된 양의 헹굼액이 제공되도록 상기 시스템을 상기 헹굼 구성에 위치시키는 동작으로서, 상기 미리 결정된 양의 헹굼액은 적어도, 상기 캐비티 내의 상기 헹굼액이 상기 샘플 스테이지의 상기 플랫폼 부분 위로 상승하도록 하기에 충분한 헹굼액인, 동작; 및
    상기 헹굼액이 상기 메인 챔버의 상기 캐비티로부터 드레인되도록 상기 시스템을 상기 드레인 구성에 위치시키는 동작을 포함하는, 상기 헹굼 프로세스를 수행하도록 구성되는, 시스템.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 시스템은 상기 제어기와 통신하는 액체 레벨 센서를 더 포함하며, 상기 미리 결정된 양의 에칭액을 제공하는 동작은, 에칭액의 검출된 레벨이 상기 미리 결정된 양의 에칭액에 대응하는 미리 결정된 임계에 도달할 때까지 상기 시스템이 상기 에칭 구성에 있는 동안 상기 액체 레벨 센서를 통해 상기 캐비티 내의 상기 에칭액의 레벨을 측정하는 동작을 포함하는, 시스템.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 미리 결정된 양의 헹굼액을 제공하는 동작은, 헹굼액의 검출된 레벨이 상기 미리 결정된 양의 헹굼액에 대응하는 미리 결정된 임계에 도달할 때까지 상기 시스템이 상기 헹굼 구성에 있는 동안 상기 액체 레벨 센서를 통해 상기 캐비티 내의 상기 헹굼액의 레벨을 측정하는 동작을 포함하는, 시스템.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 미리 결정된 양의 헹굼액은 상기 미리 결정된 양의 에칭액보다 더 큰, 시스템.
  24. 청구항 21, 또는 청구항 21 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 레벨 센서는 광학 센서를 포함하는, 시스템.
  25. 청구항 20, 또는 청구항 20 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 제어기와 통신하며 상기 제어기에 의해 제어가능한 모터를 더 포함하며, 상기 모터는 상기 기판 홀더를 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이에서 움직이도록 구성되는, 시스템.
  26. 청구항 25에 있어서,
    상기 제어기는 침착 프로세스를 수행하도록 구성되며, 상기 침착 프로세스는:
    상기 제 2 저장소로부터 상기 메인 챔버의 상기 캐비티로 제 2 미리 결정된 양의 헹굼액이 제공될 때까지 상기 시스템을 상기 헹굼 구성에 위치시키는 동작으로서, 상기 제 2 미리 결정된 양의 에칭액은 적어도, 상기 샘플 가이드가 상기 캐비티 내에서 상기 기판 홀더의 상기 기판 스테이지보다 더 위의 높이까지 상승하도록 하기에 충분한 헹굼액인, 동작;
    상기 모터를 통해, 상기 기판 홀더를 상기 제 1 위치로부터 상기 제 2 위치로 움직이는 동작; 및
    상기 헹굼액이 상기 메인 챔버의 상기 캐비티로부터 드레인되도록 상기 시스템을 상기 드레인 구성에 위치시키는 동작을 포함하는, 시스템.
  27. 청구항 26에 있어서,
    상기 제어기는:
    상기 에칭 프로세스를 복수 회 반복하고;
    상기 에칭 프로세스를 복수 회 반복한 이후에, 상기 헹굼 프로세스를 복수 회 반복하며; 및
    상기 헹굼 프로세스를 복수 회 반복한 이후에 상기 침착 프로세스를 수행하도록 구성되는, 시스템.
  28. 청구항 19, 또는 청구항 19 내지 청구항 27 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 저장소 및 상기 제 2 저장소는 상기 메인 챔버의 상기 캐비티보다 더 높게 위치되어:
    상기 시스템이 상기 에칭 구성에 있을 때, 에칭액이 펌프를 요구하지 않고 중력에 기인하여 상기 제 1 저장소로부터 상기 메인 챔버의 상기 캐비티 내로 흐르며; 및
    상기 시스템이 상기 헹굼 구성에 있을 때, 헹굼액이 펌프를 요구하지 않고 중력에 기인하여 상기 제 2 저장소로부터 상기 메인 챔버의 상기 캐비티 내로 흐르는, 시스템.
  29. 청구항 13 내지 청구항 28 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 구성되는, 시스템.
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