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公開番号2025084768
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-03
出願番号2025017557,2022562871
出願日2025-02-05,2021-04-12
発明の名称半導体ウエハの統合された分解と走査のためのシステム
出願人エレメンタル・サイエンティフィック・インコーポレイテッド,ELEMENTAL SCIENTIFIC, INC.
代理人個人,個人,個人
主分類G01N 1/28 20060101AFI20250527BHJP(測定;試験)
要約【課題】半導体ウエハのような材料の、分解と走査を統合するためのシステムと方法が記載されている。
【解決手段】走査ノズルは、これに限定されるものではないが、材料の表面に導入するための流体を受け取り、材料の表面から流体を回収するための1つ以上のノズルポートを規定するノズル本体と、ノズル本体から延びるノズルフードであって、ノズル本体に沿って長手方向に配置された内側チャネル700を規定し、さらにノズル本体に沿って長手方向に配置された1つ以上の外側チャネル(702、704)を規定し、内側チャネルはノズルフードによって規定された1つまたは複数の隙間を介して1つまたは複数の外側チャネルに流動的に結合されるノズルフードと、を含む。
【選択図】図7H
特許請求の範囲【請求項１】
材料の表面を走査するためのノズルであって、
材料の表面に導入するための流体を受け取り、材料の表面から流体を回収するための１つ以上のノズルポートを規定するノズル本体と、
ノズル本体から延びるノズルフードであって、ノズルフードは、ノズル本体に沿って長手方向に配置された内側チャネルを規定し、ノズルフードは、ノズル本体に沿って長手方向に配置された１つ以上の外側チャネルをさらに規定し、内側チャネルは、ノズルフードによって規定された１つ以上の隙間を介して１つ以上の外側チャネルと流体的に結合されたノズルフードと、を含むノズル。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
１つ以上の外側チャネルは、第１の外側チャネルおよび第２の外側チャネルを含み、ノズル本体に沿って長手方向に配置された第１の外側チャネルの一部は、内側チャネルによってノズル本体に沿って長手方向に配置された第２の外側チャネルの一部から分離されている請求項１に記載のノズル。
【請求項３】
ノズルフードは、第１フード部分と第２フード部分とを含み、第２フード部分は、第１フード部分によって形成されたノズルフードの内部に配置される請求項１に記載のノズル。
【請求項４】
内側チャネルは、第２のフード部分によって囲まれた内部領域によって規定される請求項３に記載のノズル。
【請求項５】
１つ以上のノズルポートは、第２のフード部分によって囲まれた内部領域に配置された第１のノズルポートを含む請求項４に記載のノズル。
【請求項６】
１つ以上のノズルポートは、第１のノズルポートと第２のノズルポートとを含み、第１のノズルポートは、ノズルフードの第１の端部において第２のフード部分によって囲まれた内部領域に配置され、第２のノズルポートは、第１の端部から遠位のノズルフードの第２の端部で、第２のフード部分によって囲まれた内部領域に配置される請求項４に記載のノズル。
【請求項７】
１つ以上のノズルポートは、第１のノズルポートと第２のノズルポートとの間の第２フード部分によって囲まれた内部領域に配置された第３のノズルポートを含む請求項６に記載のノズル。
【請求項８】
少なくとも１つの外側チャネルは、第１のフード部分と第２のフード部分との間に囲まれた領域によって規定される請求項４に記載のノズル。
【請求項９】
１つ以上の隙間は、第１のチャネルを、少なくとも１つの外側チャネルに流体的に結合するために、第２のフード部分の開口部によって規定された隙間を含む請求項３に記載のノズル。
【請求項１０】
隙間は、１つ以上のノズルポートのノズルポートに隣接するノズルフードの端部に配置される請求項９に記載のノズル。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【関連出願との相互参照】
【０００１】
本出願は、２０２０年４月１６日に出願され、「半導体ウエハの統合された分解と走査のためのシステム」と題する米国仮出願第６３／０１１，１８３号の３５ＵＳＣ§１１９（ｅ）の利益を主張するものである。米国仮出願第６３／０１１，１８３号は、その全体を参照することにより本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 4,200 文字）【背景技術】
【０００２】
誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分光分析は、液体試料中の微量元素濃度および同位体比の測定に一般的に使用される分析技術である。ＩＣＰ分光分析では、約７０００Ｋの温度に達する電磁気的に生成された部分電離アルゴンプラズマを使用する。このプラズマに試料を投入すると、高温のため試料原子が電離または発光する。各化学元素は特徴的な質量または発光スペクトルを生成するので、放出された質量または光のスペクトルを測定することで、元の試料の元素組成を決定することができる。
【０００３】
液体試料をＩＣＰ分光分析装置（例えば、誘導結合プラズマ質量分析装置（１ＣＰ／ＩＣＰ－ＭＳ）、誘導結合プラズマ原子発光分析装置（ＩＣＰ－ＡＥＳ）等に導入して分析するために、試料導入システムを採用してもよい。例えば、試料導入システムは、試料のアリコートをネブライザに搬送し、アリコートをＩＣＰ分光計によるプラズマでのイオン化に適した多分散エアロゾルに変換することができる。ネブライザで生成されたエアロゾルは、スプレーチャンバで選別され、大きなエアロゾル粒子が除去される。スプレーチャンバを出たエアロゾルは、ＩＣＰ－ＭＳまたはＩＣＰ－ＡＥＳ装置のプラズマトーチアセンブリによってプラズマに導入され、分析される。
【発明の概要】
【０００４】
半導体ウエハの統合された分解および走査のためのシステムおよび方法が記載されており、ここでは、単一のチャンバが目的のウエハの分解および走査のために利用される。走査ノズルの実施形態は、これに制限されないが、材料の表面に導入するための流体を受け取り、材料の表面から流体を回収するための１つ以上のノズルポートを規定するノズル本体と、ノズル本体から延びるノズルフードとを含み、ノズルフードは、ノズル本体に沿って長手方向に配置された内側チャネルを規定し、ノズルフードはさらにノズル本体に沿って長手方向に配置された１つ以上の外側チャネルを規定し、内側チャネルはノズルによって規定された１つ以上の隙間を介して１つ以上の外側チャネルに流体的に結合される。
【０００５】
方法の実施形態は、これらに限定されないが、ノズルを介して材料の表面に走査流体を導入することを含み、ノズルは、材料の表面に導入するための流体を受け取り、材料の表面から流体を回収するための１つ以上のノズルポートを規定するノズル本体と、ノズル本体から伸びるノズルフードを含み、ノズルフードは、ノズル本体に沿って長手方向に配置された内側チャネルを規定し、ノズルフードは、ノズル本体に沿って長手方向に配置された１つ以上の外側チャネルをさらに規定し、内側チャネルは、ノズルフードによって規定された１つ以上の隙間を介して１つ以上の外側チャネルに流体的に結合される、方法の実施形態は、さらに、少なくとも内側チャネル内に保持された流体の少なくとも一部に、ノズルを介して、材料の表面に沿って走査流体を導くこと、および１つ以上のノズルポートを介して、材料の表面から走査流体を除去すること、を含む。
【０００６】
本概要は、詳細な説明において以下でさらに説明される概念の一部を簡略化した形で紹介するために提供されるものである。本概要は、請求された主題の重要な特徴または本質的な特徴を特定することを意図しておらず、また、請求された主題の範囲を決定する際の補助として使用することも意図していない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
詳細な説明は、添付の図を参照しながら説明される。説明および図における異なる実例での同じ参照番号の使用は、類似または同一の箇所を示してもよい。
【０００８】
本開示の実施形態にかかる、半導体ウエハの統合された分解および走査のためのシステムの等角図である。
チャンバ内に配置された半導体ウエハを有する図１Ａのシステムの等角図である。
半導体ウエハが走査位置に配置されている、図１Ａのシステムの断面図である。
半導体ウエハが分解位置に配置されている、図１Ａのシステムの断面図である。
半導体ウエハがリンス位置に配置されている、図１Ａのシステムの断面図である。
本開示の実施形態にかかる、図１Ａのシステムのチャンバ本体の一部の等角図である。
走査位置に配置された半導体ウエハの表面上にノズルを配置する走査アームを有する、図１Ａのシステムの等角図である。
走査アームがノズルのためのリンスステーションに配置された、図１Ａのシステムの部分等角図である。
本開示の実施形態にかかる、半導体ウエハの走査プロセス中に、半導体ウエハ上の第１の位置およびそれに続く第２の位置に配置された走査アームの上面図である。
本開示の実施形態にかかる、半導体ウエハの分解および走査システムのためのノズルの等角図である。
図７Ａのノズルの上面図である。
図７Ａのノズルの底面図である。
７Ｄ－７Ｄに沿った、図７Ｂのノズルの断面図である。
本開示の実施形態にかかる、ノズルフード内に配置された複数のチャネルを有するノズルの等角図である。
図７Ｅのノズルの底面図である。
内側チャネルに導入された流体を有する、図７Ｅのノズルの部分底面図である。
内側チャネルおよび外側チャネルに導入された流体を有する、図７Ｅのノズルの部分底面図である。
内側チャネルおよび外側チャネルから回収された流体を有する、図７Ｅのノズルの部分底面図である。
中央ノズルポートから内側チャネルに導入された流体を有する、図７Ｅのノズルの部分底面図である。
流体が中央ノズルポートを介して内側チャネルおよび外側チャネルに導入された、図７Ｅのノズルの部分底面図である。
内側チャネルおよび外側チャネルから回収された流体を有する、図７Ｅのノズルの部分底面図である。
本開示の実施形態にかかる、半導体ウエハの統合された分解および走査のためのシステムのためのノズルマウントアセンブリの部分断面図である。
表面と接触している、図８Ａのノズルマウントアセンブリの部分断面図である。
表面から持ち上げられて水平にされた、図８Ａのノズルマウントアセンブリの部分断面図である。
本開示の実施形態にかかる、半導体ウエハの分解および走査システムのための流体処理システムの概略図である。
本開示の実施形態にかかる、化学ブランクロード構成における図９Ａの流体処理システムの概略図である。
本開示の実施形態にかかる、化学注入構成における図９Ａの流体処理システムの概略図である。
本開示の実施形態にかかる、ノズルループ負荷構成における図９Ａの流体処理システムの概略図である。
本開示の実施形態にかかる、ノズル負荷構成における図９Ａの流体処理システムの概略図である。
本開示の実施形態にかかる、回復構成における図９Ａの流体処理システムの概略図である。
本開示の実施形態にかかる、半導体ウエハ分解および走査システムのためのネブライザ流体処理システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
概要
試料中の微量元素濃度または量の測定は、試料の純度、または試薬、反応成分等として使用するための試料の許容性の指標を提供することができる。例えば、ある種の生産プロセスや製造プロセス（鉱業、冶金、半導体製造、医薬品加工など）では、不純物の許容範囲は非常に厳しく、例えば、１０億分の１のオーダーになることがある。半導体ウエハプロセスの場合、キャリア寿命の減少、ウエハ構成要素の絶縁破壊などのために、ウエハの能力を低下させ、またはウエハを動作不能にし得る金属不純物のような不純物について、ウエハがテストされる。
【００１０】
気相分解（ＶＰＤ）とそれに続くウエハの走査は、ウエハの組成を分析して、金属不純物が存在するかどうかを判断する技術である。従来のＶＰＤおよび走査技術は、不純物分析のためにシリコンウエハまたは他の材料表面の処理および走査を容易にするために、スループットが制限されている。例えば、ＶＰＤ用と走査用で別々のチャンバを使用するシステムが多く見られる。ＶＰＤチャンバでは、表面に存在する二酸化ケイ素およびその他の金属不純物を蒸気（例えば、フッ化水素酸（ＨＦ）、過酸化水素（Ｈ
２
Ｏ
２
）、これらの組み合わせ）と接触させて、蒸気（例えば、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ
４
））として表面から除去される。処理されたウエハは、走査用の別のチャンバに運ばれ、そこで液体液滴が処理されたウエハの表面に導入され、ウエハと分解蒸気の反応後の残留物が収集される。走査手順としては、走査ヘッドで液滴をウエハ表面に保持し、ウエハを回転させながら、走査ヘッドを移動させるか、走査ヘッドを静止させて液滴を表面上に移動させることができる。ウエハを複数回回転させた後、液滴はウエハの所望の表面領域と相互作用し、接触した表面から分解後の残留物を引き出す。しかしながら、従来のウエハ処理技術は、処理中にウエハを分解チャンバから走査チャンバ、リンスチャンバに移動させること、走査中にウエハ表面との液滴の相互作用が制限される走査ノズル（すなわち、液滴を表面全体またはその一部と相互作用させるにはウエハを複数回回転させることが必要）を使用するなどして、ウエハを処理するのにかなりの時間および装置を必要とする。さらに、ウエハのそのような取り扱いは、技術者または他の個人を有毒なフッ酸または他の危険な化学物質に潜在的にさらし、または様々なプロセスチャンバ間のウエハの移送中にウエハへの環境汚染のリスクを増大させ、また、装置および装置間の移送機構を容易にするために実質的な物理プロセス床面積を必要とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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