JP2023541081A - その場堆積監視のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

シャッタディスク上の堆積をその場監視する方法および装置。いくつかの実施形態では、当該装置は、内部処理体積を有する処理チャンバと、内部処理体積の外部に配置された筐体であり、シャッタディスクが内部処理体積内で使用されていないときにシャッタディスクを受け入れる筐体と、シャッタディスクを筐体から内部処理体積へ前後に動かすシャッタディスクアームと、筐体に一体化された少なくとも１つのセンサと、を含むことができる。少なくとも１つのセンサは、内部処理体積内のペースティング処理後に、シャッタディスク上に堆積された材料の少なくとも１つの膜特性を判定するように構成されている。

Description

本原理の実施形態は、一般に、半導体基板の半導体処理に関する。

集積回路の形成中は、多くの異なる材料層を回路の構築ブロックとして使用することができる。いくつかの回路構造では、膜特性のわずかな違いにより、回路の性能が低下することがある。多くの場合、チャンバ内での処理後にサンプルウエハが抜き取られて、分析のために研究室へ送られる。現場外（ｅｘ－ｓｉｔｕ）型試験は、試験が完了するまでに数日またはさらには１週間を必要とすることが多いため、生産遅延を長引かせることがある。いくつかの処理では、ペースティング中に基板支持面を保護するために、シャッタディスクを使用する。本発明者らは、ペースティングが実行されるとき、処理チャンバの壁が被覆されるだけでなく、シャッタディスクも被覆されることを観察した。本発明者らは、シャッタディスク上の堆積が、処理チャンバの堆積環境の品質の指標を提供することができることを見出した。

それに応じて、本発明者らは、シャッタディスク上の堆積を監視するための改善された方法および装置を提供している。

シャッタディスク上のペースティング堆積のその場（ｉｎ－ｓｉｔｕ）監視のための方法および装置が、本明細書において提供される。

いくつかの実施形態では、堆積を監視するための装置が、内部処理体積を有する処理チャンバと、内部処理体積の外部に配置された筐体であり、シャッタディスクが内部処理体積内で使用されていないときにシャッタディスクを受け入れるように構成された筐体と、シャッタディスクを筐体から内部処理体積へ前後に動かすように構成されたシャッタディスクアームと、筐体に一体化された少なくとも１つのセンサであり、内部処理体積内のペースティング処理後に、シャッタディスク上に堆積された材料の少なくとも１つの膜特性を判定するように構成された少なくとも１つのセンサと、を含む。

いくつかの実施形態では、この装置は、筐体内に配置されたメモリであり、少なくとも１つのセンサからの少なくとも１つの膜特性に関連付けられたデータを受け入れるメモリと、筐体内に配置された通信ポートであり、メモリまたは少なくとも１つのセンサを外部デバイスに接続し、メモリからの記憶データまたは少なくとも１つのセンサからの実時間データを伝達し、有線データ伝達または無線データ伝達を含む通信ポートとをさらに含むことができ、少なくとも１つのセンサは、分光センサ、膜モルフォロジーセンサ、または膜厚センサを含み、分光センサは、シャッタディスクの少なくとも上面に堆積された材料の少なくとも１つの膜特性を判定するＸ線蛍光（ＸＲＦ）分析器を含み、材料は酸化マグネシウム（ＭｇＯ）であり、少なくとも１つの膜特性は、ＭｇＯのマグネシウム対酸素比を含み、シャッタディスクアームは、シャッタディスクの表面上の２つ以上の箇所が少なくとも１つのセンサに露出されるように、筐体内でシャッタディスクを回転させるように構成され、少なくとも１つのセンサは、シャッタディスクが筐体に入るとき、少なくとも１つの膜特性を検出するように構成され、筐体は、筐体の内部体積を内部処理体積から分割する可動封止板を含み、ならびに／あるいは筐体は、少なくとも１つの膜特性に関する少なくとも１つのセンサによって取得されたデータが強化されるように、内部処理体積とは独立して加圧されるように構成される。

いくつかの実施形態では、堆積を監視するための装置が、内部処理体積を有する処理チャンバと、内部処理体積の外部に配置された筐体であり、シャッタディスクが内部処理体積内で使用されていないときにシャッタディスクを受け入れるように構成された筐体と、シャッタディスクを筐体から内部処理体積へ前後に動かすように構成されたシャッタディスクアームと、シャッタディスクに一体化された少なくとも１つのセンサであり、内部処理体積内のペースティング処理後に、シャッタディスク上に堆積された材料の少なくとも１つの膜特性を判定するように構成された少なくとも１つのセンサと、を含む。

いくつかの実施形態では、この装置は、シャッタディスクに一体化された電源であり、少なくとも１つのセンサを励磁するように構成された電源と、筐体に一体化された誘導充電システムであり、シャッタディスクが筐体内に配置されたとき、少なくとも１つのセンサのための電源を励磁するように構成された誘導充電システムと、シャッタディスクに一体化された第１のメモリであり、少なくとも１つのセンサからの少なくとも１つの膜特性に関連付けられたデータを記憶するように構成された第１のメモリと、筐体内に配置された第２のメモリであり、シャッタディスクが筐体内に配置されたとき、有線伝達または無線伝達を介して、第１のメモリからの少なくとも１つの膜特性に関連付けられたデータを受け入れる第２のメモリと、筐体内に配置された通信ポートであり、第２のメモリまたは第１のメモリに接続しており、第２のメモリまたは第１のメモリからの記憶データを伝達し、有線データ伝達または無線データ伝達を実行するように構成された通信ポートとをさらに含むことができ、少なくとも１つのセンサは、シャッタディスク上にセンサアレイを形成する複数のセンサであり、センサアレイは、周波数偏移に基づいて材料の厚さを判定するように構成された共鳴アレイを含み、ならびに／あるいは材料は酸化マグネシウム（ＭｇＯ）であり、少なくとも１つのセンサは、ＭｇＯのマグネシウム対酸素比を判定するように構成される。

いくつかの実施形態では、堆積を監視するための装置が、処理チャンバの内部処理体積の外部に取り付けられるように構成された筐体であり、シャッタディスクが内部処理体積内で使用されていないときにシャッタディスクを受け入れるように構成された筐体と、筐体に一体化された少なくとも１つのセンサであり、内部処理体積内のペースティング処理後に、シャッタディスク上に堆積された材料の少なくとも１つの膜特性を判定するように構成された少なくとも１つのセンサと、筐体内に配置されたメモリであり、少なくとも１つのセンサからの少なくとも１つの膜特性に関連付けられたデータを受け入れるように構成されたメモリと、筐体内に配置された通信ポートであり、メモリからの記憶データまたは少なくとも１つのセンサからの実時間データを伝達し、有線データ伝達または無線データ伝達を含む通信ポートとを含む。

いくつかの実施形態では、この装置は、少なくとも１つのセンサが、シャッタディスク上に堆積されたＭｇＯのマグネシウム対酸素比を判定するように構成されたＸ線蛍光（ＸＲＦ）分析器、またはシャッタディスク上の堆積層の厚さを判定するように構成された微小電気機械システムセンサを含むことをさらに含むことができる。

他のさらなる実施形態は、以下に開示する。

上記で簡単に要約し、以下でより詳細に論じる本原理の実施形態は、添付の図面に示す本原理の例示的な実施形態を参照することによって理解されよう。しかし、本原理は他の等しく有効な実施形態も許容しうるため、添付の図面は本原理の典型的な実施形態のみを示しており、したがって範囲を限定すると見なされるべきではない。

本原理のいくつかの実施形態による、処理チャンバの概略断面側面図である。 本原理のいくつかの実施形態による、処理チャンバの一部分の概略断面側面図である。 本原理のいくつかの実施形態による、シャッタディスク筐体内に一体化されたセンサを有する処理チャンバの等角図である。 本原理のいくつかの実施形態による、処理チャンバの上面図である。 本原理のいくつかの実施形態による、処理チャンバの一部分の概略断面側面図である。 本原理のいくつかの実施形態による、シャッタディスク筐体に一体化されたメモリおよび誘導充電システムを有する処理チャンバの等角図である。 本原理のいくつかの実施形態による、誘導充電システムと相互作用するセンサが一体化されたシャッタディスクを示す図である。 本原理のいくつかの実施形態による、線形に位置合わせされたセンサアレイパターンを有するシャッタディスクの上面図である。 本原理のいくつかの実施形態による、分散型センサアレイパターンを有するシャッタディスクの上面図である。

理解を容易にするために、可能な場合、これらの図に共通の同一の要素を指すために、同一の参照番号を使用した。これらの図は、原寸に比例して描かれておらず、見やすいように簡略化されていることがある。さらなる記載がなくても、一実施形態の要素および特徴を他の実施形態にも有益に組み込むことができる。

本方法および装置は、ペースティング堆積のその場監視を提供する。シャッタディスク上の堆積を使用して、ペースティング処理の膜特性を判定する。いくつかの実施形態では、シャッタディスク上の堆積は、シャッタガレージ内のセンサまたはシャッタディスク上のセンサによって分析される。シャッタディスクを使用して堆積を分析することで、大きなチャンバ修正なく（シャッタディスクはすでにチャンバ設計の一部である）、その場堆積評価が実現される。シャッタディスクを使用して基板支持面を保護するため、シャッタディスクはウエハと同じ位置にあり、シャッタディスクから取得されるデータをウエハからのデータとして処理することができる。センサアレイを利用するいくつかの実施形態では、複数のデータ点を取得して、たとえば堆積の均一性などを示すウエハ堆積プロファイルを提供することができる。別の利点は、シャッタディスクにより、数日または一週間の製造遅延を招きうる試験のためのウエハの送出を必要とすることなく、その場評価が可能になることである。その場評価のさらに別の利点は、過度の生産遅延なく、連続的に最適化される処理の実施を確実にするために、シャッタディスクをより頻繁にまたは必要に応じて評価できることである。

いくつかの堆積処理では、たとえば磁気抵抗ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）スタックなどの高性能の半導体構造を提供するために、非常に正確な組成が必要とされる。ＭＲＡＭスタックは、非常に薄い（１０オングストローム未満）酸化マグネシウム（ＭｇＯ）層のマグネシウム対酸素比の変化の影響を非常に受けやすい。現場外試験のために試験ウエハをチャンバから取り出す必要がある場合、試験ウエハは環境に露出されると容易に酸化し、試験結果をゆがめる。本方法および装置により、分析のために試験ウエハを送出する必要なく、ＭｇＯ層のマグネシウム対酸素比のその場監視が可能になり、現場外試験の遅延なく、ＭＲＡＭの試験の精度および性能が増大する。加えて、性能および収率を増大させるために、その場結果に基づいて調整を加えることができ、実時間の処理フロー調整を加える（たとえば、追加のペースティングなどを実行してマグネシウム対酸素比などを調整する）ことが可能になる。本方法および装置はまた、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、論理構造、および／または相互接続などの他の半導体構造に使用することもできる。組み込まれた様々なセンサタイプを使用して、膜および構造の性能を最適化するために使用することができる膜の形態、膜の厚さ、および他のパラメータを判定することができる。

本明細書では、ペースティングは、シャッタディスクが基板支持体上の基板に取って代わったときの材料の堆積を含む。シャッタディスクが基板支持体上に位置する状態での堆積は、たとえば粒子低減の取組みの一部として、膜の性能および／もしくは純度を改善する方法の一部として、ならびに／または堆積材料を試験する処理の一部として実行することができる。本方法および装置は、堆積を迅速かつ頻繁にその場試験する能力を提供するため、ペースティング処理を厳密に試験の目的で材料の堆積のために使用することができる。

図１は、本原理の方法および装置を利用することができる例示的な処理チャンバ１００である。いくつかの実施形態では、複数カソードを有するＰＶＤチャンバ（たとえば、処理チャンバ１００）を使用することができる。処理チャンバ１００は、チャンバ本体１４０に（たとえば、頂部アダプタアセンブリ１４２を介して）取り付けられた対応する複数のターゲット（誘電体ターゲット１１０および／または金属ターゲット１１２）を有する複数のカソード１０６を含むことができる。いくつかの実施形態では、頂部アダプタアセンブリ１４２内にＲＦおよびＤＣカソードが交互に位置する。他の実施形態では、ＲＦカソードを他のＲＦカソードに隣接して配置することができ、ＤＣカソードも同様である。複数のＲＦカソードが使用されるとき、堆積処理中の干渉を低減させるように動作周波数をオフセットすることができる。たとえば、３つのＲＦカソードを有する構成では、第１のＲＦカソードを１３．５６ＭＨｚの周波数で動作させることができ、第２のＲＦカソードを１３．６６ＭＨｚ（＋１００ｋＨｚ）の周波数で動作させ、第３のＲＦカソードを１３．４６ＭＨｚ（－１００ｋＨｚ）の周波数で動作させる。オフセットは、±１００ｋＨｚである必要はない。オフセットは、所与の数のカソードに対するクロストークの防止に基づいて選択することができる。

ＲＦカソードは典型的に、ウエハ上の誘電体膜の堆積のために誘電体ターゲット１１０とともに使用される。ＤＣカソードは典型的に、ウエハ上の誘電体膜の堆積後、ペースティングのために金属ターゲット１１２とともに使用される。ペースティングは、堆積膜内の粒子形成および欠陥の可能性を低減させる。ペースティング中は、基板１３２が基板支持体１３０の支持面１３１から取り除かれ、ペースティング中に支持面１３１を保護するために、支持面１３１上にシャッタディスク１６４が配置される。シャッタディスク１６４は、シャッタディスク筐体１６６内に貯蔵され、シャフト１６０上で回転するシャッタディスクアーム１６２によって動かされる。ＲＦおよびＤＣカソードを含む処理チャンバを有することで、ペースティングおよび誘電体堆積を１つのチャンバ内で行うことができるため、より速いウエハの製造が可能になる。加えて、同じタイプの複数のカソードを有することで、ペースティングおよび堆積速度をより速くすることが可能になる。堆積速度がより速いということは、特定の膜厚さを実現するためにチャンバ内でウエハが使われる時間がより短いことを意味する。チャンバ内の時間または滞在時間を低減させる結果、ウエハの欠陥がより少なくなる。いくつかの実施形態では、金属ターゲット１１２は、たとえばタンタル、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、および／またはマグネシウムなどの金属から形成することができる。誘電体ターゲット１１０は、たとえば酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化チタンマグネシウム、および／または酸化タンタルマグネシウムなどの金属酸化物から形成することができる。他の金属および／または金属酸化物を使用することもできる。スパッタターゲットは所与の寿命を有しており、周期的な保守中に交換することができる。

上述したように、処理チャンバ１００はまた、基板１３２を支持するための基板支持体１３０を含む。処理チャンバ１００は開口（図示せず）（たとえば、スリットバルブ）を含み、この開口を通って、エンドエフェクタ（図示せず）が、基板１３２を基板支持体１３０の支持面１３１上へ下降させるためのリフトピン（図示せず）上へ基板１３２を配置するように延びることができる。図１に示すいくつかの実施形態では、ターゲット１１０、１１２は、支持面１３１に対して実質的に平行に配置される。基板支持体１３０は、基板支持体１３０内に配置されたバイアス電極１３８に整合ネットワーク１３４を介して結合されたバイアス源１３６を含む。頂部アダプタアセンブリ１４２は、処理チャンバ１００のチャンバ本体１４０の上部に結合され、接地される。カソード１０６は、ＤＣ電源１０８またはＲＦ電源１０２および付随するマグネトロンを有することができる。ＲＦ電源１０２の場合、ＲＦ電源１０２は、ＲＦ整合ネットワーク１０４を介してカソード１０６に結合される。

頂部アダプタアセンブリ１４２にはシールド１２１が回転可能に結合されており、シールド１２１はカソード１０６によって共用される。いくつかの実施形態では、シールド１２１は、シールド本体１２２およびシールド頂部１２０を含む。いくつかの実施形態では、シールド１２１は、１つの単体として一体化されたシールド本体１２２およびシールド頂部１２０の態様を有する。いくつかの実施形態では、シールド１２１は、３つ以上の部品とすることができる。同時にスパッタリングする必要のあるターゲットの数に応じて、シールド１２１は、対応する１つまたは複数のターゲットを露出させるための１つまたは複数の孔を有することができる。シールド１２１は、複数のターゲット１１０、１１２間の相互汚染を制限または除去することが有利である。シールド１２１は、シャフト１２３を介して頂部アダプタアセンブリ１４２に回転式に結合される。シャフト１２３は、結合器１１９を介してシールド１２１に取り付けられる。加えて、シールド１２１は回転可能であるため、シールド１２１のうち普通ならペースティングを受けないはずの区域が、ここではペースティングされるように動かされて、蓄積した堆積からの剥離および粒子形成を大幅に低減させる。１つまたは複数のシールドが、処理キットを形成することができる。処理キットは、堆積の蓄積のため、周期的な間隔で交換することができる。

シールド１２１とは反対側で、シャフト１２３にアクチュエータ１１６が結合される。アクチュエータ１１６は、矢印１４４によって示すようにシールド１２１を回転させ、矢印１４５によって示すようにシールド１２１を処理チャンバ１００の中心軸１４６に沿って垂直方向に上下に動かすように構成される。処理中、シールド１２１は、上方位置へ上昇させられる。シールド１２１の上昇位置は、処理ステップ中に使用されるターゲットを露出させるとともに、処理ステップ中に使用されないターゲットを保護する。上昇位置はまた、ＲＦ処理ステップのためにシールドを接地する。処理チャンバ１００は、処理チャンバ１００の内部体積１２５に処理ガスを供給するための処理ガス供給１２８をさらに含む。処理チャンバ１００はまた、処理チャンバ１００から処理ガスを排気するために内部体積１２５に流体結合された排気ポンプ１２４を含むことができる。いくつかの実施形態では、たとえば処理ガス供給１２８は、酸素および／または不活性ガスを内部体積１２５に供給することができる。

コントローラ１５０は概して、中央処理装置（ＣＰＵ）１５２、メモリ１５４、および支持回路１５６を含む。ＣＰＵ１５２は、工業環境で使用することができる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサとすることができる。支持回路１５６は、従来どおりＣＰＵ１５２に結合されており、キャッシュ、クロック回路、入出力サブシステム、電力供給などを備えることができる。メモリ１５４内には、上述した方法などのソフトウェアルーチンを記憶することができ、そのようなソフトウェアルーチンは、ＣＰＵ１５２によって実行されたとき、ＣＰＵ１５２を特別目的コンピュータ（コントローラ１５０）に変換する。ソフトウェアルーチンはまた、処理チャンバ１００から遠隔に位置する第２のコントローラ（図示せず）によって記憶および／または実行することもできる。

メモリ１５４は、ＣＰＵ１５２によって実行されたとき、半導体処理および機器の動作を容易にする命令を含むコンピュータ可読ストレージ媒体の形態である。メモリ１５４内の命令は、本原理の装置を実装するプログラムなどのプログラム製品の形態である。プログラムコードは、複数の異なるプログラミング言語のうちのいずれか１つに準拠することができる。一例では、本開示は、コンピュータシステムとともに使用するためにコンピュータ可読ストレージ媒体に記憶されたプログラム製品として実装することができる。プログラム製品のプログラムは、態様の機能を定義する。例示的なコンピュータ可読ストレージ媒体には、それだけに限定されるものではないが、情報が恒久的に記憶された書込み不可ストレージ媒体（たとえば、ＣＤ－ＲＯＭドライブによって可読のＣＤ－ＲＯＭディスク、フラッシュメモリ、ＲＯＭチップ、または任意のタイプの固体不揮発性半導体メモリなど、コンピュータ内の読取り専用メモリデバイス）、および変更可能な情報が記憶された書込み可能ストレージ媒体（たとえば、ディスケットドライブもしくはハードディスクドライブ内のフロッピーディスク、または任意のタイプの固体ランダムアクセス半導体メモリ）が含まれる。そのようなコンピュータ可読ストレージ媒体は、本明細書に記載する基板加熱システムの機能を指示するコンピュータ可読命令を保持するとき、本原理の態様である。

図２は、いくつかの実施形態による処理チャンバの一部分の断面図２００を示す。シャッタディスクアセンブリが、シャッタディスク２６４およびシャッタディスクアーム２６２を含むことができる。いくつかの実施形態では、シャッタディスクアセンブリはまた、時計回りおよび反時計回りの回転２２２の能力を有するシャフト２６０、シャッタディスクアセンブリの回転角を検出するためのシャフトセンサ２２４、ならびに／または処理手順のためにシャッタディスクアーム２６２および／もしくはシャッタディスク２６４をシャッタディスク筐体２６６からチャンバハウジング２０６内の基板支持体２０４へ動かすように、シャフト２６０を回転させる回転力を提供するためのアクチュエータ２２６を含むことができる。シャッタディスク２６４は、洗浄および／またはペースティングなどの処理中に基板支持体２０４の表面を保護するように、基板支持体２０４上に配置することができる。基板支持体２０４は、基板支持体２０４を支持するとともに電気的接続および／または冷却液などを提供するフィードスルーアセンブリ２１８を含む。基板支持体２０４は、矢印２１６によって示すように、処理中に上下に動くことができる。

いくつかの実施形態では、シャッタディスク筐体２６６は、シャッタディスク筐体２６６に一体化された少なくとも１つのセンサ２７０を含む。センサ２７０は、たとえばチャンバハウジング２０６の内部処理体積２２５内で行われるペースティング処理などの処理後、シャッタディスク上に堆積された材料の少なくとも１つの膜特性を判定するように構成される。いくつかの実施形態では、センサ２７０は、たとえば反射光測定センサなどの分光測定センサを含むことができる。いくつかの実施形態では、センサ２７０は、膜モルフォロジーセンサを含むことができる。いくつかの実施形態では、センサ２７０は、膜厚センサを含むことができる。いくつかの実施形態では、センサ２７０は、たとえばペースティング処理中にシャッタディスク２６４上に堆積された酸化マグネシウム（ＭｇＯ）材料のマグネシウム対酸素比を判定するように構成することができるＸ線蛍光（ＸＲＦ）分析器を含むことができる。いくつかの実施形態では、センサ２７０は、複数の膜特性の検出を同時に可能にするように、センサタイプの混合物を含むことができる。センサ２７０は、シャッタガレージ３０６とチャンバハウジング３０２との間に配置されたセンサ３０４を有するチャンバハウジング３０２を示す図３の等角図３００に示すシャッタディスク筐体２６６の一部として形成することができる。シャッタディスク筐体２６６はまた、センサ２７０と通信しているメモリ２７２を含むことができる。メモリ２７２は、たとえばシャッタディスク２６４上に堆積された材料に関連して取得したデータなどの情報を記憶するために、センサ２７０によって使用される。いくつかの実施形態では、メモリ２７２は、センサ２７０に一体化することができ、またはセンサ２７０とは別個にすることができる。シャッタディスク筐体２６６はまた、たとえばコントローラ１５０によってセンサ２７０からメモリ２７２および／または実時間データにアクセスするように構成することができる通信ポート２７４を含むことができる。通信ポート２７４からの通信経路２７６は、たとえばＷｉ－Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などを含む有線経路および／または無線経路などとすることができる。いくつかの実施形態では、通信ポート２７４は、センサ２７０の一部とすることができる。

いくつかの実施形態では、シャッタディスク２６４が内部処理体積２２５から動かされてシャッタディスク筐体２６６内に貯蔵された後、センサ２７０がシャッタディスク２６４上の単一の位置のみで読取りを行う。いくつかの実施形態では、シャッタディスク２６４がシャッタディスク筐体２６６に入るとすぐにセンサ２７０が起動される。センサ２７０は、図４に示すようにシャッタディスク２６４がセンサ２７０のそばを動くにつれて、複数のシャッタディスク箇所で複数の読取りを行う。図４は、内部処理体積内の基板支持体上の第１のシャッタディスク３０８が、センサ３０４を有するシャッタガレージ３０６内へ動かされている上面図４００を示す（新しい位置を点線の基板の輪郭３１０で示す）。いくつかの実施形態では、シャフトセンサ２２４は、センサの読取りに運動関連収差を導入することなく、シャッタディスク２６４上の異なる箇所で読取りを行うために、速度の制御および／またはシャッタディスクアセンブリの一時停止を行うように、センサ２７０とともに使用することができる。

いくつかの実施形態では、シャッタディスク筐体２６６はまた、矢印２９７によって示すように、任意選択の回転可能シャフト２９４に接続された任意選択のプラットフォーム２９６を含むことができる。任意選択の駆動アセンブリ２９２を使用して、任意選択の回転可能シャフト２９４および任意選択のプラットフォーム２９６を回転させることができる。任意選択の回転可能シャフト２９４および任意選択のプラットフォーム２９６は、シャッタディスクアーム２６２とは独立して動作することができる。シャッタディスクアーム２６２は、シャッタディスクアーム２６２をシャッタディスク筐体２６６内の定位置へ回転させて、シャッタディスクアセンブリのシャフト２６０を下降させる（２９８）ことによって、任意選択のプラットフォーム２９６上にシャッタディスクを配置することができる。シャッタディスク回転可能構成内のセンサ２７０は、シャッタディスク２６４がセンサ２７０付近を回転するにつれて、シャッタディスク２６４上に堆積された材料の１つまたは複数の読取りを行うことができる。

いくつかの実施形態では、センサ２７０は、シャッタディスク筐体２６６内の環境が調整された場合、より効率的に動作することができる。いくつかの実施形態では、シャッタディスク筐体２６６内に封止環境を生じさせるために、任意選択のポンプアセンブリ２９０を任意選択の可動封止板２８０とともに使用することができる。この封止環境を使用することで、チャンバハウジング２０６の内部処理体積２２５内の環境とは独立して、たとえばシャッタディスク筐体２６６内の圧力などのパラメータを制御することができる。封止板３１２も図３に示されている。任意選択のポンプアセンブリ２９０は、環境の変化を生じさせることを助けるように、コントローラ１５０と通信することができる。

本明細書に使用する例は、シャッタディスク上の頂面センサを示すことができるが、これらのセンサはシャッタディスクの底面にも同様に位置することもできることが、当業者には理解されよう。同様に、シャッタディスクの上に任意の誘導充電システムを配置することもできる。

図５は、いくつかの実施形態による処理チャンバの一部分の断面図５００を示す。いくつかの実施形態では、シャッタディスク筐体５６６はまた、たとえばコントローラ１５０によってメモリ２７２にアクセスするように構成することができる通信ポート２７４を含むことができる。いくつかの実施形態では、通信ポート２７４は、筐体メモリ５０６を迂回して、センサデータをセンサ５０８から直接アップロードするために、シャッタディスク５０４上のセンサ５０８との直接通信を可能にすることができる。通信ポート２７４からの通信経路２７６は、たとえばＷｉ－Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などを含む有線経路および／または無線経路などとすることができる。通信ポート２７４は、筐体メモリ５０６の一部とすることができ（図示）、またはメモリとは別個にすることができる（図示せず）。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのセンサ５０８が、シャッタディスク５０４上またはシャッタディスク５０４内に配置される。センサ５０８は、チャンバハウジング２０６の内部処理体積２２５内の処理中または処理後、シャッタディスク５０４上に堆積された材料から少なくとも１つの膜特性を判定することを可能にする。膜特性に関する情報は、シャッタディスク５０４内に記憶可能であり、次いでシャッタディスク５０４がシャッタディスク筐体５６６に戻るときに筐体メモリ５０６へアップロードされる。いくつかの実施形態では、シャッタディスク５０４内のセンサ５０８は、シャッタディスク筐体５６６に一体化された誘導充電システム５０２によって励磁される。シャッタディスク５０４内のメモリは、単一のメモリとすることができ、または個々のセンサごとにメモリを含むことができる。

いくつかの実施形態では、センサ５０８は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）式のセンサとすることができる。センサ５０８は、シャッタディスク５０４の表面全体にわたって共鳴を使用して、堆積された膜の厚さを判定するセンサアレイを含むことができる。堆積材料の厚さが増大するにつれて、周波数が偏移し、それにより厚さの変化の指標が提供される。いくつかの実施形態では、センサ５０８は、複数の異なるタイプのセンサまたは異なる検出範囲を有するセンサを含むことができる。たとえば、センサ５０８は、０～１０オングストロームの厚さ検出範囲を有するセンサＡ、８～２０オングストロームの厚さ検出範囲を有するセンサＢ、および１９～１００オングストロームの厚さ検出範囲を有するセンサＣを含むことができる。センサに対して可変範囲を有することで、広範囲の厚さ検出が可能になり、堆積の除去またはシャッタディスクの交換が必要になる前に、より大きい時間量にわたってそのシャッタディスクを使用することが可能になるはずである。いくつかの実施形態では、センサ５０８は、シャッタディスク５０４上の堆積の組成および／または内部構造を検出するセンサを含むことができる。堆積の組成を検出するセンサを使用して、堆積材料の酸素レベルを判定することができる。内部構造を検出するセンサを使用して、堆積材料の結晶構造などを判定することができる。いくつかの実施形態では、センサは、電気測定を利用して膜特性を判定することができる。いくつかの実施形態では、センサ５０８は、交換可能および／または再構成可能とすることができる。いくつかの実施形態では、シャッタディスク５０４上のセンサタイプおよび／またはセンサ配置の混合を可能にするように、センサの取付けを標準化することができる。このとき、処理またはチャンバタイプなどに基づいて、シャッタディスクの「ブランク」を構成することができ、コアディスクが構成可能になり、より広範囲の処理およびチャンバにおいて使用することができるため、センサに基づくシャッタディスクのコストを大幅に低減させることができる。

いくつかの実施形態では、センサ５０８は、異なるパターンで配置された複数のセンサを含むことができる。図８は、いくつかの実施形態による線形に位置合わせされたセンサパターンを有するシャッタディスク５０４の上面図８００を示す。線形に位置合わせされたセンサパターンを使用して、シャッタディスク５０４にわたって膜の厚さまたはプロファイルを判定し、たとえば縁部の厚さおよび中心の厚さを確認することができる。図９は、いくつかの実施形態による分散型センサパターンを有するシャッタディスク５０４の上面図９００を示す。分散型センサパターンを使用して、シャッタディスク５０４の表面全体にわたって膜の均一性を判定することができる。測定される膜特性のタイプに基づいて、多くの他の異なるパターンを使用することもできることが、当業者には理解されよう。

図６は、いくつかの実施形態によるシャッタディスク筐体６０２に一体化されたメモリ６０６および誘導充電システム６０４を有するチャンバハウジング３０２の等角図６００を示す。いくつかの実施形態では、上述したように、通信ポート６０８が、シャッタディスク上のセンサから取得された情報への外部アクセスを提供する。図７は、いくつかの実施形態による誘導充電システム５０２と相互作用するセンサ５０８が一体化されたシャッタディスク５０４の断面図を示す。いくつかの実施形態では、シャッタディスク５０４内のセンサ５０８は、シャッタディスク５０４が内部処理体積内にあるとき、少なくとも１つの電源７０２を使用して、センサ５０８および／またはローカルセンサメモリ７１０にエネルギーを提供する。ローカルセンサメモリ７１０により、センサ５０８は、シャッタディスク５０４がシャッタディスク筐体５６６へ戻ったとき、筐体メモリ５０６にアップロードするためのセンサデータをシャッタディスク５０４上に記憶することが可能になる。いくつかの実施形態では、ローカルセンサメモリ７１０は、センサごとに別個のメモリと連合しており（図示）、かつ／またはシャッタディスク５０４上の複数のセンサに対する単一のメモリである（図示せず）。電源７０２は、複数のセンサに対する単一の電源とすることができ（図示せず）、または個々のセンサに対して複数のより小さい電源を含むことができる（図示）。電源７０２は、電荷を保持するための容量要素と、誘導充電システム５０２の誘導電力要素７０６によって生成された磁場７０４によって励起される誘導要素（たとえば、巻線）とを含むことができる。誘導充電システム５０２はまた、電源７０２の誘導要素を励起する磁場を生成させるように、誘導電力要素７０６を励起する電力供給７０８を含むことができる。

いくつかの実施形態では、センサを有するシャッタディスクを、センサを有するシャッタディスク筐体とともに使用することもできることが、当業者には理解されよう。いくつかの実施形態では、より正確な堆積膜特性を得るために、シャッタディスクセンサをシャッタディスク筐体センサとともに動作することができる。たとえば、シャッタディスクセンサによって膜均一性データを個別の箇所で集めることができ、シャッタディスクがシャッタディスク筐体内へ動かされるとき、この膜均一性データをシャッタディスク筐体内の走査センサによって確認することができる。いくつかの実施形態では、シャッタディスクセンサおよびシャッタディスク筐体センサは、堆積膜特性の異なる態様（たとえば、膜厚さおよび膜モルフォロジーなど）に関する情報を提供するように動作することができ、シャッタディスクセンサのみまたはシャッタディスク筐体センサのみを使用するより多くの膜特性データを提供することができる。

本原理による実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはこれらの任意の組合せで実装することができる。実施形態はまた、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体を使用して記憶された命令として実装することができ、そのような命令は、１つまたは複数のプロセッサによって読み取って実行することができる。コンピュータ可読媒体は、機械（たとえば、コンピューティングプラットフォームまたは１つもしくは複数のコンピューティングプラットフォーム上で実行される「仮想機械」）によって可読の形態で情報を記憶または伝送する任意の機構を含むことができる。たとえば、コンピュータ可読媒体は、任意の好適な形態の揮発性または不揮発性メモリを含むことができる。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読媒体は、非一時的コンピュータ可読媒体を含むことができる。

上記は本原理の実施形態を対象とするが、本原理の基本的な範囲から逸脱することなく、本原理の他のさらなる実施形態を考案することができる。

Claims (20)

1. 堆積を監視するための装置であって、
   内部処理体積を有する処理チャンバと、
   前記内部処理体積の外部に配置された筐体であり、シャッタディスクが前記内部処理体積内で使用されていないときに前記シャッタディスクを受け入れるように構成された筐体と、
   前記シャッタディスクを前記筐体から前記内部処理体積へ前後に動かすように構成されたシャッタディスクアームと、
   前記筐体に一体化された少なくとも１つのセンサであり、前記内部処理体積内のペースティング処理後に、前記シャッタディスク上に堆積された材料の少なくとも１つの膜特性を判定するように構成された少なくとも１つのセンサと、
   を備える、装置。
2. 前記筐体内に配置されたメモリであり、前記少なくとも１つのセンサからの前記少なくとも１つの膜特性に関連付けられたデータを受け入れるメモリ
   をさらに含む、請求項１に記載の装置。
3. 筐体内に配置された通信ポートであり、前記メモリまたは前記少なくとも１つのセンサを外部デバイスに接続し、前記メモリからの記憶データまたは前記少なくとも１つのセンサからの実時間データを伝達し、有線データ伝達または無線データ伝達を含む通信ポート
   をさらに含む、請求項２に記載の装置。
4. 前記少なくとも１つのセンサが、分光センサ、膜モルフォロジーセンサ、または膜厚センサを含む、請求項１に記載の装置。
5. 前記分光センサが、前記シャッタディスクの少なくとも上面に堆積された前記材料の前記少なくとも１つの膜特性を判定するＸ線蛍光（ＸＲＦ）分析器を含む、請求項４に記載の装置。
6. 前記材料が、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）であり、前記少なくとも１つの膜特性が、前記ＭｇＯのマグネシウム対酸素比を含む、請求項５に記載の装置。
7. 前記シャッタディスクアームが、前記シャッタディスクの表面上の２つ以上の箇所が前記少なくとも１つのセンサに露出されるように、前記筐体内で前記シャッタディスクを回転させるように構成されている、請求項１に記載の装置。
8. 前記少なくとも１つのセンサは、前記シャッタディスクが前記筐体に入るとき、前記少なくとも１つの膜特性を検出するように構成されている、請求項１に記載の装置。
9. 前記筐体が、前記筐体の内部体積を前記内部処理体積から分割する可動封止板を含む、請求項１に記載の装置。
10. 前記筐体が、前記少なくとも１つの膜特性に関する前記少なくとも１つのセンサによって取得されたデータが強化されるように、前記内部処理体積とは独立して加圧されるように構成されている、請求項９に記載の装置。
11. 堆積を監視するための装置であって、
    内部処理体積を有する処理チャンバと、
    前記内部処理体積の外部に配置された筐体であり、シャッタディスクが前記内部処理体積内で使用されていないときに前記シャッタディスクを受け入れるように構成された筐体と、
    前記シャッタディスクを前記筐体から前記内部処理体積へ前後に動かすように構成されたシャッタディスクアームと、
    前記シャッタディスクに一体化された少なくとも１つのセンサであり、前記内部処理体積内のペースティング処理後に、前記シャッタディスク上に堆積された材料の少なくとも１つの膜特性を判定するように構成された少なくとも１つのセンサと、
    を備える、装置。
12. 前記シャッタディスクに一体化された電源であり、前記少なくとも１つのセンサを励磁するように構成された電源と、
    前記筐体に一体化された誘導充電システムであり、前記シャッタディスクが前記筐体内に配置されたとき、前記少なくとも１つのセンサのための前記電源を励磁するように構成された誘導充電システムと、
    をさらに備える、請求項１１に記載の装置。
13. 前記シャッタディスクに一体化された第１のメモリであり、前記少なくとも１つのセンサからの前記少なくとも１つの膜特性に関連付けられたデータを記憶するように構成された第１のメモリ
    をさらに備える、請求項１１に記載の装置。
14. 前記筐体内に配置された第２のメモリであり、前記シャッタディスクが前記筐体内に配置されたとき、有線伝達または無線伝達を介して、前記第１のメモリからの前記少なくとも１つの膜特性に関連付けられたデータを受け入れる第２のメモリ
    をさらに備える、請求項１３に記載の装置。
15. 前記筐体内に配置された通信ポートであり、前記第２のメモリまたは前記第１のメモリに接続しており、前記第２のメモリまたは前記第１のメモリからの記憶データを伝達し、有線データ伝達または無線データ伝達を実行するように構成された通信ポート
    をさらに含む、請求項１４に記載の装置。
16. 前記少なくとも１つのセンサが、前記シャッタディスク上にセンサアレイを形成する複数のセンサである、請求項１１に記載の装置。
17. 前記センサアレイが、周波数偏移に基づいて前記材料の厚さを判定するように構成された共鳴アレイを含む、請求項１６に記載の装置。
18. 前記材料が、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）であり、前記少なくとも１つのセンサが、前記ＭｇＯのマグネシウム対酸素比を判定するように構成されている、請求項１１に記載の装置。
19. 堆積を監視するための装置であって、
    処理チャンバの内部処理体積の外部に取り付けられるように構成された筐体であり、シャッタディスクが前記内部処理体積内で使用されていないときに前記シャッタディスクを受け入れるように構成された筐体と、
    前記筐体に一体化された少なくとも１つのセンサであり、前記内部処理体積内のペースティング処理後に、前記シャッタディスク上に堆積された材料の少なくとも１つの膜特性を判定するように構成された少なくとも１つのセンサと、
    前記筐体内に配置されたメモリであり、前記少なくとも１つのセンサからの前記少なくとも１つの膜特性に関連付けられたデータを受け入れるように構成されたメモリと、
    前記筐体内に配置された通信ポートであり、前記メモリからの記憶データまたは前記少なくとも１つのセンサからの実時間データを伝達し、有線データ伝達または無線データ伝達を含む通信ポートと、
    を備える、装置。
20. 前記少なくとも１つのセンサが、前記シャッタディスク上に堆積されたＭｇＯのマグネシウム対酸素比を判定するように構成されたＸ線蛍光（ＸＲＦ）分析器、または前記シャッタディスク上の堆積層の厚さを判定するように構成された微小電気機械システムセンサを含む、請求項１９に記載の装置。

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