JP2006512772A - 材料処理システムを監視する方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】材料処理システムを監視する方法及び装置
【解決手段】本発明は、材料処理システムを監視する改良された装置及び方法を提供し、前記材料処理システムは、処理ツールと、電気的データを生成して伝送するために、前記処理ツールに結合された多数のＲＦ反応電気センサと、前記複数のＲＦ反応電気センサから前記電気的データを受取るように構成されたセンサインタフェースアセンブリ（ＳＩＡ）とを含む。

Description

（関連出願の相互参照）
この出願は、本願と同じ日に出願された、代理人名簿番号第２３１７４８ＵＳ６ＹＡ号の「材料処理システムを監視する方法及び装置（「Method and Apparatus for Monitoring a Material Processing System」）」というタイトルの同時係属出願第１０／＿＿＿＿号、本願と同じ日に出願された、代理人名簿番号第２３１７４９ＵＳ６ＹＡ号の「材料処理システムを監視する方法及び装置（「Method and Apparatus for Monitoring a Material Processing System」）」というタイトルの同時係属出願第１０／＿＿＿＿号、本願と同じ日に出願された、代理人名簿番号第２３１２２７ＵＳ６ＹＡ号の「材料処理システムのパーツを監視する方法及び装置（「Method and Apparatus for Monitoring Parts in a Material Processing System」）」というタイトルの同時係属出願第１０／＿＿＿＿号、及び本願と同じ日に出願された、代理人名簿番号第２３１２２８ＵＳ６ＹＡ号の「材料処理システムのパーツを監視する方法及び装置（「Method and Apparatus for Monitoring Parts in a Material Processing System」）」というタイトルの同時係属出願第１０／＿＿＿＿号に関連する。これらの出願の各々の内容全体は参照してここに組み込まれる。
本発明は、処理システムにおけるプロセスを監視することに関し、より具体的には、統合伝送装置を有する監視装置を用いてプロセスを監視することに関する。
半導体業界における集積回路（ＩＣ）の製造は、典型的には、基板から材料物質を除去しかつ基板に材料物質を付着させるのに必要なプラズマリアクタ内での表面化学反応を引き起こしかつアシストするために、プラズマを用いる。一般に、プラズマは、供給されるプロセスガスとのイオン化衝突を持続させるのに十分なエネルギまで電子を加熱することにより、真空条件下で、前記プラズマリアクタ内で生成される。また、前記加熱された電子は、分解衝突を持続させるのに十分なエネルギを有することができ、そのため、所定の条件（例えば、チャンバ圧力、ガス流量等）下のガスの特定のセットが、チャンバ内で実行される特定のプロセス（例えば、材料物質が前記基板から除去されるエッチングプロセス、または材料物質が前記基板に添加される成膜）に適した、荷電活性種及び化学的に反応性の活性種の群を生成するために選択される。
例えば、エッチングプロセス中に、プラズマ処理システムを監視することは、プラズマ処理システムの状態を判断する場合、及び形成されるデバイスの品質を判断する場合に、非常に重要になる。追加的なプロセスデータは、前記システムの状態及び形成される製品の状態に関する間違った判断を防ぐために用いることができる。例えば、プラズマ処理システムの継続的な使用は、前記プラズマ処理性能の緩やかな低下につながる可能性があり、また最終的には、前記システムの故障につながる可能性がある。追加的なプロセス関連データ及びツール関連データは、材料処理システムの管理及び産出される製品の品質を改善するであろう。
本発明は、処理システムにおけるプロセスを監視する装置及び方法を提供し、より具体的には、統合伝送装置を有するプロセス監視装置、及び統合伝送装置を有するプロセス監視装置を用いて、処理システムにおけるプロセスを監視する方法を提供する。
また、本発明は、材料処理システムにおけるプラズマプロセスを監視する装置及び方法を提供し、より具体的には、統合伝送装置を有するプラズマ監視装置、及び統合伝送装置を有するプラズマ監視装置を用いて、材料処理システムにおけるプラズマプロセスを監視する方法を提供する。
また、本発明は、少なくとも１つのセンサインタフェースアセンブリ（ＳＩＡ）に結合された少なくとも１つのＲＦ反応センサを含む材料処理システムにおけるプロセスを監視する手段を提供する。
本発明のこれら及び他の効果は、添付図面と共に解釈すれば、本発明の例示的な実施形態の以下の詳細な説明からより明白になり、かつより容易に正しく認識されるであろう。
本発明は、１つ以上のプロセスチャンバを備えることができる処理ツールを含むことができる改良された材料処理システムを提供する。また、前記処理システムは、電気的データを生成しかつ伝送するために、前記処理ツールに結合されている複数のＲＦ反応電気センサと、前記複数のＲＦ電気センサのうちの少なくとも１つから前記電気的データを受取るように構成されたセンサインタフェースアセンブリ（ＳＩＡ）とを含むことができる。
図１は、本発明の一実施形態による材料処理システムの単純化したブロック図を示す。例えば、材料処理システム１００が、プラズマエッチャー等のエッチングシステムを備えることができる。別法として、材料処理システム１００は、フォトレジストスピンコート塗布装置等のフォトレジスト塗布装置を備えることができ、および／または材料処理システム１００はリソグラフィ装置のようなフォトレジストパターニング装置を備えることができる。別の実施形態においては、材料処理システム１００は、ＳＯＧ（ｓｐｉｎ−ｏｎ−ｇｌａｓｓ）またはＳＯＤ（ｓｐｉｎ−ｏｎ−ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）装置等の誘電体蒸着装置を備えることができる。他の実施形態において、材料処理システム１００は、化学気相成長法（ＣＶＤ）装置、物理気相成長法（ＰＶＤ）装置、原子層成膜（ＡＬＤ）装置等の成膜チャンバ、および／またはそれらの組み合わせを備えることができる。追加的な実施形態において、材料処理システム１００は、急速加熱処理（ＲＴＰ）装置等の熱処理装置を備えることができる。別の実施形態において、材料処理システム１００は、バッチ拡散炉または他の半導体処理装置を備えることができる。
図示の実施形態において、材料処理システム１００は、処理チャンバ１１０と、上部アセンブリ１２０と、基板１３５を支持する基板ホルダ１３０と、ポンピング装置１６０と、コントローラ１７０とを備える。例えば、ポンピング装置１６０は、処理チャンバ１１０内に、制御された圧力を生成することができる。例えば、処理チャンバ１１０は、基板１３５の近傍のプロセス空間１１５内での処理ガスの生成を容易にすることができる。材料処理システム１００は、２００ｍｍ基板、３００ｍｍ基板、またはそれより大きい基板を処理するように構成することができる。別法として、前記材料処理システムは、１つ以上の処理チャンバ内にプラズマを生成することによって作動することができる。
基板１３５は、例えば、基板ホルダ１３０内に収容された基板リフトピン（図示せず）によって受取ることができる自動基板移送システムを介し、スロットバルブ（図示せず）及びチャンバフィードスルー（図示せず）を介して、処理チャンバ１１０内に移送することができ、かつ前記チャンバから移送することができ、かつ前記ホルダに収容された装置によって機械的に移動させることができる。基板１３５が、一旦、基板移送システムから受取られると、前記基板は、基板ホルダ１３０の上面まで降下させることができる。
基板１３５は、例えば、静電クランプ装置によって、基板ホルダ１３０に付着させることができる。さらに、基板ホルダ１３０は、基板ホルダ１３０から熱を受取り、かつ熱交換システム（図示せず）に熱を伝達する、あるいは、加熱時に、前記熱交換システムから熱を伝達させる再循環冷却剤フローを含む冷却システムを含むことができる。また、基板１３５と基板ホルダ１３０との間のガスギャップ熱伝導性を改善するために、ガスを、例えば裏面ガス装置を介して、基板１３５の裏面に供給することができる。このようなシステムは、上昇または低下した温度において、前記基板の温度制御が必要な場合に用いることができる。他の実施形態においては、抵抗性加熱素子等の加熱素子、または熱電気ヒータ／クーラーを含めることができる。
代替の実施形態において、基板ホルダ１３０は、例えば、基板ホルダ１３０及び処理チャンバ１１０に結合され、かつ処理チャンバ１１０内の低下した圧力雰囲気から垂直移動装置を密封するように構成されたベローズ（図示せず）によって包囲することができる垂直移動装置をさらに備えることができる。また、べローズシールド（図示せず）は、例えば、基板ホルダ１３０に結合することができ、かつ前記べローズを保護するように構成することができる。基板ホルダ１３０は、例えば、フォーカスリング（図示せず）、シールドリング（図示せず）及びバッフルプレート（図示せず）をさらに備えることができる。
図１に示した実施形態において、基板ホルダ１３０は、それを介して高周波電力を、プロセス空間１１５内のプロセスガスに結合することができる電極（図示せず）を備えることができる。例えば、基板ホルダ１３０には、ＲＦ装置１５０からの高周波電力の伝達を介して、高周波電圧で電気的にバイアスをかけることができる。場合によっては、高周波バイアスは、電子を加熱して、プラズマを生成しかつ維持するのに用いることができる。前記高周波バイアスのための典型的な周波数は、１ＭＨｚから１００ＭＨｚとすることができる。例えば、プラズマ処理に対して１３．５６ＭＨｚを用いる半導体処理装置が、当業者によく知られている。
図１に示すように、上部アセンブリ１２０は、処理チャンバ１１０に結合することができ、かつ次の機能のうちの少なくとも１つを実行するように構成することができ、すなわち、ガス注入装置を備え、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）源を備え、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）源を備え、変圧器結合型プラズマ（ＴＣＰ）源を備え、マイクロ波作用プラズマ源を備え、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマ源を備え、ヘリコン波プラズマ源を備え、表面波プラズマ源を備えるように構成することができる。
例えば、上部アセンブリ１２０は、電極、絶縁リング、アンテナ、伝送ライン、および／または他のＲＦコンポーネント（図示せず）を備えることができる。また、上部アセンブリ１２０は、永久磁石、電磁石、および／または他の磁石装置コンポーネント（図示せず）を備えることができる。また、上部アセンブリ１２０は、電源ライン、注入装置、および／または他のガス供給装置コンポーネント（図示せず）を備えることができる。さらに、上部アセンブリ１２０は、ハウジング、カバー、密封装置、および／または他の機構コンポーネント（図示せず）を備えることができる。
代替の実施形態においては、処理チャンバ１１０は、例えば、処理チャンバ１１０を、プロセス空間１１５内の処理プラズマから保護するチャンバライナー（図示せず）またはプロセスチューブ（図示せず）をさらに備えることができる。また、処理チャンバ１１０は、モニタリングポート（図示せず）を備えることができる。モニタリングポートは、例えば、プロセス空間１１５の光学モニタリングを可能にする。
また、材料処理システム１００は、統合伝送手段を有する少なくとも１つの測定装置を備える。図示の実施形態に示すように、少なくとも１つのＲＦ反応電気センサ１９０を、電気的データを生成して伝送するのに用いることができる。例えば、チャンバ１１０は、少なくとも１つのＲＦ反応電気センサ１９０を備えることができ、および／または上部アセンブリ１２０は、少なくとも１つのＲＦ反応電気センサ１９０を備えることができ、および／または基板ホルダは、少なくとも１つのＲＦ反応電気センサ１９０を備えることができる。
また、材料処理システム１００は、統合受取り手段を有する少なくとも１つのインタフェース装置を備える。図１に示すように、センサインタフェースアセンブリ（ＳＩＡ）１８０は、少なくとも１つのＲＦ反応電気センサ１９０と通信するのに用いることができる。例えば、ＳＩＡ１８０は、上記電気的データを受取ることができる。
１つの実施形態において、ＲＦ反応電気センサ１９０は、電気センサ（図示せず）と、統合トランスミッタ（図示せず）とを備えることができ、ＳＩＡ１８０は、統合レシーバ（図示せず）を備えることができる。ＲＦ反応電気センサ１９０は、前記トランスミッタを用いてデータを送ることができ、ＳＩＡ１８０は、前記レシーバを用いて、前記送信されたデータを受取ることができる。ＲＦ反応電気センサ１９０は、同じまたは異なる周波数を用いて作動することができ、ＳＩＡ１８０は、１つ以上の周波数を用いて作動することができる。
また、材料処理システム１００は、コントローラ１７０を備える。コントローラ１７０は、チャンバ１１０、上部アセンブリ１２０、基板ホルダ１３０、ＲＦ装置１５０、ポンピング装置１６０及びＳＩＡ１８０に接続することができる。前記コントローラは、制御データを前記ＳＩＡに供給し、かつ前記ＳＩＡから電気的データを受取るように構成することができる。例えば、コントローラ１７０は、マイクロプロセッサ、記憶装置（例えば、揮発性および／または不揮発性記憶装置）、及び処理システム１００への入力及び処理システム１００からのモニタ出力を伝送し、かつ活動化するのに十分な制御電圧を生成することが可能なディジタルＩ／Ｏポートを備えることができる。また、コントローラ１７０は、チャンバ１１０、上部アセンブリ１２０、基板ホルダ１３０、ＲＦ装置１５０、ポンピング装置１６０及びＳＩＡ１８０と情報を交換することができる。また、上記記憶装置に格納されたプログラムを、プロセスレシピに従って、材料処理システム１００の上述した構成要素を制御するのに用いることができる。また、コントローラ１７０は、上記電気的データを分析するように、前記電気的データをターゲットの電気的データと比較するように、かつ前記比較を用いて、プロセスを変更するおよび／または前記処理ツールを制御するように構成することができる。また、前記コントローラは、前記電気的データを分析するように、前記電気的データを履歴の電気的データと比較するように、及び前記比較を用いて、故障を予測し、防ぎ、および／または宣言するように構成することができる。
図２は、本発明の一実施形態によるＲＦ反応電気センサ及びＳＩＡの単純化したブロック図を示す。図示の実施形態において、ＳＩＡ１８０は、ＳＩＡレシーバ１８１及びＳＩＡトランスミッタ１８２を備え、ＲＦ反応電気センサ１９０は、電気センサ１９１及びＲＦ反応トランスミッタ１９２を備える。
ＳＩＡ１８０は、通信リンク１９５を用いて、ＲＦ反応電気センサ１９０に結合することができる。例えば、ＲＦ反応電気センサ１９０及びＳＩＡ１８０は、０．０１ＭＨｚから１１０．０ＧＨｚの１つ以上の周波数を用いて作動することができる。別法として、通信リンク１９５は、光学手段を備えることができる。
ＳＩＡレシーバ１８１は、１つ以上のＲＦ反応電気センサからの信号を受取るように構成することができる。例えば、ＳＩＡレシーバ１８１は、少なくとも１つのＲＦ反応電気センサからの応答信号を受取るように構成することができ、前記応答信号は、電気的データを含むことができるデータを含むことができる。
また、ＳＩＡトランスミッタ１８２は、信号を、１つ以上のＲＦ反応電気センサへ伝送するように構成することができる。例えば、ＳＩＡトランスミッタ１８２は、入力信号を、少なくとも１つのＲＦ反応電気センサへ伝送するように構成することができ、前記入力信号は、制御データを含むことができるデータを含むことができる。
電気センサ１９１は、１つ以上の構成要素関連特性を示すように構成することができる。例えば、電気センサ１９１は、電圧データ、電流データ、絶対値データ、周波数データ、高調波データ、スペクトルデータ、フィールド強度データ及び位相データのうちの少なくとも１つを含むことができる電気的データを生成するように、及び前記電気的データをＲＦ反応トランスミッタ１９２に供給するように構成することができる。電気的データは、プロセス、プロセスチャンバおよび／または処理ツールを制御するのに用いることができる測定されたおよび／または処理されたデータを含むことができる。電気的データは、ＡＣ信号および／またはＤＣ信号のための情報を含むことができ、この場合、ＡＣ信号は、１つ以上のＲＦ周波数を含むことができる。また、電気的データは、電荷密度、イオン密度及びラジカル密度情報を含むこともできる。電気的データは、プロセス、プロセスチャンバ及び／または処理ツールを制御するのに用いることができる測定されたおよび／または処理されたデータを含むことができる。
様々な実施形態において、電気センサ１９１は、アンテナ、電圧プローブ、電流プローブ、電圧／電流（Ｖ／Ｉ）プローブ、フィールドプローブ、ラングミュアプローブ、電力センサ、スペクトルアナライザ及び波形アナライザのうちの少なくとも１つを備えることができる。例えば、アンテナは、システムコンポーネントに結合された狭帯域または広帯域素子とすることができ、かつ１つ以上のＲＦ信号を受信するのに用いることができる。また、プローブは、狭帯域または広帯域素子とすることができ、またプローブは、電気的データを測定し、格納し、および／または処理することができる。
別法として、電気センサ１９１は、電源、レシーバ、トランスミッタ、コントローラ、記憶装置（例えば、揮発性および／または不揮発性記憶装置）及びハウジングのうちの少なくとも１つをさらに備えることができる。
電気センサ１９１は、長期間または短期間、電気的データを生成するように構成することができる。例えば、電気センサは、連続動作タイマと起動式タイマのうちの少なくとも一方を備えることができ、起動式タイマは、プロセス関連イベントまたは非プロセス関連イベントによって起動することができる。電気センサは、高周波エネルギをＤＣ信号に変換することができ、かつ前記ＤＣ信号を用いて前記センサを作動させることができる。このようにして、ＲＦ時間データ等のプロセス関連データを生成することができる。
ＲＦ反応トランスミッタ１９２は、信号を少なくとも１つのＳＩＡ１８０に伝送するように構成することができる。例えば、ＲＦ反応トランスミッタ１９２は、応答信号を伝送するように構成することができ、前記応答信号は、電気的データを含むことができるデータを含むことができる。また、前記トランスミッタは、ＡＭ信号、ＦＭ信号および／またはＰＭ信号を含む狭帯域及び広帯域信号を処理しかつ伝送するのに用いることができる。また、前記トランスミッタは、符号化された信号および／またはスペクトル拡散信号を処理しかつ伝送して、半導体処理設備等の高干渉環境内でこれの性能を高めることもできる。
様々な実施形態において、ＲＦ反応トランスミッタ１９２は、電源、信号源、変調器、符号器、増幅器、アンテナ、記憶装置（例えば、揮発性および／または不揮発性記憶装置）、ハウジング及びコントローラのうちの少なくとも１つを備えることができる。１つの場合において、ＲＦ反応トランスミッタ１９２は、高周波電界内に配置された場合に、後方散乱素子として使用されるアンテナ（図示せず）を備えることができる。
代替の実施形態において、ＲＦ反応電気センサ１９０は、電源、信号源、レシーバ、アンテナ、記憶装置（例えば、揮発性および／または不揮発性記憶装置）、タイマ、ハウジング及びコントローラのうちの少なくとも１つをさらに備えることができる。また、ＲＦ反応電気センサ１９０は、本願と同じ日に出願された、代理人名簿番号第２３１７４８ＵＳ６ＹＡ号の「材料処理システムを監視する方法及び装置（「Method and Apparatus for Monitoring a Material Processing System」）」というタイトルの同時係属出願第１０／＿＿＿＿号、本願と同じ日に出願された、代理人名簿番号第２３１７４９ＵＳ６ＹＡ号の「材料処理システムを監視する方法及び装置（「Method and Apparatus for Monitoring a Material Processing System」）」というタイトルの同時係属出願第１０／＿＿＿＿号、本願と同じ日に出願された、代理人名簿番号第２３１２２７ＵＳ６ＹＡ号の「材料処理システムのパーツを監視する方法及び装置（「Method and Apparatus for Monitoring Parts in a Material Processing System」）」というタイトルの同時係属出願第１０／＿＿＿＿号、及び本願と同じ日に出願された、代理人名簿番号第２３１２２８ＵＳ６ＹＡ号の「材料処理システムのパーツを監視する方法及び装置（「Method and Apparatus for Monitoring Parts in a Material Processing System」）」というタイトルの同時係属出願第１０／＿＿＿＿号に記載されているようなセンサをさらに備えることができ、それらの全ては参照してここに組み込まれる。
図３Ａから図３Ｃは、本発明の実施形態によるＲＦ反応電気センサの単純化したブロック図を示す。図示の実施形態において、ＲＦ反応電気センサ１９０は、電気センサ１９１と、ＲＦ反応トランスミッタ１９２と、電源１９４とを備える。
図３Ａに示すように、電源１９４は、ＲＦ反応トランスミッタ１９２に結合することができる。別法として、電源１９４は、ＲＦ反応トランスミッタ１９２に組み込むことができる。図３Ｂに示すように、電源１９４は、電気センサ１９１に結合することができる。別法として、電源１９４は、電気センサ１９１に組み込むことができる。図３Ｃに示すように、電源１９４は、電気センサ１９１及びＲＦ反応トランスミッタ１９２に結合することができる。別法として、電源１９４は、電気センサ１９１及びＲＦ反応トランスミッタ１９２に組み込むことができる。
電源１９４は、ＲＦ／ＤＣ変換器、ＤＣ／ＤＣ変換器及びバッテリのうちの少なくとも１つを備えることができる。例えば、ＲＦ／ＤＣ変換器は、アンテナ、ダイオード及びフィルタのうちの少なくとも１つを備えることができる。１つの場合において、ＲＦ／ＤＣ変換器は、少なくとも１つのプロセス関連周波数をＤＣ信号に変換することができる。別の場合においては、ＲＦ／ＤＣ変換器は、少なくとも１つの非プロセス関連周波数をＤＣ信号に変換することができる。例えば、外部信号を前記変換器に供給することができる。別法として、ＲＦ／ＤＣ変換器は、少なくとも１つのプラズマ関連周波数をＤＣ信号に変換することができる。
図４Ａから図４Ｃは、本発明の追加的な実施形態によるＲＦ反応電気センサの単純化したブロック図を示す。図示の実施形態において、ＲＦ反応電気センサ１９０は、電気センサ１９１、ＲＦ反応トランスミッタ１９２及びレシーバ１９６を備える。
図４Ａに示すように、レシーバ１９６は、ＲＦ反応トランスミッタ１９２に結合することができる。別法として、レシーバ１９６は、ＲＦ反応トランスミッタ１９２に組み込むことができる。図４Ｂに示すように、レシーバ１９６は、電気センサ１９１に結合することができる。別法として、レシーバ１９６は、電気センサ１９１に組み込むことができる。図４Ｃに示すように、レシーバ１９６は、電気センサ１９１及びＲＦ反応トランスミッタ１９２に結合することができる。別法として、レシーバ１９６は、電気センサ１９１及びＲＦ反応トランスミッタ１９２に組み込むことができる。
レシーバ１９６は、電源、信号源、アンテナ、ダウンコンバータ、復調器、復号器、コントローラ、記憶装置（例えば、揮発性および／または不揮発性記憶装置）及び変換器のうちの少なくとも１つを備えることができる。例えば、前記レシーバは、ＡＭ信号、ＦＭ信号および／またはＰＭ信号を含む狭帯域及び広帯域信号を受信して処理するのに用いることができる。また、前記レシーバは、符号化された信号および／またはスペクトル拡散信号を受信して処理し、半導体処理設備等の高干渉環境内でこれの性能を高めることもできる。
図５Ａから図５Ｃは、本発明の追加的な実施形態によるＲＦ反応電気センサの単純化したブロック図を示す。図示の実施形態において、ＲＦ反応電気センサ１９０は、電気センサ１９１、ＲＦ反応トランスミッタ１９２及びコントローラ１９８を備える。
図５Ａに示すように、コントローラ１９８は、ＲＦ反応トランスミッタ１９２に結合することができる。別法として、コントローラ１９８は、ＲＦ反応トランスミッタ１９２に組み込むことができる。図５Ｂに示すように、コントローラ１９８は、電気センサ１９１に結合することができる。別法として、コントローラ１９８は、電気センサ１９１に組み込むことができる。図５Ｃに示すように、コントローラ１９８は、電気センサ１９１及びＲＦ反応トランスミッタ１９２に結合することができる。別法として、コントローラ１９８は、電気センサ１９１及びＲＦ反応トランスミッタ１９２に組み込むことができる。
コントローラ１９８は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、タイマ、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、記憶装置（例えば、揮発性および／または不揮発性記憶装置）、Ａ／Ｄ変換器及びＤ／Ａ変換器のうちの少なくとも１つを備えることができる。例えば、前記コントローラは、ＡＭ信号、ＦＭ信号および／またはＰＭ信号から受信したデータを処理するのに用いることができ、かつＡＭ信号、ＦＭ信号および／またはＰＭ信号を介して送信されるデータを処理するのに用いることができる。また、コントローラ１９８は、符号化された信号および／またはスペクトル拡散信号を処理するのに用いることができる。また、コントローラ１９８は、測定データ、命令コード、センサ情報、および／またはセンサ識別データ及びパーツ識別データを含むことができるパーツ情報等の情報を格納するのに用いることができる。例えば、入力信号データをコントローラ１９８に供給することができる。
図６Ａから図６Ｃは、本発明の実施形態によるＳＩＡの単純化したブロック図を示す。図示の実施形態において、ＳＩＡ１８０は、ＳＩＡレシーバ１８１と、ＳＩＡトランスミッタ１８２と、電源１８４とを備える。
ＳＩＡトランスミッタ１８２は、入力信号を、少なくとも１つのＲＦ反応電気センサへ伝送するように構成することができ、前記少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、前記入力信号を用いて、これの動作を制御することができる。例えば、ＲＦ反応電気センサは、前記入力信号情報を用いて、電気的データをいつ生成するかおよび／または応答信号をいつ伝送するかを判断することができる。
ＳＩＡトランスミッタ１８２は、電源、信号源、アンテナ、アップコンバータ、増幅器、変調器、符号器、タイマ、コントローラ、記憶装置（例えば、揮発性および／または不揮発性記憶装置）、Ｄ／Ａ変換器及びＡ／Ｄ変換器のうちの少なくとも１つを備えることができる。例えば、前記トランスミッタは、ＡＭ信号、ＦＭ信号および／またはＰＭ信号を含む狭帯域及び広帯域信号を処理して伝送するのに用いることができる。また、ＳＩＡトランスミッタ１８２は、符号化された信号および／またはスペクトル拡散信号を処理して伝送し、半導体処理設備等の高干渉環境内で性能を高めるように構成することができる。
ＳＩＡレシーバ１８１は、少なくとも１つのＲＦ反応電気センサから応答信号を受取るように構成することができ、前記応答信号は、電気的データを含むことができる。
ＳＩＡレシーバ１８１は、電源、信号源、アンテナ、ダウンコンバータ、復調器、復号器、タイマ、コントローラ、記憶装置（例えば、揮発性および／または不揮発性記憶装置）、Ｄ／Ａ変換器及びＡ／Ｄ変換器のうちの少なくとも１つを備えることができる。例えば、前記ＳＩＡレシーバは、ＡＭ信号、ＦＭ信号および／またはＰＭ信号を含む狭帯域及び広帯域信号を受信して処理するのに用いることができる。また、ＳＩＡレシーバ１８１は、符号化された信号および／またはスペクトル拡散信号を受信して処理し、半導体処理設備等の高干渉環境内での性能を高めるように構成することができる。
図６Ａに示すように、電源１８４は、ＳＩＡトランスミッタ１８２に結合することができる。別法として、電源１８４は、ＳＩＡトランスミッタ１８２に組み込むことができる。図６Ｂに示すように、電源１８４は、ＳＩＡレシーバ１８１に結合することができる。別法として、電源１８４は、ＳＩＡレシーバ１８１に組み込むことができる。図６Ｃに示すように、電源１８４は、ＳＩＡレシーバ１８１及びＳＩＡトランスミッタ１８２に結合することができる。別法として、電源１８４は、ＳＩＡレシーバ１８１及びＳＩＡトランスミッタ１８２に組み込むことができる。
電源１８４は、ＲＦ／ＤＣ変換器、ＤＣ／ＤＣ変換器、バッテリ、フィルタ、タイマ、記憶装置（例えば、揮発性および／または不揮発性記憶装置）及びコントローラのうちの少なくとも１つを備えることができる。また、前記電源は、上記チャンバに対して外付けとすることができ、かつ１つ以上のケーブルを用いて上記ＳＩＡに結合することができる。
図７Ａから図７Ｃは、本発明の追加的な実施形態によるセンサインタフェースアセンブリの単純化したブロック図を示す。図示の実施形態において、ＳＩＡ１８０は、ＳＩＡレシーバ１８１、ＳＩＡトランスミッタ１８２及びコントローラ１８６を備える。
図７Ａに示すように、コントローラ１８６は、ＳＩＡレシーバ１８１に結合することができる。別法として、コントローラ１８６は、ＳＩＡレシーバ１８１に組み込むことができる。図７Ｂに示すように、コントローラ１８６は、ＳＩＡトランスミッタ１８２に結合することができる。別法として、コントローラ１８６は、ＳＩＡトランスミッタ１８２に組み込むことができる。図７Ｃに示すように、コントローラ１８６は、ＳＩＡレシーバ１８１及びＳＩＡトランスミッタ１８２に結合することができる。別法として、コントローラ１８６は、ＳＩＡレシーバ１８１及びＳＩＡトランスミッタ１８２に組み込むことができる。
コントローラ１８６は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、記憶装置（例えば、揮発性および／または不揮発性記憶装置）、Ａ／Ｄ変換器及びＤ／Ａ変換器のうちの少なくとも１つを備えることができる。例えば、前記コントローラは、応答信号から受取ったデータを処理するのに用いることができ、かつ入力信号を介して送信されるデータを処理するのに用いることができる。また、コントローラ１８６は、測定データ、命令コード、センサ情報、および／またはセンサ識別データ及びパーツ識別データを含むことができるパーツ情報等の情報を格納するのに用いることができる。
図８Ａから図８Ｃは、本発明の追加的な実施形態によるセンサインタフェースアセンブリの単純化したブロック図を示す。図示の実施形態において、ＳＩＡ１８０は、ＳＩＡレシーバ１８１、ＳＩＡトランスミッタ１８２及びインタフェース１８８を備える。
図８Ａに示すように、インタフェース１８８は、ＳＩＡレシーバ１８１に結合することができる。別法として、インタフェース１８８は、ＳＩＡレシーバ１８１に組み込むことができる。図８Ｂに示すように、インタフェース１８８は、ＳＩＡトランスミッタ１８２に結合することができる。別法として、インタフェース１８８は、ＳＩＡトランスミッタ１８２に組み込むことができる。図８Ｃに示すように、インタフェース１８８は、ＳＩＡレシーバ１８１及びＳＩＡトランスミッタ１８２に結合することができる。別法として、インタフェース１８８は、ＳＩＡレシーバ１８１及びＳＩＡトランスミッタ１８２に組み込むことができる。
インタフェース１８８は、電源、信号源、レシーバ、トランスミッタ、コントローラ、プロセッサ、記憶装置（例えば、揮発性および／または不揮発性記憶装置）、タイマ及び変換器のうちの少なくとも１つを備えることができる。例えば、前記インタフェースは、コントローラ１７０（図１）等のシステムレベルコンポーネントから受取ったデータを処理するのに用いることができ、かつ前記コンポーネントへ送るデータを処理するのに用いることができる。
当業者は、レシーバ及びトランスミッタをトランシーバに兼務させることができることを認識するであろう。
図９は、本発明の一実施形態による材料処理システムを監視する方法を示す。処理手順９００は、９１０で始まる。
９２０において、少なくとも１つのＲＦ反応電気センサが設けられる。ＲＦ反応電気センサは、材料処理システムの多数の異なる位置に設けることができる。例えば、ＲＦ反応電気センサは、チャンバコンポーネント、上部アセンブリコンポーネント及び基板ホルダコンポーネントに結合することができる。また、ＲＦ反応電気センサは、上記材料処理システムにおいて、１つの前記センサが使用される場合、チャンバライナー（プロセスチューブ）に結合することができる。また、ＲＦ反応電気センサは、１つ以上のそれらのコンポーネントが、前記材料処理システムに使用されている場合、移送システムコンポーネント、ＲＦシステムコンポーネント、ガス供給システムコンポーネント、および／または排気システムコンポーネントに結合することができる。
ＲＦ反応電気センサは、電気センサに結合されたＲＦ反応トランスミッタを備えることができる。種々の実施形態において、電気センサは、アンテナ、電圧プローブ、電流プローブ、電圧／電流（Ｖ／Ｉ）プローブ、フィールドプローブ、ラングミュアプローブ、電力センサ、スペクトルアナライザ、波形アナライザ、記憶装置（例えば、揮発性および／または不揮発性記憶装置）、プロセッサ、タイマ及びハウジングのうちの少なくとも１つを備えることができる。例えば、アンテナおよび／またはプローブは、プロセスチャンバ内および／またはプロセスチャンバの外部の電気信号を測定するのに用いることができる。プローブは、ＲＦ信号をプロセスチャンバおよび／または処理ツールに供給するのに使用されるコンポーネントに結合することができる。
電気センサは、電気的データ等のデータを生成するように、かつ前記データをＲＦ反応トランスミッタに供給するように構成することができる。また、電気センサは、プロセッサ、記憶装置（例えば、揮発性および／または不揮発性記憶装置）、タイマ及び電源のうちの少なくとも１つを備えることができ、電気センサは、内部制御処理手順を用いて、電気的データ等のデータを生成し、格納しおよび／または処理し、前記データをＲＦ反応トランスミッタに供給する。電気センサは、プロセス関連のおよび／または非プロセス関連の信号を用いて、いつ作動させるかを判断することができる。別法として、電気センサは、レシーバ、トランスミッタ及びハウジングのうちの少なくとも１つをさらに備えることができる。
種々の実施形態において、ＲＦ反応トランスミッタは、トランスミッタ及びアンテナを備える。例えば、前記トランスミッタは、電気的データ等のデータを有する入力信号を変調しおよび／または符号化するように構成することができ、前記アンテナは、前記入力信号を送信するように構成することができる。
他の場合においては、ＲＦ反応トランスミッタは、変調器及びアンテナを備えることができ、前記変調器は、電気的データを有する入力信号を変調するように構成することができ、前記アンテナは、前記変調された信号を送信するように構成することができる。別法として、ＲＦ反応トランスミッタは、アンテナ及び後方散乱変調器を備えることができる。
９３０において、センサインタフェースアセンブリ（ＳＩＡ）が設けられる。ＳＩＡは、材料処理システムの多数の異なる位置に設けることができる。例えば、ＳＩＡは、チャンバ、上部アセンブリ及び基板ホルダに結合することができる。別の実施形態においては、ＳＩＡは、通信リンクをＲＦ反応電気センサと確立することができる場合には、チャンバの外部に設けることができる。別法として、ＳＩＡは、モニタリングポートまたは他の入力ポートに結合することができる。
ＳＩＡは、少なくとも１つのＲＦ反応電気センサから応答信号を受信するように構成されたレシーバを備え、前記応答信号は、電気的データ等のデータを含むことができる。例えば、ＲＦ反応電気センサは、プロセスに依存するおよび／またはプロセスに無関係な内部制御処理手順を用いて、応答信号を生成して送信するように構成することができる。
また、上記ＳＩＡは、入力信号を、少なくとも１つのＲＦ反応電気センサに送信するように構成されたトランスミッタを備えることができ、前記入力信号は、前記少なくとも１つのＲＦ反応電気センサのための動作データを含むことができる。例えば、ＲＦ反応電気センサは、前記センサが、ＳＩＡから入力信号を受取ったときに、応答信号を生成して伝送するように構成することができる。
他の場合においては、上記ＳＩＡは、上記ＳＩＡトランスミッタ及び上記ＳＩＡレシーバに結合することができる電源を備えることができる。別の実施形態においては、前記ＳＩＡは、前記ＳＩＡトランスミッタ及び上記ＳＩＡレシーバに結合することができるコントローラを備えることができる。
９４０において、電気センサ及びＲＦ反応トランスミッタを有するＲＦ反応電気センサは、電気的データ等のデータを生成するのに用いることができる。電気センサは、プロセスの前、プロセスの間及びプロセスの後に、電気的データを生成することができる。例えば、ＲＦ反応電気センサは、チャンバコンポーネント、上部アセンブリコンポーネント及び基板ホルダコンポーネントのための電気的データを生成することができる。また、ＲＦ反応電気センサは、１つの前記センサが上記材料処理システムに使用されている場合、チャンバライナー（プロセスチューブ）のための電気的データを生成することができる。さらに、ＲＦ反応電気センサは、移送システムコンポーネント、ＲＦシステムコンポーネント、ガス供給システムコンポーネントおよび／または排気システムコンポーネントのための電気的データを生成することができる。
ＲＦ反応電気センサは、１つ以上のコンポーネント関連特性を生成するように構成することができる。例えば、電気センサは、電圧データ、電流データ、絶対値データ、周波数データ、高調波データ、スペクトルデータ、フィールド強度データ及び位相データのうちの少なくとも１つを含むことができる電気的データを生成するように、及び前記電気的データをＲＦ反応トランスミッタに供給するように構成することができる。電気的データは、プロセス、プロセスチャンバおよび／または処理ツールを制御するのに用いることができる測定されたおよび／または処理されたデータを含むことができる。電気的データは、設置、動作および／またはメンテナンス手順に用いることもできる。電気的データは、ＡＣ信号および／またはＤＣ信号のための情報を含むことができ、この場合、ＡＣ信号は、１つ以上のＲＦ周波数を含むことができる。また、電気的データは、電荷密度、イオン密度及びラジカル密度情報を含むこともできる。
代替の実施形態においては、ＲＦ反応電気センサは、フィールド強度、均一性及び極性データ等の磁気データを生成して伝送することもできる。
１つ以上の実施形態において、ＲＦ反応電気センサは、電源を備えることができ、前記電源は、プロセス関連周波数を用いて、前記ＲＦ反応電気センサに電気的データを生成させるように構成することができる。例えば、前記電源は、プロセスチャンバに供給される高周波エネルギのうちの一部をＤＣ信号に変換し、前記ＤＣ信号を用いて、前記ＲＦ反応電気センサ内の電気センサを作動させることができる。別法として、前記ＲＦ反応電気センサは、前記電気センサに結合されたバッテリを備えることができ、前記ＤＣ信号は、前記電気センサに、電気的データを生成することを開始させるのに用いることができる。
他の実施形態において、ＲＦ反応電気センサは、電源を備えることができ、前記電源は、非プラズマ関連周波数を用いて、前記ＲＦ反応電気センサに電気的データを生成させるように構成することができる。例えば、前記電源は、入力信号によって供給される高周波エネルギのうちの一部をＤＣ信号に変換し、前記ＤＣ信号を用いて、前記ＲＦ反応電気センサ内の電気センサを作動させることができる。別法として、前記ＲＦ反応電気センサは、前記電気センサに結合されたバッテリを備えることができ、前記入力信号は、前記電気センサに、電気的データを生成することを開始させるのに用いることができる。
追加的な実施形態においては、ＲＦ反応電気センサは、プラズマ処理システムに用いることができ、かつプラズマ関連及び非プラズマ関連周波数を用いて、電気的データ等のデータを生成するように構成することができる。
９５０において、少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、これのＲＦ反応トランスミッタを用いて、前記電気的データを伝送する。例えば、ＲＦ反応トランスミッタは、前記電気的データ等のデータを含む応答信号を伝送することができる。代替の実施形態においては、ＲＦ反応トランスミッタは、１つ以上の電気センサに結合することができ、また、ＲＦ反応トランスミッタは、１つ以上の追加的なセンサに結合することができる。
ＲＦ反応電気センサは、材料処理システムの多数の異なる位置に設けることができ、かつプラズマプロセスが、前記材料処理システムによって実行される前、最中および／または後に、電気的データを伝送するように構成することができる。例えば、ＲＦ反応電気センサは、チャンバコンポーネント、上部アセンブリコンポーネント及び基板ホルダコンポーネントのうちの少なくとも１つに結合することができ、かつ上記システムの異なる位置から電気的データを伝送することができる。また、ＲＦ反応電気センサは、上記材料処理システムにおいて、１つの前記センサが使用される場合、チャンバライナー（プロセスチューブ）から電気的データを伝送することができる。さらに、ＲＦ反応電気センサは、移送システムコンポーネント、ＲＦシステムコンポーネント、ガス供給システムコンポーネントおよび／または排気システムコンポーネントから電気的データを伝送することができる。
いくつかの実施形態においては、ＲＦ反応電気センサは、電源を備えることができ、前記電源は、プラズマ関連周波数を用いて、前記ＲＦ反応電気センサに電気的データを伝送させるように構成することができる。例えば、前記電源は、上記プロセスチャンバに供給される高周波エネルギの一部をＤＣ信号に変換し、前記ＤＣ信号を用いて、前記ＲＦ反応電気センサ内のトランスミッタを作動させることができる。また、前記ＲＦ反応電気センサは、前記トランスミッタに結合されたバッテリを備えることができ、プロセス関連信号を用いて、前記ＲＦ反応トランスミッタに、データの伝送を開始させることができる。
他の実施形態においては、ＲＦ反応電気センサは、電源を備えることができ、前記電源は、非プラズマ関連周波数を用いて、前記ＲＦ反応電気センサに電気的データを伝送させるように構成することができる。例えば、前記電源は、入力信号により供給される高周波エネルギの一部をＤＣ信号に変換し、前記ＤＣ信号を用いて、前記ＲＦ反応電気センサ内のトランスミッタを作動させることができる。また、前記ＲＦ反応電気センサは、前記トランスミッタに結合されたバッテリを備えることができ、前記入力信号を用いて、前記ＲＦ反応トランスミッタに、データの伝送を開始させることができる。
さらに、上記ＲＦ反応電気センサは、プラズマ処理システムに用いることができ、かつ電気的データ等のデータを送信する場合に、プラズマ関連周波数または非プラズマ関連周波数を用いて、応答信号を伝送するように構成することができる。
代替の実施形態においては、上記ＲＦ反応電気センサは、入力信号を受信するのに用いることができるレシーバを備えることができる。例えば、レシーバは、入力信号を受信し、前記入力信号を用いて、前記ＲＦ反応電気センサを制御するための作動データを生成するように構成することができる。また、前記ＲＦ反応電気センサは、前記入力信号を用いて、いつデータを生成するかおよび／またはいつデータを送信するかを判断することができる。
他の実施形態においては、ＲＦ反応電気センサは、電気的データ等のデータを格納するのに用いることができる記憶装置を備えることができる。電気的データは、一部のプロセスの最中に格納することができ、また前記プロセスの異なる部分の間に送信することができる。例えば、電気的データは、プラズマイベントの間に格納することができ、前記プラズマイベントが終了した後に送信することができる。
別の実施形態においては、ＲＦ反応電気センサは、前記ＲＦ反応電気センサの動作を制御するのに用いることができるコントローラを備えることができる。前記コントローラは、作動データを備えることができおよび／またはＳＩＡから作動データを受取ることができる。例えば、前記コントローラは、上記電気的データをいつ生成するかおよびいつ送信するかを判断するのに用いることができる。
いくつかの実施形態においては、ＲＦ反応電気センサは、タイマを備えることができる。タイマは、連続動作タイマと起動式タイマのうちの少なくとも一方を備えることができ、起動式タイマは、プロセス関連または非プロセス関連周波数によって起動することができる。例えば、タイマは、高周波エネルギをＤＣ信号に変換することができ、かつ前記ＤＣ信号を用いて前記タイマを作動させることができる。このようにして、ＲＦ時間データを生成することができる。また、タイマは、上記ＲＦ反応電気センサによって受取られた入力信号によって起動することもできる。
９６０において、ＳＩＡは、１つ以上のＲＦ反応電気センサから応答信号を受取るのに用いることができ、前記応答信号は、電気的データ等のデータを含むことができる。例えば、前記ＳＩＡの上記レシーバは、全プロセス中、またはプロセスの一部の間、１つ以上の応答信号を受信するように構成することができる。いくつかの場合においては、ＲＦ反応電気センサは、ＲＦ信号がプロセスチャンバに供給されたときに、電気的データを伝送することができる。
また、ＳＩＡは、入力信号を、１つ以上のＲＦ反応電気センサに伝送するのに用いることができる。例えば、前記ＳＩＡの上記トランスミッタは、全プロセス中、またはプロセスの一部の間、１つ以上の入力信号を伝送するように構成することができる。いくつかの場合において、ＲＦ反応電気センサは、前記ＳＩＡから入力信号を受取ったときに、電気的データをＳＩＡに伝送することができる。例えば、入力信号は、前記ＲＦ反応電気センサのための作動データを含むことができる。
上記ＳＩＡは、内部および／または外部制御データを用いて、いつ信号を受取るかおよびいつ信号を伝送するかを判断することができる。例えば、ＳＩＡは、プロセスが、上記材料処理システムによって実行される前、間、および／または後に作動するように構成することができる。
ＳＩＡは、材料処理システム内の１つ以上の位置に設けることができる。例えば、ＳＩＡは、チャンバ壁、上部アセンブリ及び基板ホルダのうちの少なくとも１つに結合することができ、かつ前記システムの異なる場所から電気的データを受取ることができる。また、ＳＩＡは、前記材料処理システムに１つのＲＦ反応電気センサが使用されている場合、チャンバライナー（プロセスチューブ）に結合されたＲＦ反応電気センサから電気的データを受取ることができる。さらに、ＳＩＡは、ＲＦシステムコンポーネント、ガス供給システムコンポーネントおよび／または排気システムコンポーネントに結合されたＲＦ反応電気センサから電気的データを受取ることができる。
いくつかの実施形態において、ＳＩＡは、電源を備えることができ、前記電源は、プラズマ関連周波数を用いて、前記ＳＩＡを作動させるように構成することができる。例えば、前記電源は、上記プラズマチャンバに供給される高周波エネルギの一部をＤＣ信号に変換することができるＲＦ／ＤＣ変換器を備えることができ、前記ＤＣ信号は、前記ＳＩＡのトランスミッタおよび／またはレシーバを作動させるのに用いることができる。
他の実施形態においては、ＳＩＡは、電源を備えることができ、前記電源は、非プラズマ関連周波数を用いて、前記ＳＩＡを作動させるように構成することができる。例えば、前記電源は、外部信号により供給される高周波エネルギのうちの一部をＤＣ信号に変換することができるＲＦ／ＤＣ変換器を備えることができ、前記ＤＣ信号は、前記ＳＩＡのトランスミッタおよび／またはレシーバを作動させるのに用いることができる。
また、上記電源は、上記チャンバに対して外付けとすることができ、１つ以上のケーブルを用いて上記ＳＩＡに結合することができる。また、前記電源は、バッテリを備えることができる。
９７０において、上記ＳＩＡは、電気的データ等のデータをコントローラに送信することができる。また、前記ＳＩＡは、前記電気的データを前処理することができる。例えば、前記ＳＩＡは、前記データを圧縮および／または暗号化することができる。処理手順９００は、９８０で終了する。
上記ＳＩＡおよび／またはシステムコントローラは、電気的データ等のデータを解析し、前記解析結果を用いて、プロセスを制御するおよび／または処理ツールを制御するように構成することができる。前記ＳＩＡおよび／またはシステムコントローラは、前記電気的データをターゲットの電気的データと比較し、前記比較を用いて、プロセスを制御するおよび／または処理ツールを制御するように構成することができる。また、前記ＳＩＡおよび／またはシステムコントローラは、前記電気的データを履歴の電気的データと比較し、前記比較を用いて、故障を予測し、防ぎ、および／または宣言するように構成することができる。さらに、前記ＳＩＡおよび／またはシステムコントローラは、電気的データ等のデータを解析し、前記解析結果を用いて、コンポーネントに対して、いつメンテナンスを実行するかを判断するように構成することができる。
この発明のいくつかの例示的な実施形態のみを詳細に記載してきたが、当業者は、前記例示的な実施形態において、この発明の新規な教示及び効果を逸脱することなく、多くの変更例が可能であることを容易に認識するであろう。従って、そのような全ての変更例は、この発明の範囲に含まれるものとして解釈すべきである。
本発明の一実施形態による材料処理システムの単純化したブロック図である。 本発明の一実施形態によるＲＦ反応電気センサ及びセンサインタフェースアセンブリ（ＳＩＡ）の単純化したブロック図である。 本発明の実施形態によるＲＦ反応電気センサの単純化したブロック図である。 本発明の実施形態によるＲＦ反応電気センサの単純化したブロック図である。 本発明の実施形態によるＲＦ反応電気センサの単純化したブロック図である。 本発明の追加的な実施形態によるＲＦ反応電気センサの単純化したブロック図である。 本発明の追加的な実施形態によるＲＦ反応電気センサの単純化したブロック図である。 本発明の追加的な実施形態によるＲＦ反応電気センサの単純化したブロック図である。 本発明の追加的な実施形態によるＲＦ反応電気センサの単純化したブロック図である。 本発明の追加的な実施形態によるＲＦ反応電気センサの単純化したブロック図である。 本発明の追加的な実施形態によるＲＦ反応電気センサの単純化したブロック図である。 本発明の実施形態によるセンサインタフェースアセンブリの単純化したブロック図である。 本発明の実施形態によるセンサインタフェースアセンブリの単純化したブロック図である。 本発明の実施形態によるセンサインタフェースアセンブリの単純化したブロック図である。 本発明の追加的な実施形態によるセンサインタフェースアセンブリの単純化したブロック図である。 本発明の追加的な実施形態によるセンサインタフェースアセンブリの単純化したブロック図である。 本発明の追加的な実施形態によるセンサインタフェースアセンブリの単純化したブロック図である。 本発明の追加的な実施形態によるセンサインタフェースアセンブリの単純化したブロック図である。 本発明の追加的な実施形態によるセンサインタフェースアセンブリの単純化したブロック図である。 本発明の追加的な実施形態によるセンサインタフェースアセンブリの単純化したブロック図である。 本発明の一実施形態による材料処理システムを監視する方法を示す図である。

Claims (84)

  1. 少なくとも１つのプロセスチャンバを含む処理ツールと、
    前記処理ツールに結合され、前記処理ツールのための電気的データを生成して前記電気的データを伝送するように構成された複数のＲＦ反応電気センサと、
    少なくとも１つのＲＦ反応電気センサから前記電気的データを受取るように構成されたセンサインタフェースアセンブリ（ＳＩＡ）とを具備する材料処理システム。
  2. 前記電気的データは、電圧、電流、絶対値、周波数、高調波、スペクトル、フィールド強度、電力、密度及び位相データのうちの少なくとも１つを備えている請求項１に記載の材料処理システム。
  3. 少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、
    磁気データを生成するセンサと、
    このセンサに結合され、前記磁気データを伝送するＲＦ反応トランスミッタとを備えている請求項１に記載の材料処理システム。
  4. 前記磁気データは、フィールド強度データ、フィールド均一性データ及び極性データのうちの少なくとも１つを含んでいる請求項３に記載の材料処理システム。
  5. 少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、
    前記電気的データを生成する電気センサと、
    この電気センサに結合され、前記電気的データを伝送するＲＦ反応トランスミッタとを備えている請求項１に記載の材料処理システム。
  6. プローブは、電圧プローブ、電流プローブ、電圧／電流（Ｖ／Ｉ）プローブ、フィールドプローブ、電力センサ、スペクトルアナライザ、波形アナライザ、及びラングミュアプローブのうちの少なくとも１つを備えている請求項５に記載の材料処理システム。
  7. 少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、チャンバコンポーネントに結合されている請求項１に記載の材料処理システム。
  8. 前記少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、
    前記チャンバコンポーネントのための電気的データを生成するように構成された電気センサと、
    前記チャンバコンポーネントのための前記電気的データを伝送するために、前記電気センサに結合されたＲＦ反応トランスミッタとを備えている請求項７に記載の材料処理システム。
  9. 上部アセンブリをさらに具備し、少なくとも１つのＲＦ反応電気センサが、前記上部アセンブリの少なくとも１つのコンポーネントに結合されている請求項１に記載の材料処理システム。
  10. 前記少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、
    前記上部アセンブリの少なくとも１つのコンポーネントのための電気的データを生成するように構成された電気センサと、
    前記上部アセンブリの少なくとも１つのコンポーネントのための電気的データを伝送するために、前記電気センサに結合されたＲＦ反応トランスミッタとを備えている請求項９に記載の材料処理システム。
  11. 少なくとも１つのＲＦ反応電気センサが、結合される基板ホルダをさらに具備する請求項１に記載の材料処理システム。
  12. 前記基板ホルダは、チャック、静電チャック（ＥＳＣ）、シールド、フォーカスリング、バッフル、及び電極のうちの少なくとも１つを備えている請求項１１に記載の材料処理システム。
  13. 前記少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、
    前記基板ホルダのための電気的データを生成するように構成された電気センサと、
    前記基板ホルダのための前記電気的データを伝送するために、前記電気センサに結合されたＲＦ反応トランスミッタとを備えている請求項１１に記載の材料処理システム。
  14. 前記少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、
    前記基板ホルダ上のウェハのための電気的データを生成するように構成された電気センサと、
    前記ウェハのための前記電気的データを伝送するために、前記電気センサに結合されたＲＦ反応トランスミッタとを備えている請求項１１に記載の材料処理システム。
  15. 少なくとも１つのＲＦ反応電気センサが、結合されるリングをさらに具備する請求項１に記載の材料処理システム。
  16. 前記リングは、フォーカスリング、シールドリング、成膜リング、電極リング、及び絶縁リングのうちの少なくとも１つを備えている請求項１５に記載の材料処理システム。
  17. 前記少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、
    前記リングのための電気的データを生成するように構成された電気センサと、
    前記リングのための前記電気的データを伝送するために、前記電気センサに結合されたＲＦ反応トランスミッタとを備えている請求項１５に記載の材料処理システム。
  18. 少なくとも１つのＲＦ反応電気センサが、結合されるプレートをさらに具備する請求項１に記載の材料処理システム。
  19. 前記プレートは、排気プレート、バッフルプレート、電極プレート、及び絶縁プレートのうちの少なくとも１つを備えている請求項１８に記載の材料処理システム。
  20. 前記少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、
    前記プレートのための電気的データを生成するように構成された電気センサと、
    前記プレートのための前記電気的データを伝送するために、前記電気センサに結合されたＲＦ反応トランスミッタとを備えている請求項１８に記載の材料処理システム。
  21. 前記少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、前記電気センサ及び前記ＲＦ反応トランスミッタの少なくとも一方に結合されたタイマをさらに備えている請求項５に記載の材料処理システム。
  22. 前記ＲＦ反応トランスミッタは、
    応答信号を送信するように構成されたアンテナと、
    前記アンテナに結合され、前記電気的データと共に、前記応答信号を変調しおよび／または符号化するように構成されたトランスミッタとを備えている請求項５に記載の材料処理システム。
  23. 前記ＲＦ反応電気センサは、前記電気センサ及び前記ＲＦ反応トランスミッタの少なくとも一方に結合された電源をさらに備えている請求項５に記載の材料処理システム。
  24. 前記電源は、
    プロセス関連信号から放射されたエネルギをＤＣ信号に変換するように構成されたＲＦ／ＤＣ変換器と、
    非プロセス関連信号をＤＣ信号に変換するように構成されたＲＦ／ＤＣ変換器と、
    ＤＣ／ＤＣ変換器と、
    バッテリとのうちの少なくとも１つを具備する請求項２３に記載の材料処理システム。
  25. 前記電源は、前記ＤＣ信号を前記電気センサに供給する請求項２４に記載の材料処理システム。
  26. 前記電源は、前記ＤＣ信号を前記ＲＦ反応トランスミッタに供給する請求項２４に記載の材料処理システム。
  27. 前記少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、前記電気センサ及び前記ＲＦ反応トランスミッタの少なくとも一方に結合されたコントローラをさらに備えている請求項５に記載の材料処理システム。
  28. 前記コントローラは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、タイマ、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、記憶装置、レシーバ、Ａ／Ｄ変換器、及びＤ／Ａ変換器のうちの少なくとも１つを備えている請求項２７に記載の材料処理システム。
  29. 少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、
    電気的データを生成する電気センサと、
    前記電気的データを伝送するために、前記電気センサに結合されたＲＦ反応トランスミッタと、
    前記電気センサ及び前記ＲＦ反応トランスミッタの少なくとも一方に結合されたレシーバとを備えている請求項１に記載の材料処理システム。
  30. 前記ＲＦ反応トランスミッタは、
    アンテナと、
    後方散乱変調器とを備えている請求項２９に記載の材料処理システム。
  31. 前記ＲＦ反応トランスミッタは、
    応答信号を送信するように構成されたアンテナと、
    前記アンテナに結合され、前記電気的データと共に、前記応答信号を変調しおよび／または符号化するように構成されたトランスミッタとを備えている請求項２９に記載の材料処理システム。
  32. 前記ＲＦ反応トランスミッタは、ＲＦ／ＤＣ変換器、ＤＣ／ＤＣ変換器及びバッテリのうちの少なくとも１つをさらに備えている請求項３１に記載の材料処理システム。
  33. 前記ＲＦ反応電気センサは、
    少なくとも１つの電源と、
    ＲＦ／ＤＣ変換器、ＤＣ／ＤＣ変換器及びバッテリのうちの少なくとも１つを用いてＤＣ信号を生成する電源とをさらに備えている請求項２９に記載の材料処理システム。
  34. 前記レシーバは、
    入力信号を受信するように構成されているアンテナと、
    前記入力信号を用いて作動データを生成し、かつ前記作動データを用いて、前記ＲＦ反応トランスミッタ、前記レシーバ及び前記電気センサのうちの少なくとも１つを制御するように構成されたプロセッサとを備えている請求項２９に記載の材料処理システム。
  35. 前記レシーバは、
    プロセス関連信号から放出されたエネルギをＤＣ信号に変換するように構成されたＲＦ／ＤＣ変換器と、
    非プロセス関連信号をＤＣ信号に変換するように構成されたＲＦ／ＤＣ変換器と、
    ＤＣ／ＤＣ変換器と、
    バッテリとのうちの少なくとも１つをさらに備えている請求項３４に記載の材料処理システム。
  36. 前記少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、前記レシーバ、前記電気センサ及び前記ＲＦ反応トランスミッタのうちの少なくとも１つに結合されたコントローラをさらに備えている請求項２９に記載の材料処理システム。
  37. 前記コントローラは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、タイマ、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、記憶装置、Ａ／Ｄ変換器、及びＤ／Ａ変換器のうちの少なくとも１つを備えている請求項３６に記載の材料処理システム。
  38. 少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、
    電気的データを生成する電気センサと、
    前記電気的データを伝送するために前記電気センサに結合されたＲＦ反応トランシーバとを備えている請求項１に記載の材料処理システム。
  39. 前記反応トランシーバは、
    応答信号を送信するように構成されたアンテナと、
    前記アンテナに結合され、前記電気的データと共に前記応答信号を変調しおよび／または符号化するように構成されているトランスミッタと、
    入力信号を受信するように構成されている第２のアンテナと、
    前記入力信号を用いて作動データを生成するように構成されているレシーバと、
    前記作動データを用いて前記ＲＦ反応トランシーバを制御するように構成されているプロセッサとを備えている請求項３８に記載の材料処理システム。
  40. 前記少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、前記電気センサ及び前記ＲＦ反応トランシーバのうちの少なくとも一方に結合されたコントローラをさらに備えている請求項３８に記載の材料処理システム。
  41. 前記コントローラは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、タイマ、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、タイマ、記憶装置、Ａ／Ｄ変換器及びＤ／Ａ変換器のうちの少なくとも１つを備えている請求項４０に記載の材料処理システム。
  42. 前記少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、前記電気センサ及び前記ＲＦ反応トランシーバの少なくとも一方に結合された少なくとも１つの電源をさらに備え、電源は、ＲＦ／ＤＣ変換器、ＤＣ／ＤＣ変換器及びバッテリのうちの少なくとも１つを備えている請求項３８に記載の材料処理システム。
  43. 前記ＳＩＡは、
    少なくとも１つのＲＦ反応電気センサからの電気的データを含む応答信号を受信するように構成されたレシーバと、
    前記少なくとも１つのＲＦ反応電気センサに、前記応答信号を前記レシーバに送信させる入力信号を、前記少なくとも１つのＲＦ反応電気センサに送信するように構成されたトランスミッタとを備えている請求項１に記載の材料処理システム。
  44. 前記材料処理システムは、
    前記ＳＩＡに結合され、前記電気的データを解析し、前記電気的データをターゲットの電気的性能データと比較し、かつ前記比較を用いてプロセスを変更するように構成されているコントローラをさらに備えている請求項１に記載の材料処理システム。
  45. 前記材料処理システムは、
    前記ＳＩＡに結合され、前記電気的データを解析し、前記電気的データを履歴の電気的データと比較し、かつ前記比較を用いて故障を予測するように構成されているコントローラをさらに備えている請求項１に記載の材料処理システム。
  46. 前記材料処理システムは、
    前記ＳＩＡに結合され、前記電気的データを解析し、前記電気的データを履歴の電気的データと比較し、かつ前記比較を用いて故障を宣言するように構成されているコントローラをさらに備えている請求項１に記載の材料処理システム。
  47. 前記材料処理システムは、
    前記ＳＩＡに結合され、命令データを前記ＳＩＡに供給するように構成されているコントローラをさらに備えている請求項１に記載の材料処理システム。
  48. 前記材料処理システムは、
    前記ＳＩＡに結合され、前記電気的データを解析し、かつ前記処理ツールを制御するように構成されているコントローラをさらに備えている請求項１に記載の材料処理システム。
  49. ＲＦシステムをさらに具備し、ＲＦ反応電気センサが、少なくとも１つのＲＦシステムコンポーネントに結合されている請求項１に記載の材料処理システム。
  50. ガス供給システムをさらに具備し、ＲＦ反応電気センサが、少なくとも１つのガス供給システムコンポーネントに結合されている請求項１に記載の材料処理システム。
  51. 移送システムをさらに具備し、ＲＦ反応電気センサが、少なくとも１つの移送システムコンポーネントに結合されている請求項１に記載の材料処理システム。
  52. 排気システムをさらに具備し、ＲＦ反応電気センサが、少なくとも１つの排気システムコンポーネントに結合されている請求項１に記載の材料処理システム。
  53. 前記材料処理システムは、
    前記ＳＩＡに結合され、前記電気的データを解析し、かつ前記解析結果を用いて、前記処理ツールに対していつメンテナンスを実行するかを判断するように構成されているコントローラをさらに備えている請求項１に記載の材料処理システム。
  54. 材料処理システムのコンポーネントのための電気的データを生成するように構成された電気センサと、
    前記コンポーネントのための前記電気的データを送信するために、前記電気センサに結合されたＲＦ反応トランスミッタとを具備するＲＦ反応電気センサ。
  55. 前記コンポーネントは、エッチングシステムの一部である請求項５４に記載のＲＦ反応電気センサ。
  56. 前記コンポーネントは、成膜システムの一部である請求項５４に記載のＲＦ反応電気センサ。
  57. 前記コンポーネントは、クリーニングシステムの一部である請求項５４に記載のＲＦ反応電気センサ。
  58. 前記コンポーネントは、移送システムの一部である請求項５４に記載のＲＦ反応電気センサ。
  59. プラズマチャンバを含む処理ツールと、
    前記処理ツールに結合され、電的的データを生成して伝送する、少なくとも１つのＲＦ反応電気センサが前記プラズマチャンバに結合されている複数のＲＦ反応電気センサと、
    前記複数のＲＦ反応電気センサからの前記電気的データを受取るように構成されたセンサインタフェースアセンブリ（ＳＩＡ）とを備えているプラズマ処理システム。
  60. 前記処理システムは、
    前記ＳＩＡに結合され、前記電気的データを解析し、かつ前記プラズマ処理システムを制御するように構成されているコントローラをさらに備えている請求項５９に記載の材料処理システム。
  61. 少なくとも１つのプロセスチャンバを含む処理ツールを備える材料処理システムを監視する方法であって、
    前記処理ツールに結合され、電気的データを生成して伝送するように構成されているＲＦ反応電気センサを設けることと、
    前記ＲＦ反応電気センサから前記電気的データを受取るように構成されているセンサインタフェースアセンブリ（ＳＩＡ）を設けることとを具備する方法。
  62. 前記電気的データを生成することと、
    前記ＲＦ反応電気センサが、作動データを含む入力信号を受取り、前記作動データを用いて、応答信号を用いて前記電気的データを伝送することとをさらに具備する請求項６１に記載の材料処理システムを監視する方法。
  63. 電気的データを生成することと、
    プラズマ密度、プラズマ均一性及びプラズマ化学作用のうちの少なくとも１つを含む前記電気的データを伝送することとをさらに具備する請求項６１に記載の材料処理システムを監視する方法。
  64. 少なくとも１つのＲＦ反応電気センサをチャンバコンポーネントに結合することと、
    前記チャンバコンポーネントのための電気的データを生成することと、
    前記チャンバコンポーネントのための前記電気的データを伝送することであって、前記少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、電気センサと、前記電気センサに結合されたＲＦ反応トランスミッタとを備えることとをさらに具備する請求項６１に記載の材料処理システムを監視する方法。
  65. 少なくとも１つのＲＦ反応電気センサを上部アセンブリのコンポーネントに結合することと、
    前記上部アセンブリの前記コンポーネントのための電気的データを生成することと、
    前記上部アセンブリの前記コンポーネントのための前記電気的データを伝送することであって、前記少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、電気センサと、前記電気センサに結合されたＲＦ反応トランスミッタとを備えることとをさらに具備する請求項６１に記載の材料処理システムを監視する方法。
  66. 少なくとも１つのＲＦ反応電気センサを基板ホルダに結合することと、
    前記基板ホルダのための電気的データを生成することと、
    前記基板ホルダのための前記電気的データを伝送することであって、前記少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、電気センサと、前記電気センサに結合されたＲＦ反応トランスミッタとを備えることとをさらに具備する請求項６１に記載の材料処理システムを監視する方法。
  67. 少なくとも１つのＲＦ反応電気センサをウェハに結合することと、
    前記ウェハのための電気的データを生成することと、
    前記ウェハのための前記電気的データを伝送することであって、前記少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、電気センサと、前記電気センサに結合されたＲＦ反応トランスミッタとを備えることとをさらに具備する請求項６１に記載の材料処理システムを監視する方法。
  68. 少なくとも１つのＲＦ反応電気センサを、移送システムコンポーネント、ＲＦシステムコンポーネント、ガス供給システムコンポーネント及び排気システムコンポーネントのうちの少なくとも１つに結合することと、
    前記コンポーネントのための電気的データを生成することと、
    前記コンポーネントのための前記電気的データを伝送することであって、前記少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、電気センサと、前記電気センサに結合されたＲＦ反応トランスミッタとを備えることとをさらに具備する請求項６１に記載の材料処理システムを監視する方法。
  69. 少なくとも１つのＲＦ反応電気センサをリングに結合することと、
    前記リングのための電気的データを生成することと、
    前記リングのための前記電気的データを伝送することであって、前記少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、電気センサと、前記電気センサに結合されたＲＦ反応トランスミッタとを備えることとをさらに具備する請求項６１に記載の材料処理システムを監視する方法。
  70. 前記リングは、フォーカスリング、シールドリング、成膜リング、電極リング及び絶縁リングのうちの少なくとも１つを備えている請求項６９に記載の材料処理システムを監視する方法。
  71. 少なくとも１つのＲＦ反応電気センサをプレートに結合することと、
    前記プレートのための電気的データを生成することと、
    前記プレートのための前記電気的データを伝送することであって、前記少なくとも１つのＲＦ反応電気センサは、電気センサと、前記電気センサに結合されたＲＦ反応トランスミッタとを備えることとをさらに具備する請求項６１に記載の材料処理システムを監視する方法。
  72. 前記プレートは、バッフルプレート、排気プレート、電極プレート及び注入プレートのうちの少なくとも１つを備えている請求項７１に記載の材料処理システムを監視する方法。
  73. 少なくとも１つの電源を、電気センサと、前記電気センサに結合されたＲＦ反応トランスミッタとを備えたＲＦ反応電気センサに結合することと、
    ＤＣ信号を生成することと、
    前記ＤＣ信号を、前記ＲＦ反応トランスミッタ及び前記電気センサの少なくとも一方に供給することとをさらに具備する請求項６１に記載の材料処理システムを監視する方法。
  74. バッテリ、フィルタ、ＲＦ／ＤＣ変換器、及びＤＣ／ＤＣ変換器のうちの少なくとも１つを用いて前記ＤＣ信号を生成することをさらに具備する請求項６１に記載の材料処理システムを監視する方法。
  75. トランスミッタを備えている前記ＳＩＡを用いて、作動データを備えた入力信号を伝送することと、
    前記電気的データを受取ることであって、前記ＳＩＡは、少なくとも１つのＲＦ反応電気センサから応答信号を受取るように構成されたレシーバを備えることとをさらに具備する請求項６１に記載の材料処理システムを監視する方法。
  76. 前記電気的データを生成することと、
    前記ＲＦ反応電気センサが、前記入力信号を受取り、前記作動データを用い、前記応答信号を用いて前記電気的データを伝送することとをさらに具備する請求項７５に記載の材料処理システムを監視する方法。
  77. トランスミッタを備えている前記ＳＩＡを用いて、作動データを備えた入力信号を伝送することと、
    前記入力信号を受取ることであって、前記ＲＦ反応電気センサが、前記入力信号を受取り、かつ前記入力信号から前記作動データを得るように構成されたレシーバを備えることと、
    前記電気的データを生成することであって、前記ＲＦ反応電気センサは、前記電気的データを生成するように構成された電気センサを備えることと、
    前記電気的データを伝送することであって、前記ＲＦ反応電気センサは、応答信号を用いて前記電気的データを送信するように構成されたトランスミッタを備えることと、
    前記電気的データを受信することであって、前記ＳＩＡは、少なくとも１つのＲＦ反応電気センサから前記応答信号を受信するように構成されたレシーバを備えることとをさらに具備する請求項６１に記載の材料処理システムを監視する方法。
  78. プラズマが生成されていない場合に、前記ＳＩＡを用いて前記入力信号を伝送することと、
    プラズマが生成されていない場合に、前記入力信号受取ることとをさらに具備する請求項７７に記載の材料処理システムを監視する方法。
  79. プロセスが実行されているときに、前記電気的データを生成することと、
    プラズマが生成されていない場合に、前記ＲＦ反応電気センサを用いて前記応答信号を伝送することと、
    プラズマが生成されていない場合に、前記応答信号を受取ることとをさらに具備する請求項７７に記載の材料処理システムを監視する方法。
  80. 前記電気的データを格納することであって、前記ＲＦ反応電気センサは、前記電気的データを格納するように構成された記憶装置を備えることをさらに具備する請求項７７に記載の材料処理システムを監視する方法。
  81. ＤＣ信号を供給することであって、前記ＲＦ反応電気センサは、前記ＤＣ信号を生成し、かつ前記ＤＣ信号を生成して、前記ＲＦ反応電気センサのレシーバ及び前記ＲＦ反応電気センサのトランスミッタの少なくとも一方に供給するように構成された電源を備えることをさらに具備する請求項７７に記載の材料処理システムを監視する方法。
  82. ＤＣ信号を供給することであって、前記ＲＦ反応電気センサは、少なくとも１つのプラズマ関連周波数を前記ＤＣ信号に変換することによって、前記ＤＣ信号を生成するように構成された電源を備えることをさら具備する請求項８１に記載の材料処理システムを監視する方法。
  83. ＤＣ信号を供給することであって、前記ＲＦ反応電気センサは、少なくとも１つの非プラズマ関連周波数を前記ＤＣ信号に変換することによって、前記ＤＣ信号を生成するように構成された電源を備えることをさらに具備する請求項８１に記載の材料処理システムを監視する方法。
  84. ＤＣ信号を供給することであって、前記ＲＦ反応電気センサは、前記入力信号の一部を前記ＤＣ信号に変換することによって、前記ＤＣ信号を生成するように構成された電源を備えることをさらに具備する請求項８１に記載の材料処理システムを監視する方法。
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