JP5137573B2 - パラメータ測定の歪みを小さくする方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、加工品の加工、より詳細には、電子デバイス製品の加工に関する実質的に精確なパラメーターデータを測定する方法および装置に関する。

高価値な製品を生産するための加工品の加工は、プロセスパラメータを精確に測定することにより、加工の段階を最適化し、かつ精確に管理する必要がある。パラメータ測定の精度および信頼性は、加工能力および製品歩留まりを決める上での重要な要因である。

プロセスパラメータを測定するために利用できるいくつかの技術およびセンサ装置に関する記載は、技術文献および特許文献で入手できる。こうした技術例のいくつかが、米国特許第６，７４１，９４５号、同第６，７３８，７２２号、同第６，６９１，０６８号、同第６，５４２，８３５号、同第６，２４４，１２１号、同第６，０５１，４４３号、同第６，０３３，９２２号、同第５，９８９，３４９号、同第５，９６７，６６１号、および同第５，９０７，８２０号に記載されており、これら特許全てを全体に亘って引用して本明細書に組み込む。

利用できる技術のいくつかは、支持体上の検出器に結合された電子回路モジュールを用いる。すなわち、センサおよび電子回路モジュールは、測定対象である加工条件に曝される単一ユニットの一部である。電子回路モジュールは、自律的な情報処理能力、無線通信能力、および電子制御される他の搭載可能な能力等を有するセンサ装置にとって必要である。用途によっては、電子回路モジュールの存在が、パラメータ測定において歪みを発生させることがある。

言うまでもなく、モジュールによる歪みの影響は、ハイレベルな測定精度を必要としない場合は無視してもよい。しかし、電子デバイス用および光学デバイス用の半導体ウェーハならびにフラットパネルディスプレイ製造用の基板等の、高価値な加工品の加工で必要な重要なプロセスの段階によっては、プロセスパラメータの測定に高精度を要求するものがあるのは事実である。このような用途では、温度等のパラメータの測定は、特に加工品全域における温度を一様にするために、極度に精確であることが必要である。更に、高価値な基板を加工するための加工設備の製造、較正、研究開発に関わる用途では、設備の動作が測定精度により制限されてしまうので、高精度測定が要求される。不精確なデータにより、場合によっては数百万ドルにのぼる製品損失が発生することもある。あるいは、不精確なデータに基づいて加工条件が最適化されるので、不精確なデータにより、性能の低い製品が生産されることにもなってしまう。

パラメータの歪みが少ない状態で、空間分解能および／または時間分解能のプロセスパラメータ測定等のデータを取得するための高精度な方法および装置を必要としている数多くの用途がある。重要な用途の一例は、半導体ウェーハ、フラットパネルディスプレイ、およびリソグラフィマスク等の加工品の均一な加工である。更に、加工設備操業時における実際の加工条件へ実質的に擾乱を与えないようにして加工データを収集できる高精度な方法および装置に対するニーズがある。
米国特許第６，７４１，９４５号 米国特許第６，７３８，７２２号 米国特許第６，６９１，０６８号 米国特許第６，５４２，８３５号 米国特許第６，２４４，１２１号、 米国特許第６，０５１，４４３号、 米国特許第６，０３３，９２２号、 米国特許第５，９８９，３４９号、 米国特許第５，９６７，６６１号、 米国特許第５，９０７，８２０号

本発明の目的は、加工品を加工するために用いる測定されたパラメーターデータの精度を向上させることができる方法および装置を提供することである。本発明の一態様には、測定装置によって生じる測定の歪みを小さくして、加工条件を測定する方法が含まれる。測定には、加工および加工ツールを監視し、管理し、そして最適化するためのデータ等の用途に対するデータが含まれる。本発明の別の態様には、加工および加工ツールを監視し、管理し、そして最適化するデータを生成する等の用途に対する実質的に精確なデータを測定するための装置が含まれる。

言うまでもなく、本発明はその適用において、以下の説明または図面で示す構造の詳細、および構成部品の編成に限定されない。本発明は、他の実施の形態に対応でき、かつ多様な方法で実施および実行できる。更に、言うまでもなく、本明細書で使用する熟語および用語は説明のためであって、限定と見なすべきではない。

このように、当業者には言うまでもないが、本開示を基礎とする本概念は、本発明の態様を実行するために、他の構造、方法、およびシステムの設計に対する基本として、直ちに利用できよう。従って、重要なことは、本発明の精神および範囲から逸脱しない範囲で、請求項はかかる均等な構造を含むとみなされる点である。

本発明の上記および更なる追加の特徴および利点は、特定の実施の形態に関する以下の詳細な説明、特に付帯の図面と併せて検討することにより明らかとなろう。

請求項１の発明は、センサ装置であって：
剛性のある表面を有するベース；
前記ベースと物理的に接触している少なくとも一個のセンサ；および、
情報処理のための構成部品と、少なくとも一個の前記構成部品を前記ベースの表面から離して浮揚させるための支持構造とを備える電子回路モジュール；を備え、
前記少なくとも一個のセンサは、プロセスパラメータの測定値を表す信号を提供するよう前記構成部品と接続され、
前記支持構造が：
前記測定が、前記電子回路モジュールの存在による擾乱を受けず、かつ前記電子回路モジュールが、前記ベースから前記電子回路モジュールへ伝達された熱により損傷を受けないようにする熱抵抗；および、
前記センサからの前記測定値が、前記電子回路モジュールの存在による擾乱を受けないようにする熱質量；の内の少なくとも一方を有すると共に、
前記支持構造は、少なくとも曲げられる部分を有しており、又は少なくとも前記支持構造の一部は、曲げられる、センサ装置とした。

請求項２の発明は、前記曲げられる部分又は前記曲げられる支持構造の一部は、前記ベースに接続される、請求項１のセンサ装置とした。

請求項３の発明は、前記ベースから離れて浮揚する前記構成部品の内の少なくとも一個は、閉位置または開位置で保持できる、請求項１のセンサ装置とした。

請求項４の発明は、情報処理のための前記構成部品が、第１位置から第２位置に移動できるように、情報処理のための前記構成部品と前記支持構造とが曲げられるように結合される、請求項１のセンサ装置とした。

請求項５の発明は、情報処理のための前記構成部品を相互接続するプリント回路基板を更に備え、情報処理のための前記構成部品が第１位置から第２位置に移動できるように、前記プリント回路基板が前記支持構造へ曲げられるように結合される、請求項１のセンサ装置とした。

請求項６の発明は、情報処理のための前記構成部品を相互接続するフレキシブルプリント回路基板を更に備え、情報処理のための前記構成部品が第１位置から第２位置に移動できるように、前記プリント回路基板が前記支持構造へ曲げられるように結合される、請求項１のセンサ装置とした。

請求項７の発明は、前記支持構造が、前記信号を受信するように前記少なくとも一個のセンサに接続されるフレキシブルプリント回路基板を備える、請求項１のセンサ装置とした。

請求項８の発明は、情報処理のための前記構成部品と前記少なくとも一個のセンサとの間の電気通信のための回路構成を更に備える、請求項１のセンサ装置とした。

請求項９の発明は、前記ベースが半導体ウェーハを備える、請求項１のセンサ装置とした。

請求項１０の発明は、前記ベースがリソグラフィマスクのための基板を備える、請求項１のセンサ装置とした。

請求項１１の発明は、前記少なくとも一個のセンサが温度センサを備える、請求項１のセンサ装置とした。

請求項１２の発明は、前記少なくとも一個のセンサが、温度依存性抵抗センサ、サーミスタ、および熱電対から成るグループから選択された複数の温度センサを備える、請求項１のセンサ装置とした。

請求項１３の発明は、前記少なくとも一個のセンサが、エッチングレートセンサ、堆積レートセンサ、熱流束センサ、光放射センサ、および比抵抗センサから成るグループから選択された複数のセンサを備える、請求項１のセンサ装置とした。

請求項１４の発明は、前記プリント回路基板を前記第１位置に保持するためのラッチ機構を更に備える、請求項５のセンサ装置とした。

請求項１５の発明は、シリコンウェーハを加工するための温度を測定するためのセンサ装置であって、前記センサ装置は：
シリコンウェーハ；
温度測定値を提供するために、前記シリコンウェーハと物理的に接触している複数の温度センサ；および、
前記シリコンウェーハ上に搭載されている少なくとも一個の電子回路モジュール；を備え、
前記電子回路モジュールは、情報プロセッサ、電源、ポリイミドを含むフレキシブル集積回路基板、およびポリイミドを含む支持構造を備え、前記情報プロセッサ、前記電源、および前記センサは、前記フレキシブル回路基板を介して相互接続され、よって前記情報プロセッサは、前記電源から電力を、前記センサから信号を受けることができ、前記支持構造は、前記フレキシブル回路基板に曲げられるように結合され、前記支持構造は、前記センサから前記フレキシブル回路基板へ信号を伝送するための電気回路を有し、前記支持構造は、前記シリコンウェーハと物理的に接触する曲げられる部分を有し、前記支持構造は、前記シリコンウェーハの表面から離れて前記情報プロセッサおよび前記電源を浮揚させるよう構成され、前記支持構造は、前記センサからの温度測定値が、前記電子回路モジュールの存在による擾乱を受けず、かつ前記電子回路モジュールが、前記シリコンウェーハから前記電子回路モジュールへ伝達された熱による損傷を受けないように、前記シリコンウェーハと前記電子回路モジュールとの間の熱伝達速度を提供するよう構成され、前記支持構造は、前記プリント回路基板を所定の位置に保持するためのラッチ機構を有する；センサ装置とした。

請求項１６の発明は、ベース上へ搭載するためのセンサ装置用の電子回路モジュールであって、前記ベースは、当該ベース上に搭載された少なくとも一個のセンサを有し、前記電子回路モジュールは、前記センサから信号を受信するよう少なくとも一個のセンサに接続され、前記電子回路モジュールは：
配線、および複数の電気接点を有するフレキシブル回路基板を備える底部；
回路基板、および情報を電子処理するための複数の構成部品を備える上部；および、
前記底部と前記上部との間を結合するフレキシブル回路基板またはリボンケーブルを備える中央部；を備え、前記底部は、支持のために前記ベースと物理的に接触し、前記中央部は前記ベースから離れて延在し、
前記底部に平面の誘導コイルを備え、前記コイルは、誘導結合した電力を受信するよう構成され、前記コイルは、前記複数の構成部品の内の少なくとも一つに電力を供給するために前記上部に接続されている、電子回路モジュールとした。

請求項１７の発明は、電子回路モジュールを用いる方法であって、
前記電子回路モジュールは、
ベースに取り付けるためのセンサ装置用の電子回路モジュールであって、前記ベースは、
当該ベース上に搭載された少なくとも一個のセンサを有し、前記電子回路モジュールは、
前記センサから信号を受信するように少なくとも一個のセンサに接続され、前記電子回路
モジュールは：
配線と、複数の電気接点とを有する回路基板を備える底部；
回路基板と、情報を電子処理するための複数の構成部品とを備える遠隔部；
可逆的な電気接続が可能となるように構成される第１電気コネクタ；
可逆的な電気接続が可能となるように構成される第２電気コネクタ；および、
情報を伝送するための構造を備える中央部；を備え、前記中央部は、第１端部および第２端部を有し、前記中央部の前記第１端部は、前記第１電気コネクタにより前記底部に結合され、前記中央部の前記第２端部は、前記第２電気コネクタにより前記遠隔部に結合され、前記底部は、前記ベースと物理的に接続され、
前記方法は：
第１リボンケーブルまたは第１プリント回路基板を備えるよう前記中央部を構成する段階；
第１用途に対して前記電子回路モジュールを用いる段階；
前記第１リボンケーブルまたは前記第１プリント回路基板を、前記第１リボンケーブルまたは前記第１プリント回路基板より短い第２リボンケーブルまたは第２プリント回路基板で置換する段階；および、
第２用途に対して前記電子回路モジュールを用いる段階；を含む、方法とした。

請求項１８の発明は、前記第２用途に対して前記電子回路モジュールを用いる段階の後、前記第２リボンケーブルまたは前記第２プリント回路基板より長い第３リボンケーブルまたは第３プリント回路基板を備えるように前記中央部を構成する段階を更に含むことを特徴とする、請求項１７の方法とした。

センサ装置であって、センサ、ベース、ならびに少なくとも一個の電子構成部品およびフレキシブル回路基板を備える電子回路モジュールを備え、前記少なくとも一個の電子構成部品は前記フレキシブル回路基板上に支持され、前記フレキシブル回路基板は前記ベースと物理的に接触し、前記フレキシブル回路基板は前記センサとの間の電気的結合を有するセンサ装置とした。

本発明の実施の形態の動作を、主として、半導体デバイス、リソグラフィマスク、およびフラットパネルディスプレイを加工するために用いられるプロセス等の、電子デバイス製造プロセスの文脈で、以下説明する。更に、説明の大半は、プロセスの特性として温度を測定する用途について行う。しかし、言うまでもなく本発明による実施の形態は、プロセスの特性を計測するために用いられるとともに、温度の関数であり、加工の条件における時間的な及び/あるいは空間的な変動に左右される加工品の基本的にはあらゆるプロセスの段階に適用可能な応答モデルを生成ずるために用いられる。本発明の実施の形態は温度測定に限定されず、また電子デバイス製造用途にも限定されない。以下の図の説明では、図面間で共通な、実質的に同一の要素または段階を指す場合に同一の数字を用いる。

本発明の一実施の形態によるセンサ装置１００のブロック図を示す図１を参照する。センサ装置１００は、加工品を加工するためのパラメーターデータを測定できるように構成される。センサ装置１００には、ベース１１０、ベースの上または中に支持されるセンサ、好ましくは複数のセンサ１２０、および電子回路モジュール１３０が含まれる。電子回路モジュール１３０には、電子構成部品１３４、および電子回路モジュール支持構造１３８が含まれる。好ましい実施の形態では、電子構成部品１３４には、情報プロセッサおよび情報プロセッサの動作にとって必要になるかもしれない付加的な電子構成部品が収容される。一般に、電子回路モジュール１３０には、情報プロセッサ用の電源が収容される。電子回路モジュール１３０には、例えば、無線通信のための構成部品等の、情報を送受信するための構成部品も収容される。電子回路モジュール１３０は、電子回路モジュールの構成部品を相互接続し、電子回路モジュールを少なくとも一個のセンサ、または複数センサ１２０に接続するためのプリント回路基板を備えるのが好ましい。センサ１２０は、センサ１２０の生成信号が情報プロセッサへの入力として供給できるように、情報プロセッサと接続されている。言いかえると、本発明の一実施の形態は、電子回路モジュールの構成部品を相互接続するとともに、電子回路モジュールをセンサ１２０に接続する方法を用いて得られる電子回路モジュールである。

選択的に、半導体を加工する用途での本発明のいくつかの実施の形態では、ベース１１０が半導体ウェーハを備える。同様に、フラットパネルディスプレイ用途でのベース１１０は、フラットパネルディスプレイ基板を；リソグラフィマスク用途でのベース１１０は、リソグラフィマスク基板を備えることができる。好ましい実施の形態では、ベース１１０は、半導体ウェーハ、リソグラフィマスク基板、およびフラットパネルディスプレイ基板等の構造である。一般に、ベース１１０は、実質的に加工品と類似するよう構成され、より好ましくは、ベース１１０が加工品を備える。

センサ１２０は、加工および加工ツールを代表する幾つかの基本的かつ局部的なプロセスパラメータに比例する電気信号を提供するように設計される。半導体プロセス、およびフラットパネルディスプレイプロセス等の用途に対して重要なプロセスパラメータの例には、温度、反り、応力／歪み、エッチングレート、堆積率、高周波（ＲＦ）帯域、プラズマ電位、熱流束、イオン束、光等の電磁束、および、温度の関数であるか、またはセンサ装置の温度により影響される、任意のプロセスパラメータが含まれる。

典型的なセンサの種類の例には、温度測定用抵抗温度デバイス（ＲＴＤ）センサ、温度測定用サーミスタ、プラズマ電位およびイオン束を測定するための定義領域プローブ、エッチングレートを測定するためのＶａｎｄｅｒ Ｐａｕｗクロス、プラズマ電位を測定するための絶縁電界トランジスタ、およびイオン束およびＲＦ帯域を測定するための電流ループが含まれる。センサの個数および種類は、特定用途およびプロセス要件に基づいて選択する。

センサ装置を用いて温度を測定する場合、電子回路モジュールの存在が、測定対象である温度フィールドを歪ませる。ベース１１０から電子回路モジュールに流れ込むエネルギー量を減少させ、電子回路モジュールの熱容量を減少させ、そしてベース１１０と電子回路モジュール１３０との間の熱抵抗を増加させることにより、歪みを小さくさせることができる。電子回路モジュール１３０の熱容量の減少は、ａ）電子構成部品１３４に非常に小型の構成部品を用いることにより、モジュールの全体サイズを縮小して熱容量を減少させる、ｂ）電子回路モジュール支持体１３８の表面積および厚さを小さくして、同じく熱容量を減少させる、ｃ）電子回路モジュール支持体１３８に、気体を閉じ込めず、露出した構成部品の対流加熱を可能にする開口側面を設ける、ことにより実施できる。更に、電子構成部品１３４の対流加熱は、ベース１１０から直接引き出すエネルギー量を減少させる。ベース１１０と電子回路モジュール１３０との間の熱抵抗の増加は、ａ）電子回路モジュール支持体１３８と、ベース１１０との間の表面接触面積の減少、および接着剤の廃止、ｂ）電子構成部品１３４と、電子回路モジュール支持体１３８との間の表面接触面積の減少、により実施できる。実際に、モジュールの歪みの影響を完全に除去することはできない。しかしながら、本発明の実施の形態により、歪みの影響を最小限に抑える方法および装置が提供される。

本発明の一実施の形態では、電子回路モジュール支持構造１３８は、電子回路モジュール１３０の温度平衡のために、熱容量を小さくし、かつベース１１０に対する高い熱抵抗を有するように構成される。その結果、電子回路モジュール支持構造１３８は、電子構成部品１３４が温度平衡する時定数を最大化するよう構成する。熱質量が低くなるように電子回路モジュール１３０を構成すると、起こりうる温度歪みの振幅が最小化される。温度平衡の時定数を長くするよう電子回路モジュール１３０を構成すると、歪みの振幅が減少し、電子構成部品１３４が加熱される速度が低下する。この意義は、時定数を長くすることにより、初期の過渡的加熱段階におけるセンサ性能を改善できるとともに、典型的には、電子構成部品１３４が好ましくない高温に達する前に、測定サイクル全体を終えることができる点である。言いかえると、過渡的温度または温度関連情報が擾乱を実質的に受けないでいるように、温度歪みの影響が抑圧される、ということである。

本発明の別の実施の形態では、電子回路モジュール支持構造１３８は、支持構造が以下の内の少なくとも一方を有するように構成する。すなわち測定値が電子回路モジュールの存在による擾乱を実質的に受けず、かつベースから電子回路モジュールへの熱伝達による損傷を電子回路モジュールが実質的に受けないようにする熱抵抗；およびセンサからの測定値が電子回路モジュールの存在により擾乱を実質的に受けないようにする熱質量。電子回路モジュールは、センサが行う測定の熱歪みを実質的に防ぐのに十分な、熱伝達特性および熱容量特性を有するように構成する。

用途によっては、電子構成部品１３４の温度平衡のために長くした時定数に起因するベース１１０と電子回路モジュール１３０との間の高い熱抵抗による影響がある。より詳細には、電子回路モジュールは、ベース温度と異なる温度のままとなり、この温度差が用途によっては好ましくないことがある。本発明の代替の実施の形態では、電子回路モジュールが、ベースとの間で最小熱量を交換しつつ、ベース温度と実質的に同一の平衡温度に達するように、電子回路モジュールの特性を選択する。ある編成では、電子回路モジュールは、周囲ガスからの対流により熱を引き出せる。

本発明の一実施の形態では、電子構成部品１３４には、電力を必要とする情報プロセッサと他の電子構成部品に電力を供給するバッテリとが含まれる。本発明の実施の形態での使用に適する市販バッテリのいくつかは、温度に敏感である。例えば、バッテリによっては高温で動作不能、つまりバッテリによっては、急速な温度変動により性能が低下する。電子構成部品１３４の他の要素が温度に敏感な場合もある。言いかえると、電子回路モジュール１３４の高温または急速な温度変化を避けることが、センサ装置技術では好ましい。温度平衡に対して長い時定数を有するように電子回路モジュール１３０を構成することは、電子構成部品１３４の温度感度に起因する問題のいくつかを軽減するのに役立つ。すなわち、電子回路モジュールが存在することによる測定の温度歪みを低下させるのに加えて、この利点は達成される。この意味は、温度に敏感なバッテリが緩やかに加熱、冷却されるだけとなるので、バッテリ寿命が長くなり、センサ装置の所有経費削減になるということでもある。

本発明の一実施の形態によるセンサ装置１４０の上面図を示す図２を参照する。センサ装置１４０には、ベース１１２、複数のセンサ１２０、電子回路モジュール１３０、およびセンサ１２０を電子回路モジュール１３０と接続するメタル配線１４２が含まれる。ベース１１２は、シリコンウェーハ等およびガリウムヒ素等の半導体ウェーハのほぼ全体を備える。センサ１２０および電子回路モジュール１３０はベース１１２上に支持される。ベース１１２、センサ１２０、および電子回路モジュール１３０は、図１の実施の形態で説明したものと基本的に同一である。より詳細には、電子回路モジュール１３０は、温度平衡のために小さな熱質量および長い時定数を有するように構成される。

本発明の実施の形態で、多様な構成を電子回路モジュールに用いてもよい。実施例のいくつかを図３、図４、図５、図６、図７、図８を参照して提示する。本発明の一実施の形態によるセンサ装置１５０の側面図を図３に示す。センサ装置１５０は、ベース１１２、センサ１２０、ならびに電子回路モジュール支持構造１５２と電子構成部品１５５とを含む電子回路モジュールを含む。電子回路モジュール支持構造１５２は、ベース１１２上の電子構成部品１５５を支持するように示されている。言いかえると、支持構造１５２は、電子構成部品１５５をベース１１２から分離させ、かつベース１１２と電子構成部品１５５とを物理的に連結している。

本発明の実施の形態では、支持構造１５２は、電子構成部品１５５のものと同様な電子構成部品を含まなくてもよい。その結果、ベース１１２に物理的に接触している電子回路モジュールの部分に、小さな熱容量を提供するように、小さな質量および小さな比熱容量を有するように支持構造１５２を構成するのが好ましい。支持構造１５２を、低い熱伝導度を有するように構成するとともに、熱伝達速度を下げるためにベース１１２との接触面積を狭くするように構成することにより、ベース１１２からの熱伝達速度を更に低下させる。好ましくは、支持構造１５２は、支持構造１５２とベース１１２との間の熱伝達接触抵抗が高くなるように構成される。すなわち、支持構造は、複数のセンサが測定する熱歪みを実質的に防ぐのに十分な熱伝達特性および熱容量特性を有するように構成される。言いかえると、本発明の好ましい実施の形態は、小さな質量、小さな比熱容量、低い熱伝導度、高い熱接触抵抗、およびベース１１２との狭い接触面積、を有するように構成された支持構造１５２を含む。

本発明の一実施の形態によるセンサ装置１６０の側面図を示す図４および図５を参照する。センサ装置１６０は、ベース１１２、センサ１２０、ならびに電子構成部品１５７および電子回路モジュール支持構造１５９を含んだ電子回路モジュールを含む。ベース１１２およびセンサ１２０は、図１の実施の形態で説明したものと基本的に同一である。図４に示す実施の形態では、電子回路モジュールは二つの部分に分かれている。電子回路モジュール支持構造１５９は、支持構造１５９の一部がベース１１２の表面と物理的に接触し、支持構造１５９の別の部分がベース１１２の表面から離れて延在するように構成され、それにより、ベース１１２の表面から離れて延在する構造１５９の部分は、電子構成部品１５７をベース１１２の表面から離して支持できる。より好ましい実施の形態では、支持構造１５９および電子構成部品１５７をヒンジのような構成で連結し、それにより、電子構成部品１５７は、図４に示すように開位置に設置でき、または図５に示すように閉位置に移動できる。多様な構成を用いて、電子構成部品１５７と支持構造１５９との間のヒンジのような構成の連結を行うことができ、かかる構成は、本開示の観点からすれば当業者には明らかであろう。

本発明の好ましい実施の形態を図６に、センサ装置１６２の側面図として示す。センサ装置１６２は、ベース１１２、センサ１２０、電子回路モジュール１５７、および電子回路モジュール支持構造１６４を含む。本実施の形態では、電子構成部品１５７のヒンジのような動きを、実質的に曲げられる構造として支持構造１６４を構成することにより達成する。言いかえると、電子構成部品１５７が閉位置から開位置に前後する等、第１位置から第２位置に移動できるよう、支持構造１６４は十分曲げられる。

支持構造１６４の一部はベース１１２の表面に連結し、支持構造１６４の別の部分はベース１１２の表面から離れて延在し、それにより、支持構造１６４は、電子構成部品１５７をベース１１２の表面から離して保持する。好ましい実施の形態では、支持構造１６４は、市販のフレキシブル集積回路基板等の曲げられる回路基板を備える。支持構造１６４にフレキシブル回路基板を用いると、フレキシブル回路基板が電子構成部品１５７の物理的支持を提供できるように電子回路モジュールを構成でき、かつセンサ１２０からのメタル配線と電気接続することもできる。別の実施の形態では、支持構造１６４は、電子構成部品１５７と接続するための実質的に曲げられるリボンケーブルを含む。リボンケーブルは、電子構成部品１５７がベース１１２の表面から離れて浮揚できるよう十分な堅さがあるように構成される。リボンケーブルは、電子構成部品１５７間の相互電気接続、およびセンサ１２０との電気接続も提供する。更に別の実施の形態では、支持構造１６４は、フレキシブル回路基板とリボンケーブルとの組合せを含む。

上記のように、本発明の好ましい実施の形態は、電子構成部品がベースに対して移動可能に接続されるように構成したセンサ装置である。より好ましい実施の形態では、開放可能なラッチ機構を用いて電子構成部品を閉位置で支持できる。言いかえると、閉位置で電子構成部品をラッチでき、または電子構成部品を開位置に移動できるようにラッチを開放できる。ラッチ１６６Ａを含む本発明の実施の形態の側面図を示す図７を参照して更にこれを説明する。より詳細には、図７は、図６に提示した実施の形態で説明したものと実質的に同一の、センサ装置１６２を示す。但し、支持構造１６４を有する代わりに、図７の実施の形態では、電子回路モジュール１５７を閉位置にラッチするためのラッチ１６６Ａを含むように構成した支持構造１６６を含む。

次に、本発明の別の実施の形態の側面図を示す図８を参照する。図８は、ベース１１２、センサ１２０、電子回路モジュール支持構造１６９、およびフレキシブル回路基板１７０上の電子構成部品（図８には不図示）、を含むセンサ装置１６２を示す。ベース１１２およびセンサ１２０は、図６および図７に示す実施の形態で提示したものと実質的に同一である。図８の実施の形態での電子構成部品（図８には不図示）は、支持構造１６９と物理的かつ電気的に接続されたフレキシブル回路基板１７０上に支持され、それにより、電子構成部品は、センサ１２０との電気接続を維持可能としながら、ベース１１２の表面から離れて浮揚する。

電子回路モジュール支持構造１６９は、フレキシブル回路基板を備える。選択的に、支持構造１６９に含まれるフレキシブル回路基板は、電子構成部品のためのフレキシブル回路基板として機能することもできる。本発明の一実施の形態では、電子構成部品を搭載するために、かつ電子回路モジュール支持構造のために、単一で、連続し、曲げられるフレキシブル回路基板を用いることができる。

次に、本発明の一実施の形態によるセンサ装置１７５の拡大側面図を示す図９を参照する。図９は、図１で説明したものと実質的に同一の、ベース１７７の一部を示す。センサ装置１７５は複数のセンサも含む（図９ではセンサは不図示）。センサ装置１７５は支持構造のフレキシブル回路基板１８０Ａと、リボンケーブル１８０Ｂ等の短いリボンケーブルとを含むセンサ装置支持構造も含む。図９は、電子構成部品１９２および電子構成部品１９４等の、一個以上の電子構成部品が搭載されている回路基板、好ましくはフレキシブル回路基板１９０、を有するセンサ装置１７５を示す。言うまでもなく、本発明の実施の形態は、フレキシブル回路基板１９０を剛体の回路基板で置換して構成してもよい。電子構成部品１９２は、バッテリ等の電源のような電子構成部品であってもよい。電子構成部品１９４は、マイクロプロセッサ等の情報プロセッサのような電子構成部品であってもよい。

フレキシブル回路基板１８０Ａはベース１７７の表面と物理的に接触し、リボンケーブル１８０Ｂは、フレキシブル回路基板１９０をベース１７７の表面から離して支持するために、ベース１７７の表面から離れて延在する。リボンケーブルは、フレキシブル回路基板１９０が、開位置等の第１位置から閉位置等の第２位置へ、可逆的に移動可能となるように十分曲げられるように構成する。支持構造のフレキシブル回路基板１８０Ａは、回路基板１９０を閉位置に保持するためのラッチ１６８を更に含む。本発明の一実施の形態では、閉位置は、電子構成部品の内の少なくとも一つの上面が、ベース１７７の方を指し示すとともに、実質的にベース１７７の表面と平行になり、開位置は、少なくとも一個の電子構成部品の上面がベース１７７の表面と実質的に垂直になる。

電子構成部品を、フレキシブル回路基板上に搭載して、電子構成部品間の相互接続を可能にするとともに、センサとの電気接続を可能にする。選択的に、本発明の実施の形態によっては、リボンケーブルを使用しなくてもよく、代わりに、フレキシブル回路基板により、支持構造のフレキシブル回路基板１８０Ａと、フレキシブル回路基板１９０との間を接続できる。リボンケーブルを含む本発明の実施の形態では、リボンケーブルは、ベース１７７と、電子構成部品１９２および電子構成部品１９４等の電子構成部品との間の熱伝達の速度を最小限にするために、熱伝導に対して高い抵抗を提供するように構成すべきである。言いかえると、リボンケーブルは、回路基板１９０への熱伝達速度および熱伝達の量を最小限にするように構成すべきである。熱伝導に対する高い抵抗は、熱伝導度が低いリボンケーブルの素材を選定することにより達成できる。更にリボンケーブルは、熱がベース１７７から回路基板１９０に伝わる面積を最小限にするように構成すべきである。より詳細には、リボンケーブルを通る熱伝達断面積を最小にすべきである。リボンケーブルの代わりにフレキシブル回路基板を用いる本発明の実施の形態では、リボンケーブルの代わりのフレキシブル回路基板は、リボンケーブルに関して説明したように、熱伝導に対する高い抵抗、すなわち低い熱伝導度と熱伝達に対する小さな断面積と、を生み出すよう設計すべきである。

本発明のいくつかの実施の形態は、支持構造のフレキシブル回路基板１８０Ａ上に搭載される電子構成部品も含む。図９は、誘導コイル１８２（断面で示す）および光通信デバイス１８４を含む好ましい実施の形態を示す。誘導コイル１８２および通信デバイス１８４は、支持構造のフレキシブル回路基板１８０Ａ上に搭載される。誘導コイル１８２は平面型誘導コイルであり、誘導コイル１８２は、電子回路モジュールおよび／またはＲＦ通信への無線結合電源等の機能のために使用できる。光通信デバイス１８４は、コマンドおよび／またはデータの、電子回路モジュールへの送受信を可能にする光信号型通信のために構成される。より好ましい実施の形態では、フレキシブル回路基板１９０は、通信デバイス１８４からの光信号を送信するために、孔または窓１９８等のポート１９６を有する。センサ装置１７５は、フレキシブル回路基板１９０が近接位置にある場合、通信障害物を少なくするために、ポート１９６が通信デバイス１８４の実質的に上方へ配置されるように構成する。

本発明の別の実施の形態は、ベース上に搭載するように構成したセンサ装置のための電子モジュールである。ベースは、その上に搭載した少なくとも一個のセンサを有する。電子回路モジュールは、センサからの信号を受信するために、少なくとも一個のセンサと接続する。電子回路モジュールは：配線と複数の電気接点とを有するフレキシブル回路基板を備える底部；フレキシブル回路基板と情報を電子処理するための複数の構成部品とを備える上部；および底部と上部との間を結合するフレキシブル回路基板を備える中央部；を含み、底部は支持のためのベースと物理的に接触し、中央部は上部がベースから離れて浮揚するように、ベースから離れて延在する。

上部のフレキシブル回路基板が、底部のフレキシブル回路基板と実質的に平行に浮揚するように、上部が浮揚するのが好ましい。選択的に、電子回路モジュールは、底部に搭載した無線通信デバイスを更に含み、この無線通信デバイスは、電磁信号を送信するよう構成され、上部には、電磁信号に妨害の少ない道を提供するための窓がある。別の選択として、電子回路モジュールは、底部に搭載した実質的に平面の誘導コイルを含み、そのコイルは、誘導結合した電力を受け取るように構成され、複数の電子構成部品の内の少なくとも一つに電力を供給するためにコイルを上部と接続する。選択的に、電子回路モジュールは、底部に搭載した赤外線通信デバイスを含み、上部には、赤外線信号に対して吸収が少ない道を提供するための窓があり、窓は通信デバイスの上方に位置決めされている。別の実施の形態では、上部のフレキシブル回路基板は、底部のフレキシブル回路基板と実質的に平行になるように配置され、情報を電子処理するための複数の構成部品を、上部の下側に配置する。本発明の別の実施の形態には、情報プロセッサおよび脱着可能なバッテリが含まれる。より詳細には、電子回路モジュールは、ユーザーがバッテリ交換できるように構成される。すなわち、電子回路モジュールには、バッテリ保持を開放する機械的ラッチ機構が含まれる。好ましい実施の形態では、電子回路モジュールが開位置の時に、ユーザーはこの機構、および交換可能バッテリにアクセスできる。

次に、本発明によるセンサ装置１７５の実施の形態の透視図を示す図１０を参照する。図１０に示すセンサ装置１７５は、図９で説明したセンサ装置１７５と基本的に同一である。図１０では、開位置にある電子回路モジュールとともにセンサ装置１７５を示す。図１０に示すセンサ装置１７５はベースを含む（図１０にベースは不図示）。図１０に示すセンサ装置は、支持構造のフレキシブル回路基板１８０Ａ、およびリボンケーブル１８０Ｂを含む支持構造を有する。図には、フレキシブル回路基板１９０、脱着可能バッテリ等の電子構成部品１９２および情報プロセッサ等の電子構成部品１９４も示す。電子構成部品１９２、および電子構成部品１９４は、フレキシブル回路基板１９０に取り付けられる。回路基板１９０は、窓１９８があるポート１９６も含み、窓１９８は、通信信号に対して障害の少ない道を提供するように構成される。好ましい実施の形態では選択的に、窓１９８はポリイミドの薄膜を備えてもよい。図１０は、回路基板１８０Ａ上に支持される誘導コイル１８２および通信デバイス１８４も示す。回路基板１８０Ａの一部として、ラッチ機構１６８も含まれる。

より好ましい本発明の実施の形態では、センサ装置１７５は、電子回路モジュールとセンサとの間の電気接続が、センサと電気接続されているメタル配線との間で、半田接続されるように構成される。半田接続は、電子回路モジュールの曲げられる部分とベースとの間の剛体接続のみとするのが好ましい。言いかえると、好ましくは、接着剤等の取り付け手段を用いて電子回路モジュールをベースに接続せずに、電子回路モジュールの曲げられる部分を用いて接続する。すなわち、電子回路モジュールの結線は、電子回路モジュールがベースに固定して接続されるように、センサに接続されているメタル配線に半田付けする。本編成により、電子回路モジュールとして、剛性のある回路基板または剛性のあるハウジングを用いたので、実現が難しい、ベースとの実質的に曲げられる接続が提供される。結果として、実質的に曲げられるようにベースと接続することにより、ベースと電子回路モジュールとの間で発生する熱応力が低下する。熱応力が低下すると、熱膨張がベースの膨張と一致しないために、剛性のある電子回路モジュールでは起きることがある、ベースの反り等の影響も低下する。本発明の実施の形態では、電子回路モジュールと曲げられるように接続することにより、起こりうる熱応力を開放し、電子回路モジュールは伸縮でき、その結果、熱応力に起因する不良が減少する。

本発明のより好ましい実施の形態は、シリコンウェーハを加工するための温度を測定するセンサ装置である。このセンサ装置には、シリコンウェーハ、温度を測定するためにシリコンウェーハと物理的に接触している複数の温度センサ、およびシリコンウェーハ上に搭載されている少なくとも一個の電子回路モジュールが含まれる。電子回路モジュールには、情報プロセッサ、電源、ポリイミドまたは別の熱安定高分子等の材料を含むフレキシブル集積回路基板、およびポリイミドまたは別の熱安定高分子等の材料を含む支持構造、が含まれる。情報プロセッサ、電源、およびセンサは、情報プロセッサが電源から電力を受け取り、センサからの信号を受信できるように、フレキシブル回路基板を経由して相互接続する。支持構造は、フレキシブル回路基板に曲げられるように結合する。支持構造は、センサからの信号をフレキシブル回路基板に伝送するための電気回路を有する。支持構造は、シリコンウェーハと物理的に接触するための曲げられる部分を有する。支持構造は、シリコンウェーハと電子回路モジュールとの間の伝導的な熱伝達速度を低下させるために、情報プロセッサおよび電源を、シリコンウェーハの表面から離して浮揚させるよう構成する。支持構造は、プリント回路基板を所定位置に保持するためのラッチ機構を含む。

別の実施の形態では、センサからの温度測定値が、電子回路モジュールの存在による擾乱を実質的に受けず、かつ、電子回路モジュールが、ベースから電子回路モジュールに伝わる熱による損傷を実質的に受けないような、シリコンウェーハまたは他のベースと、電子回路モジュールとの間の伝導的な熱伝達速度を提供するようにセンサ装置の支持構造を構成する。言いかえると、支持構造は、電子回路モジュールの温度に敏感な構成部品が、測定中に損傷するような温度を受けないように構成するとともに、支持構造は、複数のセンサが行う測定の熱歪みを実質的に防ぐのに十分な熱伝達特性および熱容量特性を有するよう構成する。

図６から図１０に示す本発明の実施の形態は、閉位置に設定した時に、電子回路モジュールの少なくとも二つの側面が、側壁を持たないように構成する。言いかえると、二つの側面が開いているか、または二つ以上の壁が開いている。これは、用途によっては好ましい構成である。加工品の表面をガス流が横断する用途では、センサ装置の表面を横断するガス流の乱れを最小限にするように、壁のない側面を配向でき、その結果、センサ装置は、電子回路モジュールがない加工品の表面ガスの流動力学的挙動と近似的に一致する表面ガスの流動力学的挙動を有することになる。ウェーハの中央とウェーハの周縁との間のガス流による半導体ウェーハ加工用途での好ましい構成には、開いた側面とガス流の方向が実質的に垂直となるように、側壁を開いた編成が含まれる。更に別の実施の形態では、電子回路モジュールに円形の構成を用いて、実質的に壁がないよう編成する。

本発明の更に別の実施の形態では、電子回路モジュールは、動作中に、上部がベースから離れて配置されるように、延長フレキシブル回路基板または延長のリボンケーブルを備える中央部を有する。本編成は、標準的な、電子回路およびバッテリでは耐えられない高温用途（最高で２５０℃または３００℃等）で用いることができる。本編成には、電子回路モジュールの上部と底部との間の接続部分の延長が含まれる。動作中は、プロセスチャンバに適した特別な装填技法を採用する等して、電子構成部品を比較的低温に保つことができる。より詳細には、データ収集する間、プロセスチャンバ内の加工ツール表面に上部を保持できるように中央部は十分長くする。電子構成部品がセンサ装置のベースに近く、電子構成部品にとって加工温度が高すぎる用途では、本構成が望ましい。

本実施の形態を更に説明するために、次に、本発明の一実施の形態によるセンサ装置２２０の上面図を示す図１１を参照する。センサ装置２２０には、ベース１１２、複数のセンサ１２０、およびメタル配線１４２が含まれる。センサ装置２２０には、支持構造のフレキシブル回路基板２２２等の底部、延長リボンケーブル２２４等の中央部、およびフレキシブル回路基板２２６等の遠隔部、を含む支持構造を備える電子回路モジュールも含まれる。好ましい実施の形態では、フレキシブル回路基板２２６には、電子構成部品にとって厳しい高温等の加工条件に特に敏感な電子構成部品が含まれる。その結果、本発明の好ましい実施の形態では、電力供給用のバッテリ、情報処理等の機能に必要な一つ以上の電子構成部品、ならびに、通信および情報の送受信のための一つ以上の電子構成部品等の、電子構成部品をフレキシブル回路基板２２６が含むように構成する。電子構成部品は、フレキシブル回路基板２２６に取り付ける。装置２２０には、センサ１２０を電子回路モジュールに接続するためのメタル配線１４２も含まれる。本発明のいくつかの実施の形態において選択的に、遠隔部は、フレキシブル回路基板の代わりに剛性のある回路基板を備えてもよい。本発明のいくつかの実施の形態における別の選択として、底部は、フレキシブル回路基板の代わりに剛性のある回路基板を備えてもよい。

好ましい実施の形態では、ベース１１２は、シリコンウェーハ等、およびガリウムヒ素等の半導体ウェーハのほぼ全体を備える。ベース１１２、およびセンサ１２０は、図１の実施の形態で説明したものと基本的に同一である。電子回路モジュールも、図９および図１０に示す実施の形態で説明したものと、リボンケーブル２２４の長さが長いこと、およびいくつかの電子構成部品の配置を除いて、基本的に同一である。先に説明した選択的な構成のように、電子回路モジュールには、誘導コイルも含まれる。図１１に示す実施の形態では、誘導コイルは、支持構造のフレキシブル回路基板２２２上に含んでも、またはフレキシブル回路基板２２６上に含んでもよい。一般に、電子回路モジュールは、普通に入手可能な電子デバイスの動作にとって高すぎる温度等の、上昇温度でのセンサ装置２２０の使用を可能にしつつ、センサ装置が行う測定に、実質的に無視できる程度の影響しか与えないように構成する。その結果、リボンケーブル２２４が、熱質量が小さく、温度平衡に対する長い時定数を有していることが好ましい。言うまでもなく、リボンケーブル２２４は好ましい実施の形態であり、他の実施の形態では、リボンケーブル２２４の代わりに延長のフレキシブルプリント回路基板を用いてもよい。

次に、本発明の一実施の形態によるセンサ装置２２０の側面図を示す図１２を参照する。図１２に示すセンサ装置２２０は、図１１に示すセンサ装置と基本的に同一である。図１２に示すセンサ装置２２０は、部分的に屈曲させたリボンケーブル２２４で示す。好ましい実施の形態では、リボンケーブル２２４は、屈曲および伸張を繰り返すことができるよう構成する。

次に、上記説明のようにセンサ装置を用いるための本発明の実施の形態を示す図１３を参照する。図１３は、プロセスチャンバ２４２、およびプロセスチャンバ２４２内の基板支持体２４４を含む加工ツール２４０の側面断面図を示す。加工ツール２４０には、基板転送チャンバ２５０、および加工ツール２４０内の基板を移動させるためのロボットハンドラも含まれる。図１３は、転送チャンバ２５０の一部、およびロボットアーム２５２の一部の側面断面図を示す。ロボットアーム２５２は、基板をプロセスチャンバ２４２に装填したり、外したりするように、両矢印が示す前後運動をするよう構成する。図１３は、転送チャンバ２５０に位置するロボットアーム２５２を示す。

図１３には、図１１および図１２で説明したセンサ装置と基本的に同一の、センサ装置も示す。図１３に示すセンサ装置には、ベース１１２、センサ１２０、ならびに支持構造のフレキシブル回路基板２２２、延長リボンケーブル２２４およびフレキシブル回路基板２２６を含む電子回路モジュールが含まれる。好ましい実施の形態では、フレキシブル回路基板２２６には、図１１で説明したように構成したセンサ装置のための電子構成部品が含まれる。センサ装置のベースは、基板ホルダ２４４上に配置する。言いかえると、センサ装置のベースは、基板を加工中に置くのと同じように配置する。延長リボンケーブル２２４は、フレキシブル回路基板２２６を、基板支持体２４４から離して配置できるように延在させる。すなわち、本実施の形態では、フレキシブル回路基板２２６は、ロボットアーム２５２上に支持される。

本構成では、ベース１１２を高温に加熱できるように、つまりフレキシブル回路基板２２６上の電子構成部品に著しい損傷を起こすことなく、普遍的に用いられる電子デバイスにとって厳しい可能性のある他の加工条件を受け入れることができるように、フレキシブル回路基板２２６を十分遠くに離す。センサ装置を用いて、加工ツールに著しい修正をせずに加工条件を測定できる。すなわち、センサ装置は、測定している間、加工ツール内に全体が収容される。本発明の実施の形態を用いる代替の方法は、当業者には言うまでもない。利用可能な代替方法のいくつかは、加工ツールの構成および測定を実行する要件により決定する。他の構成では、十分な大きさのプロセスチャンバにより、測定する間、回路基板２２６をプロセスチャンバ内に配置でき、更に、回路基板２２６を厳しい加工条件に曝さないよう十分遠くに配置できる。

本発明の一実施の形態は、図１１および図１２で説明したセンサ装置を用いて加工条件を測定する方法を含む。本方法は、センサ装置を加工ツールに装填する段階を含む。本方法は、また、基板を加工するために用いる加工条件へ、ベースおよびセンサを曝すことができるように、センサ装置のベースを配置する段階、および電子構成部品が加工条件により著しく影響されないように、電子構成部品をベースから十分離して配置する段階を含む。本方法は、電子構成部品を用いて加工条件を測定し、かつ記録する間、ベースおよびセンサを加工条件へ曝すステップを更に含み、その一方、ベース、センサ、および電子構成部品を加工ツール内に保持する。好ましくは、本方法は、センサ装置を移動するためのロボットハンドラを用いる段階を更に含む。

次に、図１１、図１２、および図１３に示す実施の形態と基本的に同一の、本発明の実施の形態を示す図１４を参照する。本発明の実施の形態に対する別の選択として、回路基板２２６の接続を支持構造のフレキシブル回路基板２２２から外すことができるように、リボンケーブル２２４を用いるための電気コネクタ２５８を提供してもよい。電気コネクタ２５８は、繰り返して接続したり、接続を外したりできるように、可逆的に接続できるよう構成する。言いかえると、センサ装置の部品を、ほぼアナログの部品と相互交換できるように、電気コネクタ２５８をセンサ装置に組み込む。

コネクタ２５８の配置の、可能性がある一構成を図１４に示す。選択的に、コネクタ２５８の配置は、リボンケーブル２２４の長さに沿うほぼ任意の場所に配置でき、またはリボンケーブル２２４のどちらかの端部でもよい。言うまでもなく、リボンケーブル２２４をフレキシブル回路基板に置換して用いる本発明の実施の形態では、リボンケーブル２２４について詳述したような、コネクタ２５８を含むこともできる。コネクタ２５８に用いることができる数多くの電気コネクタが入手可能である。

次に、本発明の別の実施の形態を示す図１５を参照する。図１５に示す実施の形態は、図１１、図１２、および図１３で説明した実施の形態と、図１５の実施の形態が固定具２６０も含んでいることを除いて、実質的に同一である。好ましくは、固定具２６０は、図１３に示すようなロボットアーム部に回路基板２２６を固定できるように、回路基板２２６と結合する。代替として、固定具２６０は、回路基板２２６に近い場所で、リボンケーブル２２４に結合できる。すなわち、固定具２６０の配置は、ロボットアーム部に、回路基板２２６を実質的に安定して取り付けることができるように選定する。

固定具２６０には、多様な構成を用いることができる。固定具２６０は、適切な種類の固定具のいくつかの実施例として、留め金、フック、ループ、プレススタッド、磁石、スナップ、ピン、および鰐口のようなばね負荷のクリップがある。本開示の観点からすると、本発明の実施の形態では、固定具２６０に代わる代替構成は、当業者には明らかであろう。

次に、図９に示すのと実質的に同一の、本発明の実施の形態を示す図１６を参照する。図１６に示す実施の形態は、電気コネクタ２５８を更に含む。回路基板１９０を回路基板１８０Ａから外せるように、リボンケーブル電気コネクタ等の、またはプリント回路基板コネクタ等の、電気コネクタ２５８をリボンケーブル１８０Ｂに組み込む。言いかえると、センサ装置の部品を、ほぼアナログの部品と相互交換できるように、電気コネクタ２５８をセンサ装置に組み込む。コネクタ２５８の配置に対する可能性のある一構成を図１６に示す。選択的に、コネクタ２５８の配置は、リボンケーブル１８０Ｂの長さに沿うほぼ任意の場所に配置でき、またはリボンケーブル１８０Ｂのどちらかの端部でもよい。言うまでもなく、リボンケーブル１８０Ｂの代わりにフレキシブル回路基板を用いて置換する本発明の実施の形態では、リボンケーブル１８０Ｂで詳述したように、コネクタ２５８を含むこともできる。コネクタ２５８に用いることができる数多くの電気コネクタが入手可能である。

次に、図１７を参照する。図１７には、図１４に示す実施の形態と基本的に同一の、本発明の実施の形態を示す。但し、図１７に示す実施の形態には、回路基板２２２に実質的に隣接して取り付けられる電気コネクタ２５８、および回路基板２２６に実質的に隣接して取り付けられる別の電気コネクタ２５８が含まれる。言いかえると、リボンケーブル２２４を、リボンケーブル２２４の一端で電気コネクタ２５８を介して回路基板２２６と接続し、リボンケーブル２２４の他端で電気コネクタ２５８を介して回路基板２２２と接続する。本発明の実施の形態での別の選択として、２個の電気コネクタにより、リボンケーブル２２４を回路基板２２２および回路基板２２６から外すことができる。すなわち、本構成により、リボンケーブル２２４を別のリボンケーブルまたはフレキシブルプリント回路基板と置換できる。選択的に、リボンケーブル２２４を、短いリボンケーブル、延長リボンケーブル、延長プリント回路基板、または短いプリント回路基板と置換できる。電気コネクタ２５８は、繰り返して接続したり、接続を外したりできるように、可逆的に接続できるよう構成する。センサ装置の部品を、ほぼアナログの部品と相互交換できるように、電気コネクタをセンサ装置に組み込む。

次に、図１６に示すものと実質的に同一の、本発明の実施の形態を示す図１８を参照する。図１８に示す実施の形態には、リボンケーブル１８０Ｂを回路基板１９０から取り外し、かつ回路基板１８０Ａから取り外すことができるように、リボンケーブル１８０Ｂに組み込まれる第２の電気コネクタ２５８も含まれる。図１８に示す実施の形態は、リボンケーブル１８０Ｂの一端に一個の電気コネクタ２５８、およびリボンケーブル１８０Ｂの他端に第２の電気コネクタ２５８を有する。

次に、図１８で説明した実施の形態を、回路基板１９０および回路基板１８０Ａから外したリボンケーブル１８０Ｂを示す図１９を参照する。電気コネクタは、センサ装置の部品を、ほぼアナログ部品と交換できるようにセンサ装置に組み込まれる。図１８、および図１９で説明した本発明の実施の形態は、リボンケーブル１８０Ｂを、短いリボンケーブル、延長リボンケーブル、延長プリント回路基板、または短いプリント回路基板に代えた選択例を提供する。言うまでもなく、リボンケーブル１８０Ｂの代わりにフレキシブル回路基板を用いて置換する本発明の実施の形態では、リボンケーブル１８０Ｂで詳述したように、コネクタ２５８を含むこともできる。

本発明の別の実施の形態には、図１７に示す実施の形態、および図１８に示す実施の形態等の、本発明の実施の形態による電子回路モジュールを用いる方法が含まれる。本方法は、延長リボンケーブルまたは延長プリント回路基板を備えるように中央部を構成する段階を含む。次の段階には、第１用途のための電子回路モジュールを用いる段階が含まれる。別の段階には、延長リボンケーブルまたは延長プリント回路基板を、短いリボンケーブルまたは短いプリント回路基板と置換する段階、および第２用途のための電子回路モジュールを用いる段階が含まれる。選択的に、更に別の段階には、短いリボンケーブルを延長リボンケーブルまたは延長プリント回路基板と置換する段階が含まれる。

本発明の別の実施の形態には、加工品を加工するためのプロセスチャンバ内のプロセスパラメータの歪みを小さくして測定を行う方法が含まれる。プロセスチャンバは、加工品を装填したり、外したりするためのロボットアームを有するロボットと連結している。本方法は、基板、複数のセンサ、プリント回路基板上に支持される情報処理のための少なくとも一個の電子構成部品、延長リボンケーブル、および固定具を有するセンサ装置を提供する段階を含む。複数のセンサは基板上に支持される。リボンケーブルは、センサ、および少なくとも一個の電子構成部品と電気的に接続される。固定具は、回路基板をロボットアームに取り外し可能に取り付けできるように、プリント回路基板、または延長リボンケーブルと結合される。言いかえると、回路基板は、必要に応じてロボットアームに取り付けでき、アームから取り外すことができる。本方法は、回路基板をロボットアームに取り付けるために固定具を用いる段階、プロセスチャンバ内に基板を配置するためにロボットを用いる段階、および基板と回路基板との間の所定の間隔を作り出すようにロボットアームを位置決めする段階を更に含む。更に、本方法は、パラメータ測定のために加工条件を確立する段階、センサでパラメータを測定し、少なくとも一個の電子構成部品で測定値を収集する段階、プロセスチャンバから基板を除去するためにロボットを用いる段階、およびロボットアームから回路基板を取り外す段階を含む。選択的に、パラメータを測定する間、ロボットアームがプロセスチャンバ内に留まるように、所定の距離を選定できる。代替として、パラメータを測定する間、ロボットアームが、プロセスチャンバに隣接する転送チャンバ内に位置決めされるように、所定の距離を選定できる。

本発明の実施の形態により、高精度のデータ測定が可能となる。言いかえると、本発明の実施の形態により、センサ装置が実質的に擾乱を受けない生産プロセスにおける加工品のための時間全体、および空間全体に亘る実質的に精確な温度分布の測定が可能となる。

本発明の実施の形態は、特に、半導体ウェーハを加熱するために用いるベークプレートの特性化、および半導体ウェーハを加工するためのプラズマチャンバの特性化等の、用途に適している。本発明の実施の形態により、プロセス、および温度コントローラ等のプロセスコントローラの挙動、を曖昧にする人工物が実質的に存在しない、かかる特性化が可能になる。本発明の実施の形態を用いて、プロセス動作の特性化を、リアルタイムに、過渡的挙動に拡張でき、従って、電子デバイス用半導体ウェーハ、フラットパネルディスプレイ用のフラットパネルディスプレイ基板等の、実際の加工品の加工に更に関連する特性化を行うことができる。

特定の実施例として、本発明の実施の形態により、熱伝導を伴う加工の段階等の、精確に測定した過渡的な加工条件下での、フォトレジストの挙動を決定することが可能になる。本発明の実施の形態を用いて得られる情報を用いて、電子デバイス等の製品を生産するためのプロセス全体を最適化できる。本発明の実施の形態は、高価値な製品の製造で用いられる重要なプロセス部分およびプロセスの条件を決定し、管理するための機会を提供する。本発明の実施の形態の一試験では、本発明の教示に基づいて設計されたセンサ装置を用いる温度測定値が得られた。電子回路モジュールの存在によりコントローラ機能が影響を受けないので、ベークプレートの熱力学的挙動に、電子回路モジュールは少ししか影響を与えなかった。本発明の実施の形態を用いて、電子デバイス生産プロセスで発生することもある加工品の温度の非均一性を精確に識別できる。半導体加工ツールの一部である構成部品、すなわちベークプレート等およびプラズマチャンバーチャック等の構成部品の不完全性を、本発明の実施の形態を用いて究明できる。本発明の実施の形態を用いて、加工品の過渡的温度挙動を分析でき、従って加工品に対する処理結果の不完全性の影響を決定できるのである。

本発明の実施の形態を用いて、半導体ウェーハ加工ツールおよびフラットパネルディスプレイ加工ツール等の「マッチング」加工ツールの精度向上を獲得することもできる。技術によっては、この方法論はチャンバーマッチングと呼ばれる。具体的には、同一の加工を実行する多数のプロセスチャンバが、実質的に同一の加工結果を提供することが好ましいということが共通している。この意味は、各チャンバが加工品に対して実質的に同一の加工条件を生み出す必要がある、ということである。本発明の実施の形態を用いて獲得できる高い精度情報により、より高い精度のチャンバーマッチングが可能となる。更に、本発明の実施の形態により、チャンバーマッチング方法論に定常状態の情報および過渡的な情報を組み込むことが容易になる。

先に説明した実施例では、単一の電子回路モジュールを有するセンサ装置の使用を説明した。しかしながら、用途によっては、パラメータ測定に非常に高い空間分解能を達成するために、センサ装置に付属する電子回路モジュールをいくつか有する必要がある。言いかえると、高分解能の温度測定には多数の温度センサが必要である。多数の温度センサからの情報を扱うには、多数の電子回路モジュールを使用する必要がある。本発明の実施の形態には、また、多数の電子回路モジュールを有するセンサ装置の使用が含まれる。多数の電子回路モジュールを有するセンサ装置とともに使用するための本発明の実施の形態は、単一電子回路モジュールを実装する場合に説明したものと実質的に類似している。

本発明の実施の形態のいくつかの用途では、測定環境からセンサ装置の少なくとも一部を保護する必要があるという状況がある。その保護を提供するために用いられるいくつかの技法には、保護被覆および他の方法論を提供するバリア層工学等の技法が含まれる。本発明の好ましい実施の形態には、加工条件により損傷を受ける可能性がある電子回路モジュールの部品上の、耐食材料の薄くて実質的に絶縁性のコーティングが含まれる。

本発明の実施の形態を、加工品を加工するために用いるプロセスおよびプロセスツールの開発、最適化、モニタリング、および管理のためにデータ取得が必要な、幅広く多様な用途に対して用いることができるのは明らかである。本発明の実施の形態の機能および特徴は、半導体ウェーハおよびフラットパネルディスプレイ等の、高価な加工品を加工するのに特に適している。

本発明が関連する当該技術に精通する当業者なら、上記の説明および付帯する図面で提示した教示を利用して、本発明の多くの改変および他の実施の形態を想起しよう。従って、言うまでもなく、本発明は、開示した特定の実施の形態に限定されず、改変および他の実施の形態は、付帯する請求項の範囲内に含まれるよう意図されている。本明細書で特定の用語を用いているが、包括的かつ説明のためにのみ用いており、限定するためではない。

本発明の特定の実施の形態を説明し図解してきたが、明らかなことは、付帯する請求項およびその法定の均等物で定義されるように、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、詳細に図解し、説明した実施の形態の細部を改変できることである。

上記明細書では、本発明を特定の実施の形態を参照して説明してきた。しかしながら、当業者には言うまでもないが、以下の請求項で説明する本発明の範囲から逸脱することなく、多様な改変および変更を行える。従って、本明細書および図面は、限定を意味するのではなく説明のためであると見なすべきであり、かかる修正の全てを、本発明の範囲内に包含するものである。

特定の実施の形態に関して、利点、他の長所、および問題への対処法を、上記で説明した。しかしながら、何らかの利点、長所、または対処法を発生させるか、またはより強調させる利点、長所、問題への対処法、および何らかの要素を、請求項の何れか、または全ての請求項にとって、重要で、必須な、または基本的な、特徴もしくは要素と解釈すべきではない。

本明細書で用いる場合、用語「備える」、「備えている」、「含む」、「含んでいる」、「有する」、「有している」、「の内の少なくとも一つ」、またはこれらの何らかの他の変化形は、包括的範囲をカバーすることを意図している。例えば、要素のリストを含むプロセス、方法、品物、または装置は、必ずしも、これらの要素にのみに限定されるとは限らず、かかるプロセス、方法、品物、または装置に明確にリストアップされないか、または本質的な他の要素を含む。更に、明確に逆のことを表さない限り、「または」は、包括的ＯＲを指し、排他的ＯＲを意味しない。例えば、条件ＡまたはＢは、下記の内の何れか一つによって満たされる：Ａは真であり（または存在する）、かつＢは偽である（または存在しない）；Ａは偽であり（または存在しない）、かつＢは真である（または存在する）；および、ＡおよびＢはともに真である（または存在する）。

本出願は、２００４年７月１０日出願の米国特許出願第６０／５８６，８９１号に基づく優先権を主張する。本出願は、２００４年７月１０日出願の米国特許第６０／５８６，８９１号、２０００年８月２２日出願の米国特許出願第６，６９１，０６８号、２００２年４月１９日出願の米国特許第６，７３８，７２２号、２００２年４月１９日出願の米国特許第６，７４１，９４５号に関連し、これら特許全てを全体に亘って引用して本明細書に組み込む。

当業者には言うまでもないが、図面の要素は、簡便さおよび明瞭さを目的として示し、必ずしも正しい縮尺とは限らない。例えば、図面の要素の寸法のいくつかは、本発明の実施の形態が容易に理解されるように、他の要素に対して拡大してある。

本発明の実施の形態のブロック図である。 本発明の実施の形態の平面図である。 本発明の実施の形態の側面図である。 本発明の実施の形態の側面図である。 本発明の実施の形態の側面図である。 本発明の実施の形態の側面図である。 本発明の実施の形態の側面図である。 本発明の実施の形態の側面図である。 本発明の実施の形態の側面図である。 本発明の一実施の形態による電子回路モジュールの斜視図である。 本発明の実施の形態の平面図である。 本発明の実施の形態の側面図である。 本発明の一実施の形態による加工ツールにおける図１２の実施の形態を示す図である。 本発明の実施の形態の平面図である。 本発明の実施の形態の平面図である。 本発明の実施の形態の側面図である。 本発明の実施の形態の平面図である。 本発明の実施の形態の側面図である。 図１８の実施の形態の側面図であって、要素はその接続を外されている。

符号の説明

１００：センサ装置、１１０：ベース、１１２：ベース、１２０：複数のセンサ、１３０：電子回路モジュール、１３４：電子構成部品、１３８：電子回路モジュール支持構造、１４０：センサ装置、１４２：メタル配線、１５０：センサ装置、１５２：電子回路モジュール支持構造、１５５：電子構成部品、１５７：電子構成部品、１５９：電子回路モジュール支持構造、１６０：センサ装置、１６２：センサ装置、１６６：支持構造、１６６Ａ：ラッチ、１６８：ラッチ、１６９：電子回路モジュール支持構造、１７０：フレキシブル回路基板、１７５：センサ装置、１８０Ａ：フレキシブル回路基板、１８０Ｂ：リボンケーブル、１８２：誘導コイル、１８４：通信デバイス、１９０：フレキシブル回路基板、１９２：電子構成部品、１９４：電子構成部品、１９６：ポート、１９８：窓、２２０：センサ装置、２２２：フレキシブル回路基板、２２４：延長リボンケーブル、２２６：フレキシブル回路基板、２４２：プロセスチャンバ、２４４：基板支持体、２５０：転送チャンバ、２５２：ロボットアーム、２５８：電気コネクタ、２６０：固定具

Claims (18)

1. センサ装置であって：
   剛性のある表面を有するベース；
   前記ベースと物理的に接触している少なくとも一個のセンサ；および、
   情報処理のための構成部品と、少なくとも一個の前記構成部品を前記ベースの表面から離して浮揚させるための支持構造とを備える電子回路モジュール；を備え、
   前記少なくとも一個のセンサは、プロセスパラメータの測定値を表す信号を提供するよう前記構成部品と接続され、
   前記支持構造が：
   前記測定が、前記電子回路モジュールの存在による擾乱を受けず、かつ前記電子回路モジュールが、前記ベースから前記電子回路モジュールへ伝達された熱により損傷を受けないようにする熱抵抗；および、
   前記センサからの前記測定値が、前記電子回路モジュールの存在による擾乱を受けないようにする熱質量；の内の少なくとも一方を有すると共に、
   前記支持構造は、少なくとも曲げられる部分を有しており、又は少なくとも前記支持構造の一部は、曲げられることを特徴とする、センサ装置。
2. 前記曲げられる部分又は前記曲げられる支持構造の一部は、前記ベースに接続されることを特徴とする、請求項１のセンサ装置。
3. 前記ベースから離れて浮揚する前記構成部品の内の少なくとも一個は、閉位置または開位置で保持できることを特徴とする、請求項１のセンサ装置。
4. 情報処理のための前記構成部品が、第１位置から第２位置に移動できるように、情報処理のための前記構成部品と前記支持構造とが曲げられるように結合されることを特徴とする、請求項１のセンサ装置。
5. 情報処理のための前記構成部品を相互接続するプリント回路基板を更に備え、情報処理のための前記構成部品が第１位置から第２位置に移動できるように、前記プリント回路基板が前記支持構造へ曲げられるように結合されることを特徴とする、請求項１のセンサ装置。
6. 情報処理のための前記構成部品を相互接続するフレキシブルプリント回路基板を更に備え、情報処理のための前記構成部品が第１位置から第２位置に移動できるように、前記プリント回路基板が前記支持構造へ曲げられるように結合されることを特徴とする、請求項１のセンサ装置。
7. 前記支持構造が、前記信号を受信するように前記少なくとも一個のセンサに接続されるフレキシブルプリント回路基板を備えることを特徴とする、請求項１のセンサ装置。
8. 情報処理のための前記構成部品と前記少なくとも一個のセンサとの間の電気通信のための回路構成を更に備えることを特徴とする、請求項１のセンサ装置。
9. 前記ベースが半導体ウェーハを備えることを特徴とする、請求項１のセンサ装置。
10. 前記ベースがリソグラフィマスクのための基板を備えることを特徴とする、請求項１のセンサ装置。
11. 前記少なくとも一個のセンサが温度センサを備えることを特徴とする、請求項１のセンサ装置。
12. 前記少なくとも一個のセンサが、温度依存性抵抗センサ、サーミスタ、および熱電対から成るグループから選択された複数の温度センサを備えることを特徴とする、請求項１のセンサ装置。
13. 前記少なくとも一個のセンサが、エッチングレートセンサ、堆積レートセンサ、熱流束センサ、光放射センサ、および比抵抗センサから成るグループから選択された複数のセンサを備えることを特徴とする、請求項１のセンサ装置。
14. 前記プリント回路基板を前記第１位置に保持するためのラッチ機構を更に備えることを特徴とする、請求項５のセンサ装置。
15. シリコンウェーハを加工するための温度を測定するためのセンサ装置であって、前記センサ装置は：
    シリコンウェーハ；
    温度測定値を提供するために、前記シリコンウェーハと物理的に接触している複数の温度センサ；および、
    前記シリコンウェーハ上に搭載されている少なくとも一個の電子回路モジュール；を備え、
    前記電子回路モジュールは、情報プロセッサ、電源、ポリイミドを含むフレキシブル集積回路基板、およびポリイミドを含む支持構造を備え、前記情報プロセッサ、前記電源、および前記センサは、前記フレキシブル回路基板を介して相互接続され、よって前記情報プロセッサは、前記電源から電力を、前記センサから信号を受けることができ、前記支持構造は、前記フレキシブル回路基板に曲げられるように結合され、前記支持構造は、前記センサから前記フレキシブル回路基板へ信号を伝送するための電気回路を有し、前記支持構造は、前記シリコンウェーハと物理的に接触する曲げられる部分を有し、前記支持構造は、前記シリコンウェーハの表面から離れて前記情報プロセッサおよび前記電源を浮揚させるよう構成され、前記支持構造は、前記センサからの温度測定値が、前記電子回路モジュールの存在による擾乱を受けず、かつ前記電子回路モジュールが、前記シリコンウェーハから前記電子回路モジュールへ伝達された熱による損傷を受けないように、前記シリコンウェーハと前記電子回路モジュールとの間の熱伝達速度を提供するよう構成され、前記支持構造は、前記プリント回路基板を所定の位置に保持するためのラッチ機構を有する；ことを特徴とする、センサ装置。
16. ベース上へ搭載するためのセンサ装置用の電子回路モジュールであって、前記ベースは、
    当該ベース上に搭載された少なくとも一個のセンサを有し、前記電子回路モジュールは、前記センサから信号を受信するよう少なくとも一個のセンサに接続され、前記電子回路モジュールは：
    配線、および複数の電気接点を有するフレキシブル回路基板を備える底部；
    回路基板、および情報を電子処理するための複数の構成部品を備える上部；および、
    前記底部と前記上部との間を結合するフレキシブル回路基板またはリボンケーブルを備える中央部；を備え、前記底部は、支持のために前記ベースと物理的に接触し、前記中央部は前記ベースから離れて延在し、
    前記底部に平面の誘導コイルを備え、前記コイルは、誘導結合した電力を受信するよう構成され、前記コイルは、前記複数の構成部品の内の少なくとも一つに電力を供給するために前記上部に接続されていることを特徴とする、電子回路モジュール。
17. 電子回路モジュールを用いる方法であって、
    前記電子回路モジュールは、
    ベースに取り付けるためのセンサ装置用の電子回路モジュールであって、前記ベースは、
    当該ベース上に搭載された少なくとも一個のセンサを有し、前記電子回路モジュールは、前記センサから信号を受信するように少なくとも一個のセンサに接続され、前記電子回路モジュールは：
    配線と、複数の電気接点とを有する回路基板を備える底部；
    回路基板と、情報を電子処理するための複数の構成部品とを備える遠隔部；
    可逆的な電気接続が可能となるように構成される第１電気コネクタ；
    可逆的な電気接続が可能となるように構成される第２電気コネクタ；および、
    情報を伝送するための構造を備える中央部；を備え、前記中央部は、第１端部および第２端部を有し、前記中央部の前記第１端部は、前記第１電気コネクタにより前記底部に結合され、前記中央部の前記第２端部は、前記第２電気コネクタにより前記遠隔部に結合され、前記底部は、前記ベースと物理的に接続され、
    前記方法は：
    第１リボンケーブルまたは第１プリント回路基板を備えるよう前記中央部を構成する段階；
    第１用途に対して前記電子回路モジュールを用いる段階；
    前記第１リボンケーブルまたは前記第１プリント回路基板を、前記第１リボンケーブルまたは前記第１プリント回路基板より短い第２リボンケーブルまたは第２プリント回路基板で置換する段階；および、
    第２用途に対して前記電子回路モジュールを用いる段階；
    を含むことを特徴とする、方法。
18. 前記第２用途に対して前記電子回路モジュールを用いる段階の後、前記第２リボンケーブルまたは前記第２プリント回路基板より長い第３リボンケーブルまたは第３プリント回路基板を備えるように前記中央部を構成する段階を更に含むことを特徴とする、請求項１７記載の方法。

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