TW202301526A - 工業製造設備中特性的即時感測裝置和方法 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種工業製造設備中之特性的即時感測裝置和方法。感測系統包含：第一複數感測器，安裝在半導體元件製造系統之處理環境內，其中各感測器被分配至不同區域以監控製造系統中之所指定區域的物理或化學特性；及讀取器系統，具有配置成以同時且無線方式詢問複數感測器之元件。讀取器系統使用單一高頻詢問序列，其包含（1）將與第一頻帶相關聯的第一請求脈衝訊號傳送至第一複數感測器，及（2）自第一複數感測器接收唯一可識別的回應訊號，該第一複數感測器提供製造系統之各指定區域處之物理或化學特性中之變化的即時監控。
Description
本發明關於用於監控一處理系統中之製程的裝置和方法，尤有關於使用具有整合之感測及收發裝置的監控裝置以監控製程。更具體而言，本發明關於工業製造（諸如半導體元件製造）中特性的即時感測。
[相關申請案]
本申請案主張於2017年8月17日申請、標題為 “APPARATUS AND METHOD FOR REAL-TIME SENSING OF PROPERTIES IN ELECTRONIC DEVICE MANUGACTURING EQUIPMENT” 之美國臨時專利申請案第62/546,882號及於2018年2月7日申請、標題為 “APPARATUS AND METHOD FOR REAL-TIME SENSING OF PROPERTIES IN INDUSTRIAL MANUFACTURING EQUIPMENT” 之美國臨時專利申請案第62/627,614號的權利，其全部內容於此藉由參照納入本案揭示內容。
半導體工業中之積體電路（IC）的製造通常使用電漿，以在電漿反應器之內產生及輔助自基板移除材料及將材料沉積至基板所需的表面化學品。通常，係在電漿反應器內，於真空條件下，藉由將電子加熱至足以維持與所供應處理氣體之游離碰撞的能量而形成電漿。此外，經加熱的電子可具有足以維持解離性碰撞的能量，且因而選擇在預定條件下（例如腔室壓力、氣體流率等）的特定一組氣體，以產生適合於在腔室之內正被執行的特定製程（例如自基板移除材料的蝕刻製程或將材料增加至基板的沉積製程）之一群帶電物種及化學反應性物種。
在例如蝕刻製程期間，在判定電漿處理系統的狀態及判定正被製造之元件的品質時，監控電漿處理系統可能是非常重要的。額外的製程數據可用以避免關於系統之狀態及正被製造之產品之狀態的錯誤結論。舉例而言，電漿處理系統的連續使用可導致電漿處理性能的逐漸降低並最終導致系統完全失效。其他關於製程的數據及關於工具的數據將改善材料處理系統的管理及正被製造之產品的品質。
本文描述的技術有關於用於監控處理系統中之製程的裝置和方法，尤有關於使用具有整合之感測及收發裝置的監控裝置以監控一製程。更具體而言，本發明關於工業製造（諸如半導體元件製造）中特性的即時感測。
根據多個實施例，揭示了工業製造設備中特性的即時感測裝置和方法。感測系統包含：第一複數感測器，安裝在半導體元件製造系統之處理環境內，其中各感測器被分配至不同區域以監控製造系統之所指定區域的物理或化學特性；及讀取器系統，具有配置成以同時且無線方式詢問該複數感測器之元件。讀取器系統使用單一高頻詢問序列，其包含（1）將與第一頻帶相關聯的第一請求脈衝訊號傳送至第一複數感測器，及（2）自第一複數感測器接收唯一可識別的回應訊號，該第一複數感測器提供製造系統之各指定區域處之物理或化學特性中之變化的即時監控。
根據一實施例，揭示了工業製造設備中之特性的即時感測裝置。該裝置包含：第一複數感測器，安裝在半導體元件製造系統之處理環境內，其中各感測器被分配至不同區域以監控製造系統中之所指定區域的物理或化學特性；及讀取器系統，具有配置成使用單一高頻詢問序列以同時且無線方式詢問第一複數感測器之元件，該單一高頻詢問序列包含（1）將與第一頻帶相關聯的第一請求脈衝訊號傳送至第一複數感測器，及（2）自第一複數感測器接收唯一可識別的回應訊號，該第一複數感測器提供製造系統之各指定區域處之物理或化學特性中之變化的即時監控，其中，使該第一複數感測器可根據設計規則而在該第一頻帶中操作，該設計規則係容許進行同時詢問而不致在從於該第一頻帶中操作之各感測器回響的回應訊號間發生碰撞。
根據另一實施例，揭示了工業製造設備中之特性的即時感測裝置。該裝置包含配置在半導體元件製造系統之處理環境內的感測器，該感測器包含：回應在一詢問頻率之請求訊號的振盪電路，該振盪電路提供對應於電子元件製造系統中安裝感測器的一區域之物理或化學特性之變化的一回應訊號；及一保護層，覆蓋該振盪電路以使感測器與電子元件製造系統內存在的環境隔離。
當然，如本文描述之不同步驟的討論順序已為了清楚起見而呈現。通常，這些步驟可以任何適當的順序執行。此外，雖然本文各個不同的特徵、技術、配置等可在本揭示內容的不同地方討論，但吾人欲使各概念可彼此獨立或彼此結合而實行。因此，本發明可以許多不同的方式體現及審視。
注意本發明內容章節未明確指出本揭示內容或所請發明的所有實施例及/或增加的新穎實施態樣。取而代之的是，本發明內容章節僅提供不同實施例的初步討論、及優於習知技術的新穎性對應點。對於本發明及實施例的額外細節及/或可能的觀點，讀者可參照下方進一步討論的實施方式章節及本揭示內容之相對應的圖式。
本文描述的技術關於用於監控工業製造系統中之製程的裝置及方法，尤有關於使用具有整合之感測及收發裝置的監控裝置監控製程。此製造系統可包含半導體製造系統。此製造系統可有助於半導體元件、光子元件、光發射元件、光吸收元件、或光偵測元件的製造。此製造系統可包含非半導體製造系統。製造系統可促進金屬、半金屬、或非金屬工件的製造。此製造系統可有助於金屬、聚合物、或陶瓷工件的製造。此製造系統可促進玻璃或近似玻璃之工件的製造。
根據多個實施例，描述工業製造設備（諸如半導體元件製造設備）中特性之即時感測的裝置及方法。感測系統包含安裝在半導體元件製造系統之處理環境內的複數感測器，其中各感測器被分配至不同區域以監控製造系統之所指定區域的物理或化學特性，及具有配置成以同時且無線方式詢問複數感測器之元件的讀取器系統。讀取器系統使用單一之高頻詢問序列，其包含（1）將與第一頻帶相關聯的第一請求脈衝訊號傳送至第一複數感測器，及（2）自第一複數感測器接收唯一可識別的回應訊號，該第一複數感測器提供系統之各指定區域處之物理或化學特性中之變化的即時監控。特別地，在多個實施例中描述能夠免除有線電源之需要以符合自動化要求、能夠承受由於離子撞擊所致的熱傳遞並測量晶圓上的溫度分布等之電路的晶圓型感測器。
茲說明並在圖1A至1C中顯示根據一實施例之用於半導體元件製造設備中的特性之即時感測的裝置110。裝置110包含：第一複數感測器2A、2B（見圖1B），安裝在半導體元件製造系統100之處理環境115內，其中各感測器2A、2B被分配至不同區域以監控工件1（或基板）上之所指定區域的物理或化學特性；及讀取器系統120，具有配置成使用單一高頻詢問序列以同時且無線方式詢問第一複數感測器的元件。該詢問序列可包含（1）將與第一頻帶相關聯的第一請求脈衝訊號傳送至第一複數感測器，及（2）自第一複數感測器接收唯一可識別的回應訊號，該第一複數感測器提供系統之各指定區域處之物理或化學特性中之變化的即時監控，其中，使該第一複數感測器可根據設計規則而在該第一頻帶中操作，該設計規則係容許進行同時詢問而不致在從於該第一頻帶中操作之各感測器回響的回應訊號間發生碰撞。感測器系統10可包含安裝在工件1上的複數感測器2A、2B。工件1可配置在半導體元件製造系統100的處理環境115之內，其中第一複數感測器2A、2B安裝在工件1上（見圖1B）。第一複數感測器中之感測器的數目可超過15個感測器，較佳是多於30個感測器，又更佳是多於45個感測器、且又再更佳是多於60個感測器。
半導體元件製造系統100可包含一固持器130，其可能包含或不包含一夾持機構，諸如機械夾持系統或電夾持系統（例如ESC，靜電卡盤）。回應來自一控制系統140的一訊號，固持器130可調整影響工件1或生產工件（未顯示）之處理的特性。實施例可包含空間上受定向以影響工件1或生產工件之不同區域中的製程條件的溫度控制元件。或者，可回應來自控制系統140的訊號而調整氣流及其他處理特性（例如壓力、電漿功率、偏壓功率等）。
在一些實施例中，處理環境115包含無電漿的氣相環境。在其他實施例中，處理環境115包含具有電漿的氣相環境。
作為示例，第一頻帶可包含以2.45 GHz為中心之ISM頻帶中的一激發頻率，然而其他頻帶亦可考慮。頻帶可加以選擇以容許讀取器系統與儀測基板間的電磁波傳播。
半導體元件製造系統可包含蝕刻系統、沉積系統、電鍍系統、清潔系統、灰化系統、熱處理系統、微影塗佈系統、或拋光系統、或其他半導體處理系統。圖17A至17D顯示數個氣相及/或電漿處理系統，在其中可應用感測器系統。
如下面將進一步描述者，取決於儀測基板將曝露於其中的環境，本發明提出一些技術以保護感測器。在感測器上沉積或形成的保護層係針對在腐蝕性及/或侵蝕性環境中之感測器所提供之保護的示例。
根據多個實施例，將複數感測器群組分配至複數唯一定義的頻帶，其中該複數感測器群組包含分配至第一頻帶的第一複數感測器（將在下面更詳細地描述）。分配至一感測器群組和相關頻帶之感測器的數目可能不超過25個感測器；然而可考慮較多或較少的數目。各感測器可包含表面聲波（SAW）延遲線元件或SAW共振器。SAW元件可安裝在呈現大於或等於1%、或2至3%之機電耦合係數的工件1上。並且，基板可包含LiNbO
3、LiTaO
3、或La
3Ga
5SiO
14。用於傳導表面聲波的其他材料亦可考慮。鈮酸鋰或鉭酸鋰可用於較低溫操作，而矽酸鎵鑭（La
3Ga
5SiO
14）可用於較高溫操作。物理或化學特性可包含溫度或溫差，其中由於溫度所致的回波漂移之範圍延伸至且包含100 ns或0 ns。溫度最大變化範圍可達於200 K。雖然是描述溫度感測，但其他物理及化學特性亦在考慮之列。
如下面更詳細描述者，各感測器包含用以激發並隨後偵測表面波的交叉指狀換能器（inter-digitated transducer）、及用以使表面波繞射並反射回交叉指狀換能器的一或更多個反射器群組，且其中該一或更多個反射器群組沿波傳播路徑自交叉指狀換能器隔開一預定距離。該交叉指狀換能器包含形成在一壓電基板之表面上的兩交錯的梳狀金屬結構，且該一或更多個反射器包含形成在壓電基板上之一或更多間隔開之金屬線的一或更多個群組。此外，交叉指狀換能器可耦合至用於在各感測器與讀取器系統之間接收及傳送訊號的至少一天線。該至少一天線可設計成50歐姆的阻抗。該交叉指狀換能器的電阻抗可實質上與所指定頻帶內之一頻率處之至少一天線的電阻抗匹配。而且，所指定頻帶（諸如第一頻帶）的頻譜範圍可小於100 MHz或50 MHz。該至少一天線可包含彎折天線、單極天線或雙極天線、或其他天線，如下所列。
舉例而言，交叉指狀換能器可包含10至20對交叉指狀電極對、或15個交叉指狀對。交叉指狀換能器可包含二或更多群組的交叉指狀電極對，且其中各群組的交叉指狀電極對設計成具有不同的電極節距。單一高頻詢問序列可包含在時域中使用時間解析的激發訊號以詢問感測器並處理所接收的回波訊號、或在頻域中使用頻率調變的激發訊號以詢問感測器並處理所接收的回波訊號。
當物理或化學特性包含溫度時，各感測器可呈現大於或等於30 ppm-K
-1、或50 ppm-K
-1、或75 ppm-K
-1、或100 ppm-K
-1的延遲溫度係數（TCD）。
如上所述，各感測器的一或更多反射器可配置成在時域中產生呈現一連串二或更多不同回波脈衝回應的一脈衝回應訊號。各感測器的一或更多反射器可配置成針對各感測器在第一時間延遲範圍內產生由讀取器系統所接收之第一回波脈衝回應，及針對各感測器在第二時間延遲範圍內產生由讀取器系統所接收之第二回波脈衝回應。第二時間延遲接續於第一時間延遲之後，而於其間插入第一保護時間延遲。而且，第一保護時間延遲之範圍可達於200 ns、或範圍從100 ns至200 ns。
各感測器的一或更多反射器可配置成在時域中產生呈現一連串三或更多不同回波脈衝回應的一脈衝回應訊號。而且，各感測器的一或更多反射器可配置成針對各感測器在第三時間延遲範圍內產生由讀取器系統接收之第三回波衝回應，第三時間延遲接續於第二時間延遲之後，而於其間插入第二保護時間延遲。第二保護時間延遲之範圍可達於200 ns、或範圍從100 ns至200 ns。第一、第二、及第三時間延遲之範圍可達於5微秒。
讀取器系統120可包含射頻（RF）濾波器，以濾除所指定頻帶外之頻率的訊號。射頻（RF）濾波器可設計成濾除所指定頻帶外之頻率的訊號。舉例而言，RF濾波器可濾除源自電漿激發頻率之諧波頻率超過30 dB、或甚至40 dB的訊號。
本發明雖就第一複數感測器加以描述，但第二複數感測器可安裝在半導體元件製造系統100上或之內，其中各感測器被分配至不同區域以監控系統之所指定區域的物理或化學特性，且其中，使該第二複數感測器可根據設計規則而在該第二頻帶中操作，該設計規則係容許進行同時詢問而不致在從各感測器回響的回應訊號間發生碰撞。
圖1C示意性地顯示一讀取器系統，其包含傳送器電路141、接收器電路142、採樣電路143、記憶體144、及控制器145，以控制感測器詢問、管理進出各元件的訊號處理、及評估半導體元件製造系統100的處理狀態。
根據又另一實施例，說明一半導體元件製造設備中特性之即時感測的方法。該方法顯示於圖2中且包含：在步驟210中，將具有複數感測器安裝於其上的工件配置在半導體元件製造系統的處理環境之內；在步驟220中，將一群組之感測器分配至一頻帶以供該群組的詢問；且在步驟230中，使用單一高頻詢問序列以同時且無線方式詢問各群組之感測器，該單一高頻詢問序列包含（1）將與一指定頻帶相關聯的一請求脈衝訊號傳送至以一感測器群組指定的複數感測器，及（2）從複數感測器接收唯一可識別的回應訊號，該複數感測器提供工件1的各指定區域處之物理或化學特性中之變化的即時監控。
作為示例，以下描述用於監控溫度或溫差的感測系統。晶圓型感測器可包含工件，在工件之上連接著複數溫度測量感測器。溫度測量感測器可包含表面聲波（SAW）延遲線感測器或SAW共振器感測器，各該感測器連接至適當的天線。根據工件或製程所需的期望之溫度映射而配置該等感測器。SAW感測器可基於以可用一個或多個包含單一之高頻詢問序列同時詢問這些感測器的方式設計之延遲線，該高頻詢問序列可包含（i）時間解析之激發及訊號處理，或（ii）頻率調變的連續波（FMCW）方法。在後者中，頻率調變的連續波方法可包含傅立葉訊號處理以使頻率或波數空間中的資訊捲積及反捲積。
SAW延遲線可設計成與跨越一溫度及感測器性能範圍的天線阻抗相匹配或實質上匹配。當詢問及訊號處理以等於或大約等於換能器頻帶寬度之倒數的持續時間（亦即，振盪的數目等於換能器之手指對的數目）進行時間解析時，可使用猝發訊號（burst signal）。SAW感測器可以在不碰撞的情況下同時詢問數個感測器的方式設計，而以在整個操作範圍及條件上使感測器回應在時間上偏移以避免任何脈衝重疊。
茲給定設計規則以解釋如何在鈮酸鋰（LiNbO
3）上使用近似瑞利的SAW以實現此設計，此係作為示例而非一般性限制。二氧化矽鈍化層的使用可允許控制真正之溫度靈敏度、機電耦合、及感測器的反射係數。在不生碰撞的情況下使被詢問之感測器的數目顯著增加，得以後述方式達成：藉由使用以在給定頻帶中之一組感測器的詢問將在另一頻帶中造成不佳地耦合能量之方式偏移的頻帶、及藉由在讀取器接收階段使用濾波目前使用之頻帶（即僅允許頻帶中的訊號被接收及處理）的濾波器防止任何交叉耦合。此濾波操作亦能改善電漿的施加期間之訊號處理，該電漿的施加產生居於可能污染或干擾感測器回應訊號處理之位準的RF（射頻）諧波，特別是在如發明人所觀察到之當電漿激發超過數十瓦時。
在另一實施例中，該裝置包含針對SAW感測器表面的保護，使該SAW感測器表面在電漿激發期間免於包含離子撞擊在內之電漿及/或侵蝕性化學品，這些有害物可能不可逆地損壞感測器、電極、及表面品質，從而減少感測器使用期限。
在另一實施例中，該裝置包含沉積在矽（Si）晶圓表面之上的原位壓電膜，其中天線接合至感測器位置上而同時允許RF訊號接收和發射、及感測器表面保護。如上所述，晶圓型感測器可由具有相關天線的SAW元件構成，該SAW元件具有下列特徵的其中一或更多者：（i）建立在LiNbO
3上之SAW標籤延遲線的使用，其中類似的時間回應以在無碰撞/訊號疊加的情況下可詢問數個感測器的方式偏移；（ii）數個頻帶的使用以增加給定晶圓上可被詢問之感測器的數目，使用適合的濾波器以增進訊號處理的可靠性，從而避免不同頻帶間的交叉耦合及減輕電漿激發所致的RF污染；（iii）適合結構的使用以允許即使在電漿活化期間亦可使用晶圓（考慮提供感測器之保護的數個結構）；及（iv）接合在晶圓之上之單晶壓電膜的使用以形成可使用天線保護的SAW感測器。
本文提供之關於切面角度及晶體定向的資訊可在壓電性的IEEE Std-176標準中查明（壓電性的ANSI/IEEE Std 176-1987 IEEE標準，http://standards.ieee.org/reading/ieee/std_public/description/ultrasonics/176-1987_desc.html）。用於所有計算的材料常數係Kovacs等人用於鉭酸鋰和鈮酸鋰的材料常數（G. Kovacs, M. Anhorn, H. E. Engan, G. Visintini, C. C.W. Ruppel, “Improved material constants for LiNbO
3and LiTaO
3”, Proc. of the IEEE Ultrasonics Symposium, 435-438,1990）。用於矽以及熔融石英（二氧化矽）和鋁的數據（質量密度和彈性/熱彈性常數）可在Landolt-Bornstein中找到（Landolt-Bornstein, Numerical data and functional relationships in science and technology, Group III, Crystal and solid state physics, Vol. 11, K.H. Hellwege, and A.M. Hellwege, Eds., Springer-Verlag Berlin – Heidelberg – New York 1979）。對於溫度的延遲之靈敏度係以典型方式給定（比較：舉例而言，Leonhard Reindl et al, Theory and Application of Passive SAW Radio Transponders as Sensors, IEEE Trans. on UFFC, Vol. 45, No. 5, pp. 1281-1292, 1998），藉由如下定義之延遲的泰勒展開式：
f 0=
f×(1+
θα (
T−
T 0)) (1)
其中，在溫度
T的當前頻率
f係由波速V除以波長λ的比率以給定，而
f 0係在參考溫度
T 0=25°C的頻率。現在，將從換能器行進至反射器並返回至換能器之波的延遲τ定義為：
τ=
L/V=
L/(λ
f)(2)
吾人可將在給定溫度T下的延遲表示如下：
Δτ/τ = Δ
L/L−(Δλ/λ + Δ
f/f)，其中 Δτ = τ − τ
0(3)
其中
L=
L 0×(1+α
1 ( 1 )(
T−
T 0))和λ=λ
0×(1+α
1 ( 1 )(
T−
T 0))，且α
1 ( 1 )為第一階熱膨脹係數。假設Δ
L/L= Δλ/λ ≃ α
1 ( 1 )(
T−
T 0)允許用於證明：
Δτ/τ =−(Δ
f/f) (4)
且因此，延遲溫度係數（TCD）係頻率溫度係數（TCF）的倒數。在一實施例中，即時感測的使用包含溫度測量，該溫度測量使用：基於交叉指狀換能器（IDT）之SAW標籤，以激發及偵測表面波；及反射器群組，沿波傳播路徑配置，使波繞射並將波回射至換能器。雖然上述考慮適用於基於共振器的感測器，但除了以下規則之外的其他設計規則對於如此感測器亦是必要的。
在用於SAW標籤應用之LiNbO
3切面（其可為（YX
l）/128°或（YZ）切面）的情況下，TCF典型位在[-80；-90] ppm-K
-1的範圍內。由於溫度所致的最大延遲變化，TCD值的範圍可達於100 ppm-K
-1的值。發明人將此參數視為給定回波可在其中變化之延遲範圍的一設定方法。上述TCD可用以設定兩回波間的最小延遲，以避免任何訊號疊加（碰撞）及促進在測量過程期間之清晰有效的區分。
圖3為SAW標籤感測器300的簡化示意圖，SAW標籤感測器300具有交叉指狀換能器（IDT）301及用作為反射器302之狹縫，該等狹縫係依照給定延遲範圍配置成群組。假設兩延遲τ
1及τ
2彼此接近，則基本設計規則可包含設計成避免兩相應回波之重疊的感測器。在該目的中，需考慮的一重要參數係回波延展。此參數係關於換能器長度及延遲線操作。事實上，吾人必須考慮SAW標籤之脈衝回應中之回波的形式係由給定反射器中之電極的數目拉長之換能器之脈衝回應的自捲積所導致。
在LiNbO
3（YX
l）/128°上設計及製造之SAW標籤的情況下，考慮70 μm的孔徑，可將換能器中之電極對的數目限制為15以在整個操作頻譜上達到接近50歐姆的電阻抗（基於一般性的理由，我們在此考慮以2.45 GHz為中心的ISM頻帶規則）。此設計考慮因素等於設定成85 MHz的頻譜範圍，產生30個振盪的最小長度以避免頻譜超過上述值。如此激發爆發的持續時間可為約12 ns（但在使用15手指對IDT以耦合能量最大量的情況下，僅約6 ns為強制性的，亦 即，換能器及激發頻譜重疊最大量），其使得自捲積的長度等於24 ns，為方便起見在圖3中主要定為25 ns。
再次參照上述兩回波，可設定回波之間的最小持續時間以避免其特徵（signature）在整個溫度範圍上的任何重疊。100°C的溫度變化可導致延遲標稱值中的10
-2相對變化。因此，當兩感測器的溫差為200°C時，兩回波之間的延遲預計為標稱最長延遲（例如τ
2，若吾人假設τ
1＜τ
2）的至少2%加25 ns（亦即一回波的最大時間延展）。作為一示例，可選擇30 ns的回波間隔，因為一回波的延展不超過20 ns。為了說明的目的，若考慮τ
2為500 ns的延遲，則上述規則推斷τ
1對應於465 ns（亦即，500-10-25 ns）的最大延遲。此一練習提供允許符合ISM規則之設計的一般設計規則，並處理了在同時測量數個感測器時兩回波的間隔。
因此，作為一示例，若同時詢問十五（15）個感測器，一旦將第一感測器（最先「回答」者）的初始延遲τ
0固定，則感測器的全部第一回波將產生τ
0加35 ns乘以15之最小值的延遲範圍（例如：τ
0+525 ns），確保在整個溫度範圍內在不碰撞的情況下可詢問該感測器組及讀取回應。在最後一感測器的第一回波（最後「回答」之感測器的第一回波）後的最小保護延遲之後，可對於感測器的第二回波進行相同的分析。此保護延遲當然可超過兩個「第一」回波間的延遲（上述35 ns），否則難以區分第一回波的脈衝串及第二回波的脈衝串。此延遲通常可為50 ns，但為了更佳之訊號處理可靠性，可採用範圍在100與200 ns之間的延遲。作為另一示例，150 ns的延遲可採用以提供足夠長的延遲差距以避免第一與第二脈衝串之間的混淆，並產生足夠短的波路徑以使波傳播所導致的損耗最小化（10
-2dB/ λ可典型作為（YX
l）/128° LiNbO
3表面上的損耗參數，其在比較理論及實驗的SAW標籤回應時可得到驗證）。
根據一示例，考慮以上針對SAW元件概述的設計規則，晶圓型感測器可包含分配至獨立頻帶之十六（16）個感測器的四（4）群組。圖4A至4D顯示被重疊的十六（16）個感測器之群組的典型回應以闡明峰部的序列，包含第一和第二回波（見圖4A）、及峰部之間的間隔（見圖4B中最初三個回波的特寫）。在圖4C中，繪製將所有延遲線
S 11參數累加的結果，及計算相應的時間回應。為了比較，將延遲線時域回應的其中一者重疊以說明累加的實際效果：例如，基線增高，意味著訊號噪訊比降低，但未充分降低至阻止系統操作（如圖4C所示）。
單一晶圓上六十五（65）個感測器的詢問可藉由產生四組在不同頻帶中操作的十六（16）個感測器（加上四個頻帶其中一頻帶中之一個感測器）而達成。使用由15手指對構成之IDT的情況下，SAW標籤的頻譜延展係約150 MHz（亦即，自中心頻率加或減75 MHz）。因此，根據一實施例，第二、第三、及第四頻帶可自第一頻帶分別偏移150、300、及450 MHz，以產生三個其他頻帶而完成整個晶圓型感測器設計。圖4D顯示所產生的頻譜分布，允許各頻帶的清楚分隔。因此，針對各頻帶保留相同（時域）回波分布，此簡化了訊號處理，因為僅頻帶以及必須對應當前受處理之頻帶之接收濾波器必須偏移（亦即詢問器的局部振盪器）。
因此，用於處理晶圓上六十五（65）個測量點的詢問過程可包含將中心頻率設定成第一頻帶的中心頻率（亦即，將局部振盪器及接收濾波器設定成當前頻帶），以將讀取器設定在發射模式並將RF詢問訊號發射至讀取器天線，及在整個詢問訊號的發射之後（例如對於15手指對的IDT而言最多15 ns，對應於15個訊號時間段加上一些延遲以適當地弱化天線之作用）將讀取器切換至接收模式，及收集由感測器重新發射的訊號（例如最大延遲約2 μs），及依需要被平均的訊號量重複盡可能多之操作以改善SNR，且只要該四個頻帶尚未被掃描，就接著設定下一頻帶並重複操作。
請注意先前之第一計算係考慮兩個回波解決方案而完成的。然而，相同的設計過程可應用於容許達到所期望之準確性目標的三脈衝感測器。在該樣態中，可實現根據所達成的測量最佳化感測器回應的努力，且更特別地，最佳化換能器性能。可採取數個方法，包含改變IDT中的週期以包括整個2.4-2.5 GHz的頻帶、及略微偏移反射器使得其實際上不呈現相同的反射頻譜涵蓋範圍。舉例而言，可將IDT分成五（5）個部分（見圖5；或多於或少於五（5）），針對該五（5）個部分，考慮100 nm的金屬厚度（相對電極高度h/λ超過6%）及0.45的金屬比，將機械週期分別設定為
p
IDT 1 =0.78 nm（λ=1.56 μm）、
p
IDT 2=785 nm（λ=1.57 μm）、
p
IDT 3=790 nm（λ=1.58 μm）、
p
IDT 4=795 nm（λ=1.59 μm）、及
p
IDT 5=800 nm（λ=1.6 μm）。IDT係由
p
IDT 1 處的第一電極對、
p
IDT 2處的兩電極對、
p
IDT 3處的五電極對、
p
IDT 4處的四電極對、及
p
IDT 5處的三電極對所組成。
沿此分布，換能器的阻抗維持接近大約50Ω，此為用於使從天線往SAW元件或反向的能量傳送最佳化的設計條件。吾人可想到數個其他配置；然而，主要的想法是將IDT最佳回應擴展至一頻帶上，該頻帶大於考慮在λ=1.57 μm處的純同步IDT結構所獲得的頻帶（見圖6A及6B）。另一方面，可根據以上評論（改善感測器解析度並排除相位不確定性）使用三群組的反射器，其中兩群組在反射器之一側上，而另一群組在反射器之另一側上，以最佳化感測器回應。各群組的機械週期可分別設定成
p
R 1=780 nm及
p
R 2=790 nm，而金屬比設定成0.55。茲報導一方案以說明SAW標籤的概念。
舉例而言，在IDT中可選擇0.45的金屬比以減小或最小化換能器內部的反射現象（在單一障礙物上的反射係數小於3%），但亦可將反射器金屬比設定成0.55以在單一障礙物上產生接近5%的反射係數。舉例而言，金屬比的範圍可從0.4至0.6（對於0.45的金屬比及週期
p 1=0.78而言，電極的最小寬度可等於351 nm）。使用此電極分布的情況下，可實現SAW標籤回應的平衡分布，其中延遲線的所有三個脈衝（回波）接近-20 dB。在此評估中，對於所選擇的100 MHz頻帶（從2.4至2.5 GHz）而言，傳播損耗可為約10
-3dB/λ。
根據另一實施例，依照Plessky等人公開的設計，另一樣態可包含單相單方向換能器（SPUDT）（S. Lehtonen, V. P. Plessky, C. S. Hartmann, and M. M. Salomaa, “SPUDT filters for the 2.45 GHz ISM band”, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 51, pp. 1697–1703, 2004）。其中，反射器配置在IDT的一側上，該一側在該方向上發射的能量比在相反側更多。
根據又另一實施例，可藉由沉積諸如SiO
2層的一層來調整基於(YX
l)/128° LiNbO
3基板上的瑞利波之SAW標籤感測器的耦合及反射率。耦合的增大可減小插入損耗並增大詢問距離。在所考慮之相同領域中，亦考慮用於SAW標籤之純剪力波的使用，其中剪力波可藉由引導膜在SAW元件之上的沉積而受引導。
根據多個實施例，考慮用於在工件（包含矽工件）上形成諸如鈮酸鋰、鉭酸鋰、或矽酸鎵鑭之壓電膜的諸多樣態。壓電膜可藉由晶圓分子接合及研磨/拋光而形成。其中，壓電膜被接合並薄化、或轉移至矽之上，允許引導模式（真實表面波）的激發而在膜下方的基板內無輻射損耗（波由矽基板引導），該膜呈現機電耦合
k
s 2（在模式並非將能量與其他引導模式、或自表面輻射的波混合之情況下，對於機電耦合
k
s 2，分別具有模式特徵之共振頻率
f
r 和反共振頻率
f
a 的1-(
f
r /
f
a )
2提供可靠的估計）超過3%且單一障礙物上的反射係數至少等於3%。數個示例可提供以判定用於LiTaO
3(YX
l)/32°至(YX
l)/48°上、及在矽（或藍寶石或允許波導的任何基板）之上的數個其他單一旋轉的鉭酸鋰切面上之剪力波的實際樣態，且考慮在LiNbO
3(YX
l)/128°上的瑞利波及矽之上的幾乎所有單一旋轉之鈮酸鋰切面上的剪力波。
更一般言之，對於轉移至矽上之諸如LiNbO
3的材料膜而言，剪力波可用於所有傳播方向，但不包含範圍從100°至140°的傳播方向，而瑞利波可用於範圍從100°至180°的傳播方向中。剪力波的較佳解決方案對應於範圍從0°至20°及從140°至180°的傳播方向，以促進TCF之大的絕對值（產生超過60 ppm-K
-1的TCD值）。請注意基於基本的對稱原因，當對給定單一旋轉切面的角度θ（繞X結晶軸旋轉，參照IEEE Std-176標準）加上180°時，波的特性是相同的。為了使SAW標籤操作最大化，吾人可選擇從-20°至+20°的傳播方向，因為機電耦合為最大（超過20%）。然而吾人注意到這些設計考慮允許二階改善，因為如上所述，大部分晶體切面可用於所考慮的應用。
更一般言之，對於轉移至矽上之諸如LiTaO
3的材料膜而言，對於範圍從-30°至+90°的傳播方向，剪力波模式係可利用的。並且，TCF對於耦合因子的範圍係從3至8%之在-30°至0°角範圍內的溫度感測器係特別有利的。根據一較佳的實施例，當考慮耦合因子時，切面可接近(YX
l)/36°，對於(YX
l)/36°，TCF接近零。對於廣泛範圍之特性的測量可考慮此定向系，然而對於溫度係較不佳的。
圖7顯示接近2.45 GHz操作之SAW標籤的示例，該SAW標籤由轉移至矽上之諸如LiNbO
3的材料膜製造。裝置700包含交叉指狀換能器701、天線702、及反射器群組703。圖8針對在2.4至2.5 GHz頻帶中於室溫（攝氏約20度）下操作的八（8）個SAW標籤感測器，顯示時域中的示例反射係數|
S11|。圖9針對在2.4至2.5 GHz頻帶中在攝氏60度下操作的十三（13）個SAW標籤感測器，顯示時域中的示例反射係數|
S11|。
根據多個實施例，用於感測器的天線設計可包含單極設計、雙極設計、螺形設計、圓形設計、螺旋設計、貼片設計、或彎折設計、或前述設計中的二者或更多者的任何組合。圖10描繪彎折型天線，其描繪針對天線設計得以選擇的數個尺寸。天線的金屬化可產生範圍達於50微米、或達於35微米（例如厚度範圍從10至35微米）的天線厚度。天線可由Al、Cu、Ni、Au、或其合金所構成。可使用各式之沉積技術（包含電鍍）製造天線。
在數個實施例中，晶圓型感測器可在曝露於電漿期間操作。元件的上曝露表面可曝露於包含電漿化學品及離子轟擊的電漿中。因此，若不加以保護，元件可能受到蝕刻。因此，根據數個實施例，考慮在電漿條件下操作感測器超過數分鐘（例如達於5-10分鐘）時之SAW標籤及天線的保護。晶圓型感測器厚度的範圍可達於5 mm（毫米），較佳是達於2 mm，更佳是達於1.5 mm，且最佳是達於1.2 mm。在一些實施例中，感測器包含一防護罩，諸如一經過蝕刻的玻璃罩，且在其他實施例中，將感測器嵌入於基板（諸如矽基板）中。
根據圖11中顯示的一實施例，SAW標籤及其天線係分別製造，然後接合至一矽基板之上。該元件使用線接合連接、並由諸如機製玻璃罩的保護層保護。由於保護罩係電絕緣體，所以連接線可與該罩接觸。其係接著接合至矽基板之上以形成氣密封的空腔。此操作應在真空下、或至少在乾燥空氣條件下操作，以減少或避免任何氧氣陷滯於空腔中。
根據圖12中顯示的另一實施例，SAW標籤及其天線係在同一基板上製造，然後接合於矽基板之上。該元件由諸如機製玻璃罩的一保護層保護。
根據圖13中顯示的另一實施例，SAW標籤及其天線係以類似於圖11及12中描繪之元件的方式製造。然而，在此實施例中，矽基板受蝕刻以允許將SAW標籤及天線元件配置並凹入於矽基板之內，亦即，至少部分地或完全凹入於矽基板的上表面下方。因此，保護層可包含一平面覆蓋物，例如玻璃板或片。
根據圖14中顯示的另一實施例，SAW標籤及其天線係直接製造在矽基板上。元件直接在矽基板上的製造可包含蝕刻及沉積技術，包含適當的圖案化以移除及添加材料至矽基板。各元件使用保護層獨立地覆蓋，例如使用適當的二氧化矽遮罩。
根據圖15中顯示的另一實施例，SAW標籤及其天線係直接製造在矽基板上。然而，各元件使用諸如玻璃罩板的全基板保護層覆蓋。
根據圖16中顯示的又另一實施例，SAW標籤及其天線係製造在矽上，例如在LiNbO
3或LiTaO
3上，然後組裝並接合至矽基板上。SAW標籤感測器及其天線可由機製（受蝕刻）的二氧化矽板保護。
在其他實施例中，複數感測器可製造在LiNbO
3或LiTaO
3基板上，然後接合至或嵌入於矽基板內。倒裝晶片的技術亦可用以建構安裝在矽基板上的元件。天線可直接製造在矽基板之上，接著以倒裝晶片方式將SAW標籤靠近天線安裝，以減少由於線接合所致之不期望的寄生電容或自電感。倒裝晶片方法的使用可與應用相容，因為SAW標籤的背面將曝露於諸如電漿的處理環境，而不是正面。
雖然包含感測器及/或天線的元件可在諸如矽基板的半導體基板上製造，但亦可考慮其他材料及基板。基板可為絕緣體、導體、或半導體。基板可包含元件（尤其是半導體或其他電子元件）的任何材料部分或結構，且例如可為基底基板結構（諸如半導體基板）、或在基底基板結構上或覆蓋基底基板結構的一層（諸如薄膜）。基板可為習知的矽基板或包含半導電性材料層的其他主體基板。當於本文使用，術語「主體w基板」不僅表示及包含矽晶圓，亦表示及包含矽絕緣體（SOI）基板（諸如矽藍寶石（SOS）基板及矽玻璃（SOG）基板）、在基底半導體基部上的矽磊晶層、及其他半導體或光電材料（諸如：矽鍺、鍺、砷化鎵、氮化鎵、及磷化銦）。基板可經摻雜或未摻雜。因此，基板係非意圖限於任何特定的基底結構、下方層或覆蓋層、圖案化或未圖案化，而是設想為包含任何這樣的層或基底結構、及層及/或基底結構的任何組合。
由於可能需要感測器在電漿操作期間操作，這些實施例可解釋用以在真空環境內產生電漿的射頻（RF）電磁場。RF操作範圍可從低MHz頻率（例如1 MHz）至特高頻（VHF）操作（例如100 MHz）。由於電漿的非線性行為，產生激發頻率的諧波，其可影響SAW標籤感測器在接近以434-MHz為中心及以2.45-GHz為中心的ISM頻帶之頻率下的操作。為了因應此點，可利用訊號濾波以消除諧波對於所偵測訊號的影響。作為一示例，當RF激發頻率係約13.56 MHz時，電漿所致的諧波含量在2.45 GHz區域之內（且更通常高於2 GHz）係相對不重要。然而，在較高RF激發頻率下，諧波含量可能更重要並影響感測器操作。即使在對應於2 GHz以上之操作的有利條件下，RF濾波亦可用以屏除由於電漿源所致的所有不需要的影響，且發明人已觀察到使用活性電漿條件之SAW元件的成功監控，特別是當電漿功率超過70瓦（W）之時。舉例而言，RF濾波可用於超過50 W的電漿功率條件。
如前所述，以上描述根據數個實施例之用於電子元件製造中特性之即時感測的裝置。電子元件製造系統可包含能夠在可能包含或不包含電漿的氣相環境中處理基板（例如200 mm或300 mm基板）的半導體元件設備。在半導體製造中，電漿可用以輔助材料沉積在基板之上、或自基板蝕刻材料。用於沉積、或蝕刻、或沉積和蝕刻兩者的電漿處理系統之示例係在下面描述並顯示於圖17A至17D中。
圖17A至17D提供可用以促進處理氣體之電漿激發的數個電漿處理系統。圖17A顯示一電容式耦合電漿（CCP）系統，其中電漿在上板電極（UEL）與下板電極（LEL）之間靠近基板而形成，該下電極亦作為靜電夾頭（ESC）以支撐及固持基板。電漿藉由將射頻（RF）功率耦合至該等電極的其中至少一者而形成。如圖17A所示，RF功率耦合至上及下電極兩者，且功率耦合可包含不同的RF頻率。或者，多個RF功率源可耦合至相同的電極。此外，直流（DC）功率可耦合至上電極。
圖17B顯示電感耦合式電漿（ICP）系統，其中電漿在電感元件（例如平板狀、或螺線管/螺旋的線圈）與下板電極（LEL）之間靠近基板而形成，該下電極亦作為靜電卡盤（ESC）以支撐及固持基板。電漿藉由將射頻（RF）功率耦合至電感耦合元件而形成。如圖17B所示，RF功率耦合至電感元件及下電極兩者，且功率耦合可包含不同的RF頻率。
圖17C顯示表面波電漿（SWP）系統，其中電漿在槽狀平面天線（slotted plane antenna）與下板電極（LEL）之間靠近基板而形成，該下電極亦作為靜電夾頭（ESC）以支撐及固持基板。電漿藉由將在微波頻率的射頻（RF）功率經由波導及同軸線耦合至槽狀平面天線而形成。如圖17C所示，RF功率耦合至槽狀平面天線及下電極兩者，且功率耦合可包含不同的RF頻率。
圖17D顯示遠程電漿系統，其中電漿在遠離基板且藉由過濾器與基板分隔的區域中形成，該過濾器配置以阻止帶電粒子從遠程電漿源傳送至靠近基板之一處理區域。基板藉由下板電極（LEL）支撐，該下板電極（LEL）亦作為靜電夾頭（ESC）以固持基板。電漿藉由將射頻（RF）功率耦合至毗鄰位於遙隔區域的電漿產生裝置而形成。如圖17D所示，RF功率耦合至毗鄰遙隔區域的電漿產生裝置及下電極兩者，且功率耦合可包含不同的RF頻率。
雖未顯示，但圖17A至17D的電漿處理系統可包含其他元件，包含經塗佈及可替換的元件設計，以保護處理腔室的內表面。此等部件可包含沉積屏蔽罩、擋板組件、限制屏蔽罩等，其圍繞處理環境並可能干擾詢問器與儀測基板之間的訊號交換。
圖17A至17D的電漿處理系統意圖顯示用於實施所描述的階段式離子/自由基製程的各種技術。其他實施例欲包含所描述之系統的組合及變化。
在以下的申請專利範圍中，任何附屬項的限制可依附於任何獨立請求項。
在先前的描述中已說明具體細節，諸如處理系統的特殊幾何結構及其中使用的各種元件與製程的描述。然而應理解，本文技術可在背離這些具體細節的其他實施例中實行，且此等細節係以解釋而非限制為目的。本文揭示的實施例已參考附圖加以說明。同樣地，為了解釋的目的，已說明特定的數字、材料、及配置以提供完整的理解。僅管如此，實施例可在無如此具體細節的情況下實施。具有實質上相同功能性結構的元件以類似的參考符號表示，且因此可省略任何冗餘的描述。
為了有助於理解各種實施例，將各種技術以多個分立操作描述。不應將所述之順序理解成暗示該等操作必定取決於順序。事實上，該等操作不需以敘述的順序執行。所述之操作可以不同於所述實施例的順序執行。在另外的實施例中，可執行各種追加之操作及/或可省略所述之操作。
如本文使用的「工件」、「基板」、或「目標基板」泛指根據本發明所處理的物件。基板可包含元件（尤其是半導體或其他電子元件）的任何材料部分或結構，且例如可為基底基板結構，諸如半導體晶圓、倍縮光罩、或基底基板結構之上或覆蓋基底基板結構的一層（諸如薄膜）。因此，基板不限於任何特定的基底結構、下方層或覆蓋層、圖案化或未圖案化，而是設想為包含任何如此的層或基底結構、及層及/或基底結構的任何組合。描述可能論及特定類型的基板，但此僅用於說明之目的。
精於本項技術之人士亦將理解對於以上所述技術的操作，可做出許多變化，且仍能達到本發明的相同目的。本揭示內容的範圍意圖包含此等變化。因此，本發明之實施例的先前描述非意圖用來限制。更準確地說，本發明之實施例的任何限制係呈現於以下申請專利範圍中。
1:工件
2A:感測器
2B:感測器
10:感測器系統
100:半導體元件製造系統
110:裝置
115:處理環境
120:讀取器系統
130:固持器
140:控制系統
141:傳送器電路
142:接收器電路
143:採樣電路
144:記憶體
145:控制器
200:方法
210:步驟
220:步驟
230:步驟
300:SAW標籤感測器
301:交叉指狀換能器（IDT）
302:反射器
700:裝置
701:交叉指狀換能器
702:天線
703:反射器群組
在附圖中：
圖1A至1C顯示根據一實施例之用於工業製造設備中之特性的即時感測之裝置的示意圖；
圖2提供顯示根據一實施例之用於半導體元件製造設備中特性之即時感測之方法的流程圖；
圖3顯示根據一實施例之表面聲波（SAW）感測器的代表圖；
圖4A至4D根據一實施例舉例說明在複數感測器的詢問之後的回應訊號；
圖5顯示根據另一實施例之SAW標籤感測器的代表圖；
圖6A及6B根據一實施例舉例說明在複數感測器的詢問之後的回應訊號；
圖7顯示根據又另一實施例之SAW標籤感測器的代表圖；
圖8根據一實施例舉例說明在複數感測器的詢問之後的回應訊號；
圖9根據一實施例舉例說明在複數感測器的詢問之後的回應訊號；
圖10顯示根據一實施例的天線；
圖11顯示根據一實施例之在基板上製造感測器的方法；
圖12顯示根據另一實施例之在基板上製造感測器的方法；
圖13顯示根據另一實施例之在基板上製造感測器的方法；
圖14顯示根據另一實施例之在基板上製造感測器的方法；
圖15顯示根據另一實施例之在基板上製造感測器的方法；
圖16顯示根據又另一實施例之在基板上製造感測器的方法；及
圖17A至17D提供根據多個實施例的用於執行蝕刻的方法之電漿處理系統的示意圖。
10:感測器系統
100:半導體元件製造系統
110:裝置
115:處理環境
120:讀取器系統
130:固持器
140:控制系統
Claims (20)
- 一種工業製造設備內特性之即時感測的裝置，包含： 第一複數感測器及第二複數感測器，其安裝在製造系統的處理環境的一晶圓之內，該第一複數感測器及該第二複數感測器之各感測器被分配至不同區域以監控該製造系統之所指定區域的物理或化學特性；及 讀取器系統，其具有配置成使用單一高頻詢問序列以同時且無線方式詢問該第一複數感測器及該第二複數感測器的元件，該單一高頻詢問序列包含（1）將與第一頻帶相關聯的第一請求脈衝訊號傳送至該第一複數感測器並將與第二頻帶相關聯的第二請求脈衝訊號傳送至該第二複數感測器，及（2）自該第一複數感測器及該第二複數感測器接收唯一可識別的回應訊號，該第一複數感測器及該第二複數感測器提供該製造系統之各指定區域處之物理或化學特性中之變化的即時監控， 其中，使該第一複數感測器及該第二複數感測器可根據設計規則而在該第一頻帶及該第二頻帶中操作，該設計規則係容許進行同時詢問而不致在從於該第一頻帶及該第二頻帶中操作之各感測器回響的回應訊號間發生碰撞。
- 如請求項1之工業製造設備內特性之即時感測的裝置，其中該製造系統包含半導體製造系統、或非半導體製造系統。
- 如請求項2之工業製造設備內特性之即時感測的裝置，其中該製造系統促進半導體元件、光子元件、光發射元件、光吸收元件、或光偵測元件的製造。
- 如請求項2之工業製造設備內特性之即時感測的裝置，其中該製造系統促進金屬、半金屬、非金屬、聚合物、塑膠、陶瓷、或玻璃或近似玻璃之工件的製造。
- 如請求項1之工業製造設備內特性之即時感測的裝置，更包含： 一工件，其待配置在該製造系統的該處理環境之內，其中該第一複數感測器安裝在該工件上。
- 如請求項1之工業製造設備內特性之即時感測的裝置，更包含： 複數感測器分組，其分配至複數唯一定義的頻帶，該複數感測器分組包含分配至該第一頻帶的該第一複數感測器。
- 如請求項1之工業製造設備內特性之即時感測的裝置，其中各感測器包含表面聲波（SAW）延遲線元件。
- 如請求項1之工業製造設備內特性之即時感測的裝置，其中該物理或化學特性包含溫度或溫差。
- 如請求項1之工業製造設備內特性之即時感測的裝置，其中該各感測器包含激發並隨後偵測表面波的交叉指狀換能器、及使表面波繞射並反射回該交叉指狀換能器的一或更多反射器群組，且其中該一或更多反射器群組沿波傳播路徑自該交叉指狀換能器間隔開預定距離。
- 如請求項9之工業製造設備內特性之即時感測的裝置，其中該交叉指狀換能器耦合至用於在各感測器與該讀取器系統之間接收及傳送訊號的至少一天線。
- 如請求項9之工業製造設備內特性之即時感測的裝置，其中該各感測器的該一或更多反射器群組配置成在展現二或更多個一連串之不同回波脈衝回應的時域中產生一脈衝回應訊號。
- 如請求項9之工業製造設備內特性之即時感測的裝置，其中該一或更多反射器群組配置在該交叉指狀換能器的相同側上。
- 如請求項1之工業製造設備內特性之即時感測的裝置，其中該第一頻帶的頻譜範圍係小於100 MHz。
- 如請求項1之工業製造設備內特性之即時感測的裝置，其中該單一高頻詢問序列包含在時域中使用時間解析的激發訊號以詢問感測器並處理所接收的回波訊號、或在頻域中使用頻率調變的激發訊號以詢問感測器並處理所接收的回波訊號。
- 如請求項1之工業製造設備內特性之即時感測的裝置，其中該讀取器系統更包含： 第一射頻（RF）濾波器，其濾除該第一頻帶外之頻率的訊號。
- 如請求項1之工業製造設備內特性之即時感測的裝置，其中該處理環境包含氣相電漿環境。
- 如請求項16之工業製造設備內特性之即時感測的裝置，其中該第一頻帶係定義成排除電漿激發頻率的諧波頻率。
- 如請求項1之工業製造設備內特性之即時感測的裝置，其中該製造系統係蝕刻系統、沉積系統、電鍍系統、清潔系統、灰化系統、熱處理系統、微影塗佈系統、或拋光系統。
- 如請求項1之工業製造設備內特性之即時感測的裝置，更包含： 保護層，覆蓋該第一複數感測器以使該各感測器與該製造系統內存在的環境隔離。
- 如請求項1之工業製造設備內特性之即時感測的裝置，其中該設計規則更包含設計以避免兩相應回波之重疊的該第一複數感測器及該第二複數感測器。
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