JP2022535222A - 基板処理システムの静電チャックの温度を監視するためのｒｆ免疫センサプローブ - Google Patents

基板処理システムの静電チャックの温度を監視するためのｒｆ免疫センサプローブ Download PDF

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Abstract

【解決手段】センサプローブは、内径を有する内部空洞を規定する伸長体を備える。プリント回路基板は、内部空洞に収まるように構成されている。第１の温度感知集積回路は、プリント回路基板の第１の端に取り付けられている。キャップは、第１の温度感知集積回路に隣接する伸長体の第１の端に取り付けられている。ハウジングは、伸長体の第２の端を受け入れるように構成され、基板支持体のベースプレートに取り付けられるように構成されている。【選択図】図３

Description

［関連出願の相互参照］
本開示は、２０１９年５月３０日出願の米国特許出願第６２／８５４，４７６号のＰＣＴ国際出願である。上記出願の全ての開示は、参照により本明細書に援用される。
本開示は、一般に基板処理システムに関し、特に、基板処理システムにおける静電チャックの温度を監視するためのセンサプローブに関する。
本明細書に記載の背景技術の説明は、本開示の内容を一般的に提示するためである。現在挙げられている発明者の発明は、本背景技術欄だけでなく、出願時に先行技術に該当しない説明の態様に記載される範囲において、本開示に対する先行技術として明示的にも黙示的にも認められない。
基板処理システムは、半導体ウエハなどの基板上で処理を実施する。基板処理の例は、堆積、アッシング、エッチング、洗浄、および／または、他のプロセスを含む。基板処理のために、処理チャンバにプロセスガス混合物が供給されてよい。プラズマは、化学反応を促進するためにガスを点火するのに用いられてよい。
基板は、処理の間に処理チャンバ内の基板支持体上に配置される。基板支持体の温度変化は、処理に影響を与える可能性がある。例えば、堆積速度またはエッチング速度は、基板の異なる位置における異なる温度によって影響を受けるかもしれない。その結果、堆積またはエッチングは、異なる位置において異なるだろう。いくつかの基板支持体は、複数のゾーンにおける温度を感知するために埋設された温度センサを備える。いくつかの例では、複数ゾーンの各ゾーンは、そのゾーンの温度センサが故障したときの予備として用いられる１つ以上の余剰温度センサを備える。複数ゾーンの１つのゾーンにおける全ての温度センサが故障したときは、基板支持体の交換が必要で、費用がかかることがある。
センサプローブは、内径を有する内部空洞を規定する伸長体を備える。プリント回路基板は、この内部空洞に収まるように構成されている。第１の温度感知集積回路は、プリント回路基板の第１の端に取り付けられる。第１の温度感知集積回路に隣接した伸長体の第１の端に、キャップが取り付けられている。ハウジングは、伸長体の第２の端を受け入れるように構成されている。ハウジングは、基板支持体のベースプレートに取り付けられるように構成されている。
他の特徴では、プリント回路基板は、内径よりも小さい幅と、伸長体よりも長い長さとを有する。内径は３ｍｍ以下であり、第１の温度感知集積回路の３つの直交寸法のうちの少なくとも２つは３ｍｍ未満である。
他の特徴では、ポッティング材がキャップと第１の温度感知集積回路とをつなぐ。プリント回路基板は柔軟性があり、第１の温度感知集積回路に隣接する角度で曲げられる。キャップは、その片側から伸びて伸長体の内部空洞に受け入れられる第１の脚および第２の脚を備える。伸長体は、ハウジングに相互に受け入れられる。伸長体は突起を備え、さらに、伸長体の周りに位置してハウジングの内部空洞と突起との間を付勢するバネを備える。
他の特徴では、第１の温度感知集積回路は、キャップと接触する表面の温度を感知する。この表面は、静電チャック内の層である。
他の特徴では、伸長体は、ベースプレートの空洞の中央に伸長体を位置決めする径方向の突起を備える。伸長体は、スロットを備える。スロットは細長い楕円形を有し、伸長体の軸方向に配列されている。
他の特徴では、プリント回路基板の少なくとも１つの面に遮蔽層が配置されている。ハウジングは、傾斜面を規定する。Ｏリングは、ハウジングとベースプレートの空洞との間に傾斜面に対して配置されている。
他の特徴では、プリント回路基板は柔軟性がある。コネクタは、プリント回路基板の第２の端に接続されている。複数のワイヤは、コネクタによってプリント回路基板上のトレースに接続されている。第２の温度感知集積回路は、第１の温度感知集積回路とプリント回路基板の第２の端との間のプリント回路基板に取り付けられている。
センサプローブは、内径を有する内部空洞を規定する伸長体を備える。第１のプリント回路基板は、この内部空洞に収まるように構成されている。第１のプリント回路基板には、温度感知集積回路が取り付けられている。ハウジングは、伸長体の一端を受け入れるように構成され、基板支持体のベースプレートに取り付けられるように構成されている。第２のプリント回路基板は、ハウジング内に配置されている。複数の第１の導体は、第１のプリント回路基板を第２のプリント回路基板に接続する。複数の第２の導体は、第２のプリント回路基板を外部装置に接続するように構成されている。
他の特徴では、第１のプリント回路基板は、内径よりも小さい幅と、伸長体の長さよりも短い長さとを有する。第２のプリント回路基板は、ハウジングの長さよりも短い長さを有する。内径は３ｍｍ以下であり、温度感知集積回路の３つの直交寸法のうちの少なくとも２つは３ｍｍ未満である。
他の特徴では、ポッティング材は伸長体の内部に位置する。第１のプリント回路基板および温度感知集積回路は、伸長体の長さに平行に取り付けられる。温度感知集積回路は、これに接触する表面の温度を感知する。この表面は、静電チャック内の層である。伸長体は、ベースプレートの空洞の中央に伸長体を位置決めする径方向の突起を備える。
他の特徴では、伸長体はスロットを備える。スロットは細長い楕円形を有し、伸長体の軸方向に配列されている。コンデンサは、第１のプリント回路基板に接続されている。抵抗器は、第２のプリント回路基板に接続されている。遮蔽層は、第１のプリント回路基板の表面に配置されている。
センサプローブは、内径を有する内部空洞を規定する伸長体を備える。温度感知集積回路は、この内部空洞に収まるように構成されている。ハウジングは、伸長体の一端を受け入れるように構成され、基板支持体のベースプレートに取り付けられるように構成されている。複数の導体は、ハウジングおよび伸長体を貫通し、温度感知集積回路を外部装置に接続するように構成されている。
他の特徴では、内径は３ｍｍ以下であり、温度感知集積回路の３つの直交寸法のうちの少なくとも２つは３ｍｍ未満である。ポッティング材は、伸長体の内部に位置する。温度感知集積回路は、伸長体の長さに平行に取り付けられる。温度感知集積回路は、伸長体の長さに垂直に取り付けられる。
他の特徴では、温度感知集積回路は、これに接触する表面の温度を感知する。この表面は、静電チャック内の層である。伸長体は、ベースプレートの空洞の中央に伸長体を位置決めする径方向の突起を備える。
他の特徴では、伸長体はスロットを備える。スロットは細長い楕円形を有し、伸長体の軸方向に配列されている。複数のはんだボールは、温度感知集積回路に取り付けされている。複数の第１の導体は、複数のはんだボールに取り付けられている。
本開示のさらなる適用分野は、発明を実施するための形態、特許請求の範囲、および図面から明らかになるだろう。発明を実施するための形態および特定の例は、例示の目的のみを意図し、本開示の範囲を限定する意図はない。
本開示は、発明を実施するための形態および添付の図面からより深く理解されるだろう。
本開示によるセンサプローブを備える例示的な容量結合プラズマ（ＣＣＰ）基板処理システムの機能ブロック図。
本開示によるセンサプローブを備える例示的な誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）基板処理システムの機能ブロック図。
本開示によるセンサプローブを備える例示的な基板支持体の側断面図。
本開示による例示的なセンサプローブの側面図。
本開示による例示的なセンサプローブの側断面図。
本開示による例示的なプリント回路基板の平面図。
本開示による例示的なセンサプローブ本体の拡大部分側面図。
本開示による、温度感知集積回路、抵抗器、およびコンデンサを含む例示的な制御回路の電気回路機能ブロック図。
本開示による、プリント回路基板への温度感知集積回路の取り付け例を示す側面図。
本開示による、金属キャップへの温度感知集積回路およびプリント回路基板の取り付け例を示す側面図。 本開示による、金属キャップへの温度感知集積回路およびプリント回路基板の取り付け例を示す側面図。
本開示による、キャップへの温度感知集積回路のポッティング例を示す側面図。 本開示による、キャップへの温度感知集積回路のポッティング例を示す側面図。
本開示による、プリント回路基板、温度感知集積回路、およびキャップのセンサプローブ本体への挿入例を示す側面図。 本開示による、プリント回路基板、温度感知集積回路、およびキャップのセンサプローブ本体への挿入例を示す側面図。
本開示による別の例示的なセンサプローブを示す側面図。
本開示による別の例示的なセンサプローブを示す側断面図。
本開示によるＥＭＩシールドのための金属層を備えるＰＣＢの側断面図。
本開示による別の例示的なセンサプローブを示す側断面図。
図面では、類似および／または同一の要素を識別するために、参照番号は繰り返し用いられてよい。
本開示は、処理チャンバにおいて基板の表面温度を感知するセンサプローブに関する。センサプローブは、温度感知集積回路を備える。いくつかの例では、温度感知集積回路は金属製で、基準電位（接地など）に接続された本体の内部に位置する。例えば、本体はベースプレートに接地されてよい。その結果、センサプローブの本体はファラデケージとして機能し、センサプローブは、温度感知環境に存在するＲＦ信号（ＲＦバイアス信号、電極信号など）の影響を受けない。あるいは、本体は金属材料または非金属材料で作られてよく、接地平面または電磁シールドは、電磁障害（ＥＭＩ）を低減する、またはさらに低減するために用いることができる。
いくつかの例では、温度感知集積回路は、３つの直交寸法のうちの少なくとも２つにおいて３ｍｍ未満の小さいフォームファクタを有する。いくつかの例では、温度感知集積回路は、全ての３つの直交寸法において２ｍｍ未満の小さいフォームファクタを有する。いくつかの例では、センサプローブの本体は、４ｍｍ以下の外径および３ｍｍ以下の内径を有する。
ここで図１および図２を参照すると、センサプローブを用いうる例示的なプラズマ処理チャンバが示されている。理解できるように、センサプローブは、冷却台座、スピンチャック、処理チャンバなど、様々な他の種類の半導体処理装置に用いることができる。図１には、本開示による例示的な基板処理システム１１０が示されている。基板処理システム１１０は、基板処理システム１１０の他の構成部品を取り囲み、（用いられる場合に）ＲＦプラズマを含む処理チャンバ１２２を備える。基板処理システム１１０は、上部電極１２４および基板支持体１２６（静電チャック（ＥＳＣ）など）を備える。動作の間、基板１２８は基板支持体１２６の上に配置される。
例えのみで、上部電極１２４は、プロセスガスを導入・分配するシャワーヘッドなどのガス分配装置１２９を備えてよい。ガス分配装置１２９は、処理チャンバの上面に結合された一端を有するステム部を備えてよい。ベース部は一般に円筒状で、処理チャンバの上面から離れた位置でステム部のもう一端から径方向外向きに伸びる。シャワーヘッドのベース部の基板対向面またはフェースプレートは、前駆体、反応物、エッチングガス、不活性ガス、キャリアガス、他のプロセスガス、またはパージガスが流れる複数の孔を備える。あるいは、上部電極１２４は導電性プレートを備えてよく、プロセスガスは別の方法で導入されてよい。
基板支持体１２６は、下部電極として機能するベースプレート１３０を備える。ベースプレート１３０は、セラミックマルチゾーン加熱プレートに相当しうる加熱プレート１３２を支持する。加熱プレート１３２とベースプレート１３０との間に熱抵抗層１３４が配置されてよい。ベースプレート１３０は、そこを通じて冷媒を流すための１つ以上の流路１３６を備えてよい。
ＲＦ生成システム１４０はＲＦ電圧を生成し、上部電極１２４および下部電極（例えば、基板支持体１２６のベースプレート１３０）の一方に出力する。上部電極１２４およびベースプレート１３０のもう一方は、ＤＣ接地されてよい、ＡＣ接地されてよい、または浮遊状態であってよい。例えのみで、ＲＦ生成システム１４０は、整合分配ネットワーク１４４によって上部電極１２４またはベースプレート１３０に供給されるＲＦプラズマ電力を生成するＲＦ発生器１４２を備えてよい。他の例では、プラズマは誘導的にまたは間接的に生成されてよい。
ガス供給システム１５０は、１つ以上のガス源１５２－１、１５２－２、・・・、および１５２－Ｎ（総称して、ガス源１５２）を備える（Ｎはゼロよりも大きい整数）。ガス源１５２は、弁１５４－１、１５４－２、・・・、および１５４－Ｎ（総称して、弁１５４）、ならびに、ＭＦＣ１５６－１、１５６－２、・・・、および１５６－Ｎ（総称して、ＭＦＣ１５６）によってマニホールド１６０に接続されている。ＭＦＣ１５６とマニホールド１６０との間に２次弁が用いられてよい。単一ガス供給システム１５０が示されているが、２つ以上のガス供給システムを用いることができる。
温度制御装置１６３は、加熱プレート１３２に配置された複数の熱制御素子（ＴＣＥ）１６４に接続されてよい。温度制御装置１６３は、基板支持体１２６および基板１２８の温度を制御するように複数のＴＣＥ１６４を制御するために用いられてよい。温度制御装置１６３は、流路１３６を通る冷媒流を制御するために冷媒アセンブリ１６６と連通してよい。例えば、冷媒アセンブリ１６６は、冷媒ポンプ、貯留槽、および／または、１つ以上の温度センサを備えてよい。温度制御装置１６３は、基板支持体１２６を冷却するために、流路１３６を通じて冷媒を選択的に流すように冷媒アセンブリ１６６を操作する。
弁１７０およびポンプ１７２は、処理チャンバ１２２から反応物を排出するために用いられてよい。システムコントローラ１８０は、基板処理システム１１０の構成部品を制御するために用いられてよい。表面温度を感知するために、基板支持体に規定された空洞に１つ以上のセンサプローブ１９０が挿入されてよい。
図２には、別の例示的な基板処理システム２１０が示されている。基板処理システム２１０は、コイル駆動回路２１１を備える。パルス回路２１４は、ＲＦ電力をオンおよびオフにパルス化するため、または、ＲＦ電力の振幅またはレベルを変更するために用いられてよい。同調回路２１３は、１つ以上の誘導コイル２１６に直接接続されてよい。同調回路２１３は、ＲＦ源２１２の出力を所望の周波数および／または所望の位相に同調させ、コイル２１６のインピーダンスを一致させ、コイル２１６の間で電力を分離する。いくつかの例では、コイル駆動回路２１１は、ＲＦバイアスの制御と同時に、以下にさらに説明される駆動回路の１つに置き換えられる。
いくつかの例では、熱風流および／または冷風流によって誘電体窓２２４の温度を制御するために、コイル２１６と誘電体窓２２４との間にプレナム２２０が配置されてよい。誘電体窓２２４は、処理チャンバ２２８の片側に沿って配置されている。処理チャンバ２２８はさらに、基板支持体（または、台座）２３２を備える。基板支持体２３２は、静電チャック（ＥＳＣ）、または機械式チャック、または他の種類のチャックを含んでよい。プロセスガスは処理チャンバ２２８に供給され、処理チャンバ２２８の内部でプラズマ２４０が生成される。プラズマ２４０は、基板２３４の露出面をエッチングする。駆動回路２５２（例えば、以下に説明される駆動回路の１つ）は、動作中に基板支持体２３２の電極にＲＦバイアスを提供するために用いられてよい。
ガス供給システム２５６は、処理チャンバ２２８にプロセスガス混合物を供給するために用いられてよい。ガス供給システム２５６は、プロセスガス・不活性ガス源２５７、弁およびマスフローコントローラなどのガス計量システム２５８、ならびにマニホールド２５９を備えてよい。ガス供給システム２６０は、弁２６１を通じてプレナム２２０にガス２６２を供給するために用いられてよい。ガスは、コイル２１６および誘電体窓２２４を冷却するために用いられる冷却ガス（冷却風）を含んでよい。基板支持体２３２を既定温度に加熱／冷却するためにヒータ／クーラ２６４が用いられてよい。排気システム２６５は、パージまたは排気によって処理チャンバ２２８から反応物を除去するための弁２６６およびポンプ２６７を備える。
制御装置２５４は、エッチングプロセスを制御するために用いられてよい。制御装置２５４は、システムパラメータを監視し、ガス混合物の供給、プラズマの点弧、維持、および消弧、反応物の除去、冷却ガスの供給などを制御する。また、以下に詳細に説明されるように、制御装置２５４は、コイル駆動回路２１１および駆動回路２５２の様々な態様を制御してよい。基板の温度を感知するために、基板支持体の空洞の中に１つ以上のセンサプローブ１９０が挿入されてよい。
次に図３、図４Ａ、および図４Ｂを参照すると、静電チャック（ＥＳＣ）などの基板支持体３００は、ヒータ層３１４に隣接して配置されたベースプレート３１０を備える。基板支持体のベースプレートが示されているが、センサプローブは、基板処理装置の他の部品の表面温度を感知するためにも用いられうる。ヒータ層３１４は、ヒータ３１６を備える。電極３２０を含むセラミック層３１８は、ヒータ層３１４に隣接して配置されている。センサプローブ１９０は、円筒状の空洞３３２に挿入されている。
いくつかの例では、センサプローブ１９０は、第１の端部３３４を有する伸長体３３０を備える。センサプローブ１９０の第１の端部３３４は、伸長体３３０の直径よりも大きい直径を有する。伸長体３３０は、その一端に位置するネジ付きハウジング３３６に受け入れられる。
ネジ付きハウジング３３６は、第１の部分３３８、第２の部分３４０、および第３の部分３４４を含む。いくつかの例では、第１の部分３３８、第２の部分３４０、および第３の部分３４４は円筒状で、つながった内部空洞を備える。第２の部分３４０は、第１の部分３３８の直径よりも大きい直径を有する。第２の部分３４０は、基板支持体３００のベースプレート３１０のネジ穴３４８に受け入れられるネジ山３４６を備える。第３の部分３４４は、挿入および取り外しを可能にするために、センサプローブ１９０がベースプレート３１０に対して回転できるように、ベースプレート３１０から径方向外向きに突出している。
プリント回路基板（ＰＣＢ）３５４（フレキシブルＰＣＢなど）は、伸長体３３０を貫通し、ネジ付きハウジング３３６の第３の部分３４４から伸びる。ＰＣＢ３５４は、コネクタ３５６（ＰＣＢなど）によって、電力を供給する１つ以上の配線３６０、接地、および、センサプローブ１９０内に位置する集積回路との間の１つ以上の信号線に接続されている。
図４Ａにおいて、センサプローブ１９０の伸長体３３０は、伸長体３３０の直径から第１の端部３３４のより大きい直径への移行を提供する傾斜面３６１を備える。スペーサ３６２は、円筒状空洞３３２の内部で伸長体３３０を均等に配置するために伸長体３３０から径方向に突出している。傾斜面３７２は、ネジ付きハウジング３３６の第１の部分３３８から第２の部分３４０への移行を提供する。いくつかの例では、Ｏリング３７６は傾斜面３７２に対して配置され、ＲＦガスケットとして機能する。
図４Ｂでは、伸長体３３０は、第１の端部３３４に沿って位置する径方向突出面４０８を備える。センサプローブ１９０は、ネジ付きハウジング３３６に形成された空洞の内面に隣接する第１の端部３３４の周囲に位置するバネ４１０を備える。バネ４１０は、表面温度を決定するために伸長体３３０の一端を表面に対して付勢する。
第１の集積回路４２０は、ＰＣＢ３５４に取り付けられる。第１の集積回路４２０は、監視されるべき表面の第１の温度を感知する。いくつかの例では、第２の集積回路４２２がＰＣＢ３５４に取り付けられる。第２の集積回路４２２は、第１の集積回路４２０の監視診断および／または合理性チェックのために、監視されるべき表面から遠隔の温度を感知し、第１の集積回路４２０によって測定された温度の信頼性を高めるのに用いられる。
図５には、センサプローブ１９０の伸長体３３０よりも長い距離で伸びる第１の部分５０８を備えるＰＣＢ３５４が示されている。第１の集積回路４２０は、第１の部分５０８の一端に取り付けられている。第２の集積回路４２２が用いられる場合は、第１の集積回路４２０から離れた位置に取り付けられる。ＰＣＢ３５４の第２の端５１０は、トレース５２２（一部図示）に接続された端子５２６を備える。ＰＣＢ３５４は、端子５２６から第１の集積回路４２０および／または第２の集積回路４２２への接続を提供するために、導電性トレース、ビア、接地面などを含む２つ以上の層を備える。
次に図６を参照すると、伸長体３３０は、熱伝達を可能にするために１つ以上のスロット６１０を備えてよい。いくつかの例では、スロット６１０は細長い楕円形を有し、伸長体３３０の軸方向に配列されている。
次に図７を参照すると、第１の集積回路４２０、抵抗器Ｒ１および抵抗器Ｒ２、ならびにコンデンサＣ１を有する回路７００が示されている。電圧供給ラインＶ+は、第１の集積回路４２０のＶ+端子に接続されている。接地などの第１の基準電位は、第１の集積回路４２０のＧＮＤ入力および第２の入力に接続されている。信号ラインＳ１および信号ラインＳ２は、第１の集積回路４２０のＳＤＡラインおよびＳＧＬラインに接続されている。抵抗器Ｒ１および抵抗器Ｒ２は、電圧供給ラインＶ+と信号ラインＳ１および信号ラインＳ２との間に接続されている。
次に図８を参照すると、ＰＣＢ３５４への第１の集積回路４２０の取り付けが示されている。はんだバンプ８１０は、第１の集積回路４２０のパッドをＰＣＢ３５４の対応するパッドに結合する。
次に図９Ａおよび図９Ｂを参照すると、キャップ８２０への第１の集積回路４２０およびＰＣＢ３５４の取り付けが示されている。いくつかの例では、キャップ８２０は金属製で、その片側から伸びる脚８２２および脚８２４を備える。図９Ａにおいて、キャップ８２０は、ＰＣＢ３５４の取り付け面に対して直角に伸びる脚８２２および脚８２４によって配置される、または取り付けられる。図９Ｂにおいて、キャップ８２０は、ＰＣＢ３５４の取り付け面に平行に伸びる脚８２２および脚８２４によって配置される、または取り付けられる。
次に図１０Ａおよび図１０Ｂを参照すると、キャップ８２０への第１の集積回路４２０のポッティングが示されている。ポッティング材１０１０は、集積回路にキャップ８２０を取り付けるために注入される。
次に図１１Ａおよび図１１Ｂを参照すると、ＰＣＢ３５４、第１の集積回路４２０、およびキャップ８２０は、伸長体３３０の空洞１１００に挿入されている。図１１Ｂでは、ＰＣＢ３５４は、キャップ８２０の脚８２２および脚８２４が伸長体３３０の一端に挿入されるように直角に曲げられている。
次に図１２および図１３を参照すると、別の例示的なセンサプローブ１２００が示されている。図１２では、センサプローブ１２００は、ネジ付きハウジング１２１４に結合された伸長体１２１０を備える。いくつかの例では、ネジ付きハウジング１２１４は、ネジ付き表面１２１６を備える。
図１３において、第１の集積回路１３２０は、はんだボール１３３０によって第１のＰＣＢ１３２６に取り付けられている。コンデンサ１３３４は、第１のＰＣＢ１３２６に取り付けられている。第２のＰＣＢ１３５０は、ネジ付きハウジング１２１４に配置され、取り付けられた抵抗器１３６０を備える。１つ以上の配線１３６２は、外部接続を提供する。１つ以上の配線またはハードＰＣＢトレース１３６６は、第１のＰＣＢ１３２６と第２のＰＣＢ１３５０との間の接続を提供する。ポッティング材１３７０は、伸長体１２１０の内部に位置する。第１の集積回路１３２０は、表面１３８０の温度を感知する。
次に図１４を参照すると、追加の遮蔽が必要な場合は、ＰＣＢ１４００の上面および／または底面を覆って高い遮蔽を提供するために遮蔽層１４１０を用いることができる。いくつかの例では、遮蔽層１４１０は金属層を含む。いくつかの例では、遮蔽層１４１０は、接地などの基準電位に接続される。他の例では、遮蔽層１４１０は複数の導体を含む。いくつかの例では、複数の導体は等間隔に位置し、１つ以上の横方向にグリッドを形成する。複数の導体は、接地などの基準電位に接続される。
次に図１５を参照すると、センサプローブは、プリント回路基板を用いることなく実装されてもよい。温度感知集積回路の位置における変化を示すために２つのセンサプローブが示されているが、１つまたは２つ以上のセンサプローブが所定用途で用いられうる。第１のセンサプローブ１５１０－１および第２のセンサプローブ１５１０－２は、それぞれ伸長体１２１０－１および伸長体１２１０－２の表面対向端に隣接する、それぞれ伸長体１２１０－１および伸長体１２１０－２の内部に位置する集積回路１５２０－１および集積回路１５２０－２を備える。複数のはんだボール１５３０－１および複数のはんだボール１５３０－２は、それぞれ集積回路１５２０－１および集積回路１５２０－２への接続を提供する。複数の配線１５６２－１および複数の配線１５６２－２は、それぞれネジ付きハウジング１２１４－１およびネジ付きハウジング１２１４－２ならびに伸長体１２１０－１および伸長体１２１０－２を通じて集積回路１５２０－１および集積回路１５２０－２に１つ以上の外部接続を提供するために、複数のはんだボール１５３０－１および複数のはんだボール１５３０－２の選択されたはんだボールにはんだ付けされる。いくつかの例では、複数の配線１５６２－１および複数の配線１５６２－２は、絶縁導体を含む。
ポッティング材１５７０－１およびポッティング材１５７０－２は、それぞれ伸長体１２１０－１および伸長体１２１０－２の内部に位置する。集積回路１５２０－１および集積回路１５２０－２は、表面１５８０の温度を感知する。集積回路１５２０－１および集積回路１５２０－２は、伸長体１２１０－１および伸長体１２１０－２に平行に、伸長体１２１０－１および伸長体１２１０－２垂直に、またはその間の角度で配置できる。
いくつかの例では、はんだボールＳの数は、配線Ｗの数に等しい（ＳおよびＷは、１よりも大きい整数）。他の例では、Ｓ＞ＷまたはＷ＞Ｓである。
前述は本質的に単なる説明であり、本開示、その適用または使用を決して限定する意図はない。本開示の広義の教示は、様々な形態で実施されうる。よって、本開示は特定の例を含むが、本図面、本明細書、および以下の特許請求の範囲を検討すると他の変更形が明らかになるため、本開示の真の範囲はそれほど限定されるべきでない。方法内の１つ以上の工程は、本開示の原理を変更することなく、異なる順序で（または、同時に）実行されてよいことを理解されたい。さらに、各実施形態は特定の特徴を有するように上述されているが、本開示の実施形態に関して説明されたそれらの特徴の任意の１つ以上は、他の実施形態において実施されうる、および／または、他の実施形態の特徴と組み合わせて（その組み合わせが明記されていない場合でも）実施されうる。つまり、記載の実施形態は互いに排他的でなく、１つ以上の実施形態の相互の並べ替えは、本開示の範囲内に留まる。
要素間（例えば、モジュール間、回路素子間、半導体層間など）の空間的関係および機能的関係は、「接続された」、「係合された」、「結合された」、「隣接する」、「近接する」、「上に」、「上方」、「下方」、および「配置された」を含む様々な用語を用いて説明される。上記開示において第１の要素と第２の要素との関係が説明されるときは、「直接的」であると明記されない限り、その関係は、第１の要素と第２の要素との間に他の介在要素が存在しない直接的関係でありうるが、同時に第１の要素と第２の要素との間に１つ以上の介在要素が（空間的または機能的に）存在する間接的関係でもありうる。本明細書で用いられる、Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つという表現は、非排他的論理ＯＲを用いる論理（ＡまたはＢまたはＣ）を意味すると解釈されるべきであり、「Ａのうちの少なくとも１つ、Ｂのうちの少なくとも１つ、およびＣのうちの少なくとも１つ」を意味すると解釈されるべきでない。
いくつかの実施形態では、制御装置は、上述の例の一部であってよいシステムの一部である。かかるシステムは、処理ツール、チャンバ、処理用プラットフォーム、および／または、特定の処理部品（ウエハ台座、ガス流システムなど）を備える半導体処理装置を含みうる。これらのシステムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および処理後の動作を制御するための電子機器と一体化されてよい。これらの電子機器は「制御装置」と呼ばれてよく、システムの様々な構成部品または副部品を制御してよい。制御装置は、処理要件および／またはシステムの種類に応じて、処理ガスの供給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、高周波（ＲＦ）発生器の設定、ＲＦ整合回路の設定、周波数設定、流量設定、流体供給設定、位置動作設定、ツールおよび他の搬送ツールおよび／または特定のシステムに接続もしくは結合されたロードロックに対するウエハ搬入出を含む、本明細書に開示されたあらゆるプロセスを制御するようにプログラムされてよい。
概して制御装置は、命令を受信し、命令を発行し、動作を制御し、洗浄動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にするなどの様々な集積回路、ロジック、メモリ、および／または、ソフトウェアを有する電子機器として定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を格納するファームウェア形式のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されるチップ、および／または、プログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行する１つ以上のマイクロプロセッサもしくはマイクロコントローラを含んでよい。プログラム命令は、様々な個別設定（または、プログラムファイル）の形で制御装置に伝達される命令であって、特定のプロセスを半導体ウエハ上でもしくは半導体ウエハ向けに、またはシステムに対して実行するための動作パラメータを定義してよい。いくつかの実施形態では、動作パラメータは、１つ以上の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、および／または、ウエハダイの製造時における１つ以上の処理工程を実現するために、プロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部であってよい。
いくつかの実施形態では、制御装置は、システムと統合もしくは結合された、そうでなければシステムにネットワーク接続された、もしくはこれらが組み合わされたコンピュータの一部であってよい、またはそのコンピュータに結合されてよい。例えば制御装置は、ウエハ処理のリモートアクセスを可能にする「クラウド」内にあってよい、またはファブホストコンピュータシステムの全てもしくは一部であってよい。コンピュータはシステムへのリモートアクセスを可能にして、製造動作の進捗状況を監視し、過去の製造動作の経歴を調査し、複数の製造動作から傾向または実施の基準を調査して、現行の処理のパラメータを変更し、現行の処理に続く処理工程を設定し、または、新しいプロセスを開始してよい。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）は、ローカルネットワークまたはインターネットを含みうるネットワークを通じて、プロセスレシピをシステムに提供できる。リモートコンピュータは、次にリモートコンピュータからシステムに伝達されるパラメータおよび／もしくは設定のエントリまたはプログラミングを可能にするユーザインタフェースを含んでよい。いくつかの例では、制御装置は、１つ以上の動作中に実施される各処理工程のパラメータを特定するデータ形式の命令を受信する。パラメータは、実施されるプロセスの種類、および、制御装置が接続するまたは制御するように構成されたツールの種類に固有であってよいことを理解されたい。よって、上述のように制御装置は、例えば互いにネットワーク接続する１つ以上の別々の制御装置を含むことと、本明細書に記載のプロセスや制御などの共通の目的に向けて協働することとによって分散されてよい。かかる目的で分散された制御装置の例は、遠隔に（例えば、プラットフォームレベルで、または、リモートコンピュータの一部として）設置され、協働してチャンバにおけるプロセスを制御する１つ以上の集積回路と連通する、チャンバ上の１つ以上の集積回路だろう。
制限するのではなく、例示のシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはプラズマエッチングモジュール、堆積チャンバまたは堆積モジュール、スピンリンスチャンバまたはスピンリンスモジュール、金属めっきチャンバまたは金属めっきモジュール、洗浄チャンバまたは洗浄モジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはベベルエッジエッチングモジュール、物理蒸着（ＰＶＤ）チャンバまたはＰＶＤモジュール、化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバまたはＣＶＤモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバまたはＡＬＤモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはＡＬＥモジュール、イオン注入チャンバまたはイオン注入モジュール、トラックチャンバまたはトラックモジュール、ならびに、半導体ウエハの製作および／もしくは製造において関連もしくは使用しうる他の半導体処理システムを含んでよい。
上述のように制御装置は、ツールによって実施される処理工程に応じて、他のツール回路もしくはモジュール、他のツール部品、クラスタツール、他のツールインタフェース、隣接するツール、近接するツール、工場全体に設置されたツール、メインコンピュータ、別の制御装置、または、半導体製造工場においてツール位置および／もしくはロードポートに対してウエハ容器を搬入出する材料搬送に用いられるツール、のうちの１つ以上と連通してよい。

Claims (43)

  1. センサプローブであって、
    内径を有する内部空洞を規定する伸長体と、
    前記内部空洞に収まるように構成されたプリント回路基板と、
    前記プリント回路基板の第１の端に取り付けられた第１の温度感知集積回路と、
    前記第１の温度感知集積回路に隣接する前記伸長体の第１の端に取り付けられたキャップと、
    前記伸長体の第２の端を受け入れるように構成されたハウジングであって、基板支持体のベースプレートに取り付けられるように構成されたハウジングと、
    を備える、センサプローブ。
  2. 請求項１に記載のセンサプローブであって、
    前記プリント回路基板は、前記内径よりも小さい幅と、前記伸長体よりも長い長さとを有する、センサプローブ。
  3. 請求項１に記載のセンサプローブであって、
    前記内径は、３ｍｍ以下であり、前記第１の温度感知集積回路の３つの直交寸法のうちの少なくとも２つは、３ｍｍ未満である、センサプローブ。
  4. 請求項１に記載のセンサプローブであって、さらに、
    前記キャップと前記第１の温度感知集積回路とをつなぐポッティング材を備える、センサプローブ。
  5. 請求項１に記載のセンサプローブであって、
    前記プリント回路基板は柔軟性があり、前記第１の温度感知集積回路に隣接する角度で曲がる、センサプローブ。
  6. 請求項１に記載のセンサプローブであって、
    前記キャップは、前記キャップの片側から伸び、前記伸長体の前記内部空洞に受け入れられた第１の脚および第２の脚を備える、センサプローブ。
  7. 請求項１に記載のセンサプローブであって、
    前記伸長体は、前記ハウジングに相互に受け入れられる、センサプローブ。
  8. 請求項１に記載のセンサプローブであって、
    前記伸長体は突出部を備え、さらに、前記伸長体の周囲に位置して前記ハウジングの内部空洞と前記突出部との間で付勢されるバネを備える、センサプローブ。
  9. 請求項１に記載のセンサプローブであって、
    前記第１の温度感知集積回路は、前記キャップと接触する表面の温度を感知する、センサプローブ。
  10. 請求項９に記載のセンサプローブであって、
    前記表面は、静電チャック内の層である、センサプローブ。
  11. 請求項１に記載のセンサプローブであって、
    前記伸長体は、前記ベースプレートの空洞内で前記伸長体を中心に置くための径方向突出部を備える、センサプローブ。
  12. 請求項１に記載のセンサプローブであって、
    前記伸長体は、スロットを備える、センサプローブ。
  13. 請求項１２に記載のセンサプローブであって、
    前記スロットは、細長い楕円形を有し、前記伸長体の軸方向に配列される、センサプローブ。
  14. 請求項１に記載のセンサプローブであって、さらに、
    前記プリント回路基板の少なくとも１つの表面に配置された遮蔽層を備える、センサプローブ。
  15. 請求項１に記載のセンサプローブであって、
    前記ハウジングは傾斜面を規定し、さらに、前記ハウジングと前記ベースプレートの空洞との間に前記傾斜面に対して配置されたＯリングを備える、センサプローブ。
  16. 請求項１に記載のセンサプローブであって、
    前記プリント回路基板は、柔軟性がある、センサプローブ。
  17. 請求項１６に記載のセンサプローブであって、さらに、
    前記プリント回路基板の第２の端に接続されたコネクタと、
    前記コネクタによって前記プリント回路基板上のトレースに接続された複数の配線と、
    を備える、センサプローブ。
  18. 請求項１に記載のセンサプローブであって、さらに、
    前記第１の温度感知集積回路と前記プリント回路基板の第２の端との間に、前記プリント回路基板に取り付けられた第２の温度感知集積回路を備える、センサプローブ。
  19. センサプローブであって、
    内径を有する内部空洞を規定する伸長体と、
    前記内部空洞に収まるように構成された第１のプリント回路基板と、
    前記第１のプリント回路基板に取り付けられた温度感知集積回路と、
    前記伸長体の一端を受け入れるように構成され、基板支持体のベースプレートに取り付けられるように構成されたハウジングと、
    前記ハウジング内に配置された第２のプリント回路基板と、
    前記第１のプリント回路基板を前記第２のプリント回路基板に接続する複数の第１の導体と、
    前記第２のプリント回路基板を外部装置に接続するように構成された複数の第２の導体と、
    を備える、センサプローブ。
  20. 請求項１９に記載のセンサプローブであって、
    前記第１のプリント回路基板は、前記内径よりも小さい幅と、前記伸長体の長さよりも短い長さとを有する、センサプローブ。
  21. 請求項１９に記載のセンサプローブであって、
    前記第２のプリント回路基板は、前記ハウジングの長さよりも短い長さを有する、センサプローブ。
  22. 請求項１９に記載のセンサプローブであって、
    前記内径は、３ｍｍ以下であり、前記温度感知集積回路の３つの直交寸法のうちの少なくとも２つは、３ｍｍ未満である、センサプローブ。
  23. 請求項１９に記載のセンサプローブであって、さらに、
    前記伸長体の内部に位置するポッティング材を備える、センサプローブ。
  24. 請求項１９に記載のセンサプローブであって、
    前記第１のプリント回路基板および前記温度感知集積回路は、前記伸長体の長さに平行に取り付けられている、センサプローブ。
  25. 請求項１９に記載のセンサプローブであって、
    前記温度感知集積回路は、これに接触する表面の温度を感知する、センサプローブ。
  26. 請求項２５に記載のセンサプローブであって、
    前記表面は、静電チャック内の層である、センサプローブ。
  27. 請求項１９に記載のセンサプローブであって、
    前記伸長体は、前記ベースプレートの空洞内で前記伸長体を中心に置くための径方向突出部を備える、センサプローブ。
  28. 請求項１９に記載のセンサプローブであって、
    前記伸長体は、スロットを備える、センサプローブ。
  29. 請求項２８に記載のセンサプローブであって、
    前記スロットは、細長い楕円形を有し、前記伸長体の軸方向に配列されている、センサプローブ。
  30. 請求項１９に記載のセンサプローブであって、さらに、
    前記第１のプリント回路基板に接続されたコンデンサを備える、センサプローブ。
  31. 請求項１９に記載のセンサプローブであって、さらに、
    前記第２のプリント回路基板に接続された抵抗器を備える、センサプローブ。
  32. 請求項１９に記載のセンサプローブであって、さらに、
    前記第１のプリント回路基板の表面に配置された遮蔽層を備える、センサプローブ。
  33. センサプローブであって、
    内径を有する内部空洞を規定する伸長体と、
    前記内部空洞に収まるように構成された温度感知集積回路と、
    前記伸長体の一端を受け入れるように構成され、基板支持体のベースプレートに取り付けられるように構成されたハウジングと、
    前記ハウジングおよび前記伸長体を貫通し、前記温度感知集積回路を外部装置に接続するように構成された複数の導体と、
    を備える、センサプローブ。
  34. 請求項３３に記載のセンサプローブであって、
    前記内径は、３ｍｍ以下であり、前記温度感知集積回路の３つの直交寸法のうちの少なくとも２つは、３ｍｍ未満である、センサプローブ。
  35. 請求項３３に記載のセンサプローブであって、さらに、
    前記伸長体の内部に位置するポッティング材を備える、センサプローブ。
  36. 請求項３３に記載のセンサプローブであって、
    前記温度感知集積回路は、前記伸長体の長さに平行に取り付けられている、センサプローブ。
  37. 請求項３３に記載のセンサプローブであって、
    前記温度感知集積回路は、前記伸長体の長さに垂直に取り付けられている、センサプローブ。
  38. 請求項３３に記載のセンサプローブであって、
    前記温度感知集積回路は、これに接触する表面の温度を感知する、センサプローブ。
  39. 請求項３８に記載のセンサプローブであって、
    前記表面は、静電チャック内の層である、センサプローブ。
  40. 請求項３３に記載のセンサプローブであって、
    前記伸長体は、前記ベースプレートの空洞内で前記伸長体を中心に置くための径方向突出部を備える、センサプローブ。
  41. 請求項３３に記載のセンサプローブであって、
    前記伸長体は、スロットを備える、センサプローブ。
  42. 請求項４１に記載のセンサプローブであって、
    前記スロットは、細長い楕円形を有し、前記伸長体の軸方向に配列されている、センサプローブ。
  43. 請求項３３に記載のセンサプローブであって、さらに、
    前記温度感知集積回路に取り付けられた複数のはんだボールを備え、前記複数の第１の導体は、前記複数のはんだボールに取り付けられている、センサプローブ。
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