JP2007528558A - ワイヤレス基板状センサ - Google Patents

Abstract

本発明によれば、ワイヤレス基板状センサ（１１２、１１８）は低プロファイルに構成される。低プロファイル設計の一例として、セラミックリードレスチップキャリア上に配置された撮像システムを利用する。回路基板（２５０）あるいは堅固なインターコネクタは、撮像システム（１５４）を収容する凹部（２５２）を備える。撮像システム（１５４）は凹部（２５２）内に配置され、リードレスセラミックキャリアチップの周縁を通じて基板（２５０）と接続される。
【選択図】図６

Description

本発明はワイヤレス基板状センサに関する。

半導体処理システムは、非常に清浄な環境および非常に正確な半導体ウェハ移動を必要とするという特色をもつ。精密さが必要とされる半導体処理システム内の様々な処理ステーションにおいて、業界では、広範な信頼性を半導体ウェハなどの基板を移動させるための高精度なロボットシステムに依拠している。

そのようなロボットシステムの信頼性のある、および効率的な操作は、部品の正確な配置、位置合わせ、および／または、平行性に依存する。
ウェハの位置決めを正確に行うことで、ウェハが処理システムの壁面へ偶発的に接触することを最小限にすることができる。ウェハを処理室内の処理台に正確に位置決めすることは処理の歩留りを最適化するのためにも必要である。半導体処理システム内における平面間の平行性は、ロボットのエンドエフェクタから、ウェハ保持棚、予備位置合わせ真空チャック、ロードロックエレベータ棚、処理室トランスファーピン、および／または処理台への輸送時における基板のすべりあるいはずれを最小限にするために重要である。ウェハが支持台に対してすべると微細片が生じ、歩留りを低下させてしまう。部品の配置ミスや位置合わせミスは、たとえ１ｍｍ以下の範囲であっても、半導体処理システム内で様々な部品間の衝突を発生させ、製品の歩留りや品質を低下させる。

正確な位置決めは製造開始時に達成され、システムの稼動中も維持されなければならない。通常の摩耗により、あるいは保守、修理、変更、交換により、部品の配置は変動し得る。従って、半導体処理システム内の様々な部品の微細な相対的な位置変動を自動的に測定し修正することが大変重要である。

従来の試みとして、半導体処理システム内の基板の傾きおよび加速度のような情報をワイヤレス式に伝達できるように、ウェハのような基板形状をした基板状のセンサを、半導体処理システム内に導入して、基板状のセンサを半導体処理システム内で移動させる技術がある。ここでいう「基板状」とは、半導体ウェハ、液晶ディスプレイガラスパネル、あるいはレチクルなどの基板形状のセンサを意味する。従来のワイヤレス基板状センサは、基板状センサが、半導体処理システムの処理環境の主要な内部条件を測定できるような付加的な形式の検知器を含む。ワイヤレス基板状センサにより、製造処理（焼成、エッチング、物理的気相成長、化学的気相成長、成膜、洗浄、乾燥など）や基板操作機構への妨害を減らすとともに内部環境への悪影響を減らしながら、処理装置を通じて様々な位置での測定が可能になる。例えば、ワイヤレス基板状センサを用いるならば、真空室に通気孔を設ける必要やポンプを作動させる必要がなく、また、実際の処理作業による影響以外の超清浄環境への汚染のリスクを持たない。ワイヤレス基板状センサの形状因子により、最小限の監視不確実性で処理条件を測定できる。

ワイヤレス基板状センサは実際の半導体処理環境を移動するので、ワイヤレス基板状センサが処理環境に悪影響を与えないことが重要である。従って、このようなセンサから微細片やガスを発生させないようにするべきである。さらに、通常の基板が移動できる半導体処理環境内の全ての位置に、このようなセンサが移動できることを保証するために、センサの寸法は少なくとも最も大きい基板のサイズと同じサイズにするべきであり、好ましくはそれよりも小さくするべきである。最後に、センサの精度を保証するために、センサの重量により、有意なたわみや、操作装置の他の形状変化を引き起こさないようにすることが重要である。従って、このようなセンサは相対的に軽い重量にするべきである。

このように、今日のワイヤレス基板状センサにおける技術分野では、清浄、軽量、且つ低プロファイルの装置が望まれる。

本発明の１つの側面によれば、ワイヤレス基板状センサは低プロファイルに形成される。一例として、低プロファイル設計にはセラミックリードレスチップキャリア上の撮像システムを用いる。回路基板あるいは堅固なインターコネクタが、撮像システムを収容するために凹部に備えられる。撮像システムは凹部内に配置され、セラミックリードレスチップキャリアの周縁部を介して基板に接続される。

図１は、ウェハ容器１００、ロボット１０２、および単に箱として概略を図示したシステム部品置き場１０４を含む半導体ウェハ処理環境を示す概略図である。ウェハ容器１００は３つのウェハ１０６、１０８、１１０および本発明の実施態様によるワイヤレス基板状センサを保持するように図示されている。図１から分かるように、センサ１１２は、好ましくは、ウェハと同じ手順で半導体ウェハ処理環境内を移動できるような形状に形成される。従って、本発明の実施態様は、あたかもウェハのような基板がシステム内を移動するように、基板状センサがシステム内を移動できる程度に十分低い高さを持つワイヤレス基板状センサを提供する。例えば、約９．０ｍｍ以下の高さが許容されると思われる。好ましくは、センサはウェハ１枚から２枚の間の重量を有しており、例えば、約１２５グラムから約２５０グラムの重量が許容されると思われる。約２５ｍｍのスタンドオフ距離が最も多くの応用の要求を満たすと思われるが、いくつかの応用では異なるスタンドオフが必要とされ得る。ここでいう「スタンドオフ」とは、センサの下部から目標物までの名目上の距離を示す。センサの直径は、３００ｍｍ、２００ｍｍ、または１５０ｍｍのように標準的な半導体ウェハの直径と同じであることが好ましい。

センサ１１２は、軽量であり、形状的に安定な素材で構成されることが好ましい。センサ１１２は、アルミニウム合金、アルミニウム、マグネシウム、および／または、セラミックのような剛性率の大きな基本材料から構成されることが好ましい。センサのハウジング自身は、機械的あるいは化学的な性質を改良するために、酸化アルミニウム、ニッケル、あるいはセラミックなどの任意の適当な被膜剤で覆うこともできる。

基板状センサが３次元オフセットを正確に測定するために、センサが実際の基板と同様に変形することが重要である。一般的なウェハの寸法と特徴は、国際半導体製造装置材料協会（ＳＥＭＩ；ｗｗｗ．ｓｅｍｉ．ｏｒｇ）基準のＭ１−０３０２の「研磨済み単結晶シリコンウェハ仕様」に記載されている。縁で支えられている３００ｍｍのシリコンウェハの中心は、自重で約０．５ｍｍ沈む。センサの変形と、実際のウェハの変形との差分はセンサの測定精度以下にすべきである。好ましい実施態様として、基板状センサの剛性率は、実際のシリコンウェハとほぼ同じようにたわむように設定される。それゆえ、たわみの差を修正するための補正をする必要がない。代替的に、補正成分を測定に加えてもよい。また、同様に、基板状センサの重量は支持部材をたわませる。基板支持部材には、エンドエフェクタ、台座、トランスファーピン、棚等が含まれるが、これらに限定されない。支持部材のたわみの差分は、基板支持部材の機械的な剛性率および、センサと基板との重量の差分の両方の関数となるであろう。また、センサによる支持部材のたわみと、基板による支持部材のたわみとの差分は、センサの測定精度以下にするか、あるいは、たわみの差分を適当な計算で補正するべきである。

従来技術においては、処理室のふたを取り外した後、あるいは、ふたの透明窓を通して目視することにより、技術者は、処理室の台座とともに真空移送ロボットのエンドエフェクタ−の位置整合性を反復的に調節してきた。時には適当な参照目印を提供するために、始めに、ぴったりと適合させるための固定具やジグを処理台の上に配置しなければならない。基板状センサにより、技術者を補助する改良された位置合わせ方法が可能となる。基板状センサは、カバーを取り外す工程を経ずに、窓から見るよりもはるかに明瞭な、位置合わせされた目標物の画像を提供する。ワイヤレス基板状センサにより、時間が有意に節約され、位置合わせの再現性が改善される。

ワイヤレス基板状センサはアナログカメラ画像を無線により伝達できる。
好ましい実施態様は、メモリに保存されたディジタル画像の全部あるいは一部を表示あるいは解析できるように、外部システムに伝達するためのワイヤレス基板状センサの機械観察サブシステムを用いる。表示装置を受信機の近くに配置してもよく、あるいは、離れた表示装置のためにデータネットワークを中継して画像を伝達してもよい。好ましい実施態様として、カメラ画像は、通信チャネルノイズによる画質の低下を最小限にするためにディジタルデータストリームとして符号化して転送される。必要とされるデータ量を最小限にするために、ディジタル画像を任意の周知のデータ削減方法を用いて圧縮することができる。前の画像から変更された部分の画像データだけを転送することで、転送するデータ量を有意に削減することができる。技術者が位置合わせの精度を評価するのを支援するために、基板状センサや表示装置は、電子十字線を表示したりその他の適当な目印を付加したりすることができる。

画像支援技術は、手作業による方法よりも便利ではあるが、それでも技術者の判断が位置合わせの反復性や再現性に影響を与える。ワイヤレス基板状センサカメラから取得された画像は、希望位置からのパターンのオフセット値を測定するために、２次元正規化相関法などの周知の方法を用いて解析される。パターンは画像システムが認識するように設定された、画像の任意の部分である。パターンはシステムに記録することができる。パターンは数学的にシステムに記述してもよい。数学的に記述されたパターンは製造時に固定するか、あるいは使用時にプログラム化してもよい。従来の２次元正規化相関法はパターンの画像サイズの変化に敏感である。簡単なレンズ構成を用いるならば、拡大率は目標物の距離に比例して変化する。画像および参照のどちらか一方を繰り返しスケール処理することで、パターンオフセット値の測定精度は向上する。最大相関値を示すスケールは拡大率を示し、パターンサイズは既知である場合、あるいは参照パターンが記録されている場合、拡大率がわかる。

画像面のピクセルと目標物面のピクセルサイズとの対応関係が分かっている場合、オフセット値を、技術者や機械の制御装置がピクセルなどの任意の単位よりも解釈しやすい、測定の標準的な単位で報告することができる。例えば、オフセット値を、操作者が報告値によりそのままシステムを調節できるようなミリメートルの単位で提供することができる。オフセット値を標準的な単位で得るための演算は、手動で、あるいは外部コンピュータで実行されてもよく、あるいは、センサ自身で優先的に実行されてもよい。センサが必要とされる情報を画像から抽出することで、最小限の量の情報が転送され、技術者や外部制御装置の計算負荷を最小限にすることができる。このように客観的な基準を用いることで、位置合わせの反復性や再現性を改善することができる。自動オフセット値測定により、技術者の判断によるばらつきが排除され、位置合わせの再現性が向上する。

半導体処理装置の位置合わせおよび較正に際して、エンドエフェクタを第２の基板支持体に対して正確に位置決めすることのみならず、両方の基板支持体を互いに平行に維持することが重要である。好ましい実施態様では、ワイヤレス基板状センサの機械観察サブシステムは、２つの基板支持体の間の３次元の位置関係を測定するために用いられる。例えば、ロボットのエンドエフェクタは、移動位置の近傍でワイヤレス基板状センサを把持し、対向する基板支持体上に配置されたパターンに対する自由度６の３次元のオフセット値を測定する。自由度６には、デカルト座標系のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向に沿った変位と同様にヨー、ピッチ、ロール方向を含む。しかし、本技術分野における当業者は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、他の座標系を用いることができることを認識するであろう。平行性とデカルト座標系のオフセット値の同時計測により、技術者や制御装置は客観的に満足な位置合わせを決定することができる。制御装置を用いるならば、位置合わせ作業に技術者が介入する必要がなく、位置合わせ作業は完全に自動化することができる。システムの動作性能と有効性を最適化するための予定された予防的な保守作業に自動位置合わせを組み込んでもよい。

一般論として、ロボットシステム１０２の操作および自動較正は、ロボット１０２にセンサ１１２を選択して、センサ１１２を参照物１１４まで輸送するように命令することで実行される。ロボット１０２は命令されたら、様々な連接装置を駆動してセンサ１１２の下にエンドエフェクタ１１６をスライドさせるように駆動し、センサ１１２を収容部１００から取り出す。センサ１１２を取り出したら、ロボット１０２は、センサ１１２内の光学撮像システム（図１には図示しない）が参照物１１４の画像を取得できるように、センサ１１２を直ちに参照物１１４の上に移動させる。既知の目標物パターンに基づき、センサと参照物１１４との間の３次元のオフセット値が測定される。測定の演算は、センサ内で行ってもよいし、外部コンピュータで行ってもよい。既知の参照物１１４の正確な位置および向きに基づいて、３次元のオフセット値は解析され、ロボット１０２がセンサ１１２を取り出すときに発生する取り出し誤差が判別される。内部演算あるいは外部演算により、システムがセンサ１１２を取り出すときに発生する任意の誤差を補正することができる。

この情報により、センサ１１２は、システム部品１０４上の参照物１１７のような追加的な参照物の画像を取得することができ、システム部品１０４の正確な位置および向きが計算される。この処理を繰り返すことで、ロボット１０２の制御装置は、半導体処理システム内のすべての部品の厳密な位置を正確にマッピングすることができる。このマッピングにより、少なくとも自由度３、好ましくは自由度６（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸、ヨー方向、ピッチ方向、ロール方向）の位置および向きの情報を作成することが好ましい。他の任意の部品に対する、任意の部品の自由度６の位置および向きを調節するために、技術者はマッピング情報を用いることができる。技術者の判断によるばらつきを最小限にするため、あるいは低減するために、ワイヤレス基板状センサによる正確な測定を利用することが好ましい。この位置情報を、較正工程を自動化するロボットやシステム制御装置に伝えることが好ましい。全ての機械的な調整が完了したら、基板状センサを残存する位置合わせ誤差を測定するために用いてもよい。自由度６のオフセット測定値は、ロボットおよび／またはシステム制御装置のメモリに格納された点の座標を調節するために用いることができる。この座標点には以下のものを含むが、これらに限定されない。すなわち、座標点には、エンドエフェクタがＦＯＵＰスロット＃１基板転送位置にあるときの大気圧下基板操縦ロボットの位置、エンドエフェクタがＦＯＵＰスロット＃２５基板転送位置にあるときの大気圧基板操縦ロボットの位置、エンドエフェクタが基板予備位置合わせ基板転送位置にあるときの大気圧基板操縦ロボットの位置、エンドエフェクタがロードロック基板転送位置にあるときの大気圧基板操縦ロボットの位置、エンドエフェクタが大気圧基板操縦システムのフレームに取り付けられた参照物の位置にあるときの大気圧基板操縦ロボットの位置、エンドエフェクタがロードロック基板転送位置にあるときの真空転送ロボットの位置、エンドエフェクタが処理室基板転送位置にあるときの真空転送ロボットの位置、エンドエフェクタが真空転送システムのフレームに取り付けられた参照物の位置にあるときの真空転送ロボットの位置、が含まれる。

本発明の代替的な実施態様では、測定値を格納してから伝送する。実時間ワイヤレス通信はある半導体処理システムにおいては実際的ではない。システムの構成がワイヤレス通信を妨害することがある。ワイヤレス通信エネルギーは基板処理システムの適正な操作を妨害し得る。このような場合、センサ１１２は好ましくは、後にホスト装置に転送するために、測定値を様々な目標物に転送する代わりに記録する。撮像システムや他の適当な検出器を用いる場合、それらが動いていないことを確認したときに、センサ１１２はオフセット値と取得時間を記録することが好ましい。後に、センサ１１２がホルスタ（図示せず）に戻ってきたときに、センサ１１２は、記録した時間と値を読み出してその情報をホスト装置に転送する。このような転送は、電導、光学信号、誘電結合、その他の適当な手段により行うことができる。ワイヤレス基板状センサの格納および転送処理は潜在的に、信頼性を向上させ、コストを削減し、システムの規定の処理サイクルを短縮する。さらに、ワイヤレス基板状センサの格納および転送処理により、ＲＦエネルギーとセンサやホルスタの近くの敏感な装置とが相互作用する可能性を回避することができる。また、格納および転送処理を、実時間ワイヤレス通信チャネルの一時的な通信障害を克服するために用いることもできる。

図２は、本発明の実施態様によるワイヤレス基板状センサ１１８の上面斜視図である。センサ１１８は、軽量化処理がなされているという点でのみ図１に示したセンサ１１２と異なる。特に、センサ１１２は、３００ｍｍ径のウェハなどの標準的なサイズのウェハを収容できる外周部１２２内に、中央センサ部１２０を支持できるように複数の支持片１１８を備える。一方、センサ１１８は、センサ１１８の重量を低減するための複数の貫通孔１２４を備える。必要とされる重量削減のために、他の形状の孔を用いてもよい。さらに、ハウジングの強度、剛性および重量を最適に設計するために、図１に示したような補強リブを単独で、あるいは、軽量化のための孔と組合せて用いることができる。また、追加的な重量低減のための構成として、例えば、中空のセンサ部分および／または軽重量素材で充填された部分を設けてもよい。他の採用され得る軽量化および剛性化のための構造として、環状孔構造、スポーク構造、ハニカム格子構造等がある。代替的に、例えば、シリコン単結晶のような結晶基板をエッチングすることで孔を形成することができる。不必要な材料を取り除くことで重量を低減し、ワイヤレス操作時間を延ばす大きなバッテリー、および／または、より強力な信号調節を可能にする追加的な部品を備えること、追加的な検出方式、および／または、実時間ワイヤレス通信を可能にする。

センサ１１２およびセンサ１１８は、両方とも中央部１２０を備える。図３に示すように、中央部１２０の下面の部分は接近孔１２６の上に直接配置される。接近孔１２６を通じて、発光体１２８および撮像システム１３０は、センサ１１８がロボット１０２により輸送されたときにセンサ１１８の下に配置されている目標物の画像を取得できる。

図４は本発明の実施態様による中央部１２０を示すブロック図である。好ましくは、中央部１２０は複数の部品が搭載された回路基板１４０を備える。特に、バッテリー１４２は、回路基板１４０上に搭載され、ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）１４４と電源制御モジュール１４６を介して接続されることが好ましい。電源制御モジュール１４６は、ディジタルシグナルプロセッサ１４４に適正な電圧レベルを供給することを保証する。好ましくは、電源制御モジュール１４６は、テキサスインスツルメンツ社（Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）のＴＰＳ５６０２形式の市販の電源制御集積回路を利用する。加えて、ディジタルシグナルプロセッサ１４４は、テキサスインスツルメンツ社のＴＭＳ３２０Ｃ６２１１形式の市販のマイクロプロセッサであることが好ましい。ディジタルシグナルプロセッサ１４４はメモリモジュール１４８と接続される。メモリモジュール１４８はどのようなメモリ方式のものであってもよいが、メモリ１４８は１６Ｍ×１６のサイズのシンクロナスダイナミックランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ）を備えることが好ましい。また、メモリモジュール１４８は２５６Ｋ×８のサイズのフラッシュメモリを備えることが好ましい。フラッシュメモリは、プログラム、較正データ、および／または付加的な他の書き換え不要なデータのような、必要とされる不揮発性のデータを蓄積するのに有効である。ランダムアクセスメモリは取得画像やプログラムの動作に関連したデータなどの揮発性のデータを蓄積するのに有効である。

好ましくは、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる照明モジュール１５０および撮像システム１５２が、カメラ制御装置１５４を介してディジタルシグナルプロセッサ１４４に接続される。ディジタルシグナルプロセッサ１４４からの命令に基づき、カメラ制御装置１５４はＬＥＤと撮像システム１５２とに関連する信号を与えて、撮像および照明を実行する。撮像システム１５２は、電荷結合素子（ＣＣＤ）や相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）画像装置のような平面配列装置を有することが好ましく、平面配列装置には、被写体を平面配列装置に結像する光学系１５６が接続されることが好ましい。撮像装置はコダック社（Ｋｏｄａｋ）のＫＡＣ−０３１０形式の市販のものが好ましい。また、ディジタルシグナルプロセッサ１４４は、複数のＩ／Ｏポート１５８、１６０を備えていることが好ましい。これらのポートはディジタルシグナルプロセッサ１４４と付加装置との通信を行うシリアルポートであることが好ましい。特に、シリアルポート１５８は、無線周波数モジュール１６２と接続されており、ポート１５８から送られたデータが無線周波数モジュール１６２を経由して外部装置に伝送される。好ましい実施態様として、無線周波数モジュール１６２は、ブルートゥース シグ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＳＩＧ、ｗｗｗ．ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ．ｃｏｍ）から入手可能な周知のブルートゥース規格のブルートゥースコア仕様１．１版（２００１年２月２２日）に基づいて作動する。無線周波数モジュール１６２の一例として、ミツミ社（Ｍｉｔｓｕｍｉ）のＷＭＬ−Ｃ１１形式の市販製品を利用できる。

検出器１６４はどのような方式のものでもよく、半導体処理システム内の任意の付加条件に関する情報を提供できる。このような検出器として、１つあるいはそれ以上の温度計、加速度計、勾配計、コンパス（磁界方向検出器）、光検知器、圧力計、電界強度計、磁界強度計、酸性度計、音響計、湿度計、化学雰囲気計測器、その他のセンサを採用できる。

図５は、回路基板２０２上に搭載された撮像システム１５２を示す概略図である。ラベル２０４は一般的には回路基板２０２の背面に配置される。透明被膜またはレンズ２０６が撮像装置１５２の前に配置されている。レンズ２１４が配置された管状通路２０８は、回路基板２１２の孔２１０に向かって伸張している。レンズ２１４の外縁部と管状通路２０８の内径は、レンズ２１４が管状通路２０８内を回転して画像の焦点位置を変えられるように、ネジ構造を有することが好ましい。１つあるいはそれ以上のＬＥＤ２１６が回路基板２１２に接続されており、撮影のための照明を提供する。図５に示される基板構成の総厚さｔは約８．５ｍｍであり、基板構成は商業的に入手可能な材料と装置とからなる。センサ自身が８．５ｍｍ以下の厚さを持つスロットや他の開口部を通り抜けなければならないワイヤレス基板状センサを適用するには、問題が生じる。本発明の実施態様によれば、これらの等価な商業的に入手可能な部品が低プロファイル構成に配置され、センサ全体のプロファイルはほぼ回路基板の厚さ分だけ低減される。

図６は、本発明の実施態様による、回路基板２５０に接続された撮像システム１５４を示す概略図である。図６に示されるシステムのいくつかの部品は、図５に示すものと同様であり、類似する部品には図５と同じ参照番号が付されている。回路基板２５０は、撮像システム１５４を受ける大きさの開口部２５２を備える。上述したように、撮像システム１５４は、コダック社から入手可能なＫＡＣ−０３１０形式であることが好ましい。このシステム１５４は、各側面に１２の取り付け領域を有する４８ピンセラミックリードレスチップキャリア（ＣＬＣＣ）を備える。本構成により、撮像システム１５４は、開口部２５２に配置されることで、少なくとも回路基板の厚さ分だけ凹む。典型的な回路基板の厚さは約１ミリメートルなので、これにより厚さが１ミリメートル低減されて、図６に示す構成では全体の厚さが約７．５ミリメートルになる。

図７は開口部２５２を有する回路基板２５０および撮像システム１５４を示す斜視図である。図７に示すように、撮像システム１５４は周縁部に配置された複数の接続点２５４を備える。撮像システム１５４の接続点２５４と接続するために、回路基板２５０は開口部２５２の内面に、システム１５４の接続点２５４に従って配置された複数の接続部位２５６を備える。接続部位２５６は以下に述べるような任意の適当な方法で作成できるが、これらに限定されない。すなわち接続部位は、回路基板２５０の各接続部位２５６に、エッチングにより貫通孔を形成し、各エッチングにより回路基板２５０の後ろに形成された貫通孔の部分を切り離すために回路基板２５０を切り出し、パッドを形成することで作成できる。そして、手作業あるいは機械により、半田付けにより接続部位２５６を接続点２５４に接続できる。

図８は本発明の実施態様による、電気的に回路基板２６０に接続された撮像システムを示す概略図である。撮像システム１５４と回路基板２６０との間に直接形成される電気的な接続の代わりに、撮像システム１５４と回路基板２６０の電気的な接続を形成するために、フレキシブル回路２６２を用いる。フレキシブル回路は、絶縁体の２つの層の間に配置された１つあるいはそれ以上の導電線により形成される一般的にとても薄い電気回路である。０．２ミリメートルの厚さのフレキシブル回路が知られている。他の実施態様では、撮像システム内のＣＭＯＳチップ自体は、取り外し可能であり、従来のセラミックリードレスチップキャリアに収容せずに、直接プリント回路基板に取り付けることができる。しかし、この実施態様では、撮像素子の光学表面をきれいに保つのが難しい。さらに、組立てコストが有意に嵩み、総合的な信頼性が低下すると思われる。

本発明の他の実施態様によれば、ワイヤレス基板状センサが、半導体ウェハ処理室の汚染に対する改良された保護手段とともに提供される。このようなセンサが、処理室を汚染せずに物理的状態を測定することはとても重要である。さらに、このようなセンサは、寸法的に安定している。センサのよく知られた素材および部品はウェハ処理室を汚染し得る微細片を発生させる。潜在的に汚染し得るセンサ内の物質を隔離するために、ワイヤレス基板状センサを密封すれば、内部と外部の圧力差が生じ得る。極端な場合、圧力差によりハウジングが変形するか、あるいは、破断することさえありうる。これは、ハウジングの総重量を最小化するという要求によるところの、機械的に弱い軽量の基板状センサハウジングの場合に特に当てはまる。

ワイヤレス基板状センサは一般的に内部空間及び外部表面を有している。内部空間内に内包されるセンサ装置もある。センサハウジングは特定の目的のために特別に設けられた孔以外から、ガス、微細片、あるいは、微粒子が内部空間に出入りしないようにするためのシールを有している。孔にはガスが通過できるフィルターが設けられるが、フィルターにより、フィルターを通過できない大きな微細片や微粒子は妨害される。センサの外部表面を、ニッケル、ポリエチレン、あるいはポリカーボネートのような化学的に不活性な材料で構成するか、あるいはそれらでコーティングまたは被覆することが好ましい。また、センサハウジングの外形および仕上げは、センサをきれいにしやすいように選択することが好ましい。また、微細片を捕らえ得る割れ目および角は最小限にすることが好ましい。

図９は、センサハウジング２７０を有するセンサ１１８を示す斜視図である。センサハウジング２７０は１つあるいはそれ以上の貫通孔２７２を有しており、貫通孔２７２がハウジング２７０の内部と外部との間の唯一の通路である。適当な高分子量呼吸フィルターをハウジング２７０内の貫通孔２７２の前に配置することが好ましい。図９にフィルター２７４の透視図が示されている。貫通孔２７２およびその前に配置されるフィルターの位置を、ハウジング２７０の任意の場所に配置してよい。従って、それらを図９に示すように上面に配置してもよく、あるいは所望により側面に配置してもよい。貫通孔２７２は繊細なフィルターを機械的な損傷から保護し、相対的に作成しやすい。貫通孔２７２およびフィルター２７４を用いることで、半導体処理室を汚染し得る微細片がセンサハウジング２７０から排出されない。貫通孔２７２により、ハウジング２７０内の圧力を、処理室の圧力と等しくでき、それによりハウジング２７０の変形や劣化を防ぐことができる。

図１０は、本発明の他の実施態様による、汚染抵抗性センサハウジング２８０を備えるワイヤレス基板状センサを示す断面図である。センサハウジング２８０は溶接密閉されている。開口部２８２は、変形可能な圧力均等化部材２８４で完全にシールされている。部材２８４は、負荷されている圧力が除かれたら元の形状に戻るような弾性材料で形成されることが好ましい。部材２８４は蛇腹２８６を備えることが好ましいが、圧力差に応じて変形可能な任意の適当な形状とすることができる。従って、部材２８４を風船状、袋状、その他の適当な構成にしてもよい。本実施態様では、ハウジング２８０が変形することなく部材２８４が変形することにより、センサハウジング２８０の内部の圧力は処理室の圧力と等しくなる。

本発明を好ましい実施態様を参照しながら説明してきたが、本技術分野における当業者は、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、形態や細部を変更しうることを認識できるであろう。

半導体ウェハ処理環境を示す概略図である。 本発明の実施態様におけるワイヤレス基板状センサを示すの上面斜視図である。 本発明の実施態様におけるワイヤレス基板状センサを示す下面図である。 本発明の実施態様における中心部分１２０を示すブロック図である。 プリント基板状に配置された撮像システムを示すのブロック図である。 本発明の実施態様におけるプリント基板内に搭載された撮像システムを示すブロック図である。 本発明の実施態様におけるプリント回路基板の凹部内に搭載されるＣＬＣＣパッケージを示す斜視図である。 本発明の実施態様におけるプリント回路基板に搭載された撮像システムを示すブロック図である。 本発明の実施態様における孔を有するワイヤレス基板状センサを示す斜視図である。 本発明の実施態様における変形可能な圧力均等化部材を有するワイヤレス基板状センサを示す断面図である。

Claims (11)

1. 半導体処理装置に用いられる低プロファイルの基板状センサであって、
   前記センサはハウジングを備え、前記ハウジングは支持部材と前記ハウジングに配置される検出電子機器とを有しており、
   前記検出電子機器は、凹部を有する堅固なインターコネクタと検出素子とを備え、前記検出素子は、前記凹部に配置されて前記検出電子機器と電気的に接続されていることを特徴とする基板状センサ。
2. 前記検出素子は、画像センサであることを特徴とする請求項１に記載の基板状センサ。
3. 前記凹部は、前記堅固なインターコネクタを貫通する孔であることを特徴とする請求項１に記載の基板状センサ。
4. 前記凹部は、切抜き部であることを特徴とする請求項１に記載の基板状センサ。
5. 前記切り抜き部は、Ｕ字形状であることを特徴とする請求項４に記載の基板状センサ。
6. 前記切り抜き部は、矩形であることを特徴とする請求項４に記載の基板状センサ。
7. 前記検出素子は、セラミックリードレスチップキャリア内に搭載されていることを特徴とする請求項１に記載の基板状センサ。
8. 前記凹部は、可撓性のインターコネクタを有することを特徴とする請求項１に記載の基板状センサ。
9. 半導体処理装置に用いられる低プロファイルの基板状センサであって、
   前記センサは、支持台を備えるハウジングと前記ハウジングに配置される検出電子機器とを有し、
   前記検出電子機器は、前記検出電子機器に配置される撮像素子を備える回路を有し、前記撮像素子は、前記検出電子機器と電気的に接続されていることを特徴とする基板状センサ。
10. 前記撮像素子は、フリップチップ工法により前記検出電子機器と接続されていることを特徴とする請求項９に記載の基板状センサ。
11. 前記撮像素子は、ダイボンディング工法およびワイヤボンディング工法により、前記検出電子機器と接続されていることを特徴とする請求項９に記載の基板状センサ。

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