KR20230004478A

KR20230004478A - 반도체 웨이퍼의 통합된 분해 및 스캐닝을 위한 시스템

Info

Publication number: KR20230004478A
Application number: KR1020227035453A
Authority: KR
Inventors: 보 에이. 마스
Original assignee: 엘리멘탈 사이언티픽, 인코포레이티드
Priority date: 2020-04-16
Filing date: 2021-04-12
Publication date: 2023-01-06
Also published as: WO2021211429A1; US20210327698A1; CN115398615A; TW202145298A; EP4136670A4; JP2023521908A; EP4136670A1

Abstract

반도체 웨이퍼와 같은 재료의 통합된 분해 및 스캐닝을 위한 시스템 및 방법이 설명되고, 스캐닝 노즐은, 재료의 표면으로의 도입을 위한 유체를 수용하고, 재료의 표면으로부터 유체를 회수하기 위한 하나 이상의 노즐 포트를 형성하는 노즐 본체, 및 노즐 본체로부터 연장되는 노즐 후드를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니고, 노즐 후드는 노즐 본체를 따라 길이방향으로 배치된 내부 채널을 형성하고, 노즐 후드는 노즐 본체를 따라 길이방향으로 배치된 하나 이상의 외부 채널을 더 형성하고, 내부 채널은 노즐 후드에 의해 형성된 하나 이상의 간극을 거쳐 하나 이상의 외부 채널과 유체 결합된다.

Description

반도체 웨이퍼의 통합된 분해 및 스캐닝을 위한 시스템

관련 출원 참조

본 출원은 2020년 4월 16일에 출원되고 발명의 명칭이 "반도체 웨이퍼의 통합된 분해 및 스캐닝을 위한 시스템(SYSTEMS FOR INTEGRATED DECOMPOSITION AND SCANNING OF A SEMICONDUCTING WAFER)"인 미국 가출원 제63/011,183호의 35 U.S.C. § 119(e) 하에서의 이익을 주장한다. 미국 가출원 제63/011,183호는 본 명세서에 그 전체가 참조로서 원용된다.

유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma)(ICP) 분광법은 액체 샘플 내의 미량 원소 농도와 동위원소비를 결정하는데 흔히 사용되는 분석 기술이다. ICP 분광법은 대략 7,000K의 온도에 도달하는 전자기적으로 발생된 부분적으로 이온화된 아르곤 플라즈마를 채용한다. 샘플이 플라즈마로 도입될 때, 고온은 샘플 원자가 이온화되게 하거나 광을 방출하게 한다. 각각의 화학 원소는 특성 질량(characteristic mass) 또는 방출 스펙트럼을 생성하기 때문에, 방출된 질량 또는 광의 스펙트럼을 측정하면 원본 샘플의 원소 조성을 결정할 수 있다.

샘플 도입 시스템이 분석을 위해 ICP 분광 기기(예를 들어, 유도 결합 플라즈마 질량 분광계(ICP/ICP-MS), 유도 결합 플라즈마 원자 방출 분광계(ICP-AES), 등) 내에 액체 샘플을 도입하는데 채용될 수 있다. 예를 들어, 샘플 도입 시스템이 샘플의 분취량(aliquot)을 분무기(nebulizer)로 운반할 수 있고, 분무기는 분취량을 ICP 분광 기기에 의한 플라즈마에서의 이온화에 적합한 다분산 에어로졸(polydisperse aerosol)로 변환한다. 분무기에 의해 발생된 에어로졸은 이어서 더 큰 에어로졸 입자를 제거하기 위해 스프레이 챔버(spray chamber) 내에서 분류된다. 스프레이 챔버를 떠나자마자, 에어로졸은 분석을 위해 ICP-MS 또는 ICP-AES 기기의 플라즈마 토치 조립체에 의한 플라즈마 내로 도입된다.

반도체 웨이퍼의 통합된 분해 및 스캐닝을 위한 시스템 및 방법이 설명되며, 여기서 단일 챔버가 관심 웨이퍼의 분해 및 스캐닝을 위해 이용된다. 스캐닝 노즐 실시예는, 이들로 한정되는 것은 아니지만, 재료의 표면으로의 도입을 위한 유체를 수용하고, 재료의 표면으로부터 유체를 회수하기 위한 하나 이상의 노즐 포트를 형성하는 노즐 본체, 및 노즐 본체로부터 연장되는 노즐 후드를 포함하고, 노즐 후드는 노즐 본체를 따라 길이방향으로 배치된 내부 채널을 형성하고, 노즐 후드는 노즐 본체를 따라 길이방향으로 배치된 하나 이상의 외부 채널을 더 형성하고, 내부 채널은 노즐에 의해 형성된 하나 이상의 간극을 거쳐 하나 이상의 외부 채널과 유체 결합된다.

방법 실시예는, 노즐을 거쳐 재료의 표면에 스캔 유체(scan fluid)를 도입하는 단계로서, 노즐은 재료의 표면으로의 도입을 위한 유체를 수용하고, 재료의 표면으로부터 유체를 회수하기 위한 하나 이상의 노즐 포트를 형성하는 노즐 본체, 및 노즐 본체로부터 연장되는 노즐 후드로서, 노즐 후드는 노즐 본체를 따라 길이방향으로 배치된 내부 채널을 형성하고, 노즐 후드는 노즐 본체를 따라 길이방향으로 배치된 하나 이상의 외부 채널을 더 형성하고, 내부 채널은 노즐 후드에 의해 형성된 하나 이상의 간극을 거쳐 하나 이상의 외부 채널과 유체 결합되는, 노즐 후드를 포함하는, 스캔 유체 도입 단계; 노즐을 거쳐 재료의 표면을 따라 스캔 유체를 유도하는 단계로서, 유체의 적어도 일부는 적어도 내부 채널 내에 보유되는, 스캔 유체 유도 단계; 및 스캔 유체를 하나 이상의 노즐 포트를 통해 재료의 표면으로부터 제거하는 단계를 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

본 요약은 이하의 상세한 설명에서 더 설명되는 개념 중에서 선택된 것을 간략화된 형태로 소개하기 위해 제공된다. 본 요약은 청구된 주제의 주요 특징 또는 필수적 특징을 확인하려는 것도 아니고, 청구된 주제의 범위를 결정하는 도움으로서 사용되고자 하는 것도 아니다.

상세한 설명은 첨부 도면을 참조하여 설명된다. 상세한 설명 및 도면에서의 상이한 경우에서의 동일한 도면 부호의 사용은 유사한 또는 동일한 아이템을 지시할 수 있다.
도 1a는 본 개시내용의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 통합된 분해 및 스캐닝을 위한 시스템의 등각도이다.
도 1b는 반도체 웨이퍼가 챔버 내에 위치설정되어 있는, 도 1a의 시스템의 등각도이다.
도 2a는 반도체 웨이퍼가 스캐닝 위치에 위치설정되어 있는, 도 1a의 시스템의 단면도이다.
도 2b는 반도체 웨이퍼가 분해 위치에 위치설정되어 있는, 도 1a의 시스템의 단면도이다.
도 2c는 반도체 웨이퍼가 헹굼 위치에 위치설정되어 있는, 도 1a의 시스템의 단면도이다.
도 3은 본 개시내용의 실시예에 따른, 도 1a의 시스템의 챔버 본체의 일부의 등각도이다.
도 4는 반도체 웨이퍼의 표면에 걸쳐 노즐을 위치설정하는 스캔 아암이 스캐닝 위치에 위치설정되어 있는, 도 1a의 시스템의 등각도이다.
도 5는 스캔 아암이 노즐을 위한 헹굼 스테이션에 위치설정되어 있는, 도 1a의 시스템의 부분 등각도이다.
도 6은 본 개시내용의 실시예에 따른, 반도체 웨이퍼의 스캐닝 프로세스 중에 반도체 웨이퍼 위의 제1 위치 및 후속하는 반도체 웨이퍼의 제2 위치에 위치설정된 스캔 아암의 평면도이다.
도 7a는 본 개시내용의 실시예에 따른, 반도체 웨이퍼 분해 및 스캐닝 시스템을 위한 노즐의 등각도이다.
도 7b는 도 7a의 노즐의 평면도이다.
도 7c는 도 7a의 노즐의 저면도이다.
도 7d는 7D-7D를 따라 취한, 도 7b의 노즐의 단면도이다.
도 7e는 본 개시내용의 실시예에 따른 노즐 후드 내에 배치된 다수의 채널을 갖는 노즐의 등각도이다.
도 7f는 도 7e의 노즐의 저면도이다.
도 7g는 유체가 내부 채널로 도입되고 있는, 도 7e의 노즐의 부분 저면도이다.
도 7h는 유체가 내부 채널과 외부 채널로 도입되고 있는, 도 7e의 노즐의 부분 저면도이다.
도 7i는 유체가 내부 채널과 외부 채널로부터 회수되고 있는, 도 7e의 노즐의 부분 저면도이다.
도 7j는 유체가 중앙 노즐 포트로부터 내부 채널로 도입되고 있는, 도 7e의 노즐의 부분 저면도이다.
도 7k는 유체가 중앙 노즐 포트를 거쳐 내부 채널과 외부 채널로 도입되고 있는, 도 7e의 노즐의 부분 저면도이다.
도 7l은 유체가 내부 채널과 외부 채널로부터 회수되고 있는, 도 7e의 노즐의 부분 저면도이다.
도 8a는 본 개시내용의 실시예에 따른, 반도체 웨이퍼의 통합된 분해 및 스캐닝을 위한 시스템을 위한 노즐 장착 조립체의 부분 단면도이다.
도 8b는 표면과 접촉하고 있는 도 8a의 노즐 장착 조립체의 부분 단면도이다.
도 8c는 표면으로부터 들어올려지고 수평화되어(leveled) 있는 도 8a의 노즐 장착 조립체의 부분 단면도이다.
도 9a는 본 개시내용의 실시예에 따른, 반도체 웨이퍼 분해 및 스캐닝 시스템을 위한 유체 핸들링 시스템의 개략도이다.
도 9b는 본 개시내용의 실시예에 따른, 화학적 블랭크 로딩 구성(chemical blank load configuration)에서의 도 9a의 유체 핸들링 시스템의 개략도이다.
도 9c는 본 개시내용의 실시예에 따른, 화학물질 주입 구성에서의 도 9a의 유체 핸들링 시스템의 개략도이다.
도 9d는 본 개시내용의 실시예에 따른, 노즐 루프 로딩 구성에서의 도 9a의 유체 핸들링 시스템의 개략도이다.
도 9e는 본 개시내용의 실시예에 따른, 노즐 로딩 구성에서의 도 9a의 유체 핸들링 시스템의 개략도이다.
도 9f는 본 개시내용의 실시예에 따른, 회수 구성에서의 도 9a의 유체 핸들링 시스템의 개략도이다.
도 10은 본 개시내용의 실시예에 따른, 반도체 웨이퍼 분해 및 스캐닝 시스템을 위한 분무기 유체 핸들링 시스템의 개략도이다.

개요

샘플 내의 미량 원소 농도 또는 양의 결정은 샘플의 순도, 또는 시약, 반응 성분 등으로서의 사용을 위한 샘플의 용인가능성의 지시를 제공할 수 있다. 예를 들어, 특정 생산 또는 제조 프로세스(예를 들어, 채광, 야금, 반도체 제조, 약학적 프로세싱 등)에서, 불순물에 대한 허용오차는 예를 들어 십억분의 1의 분율의 정도로 매우 엄격할 수 있다. 반도체 웨이퍼 프로세싱에 있어서, 웨이퍼는 웨이퍼의 능력을 열화시키거나 또는 감소된 캐리어 수명, 웨이퍼 구성요소의 유전 파괴 등으로 인해 웨이퍼를 동작 불가능하게 할 수 있는 금속 불순물과 같은 불순물에 대해 시험된다.

웨이퍼의 기상 분해(vapor phase decomposition)(VPD) 및 후속하는 스캐닝은 금속 불순물이 존재하는지 여부를 판정하기 위해 웨이퍼의 조성을 분석하는 기술이다. 전통적인 VPD 및 스캐닝 기술은 불순물 분석을 위한 실리콘 웨이퍼 또는 다른 재료 표면의 처리 및 스캐닝을 용이하게 하기 위해 제한된 처리량을 갖는다. 예를 들어, 시스템은 종종 VPD 절차를 위해 그리고 스캐닝 절차를 위해 개별 챔버를 이용한다. VPD 챔버에서, 표면에 존재하는 이산화실리콘 및 다른 금속 불순물은 증기(예를 들어, 불화수소산(HF), 과산화수소(H₂O₂), 이들의 조합)와 접촉하고 증기로서(예를 들어, 실리콘 테트라플루오라이드(SiF₄)로서) 표면으로부터 제거된다. 처리된 웨이퍼는 스캐닝을 위해 별개의 챔버로 운반되고, 여기서 액체 액적이 웨이퍼와 분해 증기의 반응 후의 잔류물을 수집하기 위해 처리된 웨이퍼 표면에 도입된다. 스캐닝 절차는 스캔 헤드로 웨이퍼의 표면 상에 액적을 보유하고, 스캔 헤드를 이동시키거나 스캔 헤드를 고정된 상태로 유지하면서 웨이퍼를 회전시켜 표면에 걸쳐 액적을 이동시키는 것을 수반할 수 있다. 웨이퍼의 다수의 회전 후에, 액적은 분해 후에 접촉된 표면으로부터 임의의 잔류물을 끌어당기도록 웨이퍼의 원하는 표면 영역과 상호작용한다. 그러나, 전통적인 웨이퍼 처리 기술은 처리 중에 분해 챔버로부터 스캔 챔버로, 헹굼 챔버로의 웨이퍼의 이동, 스캐닝 중에 웨이퍼 표면과 제한된 액적 상호작용을 갖는 스캔 노즐을 이용하는 것(즉, 표면 영역 전체 또는 그 일부와 액적을 상호작용시키기 위해 웨이퍼의 다수의 회전을 필요로 함) 등을 통해서 웨이퍼를 프로세싱하기 위해서는 상당한 양의 시간 및 장비를 필요로 한다. 또한, 이러한 웨이퍼의 핸들링은 잠재적으로 기술자 또는 다른 개인을 독성 불화수소산 또는 다른 위험한 화학물질에 노출시킬 수 있거나 또는 다양한 프로세스 챔버 사이의 웨이퍼의 이송 중에 웨이퍼에 대한 환경 오염의 위험을 증가시킬 수 있는데, 이는 또한 장비 및 장비 사이의 이송 메커니즘을 용이하게 하기 위한 상당한 물리적 프로세스 바닥 풋프린트를 필요로 한다.

이에 따라, 본 개시내용은, 적어도 부분적으로는, 반도체 웨이퍼 분해 및 스캐닝을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이고, 여기서 챔버가 단일 챔버 풋프린트로 반도체 웨이퍼의 분해 및 스캐닝을 용이하게 하고, 노즐이 웨이퍼 표면을 따라 유체의 스트림을 유도하기 위해 세장형 채널을 형성하는 노즐 후드에 의해 안내되는 노즐의 제1 포트와 노즐의 제2 포트 사이에서 반도체 웨이퍼의 표면을 따라 스트림을 유도한다. 챔버는, 예를 들어 배수 및 교차 오염의 방지를 위해 챔버 내의 유체 이동을 제어하면서 분해 및 헹굼을 위한 구역을 챔버 내에 제공하는 레지(ledge)와 함께, 반도체 웨이퍼가 웨이퍼 지지부 및 연계된 모터 시스템의 동작을 통해 통과할 수 있는 적어도 2개의 개구를 형성한다. 모터 시스템은, 웨이퍼를 로딩 및 언로딩하고, 노즐에 대한 접근을 제공하는 등을 하기 위해 모터 시스템에 의해 지지된 챔버 본체 위의 위치설정과 함께, 챔버 본체 내에서 반도체를 이동시키기 위해 챔버 본체에 관한 웨이퍼 지지부의 수직 위치를 제어한다. 챔버는 웨이퍼 지지부가 챔버의 내부 영역 내에 반도체 웨이퍼를 위치설정하는 동안 반도체 웨이퍼의 표면 바로 위에 분무기에 의해 에어로졸화되는 분해 유체를 유도하기 위한 분무기를 더 포함한다. 챔버는 예를 들어 분해 프로세스 중에 챔버 외부의 영역으로부터 챔버의 내부 영역을 격리하기 위해 챔버에 관하여 개방 및 폐쇄될 수 있는 덮개를 포함할 수 있다. 노즐은 회전가능 스캔 아암에 의해 챔버에 관하여 위치설정될 수 있고, 여기서 노즐은 덮개 폐쇄를 용이하게 하기 위해(예를 들어, 분해 절차 중에) 또는 헹굼 스테이션에서 노즐의 헹굼을 용이하게 하기 위해 챔버로부터 떨어져서 위치설정될 수 있다. 또한, 회전 스캔 아암은 스캐닝 절차 중에 반도체 웨이퍼에 걸쳐 노즐을 위치설정할 수 있다. 시스템은 블랭크의 준비를 위해, 시스템 구성요소를 헹굼하기 위해, 그리고 기타를 위해 웨이퍼의 표면으로부터 노즐로의 유체의 도입을 제어하기 위한 절환가능 선택 밸브 및 펌프를 포함하는 유체 핸들링 시스템을 이용할 수 있다. 스캐닝 절차 후 또는 중에, 스캐닝 유체는 스캐닝 유체의 조성의 분석 결정을 위해 수집되고 분석 디바이스(예를 들어, ICPMS 디바이스)에 보내질 수 있다.

예시적인 구현예

도 1a 내지 도 10은 본 개시내용의 다양한 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 통합된 분해 및 스캐닝을 위한 시스템("시스템(100)")의 양태를 도시한다. 시스템(100)은 일반적으로 웨이퍼로의 분해 유체의 도입을 통해 그리고 웨이퍼(108)의 표면으로의 스캐닝 유체의 도입 및 그로부터의 스캐닝 유체의 제거를 통해 반도체 웨이퍼(108)(때때로 본 명세서에서 "웨이퍼"라 칭함)의 적어도 분해 및 스캐닝 절차를 용이하게 하기 위해 챔버(102), 스캔 아암 조립체(104), 및 유체 핸들링 시스템(106)(예를 들어, 도 9a 내지 도 10에 적어도 부분적으로 도시되어 있음)을 포함한다. 본 개시내용은 반도체 웨이퍼의 분해 및 스캐닝에 관한 예시적인 구현예를 제공하지만, 본 개시내용은 반도체 웨이퍼를 수반하는 프로세스에 한정되는 것은 아니고 다른 재료 표면의 처리를 용이하게 할 수 있다. 챔버(102)는 단일 챔버 풋프린트를 갖는 각각의 웨이퍼 분해 및 웨이퍼 스캐닝을 위한 환경을 제공하고, 웨이퍼(108)를 보유하기 위한 웨이퍼 지지부(110) 및 시스템(100)의 분해 및 스캐닝 절차를 위해 또는 다른 절차 중에 웨이퍼(108)를 위치설정하기 위해 챔버(102)에 관한(예를 들어, 챔버(102) 내에서, 챔버(102) 위에서 등) 웨이퍼 지지부(110)의 수직 위치를 제어하기 위한 모터 시스템(112)을 포함한다. 모터 시스템(112)은 부가적으로 시스템(100)의 다양한 절차 중에 웨이퍼(108)를 회전시키기 위한 웨이퍼 지지부(110)의 회전 제어를 제공하고, 스캐닝 절차 중에 웨이퍼(108) 위의 위치로 그리고 노즐 세척을 위해 헹굼 스테이션(114)의 위치로 스캔 아암 조립체(104)의 노즐을 유도하기 위해 스캔 아암 조립체(104)의 회전 및 수직 제어를 제공한다. 구현예에서, 웨이퍼 지지부(110)는 예를 들어 웨이퍼 지지부(110)의 이동 중에 웨이퍼(108)를 웨이퍼 지지부(110)에 대해 고정된 상태로 보유하기 위한 진공 테이블을 포함한다.

챔버(102)는 프로세싱을 위해 웨이퍼(108)를 수용하기 위한 내부 영역(118)을 형성하는 챔버 본체(116)를 포함한다. 레지(120)가 챔버 본체(116)의 상부 부분(122)과 챔버 본체(116)의 하부 부분(124) 사이에서 내부 영역(118) 내로 돌출한다. 구현예에서, 챔버 본체(116)는 상부 부분(122)에 제1 개구(126)를 형성하며, 이를 통해 웨이퍼(108)가 내부 영역(118) 내로 수용될 수 있다. 구현예에서, 레지(120)는 상부 부분(122)과 하부 부분(124) 사이(예를 들어, 제1 개구(126)와 하부 부분(124) 사이)에서 내부 영역(118)의 중간 부분에 제2 개구(128)를 형성한다. 도 1a에 도시되는 예시적인 동작 중에, 시스템(100)은, 예를 들어 선단 통합 포드(front end unified pod)(FOUP) 또는 다른 위치로부터 웨이퍼(108)를 선택하고 선택된 웨이퍼(108)를 웨이퍼 지지부(110) 상에 도입하는(예를 들어, 웨이퍼 지지부(110) 상에 중심맞춤하는) 자동화 아암(50)의 동작을 통해 웨이퍼 지지부(110) 상에 반도체 웨이퍼(108)를 수용할 수 있다. 모터 시스템(112)은 웨이퍼(108)를 웨이퍼 지지부(110) 상에 배치하기 위해 자동화 아암(50)에 의한 웨이퍼 지지부(110)로의 접근을 허용하도록 챔버 본체(116)의 상부 부분(122)에, 그 위에, 또는 그에 인접하여 웨이퍼 지지부(110)를 위치설정할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼 지지부(110)는 웨이퍼(108)의 로딩 중에 제1 개구(126)에 인접한 제1 위치(예를 들어, 도 2a에 도시되어 있음)에 위치설정될 수 있다. 구현예에서, 웨이퍼 지지부(110)의 제1 위치는 웨이퍼(108)를 수용하기 위해 내부 영역(118)의 외부에 위치설정된다(예를 들어, 제1 개구(126)를 통해 연장됨).

시스템(100)은 외부 영역(132)으로의 분해 유체의 노출을 제한하면서 웨이퍼 분해를 용이하게 하기 위해 외부 영역(132)으로부터 내부 영역(118)을 격리하기 위한 덮개(130)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 덮개(130)는 제1 개구(126)에 걸쳐 위치설정될 때 제1 개구(126)를 덮기 위한 크기 및 형상을 가질 수 있다. 덮개(130)는 개방 위치(예를 들어, 도 1a에 도시됨)와 폐쇄 위치(예를 들어, 도 1b에 도시됨) 사이에 위치설정가능할 수 있다. 개방 위치는 자동화 아암으로의 접근을 제공하기 위해 웨이퍼 로딩 중, 스캐닝 절차 중, 웨이퍼 언로딩 절차 중 등에 이용될 수 있다. 구현예에서, 덮개(130)는 스캔 아암 조립체(104)의 노즐에 의한 웨이퍼(108)로의 접근을 제공하기 위해 웨이퍼 지지부(110)가 제1 개구(126)에 인접한 제1 위치에 있을 때 개방 위치에 있다. 폐쇄 위치는 분해 유체가 제1 개구(126)를 통해 챔버(102)를 떠나는 것을 방지하기 위해 웨이퍼 분해 절차 중에 이용될 수 있다. 구현예에서, 덮개(130)의 적어도 일부는 외부 영역(132)으로부터 내부 영역(118)을 격리하기 위해 챔버 본체(116)에 접촉한다. 웨이퍼(108)는 모터 시스템(112)에 의한 웨이퍼 지지부(110)의 수직 위치의 제어를 통해 내부 영역(118) 내에서 제2 위치로 이동된다. 예를 들어, 모터 시스템(112)은 개방 위치로부터 폐쇄 위치로의 덮개(130)의 이동 전 또는 중에 내부 영역(118) 내의 제2 위치로 웨이퍼 지지부(110)를 이동시킨다. 구현예에서, 덮개(130)는 챔버 본체(116)에 인접하여 위치설정되고 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 덮개(130)를 전이하기 위한 덮개 아암(136)을 거쳐 장착부(134)에 회전가능하게 결합된다.

웨이퍼 지지부(110)로의 웨이퍼(108)의 도입 후에, 시스템(100)은 웨이퍼(108)의 하나 이상의 표면 또는 에지의 분해를 용이하게 하기 위해 분해 구성으로 전이할 수 있다. 예를 들어, 모터 시스템(112)은 웨이퍼(108)를 레지(120)의 제2 개구(128)에 인접하게 위치설정하기 위해 제1 위치로부터 제2 위치로 웨이퍼 지지부(110)를 이동시킨다(예를 들어, 도 1b 및 도 2b에 도시되는 바와 같음). 구현예에서, 챔버(102)는 웨이퍼 지지부(110)가 모터 시스템(112)에 의해 제2 위치에 위치설정될 때 웨이퍼(108)의 표면 상에 분해 유체를 분사하기 위해 제1 개구(126)와 제2 개구(128) 사이에 위치설정된 분무기(138)를 포함한다. 따라서, 분해 유체는 분무기(138)에 의해 챔버(102) 내로 직접 분사된다. 분해 유체는 예를 들어 분무기(138)의 적어도 일부를 수용하는 전챔버(antechamber)(142) 내로 들어가는 도관(140)을 통해 유체 핸들링 시스템(106)으로부터의 하나 이상의 유체 라인을 거쳐 분무기(138)에 공급될 수 있다. 구현예에서, 분무기(138)의 적어도 일부는 챔버(102)의 벽 내에 적어도 부분적으로 배치된다. 예를 들어, 챔버 본체(116)는 내부 영역(118)과 전챔버(142) 사이에 개구(144)를 형성할 수 있고, 여기서 분무기(138)의 출구는 적어도 웨이퍼(108)의 상부 표면(146)을 덮어 분해하도록 제1 개구(126)와 제2 개구(128) 사이에서 내부 영역 내로 에어로졸화된 분해 유체를 분배할 수 있다.

구현예에서, 챔버(102)는 분해 유체가 웨이퍼(108)의 에지와 레지(120) 사이를 통과하는 것을 방지하기 위해 분해 중에 웨이퍼(108) 아래에 압력을 유발한다. 예를 들어, 챔버(102)는 분무기(138)로부터 내부 영역(118) 내로의 분해 유체의 도입 중에 내부 영역(118) 내로 가스 또는 다른 유체를 도입하기 위해 제2 개구(128)와 챔버 본체(116)의 하부 부분(124) 사이에 위치설정되는 내부 영역(118) 내에 가스 출구 포트(148)를 포함할 수 있다. 가스 출구 포트(148)로부터의 가스는 웨이퍼(108) 아래로의 분해 유체의 통과를 방지하기 위해 제2 개구(128)(예를 들어, 웨이퍼(108)의 에지와 레지(120) 사이)를 통한 가스의 상향 유동을 제공하기 위해 분무기(138)로부터 공급되는 에어로졸화된 분해 유체의 압력보다 큰 압력으로 도입될 수 있다. 구현예에서, 시스템(100)은 웨이퍼 지지부(110)가 제2 위치에 위치설정될 때 분무기(138)에 의해 웨이퍼(108)의 표면(146) 상으로 분해 유체를 도입하는 중에 가스 소스로부터 가스 출구 포트(148)로 가스를 도입하기 위해 가스 소스에 결합된 제어기를 포함한다. 예를 들어, 가스는 도관(140) 및 전챔버(142)를 통한 유체 라인을 거쳐 가스 출구 포트(148)에 공급될 수 있다. 구현예에서, 모터 시스템(112)은 에어로졸화된 분해 유체가 내부 영역(118) 내에 존재할 때 웨이퍼(108)를 스핀(spin)하기 위해 분해 절차 중에 웨이퍼 지지부(110)의 회전을 유발한다.

챔버(102)는 하나 이상의 배수구와 유체 연통하는 챔버 본체(116) 내의 하나 이상의 채널을 통해 내부 영역(118)으로부터 유체의 제거를 용이하게 할 수 있고, 여기서 이러한 유체는 예를 들어 과잉 분해 유체, 실리콘 테트라플루오라이드(SiF₄), 가스 출구 포트(148)에 의해 공급된 가스, 물, 수증기, 헹굼 유체, 또는 다른 유체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 챔버 본체(116)는 (예를 들어, 상호잠금 홈을 거쳐) 서로 적층되는 기부 부분(200), 중간 부분(202), 및 상부 부분(204)(예를 들어, 도 2b에 도시됨)을 포함할 수 있다. 기부 부분(200)은 챔버(102)의 내부 영역(118)으로부터 배수 도관을 거쳐 하나 이상의 배수 리셉터클(도시되지 않음)에 출구를 제공하는 하나 이상의 배수구(206)(예를 들어, 배수구(206A, 206B))를 형성할 수 있다. 구현예에서, 배수구(206A)는 제1 개구(126)와 제2 개구(128) 사이에 위치된 유체의 배수구(206A)로의 접근을 제공하기 위해 챔버 본체(116) 내의 채널과 유체 결합된다. 예를 들어, 중간 부분(202)은 하나 이상의 채널(208)을 형성할 수 있으며, 이 중 적어도 일부가 기부 부분(200)에 의해 형성된 하나 이상의 채널(210)의 적어도 일부와 수직으로 정렬되도록 중간 부분을 통해 연장된다. 채널(208)은 덮개(130)와 제2 개구(128) 또는 웨이퍼(108)의 표면(146) 사이의 내부 영역(118)에 보유된 유체가 채널(208) 내로, 채널(210)까지, 그리고 배수구(206A) 외부로 유동하는 것을 허용하기 위해 챔버 본체(116)(예를 들어, 상부 부분(204), 중간 부분(202), 또는 이들의 조합의)의 내부 표면(212)과 레지(120) 사이에 위치설정될 수 있다. 구현예에서, 배수구(206B)는 헹굼 절차(도 2c를 참조하여 본 명세서에 설명됨) 중에 헹굼 유체 또는 다른 유체가 챔버(102)의 내부 영역(118)을 떠나는 것을 허용한다.

웨이퍼(108)의 분해 후에, 시스템(100)은 별개의 스캐닝 시스템으로 웨이퍼(108)를 이송하지 않고 스캔 아암 조립체(104)에 의해 웨이퍼(108)의 표면(146)으로의 접근을 허용하기 위해 스캐닝 구성으로 전이할 수 있다. 스캐닝 구성으로 전이하기 위해, 모터 시스템(112)은 스캔 아암 조립체(104)에 의한 웨이퍼(108)의 표면(146)으로의 접근을 허용하기 위해 제2 개구(128)에 인접한 제2 위치로부터 제1 개구(126)에 인접한 또는 달리 챔버 본체(116)의 상부 부분(122)에 더 가까운 제1 위치로 웨이퍼 지지부(110)를 위치설정할 수 있다. 스캔 아암 조립체(104)는 일반적으로 웨이퍼(108)의 표면(146)에 스캔 유체를 도입하고 웨이퍼(108)의 표면(146)으로부터 스캔 유체를 회수하도록 구성되는 노즐(304)을 지지하는 노즐 하우징(302)에 결합된 회전가능 아암 지지부(300)를 포함한다. 모터 시스템(112)은 헹굼 스테이션(114)에서의 하나 이상의 위치(예를 들어, 도 2a에 도시됨)로부터 웨이퍼(108)에 인접한 또는 그 위의 하나 이상의 위치(예를 들어, 도 4에 도시됨)로 노즐 하우징(302) 및 노즐(304)을 위치설정하기 위해 회전가능 아암 지지부(300)의 회전, 회전가능 아암 지지부(300)의 수직 위치설정, 또는 이들의 조합을 제어할 수 있다. 노즐(304)의 예시적인 구현예가 도 7a 내지 도 7l을 참조하여 본 명세서에 더 설명된다. 구현예에서, 회전가능 아암 지지부(300)는, 웨이퍼 지지부(110)가 모터 시스템(112)에 의해 제1 위치에 위치설정될 때 노즐(304)을 웨이퍼(108)에 인접하여 위치설정하고, 웨이퍼 지지부(110)가 모터 시스템(112)에 의해 제2 위치에 위치설정될 때 노즐(304)을 개방 위치로부터 폐쇄 위치로의 덮개(130)의 경로 외부에 위치설정하기 위해 노즐(304)을 회전시키거나 또는 다른 방식으로 이동시킨다.

노즐(304)이 웨이퍼(108)에 인접한 또는 그 위의 위치에 있는 상태에서(예를 들어, 도 4에 도시됨), 유체 핸들링 시스템(106)은 웨이퍼(108)의 표면(146)의 스캐닝 절차를 용이하게 하기 위해 노즐(304)로의 그리고 그로부터의 스캐닝 유체의 도입을 제어할 수 있다. 도 7a 내지 도 7d를 참조하면, 노즐(304)의 예시적인 구현예가 도시되어 있다. 노즐(304)은 웨이퍼(108)의 표면(146)을 가로질러 유체의 스트림을 전달하도록 구성되는데, 이는 웨이퍼(108)에 걸쳐 스폿-크기 액적을 이동시키는 것보다 더 짧은 시간 기간에 웨이퍼(108)의 더 큰 표면 영역을 덮을 수 있다. 유체의 스트림은 웨이퍼(108)의 원하는 표면 영역을 제어가능하게 스캐닝하기 위해 노즐(304)에 의해 웨이퍼(108)의 표면(146)에 걸쳐 안내된다. 구현예에서, 노즐(304)은 웨이퍼(108)의 단일 회전으로 실질적으로 전체 표면(146)에 걸쳐 유체의 스트림을 안내한다. 구현예에서, 표면(146)의 웨지(wedge)(예를 들어, 웨이퍼(108)의 섹터 또는 그 일부)가 웨이퍼(108)의 단일 회전의 분율로 스캐닝될 수 있다. 노즐(304)은 입구 포트(502), 출구 포트(504), 제1 노즐 포트(506), 제2 노즐 포트(508), 및 노즐 후드(510)를 형성하는 노즐 본체(500)를 포함한다. 노즐(304)은 노즐 하우징(302) 내에 노즐(304)을 장착하기 위한 하나 이상의 장착 개구를 또한 포함할 수 있다. 입구 포트(502) 및 출구 포트(504)는 시스템(100)의 동작 중에 노즐(304) 내로 그리고 그로부터 외부로 유체의 유동을 유도하기 위해 유체 라인을 수용한다. 예를 들어, 노즐(304)은 보유 라인 또는 루프(예를 들어, 샘플 보유 루프)로부터 노즐(304) 내로 유체를 가압하는 제1 펌프(예를 들어, 시린지 펌프(syringe pump))의 작용을 통해 유체를 수용하고, 여기서 유체는 입구 포트(502) 내로 그리고 입구 포트(502)와 제1 노즐 포트(506)를 유체 연결하는 노즐 본체(500) 내의 채널(503)을 통해 유도된다. 유체는 이어서 제1 노즐 포트(506)를 통해 웨이퍼(108)의 표면(146) 상에 퇴적한다. 유체는 노즐 후드(510)와 노즐 본체(500) 사이에 형성된 채널(512)을 거쳐 연속적인 유체 스트림으로서 웨이퍼(108)의 표면(146)을 따라 유도되고, 여기서 유체는 후속하여 웨이퍼(108)의 표면(146)으로부터 제거된다. 예를 들어, 유체는 노즐 본체(500)를 통한 출구 포트(504)와 제2 노즐 포트(508) 사이의 유체 연통을 통해 제1 노즐 포트(506)로부터 원위의 채널(512)의 단부에서 제2 노즐 포트(508)를 통해 유체를 당기는 제2 펌프(예를 들어, 시린지 펌프)의 작용을 거쳐 표면(146)으로부터 제거될 수 있다. 이와 같이, 유체는 제1 노즐 포트(506)로부터 제2 노즐 포트(508)로의 전이 중에 웨이퍼(108)에 접촉하도록 허용된다. 채널(512)은 노즐 후드(510)에 의해 도움을 받아 소정 체적의 유체가 웨이퍼에 걸쳐 이동하는 것을 허용한다. 구현예에서, 채널(512)은 대략 300 μL의 체적을 갖는다. 그러나, 채널(512)의 체적은 300 μL로 한정되는 것은 아니고, 300 μL 미만의 체적 및 300 μL 초과의 체적을 포함할 수 있다. 예를 들어, 채널(512)의 체적은 원하는 양의 유체(예를 들어, 스캐닝 유체)를 표면(146)에 제공하기 위해 시스템(100)에 의해 프로세싱되는 웨이퍼(108)의 크기에 의존할 수 있다. 채널(512)의 길이는 시스템(100)에 의해 프로세싱될 웨이퍼(108)의 크기에 기초하여 선택될 수 있고, 구현예에서 채널(512)은 대략 웨이퍼(108)의 반경의 길이를 갖는다. 구현예에서, 채널(512)의 길이는 대략 20mm 내지 대략 500mm일 수 있다. 예를 들어, 채널(512)의 길이는 대략 150mm(예를 들어, 300mm 직경 웨이퍼를 수용하기 위해), 대략 100mm(예를 들어, 200mm 직경 웨이퍼를 수용하기 위해), 대략 225mm(예를 들어, 450mm 직경 웨이퍼를 수용하기 위해)일 수 있다.

노즐 후드(510)는, 제1 노즐 포트(506) 및 제2 노즐 포트(508) 각각에 인접하여 노즐 본체(500)로부터 연장되고, 제1 노즐 포트(506)와 제2 노즐 포트(508) 사이에서 노즐 후드(510)와 노즐 본체(500) 사이에 채널(512)을 형성한다. 노즐 후드(510)는, 노즐 후드(510)가 노즐 후드(510) 내에 제1 노즐 포트(506)와 제2 노즐 포트(508)를 둘러싸도록 채널(512) 내에 제1 노즐 포트(506) 및 제2 노즐 포트(508) 각각을 포함하도록 더 연장될 수 있다(예를 들어, 도 7c에 도시되는 바와 같음). 구현예에서, 노즐 본체(500)는 노즐(304)을 길이방향으로 가로질러 실질적 대향 측벽(514)을 포함한다. 대향 측벽(514)은 대향 부분(518)을 제공하도록 결합되거나 다른 방식으로 연장되는 테이퍼진 벽부(516)를 각각 포함한다. 구현예에서, 대향 부분(518)은 노즐 후드(510)의 적어도 일부를 형성하도록 실질적으로 수직이다. 노즐(304)은 단일편으로 형성될 수 있거나, 또는 노즐(304)의 부분들은 개별적으로 형성되고 함께 융합되거나 다른 방식으로 결합될 수 있다. 구현예에서, 노즐(304)은 클로로트리플루오로에틸렌(CTFE), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 또는 이들의 조합으로 형성된다.

노즐(304)의 채널(512)은 라운딩된 단부(513A, 513B)를 갖는 세장형 형상을 갖는다. 라운딩된 단부는, 예를 들어 노즐(304)을 통한 유체의 더 일관된 전달 및 흡입을 제공함으로써, 각진 단부와 비교하여 우수한 유체 핸들링 특징을 촉진할 수 있다. 구현예에서, 제1 노즐 포트(506)(여기서 유체가 노즐(304)로부터 웨이퍼(108) 상에 분배됨)는 채널(512)의 라운딩된 단부(513A)의 에지에 접하여 위치설정된다. 이러한 위치설정은, 웨이퍼(108)의 표면 상의 유체의 분할을 회피하면서, 일단 모든 유체가 웨이퍼(108)에 도입되었으면 제1 노즐 포트(506)로부터 유체 스트림을 깨끗하게 중단하는 것을 도울 수 있다. 구현예에서, 회전가능 아암 지지부(300)는 유체 핸들링 시스템(106)의 동작을 거친 제2 노즐 포트(508)를 통한 유체 스트림의 흡입을 촉진하기 위해 노즐(304)의 라운딩된 단부(513A)가 웨이퍼(108)의 에지에 걸쳐 연장되게 하기 위해 노즐 하우징(302)을 회전(예를 들어, 스캐닝 절차 후)시킨다. 예를 들어, 도 6에 도시되는 바와 같이, 노즐은 제1 시간(t₁)에 제1 위치(예를 들어, 스캔 위치)에 위치설정되고, 이에 의해 채널(512)이 표면(146)에 걸쳐 위치설정된다. 회전가능 아암 지지부(300)는 이어서 라운딩된 단부(513A)가 제1 위치로부터 대략 7도 회전된 제2 위치로 웨이퍼(108)의 에지를 지나 연장(예를 들어, 에지를 돌출)되게 하기 위해 제2 시간(t₂)에 노즐 하우징(302)을 회전시킨다. 구현예에서, 제2 노즐 포트(508)는 제1 노즐 포트(506)로부터 원위에 있는 라운딩된 단부(513B)의 대략 중심에 위치설정된다. 라운딩된 단부(513B)의 중심에 제2 노즐 포트(508)를 위치설정하는 것은, 라운딩된 단부(513B)의 에지에 접하는 것과 대조적으로, 웨이퍼(108)의 표면(146)에 걸친 유체의 이동을 정밀하게 제어하기 위한 유체 스트림의 분할 없이, 표면(146) 상의 유체 스트림의 유지를 용이하게 하면서 유체의 흡입을 용이하게 할 수 있다.

구현예에서, 노즐 후드(510)는 웨이퍼(108)의 표면(146)을 가로질러 유체의 유동을 유도하기 위한 다수의 채널을 형성한다. 예를 들어, 도 7e 내지 도 7l을 참조하면, 노즐(304)은 내부 채널(700) 및 노즐 본체(500)를 따라 길이방향으로 배치되는 하나 이상의 외부 채널(채널(702, 704)이 도시되어 있음)을 형성하는 노즐 후드(510)와 함께 도시되어 있다. 노즐 후드(510)는 제1 후드 부분(706) 및 제1 후드 부분(706)에 의해 형성된 노즐 후드(510)의 내부에 배치된 제2 후드 부분(708)과 함께 도시되어 있다. 내부 채널(700)은 제2 후드 부분(708)에 의해 경계지어진 내부 영역에 의해 형성되고, 외부 채널(702)은 제1 후드 부분(706)과 제2 후드 부분(708) 사이에 경계지어진 영역에 의해 형성된다. 제1 노즐 포트(506) 및 제2 노즐 포트(508)는 각각 노즐 후드(510)의 제1 단부(710) 및 노즐 후드(510)의 제2 단부(712)에서 제2 후드 부분(708)에 의해 경계지어진 내부 영역 내에 위치설정된다.

노즐(304)은 노즐(304)로부터 웨이퍼(108) 상으로의 유체의 도입 중에 내부 채널(700)로부터 외부 채널(702, 704)로 그리고 웨이퍼(108)로부터 노즐(304) 내로의 유체의 흡입 중에 외부 채널(702, 704)로부터 내부 채널(700)로 유체를 유도할 수 있다. 예를 들어, 노즐 후드(510)는 내부 채널(700)이 외부 채널(702, 704)과 유체 결합되게 하도록 제2 단부(712)에 간극(714)을 포함한다. 구현예에서, 간극(714)은, 유체를 노즐 후드(510) 내에서 웨이퍼(108)의 표면(146) 상의 스트림 구성으로 유지 및 수용하면서, 유체가 제1 내부 채널(700)과 외부 채널(702, 704) 사이를 통과할 수 있게 하기 위해, 제2 노즐 포트(508)의 위치와 노즐 후드(510)의 제2 단부(712)에서의 제1 후드 부분(706) 사이에서 제2 후드 부분(708)의 개구에 의해 형성된다. 예를 들어, 제2 단부(712)는 전형적으로 웨이퍼(108)의 중심에 또는 그에 인접하여 위치설정되는데, 이는 유체에 인가되는 접선력을 제한할 수 있고, 이는 스트림을 중단하고 노즐 후드(510) 외부에서 웨이퍼(108) 상에 미제어 액체를 갖는 것과 대조적으로 노즐(304) 내에 연속적인 유체 스트림을 유지하는 것을 도울 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 노즐(304)은 제2 후드 부분(708)의 상이한 위치에서 간극(714) 또는 추가의 간극을 포함할 수 있다.

예시적인 유동 경로가 도 7g 내지 도 7i를 참조하여 도시되어 있고, 여기서 유체는 제1 노즐 포트(506)를 거쳐 내부 채널(700)에 도입된다. 유체는 유체가 간극(714)에 도달할 때까지 내부 채널(700) 내에서 웨이퍼(108)의 표면(146)을 따라 유동한다. 유체는 이어서 표면(146)을 따라 간극(714)을 통해 각각의 외부 채널(702, 704) 내로 유동할 수 있고, 여기서 제1 후드 부분(706) 및 제2 후드 부분(708)은 외부 채널(702, 704) 내의 유체를 노즐 후드(510)의 제1 단부(710)를 향해 다시 유도한다. 제1 노즐 포트(506)에 도입된 유체의 양 및 웨이퍼(108)의 표면(146) 위의 제1 노즐 포트(506)의 높이는, 외부 채널(702, 704) 내로 통과하기 위해 충분한 유체가 존재하는지 여부 또는 유체가 내부 채널(700) 내에 완전히 유지되는지 여부, 또는 충분한 유체가 존재하는 경우 유체가 외부 채널(702, 704)을 따라 얼마나 멀리 통과하는지를 결정할 것이다. 구현예에서, 외부 채널(702, 704)은 노즐(304)에 관한 웨이퍼(108)의 회전 중에 웨이퍼(108) 위의 노즐(304)의 높이 또는 웨이퍼(108) 위의 노즐(304)의 높이의 변화에 관한 동작 버퍼를 제공한다. 예시적인 구현예에서, 노즐(304)은 노즐(304)과 표면(146) 사이의 높이차에 대해 약 0.2 mm 내지 약 0.8 mm로 변동할 수 있다(예를 들어, 약 250μL 내지 약 550μL 범위의 샘플 체적에 대해). 외부 채널(702, 704)은 내부 채널(700)과 표면(146) 사이에 보유된 유체의 체적이 유체 스트림을 긴장 상태로 유지하고 전체 노즐(304)을 가로질러 연속적인 액체 스트림을 유지하면서 변동하게 할 수 있다(예를 들어, 외부 채널(702, 704)이 필요에 따라 액체를 흡수하거나 방출함으로써). 유체의 회수는 도 7i의 예시적인 구현예에 도시되어 있다. 외부 채널(702, 704) 내에 보유된 유체는 내부 채널(700) 내에 보유된 유체의 유동에 의해 회수된다. 예를 들어, 유체는 내부 채널(700)과 외부 채널(702, 704) 사이에 연속적인 액체 스트림으로서 유지되기 때문에, 유체는 단일 포트(도 7i에 제2 노즐 포트(508)로서 도시되어 있지만, 대안적으로 제1 노즐 포트(506) 또는 중앙 노즐 포트와 같은 다른 노즐 포트일 수 있음)를 통해 회수될 수 있다.

구현예에서, 노즐(304)은 표면(146)에 유체를 도입하거나 그로부터 유체를 제거하기 위한 하나 이상의 추가적인 또는 대안적인 유체 포트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 노즐(304)은 노즐 후드(510)의 제1 단부(710)와 제2 단부(712) 사이에서 내부 채널(700) 내에 배치된 제3 노즐 포트(716)를 포함할 수 있다. 제3 노즐 포트(716)는, 예를 들어 노즐 본체(500)를 통한 하나 이상의 채널을 통해, 노즐 본체(500)에 의해 형성된 하나 이상의 입구 또는 출구 포트와 유체 연결될 수 있다. 구현예에서, 제3 노즐 포트(716)는 내부 채널(700)의 길이방향을 따라 대략 중심 위치에 배치되어, 노즐(304)의 충전 동작 중에, 유체는 내부 채널(700) 내에서 제1 단부(710) 및 제2 단부(712)를 향해 동시에 이동하게 된다(예를 들어, 도 7j에 도시됨). 유체가 제3 노즐 포트(716)를 통해 제공된 유체로부터 내부 채널(700)을 충전함에 따라, 유체는 간극(714)을 통과하여 외부 채널(702, 704)의 적어도 일부를 충전할 수 있다(예를 들어, 도 7k에 도시됨). 유체의 회수는 이어서 본 명세서에 설명된 바와 같이 회수 포트(예를 들어, 제1 노즐 포트(506), 도 7l에 도시된 제2 노즐 포트(714), 제3 노즐 포트(716), 다른 포트 등)를 통해 유체를 견인함으로써 발생할 수 있다.

웨이퍼(108)의 표면(416) 위의 노즐(304)의 위치는 스캔 절차 중에 채널(512) 내에 지지된 유체의 양에 영향을 미칠 수 있다. 시스템(100)은 원하는 양의 유체가 웨이퍼(108)의 표면(146)을 따라 노즐 후드(510)에 의해 안내되는 것을 용이하게 하기 위해 노즐로의 스캐닝 유체의 도입 전에 표면(416) 위의 원하는 높이가 성취되는 것을 보장하기 위한 제로화 절차(zeroing procedure)를 포함할 수 있다. 예시적인 제로화 절차가 도 8a 내지 도 8c에 관하여 도시되어 있으며, 여기서 스캔 아암 조립체(104)의 양태는 본 개시내용의 다양한 실시예에 따라 도시되어 있다. 스캔 아암 조립체(104)는 웨이퍼(108)에 관한 노즐(304)의 정렬을 용이하게 하여, 제1 노즐 포트(506) 및 제2 노즐 포트(508)는 유체가 인가되고 제거되는 웨이퍼(108)의 표면(146)에 관하여 수평화되게 된다. 시스템(100)은 시스템(100)에 의해 프로세싱되는 각각의 웨이퍼(108)마다 정렬 또는 수평화 절차를 겪을 수 있고(예를 들어, 챔버(102)로부터 제거되는 제1 웨이퍼의 스캐닝과 챔버(102)에 도입되는 제2 웨이퍼의 스캐닝 사이에서) 또는 필요에 따라 노즐(304)이 예를 들어 다음 스캐닝 절차 전에 챔버(102)에 의해 보유된 웨이퍼(108)에 관하여 수평화되는 것을 보장한다. 일반적으로, 노즐(304)은 노즐(304)이 노즐 하우징(302)에 의해 지지되는 동안 노즐 하우징(302)에 관하여 소정의 운동 범위를 갖는 것을 허용하도록 노즐 하우징(302)과 이동가능하게 결합된다. 노즐 하우징(302)은, 노즐(304)의 적어도 일부가 연장 위치(예를 들어, 도 8a에 도시됨)와 후퇴 위치(예를 들어, 도 8b 및 도 8c에 도시됨) 사이에서 전이할 때 통과할 수 있는 개구(520)를 형성한다. 예를 들어, 노즐(304)의 상부 부분은 노즐 하우징(302) 내에 위치설정될 수 있고, 여기서 노즐(304)의 추가적인 부분은 노즐(304)이 연장 부분으로부터 후퇴 부분으로 전이될 때 개구(520)를 거쳐 노즐 하우징(302)의 내부 내로 도입될 수 있다. 예를 들어, 노즐(304)이 제로화 표면(522)에 접촉하도록 위치설정될 때, 노즐 후드(128)는 표면(522)에 접촉하여 표면(522)에 관하여 수평 위치로 노즐(304)을 가압할 수 있다. 노즐 하우징(302)은 이어서 노즐(304)의 위치를 적소에 잠그도록 작동할 수 있어, 노즐(304)이 표면(522)으로부터 들어올려질 때(예를 들어, 스캔 위치로) 노즐(304)을 표면(522)과의 수평 상태로 유지한다. 노즐 하우징(302)은 노즐 하우징(302)에 관하여 노즐(304)을 해제가능하게 고정하기 위한 기계적, 전기적, 또는 전기기계적 잠금 디바이스를 포함할 수 있다. 구현예에서, 표면(522)은 웨이퍼(108)의 표면(146), 웨이퍼 지지부(110)의 표면(예를 들어, 웨이퍼 지지부(110) 상으로의 웨이퍼(108)의 로딩 전), 헹굼 스테이션(114)의 표면, 또는 반도체 웨이퍼의 수평 특성과 일치하는 구조를 갖는 다른 표면을 포함하며, 따라서 노즐(304)이 표면(522)과 접촉할 때, 노즐 후드(128), 제1 노즐 포트(506), 제2 노즐 포트(508) 등은 웨이퍼(108)에 관하여 적절하게 위치설정될 수 있게 된다.

구현예에서, 노즐 장착 조립체(500)는 노즐(304)을 회전가능 아암 지지부(300)에 결합하기 위한 노즐 하우징(302)을 포함한다. 노즐(304)은 노즐 하우징(302)의 돌출부(528)와 상호작용하기 위한 개구(526)를 형성하는 커플러(524)를 거쳐 노즐 하우징(302)에 결합될 수 있다. 돌출부(528)는 개구(526)의 폭 또는 직경보다 작은 폭 또는 직경을 갖는 체결구, 핀, 또는 다른 구조체를 포함할 수 있고, 따라서 스캔 아암 조립체(104)가 제1 상태(예를 들어, 수평화 상태)에 있을 때, 개구(526)의 상부는 돌출부(528) 상에 놓이게 되고, 이는 커플러(524)를 거쳐 노즐 하우징(302)에 관하여 노즐(304)의 더 낮은 또는 연장된 위치를 제공하게 된다(예를 들어, 도 8a에 도시되는 바와 같음). 시스템(100)은 노즐(304)이 표면(522)에 접촉하게 하도록 회전가능 아암 지지부(300)가 노즐 하우징(302)을 하강하게 함으로써 정렬 또는 수평화 절차를 구현할 수 있다(예를 들어, 도 8b에 도시되는 바와 같음). 예를 들어, 노즐(304)이 표면(522)에 접촉함에 따라, 커플러(524)는 돌출부(528)에 관하여 상향으로 가압되고, 따라서 돌출부(528)는 개구(526)의 상부와의 접촉을 거쳐 커플러(524)를 지지하지 않게 된다. 표면(522)과 노즐(304)의 접촉 후에, 노즐(304)은 후퇴 위치에 있고 시스템(100)은 노즐 하우징(302)에 관한 노즐(304)의 위치를 고정하기 위해 잠금 구조체(530)(예를 들어, 노즐 하우징(302) 내에 통합됨)를 작동할 수 있다. 예를 들어, 커플러(524)는 잠금 구조체(530) 내에 합체된 전자석에 의해 발생된 자기장에 의해 고정될 철계 재료를 포함할 수 있다. 전자석은 예시적인 실시예에서 잠금 구조체(530)의 부분으로서 도시되어 있지만, 공압 솔레노이드 액추에이터, 기계적 잠금부, 전기기계적 잠금부 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 잠금 구조체가 이용될 수 있다.

노즐 하우징(302)은, 예를 들어 노즐(304)이 연장 상태, 후퇴 상태, 또는 상이한 위치에 있는지 여부를 판정하기 위해, 노즐 하우징(302)에 관한 노즐(304)의 위치를 모니터링하기 위한 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 구현예에서, 노즐 하우징(302)은 커플러(524)의 존재 또는 부재를 검출하고 시스템(100)의 제어기에 의해 수신된 신호를 발생시키거나 발생을 중지하기 위한 센서(532)를 포함한다. 센서(532)는 커플러(524)의 제1 측면에 광원을 그리고 커플러(524)의 제2 대향 측면에 검출기를 갖는 광학 스위치를 포함할 수 있다. 커플러(524)는 인덱싱 절취부(indexing cutout)를 포함할 수 있고, 그 일부는 센서(532)의 광원과 검출기 사이를 통과한다. 노즐(304)이 연장 위치에 있을 때(예를 들어, 잠금 구조체(530)가 결합되지 않음), 광원으로부터의 광은 커플러(524)의 인덱싱 절취부를 통과하고 커플러(524)의 다른 측면 상의 검출기에 의해 검출된다. 센서(532)는 이어서 광의 검출을 지시하는 신호를 출력하거나 신호 출력을 중지하며, 이는 노즐(304)이 연장 위치에 있다는 것을 시스템(100)에 지시한다. 예를 들어, 표면(522) 상에서 수평화된 후에 노즐(304)이 후퇴 위치에 있을 때, 커플러(524)의 본체는 센서(532)의 광원과 검출기 사이에 위치설정되어, 광이 검출기에 도달하는 것을 막는다. 센서(532)는 광원의 비검출을 지시하는 신호를 출력하거나 신호 출력을 중지할 것이다. 이러한 신호 또는 그 결여는 노즐(304)이 후퇴 위치에 있다는 것을(예를 들어, 잠금 구조체(530)에 의해 노즐 하우징(302) 내에 지지됨) 시스템(100)에 지시한다. 센서(532)의 동작은 노즐(304)이 소정 동작 기간 후에 여전히 후퇴된 및 수평화된 위치에 있는 것을 보장하기 위해 시스템 체크를 제공할 수 있다. 센서(532)로부터의 출력의 변화는 재수평화 절차가 적절할 수 있고, 잠금 구조체(530)가 평가되어야 한다는 것 등을 지시할 수 있다. 대안적으로, 인덱싱 절취부는, 노즐(304)이 후퇴 위치에 있을 때, 검출기가 인덱싱 절취부와 정렬되고, 노즐(304)이 연장 위치에 있을 때, 커플러(524)의 본체가 광을 차단하도록 재위치설정될 수 있다.

노즐(304)이 표면(522)에 관하여 수평화되고 잠금 구조체(530)를 거쳐 적소에 잠길 때, 회전가능 아암 지지부(300)는 노즐(304)이 수평화된 위치에 유지되는 동안, 표면(522)(예를 들어, 도 8c에 도시되는 바와 같음)으로부터 노즐(304)을 들어올릴 수 있다. 회전가능 아암 지지부(300)는 이어서 노즐(304)을 스캔 위치에 위치설정하거나 또는 다른 방식으로 노즐(304)을 이동시킬 수 있다(예를 들어, 노즐(304)을 수평화하는데 사용되는 표면(522)이 지지부(106)인 경우 웨이퍼(108)가 웨이퍼 지지부(110) 상에 위치설정되는 것을 허용하기 위해).

노즐 하우징(302)은 노즐(304)에 유체를 도입하고 노즐(304)로부터 유체를 제거하는 것을 용이하게 하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 구현예에서, 노즐 하우징(302)은 노즐(304) 내로 및 외로의 유체의 유동을 제어하기 위해 유체 핸들링 시스템(106)의 동작을 제어하도록 노즐(304)의 입구 포트(502)와 출구 포트(504) 중 하나 이상에 인접한 하나 이상의 센서(센서(534A, 534B)가 도시되어 있음)를 포함한다. 센서(534A, 534B)는 시스템(100)의 유체 라인 내의 액체의 유동 또는 그 부재를 감지하기 위한 광학 센서, 용량성 센서, 초음파 센서, 또는 다른 센서, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 시스템(100)은 유체 라인 커플러(536A, 536B)에 결합되는 유체 핸들링 시스템으로부터의 유체 라인을 포함할 수 있으며, 유체 라인 커플러를 통해 센서(534A, 534B)는 유체 라인 내부의 유체의 존재 또는 부재를 검출할 수 있다. 출력 신호 또는 그 결여는 노즐(304)에 유체를 도입하거나 그로부터 유체를 제거하는데 이용되는 펌프를 포함하지만 이에 한정되지 않는 유체 핸들링 시스템(106)의 하나 이상의 구성요소의 동작을 제어할 수 있다.

시스템(100)은 예를 들어 스캔 절차 후의 웨이퍼(108)를 위한 그리고 노즐(304)을 위한 헹굼 절차를 용이하게 한다. 도 2c를 참조하면, 챔버(102)는 웨이퍼(108)의 헹굼을 용이하게 하기 위한 헹굼 구성으로 도시되어 있다. 헹굼 구성으로 전이하기 위해, 모터 시스템(112)은 제1 개구(126)에 인접한 제1 위치(예를 들어, 스캐닝 위치) 또는 다른 위치로부터 챔버 본체(116)의 하부 부분(124)과 레지(120) 사이의 헹굼 위치로 웨이퍼 지지부(110)를 위치설정할 수 있다. 헹굼 유체가 예를 들어 노즐 하우징(302) 상의 또는 시스템(100)에 다른 방식으로 제공된 헹굼 포트를 통해 웨이퍼(108)에 도입될 수 있고, 이에 의해 모터 시스템(112)은 헹굼 유체의 제거를 유발하도록 웨이퍼(108)를 스핀할 수 있다. 헹굼 유체는 이어서 챔버 본체(116)의 내부에 충돌하고 배수구(206B)로 유동하여 챔버(102)의 내부 영역(118)을 떠날 수 있다. 노즐(304)을 세척하기 위해, 회전가능 아암 지지부(300)는 헹굼 스테이션(114)의 하나 이상의 홈통에 관하여 노즐(304)을 위치설정할 수 있다. 예를 들어, 헹굼 스테이션(114)은 노즐 후드(510), 채널(512), 또는 노즐(304)의 다른 부분과 상호작용하도록 헹굼 유체 소스로부터 헹굼 유체가 도입되는 세장형 채널을 갖는 제1 홈통(115A)(예를 들어, 도 5에 도시됨)을 포함할 수 있다. 노즐(304)은 도 1a 및 도 1b에서 제1 홈통(115A) 내에 위치설정되어 도시되어 있다. 헹굼 스테이션(114)은 노즐(304)에 대해 충돌하도록 세장형 채널 내로 건조 가스를 도입하기 위해 건조 가스 소스(예를 들어, 질소 또는 다른 불활성 가스)와 결합된 세장형 채널을 갖는 제2 홈통(115B)을 또한 포함할 수 있다. 노즐(304)은 도 5에서 제2 홈통(115B) 내에 위치설정되어 도시되어 있다.

이제 도 9a 내지 도 10을 참조하여, 시스템(100)의 예시적인 유체 핸들링 시스템(106)이 본 개시내용의 다양한 실시예에 따라 설명된다. 예를 들어, 유체 핸들링 시스템(106)은 분석 시스템에 의한 분석을 위해 시스템(100)에 의해 이용되는 화학물질의 화학적 블랭크의 준비를 용이하게 할 수 있고, 챔버(102) 내에서의 사용을 위해 요구시에 그리고 원하는 비율에 따라 분해 유체의 준비를 용이하게 할 수 있고, 챔버(102) 내에서의 사용을 위해 요구시에 그리고 원하는 비율에 따라 스캐닝 유체의 준비를 용이하게 할 수 있으며, 이들의 조합을 행할 수 있다. 도시되는 바와 같이, 유체 핸들링 시스템(106)은 시스템(100)의 다른 구성요소(예를 들어, 노즐(304)), 분석 시스템 등과 상호작용하도록 유체 핸들링 시스템을 통해 유체를 끌어당기고 가압하기 위한 펌프(600, 602, 604, 606, 608, 610, 612)를 포함하는 펌프 시스템을 포함한다. 펌프 시스템은 시린지 펌프를 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 시스템(100)은 상이한 펌프 유형 또는 시스템, 펌프 유형 또는 시스템의 조합 등을 이용할 수 있다. 웨이퍼(108)의 분해 절차 중에 챔버(102)의 분무기(138)에 분해 유체를 도입하기 위한 유체 핸들링 시스템(106)의 예시적인 구성이 도 10에 도시되어 있다. 펌프(612)는 제1 구성에서의 밸브(616) 및 제1 구성에서의 밸브(618)에 의해 분해 유체 소스(613)로부터 보유 라인(예를 들어, 분해 유체 보유 루프(614)) 내로 불화수소산(HF) 또는 다른 분해 유체(들)를 끌어당길 수 있다. 밸브(616)의 제2 구성에서, 가스 소스(619)로부터의 가스는 분해 유체를 분무기(138)에 가압하는데 사용되는 작동 유체 사이에 장벽을 제공하기 위해 분해 유체를 보유하는 유체 라인 내로 도입될 수 있다. 밸브(618)의 제2 구성에서, 펌프(612)는 작동 용액(예를 들어, 탈이온수 또는 다른 유체)을 끌어당길 수 있고, 여기서 밸브(618)는 제1 위치로 절환될 수 있고 밸브(616)는 제3 구성으로 절환될 수 있어 펌프(612)와 분무기(138) 사이의 유체 연통을 제공하고, 이에 의해 펌프(612)는 분해 유체 보유 루프(614) 내에 보유된 분해 유체에 대해 작동 용액을 가압하여(예를 들어, 임의의 중간 공극을 거쳐) 분해 유체를 분무기(138)에 도입한다. 웨이퍼(108)의 분해 후에, 시스템(100)은 불순물의 결정을 위해 웨이퍼(108)를 스캐닝할 수 있다.

도 9a를 참조하면, 유체 핸들링 시스템(106)은 예시적인 화학물질 로딩 구성으로 도시되어 있다. 펌프(604, 606, 608)는 제1 밸브 구성에서 밸브(626)를 거쳐 화학물질 소스(620, 622, 624)로부터 각각 화학물질을 끌어당긴다. 화학물질은, 예를 들어 불화수소산(HF), 과산화수소(H₂O₂), 탈이온수(DIW), 또는 다른 유체를 포함할 수 있다. 밸브(626)의 제2 밸브 구성(도 9a에 도시됨)에서, 각각의 펌프(604, 606, 608)는 유체 라인 커넥터(예를 들어, 매니폴드(628) 또는 다른 커넥터)와 유체 결합되고, 이에 의해 각각의 펌프에 의해 끌어당겨진 화학물질은 조합되고 혼합되는 것이 허용된다. 조합된 유체는 제1 밸브 구성에서 조합된 유체를 보유 라인(예를 들어, 보유 루프(632))에 유도하는 밸브(630)로 유도된다. 구현예에서, 시스템 제어기는 각각의 펌프에 의해 핸들링되는 각각의 유체의 유량을 제어하기 위해 각각의 펌프(604, 606, 608)의 동작을 독립적으로 제어하고, 이에 의해 혼합 후에 보유 루프(632) 내로 유도되는 혼합된 유체의 제어된 조성을 제공한다. 구현예에서, 제1 유체 혼합물은 제1 스캔 절차 중에 웨이퍼(108)와 상호작용하는데 사용될 수 있고, 제2 유체 혼합물은 제2 스캔 절차 중에 웨이퍼(108)와 상호작용하도록 제2 유체 혼합물을 도입하기 위해 펌프 시스템(604, 606, 608)의 상이한 동작 제어에 의해 요구시에 준비될 수 있다. 추가적인 유체 혼합물이 요구시에 준비되고 원하는 바에 따라 웨이퍼(108)에 도입될 수 있다. 구현예에서, 보유 루프(632)는 재충전의 필요 없이 다수의 웨이퍼를 위한 스캐닝 절차를 지원하는 체적을 갖는다. 예를 들어, 스캐닝 용액이 준비될 수 있고, 여기서 스캐닝 용액(예를 들어, "블랭크" 샘플)의 일부는 용액이 웨이퍼 상에서의 사용을 위한 동작 제약 내에 있는 것을 검증을 위해 분석 시스템으로 보내질 수 있다. 보유 루프(632) 내의 스캐닝 용액의 나머지는 이어서, 스캐닝 용액이 사용에 적합한 것으로 미리 검증된 상태에서, 다수회 스캐닝 절차에 사용될 수 있다. 분석을 위한 화학적 블랭크의 예시적인 로딩이 도 9b를 참조하여 도시되어 있다.

도 9b를 참조하면, 유체 핸들링 시스템(106)은 노즐(304)을 통해 화학적 블랭크를 통과시키지 않고 분석을 위해 블랭크를 보내는 예시적인 노즐 바이패스 구성으로 도시되어 있다. 노즐 바이패스 구성에서, 펌프(610)는 보유 루프(632) 내에 보유된 유체를 제1 밸브 구성에서의 밸브(636) 및 제1 밸브 구성에서의 밸브(638)를 거쳐 샘플 보유 라인(예를 들어, 샘플 보유 루프(634))으로 가압하기 위해 보유 루프(632)와(예를 들어, 제2 밸브 구성에서의 밸브(630)와) 유체 연통한다. 유체가 샘플 보유 루프(634) 내에서 격리될 때, 유체 핸들링 시스템(106)은 구성을 샘플 주입 구성으로 구성을 절환하여 샘플을 분석을 위한 분석 시스템으로 이송할 수 있다. 분석 시스템은 미량 원소 조성물 결정을 위해 유도 결합 플라즈마 분광 기기를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 9c를 참조하면, 유체 핸들링 시스템(106)은 예시적인 화학물질 주입 구성으로 도시되어 있고, 이에 의해 보유 루프(632)는 하나 이상의 이송 메커니즘과 유체 연통한다. 예를 들어, 구현예에서, 밸브(638)는 보유 루프(632) 내에 보유된 샘플을 제1 밸브 구성에서의 밸브(644) 및 제1 밸브 구성에서의 밸브(646)를 거쳐 샘플 분석 시스템으로의 이송 라인(642)으로 가압하기 위해 보유 루프(632)를 가스 이송 소스(예를 들어, 질소 압력 소스(640))와 유체 결합하는 제2 구성(도 9c에 파선으로 도시됨)에 있다. 구현예에서, 밸브(638)는 제1 밸브 구성(도 9c에 실선으로 도시됨)에서의 밸브(648)를 거쳐 보유 루프(632)를 펌프(602)와 유체 결합하는 제3 밸브 구성(도 9c에 실선으로 도시됨)에 있으며, 이는 보유 루프(632) 내에 보유된 샘플을 제1 밸브 구성에서의 밸브(644) 및 제1 밸브 구성에서의 밸브(646)를 거쳐 샘플 분석 시스템으로의 이송 라인(642)으로 가압한다. 펌프(602)는 샘플을 이송 라인(642)으로 가압하기 위해 작동 용액(예를 들어, DIW 소스(650)로부터의 탈이온수)을 사용할 수 있다. 구현예에서, 유체 핸들링 시스템(106)은, 예를 들어 작동 용액의 가압 전에 보유 루프(632) 내로 기포(예를 들어, 질소 압력 소스(640)로부터의 것)를 도입함으로써 작동 유체와 샘플 사이에 유체 간극을 도입한다. 구현예에서, 유체 핸들링 시스템(106)은 이송 라인(642) 내의 유체의 존재 또는 부재를 검출하기 위해 이송 라인(642)에 인접한 센서(652)를 포함한다. 예를 들어, 센서(652)는 보유 루프(632)로부터 가압된 샘플의 후단을 검출할 수 있고(예를 들어, 라인 내의 기포를 검출함으로써), 여기서 센서 신호 또는 그 결여는 유체 라인(654)을 거쳐 펌프(602)를 이송 라인(642)과 유체 연결하기 위해 밸브(646, 648)의 구성을 제2 밸브 구성(도 9c에 파선으로 도시됨)으로 절환하도록 유체 핸들링 시스템(106)의 제어기에 통지할 수 있다. 이러한 구성에서, 유체 핸들링 시스템(106)의 다른 부분은 샘플 이송 중에 이들 다른 부분의 헹굼을 허용하기 위해 샘플 분석기로의 샘플의 이송으로부터 격리된다.

도 9d를 참조하면, 유체 핸들링 시스템(106)은 예시적인 노즐 루프 로딩 구성으로 도시되어 있고, 여기서 보유 루프(632)는 유체를 노즐(304)에 도입하도록 준비하기 위해 노즐 보유 라인(예를 들어, 노즐 보유 루프(656))과 유체 연통한다. 노즐 루프 로딩 구성에서, 펌프(610)는 제2 밸브 구성에서의 밸브(636) 및 제1 밸브 구성에서의 밸브(658)를 거쳐 보유 루프(632) 내에 보유된 유체를 노즐 보유 루프(632)로 가압하기 위해 보유 루프(632)와(예를 들어, 제2 밸브 구성에서의 밸브(630)와) 유체 연통한다. 구현예에서, 노즐 보유 루프(632)는 대략 500 μL의 체적을 갖고, 반면에 보유 루프(632)는 펌프(604, 606, 608)의 동작을 통해 스캔 용액의 각각의 준비를 위해 노즐 보유 루프(632)의 충전을 허용하기 위해 대략 5 내지 20 mL의 체적을 갖는다. 유체가 노즐 보유 루프(656) 내에 격리될 때, 유체 핸들링 시스템(106)은 웨이퍼(108)의 스캐닝 절차를 위해 유체를 노즐(304)로 이송하거나 또는 노즐 블랭크 샘플을 취하기 위해(예를 들어, 헹굼 스테이션(114)의 표면과 같은 불활성 표면으로 유체를 도입하고, 분석을 위해 불활성 표면으로부터 샘플을 제거하기 위해) 구성을 노즐 로딩 구성으로 절환할 수 있다.

도 9e를 참조하면, 유체 핸들링 시스템(106)은 예시적인 노즐 로딩 구성으로 도시되어 있고, 여기서 펌프(600)는 유체를 노즐 보유 루프(656)로부터 노즐(304)로 가압하도록 제2 밸브 구성에 있는 밸브(658)를 거쳐 노즐 보유 루프(656) 및 노즐(304)과 유체 연통한다. 구현예에서, 스캐닝 절차 중에, 노즐(304)이 펌프(600)에 의해 로딩되는 동안 웨이퍼(108)는 고정된 상태로 보유된다. 구현예에서, 시스템(100)은 노즐(304)을 유체로 충전하기 전에 노즐(304)의 제로화 동작(예를 들어, 도 8a 내지 도 8c를 참조하여 설명됨)을 수행한다. 노즐은 이어서 웨이퍼(108)에 걸쳐 스캔 위치에 배치되고, 여기서 펌프(600)는 유체를 노즐 보유 루프(656)로부터 노즐 본체(500)를 통해 노즐(304)의 입구 포트(506)로, 제1 노즐 포트(506)로 그리고 웨이퍼(108)의 표면(146) 상으로(또는 노즐 블랭크 분석을 위해 불활성 표면 상으로) 가압하도록 동작할 수 있다. 구현예에서, 유체 핸들링 시스템(106)의 제어기는 충전된 노즐(304)을 지시하는 노즐(304)에 도입된 유체 또는 노즐을 떠나는 유체의 존재 또는 결여를 검출하는 센서(534A, 534B)로부터의 감지 신호 또는 그 결여에 기초하여 펌프(600)의 동작을 제어한다. 구현예에서, 센서(534A)에 의한 유체의 선단의 검출은 펌프(600)가 노즐(304)에 도입되는 유체의 유량을 감소시키게 한다(예를 들어, 대략 50 μL/min 유량으로부터 10 내지 20 μL/min 유량으로). 구현예에서, 펌프(600)는 유체의 후단이 센서(534B)에 의해 레지스터(register)될 때까지 노즐(304)을 충전하도록 동작한다. 펌프(600)는 이어서 노즐(304) 내로 유체의 후단을 가압하도록 소정 시간 기간 동안 동작할 수 있고, 이어서 동작을 정지하며, 이에 의해 노즐 보유 루프(656)에 의해 이전에 보유된 모든 유체는 웨이퍼(108)의 표면(146) 상에(또는 노즐 블랭크가 수행되는 경우 불활성 표면 상에) 위치설정된다. 유체는 이어서 노즐(304)에 의해 표면(146) 상에 지지된다. 구현예에서, 유체의 일부는 노즐 후드(510)로부터 돌출할 수 있지만, 예를 들어 접착력을 통해 채널(512) 내의 유체의 나머지와 접촉하여 유지될 수 있다. 시스템(100)은 이어서 웨이퍼(108)의 표면(146)에 걸쳐 노즐(304)을 스캐닝하는 것으로 전이한다. 스캐닝 절차 중에, 모터 시스템(112)은 웨이퍼(108)를 회전시키고(예를 들어, 대략 2 rpm으로), 이에 의해 노즐(304)에 의해 지지된 유체는 웨이퍼(108)의 표면(146)에 걸쳐 이송된다. 구현예에서, 유체는 웨이퍼(108)의 단일 회전으로 웨이퍼(108)의 실질적으로 전체 표면(146)과 상호작용하지만, 추가적인 회전이 수행될 수 있다. 예를 들어, 스캐닝 절차는 유체가 웨이퍼(108)의 전체 표면에 2회 접촉하도록 허용하기 위해 모터 시스템(112)에 의한 웨이퍼(108)의 2회 회전을 수반할 수 있다. 스캐닝 후에, 노즐은, 예를 들어 유체를 표면으로부터 제2 노즐 포트(508)를 거쳐 노즐(304) 내로 흡입하는 것을 지원하기 위해, 노즐의 단부가 웨이퍼의 에지에 걸쳐 연장되게 하도록 회전될 수 있다(예를 들어, 도 6을 참조하여 설명된 바와 같음).

도 9f를 참조하면, 유체 핸들링 시스템(106)은 예시적인 회수 구성으로 도시되어 있고, 이에 의해 펌프(602)는 제1 구성에서의 밸브(648), 제3 구성에서의 밸브(638), 및 제2 구성에서의 밸브(644)를 거쳐 노즐(304)과 유체 연통한다. 회수 구성에서, 펌프(602)는 유체를 제2 노즐 포트(508)를 통해 웨이퍼(108)의 표면(146)으로부터 그리고 출구 포트(504)를 거쳐 노즐(304) 밖으로 끌어당기도록 동작하며, 여기서 유체는 샘플 보유 루프(634) 내로 당겨진다. 센서(예를 들어, 센서(660))가 센서(534A/534B)의 출력에 의해 펌프(600)의 제어에 유사하게 펌프(602)의 동작을 제어하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 센서(660)는 샘플 보유 루프(634) 내로 유동하는 유체의 후단을 검출할 수 있으며, 이는 동작을 정지하도록 펌프(602)에 신호할 수 있다(예를 들어, 유체 핸들링 시스템(106)의 제어기를 거쳐). 일단 유체가 샘플 보유 루프(634) 내에 보유되면, 유체 핸들링 시스템(106)은 이송 라인(642)을 거쳐 샘플 분석기에 유체를 도입하기 위해 도 9c를 참조하여 설명된 화학물질 주입 구성으로 전이할 수 있다. 구현예에서, 샘플 보유 루프(634)는 스캐닝 후에 유체의 전체 회수를 허용하기 위해 노즐(304)에 제공된 유체의 체적(예를 들어, 500 μL)보다 큰 체적(예를 들어, 1.5 mL)을 갖는다.

전기기계 디바이스(예를 들어, 전기 모터, 서보, 액추에이터 등)가 시스템(100) 내에 매립된 또는 시스템을 외부에서 구동하는 제어 로직을 거쳐 자동화 동작을 용이하게 하기 위해 시스템(100)의 구성요소와 결합되거나 그 내에 매립될 수 있다. 전기기계 디바이스는 본 명세서에 설명된 절차와 같은 다양한 절차에 따라 디바이스 및 유체의 이동을 야기하도록 구성될 수 있다. 시스템(100)은 비일시적 캐리어 매체(예를 들어, 플래시 드라이브, 하드 디스크 드라이브, 솔리드-스테이트 디스크 드라이브, SD 카드, 광학 디스크 등과 같은 저장 매체)로부터 컴퓨터 판독가능 프로그램 명령어(즉, 제어 로직)을 실행하도록 구성되는 프로세서 또는 다른 제어기를 갖는 컴퓨팅 시스템을 포함하거나 이에 의해 제어될 수 있다. 컴퓨팅 시스템은 직접 접속에 의해 또는 하나 이상의 네트워크 접속(예를 들어, 로컬 영역 네트워킹(LAN), 무선 영역 네트워킹(WAN 또는 WLAN), 하나 이상의 허브 접속(예를 들어, USB 허브) 등)을 통해 시스템(100)의 다양한 구성요소에 접속될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 시스템은 챔버(102), 모터 시스템(112), 본 명세서에 설명된 밸브, 본 명세서에 설명된 펌프, 본 명세서에 설명된 다른 구성요소, 그 제어를 지시하는 구성요소, 또는 이들의 조합에 통신적으로 결합될 수 있다. 프로그램 명령어는, 프로세서 또는 다른 제어기에 의해 실행될 때, 컴퓨팅 시스템이 본 명세서에 설명된 바와 같이 하나 이상의 동작 모드에 따라 시스템(100)을 제어하게 할 수 있다(예를 들어, 펌프, 선택 밸브, 액추에이터, 분사 노즐, 위치설정 디바이스 등을 제어함).

본 개시내용 전반을 통해서 설명된 다양한 기능, 제어 동작, 프로세싱 블록, 또는 단계가 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어의 임의 조합에 의해서 실행될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 일부 실시예에서, 다양한 단계 또는 기능은 전자 회로, 로직 게이트, 멀티플렉서, 프로그램가능 로직 디바이스, 응용 주문형 집적 회로(ASIC), 제어기/마이크로제어기, 또는 컴퓨팅 시스템 중 하나 이상에 의해 실행된다. 컴퓨팅 시스템은 퍼스널 컴퓨팅 시스템, 모바일 컴퓨팅 디바이스, 메인프레임 컴퓨팅 시스템, 워크스테이션, 이미지 컴퓨터, 병렬 프로세서, 또는 관련 기술분야에 공지된 임의의 다른 디바이스를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 일반적으로, 용어 "컴퓨팅 시스템"은 캐리어 매체로부터의 명령어를 실행하는 하나 이상의 프로세서 또는 다른 제어기를 갖는 임의의 디바이스를 포함하도록 광범위하게 정의된다.

본 명세서에 설명된 실시예에 의해 명백해진 것과 같은 기능, 제어 동작, 프로세싱 블록, 또는 단계를 구현하는 프로그램 명령어는 캐리어 매체를 통해서 전달되거나 그에 저장될 수 있다. 캐리어 매체는 와이어, 케이블, 또는 무선 전송 링크와 같은 전송 매체일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 캐리어 매체는 또한 리드-온리 메모리, 랜덤 액세스 메모리, 자기 또는 광학 디스크, 솔리드-스테이트 또는 플래시 메모리 장치, 또는 자기 테이프와 같은 하지만 이에 한정되지 않는 비일시적 신호 전달 매체(signal bearing medium) 또는 저장 매체를 포함할 수 있다.

더욱이, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 규정되는 것이 이해되어야 한다. 본 발명의 실시예가 예시되었지만, 다양한 수정이 본 개시내용의 범주 및 사상으로부터 벗어나지 않고 통상의 기술자에 의해 행해질 수 있다는 것이 명백하다.

Claims

재료의 표면을 스캐닝하기 위한 노즐이며,
재료의 표면으로의 도입을 위한 유체를 수용하고, 재료의 표면으로부터 유체를 회수하기 위한 하나 이상의 노즐 포트를 형성하는 노즐 본체; 및 노즐 본체로부터 연장되는 노즐 후드로서, 노즐 후드는 노즐 본체를 따라 길이방향으로 배치된 내부 채널을 형성하고, 노즐 후드는 노즐 본체를 따라 길이방향으로 배치된 하나 이상의 외부 채널을 더 형성하고, 내부 채널은 노즐 후드에 의해 형성된 하나 이상의 간극을 거쳐 상기 하나 이상의 외부 채널과 유체 결합되는, 노즐 후드를 포함하는 노즐.
제1항에 있어서,
하나 이상의 외부 채널은 제1 외부 채널 및 제2 외부 채널을 포함하고, 노즐 본체를 따라 길이방향으로 배치된 제1 외부 채널의 일부는 내부 채널에 의해 노즐 본체를 따라 길이방향으로 배치된 상기 제2 외부 채널의 일부로부터 분리되는 노즐.
제1항에 있어서,
노즐 후드는 제1 후드 부분 및 제2 후드 부분을 포함하고, 제2 후드 부분은 제1 후드 부분에 의해 형성된 노즐 후드의 내부 내에 배치되는 노즐.
제3항에 있어서,
내부 채널은 제2 후드 부분에 의해 경계지어진 내부 영역에 의해 형성되는 노즐.
제4항에 있어서,
하나 이상의 노즐 포트는 제2 후드 부분에 의해 경계지어진 내부 영역 내에 위치설정된 제1 노즐 포트를 포함하는 노즐.
제4항에 있어서,
하나 이상의 노즐 포트는 제1 노즐 포트 및 제2 노즐 포트를 포함하고, 제1 노즐 포트는 노즐 후드의 제1 단부에서 제2 후드 부분에 의해 경계지어진 내부 영역 내에 위치설정되고, 제2 노즐 포트는 제1 단부로부터 원위의 노즐 후드의 제2 단부에서 제2 후드 부분에 의해 경계지어진 내부 영역 내에 위치설정되는 노즐.
제6항에 있어서,
하나 이상의 노즐 포트는 제1 노즐 포트와 제2 노즐 포트 사이에서 제2 후드 부분에 의해 경계지어진 내부 영역 내에 위치설정된 제3 노즐 포트를 포함하는 노즐.
제4항에 있어서,
적어도 하나의 외부 채널은 제1 후드 부분과 제2 후드 부분 사이에 경계지어진 영역에 의해 형성되는 노즐.
제3항에 있어서,
하나 이상의 간극은 제1 채널을 적어도 하나의 외부 채널과 유체 결합하기 위해 제2 후드 부분 내의 개구에 의해 형성된 간극을 포함하는 노즐.
제9항에 있어서,
간극은 하나 이상의 노즐 포트 중 하나의 노즐 포트에 인접한 노즐 후드의 단부에 위치설정되는 노즐.
제1항에 있어서,
재료의 표면은 반도체 웨이퍼의 표면을 포함하는 노즐.
다수의-채널형 노즐로 재료의 표면을 스캐닝하기 위한 방법이며,
노즐을 거쳐 재료의 표면에 스캔 유체를 도입하는 단계로서, 노즐은,
재료의 표면으로의 도입을 위한 유체를 수용하고, 재료의 표면으로부터 유체를 회수하기 위한 하나 이상의 노즐 포트를 형성하는 노즐 본체, 및
노즐 본체로부터 연장되는 노즐 후드로서, 노즐 후드는 노즐 본체를 따라 길이방향으로 배치된 내부 채널을 형성하고, 노즐 후드는 노즐 본체를 따라 길이방향으로 배치된 하나 이상의 외부 채널을 더 형성하고, 내부 채널은 노즐 후드에 의해 형성된 하나 이상의 간극을 거쳐 하나 이상의 외부 채널과 유체 결합되는, 노즐 후드
를 포함하는, 스캔 유체 도입 단계;
노즐을 거쳐 재료의 표면을 따라 스캔 유체를 유도하는 단계로서, 유체의 적어도 일부는 적어도 내부 채널 내에 보유되는, 스캔 유체 유도 단계; 및
하나 이상의 노즐 포트를 통해 재료의 표면으로부터 스캔 유체를 제거하는 단계를 포함하는 방법.
제12항에 있어서,
하나 이상의 외부 채널은 제1 외부 채널 및 제2 외부 채널을 포함하고, 노즐 본체를 따라 길이방향으로 배치된 제1 외부 채널의 일부는 내부 채널에 의해 노즐 본체를 따라 길이방향으로 배치된 제2 외부 채널의 일부로부터 분리되는 방법.
제12항에 있어서,
노즐 후드는 제1 후드 부분 및 제2 후드 부분을 포함하고, 제2 후드 부분은 제1 후드 부분에 의해 형성된 노즐 후드의 내부 내에 배치되는 방법.
제14항에 있어서,
내부 채널은 제2 후드 부분에 의해 경계지어지는 내부 영역에 의해 형성되는 방법.
제12항에 있어서,
노즐을 거쳐 재료의 표면을 따라 스캔 유체를 유도하는 단계로서, 유체의 적어도 일부는 적어도 내부 채널 내에 보유되는, 스캔 유체 유도 단계는, 스캔 유체가 노즐 후드에 의해 형성된 하나 이상의 간극 중 하나의 간극에 도달할 때까지 내부 채널을 통해 재료의 표면을 따라 스캔 유체를 유도하는 단계를 포함하는 방법.
제16항에 있어서,
스캔 유체를 간극을 통해 재료의 표면을 따라 그리고 하나 이상의 외부 채널 내로 유도하는 단계를 더 포함하는 방법.
제17항에 있어서,
스캔 유체는 하나 이상의 외부 채널로부터 내부 채널로 유체 결합되는 스트림 구성으로 유지되는 방법.
제16항에 있어서,
스캔 유체는 노즐의 제1 노즐 포트를 거쳐 재료의 표면에 도입되고, 스캔 유체는 노즐의 제2 노즐 포트를 거쳐 재료의 표면으로부터 제거되는 방법.
제16항에 있어서,
스캔 유체는 노즐의 제1 노즐 포트를 거쳐 재료의 표면에 도입되고, 스캔 유체는 노즐의 제1 노즐 포트를 거쳐 재료의 표면으로부터 제거되는 방법.