JP2023507093A - 消耗チャンバ部品におけるカプセル化ｒｆｉｄ - Google Patents

Abstract

【解決手段】消耗部品、および消耗部品を追跡するための方法であって、方法は、処理ツールのプロセスチャンバ内に画定されたプロセス領域とは反対側を向く消耗部品の側面に形成されたポケット内に無線周波数タグを埋め込むことと、プラグを使用してポケットの開口部を覆うこととを含む。プラグは、プラグの側壁とポケットの側壁との間に形成された界面に沿ってレーザ融合される。【選択図】図６

Description

本実施形態は、半導体製造機器における消耗部品を追跡するための方法、システム、およびプログラムに関する。

基板（例えば、ウエハ、フラットパネル）は、集積回路、フラットパネルディスプレイなどの電子製品を形成するために様々なタイプの処理に供される。基板はプロセスチャンバ内に載置され、プラズマエッチング、洗浄、堆積などの異なる処理動作に供され、基板の表面を異なる化学物質に曝露する。例えば、プラズマエッチング動作中、基板の表面の選択的な部分がプラズマに曝露される。選択的な部分は、フォトレジストマスク層を基板表面上に載置し、基板をプラズマエッチングに供してプラズマエッチングがフォトレジストによって覆われていない下にある材料を除去することができるようにすることによって曝露される。同様に、基板は、同じプロセスチャンバ内または異なるプロセスチャンバ内で洗浄を受けることができ、基板は、異なる処理動作から基板の表面上に残っている副生成物を除去するために洗浄化学物質で処理される。

プロセスチャンバ内で実施される１つまたは複数の処理動作は、プロセスチャンバの様々な部品をそれぞれのプロセスチャンバ内で使用される過酷な化学物質に曝露する。生産環境では、例えば、単一のエッチングチャンバを複数のエッチングプロセスに使用することができ、各々が、異なるチャンバ部品の摩耗率に異なる影響を与える可能性のある化学物質を使用する場合がある。摩耗率（すなわち、消費率）に基づいて、これらの部品の各々は、部品を交換する必要がある一定量の有効寿命を有すると定義され、したがって、これらの部品は「消耗」部品と呼ばれる。部品のタイプ、部品の場所、およびプロセスチャンバで使用される過酷な化学物質への曝露量に基づいて、一部のシステム管理者は、異なる数（チャンバ処理時間数、実行されるウエハの数など）、または仕様外のウエハ計測データの観点から、各消耗部品の寿命を定義する。これらの数は、主に消耗部品の仕様に基づいて定義される。結果として、仕様が変化すると、数も変化する。例えば、仕様は、プロセスチャンバ内で使用される特定のタイプの消耗部品（例えば、エッジリング）について変化する可能性があり、そのような変化は、幾何学的形状、厚さ、使用される材料のタイプなどに基づく可能性がある。プロセスチャンバ内の異なる消耗部品は、異なる材料で作製され得、したがって異なる速度で摩耗する場合がある。結果として、最適なプロセス結果を実現するために、各プロセスチャンバで使用される消耗部品のタイプおよび状態を追跡することが望ましい。

消耗部品の現在の追跡は、消耗部品に刻印されている部品番号に依存している。しかし、部品の寿命にわたって、これらの視覚的マーキングは、エッチングおよび／または改修洗浄により損なわれる可能性がある。さらに、これらの刻印は、容易に改ざんされる可能性がある。これらの刻印が消耗部品の下側に提供される場合、これらの消耗部品の追跡は、プロセスチャンバを開き、消耗部品を取り外し、刻印された部品番号を読み取る／スキャンすることによってのみ行うことができる。これは、消耗部品をプロセスチャンバ内で正しく再セットする必要があり、そしてプロセスチャンバを使用前に調整する必要があるため、大きなダウンタイムにつながる。

実施形態は、このような状況で生じるものである。

半導体プロセスシステム内のプロセスチャンバで使用される消耗部品を追跡するための方法、デバイス、システム、およびコンピュータプログラムが提示される。本実施形態は、多くの方法、例えば方法、装置、システム、デバイス、またはコンピュータ可読媒体上のコンピュータプログラムで実施することができることを理解されたい。いくつかの実施形態を、以下に説明する。

半導体プロセスシステムは、電子デバイスを画定するために基板の表面上で異なるプロセス動作を実施するために使用される複数のプロセスチャンバを含むクラスタツールであり得る。プロセスチャンバの１つまたは複数は、プラズマエッチング、洗浄などのプロセス動作を実施するためにプロセス化学物質を使用することができる。プロセスチャンバは、プロセス化学物質を供給し、電力を供給し、プロセス領域内にプロセス化学物質を含み、ウエハ上の処理領域を拡張し、かつ／または副生成物および不純物を除去するように構成される複数の消耗部品を含む。これらの消耗部品はプロセス化学物質に曝露され、（ａ）使用されている消耗部品がプロセスチャンバと互換性があること、（ｂ）消耗部品上の摩耗が交換を必要とするレベルを下回ること、および（ｃ）消耗部品が最適なレベルで機能していることを確認するために追跡する必要がある。プロセスチャンバ内でプロセス化学物質に曝露される可能性のある部品のいくつかの例には、フォーカスリング、エッジリング、内側ライナ、バックシャドウリング、処理用の基板を受け入れるために使用される静電チャックまたは台座、チャンバ壁、プラズマ封じ込め構成要素（例えば、Ｃシュラウド、閉じ込めリングなど）などが挙げられ、それらの表面は、プロセス化学物質への曝露のために時間と共に摩耗する可能性があり、交換する必要がある。

消耗部品を追跡する特定の実施態様は、プロセスチャンバで使用される消耗部品内に無線周波数（ＲＦ）タグを埋め込むことを含む。ＲＦタグは、プロセス化学物質が存在するプロセス領域とは反対側を向く消耗部品の側面に画定されたポケット内に埋め込まれる。プラグが、ポケットの開口部の気密シールを提供するために使用される。気密シールは、ポケットの開口部に向かって進むプロセス化学物質、副生成物、またはラジカルからＲＦタグを絶縁するように作用する。ポケットの深さは、消耗部品の寿命の間、消耗部品の側面がプロセス化学物質に曝露されるために摩耗を経験する側面に十分な量の消耗部品が残るように画定される。

ＲＦタグは、消耗部品の識別情報を含む。ＲＦタグは、いくつかの実施態様では、カプセル化されたパッシブＲＦタグであり、ＲＦリーダによってアクティブ化されると、含まれているラベリング情報を使用して消耗部品の検証を可能にする。ポケットの開口部をシールするプラグは、内部に埋め込まれたＲＦタグに対して十分な絶縁を提供する。ＲＦタグは、処理領域に面する側面からアクティブ化され、識別情報は、ＲＦリーダを使用して読み取られ、摩耗により追跡能力を失う恐れなく消耗部品を容易に追跡することができる。ＲＦタグは改ざんされにくく、したがって、消耗部品を追跡するための信頼できる方法を提供する。いくつかの実施態様では、プラズマエッチングに使用されるプロセスチャンバ内に画定される消耗部品に埋め込まれたＲＦタグは、プロセスチャンバ内でプラズマを生成するために使用される動作周波数よりも高い周波数で動作することができる。これにより、プロセスチャンバが動作しているときではなく、必要なときにのみＲＦタグをアクティブ化することが可能である。チャンバの動作周波数をＲＦタグが動作する周波数とは異なる状態に保つことにより、ＲＦタグの周波数がウエハの上部で実施されるプラズマプロセスに悪影響を及ぼさないことが保証される。さらに、動作周波数とは異なる周波数でＲＦタグを動作させることにより、ＲＦタグが動作周波数によって損傷を受けないことが保証される。

ＲＦタグに含まれる識別情報は、プロセスチャンバで使用されている消耗部品の検出、プロセスチャンバ内の部品の不一致の識別、プロセスチャンバ内、および改修、洗浄などのためにプロセスチャンバから取り出されてプロセスチャンバに再導入されたときの両方おける部品の寿命の間の消耗部品の追跡などの監査目的のために使用することができる。ＲＦタグ情報はまた、消耗部品をプロセスチャンバ内で使用される他の部品に結び付けるために使用することができる。ＲＦタグ情報は、監査を実施するためのソフトウェアシステムを含み得るコンピュータに供給され得る。ＲＦタグは、シャワーヘッド、内側ライナ、静電チャック、閉じ込めリング、エッジリング、フォーカスリング、シャドウリングなどのプロセスチャンバの異なる消耗部品にカプセル化され得、これらの消耗部品は、インターロックシステムの一部であり得る。そのような場合、各消耗部品は、インターロックシステムのコンピュータと能動的に通信し、特定のプロセスチャンバで使用される消耗部品が本物であり、特定のプロセスチャンバの仕様に従っていることを保証することができる。監査は、チャンバ部品の不一致を回避し、プロセスの問題をトラブルシューティングするのに役立つ。ＲＦリーダが、ＲＦタグを読み取るために使用される。

様々な特徴の概括的な理解をもって、ここで具体的な実施態様を説明する。

一実施態様によれば、ウエハを処理するために使用されるプロセスチャンバで使用するための消耗部品が開示される。消耗部品は、プロセス領域とは反対側を向く側面に画定されたポケットを含む。ポケットは、第１の深さまで延び、開口部を有する。無線周波数タグが、ポケット内に埋め込まれ、アクティブ化されると高周波信号を生成するように構成される。第２の深さまで延びるプラグが、開口部を覆う。プラグは、レーザ融合されてポケット内の無線周波数タグをシールする。レーザ融合は、プラグの側壁とポケットの側壁との間に画定された界面に沿って実施される。

別の実施態様では、プロセスチャンバで使用される追跡可能な消耗部品を製造するための方法が開示される。方法は、プロセスチャンバ内に画定されたプロセス領域とは反対側を向く消耗部品の側面に第１の深さのポケットを形成することを含む。無線周波数（ＲＦ）タグが、ポケット内に埋め込まれる。ポケットの開口部は、第２の深さのプラグを使用して、プラグの上面がポケットに隣接する消耗部品の表面と同一平面上にあるようにシールされる。シールは、レーザ溶接機を使用して、プラグの側壁とポケットの側壁との間に画定された界面に沿ったレーザ融合を介して実施され、それによりプラグおよびポケットの側壁からの材料を使用して界面の気密シールを提供する。プラグの上面およびポケットの開口部に隣接する追跡可能な消耗部品の表面の一部は、追跡可能な消耗部品の残りの表面の表面プロファイルと一致するように研磨される。

さらに別の実施態様では、プロセスチャンバで使用される消耗部品を追跡するための方法が開示される。方法は、プロセスチャンバ内に画定された処理領域とは反対側を向く消耗部品の側面に画定されたポケット内に無線周波数タグを埋め込むことを含み、ポケットの開口部は、レーザ融合によってプラグでシールされる。埋め込まれた無線周波数タグは、プロセスチャンバに挿入されたリーダによってアクティブ化される。消耗部品に関連するデータは、アクティブ化された無線周波数タグを介してリーダによって収集される。リーダは、電源に結合されてリーダに電力を供給し、無線周波数タグをアクティブ化する。リーダはまた、無線周波数タグから収集されたデータを格納するために使用されるメモリに結合される。収集されたデータは、プロセスチャンバで使用される消耗部品の属性を識別するために解釈される。いくつかの実施態様によれば、属性は、消耗部品の識別および／または使用データに関連する情報を含む。

他の態様は、添付の図面と併せて、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

実施形態は、添付の図面と併せて以下の説明を参照することによって最もよく理解され得る。

図１は、一実施態様による、１つまたは複数の消耗部品が埋め込まれた無線周波数（ＲＦ）タグを含む、様々なプロセスチャンバ（すなわち、プロセスモジュール）を有する例示的な半導体プロセスクラスタツールアーキテクチャを示す図である。

図２Ａは、一実施態様における、消耗部品を追跡するために使用される埋め込まれたＲＦタグを備えた消耗部品を含むプロセスモジュールの簡略化ブロック図である。

図２Ｂは、一実施態様による、１つまたは複数の埋め込まれたＲＦタグを有する消耗部品の拡大図である。

図３Ａは、一実施態様による、プロセスチャンバ内で使用される消耗部品に埋め込まれたＲＦタグを読み取るためにＲＦリーダが埋め込まれているエンドエフェクタのトラバーサル経路を示す図である。

図３Ｂは、一実施態様による、図３Ａに示されるトラバーサル経路に沿ったプロセスチャンバ内のＲＦリーダ－ＲＦタグの位置合わせを示す図である。

図４Ａは、一実施態様による、エッジリングの下面に画定されたポケット内にＲＦタグを埋め込むプロセスを示す図である。 図４Ｂは、一実施態様による、エッジリングの下面に画定されたポケット内にＲＦタグを埋め込むプロセスを示す図である。 図４Ｃは、一実施態様による、エッジリングの下面に画定されたポケット内にＲＦタグを埋め込むプロセスを示す図である。 図４Ｄは、一実施態様による、エッジリングの下面に画定されたポケット内にＲＦタグを埋め込むプロセスを示す図である。

図５Ａは、一実施態様における、プラグの側壁とポケットの側壁との間に画定されたプラグ－ポケット界面を示す図である。

図５Ｂは、一実施態様における、気密シールを提供するためのポケット－プラグ界面に沿ったポケットへのプラグのレーザ融合を示す図である。

図６は、１つの例示的な実施態様における、ＲＦタグが埋め込まれているエッジリングの一部の断面側面図、およびエッジリングの上面の侵食に基づいてＲＦタグから発するＲＦ信号の強度で検出された変化を示す図である。

図７Ａは、一実施態様による、１つまたは複数のＲＦリーダを配置してＲＦタグを読み取ることができるロボットアームのエンドエフェクタを示す図である。

図７Ｂは、一実施態様による、リーダリングがロボットアームのエンドエフェクタを介してプロセスモジュールに導入されている、１つまたは複数のＲＦリーダが配置されるリーダリングを示す図である。

図８Ａは、一実施態様による、半導体プロセス装置で使用するための埋め込まれたＲＦタグを備えた追跡可能な消耗部品を製造するための方法のフローチャートである。

図８Ｂは、一実施態様による、半導体処理装置で使用される埋め込まれたＲＦタグを備えた消耗部品を追跡するための方法のフローチャートである。

図９は、本開示の実施形態を実施するためのコンピュータシステムの簡略化概略図である。

実施形態は、消耗部品内に無線周波数（ＲＦ）タグを埋め込み、ＲＦタグから識別情報を読み取り、識別情報を使用して消耗部品を追跡するための方法、システム、デバイスを提示する。追跡を使用して監査を実施し、本物の部品がプロセスモジュールで使用されていることを確認し、プロセスの問題をトラブルシューティングし、消耗部品を交換する必要があるまでの残りの寿命を決定することができる。消耗部品の追跡は、プロセスモジュールのダウンタイムなしにｉｎ－ｓｉｔｕで行うことができる。ＲＦタグは改ざん防止であり、それによって消耗部品の識別情報および他の属性が危険に曝されないことを確実にする。ＲＦタグの位置決めにより、ＲＦタグに含まれる情報にアクセス可能であり、消耗部品の識別情報および他の属性が消耗部品の寿命の間に読み取ることができることを確実にする。

ＲＦタグは、エッジリング、グラウンドリング、シャドウリング、内側ライナ、シャワーヘッドなどの非金属チャンバ部品（すなわち、消耗部品）内に埋め込むことができるカプセル化パッシブ無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグであり得る。エンドエフェクタ上に配置されるか、リーダリングに埋め込まれるか、または別々のプローブアーム上にあるＲＦリーダを使用してＲＦタグをアクティブ化し、識別情報を読み取ることができる。あるいは、ＲＦリーダは、ＲＦタグをアクティブ化して識別情報を読み取るために、ＲＦタグを備えた消耗部品が通過するかまたは受け入れられる処理ツールの領域（例えば、プロセスチャンバ、ロードロックチャンバなどの中）に配置され得る。ＲＦＩＤインプラントは、従来の刻印に比べていくつかの利点を提供する。いくつかの利点には、迅速かつ正確なプロセスチャンバハードウェア構成の検証、様々な消耗部品を認証する際の不確実性の排除、残りの寿命の正確な測定を提供して識別情報が必要な消耗部品在庫の効率的かつ効果的な管理を可能にするなどが挙げられる。したがって、ＲＦＩＤインプラントは、処理ツール内の消耗部品の使用および消耗部品に残された寿命の正確な測定を提供することによって予知保全を実施しながら、処理ツールの動作効率を改善する。他の利点は、本明細書に記載の様々な実施形態を検討した後、当業者には明らかになるであろう。

いくつかの実施態様では、ＲＦタグは超高周波タグであり得、プロセスチャンバの動作周波数よりも大きくなるように設計されている。ＲＦタグを読み取るための超高周波は、ＲＦタグがプラズマ生成を妨害したり、プロセスチャンバ内の動作条件に悪影響を及ぼしたりしないことを保証する。

ＲＦタグから収集された情報は、プロセスチャンバが本物の部品を使用していることを確認するための監査目的に使用することができる。情報はまた、チャンバ部品の一致に使用することができる。プロセスチャンバの仕様およびＲＦタグの識別情報に基づいて、各消耗部品は、特定のプロセスチャンバに一致される。ＲＦタグ情報を使用して、消耗部品が修理および／または改修された回数を追跡し、部品の使用を最適化（すなわち、寿命の最適化）することによって実行コストを削減することもできる。例えば、消耗部品の寿命が約１５００時間であり、洗浄間の平均時間が５００時間である場合、消耗部品は３プロセスサイクルの間使用することができ、その後、部品に残存価値を残さずに部品を廃棄することができる。しかし、消耗部品の寿命が約１２００時間であり、洗浄間の平均時間（ＭＴＢＣ）が約５００時間である場合、部品は２プロセスサイクルのみ使用することができ、その後、残りの２００時間が残ってしまう。部品の使用を最適化するために、消耗部品は、各洗浄または改修後に消耗部品に残された寿命を決定するために、複数のプロセスチャンバを含むプロセスツール内で追跡され得る。消耗部品に残っている残り時間がプロセスチャンバのＭＴＢＣよりも少ない場合、消耗部品は、消耗部品の使用を最適化するために、消耗部品に対してより短いＭＴＢＣ（すなわち、残っている残り時間にあるかまたはその近く）を有する別のプロセスチャンバに移動され得る。加えて、消耗部品の追跡は、在庫管理に使用することができる。

本発明の実施形態の概括的な理解をもって、ここで様々な実施態様の例示的な詳細について様々な図面を参照して説明する。

図１は、半導体プロセスツールアーキテクチャの例を示している。半導体プロセスツール１００は、示すように、対応するインターフェースを通して真空移送モジュール（ＶＴＭ）１４０に結合されるいくつかのプロセスモジュールおよびエアロックを含む。インターフェースは、それぞれのプロセスモジュールへの制御されたアクセスを提供するゲート弁を含むことができる。ＶＴＭの周りのプロセスモジュールおよびエアロックなどのモジュールのクラスタ化は、ＶＴＭ１４０のロボット１４２を使用して、真空下でウエハをあるプロセスモジュールから別のプロセスモジュールに移送することを可能にし、したがって「クラスタツールアセンブリ」または単に「クラスタツール」とも呼ばれる。クラスタツール１００のエアロック１３０（ロードロックとも呼ばれる）は、ウエハを大気条件に維持された大気圧移送モジュール（ＡＴＭ）１１０から真空に維持されたＶＴＭ１４０に移送するのを支援し、したがって「移送モジュール」とも呼ばれる。クラスタツール１００は、４つのプロセスモジュール１２０ａ～１２０ｄを含むように示され、各プロセスモジュールは、様々な製作動作を実施するように構成されるか、または別個の製作動作を実施するように個々に最適化され得る。例として、処理モジュール１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄは、変圧器結合プラズマ（ＴＣＰ）基板エッチング、層堆積、および／またはスパッタリングを実施するために個々に実装され得る。各プロセスモジュールは、プロセスモジュールとＶＴＭ１４０との間のインターフェースを画定するファセット１３６を有する。ファセット１３６は、コントローラによって動作され得るゲート弁を含み得る。ファセット１３６上に配置された１つまたは複数のセンサを使用して、それぞれのプロセスモジュールに出入りするとき、基板１０２またはエッジリングなどの消耗部品の通過を検出することができる。

ＶＴＭ１４０のロボット１４２は、基板１０２および／またはエッジリングなどの消耗部品をあるプロセスモジュールから別のプロセスモジュールに、またはエアロック１３０とプロセスモジュールとの間で移送するために使用される。ロボット１４２は、一実施形態では、１つのアームを有する。別の実施形態では、ロボット１４２は、２つのアームを有する。ロボット１４２の各アームは、エアロック１３０とプロセスモジュール（プロセスモジュール１２０ａ～１２０ｄのいずれか１つ）との間、またはプロセスモジュール１２０ａ～１２０ｄの間でウエハおよび／または消耗部品を移送するために使用されるエンドエフェクタ１４４を有する。

ＡＴＭ１１０はまた、ウエハまたは消耗部品をロードポート１１２で受け入れられたカセット／フロントオープニングユニファイドポッド（ＦＯＵＰ）１１４またはフロントオープニングリングポッド（ＦＯＲＰ）（図示せず）からエアロック１３０に移送するために使用され得るロボット（すなわち、フロントエンドロボット）１１６を備えることができる。フロントエンドロボット１１６は、ＡＴＭ１１０内のアライナ１１８を使用して、ウエハ／消耗部品がエアロック１３０に移送される前にウエハおよび／または消耗部品を位置合わせすることができる。

コントローラをクラスタツール１００に結合し、クラスタツール１００内のウエハまたは消耗部品の移動を制御することができる。コントローラは、クラスタツール１００に対してローカルであるか、製造フロアのどこかに、または遠隔地に位置し、ネットワークを介してクラスタツール１００に接続され得るコンピュータの一部であり得る。

クラスタツール１００内のプロセスモジュール１２０ａ～１２０ｄの１つまたは複数は、無線周波数（ＲＦ）タグが埋め込まれている１つまたは複数の消耗部品を含むことができる。ＲＦタグは、ＲＦリーダがタグに近接したとき、ＲＦリーダによってエネルギーを与えられるパッシブタグである。ＲＦタグは、消耗部品を追跡するために使用することができる識別情報を含む。識別情報を使用して、監査を実施し、チャンバの一致を決定し、修理または改修の統計を識別して消耗部品の廃棄／交換が必要となる時期、消耗部品の在庫管理などを決定することができる。消耗部品に対するＲＦタグの載置およびＲＦタグに含まれる識別情報の読み取りの詳細は、図２～図７を参照して詳細に説明される。

本実施形態は、これらの具体的な詳細の一部またはすべてがなくても実践することができることは明らかであろう。他の例では、本実施形態を不必要に曖昧にしないように、周知のプロセス動作は詳細には説明されていない。

図２Ａは、プラズマエッチングを実施するように構成されたプロセスモジュール１２０ａを示している。一実施態様では、プロセスモジュール１２０ａは、容量結合プラズマ処理システムであり得る。容量結合プラズマ処理システムは、プラズマを生成するためのチャンバ２１４を含む。チャンバ２１４は、シャワーヘッド２１０などの上部電極と、台座または静電チャック（ＥＳＣ）などの下部電極（すなわち、ウエハ支持モジュール２０４）とを含む。図２Ａに示す実施態様では、シャワーヘッド２１０は接地されているように示されており、ウエハ支持モジュール２０４はＲＦ電源に結合されている。代替の実施態様では、シャワーヘッド２１０は、バイアスをかけることができるか、または第２のＲＦ源（図示せず）に結合することができ、電力を供給することができる。シャワーヘッド２１０は、コントローラ２２２に結合された１つまたは複数のガス源２２８に接続される。コントローラ２２２は、ＲＦ源２２４にＲＦ信号をウエハ支持モジュール２０４に提供させ、ガス源２２８に所望のプロセスガスをチャンバ２１４のプラズマ処理領域２２０に注入させてプラズマを生成するための信号を生成することができる。所望のプロセスガスは、プロセスチャンバ２１４で使用され、コントローラ２２２によって制御されるレシピに基づくことができる。プラズマは、シャワーヘッド２１０とウエハ支持モジュール２０４との間に画定されたプラズマ処理領域２２０で生成される。プラズマを使用して、ウエハの表面をエッチングするか、またはチャンバ２１４の異なる表面上に形成された堆積物を揮発させることができる。

ウエハ支持モジュール２０４は、処理されるウエハ２０２（「基板」とも呼ばれる）を受け入れて支持するための表面を提供する。エッジリング２０６は、ウエハがウエハ支持モジュール２０４に受け入れられたとき、ウエハ２０２に隣接するようにウエハ支持モジュール２０４上に配置されるように構成される。チャンバ側壁２３４は、チャンバ２１４の横方向長さを延長させる。アクセスウィンドウ２３６が、ウエハをプロセスチャンバに出し入れするためにチャンバ２１４のチャンバ側壁に沿って画定される。一実施態様では、内側ライナ（図示せず）がチャンバ側壁２３４の内面に画定され、チャンバの側壁を保護することができる。そのような実施態様では、ウィンドウが内側ライナ上に画定され、チャンバ側壁２３４上に画定されたアクセスウィンドウ２３６の対応する開口部と位置合わせすることができる。アクセスウィンドウ２３６を使用して、動作中に１つまたは複数のＲＦリーダ２４３またはロボットアームのエンドエフェクタを有するプローブ２４０を備えた移送アーム２０８をチャンバに導入することができる。いくつかの実施態様では、チャンバの内部状態を監視するために使用されるビューポートを使用して、移送アーム２０８またはＲＦリーダ２４３を備えたエンドエフェクタをチャンバに導入することができる。ビューポートは、チャンバ側壁２３４上に画定されたアクセスウィンドウ２３６の上または下に画定され得る。移送アーム２０８が使用される実施態様では、移送アーム２０８は、チャンバ２１４内のプローブ２４０の移動を制御するために使用されるリーダ制御部２３２に結合される。次に、リーダ制御部２３２は、コントローラ２２２に結合され、コントローラ２２２は、プロセスモジュール内のＲＦリーダ２４３の移動を制御するための適切な信号を提供する。ロボットアームのエンドエフェクタが使用される実施態様では、ロボットは、エンドエフェクタでロボットアームの移動を制御するためにコントローラ２２２に結合される。

一実施形態では、ＲＦリーダ２４３は、チャンバ２１４内に位置する１つまたは複数の消耗部品に含まれる任意のＲＦタグをアクティブ化し、タグ情報を読み取るように構成される。ＲＦリーダ２４３は、電源と、メモリとを含むことができる。電源は、電力をＲＦリーダおよび１つまたは複数のＲＦタグに提供するように構成され、メモリは、ＲＦタグから収集された消耗部品に関連するデータを格納するために使用される。ＲＦリーダ２４３によって収集されたデータは、コントローラ２２２に転送される。コントローラ２２２は、ＲＦタグからのデータを使用して、１つまたは複数の消耗部品の属性を識別／定義することができる。

チャンバ２１４内の部品のいくつかは、エッチング、洗浄、または過酷な化学物質を使用する他の動作がチャンバ内で実施されるときに影響を受ける可能性がある。あるいは、不一致の部品がチャンバ内で使用される場合、または部品がそれらの寿命をはるかに超えてチャンバ内に残される場合、チャンバ内で実施されるプロセスのいくつかが影響を受ける可能性がある。部品／プロセスへの影響を最小限に抑えるために、本物の部品をチャンバ内で使用する必要があり、これらの部品は、チャンバ内のプロセス動作の完全性を維持することができるように、特定のプロセスサイクル数（すなわち、動作時間数）の後に交換または修理または改修されなければならない。それぞれの部品のＲＦタグから得られた情報から各消耗部品について識別された属性を使用して、監査を実施し、チャンバの一致特徴を識別し、特徴を使用してチャンバと部品の不一致を決定し、部品在庫を最適化し、部品の修理／改修属性を決定し、残りの寿命を決定し、消耗部品を使用することができる様々なプロセスモジュールを識別することなどができる。したがって、消耗部品の属性を使用して、消耗部品の使用を最適化するのを支援し、消耗部品をいつ廃棄するか、交換するか、取り外すか、または移送するかを決定することができる。

追跡するのが有益であり得る消耗部品のいくつかには、エッジリング２０６、シャドウリング、フォーカスリング、バックシャドウリング、閉じ込めリング（図示せず）、Ｃシュラウドなどのプラズマ閉じ込め構造、チャンバ壁カバー、シャワーヘッド２１０が挙げられ得る。前述の消耗部品のリストは網羅的ではなく、チャンバ１２０ａまたは他のチャンバ（例えば、１２０ｂ～１２０ｄ）に含まれる追加の部品も消耗可能であり得、追跡および効果的に管理する必要がある場合がある。本明細書に提示される実施形態は、エッジリング２０６を追跡することを参照して説明されるが、提示される原理は、チャンバ１２０ａ～１２０ｄ内に含まれる任意の他の消耗部品を追跡するために利用されてもよい。

電力をウエハ支持モジュール２０４に提供するＲＦ源２２４は、複数のＲＦ電源、またはＲＦ信号の複数の周波数を発生することが可能な単一のＲＦ電源を含むことができる。一例では、ＲＦプラズマを生成するためのＲＦ信号の周波数は、約２ＭＨｚ～約６０ＭＨｚであってもよい。別の例では、ＲＦプラズマを生成するためのＲＦ信号の周波数は、約１００ｋＨｚ～約１００ＭＨｚであってもよい。一例では、ＲＦ信号は、約５０ｗ～約１０ＫｗのＲＦ電力を有することができる。別の例では、ＲＦ信号は、約１００ｗ～約１５００ｗのＲＦ電力を有することができる。ＲＦ電源１２４は、パルスまたは非パルスのＲＦ信号を発生し得る。

ポンプ２２６がチャンバ２１４に結合され、製作動作中に放出されたプロセスガスおよび／または副生成物をチャンバ２１４からポンプ排出する。ポンプ２２６は、ポンプ２２６の機能を制御するためにコントローラに結合される。

コントローラ２２２は、命令を受信し、信号／命令を発行し、エッチング、洗浄などの動作を制御し、エンドポイント測定を可能にし、チャンバ２１４の様々な構成要素と通信し、プロセスモジュール１２０ａのチャンバ２１４内で実行される異なる動作の様々な側面を監視および全体的に制御するためのプロセッサ、メモリ、集積回路、ソフトウェア論理、ハードウェア論理、入力および出力サブシステムを含む。コントローラは、クラスタツール１００などの基板処理システムの一部であり得、クラスタツール１００のそれぞれのモジュール内で実行されるプロセス動作の様々な側面と個々に通信し、それらを監視および制御するためにクラスタツール１００内の各モジュールに結合され得る。コントローラ２２２は、クラスタツール１００の異なるプロセスモジュール内で実施される異なるプロセスのための様々な動作パラメータ（例えば、電圧、電流、周波数、圧力、流量、電力、温度など）に対する複数の設定点を含む１つまたは複数のレシピを含む。コントローラは、処理要件および／またはシステムのタイプに応じて、処理ガスの送給、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、無線周波数（ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体送給設定、位置および動作設定、プロセスモジュールに対するウエハの搬入と搬出、ならびに特定のシステムモジュールに接続または連動する他の移送モジュールおよび／またはロードロックに対するウエハの搬入と搬出を含む、様々なプロセス動作を制御するようにプログラムされ得る。

異なるプロセスの動作パラメータを制御することに加えて、コントローラ２２２は、一実施形態では、クラスタツール１００内の１つまたは複数のプロセスモジュールで使用される様々な消耗部品を追跡するように構成される。コントローラは、例えば、移送アームの端部に取り付けられた１つまたは複数のＲＦリーダ２４３が様々な消耗部品に埋め込まれたＲＦタグにアクセスし、アクティブ化し、読み取ることを可能にするように、適切な信号をリーダ制御部２３２に提供することによって移送アームの位置および動作を制御するように構成される。様々なタグから収集されたデータは、消耗部品の識別情報を提供し、これは、消耗部品の属性を決定するためにコントローラに送信される。消耗部品の属性を使用して、クラスタツール１００内の消耗部品の使用を最適化し、クラスタツール１００の異なるモジュール内で実施されるプロセスを最適化することができる。

コントローラ２２２の集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェアの形式のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されたチップ、および／または１つまたは複数のマイクロプロセッサ、すなわちプログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行するマイクロコントローラを含んでもよい。プログラム命令は、様々な個々の設定（またはプログラムファイル）の形式でコントローラに通信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、または半導体ウエハ用に、またはシステムに実行するための動作パラメータを定義し得る。動作パラメータは、いくつかの実施態様では、１つまたは複数の回路の製作中のウエハの表面、および／またはウエハ上のダイに対して、層の形成、層の除去、金属、酸化物、ケイ素、二酸化ケイ素などの材料の堆積などを含む、１つまたは複数の処理ステップを実現するため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もよい。

コントローラは、いくつかの実施形態では、システムと統合されるか、他の方法でシステムにネットワーク接続されるコンピュータの一部であり、またはそのようなコンピュータに結合されてもよい。例えば、コントローラは、「クラウド」内にあり、ファブホストコンピュータシステムのすべてもしくは一部であり得る。これにより、ウエハ上の回路を定義するためのクラスタツール（すなわち、基板処理システム）の処理動作のリモートアクセスおよび制御が可能となる。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、現在の製作動作の進捗状況を監視し、過去の製作動作の履歴を検討し、複数の製作動作から傾向または性能基準を検討し、現在の処理のパラメータを変更し、現在の製作動作に続く処理ステップを設定するか、または新しいプロセスを開始することができる。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、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することができる。そのようなネットワークは、ローカルネットワークまたはインターネットを含み得る。リモートコンピュータは、パラメータおよび／また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ーフェースを含み得、そのようなパラメータおよび／または設定は、その後リモートコンピュータからシステムに通信される。いくつかの例では、コントローラは、データの形式で命令を受信し、データは、１つまたは複数のプロセス動作中に実施される処理ステップの各々のパラメータを指定する。パラメータは、実施されるプロセスのタイプ、およびコントローラがインターフェースまたは制御するように構成されるクラスタツールまたはプロセスモジュールのタイプに固有であり得ることを理解されたい。コントローラは、例えば、互いにネットワーク接続され共通の目的（本明細書で説明されるプロセスおよび制御など）に向けて協働する１つまたは複数の個別のコントローラを備えることによって分散されてもよい。このような目的のための分散型コントローラの例として、チャンバ上の１つまたは複数の集積回路であって、（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）遠隔配置されておりチャンバにおけるプロセスを制御するよう組み合わせられる１つまたは複数の集積回路と通信するものが挙げられる。

基板処理システム内で実施されるプロセス動作のタイプに応じて、例示的なシステムは、限定はしないが、プラズマエッチングチャンバまたはモジュール、堆積チャンバまたはモジュール、スピンリンスチャンバまたはモジュール、金属めっきチャンバまたはモジュール、洗浄チャンバまたはモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはモジュール、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバまたはモジュール、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバまたはモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバまたはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはモジュール、イオン注入チャンバまたはモジュール、追跡チャンバまたはモジュール、ならびに半導体デバイスの製作および／または製造に関連するか使用され得る任意の他の半導体処理システムを含んでもよい。

上述のように、ツールによって実施される１つまたは複数のプロセスステップに応じて、コントローラは、１つまたは複数の他のツール回路もしくはモジュール、他のツール構成要素、クラスタツール、他のツールインターフェース、隣接するツール、近接するツール、製作施設全体に位置するツール、工場内のツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または半導体製造施設内のツール場所および／もしくはロードポートに対してウエハの容器を搬入および搬出する材料搬送に使用されるツールと通信し得る。

図２Ｂは、追跡用の埋め込まれたＲＦタグを有する、チャンバ２１４で使用されるエッジリング２０６などの消耗部品の拡大図を示している。エッジリング２０６は、内側半径に沿って画定されたステップダウンおよび外側半径に沿った細長い側壁を備えた上面および底面に別個のリングプロファイルを有し得、それにより内側半径に沿ったエッジリングの高さは、外側半径に沿ったエッジリングの高さよりも小さい。エッジリングの代替の実施態様が図４Ａ～図４Ｄに示され、エッジリングは、内側半径に沿ったステップダウンを備えた上面に沿った別個のリングプロファイルと、底面に沿った平坦な表面プロファイルとを有する。この代替の実施態様では、内側半径に沿ったエッジリングの高さは、外側半径に沿った高さよりも小さい。他の実施態様では、エッジリングは、上面と底面の両方に沿って平坦な表面プロファイルを有することができる。エッジリングは、チャンバ２１４のプロセス領域２２０とは反対側を向く表面上に画定されたポケット内に埋め込まれたＲＦタグを含む。例えば、ＲＦタグは、真空に維持される表面（すなわち、図２Ｂの場所１）、またはプロセス領域２２０とは反対側を向くエッジリングの下面（すなわち、図２Ｂの場所２）に埋め込まれ得る。

プロセスチャンバの代替の実施態様もまた、視覚化することができる。例えば、チャンバ２１４は、チャンバ２１４のプラズマ処理領域２２１内に生成されたプラズマを閉じ込めるためのプラズマ閉じ込め構造を含んでもよい。閉じ込め構造は、例えば、閉じ込めリングのセットまたはＣシュラウドの形態であり得る。

図２Ａに戻って参照すると、取り付けられたまたは埋め込まれたリーダ２４３を備えたプローブ２４２は、移送アーム２０８を介してチャンバ２１４に導入され得る。プローブ２４２は、チャンバ２１４の側面に設けられたアクセスウィンドウ２３６を介して導入することができる。アクセスウィンドウ２３６は、一実施形態では、ウエハをチャンバ２１４に出し入れするために使用されるのと同じ開口部であり得る。あるいは、アクセスウィンドウとは別のビューポートを使用して、チャンバ２１４へのプローブに対する別々のアクセスを提供することができる。プローブ２４２の導入中、下部電極（すなわち、台座またはＥＳＣ２０４）を下に移動させ、リーダを備えたプローブが水平軸に沿ってチャンバ２１４内に移動し、消耗部品内に配置されたパッシブＲＦタグに電力を供給し、ＲＦタグから識別情報を読み取ることを可能にするようにすることができる。

移送アーム２０８は、プローブ２４２がチャンバ２１４の異なるセクションに達することを可能にし、ＲＦリーダ２４３がチャンバ２１４内の異なる消耗部品に埋め込まれたＲＦタグ３０４を検出および読み取ることを可能にするために、チャンバ２１４内で異なる方向に移動するように構成される。いくつかの実施態様では、移送アーム２０８は、プローブ２４２を備えた移送アーム２０８の一部を垂直軸に沿って回転させるか、水平軸に沿って延ばすか、または半径方向に回転させることができるように構成された１つまたは複数のジョイント２０８ａを含み得る。移送アーム２０８上に設けられる１つまたは複数のジョイント２０８ａは、ＲＦリーダ２４３が異なる消耗部品に含まれる異なるＲＦタグ３０４を探してアクティブ化することを可能にするために、チャンバ２１４内の十分な移動自由度をプローブ２４２に提供する。移送アーム２０８は、リーダ制御部２３２に結合され、プローブセンサの移動を制御する。次に、リーダ制御部２３２は、コントローラ２２２に結合され、コントローラ２２２は、移送アームをチャンバ２１４の内外に移動させるため、ならびにプローブ２４２をチャンバ２１４の処理領域２２０内に移動させるための適切な信号を提供する。

図３Ａおよび図３Ｂは、トラバーサル経路、およびＲＦリーダが移送アームまたはエンドエフェクタ上でプロセスモジュール１２０ａに導入されたときの、エッジリング２０６などの消耗部品に埋め込まれたＲＦタグとのＲＦリーダの位置合わせを示している。エンドエフェクタ１４４が使用される実施態様では、１つまたは複数のＲＦリーダ２４３が、エンドエフェクタ１４４の本体に沿って上面および／または下面に埋め込まれている。あるいは、１つまたは複数のＲＦリーダ２４３は、エンドエフェクタ１４４の指（指の本体または指の先端のいずれか）、またはエンドエフェクタ１４４の任意の他の場所に配置され得る。代替の実施態様では、１つまたは複数のＲＦリーダ２４３は、リーダリング２４２の表面に配置することができる。リーダリング２４２は、設計がエッジリングと同様であってもよく、ＲＦリーダ２４３は、リーダリング２４２の上面および／または下面上のリーダリング２４２の円周に沿って配置され、プロセスチャンバに導入され得る。さらに別の実施態様では、ＲＦリーダは、ウエハ状ディスクの上面および／または下面に配置され、エンドエフェクタ１４４上のプロセスチャンバに導入されてもよい。ＲＦリーダはまた、プローブ内に埋め込まれ、移送アームを介してプロセスチャンバに導入され得る。

図３Ａは、エンドエフェクタ１４４の指に埋め込まれたＲＦリーダ２４３を備えたエンドエフェクタ１４４の一実施形態を示している。エンドエフェクタ１４４は、水平軸に沿って画定されたトラバーサル経路２４７に沿って移動するように制御され、それによりＲＦリーダ２４３は、エンドエフェクタがアクセスウィンドウ２３６を通してチャンバ１２０ａに導入されると、トラバーサル経路２４７に平行なリーダ経路２４９に沿ってトラバースする。リーダ経路２４９は、エンドエフェクタの指に埋め込まれたＲＦリーダを、エッジリングに埋め込まれたＲＦタグと位置合わせする。いくつかの実施態様では、消耗部品は、１つまたは複数の位置合わせピン３５１を使用してプロセスチャンバ内（例えば、台座またはＥＳＣ上）に所定の位置に保持され得、それによりＲＦタグの場所およびＲＦリーダ２４３の位置合わせを確実に画定することができる。

図３Ｂは、エンドエフェクタがトラバーサル経路２４７に沿って移動し、ＲＦリーダがリーダ経路２４９に沿って移動するときの、図３Ａに示す垂直軸Ｂ－Ｂに沿ったプロセスチャンバ内のＲＦリーダ－ＲＦタグの位置合わせの図を示している。ＲＦタグが埋め込まれているエッジリング２０６の一部のみが位置合わせを強調するためにプロセスモジュール１２０ａの一部内に示されているが、実際には、プロセスモジュールの残りの構成要素も存在する。

ＲＦリーダ２４３がリーダ経路２４９に沿ってプロセスモジュール１２０ａに導入されると、消耗部品２０６内に埋め込まれたＲＦタグ３０４の上に位置合わせされたＲＦリーダ２４３（エンドエフェクタ１４４に直接埋め込まれるか、またはエンドエフェクタ１４４上で支持されるリーダリングに埋め込まれる）は、ＲＦタグ３０４をアクティブ化し、タグ識別を読み取り、ローカルメモリにタグ識別を格納するように構成される。次に、タグ識別情報がコントローラ２２２に転送される。コントローラ２２２は、ＲＦタグ識別情報を使用して、消耗部品がプロセスツール内のあるプロセスチャンバから別のプロセスチャンバに移動されるとき、および消耗部品がプロセスツールから取り外され、後でプロセスツールに再導入されるときにプロセスチャンバ内の消耗部品を追跡する。移送アームまたはエンドエフェクタに対してＲＦリーダ２４３を設けることの詳細は、図７Ａ～図７Ｂを参照して説明される。

ＲＦタグ３０４が動作する周波数は、チャンバ２１４内でプラズマを生成するために使用される動作周波数よりも大きい。これは、ＲＦタグ３０４がチャンバ２１４の動作中に時期尚早にアクティブ化され、プラズマエッチングプロセスを妨げることがないことを確実にする。いくつかの実施態様では、チャンバ２１４内でプラズマを生成するための動作周波数は、約１００キロヘルツ（ｋＨｚ）～約１００メガヘルツ（ＭＨｚ）であってもよい。いくつかの特定の実施態様では、プラズマを生成するための動作周波数は、約４００ｋＨｚ～約６０ＭＨｚであってもよい。ＲＦタグ３０４は、超高周波で動作するように構成され得、超高周波は、チャンバ２１４の動作周波数よりも大きくなるように定義され得る。一実施態様では、超高周波は、約１５０ＭＨｚ～約１ギガヘルツ（ＧＨｚ）であると定義される。

本明細書で説明される本出願の様々な実施態様は、内側ライナ、グラウンドリング、シャドウリング、シャワーヘッド、ＥＳＣなどの他の非金属チャンバ部品を含むように拡張することができる。これらの消耗部品は、一般に、石英、ケイ素、カーバイド、炭化ケイ素、酸化物セラミック、および／またはチャンバ内で実施されるプロセスに貢献する同様の化学的、物理的、および熱的性質を有する他の材料から作製される。

図４Ａ～図４Ｄは、一実施態様における、ＲＦタグ３０４がエッジリングなどの消耗部品の下面に画定されたポケット３０２にどのように統合されるかの例を示している。図４Ａ～図４Ｄに示す図は、エッジリングの上面および下面２０６ａ、２０６ｂに対するポケットの場所およびＲＦタグの載置を例示する、エッジリングの一部の逆さまの断面図である。まず、ポケット３０２が下面２０６ｂ（チャンバのプラズマ処理領域とは反対側を向くエッジリング２０６の側面）に形成される。エッジリング２０６は、内側半径に沿った高さ「ｄ１」が消耗部品の外側半径に沿った高さ「ｄ２」よりも小さいリングプロファイルを有する。ポケット３０２はまた、真空（例えば、図２Ｂに示す側面）またはＲＦプラズマから遮蔽された影のスペースに維持される消耗部品の内径に沿って形成され得る。消耗部品が内側ライナである場合、ポケットは、処理領域とは反対側を向く内側ライナの側壁の外面に画定され得る。

図４Ｂは、ＲＦタグ３０４が載置されるポケット３０２の図を示している。ポケットの深さ「ｄ３」は、ＲＦタグを埋め込み、部品の寿命中の消耗部品の摩耗よりも多い量の消耗部品を上面に残すのに十分なスペースが存在するように画定される。例えば、エッジリングの場合、ポケット「ｄ３」の深さは、ポケットの底部から消耗部品２０６の上面２０６ａまでの消耗部品の深さ（すなわち、差ｄ２－ｄ３）が、消耗部品の寿命の間に消耗部品が経験する摩耗の量よりも大きくなるように画定される。これは、ＲＦタグ３０４がチャンバの使用中に損傷を受けないことを確実にするためである。

ＲＦタグ３０４は、接着剤３１３を使用してポケット３０２の底面に接着され得る。ＲＦタグ３０４をポケット３０２の底部に固着するために使用される接着剤３１３は、プロセスチャンバ内のプロセス条件に耐えるように選択することができる。

エッジリング２０６の上面２０６ａは、内側半径に沿ったステップダウンを含むリングプロファイルを有する。消耗部品２０６のリングプロファイルは、図２Ａおよび図２Ｂに示されるリングプロファイルとは異なることに留意されたい。ポケット３０２は、より大きい高さを有する部分（すなわち、高さｄ２にある部分）に画定される。

図４Ｃは、ポケット３０２の開口部を覆い、開口部をシールするために載置されているプラ??グ３０６を示している。プラグは、ポケット３０２に受け入れられたＲＦタグ３０４の上に載置され、ポケット３０２の気密シールを提供するようにプラグおよびポケットからの材料を使用してレーザ溶接機でレーザ融合される。プラグ３０６は、消耗部品２０６と同じ材料で作製されてもよく、または消耗部品２０６の残りの部分と同様の化学的、熱的、および物理的性質を示す異なる材料で作製されてもよい。プラグ３０６の高さは、ポケット内のＲＦタグ３０４の上に十分なスペースが残されることを確実にするように画定される。例えば、プラグ３０６の高さ「ｄ４」は、ポケットｄ３の高さとＲＦタグ３０４の高さ「ｄ５」との間の差よりも小さいように画定され（すなわち、ｄ４＜（ｄ３－ｄ５））、それによりＲＦタグ３０４の上面とプラグ３０６の底面との間に十分なスペースが存在する。開口部は、ＲＦタグが受け入れられるポケットが真空に維持されることを確実にするために実質的にシールされ、それによりＲＦタグ３０４はＲＦラジカルからの危険に曝されない。

一実施態様では、プラグ３０６は、パルスレーザ溶接機３０７を使用するレーザ融合によってシールされる。開口部のシールの詳細は、図５Ａ～図５Ｂを参照してより詳細に説明される。溶接はパルスレーザ溶接である必要はなく、任意の他のタイプの溶接であってもよい。別の実施態様では、ポケット３０２の開口部は、プラグ３０６を使用する圧入を介してシールされる。シールは、空気漏れまたはＲＦ漏れのいずれかの漏れがないことを確実にするために行われる。圧入が行われてもＲＦ漏れを有している可能性が存在し、ＲＦラジカルが、ＲＦタグが埋め込まれているポケットに侵入する恐れがある。例えば、ポケットが縁または角を有する場合、圧入は、開口部を完全にシールしない可能性がある。結果として、ＲＦラジカルはポケットに侵入する可能性があり、アーク放電の問題を引き起こす場合がある。そのような漏れを防ぐために、圧入は、プラグを所定の位置にさらにシールするための接着剤結合で増強され得る。開口部をシールするために使用される接着剤結合は、少なくとも消耗部品の寿命の間、ＲＦプラズマの過酷な影響にかなり耐えるように選択される。例えば、エッジリング（すなわち、消耗部品）が２０００時間の寿命を有する場合、少なくとも２２００時間のＲＦプラズマに耐える能力を有するように接着剤が選択され得る。時間数は、選択される接着剤が、少なくとも消耗部品の寿命の間、ＲＦプラズマの影響に耐えるのに十分に強くなければならないという点を説明するための例として示されている。一実施態様では、プラグを開口部にシールするために使用される接着剤、およびＲＦタグをポケットの底部に接着するために使用される接着剤は、エポキシベースである。一実施態様では、任意の他の接着剤を使用して、開口部をシールし、かつ／またはＲＦタグをポケットに接着することができ、接着剤は、ＲＦプラズマの影響に耐えることができるように選択される。代替の実施態様では、ポケットの開口部は、気密シールを提供するためにねじ山付きプラグを使用してシールされる。別の実施態様では、ポケットの開口部は、界面の長さに沿って接着剤結合を使用することによってシールされ、結合に使用される接着剤は、エポキシベースであり得る。開口部をシールするため、および／またはポケット内にＲＦタグを固着するための接着剤は、エポキシベースの接着剤に限定されず、エポキシベースの接着剤と同様の機能を提供することが可能な任意の他のタイプの接着剤を使用することができる。

ＲＦタグ３０４を載置するためのポケット３０２は、下側だけでなく、真空中の消耗部品の内径上、またはＲＦプラズマの直接的および間接的影響の両方から保護されている影のスペース（図２Ａおよび２Ｂに示される）内にも形成され得る。消耗部品が冷却構成要素を含む静電チャックであるいくつかの実施態様では、ポケットは、ＥＳＣの奥深くで冷却構成要素に近接して画定され得、したがって溶接場所はＲＦタグおよびＥＳＣの上面から遠くなり、それによってＲＦタグの完全性を保つ。ＲＦタグは、ＲＦタグがチャンバ内の温度に耐えることができるように選択される。

図４Ｄは、プラグ３０６が開口部をシールするように載置され、ポケットの周りの表面が研磨された後の消耗部品２０６の下面２０６ｂの図を示している。プラグ３０６を載置し、開口部をシールした後、開口部の上面および開口部に隣接する消耗部品２０６の上面の部分は、消耗部品の残りの表面の表面プロファイルと一致するように研磨される。研磨の結果は、完全に統合されたＲＦタグを備えた消耗部品である。ＲＦタグは、消耗部品を容易に追跡することを可能にし、少なくとも消耗部品の寿命の間、改ざん防止および損傷防止である。

図５Ａ～図５Ｂは、一実施態様における、パルスレーザ溶接機を用いてエッジリングなどの消耗部品の表面に画定されたポケットの開口部にプラグをレーザ融合する例を示している。ポケット３０２は、エッジリング２０６の下面２０６ｂ上の特定の深さで画定される。ポケットは、消耗部品の一部を除去することによって形成される。一実施態様では、ポケットは、消耗部品の一部をドリル加工して除去することによって画定される。いくつかの実施態様では、ポケットをドリル加工するために精密機械加工が用いられ得る。除去される消耗部品の部分は、プラグ３０６を画定してポケット３０２で画定された開口部を覆うために使用され得る。この実施態様では、ポケットを画定するために除去されたプラグ３０６の高さは、ＲＦタグ３０２の上面とポケットを覆うプラグ３０６の底面との間に十分なスペースを含むように調整され得る。他の実施態様では、異なる材料を開口部を塞ぐために使用することができ、異なる材料は、消耗部品の屈折率と同じまたは実質的に同じ屈折率を有することができる。別の実施態様では、ポケットは、型または３次元（３Ｄ）印刷を使用して形成することができる。この実施態様では、プラグは、消耗部品と同じ材料または実質的に同じ材料を使用して別々に画定することができる。いくつかの実施態様では、実質的に同じ材料を使用することは、消耗部品に使用される材料と同様の化学的、物理的、および熱的性質を有する材料を使用することを含む。ポケット３０２の深さは、上面に残される材料の量が消耗部品の寿命中に経験される摩耗よりも多く、ＲＦタグを埋め込むのに十分なスペースが存在することを確実にするように画定される。ポケット３０２は、側壁３１０および底面３１２によって画定される。ポケット３０２の側壁３１０の長さは、プラグ３０６の高さよりも大きいが、外径に沿った消耗部品の高さｄ２よりも小さいように画定される。

ＲＦタグ３０４は、ポケット３０２の底部３１２で受け入れられる。いくつかの実施態様では、ＲＦタグ３０４は、接着剤を使用してポケット内の所定の位置に接着され得る。ポケット３０２の開口部は、プラグ３０６を使用してシールされる。プラグの側壁の長さは、ポケット３０２に受け入れられたＲＦタグ３０４の上面とプラグ３０６の底面との間に十分な空間が存在するように画定される。開口部に受け入れられたプラグは、プラグ３０６の側壁の長さに及ぶプラグ－ポケット界面３１５を画定する。いくつかの実施態様では、消耗部品（例えば、エッジリング）およびポケット３０２の開口部をシールするために使用されるプラグは、半透明の材料で作製される。プラグは、消耗部品と同じ材料で作製されてもよく、または異なる半透明の材料で作製されてもよい。消耗部品２０６およびプラグ３０６に対して半透明の材料を使用することにより、プラグ－ポケット界面３１５の深さに対する視線が提供される。さらに、消耗部品に使用される材料は、定義された屈折率を有し、プラグ３０６が消耗部品と同じ材料で作製される場合、プラグ３０６は、同じ屈折率を有することになる。しかし、この場合、プラグ－ポケット界面は、消耗部品２０６およびプラグ３０６とは異なる屈折率を有することになる。代替の実施態様では、プラグ３０６は、消耗部品の材料とは異なる材料で作製されてもよい。プラグに対する材料は、消耗部品に使用される材料と実質的に同じ屈折率を有するように選択することができる。

レーザ溶接機３０７は、プラグ－ポケット界面３１５の屈折率を検出するように調節することができ、それによりレーザ溶接機３０７によって生成されたレーザは、レーザ融合を実施し、プラグ－ポケット界面３１５に沿って溶接するように向けることができる。これは、十分な深さを有さないために表面溶接が長くは続かない可能性があるため、単に表面を溶接するよりも有利である。表面溶接は、エッジリング２０６の下面に到達するＲＦラジカルによって容易に損傷を受ける場合がある。したがって、シールがエッジリングの寿命を持続することを確実にするために、溶接は、プラグ－ポケット界面３１５の長さに沿って行われる。調節されたレーザは、レーザが視線を有する限り、プラグ－ポケット界面３１５の長さを溶接することができる。視線は、図５Ｂに示すように、プラグ－ポケット界面からある角度にあり得る。プラグおよび消耗部品に使用される材料の半透明の特性、ならびにレーザの調節により、レーザはプラグ－ポケット界面３１５を検出し、プラグ３０６の側壁をプラグ－ポケット界面３１５の長さにわたってポケット３０２の側壁３１０に溶接することが可能になる。視線角度は、０°～９０°のどこにあってもよい。パルスレーザ溶接を使用する別の利点は、パルスレーザを使用して、レーザからの熱が加えられる溶接場所を特定の領域（すなわち、側壁の一部）に制御し、エッジリング全体を加熱せずに側壁を溶接するのに十分な集束熱を提供することができることである。さらに、ポケットが十分に深いので、ＲＦタグはプラグ－ポケット界面の溶接場所から遠くなっており、溶接中のＲＦタグへの損傷を防ぐ。パルスレーザ溶接は、使用することができる溶接の一形態であり、他のタイプの溶接を用いてプラグ３０６をポケット３０２の側壁に溶接することもできることに留意されたい。

図５Ｂは、パルスレーザ溶接機３０７からのレーザを使用して、プラグ－ポケット界面３１５の長さを溶接３１７する方法を示している。溶接は、最初にレーザを調節してプラグ－ポケット界面３１５を検出し、次に調節されたレーザを向けてプラグの側壁をポケット３０２の側壁３１０に溶接することによって行われる。プラグの上面は、ポケットの上面と位置合わせされ、レーザは、プラグ－ポケット界面３１５に沿って移動し、ポケットの側壁とプラグとの間の界面を共にレーザ溶接（または以下、単に「溶接」と呼ぶ）３１７するように位置決めされる。レーザは、ある角度で向けることも可能である。調節により、レーザは、ポケットの上面をマスキングしながら、プラグ－ポケット界面３１５の屈折率の差を識別することによってプラグの表面の下の界面を検出することができる。プラグ－ポケット界面３１５に沿って行われるレーザ溶接３１７では、ポケット３０２の上面を溶接する必要はない。しかし、いくつかの実施態様では、ポケットの上面も溶接され得る。プラグ－ポケット界面３１５の長さに沿った溶接は、開口部がしっかりとシール（すなわち、気密シール）され、十分な絶縁をポケットの内側に提供してポケットへのＲＦラジカルのＲＦ漏れを防ぐことを確実にする。界面の溶接は、表面溶接よりも長い期間にわたって続く。このタイプのプラグのシールは、ＲＦタグが、チャンバ内で実施されるプロセスからだけでなく、洗浄、改修、取り扱い、または他の後処理動作のためにエッジリングがチャンバから移動されるときにも保護されることを保証する。パルスレーザ溶接のさらなる詳細については、カリフォルニア大学リバーサイド校およびカリフォルニア大学サンディエゴ校によって２０１９年８月２６日にＳｃｉＴｅｃｈＤａｉｌｙに公開された「Ｕｌｔｒａｆａｓｔ Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒｓ Ｗｅｌｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｗｉｔｈｏｕｔ ａ Ｆｕｒｎａｃｅ」と題する記事を参照されたい。

図６は、ＲＦタグ３０４によって生成されたＲＦ信号の強度に対する、エッジリングなどの消耗部品の上面の摩耗の影響を示している。ＲＦリーダ２４３が、消耗部品内に埋め込まれたＲＦタグをアクティブ化するためにチャンバに導入される。アクティブ化されたＲＦタグはＲＦ信号を放出し、次にＲＦ信号はＲＦリーダ２４３によって読み取られる。ＲＦタグから放出されるＲＦ信号の強度は、ポケット３０２の上部にある消耗部品の量に基づいて変化する。消耗部品がチャンバの処理領域内のプラズマへの曝露により摩耗するにつれて、ＲＦ信号強度が増加する。ＲＦ信号の強度は、識別情報と共にＲＦリーダによって捕捉され、コントローラ２２２に送信され得る。コントローラ２２２は、ＲＦリーダ２４３によって提供される情報を使用して最初に消耗部品を識別し、消耗部品の属性を決定することができる。さらに、信号強度を使用して消耗部品の断面の深さを決定することができ、次にこれを使用して、発生した摩耗の量、消耗部品の残りの寿命量、摩耗によるおおよその表面プロファイルなどを決定することができる。

摩耗の量は、特に石英、ケイ素などで作製された非金属消耗部品において、消耗部品の表面の不均一な侵食のために変化する可能性がある。そのような場合、摩耗の量は、最初に未使用の消耗部品についてＲＦタグによって放出されるＲＦ信号の強度を決定し、次に未使用の部品の信号強度を消耗部品の寿命にわたって収集された信号強度と比較することによって、較正によりおおよそ決定することができる。消耗部品全体が耐える摩耗の量は、ＲＦタグ上に画定された厳密に制御された高公差面からの信号強度を使用しておおよそ決定することができる。信号強度が測定される角度が消耗部品の寿命の間一定のままであることを確実にするために、注意を払う必要があり得る。これは、スコープ上にＲＦリーダを載置し、スコープが特定の高さにあり、特定の角度に位置決めされてＲＦタグからＲＦ信号を読み取るように、移送アームを介してスコープをチャンバに導入することによって行うことができる。異なる読み取り面上へのＲＦリーダの載置の詳細は、図７Ａ～図７Ｂを参照して説明される。消耗品の識別情報および他の属性を使用して、チャンバが本物の部品を使用しているかどうかの決定、消耗部品の不一致に対するチャンバの決定、消耗部品に残っている寿命、消耗部品に対して実施される修理／改修の数、部品使用の最適化の実施、消耗部品の摩耗量、部品在庫の管理などの様々な部品監査を実施することができる。チャンバが本物ではない部品を使用していると決定された場合、その旨を示すために警告が発せられ得る。

図７Ａ～図７Ｂは、いくつかの例示的な実施態様における、ＲＦタグから情報を読み取るためにＲＦリーダを配置することができる様々な表面を示している。図７Ａは、ＲＦリーダが、プロセスツール／プロセスチャンバで使用されるロボットアーム上に配置され、チャンバの開口部を通してチャンバに導入されるエンドエフェクタ１４４上に載置される１つの例示的な実施態様を示している。ＲＦリーダ２４３は、エンドエフェクタの片方の指または両方の指に載置することができる。ＲＦリーダ２４３は、電力をＲＦリーダ２４３に提供してＲＦタグ３０４をアクティブ化する電力７０２、およびＲＦタグ情報を格納するメモリ７０４に結合される。ロボットは、ＲＦタグ情報をコントローラ２２２に通信するために、コントローラ２２２に直接またはリーダ制御部２３２を介して結合される。エンドエフェクタ１４４をＲＦリーダに導入するために使用される開口部は、ウエハをチャンバに出し入れするために使用されるのと同じ開口部であり得るか、またはチャンバの側壁に設けられたアクセスウィンドウもしくはゲート弁などの異なる開口部であり得る。ＲＦリーダを含むエンドエフェクタ１４４は、ウエハをチャンバに出し入れするために使用されるのと同じエンドエフェクタであり得るか、または異なるエンドエフェクタであり得る。

ＲＦリーダは、エンドエフェクタ１４４の下面、および／またはエンドエフェクタ１４４の上面、および／またはエンドエフェクタ１４４の１つまたは複数の指の先端、および／またはエンドエフェクタ１４４の指の内側もしくは外側、またはエンドエフェクタ１４４上の任意の他の場所に設けられてもよい。エンドエフェクタがトラバーサル経路に沿ってチャンバに導入されると、リーダ経路に沿ってトラバースするエンドエフェクタ１４４上の１つまたは複数のＲＦリーダは、１つまたは複数の消耗部品内に位置する様々なＲＦタグをアクティブ化し、アクティブ化されたＲＦタグによって生成されたＲＦ信号を通じて提供される情報を読み取る。ＲＦタグからの情報は、メモリ７０４に格納され、コントローラ２２２と共有される。コントローラ２２２は、タグおよび信号強度情報を使用してＲＦタグを識別し、関連する消耗部品の属性を決定する。

図７Ｂは、リーダリング２４２が、チャンバ内に配置されたＲＦタグを検出、アクティブ化、および読み取るために係合される代替の実施態様を示している。リーダリング２４２の設計は、エッジリング２０６の設計と同様であり得、ＲＦリーダ２４３の１つまたは複数は、リーダリング２４２の上面および／または下面に配置され得る。リーダリング２４２は、エンドエフェクタ１４４上でバランスをとることができ、エンドエフェクタ１４４の指は細長く、アーム支持部に近い近位端と、細長い指の先端で画定された遠位端とを含む。接触パッドは、信頼できる支持をその上で受け入れられるリーダリング２４２に提供するように、近位端および遠位端（すなわち、細長い指の先端）でエンドエフェクタ１４４上に設けられ得る。リーダリング２４２を備えたエンドエフェクタ１４４がチャンバに導入されると、リーダリング２４２上の１つまたは複数のＲＦリーダ２４３は、消耗部品に埋め込まれたＲＦタグ３０４を検出し、ＲＦタグ３０４をアクティブ化して識別情報を読み取る。ロボットアームは、チャンバ内へのおよびチャンバ内でのエンドエフェクタ１４４の移動を制御し、すべてのＲＦタグの検出を可能にする。

代替の実施態様では、図７Ｂに示されるリーダリング２４２の代わりに、表面（下面または上面のいずれかに）に配置されたＲＦリーダ２４３を備えたウエハ状デバイス（図示せず）を使用することができる。そのような実施態様では、エンドエフェクタ１４４は、リーダリング２４２またはウエハと同様の方式で、ウエハ状デバイスのバランスをとって移動させるために使用され得る。

リーダリング２４２またはウエハ状デバイスを使用する実施態様では、ウエハを移送するために使用される既存のエンドエフェクタは、修正を必要とせずに、リーダリング２４２またはウエハ状デバイスをチャンバに移動させるために使用することができる。エンドエフェクタは、ＲＦリーダ２４３が消耗部品におけるＲＦタグと位置合わせするように、下部電極の表面から事前に定義された高さでリーダリング２４２またはウエハ状デバイスを保持するように構成される。ＲＦリーダ２４３がプローブ上に配置される代替の実施態様では、プローブは、異なる消耗部品に配置されたＲＦタグを検出、アクティブ化、および読み取るために異なる方向に移動され得る。エンドエフェクタを使用してＲＦタグを読み取る必要があるたびに、エンドエフェクタは、リーダリング２４２またはウエハ状デバイスをチャンバに移動させ、ＲＦタグが読み取られて情報が収集された後、リーダリングまたはウエハ状デバイスがチャンバ外に移動される。次に、ウエハ状デバイスまたはリーダリングを第２のチャンバに挿入し、第２のチャンバ内の１つまたは複数の消耗部品に埋め込まれたＲＦタグを読み取ることなどができる。これらの実施態様では、リーダリングまたはウエハ状デバイスは下部電極にロードされないが、ＲＦタグから情報を読み取るためにリーダ経路に沿って画定された高さに維持される。いくつかの実施態様では、リーダリング２４２またはウエハ状構造は、プロセスツールに結合されたリングステーション内のバッファに格納され、ＡＴＭおよび／またはＶＴＭのロボットからのエンドエフェクタは、リングステーションからリーダリングを取り出し、リーダリングをプロセスツールの１つまたは複数のプロセスモジュールに移動させるように構成される。別の実施態様では、リーダリングまたはウエハ状デバイスは、アライナ内のスロットまたはエアロック（すなわち、移送モジュール）に格納することができる。ＲＦタグをアクティブ化するために使用されるＲＦリーダは、電池式であり得る。

さらに他の実施態様では、ＲＦリーダは、エンドエフェクタ上に直接配置され得る。この実施態様では、エンドエフェクタを使用してウエハをプロセスチャンバに出し入れするたび、ＲＦリーダを使用して、プロセスチャンバ内の消耗部品をアクティブ化および追跡することができる。ウエハがプロセスチャンバに出入りするときにプロセス動作が発生しないので、ＲＦタグのアクティブ化およびＲＦタグからの情報の読み取りは、プロセス動作を妨げない。あるいは、ＲＦリーダは、プローブ上に配置され、リーダ制御部２３２に結合された移送アーム２０８を介してプロセスチャンバに出入りすることができる。移送アーム２０８は、チャンバ内で水平軸に沿って移動および／または垂直軸に沿って回転するように構成され、その上に埋め込まれたＲＦリーダ２４３がチャンバの異なるセクションに達し、消耗部品に埋め込まれたＲＦタグ３０４を検出および読み取ることを可能にする。移送アーム上に設けられた１つまたは複数のジョイントは、プローブ２４２上に配置されたＲＦリーダ２４３がチャンバの異なるセクションにアクセスすることを可能にするために、チャンバ内で十分な移動自由度を提供し得る。

図８Ａは、一実施形態による、半導体処理ツール内で使用することができる消耗部品を製造するための方法のフローチャートである。消耗部品は、その中に埋め込まれた無線周波数タグを使用して追跡可能である。このフローチャートの様々な動作が順番に提示および説明されるが、当業者は、動作の一部またはすべてが異なる順序で実行され、組み合わされるか省略され、または並行して実行され得ることを理解するであろう。

方法は、動作８１０で開始し、ポケットがチャンバのプロセス領域とは反対側を向く消耗部品の側面に形成される（すなわち、画定される）。消耗部品は、ウエハが処理のためにチャンバ内に配置された台座または静電チャックに受け入れられるとき、ウエハを囲むように構成されたエッジリングであり得る。エッジリングの場合、ウエハに隣接する上面がプラズマチャンバの過酷な化学物質に曝露されるので、プロセス領域とは反対側を向く側面は下面である。下面に画定されたポケットは、画定された高さであり、最大の深さを有するエッジリングの部分に画定される。エッジリングは、内側半径に沿って画定されたステップを含むリングプロファイルを含み得る。したがって、ポケットは、最大の深さを有する部分に画定され、ポケットの高さは、最大の深さよりも小さいように画定される。ポケットがエッジリングの下側（すなわち、底側）に画定されるので、ポケットの高さは、ポケットの底部とエッジリングの上面との間に十分なエッジリング表面が存在することを確実にするように画定される。ポケットは、ポケットの底部からエッジリングの上面に残されたエッジリング表面の量が、エッジリングの寿命の間に消耗部品の上面で経験される摩耗の量よりも大きくなるように画定される。これは、ポケットに埋め込まれたＲＦタグが、エッジリングの寿命の間に損傷を受けないことを確実にする。ポケットの深さは、ＲＦタグがエッジリングの両側からのチャンバの過酷な環境から十分に絶縁されることを確実にする。

無線周波数（ＲＦ）タグは、動作８２０に示されるように、ポケット内に埋め込まれる。ＲＦタグは、一実施態様では、チャンバの環境に耐えることが可能な接着剤を使用して、ポケットの底面に接着することができる。

ポケットの開口部は、動作８３０に示されるように、画定された深さのプラグを使用してシールされる。プラグの深さは、ポケットの深さよりも小さいように画定されるが、ＲＦタグを適切に絶縁するように、プラグおよびポケットの側壁に沿って画定されたプラグ－ポケット界面に沿って十分な深さを有するように画定される。一実施態様では、プラグは、エッジリングと同じ材料で作製される。例えば、プラグは、ポケットを形成するためにエッジリングがドリル加工されたときに除去されたエッジリングの一部であり得る。精密機械加工を使用してポケットを形成する場合、除去されるエッジリングの部分は、ポケットの開口部を覆いシールするための正確な表面属性および寸法を有することになる。この例では、プラグの深さは、ＲＦタグを収容するのに十分なスペースをポケットに提供するように調整することができる。代替の実施態様では、プラグは、エッジリングと同様の物理的、化学的、および熱的性質を有する異なる材料で作製される。一実施態様では、プラグは、消耗部品に使用される材料と同じまたは実質的に同じ屈折率を有する材料で作製される。プラグの深さは、ポケットの深さとＲＦタグの深さの差よりも小さい。図４Ａ～図４Ｃに示す深さ寸法を参照すると、プラグ３０６の深さ「ｄ４」は、（ｄ３－ｄ５）よりも小さく、「ｄ３」は、ポケット３０２の深さであり、「ｄ５」は、ＲＦタグ３０４の高さである。いくつかの実施態様では、エッジリングおよびプラグは、プラグの深さまでの視線を提供するために半透明の材料で作製されてもよい。

ポケットの開口部は、ポケットの側壁とプラグの側壁との間に画定されたプラグ－ポケット界面に沿ってシールされ、それによりシールがプラグの深さに対して行われる。シールは、例えば、パルスレーザ溶接機を使用したパルスレーザ溶接を使用するレーザ融合を介して行うことができ、パルスレーザは、ＲＦタグを潜在的に損傷する可能性があるエッジリングの残りの部分に対して過度の熱を導入することなく、集束熱を選択領域に提供するように調節される。集束熱は、プラグ－ポケット界面に沿って２つの側壁を融合させて気密シールを提供するのに十分である。場合によっては、シールは、真空気密である。前述のように、圧入、接着剤による結合、接着剤結合で増強された圧入を含む、他の形態の溶接または結合も使用することができる。前述の形態は例として与えられており、網羅的であると見なされるべきではなく、他の形態の溶接／結合も使用することができる。

プラグ－ポケット界面がプラグの長さに沿ってシールされた後、動作８４０に示されるように、プラグの上面およびポケットの開口部に隣接する表面の一部が研磨／研削される。研磨／研削は、プラグおよび開口部の周りの領域の表面プロファイルをエッジリングの残りの部分の表面プロファイルと一致させることによって、エッジリングへのＲＦタグのシームレスな埋め込みを確実にするために行われる。研磨／研削は、ラッピングまたは他の表面仕上げ方法を使用して実施され、プラグを視覚的に検出不能にし、周囲の表面に対して開口部を視覚的に区別できないようにすることができる。

図８Ｂは、一実施形態による、半導体処理ツール内で使用することができる消耗部品を追跡するための方法のフローチャートである。追跡は、その中に埋め込まれた無線周波数タグを介して可能になる。

方法は、動作８５０で開始し、無線周波数タグは、プロセスチャンバ内で受け入れられた消耗部品の側面に画定されたポケット内に埋め込まれる。消耗部品は、一実施態様では、ウエハが消耗部品の基板支持領域に受け入れられたとき、プロセスチャンバ内に受け入れられてウエハを囲むように構成されるエッジリングであり得る。無線周波数（ＲＦ）タグが埋め込まれている側面は、プロセスチャンバ内で画定された処理領域とは反対側を向く側面である。いくつかの実施態様では、ポケットは、消耗部品の下面に画定され得る。代替の実施態様では、ポケットは、プロセス領域の外側にある消耗部品の外側表面に画定され得る。ＲＦタグは、パッシブタグである。

消耗部品のポケット内に埋め込まれたＲＦタグは、動作８６０に示されるように、プロセスチャンバ内のリーダによってアクティブ化される。いくつかの実施態様では、リーダは、プロセスチャンバに挿入される。例えば、一実施態様では、リーダは、ロボットのエンドエフェクタの下面に画定され、処理のためにウエハを搬送するとき、またはＲＦタグからのデータを収集する必要があるときにプロセスチャンバに導入され得る。代替の実施態様では、リーダは、リーダリングに含まれるか、またはロボットのエンドエフェクタ上で支持され、プロセスチャンバに導入されるウエハ状デバイスの下面に含まれ得る。これらの実施態様では、ロボットは、プロセスチャンバに出入りするロボットの移動を制御するための信号を提供するコントローラに結合される。リーダは、電源に結合され、電源からの電力は、リーダに電力を供給し、ＲＦタグをアクティブ化するために使用される。

消耗部品に関連するデータは、動作８７０に示されるように、アクティブ化されたＲＦタグを介してリーダによって収集される。いくつかの実施態様では、リーダは、ＲＦリーダであり、メモリを含むか、またはメモリに結合される。リーダ内のまたはリーダに結合されたメモリは、リーダによって収集されたデータを格納するために使用される。

リーダによって収集されたデータは、動作８８０に示されるように、プロセスチャンバで使用される消耗部品の属性を識別するために解釈される。いくつかの実施態様では、リーダによって収集されたデータは、コントローラに送信され、コントローラは、データを解釈し、消耗部品の１つまたは複数の属性を識別する。収集されたデータから識別され得る１つまたは複数の属性は、消耗部品の識別情報、またはプロセスチャンバで使用される消耗部品の使用データ、またはそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施態様では、収集された情報は、消耗部品を交換する必要がある前に、消耗部品に残された使用寿命の量を決定するために使用される。

本明細書で説明される様々な実施態様は、ｉｎ－ｓｉｔｕで消耗部品をリアルタイムで追跡する方法を提供する。この方法は、チャンバの過酷な環境への継続的な曝露によって容易に損傷する可能性がある、または容易に改ざんされる可能性がある刻印された識別番号を提供する従来の追跡方法に勝る利点を提供する。曝露を回避するためにこれらの刻印された識別番号が下側に提供された場合、消耗部品は、読み取るためにチャンバ内のその位置から取り外さなければならず、これはチャンバを開き、部品を取り外し、部品を読み取りおよび検証し、部品を交換し、チャンバを閉じて調整することを伴う。これは、大きなダウンタイムをもたらしていた。現在の実施形態は、タグがｉｎ－ｓｉｔｕにあり、チャンバ内の過酷な環境から絶縁されている一方でタグからの情報を容易に読み取ることができるように、消耗部品内にタグを埋め込む方法を提供する。いくつかの実施態様によれば、タグは、超高周波で動作するように構成されたパッシブタグ（すなわち、超高周波タグ）であり、チャンバ内でプラズマを生成するために使用される周波数よりも十分に大きい周波数であるため、チャンバが動作しているときに共振して信号を送り返すことはなく、それによってチャンバの動作周波数で実施されるプロセスへの干渉を回避する。タグを読み取る必要があるときはいつでも、チャンバ内のプロセスを停止することができ、移送アームを介してＲＦリーダが埋め込まれたプローブを導入することができる。ＲＦリーダは、ＲＦタグに電力を供給し、ＲＦタグによって送信されたＲＦ信号を読み取って識別情報を決定する。ＲＦタグに符号化された識別情報は再現することが困難であるため十分に改ざん防止となっており、ポケットの気密シールは、ＲＦラジカルがポケットに入ってＲＦタグを損傷しないことを保証する。ＲＦタグで提供される情報は、部品の開始から死亡まで（すなわち、部品がそのライフコースを果たし、廃棄されなければならないとき）を容易に追跡することを可能にすることによって、消耗部品のデジタルスレッドを維持することを可能にする。消耗部品は、インターロックシステムの一部であり得、チャンバは、機能するために特定の部品を必要とし、各チャンバ部品は、システムの円滑な機能を可能にするためにコントローラまたはコンピュータと通信する。

いくつかの実施態様では、ＲＦタグは、セラミックシェル内にカプセル化され得る。ＲＦタグは、高温で動作するように選択される。いくつかの実施態様では、ＲＦタグが機能する温度は、約４０℃～約１５０℃である。他の実施態様では、ＲＦタグは、上記で提供された範囲よりもはるかに高い温度（例えば、最大４００℃以上）で動作するように構成され得る。いくつかの実施態様では、より低い温度（すなわち、上記で定義された範囲）で動作しているＲＦタグは、温度が著しく低いチャンバのプロセス環境とは反対側を向く裏側または側面にＲＦタグを埋め込むことによって遮蔽され得る。ＲＦタグを載置するためのポケットは、ＲＦタグが極端な温度をかろうじて感じることができるように十分に深く、一方、十分な量の消耗部品がＲＦタグの底面を覆う。他の利点は、本明細書で説明される様々な実施態様を読んだ後、当業者によって視覚化することができる。

図９は、本開示の実施形態を実施するためのコンピュータシステム９００の簡略化概略図である。本明細書に記載の方法は、従来の汎用コンピュータシステムなどのデジタル処理システムを使用して実施することができることを理解されたい。１つの機能のみを実施するように設計またはプログラムされた専用コンピュータが、代替で使用されてもよい。コンピュータシステムは、バス９１０を通してランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９０６、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）９１２、および大容量記憶装置９１４に結合された中央処理ユニット（ＣＰＵ）９０４を含む。システムコントローラプログラム９０８はＲＡＭ９０６に常駐するが、大容量記憶装置９１４に常駐することもできる。

大容量記憶装置９１４は、ローカルまたはリモートであり得るフロッピーディスクドライブまたは固定ディスクドライブなどの永続的なデータ記憶装置を表す。ネットワークインターフェース９３０は、ネットワーク９３２を介した接続を提供し、他のデバイスとの通信を可能にする。ＣＰＵ９０４は、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、または特別にプログラムされた論理デバイスで具体化され得ることを理解されたい。入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースは、異なる周辺機器との通信を提供し、バス９１０を通して、ＣＰＵ９０４、ＲＡＭ９０６、ＲＯＭ９１２、および大容量記憶装置９１４と接続される。サンプル周辺機器は、ディスプレイ９１８、キーボード９２２、カーソル制御部９２４、リムーバブルメディアデバイス９３４などを含む。

ディスプレイ９１８は、本明細書に記載のユーザインターフェースを表示するように構成される。キーボード９２２、カーソル制御部（例えば、マウス）９２４、リムーバブルメディアデバイス９３４、および他の周辺機器は、コマンド選択における情報をＣＰＵ９０４に通信するために、Ｉ／Ｏインターフェース９２０に結合される。外部デバイスとの間のデータは、Ｉ／Ｏインターフェース９２０を通して通信され得ることを理解されたい。実施形態は、有線ベースまたは無線ネットワークを通してリンクされたリモート処理デバイスによってタスクが実施される分散コンピューティング環境でも実践することができる。

実施形態は、ハンドヘルドデバイス、マイクロプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースまたはプログラム可能な家庭用電化製品、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータなどを含む様々なコンピュータシステム構成で実践することができる。実施形態は、ネットワークを通してリンクされたリモート処理デバイスによってタスクが実施される分散コンピューティング環境でも実践することができる。

上記の実施形態を念頭に置いて、実施形態は、コンピュータシステムに記憶されたデータを伴う様々なコンピュータ実装動作を用いることができることを理解されたい。これらの動作は、物理量の物理的操作を必要とする動作である。実施形態の一部を形成する本明細書に記載の動作のいずれも、有用な機械動作である。実施形態はまた、これらの動作を実施するためのデバイスまたは装置に関する。装置は、専用コンピュータなど、必要な目的のために特別に構築され得る。専用コンピュータとして定義されるとき、コンピュータは、その専用の目的のために動作可能でありつつ、専用の目的の一部ではない他の処理、プログラム実行、またはルーチンを実施することもできる。あるいは、動作は、コンピュータメモリ、キャッシュに記憶されるかネットワークを介して取得される１つまたは複数のコンピュータプログラムによって、選択的にアクティブ化または構成される汎用コンピュータによって処理され得る。ネットワークを介してデータが取得される場合、そのデータは、ネットワーク上の他のコンピュータ（例えば、計算資源のクラウド）によって処理されてもよい。

１つまたは複数の実施形態は、コンピュータ可読媒体上のコンピュータ可読コードとして製作することもできる。コンピュータ可読媒体は、データを記憶することができる任意のデータストレージデバイスであり、データはその後コンピュータシステムによって読み取られ得る。コンピュータ可読媒体の例は、ハードドライブ、ネットワーク接続ストレージ（ＮＡＳ）、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－ＲＷ、磁気テープ、ならびに他の光学および非光学データストレージデバイスを含む。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読コードが分散方式で記憶および実行されるように、ネットワーク結合コンピュータシステム上に分散されたコンピュータ可読有形媒体を含むことができる。

方法動作は特定の順序で説明されたが、各動作の間に他のハウスキーピング動作が実施され得るか、または各動作がわずかに異なる時間に発生することができるように調整され得るか、またはオーバーレイ動作の処理が所望の方法で実施される限り、処理に関連する様々な間隔で処理動作の発生を可能にするシステムに分散され得ることを理解されたい。

前述の実施形態は、明確な理解のために多少詳しく説明されているが、一定の変更および修正を添付の特許請求の範囲の範囲内で実践できることは明らかであろう。したがって、本実施形態は、限定ではなく例示と見なされるべきであり、実施形態は本明細書に述べられる詳細に限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲および均等物の範囲内で修正されてもよい。

Claims (27)

1. ウエハを処理するために使用されるプロセスチャンバで使用するための消耗部品であって、前記消耗部品は、
   プロセス領域とは反対側を向く前記消耗部品の側面に画定されたポケットであって、前記ポケットは、第１の深さまで延び、開口部を有するポケットと、
   前記ポケット内に埋め込まれた無線周波数タグであって、前記無線周波数タグは、アクティブ化されると高周波信号を生成するように構成される無線周波数タグと、
   前記開口部を覆い、前記無線周波数タグを介して第２の深さまで延びるプラグであって、前記プラグは、レーザ融合されて前記ポケット内の前記無線周波数タグをシールし、前記レーザ融合は、前記プラグの側壁と前記ポケットの側壁との間に画定された界面に沿って実施されるプラグと
   を備える、消耗部品。
2. 請求項１に記載の消耗部品であって、
   前記レーザ融合は、前記プラグの前記側壁および前記ポケットの前記側壁からの材料を使用して前記界面の気密シールを画定する、消耗部品。
3. 請求項１に記載の消耗部品であって、
   前記無線周波数タグは、超高周波タグであり、前記超高周波タグについての周波数は、前記プロセスチャンバ内でプラズマを生成するために使用される動作周波数よりも大きくなるように選択される、消耗部品。
4. 請求項３に記載の消耗部品であって、
   前記無線周波数タグが動作する前記周波数は、約１５０メガヘルツ～約１ギガヘルツである、消耗部品。
5. 請求項３に記載の消耗部品であって、
   前記プロセスチャンバの前記動作周波数は、約１００キロヘルツ～約１００メガヘルツである、消耗部品。
6. 請求項１に記載の消耗部品であって、
   前記無線周波数タグは、接着剤を使用して前記ポケットの底面に固定され、前記接着剤は、前記プロセスチャンバ内のプロセス条件に耐えるように選択される、消耗部品。
7. 請求項１に記載の消耗部品であって、
   前記第１の深さは、前記ポケットの底面と前記消耗部品の上面との間に存在する前記消耗部品の量が、前記消耗部品の寿命の間に前記消耗部品が経験する摩耗の量よりも大きくなるように画定される、消耗部品。
8. 請求項１に記載の消耗部品であって、
   前記プラグの前記第２の深さは、前記ポケットの前記第１の深さよりも小さい、消耗部品。
9. 請求項１に記載の消耗部品であって、
   前記プラグおよび前記消耗部品は、実質的に同じ屈折率を有する半透明の材料で作製される、消耗部品。
10. 請求項９に記載の消耗部品であって、
    前記界面の屈折率は、前記プラグおよび前記消耗部品の屈折率とは異なり、前記レーザ融合は、前記界面の前記屈折率を調節することによって実施される、消耗部品。
11. 請求項１に記載の消耗部品であって、
    前記ポケットを画定するための前記消耗部品の前記側面は、下面もしくは真空に維持される内径に沿った表面であるか、または前記プロセス領域とは反対側を向く前記消耗部品の外側である、消耗部品。
12. 請求項１に記載の消耗部品であって、
    前記無線周波数タグは、パッシブタグである、消耗部品。
13. 請求項１２に記載の消耗部品であって、
    前記無線周波数タグは、セラミックシェル内にカプセル化される、消耗部品。
14. 請求項１に記載の方法であって、
    前記消耗部品は、冷却要素をさらに含み、前記ポケットは、前記冷却要素に近接して画定される、方法。
15. プロセスチャンバで使用するための消耗部品を製造するための方法であって、
    前記プロセスチャンバ内に画定されたプロセス領域とは反対側を向く前記消耗部品の側面に第１の深さのポケットを形成することと、
    前記ポケット内に無線周波数タグを埋め込むことと、
    第２の深さのプラグを使用して、前記プラグの上面が前記ポケットに隣接する前記消耗部品の表面と同一平面上にあるように前記ポケットの開口部をシールすることであって、前記シールは、前記プラグの側壁と前記ポケットの側壁との間に画定された界面に沿ったレーザ融合を使用して実施され、それにより前記プラグおよび前記ポケットの前記側壁からの材料を使用して前記界面の気密シールを提供することと、
    前記消耗部品の残りの表面の表面プロファイルと一致するように、前記プラグの前記上面および前記ポケットの前記開口部に隣接する前記消耗部品の前記表面の一部を研磨することと
    を含み、
    前記消耗部品は、内部に埋め込まれた前記無線周波数タグを使用して追跡可能である、
    方法。
16. 請求項１５に記載の方法であって、
    前記消耗部品および前記プラグは、実質的に同じ屈折率を有する半透明の材料で作製され、前記界面の屈折率は、前記消耗部品および前記プラグの前記屈折率とは異なり、
    前記レーザ融合を実施することは、
    前記プラグの前記第２の深さまで延びる前記界面の前記屈折率を検出するようにレーザ溶接機を調節することと、
    前記調節されたレーザ溶接機を使用して、前記界面に沿った前記ポケットの前記側壁に対する前記プラグの前記側壁の前記レーザ融合を実施し、前記プラグおよび前記ポケットの材料を使用して前記界面の気密シールを画定することと
    を含む、
    方法。
17. 請求項１５に記載の方法であって、
    前記ポケットの前記第１の深さは、前記ポケットの底面と前記消耗部品の上面との間の前記消耗部品の深さが、前記消耗部品の寿命の間に前記消耗部品が経験する摩耗の量よりも大きくなるように画定される、方法。
18. 請求項１５に記載の方法であって、
    前記プラグの第２の深さは、前記ポケットの前記第１の深さよりも小さい、方法。
19. 請求項１５に記載の方法であって、
    前記ポケットを形成するための前記消耗部品の前記側面は、下面もしくは真空に維持される内径であるか、または前記プロセス領域とは反対側を向く前記消耗部品の外側である、方法。
20. 請求項１５に記載の方法であって、
    前記無線周波数タグは、セラミックシェル内にカプセル化される、方法。
21. 請求項１５に記載の方法であって、
    前記無線周波数タグは、超高周波タグであり、前記超高周波タグについての周波数は、前記プロセスチャンバ内でプラズマを生成するために使用される動作周波数よりも大きくなるように選択される、方法。
22. 請求項２１に記載の方法であって、
    前記無線周波数タグが動作する前記周波数は、約１５０メガヘルツ～約１ギガヘルツであり、前記プロセスチャンバの前記動作周波数は、約１００キロヘルツ～約１００メガヘルツである、方法。
23. 請求項１５に記載の方法であって、
    前記開口部をシールすることは、前記プラグを前記開口部に圧入することと、前記界面に沿って接着剤結合で前記シールを増強し、前記ポケットの前記気密シールを提供することとをさらに含む、方法。
24. 請求項１５に記載の方法であって、
    前記プラグは、ねじ山付きプラグであり、前記開口部をシールすることは、前記ポケットの前記気密シールを提供するように前記プラグを前記開口部にねじ込むことを含む、方法。
25. プロセスチャンバで使用される消耗部品を追跡するための方法であって、
    前記プロセスチャンバ内に画定された処理領域とは反対側を向く前記消耗部品の側面に画定されたポケット内に無線周波数タグを埋め込むことであって、前記ポケットの開口部は、レーザ融合を実施することによってプラグでシールされることと、
    リーダによって、前記埋め込まれた無線周波数タグをアクティブ化することと、
    前記リーダによって、前記無線周波数タグを介して前記消耗部品に関連するデータを収集することであって、前記リーダは、前記リーダに電力を供給し、前記無線周波数タグをアクティブ化する電源に結合され、前記リーダは、前記無線周波数タグから収集された前記データを格納するためのメモリにさらに結合されることと、
    前記収集されたデータを解釈し、前記プロセスチャンバで使用される前記消耗部品の属性を識別することであって、前記属性は、前記消耗部品の識別または使用データに関連する情報を含むことと
    を含む、方法。
26. 請求項２５に記載の方法であって、
    前記リーダを前記プロセスチャンバに挿入することをさらに含み、前記挿入することは、
    （ａ）処理のためにウエハを搬送するとき、または前記無線周波数タグに関連するデータを収集する必要があるときに前記プロセスチャンバに導入されるロボットのエンドエフェクタの下面、または
    （ｂ）前記ロボットの前記エンドエフェクタ上で支持され、前記無線周波数タグに関連する前記データを収集する必要があるときに前記プロセスチャンバに導入されるリーダリング、または
    （ｃ）前記ロボットの前記エンドエフェクタ上で支持され、前記無線周波数タグに関連する前記データを収集する必要があるときに前記プロセスチャンバに導入されるウエハ状デバイスの下面であって、
    前記ロボットは、コントローラに結合されるウエハ状デバイスの下面、または
    （ｄ）移送アームに取り付けられ、前記無線周波数タグに関連する前記データを収集する必要があるときに前記プロセスチャンバに導入されるプローブであって、前記移送アームは、水平軸および垂直軸に沿った移動自由度を前記プローブに提供する１つまたは複数のジョイントを有し、前記移送アームは、リーダ制御部を介して前記コントローラに結合され、
    前記リーダの移動は、コントローラからの信号に基づいて制御されるプローブ
    に前記リーダを埋め込むことをさらに含む、方法。
27. 請求項２５に記載の方法であって、
    前記無線周波数タグから収集された前記データをコントローラに送信することと、
    前記コントローラによって、前記無線周波数タグから収集された前記データを解釈し、前記消耗部品の前記属性を識別することと
    をさらに含む、方法。

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