KR102446462B1 - 고온 프로세스 애플리케이션에서 측정 파라미터를 획득하기 위한 캡슐화된 계장화 기판 장치 - Google Patents

고온 프로세스 애플리케이션에서 측정 파라미터를 획득하기 위한 캡슐화된 계장화 기판 장치 Download PDF

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Abstract

장치는 계장화 기판 장치를 포함하는 것으로서, 기계적으로 결합된 하부 기판 및 상부 기판을 포함하는 기판 어셈블리, 전자 어셈블리, 외부 인클로저 및 내부 인클로저를 포함하는 중첩된 인클로저 어셈블리 - 외부 인클로저는 내부 인클로저를 둘러싸고, 내부 인클로저는 전자 어셈블리를 둘러쌈 -, 인클로저와 외부 인클로저 사이의 절연 매체, 및 기판 어셈블리 내의 하나 이상의 위치에 배치된 하나 이상의 센서를 포함하고 전자 어셈블리에 통신 가능하게 결합된 센서 어셈블리를 포함하고, 전자 어셈블리는 하나 이상의 센서로부터 하나 이상의 측정 파라미터를 수신하도록 구성된다.

Description

고온 프로세스 애플리케이션에서 측정 파라미터를 획득하기 위한 캡슐화된 계장화 기판 장치
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 35 U.S.C.§119(e) 규정하에서 Mei Sun, Earl Jensen, Jing Zhou 및 Ran Liu를 발명자로 지명하고 2016년 6월 15일자에 출원된 발명의 명칭이 고온 EPI 프로세스를 위한 무선 센서 웨이퍼(WIRELESS SENSOR WAFER FOR HIGH TEMPERATURE EPI PROCESSES)인 미국 가특허 출원 제62/350,688호에 대한 우선권을 주장하며, 상기 출원은 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 반도체 프로세스 라인을 따르는 웨이퍼의 모니터링에 관한 것으로, 특히 고온에서의 동작을 허용하는 다단 인클로저 어셈블리에 관한 것이다.
반도체 디바이스 프로세싱 환경에서 프로세스 조건에 대한 허용 오차가 계속 좁혀지면서, 개선된 프로세스 모니터링 시스템에 대한 요구가 계속 증가하고 있다. 프로세싱 시스템(예를 들어, 에피택시 챔버) 내의 열 균일성은 그러한 조건 중 하나이다. 현재의 방법은 연관된 챔버를 오염시키지 않고 현재의 프로세싱 기술에 요구되는 극도의 조건(예를 들어, 고온) 하에서 온도를 모니터링할 수 없다. 따라서, 반도체 디바이스 프로세싱 라인의 상태를 모니터링하기 위해 계장화 웨이퍼(instrumented wafer)를 사용하여 고온 측정을 가능하게 하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따라, 고온 프로세스 애플리케이션에서 측정 파라미터를 획득하기 위한 장치가 개시된다. 일 실시예에서, 장치는 하부 기판 및 상부 기판을 포함하는 기판 어셈블리를 포함한다. 다른 실시예에서, 상부 기판은 하부 기판에 기계적으로 결합된다. 다른 실시예에서, 장치는 전자 어셈블리를 포함한다. 다른 실시예에서, 장치는 외부 인클로저 및 내부 인클로저를 포함하는 중첩된 인클로저 어셈블리를 포함한다. 다른 실시예에서, 외부 인클로저는 내부 인클로저를 둘러싼다. 다른 실시예에서, 내부 인클로저는 적어도 전자 어셈블리를 둘러싼다. 다른 실시예에서, 절연 매체가 내부 인클로저의 외부 표면과 외부 인클로저의 내부 표면 사이의 캐비티 내에 배치된다. 다른 실시예에서, 장치는 전자 어셈블리에 통신 가능하게 결합된 센서 어셈블리를 포함한다. 다른 실시예에서, 센서 어셈블리는 하나 이상의 센서를 포함한다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 센서는 기판 어셈블리에 걸쳐 하나 이상의 위치에서 기판 어셈블리 내에 배치된다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 센서는 기판 어셈블리에 걸쳐 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 측정 파라미터를 획득하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 전자 어셈블리는 하나 이상의 센서로부터 하나 이상의 측정 파라미터를 수신하도록 구성된다.
본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따라, 고온 프로세스 애플리케이션에서 측정 파라미터를 획득하기 위한 장치가 개시된다. 일 실시예에서, 장치는 하부 기판 및 상부 코팅 층을 포함하는 기판 어셈블리를 포함한다. 다른 실시예에서, 장치는 전자 어셈블리를 포함한다. 다른 실시예에서, 장치는 외부 인클로저 및 내부 인클로저를 포함하는 중첩된 인클로저 어셈블리를 포함한다. 다른 실시예에서, 외부 인클로저는 내부 인클로저를 둘러싸고, 내부 인클로저는 적어도 전자 어셈블리를 둘러싼다. 다른 실시예에서, 절연 매체가 내부 인클로저의 외부 표면과 외부 인클로저의 내부 표면 사이의 캐비티 내에 배치된다. 다른 실시예에서, 센서 어셈블리가 전자 어셈블리에 통신 가능하게 결합되며, 센서 어셈블리는 하나 이상의 센서를 포함한다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 센서는 하부 기판에 걸쳐 하나 이상의 위치에서 기판 어셈블리의 하부 기판 상에 배치되고, 상부 코팅 층은 하부 기판 상에 배치된 하나 이상의 센서를 적어도 코팅한다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 센서는 기판 어셈블리에 걸쳐 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 측정 파라미터를 획득하도록 구성된다. 일 실시예에서, 전자 어셈블리는 하나 이상의 센서로부터 하나 이상의 측정 파라미터를 수신하도록 구성된다.
본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따라, 고온 프로세스 애플리케이션에서 측정 파라미터를 획득하기 위한 방법이 개시된다. 일 실시예에서, 방법은 기판 어셈블리의 하나 이상의 위치에 분포된 하나 이상의 센서로 한 세트의 측정 파라미터를 획득하는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 방법은 중첩된 인클로저 어셈블리 내에 배치된 전자 어셈블리에 한 세트의 측정 파라미터를 저장하는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 방법은 측정 파라미터 각각에 대한 값을 계산하는 단계를 포함한다.
전술한 일반적인 설명과 후술하는 상세한 설명 모두는 단지 예시적이고 설명적인 것이며, 청구된 바와 같이 본 발명을 반드시 제한하는 것은 아니라는 것을 이해해야 한다. 본 명세서에 통합되어 그 일부를 구성하는 첨부 도면들은 본 발명의 실시예들을 도시하고, 일반적인 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
본 발명개시의 수많은 장점들은 첨부 도면들을 참조하여 당업자에 의해 보다 잘 이해될 수 있다.
도 1a는 본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따른, 중첩된 인클로저 어셈블리가 구비된 계장화 기판 장치의 평면도이다.
도 1b는 본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따른, 중첩된 인클로저 어셈블리 및 계장화 기판 장치의 간략화된 단면도이다.
도 1c는 본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따른, 중첩된 인클로저 어셈블리 및 계장화 기판 장치의 간략화된 단면도이다.
도 1d는 본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따른, 중첩된 인클로저 어셈블리 및 계장화 기판 장치의 간략화된 단면도이다.
도 1e는 본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따른, 중첩된 인클로저 어셈블리 및 계장화 기판 장치의 간략화된 단면도이다.
도 1f는 본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따른, 중첩된 인클로저 어셈블리 및 계장화 기판 장치의 간략화된 단면도이다.
도 1g는 본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따른, 계장화 기판 장치의 간략화된 단면도이다.
도 1h는 본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따른, 센서로 구성된 계장화 기판 장치의 간략화된 평면도이다.
도 1i는 본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따른, 센서로 구성된 계장화 기판 장치의 간략화된 평면도이다.
도 1j는 본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따른, 센서로 구성된 계장화 기판 장치의 간략화된 평면도이다.
도 1k는 본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따른, 원격 데이터 시스템과 통신하도록 배치된 계장화 기판 장치의 평면도이다.
도 1l은 본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따른, 중첩된 인클로저 어셈블리 내에 포함된 전자 어셈블리의 블록도이다.
도 2는 본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따른, 계장화 기판 장치를 포함하는 프로세스 챔버의 블록도이다.
도 3은 본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따른, 계장화 기판 장치에 걸쳐 온도를 계산하기 위한 방법을 도시하는 흐름도이다.
이제부터, 개시된 주제에 대한 설명이 상세하게 이루어질 것이며, 이는 첨부 도면들에 도시되어 있다.
도 1a 내지 도 3을 일반적으로 참조하면, 계장화 기판에 걸쳐 온도를 측정하기 위한 시스템 및 방법이 본 발명개시에 따라 기술된다.
본 발명개시의 실시예들은 고온(예를 들어, 600℃ 내지 800℃)에서 동작할 수 있는 계장화 기판 장치에 관한 것이다. 이러한 계장화 기판 장치는 고온에서 동작하는 반도체 프로세싱 챔버(예를 들어, 에피택시 챔버)와 함께 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 본 발명개시의 계장화 기판 장치는 제 1 인클로저 및 제 2 인클로저(예를 들어, 열 차폐부)를 포함하는 중첩된 인클로저 어셈블리를 포함하며, 그에 따라 온-보드 전자 어셈블리(즉, 전자 패키지) 및/또는 다른 민감한 디바이스들은 중첩된 인클로저 어셈블리 내에 하우징되어 계장화 기판 장치가 800℃ 만큼 높은 온도에 노출되는 경우에도, 전자 어셈블리의 온도를 약 150℃ 이하로 유지하도록 한다. 계장화 기판의 사용은 2016년 9월 27일자에 출원된 미국 특허 출원 제15/277,753호에 기재되어 있으며, 상기 특허 출원은 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.
도 1a 내지 도 1b는 본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따라, 기판 어셈블리(102)에 걸쳐 온도를 획득하기 위한 계장화 기판 장치(100)를 도시한다. 도 1a는 중첩된 인클로저 어셈블리(104)가 구비된 계장화 기판 장치(100)의 평면도를 도시하고, 도 1b는 중첩된 인클로저 어셈블리(104) 및 계장화 기판 장치(100)의 간략화된 단면도를 도시한다.
일 실시예에서, 계장화 기판 장치(100)는 기판 어셈블리(102), 센서 어셈블리(105) 및 중첩된 인클로저 어셈블리(104)를 포함한다.
일 실시예에서, 기판 어셈블리(102)는 상부 기판(107) 및 하부 기판(109)을 포함한다. 예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상부 기판(107)은 하부 기판(109)에 기계적으로 결합될 수 있다. 기판 어셈블리(102)의 상부 기판(107) 및/또는 하부 기판(109)은 당 업계에 공지된 임의의 기판을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 기판 어셈블리(102)의 상부 기판(107) 및/또는 하부 기판(109)은 웨이퍼를 포함한다. 예를 들어, 기판 어셈블리(102)의 상부 기판(107) 및/또는 하부 기판(109)은, 유리 웨이퍼(예를 들어, 용융 실리카 유리 웨이퍼, 붕규산 유리 웨이퍼 등), 결정질 웨이퍼(예를 들어, 결정질 석영 웨이퍼 또는 실리콘 웨이퍼), 또는 하나 이상의 화합물(예를 들어, 실리콘 탄화물, 실리콘 질화물 등)로 형성된 웨이퍼를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 기판 어셈블리(102)는 실리콘, 실리콘 탄화물, 실리콘 질화물 또는 실리콘 이산화물(예를 들어, 석영) 중 하나 이상으로부터 형성된 웨이퍼와 같은 반도체 프로세싱 환경에서 무시할 수 있는 오염을 야기하는 임의의 기판을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 하부 기판(109)은 상부 기판(107)에 기계적으로 결합된다. 예를 들어, 하부 기판(109)은 상부 기판(107)에 용접될 수 있다. 다른 예로서, 하부 기판(109)은 상부 기판(107)에 본딩될 수 있다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 센서 기판(135)이 상부 기판(107)과 하부 기판(109) 사이에 배치되어 하나 이상의 센서 기판(135)은 상부 기판(107)과 하부 기판(109) 사이에서 밀봉(예를 들어, 기밀 밀봉)된다. 하나 이상의 센서 기판(135)은 당 업계에 공지된 임의의 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 센서 기판(135)은 실리콘, 실리콘 탄화물, 실리콘 질화물, 갈륨 질화물, 갈륨 비화물, 게르마늄, 또는 갈륨 및 인듐의 화합물을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아닌 임의의 적합한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 1k에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 센서 기판(135)은 상부 기판(107)과 하부 기판(109) 사이에 하나 이상의 실리콘 디스크를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에서, 하나 이상의 센서 기판(135)은 열 전달을 돕고 연구된 프로세스 애플리케이션 동안 주어진 프로세스 챔버에 의해 처리되는 기판/웨이퍼의 유형의 다양한 물질 특성(예를 들어, 열 전달, 열 팽창, 광학 특성 등)을 반복하는데 도움을 주기 위해 사용될 수 있다는 것을 유념한다. 하나 이상의 센서(124)와 중첩된 인클로저 어셈블리(104) 사이의 와이어라인 연결부(126)는 기판 어셈블리(102) 내에 밀봉(예를 들어, 기밀 밀봉)될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 센서(124)와 중첩된 인클로저 어셈블리(104) 사이의 와이어라인 연결부(126)는 하부 기판(109)에 기계적으로 결합된 상부 기판(107)에 의해 커버된다.
일 실시예에서, 중첩된 인클로저 어셈블리(104)는 도 1b에 도시된 바와 같이 내부 인클로저(114) 및 외부 인클로저(116)를 포함한다. 예를 들어, 내부 인클로저(114) 및 외부 인클로저(116)는 각각 내부 열 차폐부 및 외부 열 차폐부로 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 전자 어셈블리(125)(예를 들어, 프로세서(들), 메모리, 전원, 통신 회로 등)는 내부 인클로저(114) 내에 배치될 수 있으며, 이에 따라 내부 인클로저(114)는 중첩된 인클로저 구조물을 형성하도록 외부 인클로저(116) 내에 배치된다.
일 실시예에서, 내부 인클로저(114)는 높은 열용량(예를 들어, 볼륨)을 갖는 물질로 형성된다. 예를 들어, 내부 인클로저(114)는 철-니켈-코발트 합금, 니켈-철 합금 또는 철-탄소 합금과 같은 하나 이상의 금속 합금으로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 내부 인클로저(114)는 KOVAR, INVAR 또는 스테인리스 강을 포함하는 하나 이상의 물질들로 형성될 수 있다. 내부 인클로저(114)가 KOVAR로 형성되는 경우, 내부 인클로저(114)의 전자 어셈블리(125)(및 전자 어셈블리(125)의 컴포넌트)는 내부 인클로저(114)의 온도를 밀접하게 따른다. 다른 예로서, 내부 인클로저(114)는 사파이어 또는 결정질 석영과 같은 하나 이상의 결정질 물질들로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 실시예에서, 외부 인클로저(116)는 세라믹, 합성물 또는 유리를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아닌 하나 이상의 물질들로 형성된다. 다른 실시예에서, 외부 인클로저(116)는 무시할 수 있는 오염을 야기하는 물질로 형성된다. 예를 들어, 외부 인클로저(116)는 실리콘, 실리콘 탄화물, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아닌 하나 이상의 저 오염 물질들로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 내부 인클로저(114)는 리드(113) 및 베이스(115)를 포함하며, 리드(113)는 베이스(115)로부터 제거될 수 있어 내부 인클로저(114)의 내부 부분에 접근할 수 있게 한다. 다른 실시예에서, 외부 인클로저(116)는 리드(117) 및 베이스(119)를 포함하며, 리드(117)는 외부 인클로저(116)를 밀봉하도록 베이스(119)에 기계적으로 결합된다. 예를 들어, 외부 인클로저(116)를 밀봉(예를 들어, 기밀 밀봉)하기 위해 용접부(121)가 리드(117)를 베이스(119)에 기계적으로 결합시킬 수 있다. 다른 예로서, 외부 인클로저(116)를 밀봉(예를 들어, 기밀 밀봉)하기 위해 베이스(119)는 접착제에 의해 리드(117)에 본딩될 수 있다.
다른 실시예에서, 중첩된 인클로저 어셈블리(104)는 내부 인클로저(114)와 외부 인클로저(116) 사이에 배치된 절연 매체(120)를 포함한다. 내부 인클로저(114) 및 외부 인클로저(116) 사이의 절연 매체(120)의 구현은 외부 인클로저(116)의 바깥쪽의 상승된 온도 환경(예를 들어, 반도체 프로세싱 챔버)으로부터 내부 인클로저(114) 내의 영역으로의 열 전달을 감소시키는 역할을 한다는 것을 유념한다. 예를 들어, 절연 매체(120)가 내부 인클로저(114)의 외부 표면과 외부 인클로저(116)의 내부 표면 사이의 캐비티 내에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 절연 매체(120)는 다공성 고체 물질을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 절연 매체(120)는 하나 이상의 에어로겔 물질(예를 들어, 실리카 에어로겔 물질)일 수 있다. 예를 들어, 약 98.5% 만큼 높은 다공성을 갖는 에어로겔 물질이 형성될 수 있다. 다른 예로서, 절연 매체(120)는 세라믹 물질(예를 들어, 다공성 세라믹 물질)일 수 있다. 세라믹 기반 절연 매체의 소결 동안, 다공성은 기공 형성제의 사용을 통해 제어될 수 있다는 것을 유념한다. 본 명세서에서, 세라믹 물질의 다공성은 50-99%의 다공성 범위로 제조될 수 있다는 것을 또한 유념한다. 예를 들어, 세라믹 물질의 다공성은 95-99% 사이의 다공성 범위를 갖도록 제조될 수 있다.
다른 실시예에서, 절연 매체(120)는 불투명하다. 예를 들어, 절연 매체(120)는 외부 인클로저(116)의 내부 표면과 내부 인클로저(114)의 외부 표면 사이의 볼륨을 가로 지르는 방사선을 흡수하는 물질을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 절연 매체(120)는 탄소 도핑된 에어로겔 물질을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 실시예에서, 절연 매체(120)는 저압 가스(즉, 진공 압력으로 유지되는 가스)이며, 그에 따라 가스는 주변 압력(즉, 프로세스 챔버의 압력)보다 낮은 압력으로 유지된다. 이와 관련하여, 내부 인클로저(114)의 외부 표면과 외부 인클로저(116)의 내부 표면 사이의 볼륨은 외부 인클로저(116) 및 내부 인클로저(114)로부터의 열 전도를 최소화하도록 진공 압력으로 유지될 수 있다. 다른 실시예에서, 절연 매체(120)는 주변 압력과 거의 같지만 대기압보다 낮은 압력으로 유지되는 가스이다. 다른 실시예에서, 절연 매체(120)는 주변 압력보다 높지만 대기압보다 낮은 압력으로 유지되는 가스이다. 본 발명개시의 목적을 위해, "진공 압력"은 주변 압력보다 낮은 임의의 압력을 의미하는 것으로 해석된다.
일 실시예에서, 내부 인클로저(114)는 절연 매체(120)에 의해 외부 인클로저(116)의 내부 표면 상에 지지된다. 예를 들어, 내부 인클로저(114)는 하나 이상의 에어로겔 물질에 의해 외부 인클로저(116)의 내부 표면 상에 지지될 수 있다. 예를 들어, 내부 인클로저(114)는 실리카 에어로겔 물질에 의해 외부 인클로저(116)의 내부 표면 상에 지지될 수 있다.
다른 실시예에서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 내부 인클로저(114)는 외부 인클로저(116)의 내부 바닥 표면 상에 배치된 낮은 열 전도성 매체(120)의 층에 의해 지지된다. 예를 들어, 낮은 열 전도성 매체(120)의 층은 하나 이상의 다공성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 낮은 열 전도성 매체(120)의 층은 에어로겔 물질(예를 들어, 실리카 에어로겔 물질)을 포함할 수 있다. 추가의 예를 들어, 낮은 열 전도성 매체의 층은 불투명(예를 들어, 다공성 세라믹 물질)할 수 있다.
다른 실시예에서, 외부 인클로저(116)는 하나 이상의 지지 구조물(123)에 의해 기판 어셈블리(102) 상에 지지된다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 지지 구조물(123)(예를 들어, 단일 지지 레그, 다수의 지지 레그, 플랫폼)은 기판 어셈블리(102)와 외부 인클로저(116) 사이의 열 전달을 제한하도록 낮은 열 전도 계수를 갖는 매체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 지지 구조물(123)은 세라믹, 합성물, 결정질 물질 또는 유리와 같은 낮은 열 전도성 매체로 형성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 하나 이상의 지지 구조물(123)은 실리콘, 실리콘 탄화물, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아닌 하나 이상의 물질들로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 지지 구조물(123)은 외부 인클로저(116) 및 상부 기판(107)에 기계적으로 결합된다. 예를 들어, 용접부(121)가 지지 구조물(123)을 외부 인클로저(116) 및 상부 기판(107)에 기계적으로 결합시킬 수 있다. 또 다른 예로서, 지지 구조물은 외부 인클로저(116) 및 상부 기판(107)에 본딩될 수 있다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 지지 구조물(123)은, 하나 이상의 와이어라인(126)이 센서 어셈블리(105)를 전자 어셈블리(125)에 연결하는 하나 이상의 통로를 형성한다. 예를 들어, 하나 이상의 지지 구조물(123)은, 하나 이상의 와이어라인(126)이 센서 어셈블리(105)를 전자 어셈블리(125)에 연결하는 하나 이상의 통로를 형성하는 하나 이상의 링 또는 튜브 구조물(예를 들어, 중공 레그 구조물)을 포함할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 지지 구조물(123)은 외부 인클로저(116) 및 상부 기판(107)에 결합되는 링 구조물일 수 있다. 예를 들어, 지지 구조물(123)은 외부 인클로저(116) 및 상부 기판(107)에 용접되어 밀봉(예를 들어, 기밀 밀봉)을 형성하는 링 구조물로서 구성될 수 있다. 다른 예로서, 지지 구조물(123)은 외부 인클로저(116) 및 상부 기판(107)에 본딩되어 밀봉(예를 들어, 기밀 밀봉)을 형성하는 링 구조물로서 구성될 수 있다.
다른 실시예에서, 외부 인클로저(116)는 도 1d에 도시된 바와 같이 기판 어셈블리(102)에 기계적으로 결합된다. 예를 들어, 외부 인클로저(116)는 상부 기판(107)에 용접되어 밀봉(예를 들어, 기밀 밀봉)을 형성한다. 다른 예로서, 외부 인클로저(116)는 상부 기판(107)에 본딩되어 밀봉(예를 들어, 기밀 밀봉)을 형성한다. 본 명세서에서, 외부 인클로저(116)를 상부 기판(107)에 기계적으로 결합시키는 것은 프로세스 챔버에 노출된 외부 인클로저(116)의 표면적을 감소시킨다는 것을 유념한다.
다른 실시예에서, 도 1d에 도시된 바와 같이, 저 방사 및/또는 고 반사 층(118a)(예를 들어, 코팅)이 내부 인클로저(114)의 외부 표면 상에 배치된다. 다른 실시예에서, 저 방사 및/또는 고 반사 층(118b)(예를 들어, 코팅)이 외부 인클로저(116)의 내부 표면 상에 배치된다. 다른 실시예에서, 저 방사 및/또는 고 반사 층(118a)은 내부 인클로저(114)의 외부 표면 옆에 배치된 절연 매체(120) 상에 배치된다. 다른 실시예에서, 저 방사 및/또는 고 반사 층(118b)은 외부 인클로저(116)의 내부 표면 옆에 배치된 절연 매체(120) 상에 배치된다.
본 명세서에서, 외부 인클로저(116)의 내부 표면 옆에 배치된 고 반사 층의 경우, 고 반사 층(118b)은 프로세싱 챔버 벽 또는 프로세싱 챔버에 존재할 수 있는 임의의 방사선 램프로부터 외부 인클로저(116) 상으로 떨어지는 대부분의 열 방사선을 반사시키는 역할을 한다는 것을 유념한다. 또한, 내부 인클로저(114)의 외부 표면 옆에 배치된 고 반사 층의 존재는 외부 인클로저(116)의 내부 표면으로부터 내부 인클로저(114) 상으로 떨어지는 대부분의 열 방사선을 반사시키는 역할을 한다. 또한, 외부 인클로저(116)의 내부 표면 옆에 배치된 저 방사 물질의 사용은 외부 인클로저(116)에 의해 방출되는 복사 열 에너지의 양을 감소시키는 역할을 하여, 이에 의해 내부 인클로저(114)에 의해 흡수될 수 있는 사용 가능한 복사 열 에너지의 양을 감소시킨다. 또한, 외부 인클로저(116)의 내부 표면 옆에 배치된 저 방사 물질의 사용은 내부 인클로저(114)에 의해 방출되는 복사 열 에너지의 양을 감소시키는 역할을 하여, 이에 의해 내부 인클로저(114) 내의 전자 어셈블리(125)로 흡수되거나 전달될 수 있는 사용 가능한 복사 열 에너지의 양을 감소시킨다.
다른 실시예에서, 층(118a 및/또는 118b)은 금, 은 또는 알루미늄과 같은 고 반사 및 저 방사 물질이지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 층(118a 및/또는 118b)은 적층된 유전체 막으로부터 형성된 고 반사 및 저 방사 물질일 수 있다. 예를 들어, 층(118a 및/또는 118b)은 산화물, 탄화물 또는 질화물을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아닌 물질들로 형성된 고 반사 및 저 방사 적층된 유전체 막일 수 있다.
도 1a를 다시 참조하면, 일 실시예에서, 전자 어셈블리(125)는 센서 어셈블리(105)에 결합된다. 다른 실시예에서, 센서 어셈블리(105)는 하나 이상의 센서(124)를 포함한다. 다른 실시예에서, 센서(124)는 기판 어셈블리(102)에 걸쳐 하나 이상의 위치에 배치될 수 있고, 하나 이상의 와이어라인 연결부(126)를 통해 전자 어셈블리(125)에 연결될 수 있다. 이와 관련하여, 하나 이상의 전자 어셈블리(125)는 기판 어셈블리(102)의 하나 이상의 위치에 위치한 하나 이상의 센서(124)로부터의 값을 나타내는 하나 이상의 측정 파라미터(예를 들어, 열전대로부터의 전압, 저항 온도 디바이스부터의 저항, 압력 센서로부터의 전압(또는 다른 신호), 방사선 센서로부터의 전압(또는 다른 신호), 화학 센서로부터의 전압(또는 다른 신호) 등)를 획득할 수 있다. 다른 실시예에서, 전자 어셈블리(125)는 원격 데이터 시스템(103)에 통신 가능하게 결합된다. 다른 실시예에서, 전자 어셈블리(125)는 복수의 측정 파라미터를 원격 데이터 시스템(103)에 전송한다.
하나 이상의 센서(124)는 당 업계에 공지된 임의의 측정 디바이스를 포함할 수 있다는 것을 유념한다. 예를 들어, 하나 이상의 센서(124)는 열 센서, 압력 센서, 방사선 센서 및/또는 화학 센서를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 온도 측정의 경우에, 하나 이상의 센서(124)는 하나 이상의 열전대(thermocouple; TC) 디바이스(예를 들어, 열전기 접합) 또는 하나 이상의 저항 온도 디바이스(resistance temperature device; RTD)(예를 들어, 박막 RTD)를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예에서, 압력 측정의 경우에, 하나 이상의 센서(124)는 압전 센서, 용량성 센서, 광학 센서, 전위차 센서 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예에서, 방사선 측정의 경우에, 하나 이상의 센서는 하나 이상의 광 검출기(예를 들어, 광전지, 포토 레지스터 등) 또는 다른 방사선 검출기(예를 들어, 고체 상태 검출기)를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예에서, 화학 측정의 경우에, 하나 이상의 센서(124)는 하나 이상의 화학 저항기, 가스 센서, pH 센서 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 실시예에서, 계장화 기판 장치(100)는 더미 인클로저 어셈블리(108)를 포함한다. 예를 들어, 더미 인클로저 어셈블리(108)는 중첩된 인클로저 어셈블리(104)의 무게를 상쇄시키는 균형 잡힌 추의 역할을 하기 위해 기판 어셈블리(102) 상의 선택된 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 더미 인클로저 어셈블리(108)는 기판 어셈블리(102)의 중심으로부터 중첩된 인클로저 어셈블리(104)와 동일한 거리에서 중첩된 인클로저 어셈블리(104)에 대향하여 배치될 수 있다. 본 명세서에서, 중첩된 인클로저 어셈블리(104)의 대향하는 위치에 더미 인클로저 어셈블리(108)를 배치하는 것은 기판 어셈블리(102)의 중심에 계장화 기판 장치(100)의 질량 중심을 유지하는 역할을 한다는 것을 유념한다. 다른 실시예에서, 도시되지는 않았지만, 중첩된 인클로저 어셈블리(104)는 기판 어셈블리(102)의 중심에 계장화 기판 장치(100)의 질량 중심을 유지하도록 기판 어셈블리(102)의 중심에 배치될 수 있다.
도 1e는 중첩된 인클로저 어셈블리(104) 및 계장화 기판 장치(100)의 간략화된 단면도이다. 일 실시예에서, 외부 인클로저(116)는 하나의 부분(예를 들어, 컵 구조물)으로 형성된다. 예를 들어, 외부 인클로저(116)는 일체형 용융 실리카 유리로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 일체형 외부 인클로저(116)는 기판 어셈블리(102)에 기계적으로 결합된다. 예를 들어, 일체형 외부 인클로저(116)는 상부 기판(107)에 용접 또는 본딩될 수 있다. 일체형의 외부 인클로저(116)의 구성은 계장화 기판 장치(100)에 대한 감소된 프로파일을 제공한다는 것을 유념한다.
도 1f는 중첩된 인클로저 어셈블리(104) 및 계장화 기판 장치(100)의 간략화된 단면도이다. 일 실시예에서, 상부 기판(107)의 중심부가 제거된다. 다른 실시예에서, 추가의 단열을 제공하기 위해 추가의 절연 매체(140)의 층이 하부 기판(109) 상에 그리고 상부 기판(107)의 중심부에 배치될 수 있다. 또한, 추가의 절연 매체 물질(140)과 하부 기판(109) 사이에 추가의 고 반사 물질(142)의 층이 배치될 수 있으며, 그에 의해 고 반사 물질(142) 및 절연 물질(140)은 상부 기판(107)의 중심부 영역을 채운다.
도 1g는 본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따른, 계장화 기판 장치(100)의 일부분의 간략화된 단면도이다. 일 실시예에서, 하나 이상의 센서(124) 및 센서 기판(135)은 상부 기판(107)과 하부 기판(109) 사이에서 밀봉된다. 예를 들어, 센서(124) 및 센서 기판(135)은 기판 어셈블리(102) 내부에 밀봉(예를 들어, 기밀 밀봉)되어 프로세스 챔버 가스(136)(예를 들어, 질소, 헬륨 등)로의 노출을 방지한다.
센서 기판(135)은 임의의 형상을 갖도록 형성될 수 있고, 하부 기판(109)에 걸쳐 임의의 방식으로 분포될 수 있다는 것을 유념한다. 도 1h 내지 도 1j는 본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따른, 다수의 기판 센서 구성을 도시한다. 간략화를 위해, 상부 기판(다른 도면들에서는 107)은 도 1h 내지 도 1j에 도시되지 않았다. 도 1h에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 한 세트의 센서 기판(135)이 선택된 기하학적 패턴(예를 들어, 도 1h에 도시된 바와 같은 십자형)으로 하부 기판(109)에 걸쳐 분포된다. 또한, 하나 이상의 센서(124)는 각각의 센서 기판(135) 상에, 그 내부에 또는 그 아래에 배치될 수 있다.
도 1i에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에서, 하나 이상의 센서 기판(135)은 하부 기판(109)과 상부 기판(107)(명료함을 위해 상부 기판은 도시되지 않음) 사이에 배치된 링으로서 구성된다. 예를 들어, 도 1i에 도시된 바와 같이, 보통 세트의 센서 기판(135)은 하부 기판(109) 상에 배치된 다양한 크기의 동심 링으로 구성될 수 있다. 또한, 하나 이상의 센서(124)는 각각의 링 센서 기판(135) 상에, 그 내부에 또는 그 아래에 배치될 수 있다.
도 1j에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에서, 단일 센서 기판(135)이 하부 기판(109) 상에 배치될 수 있고, 하나 이상의 센서(124)가 센서 기판(135) 상에 배치된다. 예를 들어, 도 1j에 도시된 바와 같이, 센서 기판(135)은 중심부가 제거된 디스크 형태로 형상화될 수 있다.
상기 도시된 센서 기판(135) 및 센서(124)의 배열 및 개수는 제한적이지 않으며 도시 목적만을 위해 제공된다는 것을 유념한다. 오히려, 본 발명개시의 하나 이상의 센서 기판(135) 및/또는 하나 이상의 센서(124)는 다수의 패턴, 형상 및 양으로 구성될 수 있다는 것을 본 명세서에서 인식한다.
또한, 본 발명개시의 대부분은 상부 기판이 구비된 계장화 기판 장치(100)의 구현에 초점을 맞추었지만, 이러한 구성은 본 발명개시의 범위에 대한 제한이 아니다. 오히려, 본 발명개시의 범위는 다수의 등가의 실시예들로 확장될 수 있다. 예를 들어, 도 1a 및 도 1b를 다시 참조하면, 기판 어셈블리(102)의 상부 기판(107)은 상부 코팅 물질로 대체될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 센서 기판(135) 및/또는 하나 이상의 센서(124)는 하부 기판(109) 상에 배치될 수 있다. 하나 이상의 센서 기판(135) 및/또는 하나 이상의 센서(124)의 배치 후에, 코팅 물질이 하부 기판(109), 하나 이상의 센서 기판(135) 및/또는 하나 이상의 센서(124)에 도포되어 적어도 하나 이상의 센서(124)를 밀봉할 수 있다. 예를 들어, 코팅 물질은 하부 기판(109), 하나 이상의 센서 기판(135) 및/또는 하나 이상의 센서(124) 위에 실리콘 이산화물 박막과 같은 고 반사 및 저 방사 박막을 형성할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1k는 계장화 기판 장치(100) 및 원격 데이터 시스템(103)을 포함하는 계장화 기판 어셈블리 시스템(150)을 도시한다. 일 실시예에서, 하나 이상의 전자 어셈블리(125)는 무선 데이터 시스템(103)에 무선으로 통신 가능하게 결합된다. 하나 이상의 전자 어셈블리(125)는 임의의 적절한 방식으로 원격 데이터 시스템(103)에 무선으로 통신 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 계장화 기판 장치(100)는 통신 회로(106)를 포함할 수 있다. 통신 회로(106)는 통신 기술 분야에 공지된 임의의 통신 회로 및/또는 통신 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 회로(106)는 하나 이상의 통신 안테나(예를 들어, 통신 코일)를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 통신 회로(106)는 전자 어셈블리(125)와 오프-기판 원격 데이터 시스템(103) 사이에 통신 링크를 설정하도록 구성된다. 또한, 통신 회로(106)는 전자 어셈블리(125)에 통신 가능하게 결합된다(예를 들어, 전기적 상호 접속부(127)를 통해 결합됨). 이와 관련하여, 전자 어셈블리(125)는 하나 이상의 센서(124)에 의해 획득된 측정 파라미터를 나타내는 하나 이상의 신호를 하나 이상의 상호 접속부(127)를 통해 통신 회로(106)에 전송할 수 있다. 차례로, 통신 회로(106)는 측정 파라미터를 나타내는 하나 이상의 신호를 원격 데이터 시스템(103)에 중계할 수 있다. 일 실시예에서, 원격 데이터 시스템(103)은 온-기판 통신 회로(106)와 원격 데이터 시스템(103) 사이의 통신 링크를 설정하기에 적합한 통신 회로(132)를 포함한다. 예를 들어, 통신 회로(132)는 무선 주파수(radio frequency; RF) 신호를 사용하여 온-기판 통신 회로(106)와 원격 데이터 시스템(103) 사이의 통신 링크를 확립할 수 있다. 본 명세서에서 더 논의되는 바와 같이, 센서 측정과 관련된 값은 전자 어셈블리(125) 및/또는 원격 데이터 시스템(103)에 의해 계산될 수 있다.
일 실시예에서, 전자 어셈블리(125)는 하나 이상의 센서(124)에 의해 획득된 하나 이상의 측정 파라미터에 기초하여 하나 이상의 값을 계산한다. 차례로, 전자 어셈블리(125)는 계산된 값을 원격 데이터 시스템(103)에 전송할 수 있다. 다른 실시예에서, 값은 원격 데이터 시스템(103)에 의해 계산된다. 이와 관련하여, 전자 어셈블리(125)는 하나 이상의 측정 파라미터를 원격 데이터 시스템(103)에 전송한다. 차례로, 원격 데이터 시스템(103)은 센서(124)에 의해 획득된 하나 이상의 측정 파라미터에 기초하여 하나 이상의 값을 계산할 수 있다.
다른 실시예에서, 원격 데이터 시스템(103)은 센서(124)에 의해 획득된 하나 이상의 신호에 기초하여 전자 어셈블리(125) 또는 원격 데이터 시스템(103)에 의해 계산된 하나 이상의 값을 기판 어셈블리(102) 상의 획득 위치로 매핑한다(또는 상관시킨다). 다른 실시예에서, 원격 데이터 시스템(103)은 매핑된 값을 사용자 인터페이스에 리포트한다. 예를 들어, 원격 데이터 시스템(103)은 데스크톱 컴퓨터, 랩톱, 태블릿, 핸드 헬드 디바이스, 메모리 또는 서버 중 하나 이상에 매핑된 값을 리포트할 수 있다.
도 1l은 본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따른, 중첩된 인클로저 어셈블리(104) 내에 포함된 전자 어셈블리(125)의 블록도를 도시한다. 일 실시예에서, 전자 어셈블리(125)는 전원(112)(예를 들어, 하나 이상의 배터리)을 포함한다. 다른 실시예에서, 전자 어셈블리(125)는 하나 이상의 프로세서(129)를 포함한다. 다른 실시예에서, 전자 어셈블리(125)는 통신 회로(128)를 포함한다. 다른 실시예에서, 전자 어셈블리(125)는 하나 이상의 프로세서(129)를 구성하는 프로그램 명령어를 저장하기 위한 메모리 매체(131)(예를 들어, 메모리)를 포함할 수 있다. 또한, 중첩된 인클로저 어셈블리(104) 내에 둘러싸인 전자 어셈블리(125)에 의해 획득된 측정 파라미터는 전자 어셈블리(125)의 메모리(131)에 저장될 수 있다. 본 발명개시의 목적을 위해, 용어 '프로세서'는 메모리 매체(131)로부터 명령어를 실행하는 하나 이상의 프로세서(예를 들어, CPU) 또는 로직 요소(예를 들어, ASIC)를 갖는 임의의 디바이스를 포괄하도록 광범위하게 정의될 수 있다. 이러한 의미에서, 전자 어셈블리(125)의 하나 이상의 프로세서(129)는 알고리즘 및/또는 명령어를 실행하도록 구성된 임의의 마이크로 프로세서 유형 또는 로직 디바이스를 포함할 수 있다. 본 발명개시 전체에 걸쳐 기술된 단계들은 단일 프로세서 또는 대안적으로 다수의 프로세서에 의해 수행될 수 있다는 것을 인식해야 한다. 메모리 매체(131)는 읽기 전용 메모리, 랜덤 액세스 메모리, 솔리드 스테이트 드라이브, 플래시, EPROM, EEPROM 등을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따른, 개장화 기판 장치(100)로 구성된 프로세서 챔버를 도시한다. 일 실시예에서, 계장화 기판 장치(100)는 회전 가능한 플랫폼(138) 상에 배치된다. 다른 실시예에서, 프로세스 챔버 가스(136)가 기판 어셈블리(102) 위에 흐른다. 예를 들어, 이전에 논의된 바와 같이, 프로세스 챔버 가스(136)가 기판 어셈블리(102)로 들어가지 않도록 기판 어셈블리(102)는 밀봉(예를 들어, 기밀 밀봉)된다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 가열 소스(134)가 프로세스 챔버를 가열하는 데 사용된다. 예를 들어, 계장화 기판 장치(100) 위와 아래의 가열 램프가 프로세스 챔버를 가열한다.
도 3은 본 발명개시의 하나 이상의 실시예들에 따른, 기판에 걸쳐 측정 파라미터를 획득하는 방법(300)을 도시하는 흐름도를 나타낸다. 본 명세서에서, 도 3의 흐름도의 단계들은 제한적으로 해석되어서는 안 되며 단지 예시적인 목적을 위해 제공된다는 것을 유념한다.
일 실시예에서, 프로세스는 단계(302)에서 시작한다. 단계(304)에서, 프로세스는 한 세트의 위치에서 기판 어셈블리(102) 주위에 배치된 한 세트의 센서(124)에서 한 세트의 측정 파라미터(예를 들어, TC 전압, RTD 저항 등)를 측정하는 것을 포함한다. 그 후, 단계(306)에서, 측정 파라미터가 측정된 후, 결과는 중첩된 인클로저(104)에 둘러싸인 메모리(예를 들어, 전자 어셈블리(125)의 메모리(131))에 저장된다. 단계(308)에서, 한 세트의 측정 파라미터는 원격 데이터 시스템(103)에 전송된다. 예를 들어, 측정 데이터는 무선 주파수(RF) 신호에 의해 통신 회로(106)(예를 들어, 통신 안테나)를 통해 전자 어셈블리(125)로부터 원격 데이터 시스템(103)으로 무선 전송될 수 있다. 단계(310)에서, 기판 어셈블리(102)의 각각의 위치에 배치된 센서(124) 각각에 의해 획득된 측정 파라미터 각각에 대한 값이 원격 데이터 시스템(103)에 의해 계산된다. 예를 들어, 온도의 경우에, 센서(124) 중 하나와 관련된 값은 해당 센서에서 측정된 온도를 나타내는 파라미터에 기초하여 계산될 수 있다. 그런 다음, 본 명세서에서, 센서(124) 각각에 대한 결과는 기판 어셈블리(102)의 표면에 매핑될 수 있다는 것을 유념한다. 예를 들어, 원격 데이터 시스템(103)(또는 다른 데이터 시스템)은 한 세트의 센서(124) 중 각각의 센서에 의해 측정된 값을 상관시킬 수 있다. 센서(124) 각각의 공지된 위치에 기초하여, 원격 데이터 시스템(103)은 기판 어셈블리(102)의 상부 표면의 평면 내의 위치(예를 들어, X-Y 위치)의 함수로서 기판 어셈블리(102)의 상부 표면에서의 값의 데이터베이스 및/또는 맵을 형성할 수 있다. 다른 실시예에서, 값의 데이터베이스 및/또는 맵은 사용자 인터페이스(도시되지 않음)의 디스플레이 상에 제공된다. 단계(312)에서, 프로세스는 종료된다.
방법(300)의 단계들은 시스템(150)을 통해 수행될 수 있다는 것을 인식한다. 그러나 기판 어셈블리(102) 상의 복수의 위치에서의 측정치를 획득하고 값을 결정하는 복수의 프로세스 흐름을 야기하는 다양한 프로세스가 시스템(150)에 의해 수행될 수 있다는 것이 고려되기 때문에, 시스템(150)은 기판 어셈블리(102)에 걸쳐 값을 측정하는 프로세스(300) 또는 방법에 대한 제한으로 해석되어서는 안 된다는 것을 인식해야 한다. 예를 들어, 측정 파라미터가 하나 이상의 센서(124) 모두에 대해 획득된 후에, 전자 어셈블리(125)는 하나 이상의 센서(124)에 의해 획득된 각각의 측정 파라미터에 대한 값을 계산할 수 있다.
본 명세서에 설명된 주제는 때때로 다른 컴포넌트들 내에 포함되거나 또는 다른 컴포넌트들과 연결된 상이한 컴포넌트들을 나타낸다. 이와 같이 도시된 구조는 단지 예시적인 것이고, 사실 동일한 기능을 달성하는 다수의 다른 구조들이 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 개념적 의미에서, 동일한 기능을 달성하기 위한 컴포넌트의 임의의 배열은 원하는 기능이 달성되도록 효과적으로 "연관"된다. 따라서, 특정한 기능을 달성하기 위해 조합된 본 명세서의 임의의 2개의 컴포넌트는 구조 또는 중간 컴포넌트와 관계없이 원하는 기능을 달성하도록 서로 "연관"되는 것으로 보일 수 있다. 마찬가지로, 이렇게 연관되는 임의의 2개의 컴포넌트는 또한 원하는 기능을 달성하도록 서로 "연결" 또는 "결합"되는 것으로 보일 수도 있고, 이렇게 연관될 수 있는 임의의 2개의 컴포넌트는 원하는 기능을 달성하기 위해서 서로 "결합 가능"한 것으로 보일 수도 있다. 결합 가능한 구체적인 예는, 물리적으로 상호 작용할 수 있고/있거나 물리적으로 상호 작용하는 컴포넌트들 및/또는 무선으로 상호 작용할 수 있고/있거나 무선으로 상호 작용하는 컴포넌트들 및/또는 논리적으로 상호 작용할 수 있고/하거나 논리적으로 상호 작용하는 컴포넌트들을 포함하지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명개시 및 본 발명개시의 많은 부수적인 장점들이 전술한 설명에 의해 이해될 것으로 믿어지며, 다양한 변경들이 개시된 주제를 벗어나지 않거나 또는 모든 물질적 장점들을 희생시키지 않는 컴포넌트들의 형태, 구성, 및 배열로 행해질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 설명된 형태는 단지 설명적인 것이며, 이러한 변경을 아우르고 포함하는 것은 다음의 청구 범위의 의도이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구 범위에 의해 정의되는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (84)

  1. 장치에 있어서,
    하부 기판 및 상부 기판을 포함하는 기판 어셈블리 - 상기 상부 기판은 상기 하부 기판에 기계적으로 결합됨 - ;
    전자 어셈블리;
    외부 인클로저(enclosure) 및 내부 인클로저를 포함하는 중첩된(nested) 인클로저 어셈블리 - 상기 외부 인클로저는 상기 내부 인클로저를 둘러싸고, 상기 내부 인클로저는 적어도 상기 전자 어셈블리를 둘러쌈 - ;
    상기 내부 인클로저의 외부 표면과 상기 외부 인클로저의 내부 표면 사이의 캐비티 내에 배치된 절연 매체; 및
    상기 전자 어셈블리에 통신 가능하게 결합된 센서 어셈블리 - 상기 센서 어셈블리는 하나 이상의 센서를 포함하고, 상기 하나 이상의 센서는 상기 기판 어셈블리에 걸쳐 하나 이상의 위치에서 상기 기판 어셈블리 내에 배치되고, 상기 하나 이상의 센서는 상기 기판 어셈블리에 걸쳐 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 측정 파라미터를 획득하도록 구성되며, 상기 전자 어셈블리는 상기 하나 이상의 센서로부터 상기 하나 이상의 측정 파라미터를 수신하도록 구성됨 -
    를 포함하고,
    상기 장치는 회전 가능한 플랫폼 상에 배치되는 것인, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서는,
    온도를 나타내는 하나 이상의 파라미터를 획득하도록 구성된 하나 이상의 온도 센서를 포함하는 것인, 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 하나 이상의 온도 센서는,
    하나 이상의 열전대 디바이스를 포함하는 것인, 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 하나 이상의 온도 센서는,
    하나 이상의 저항 온도 디바이스를 포함하는 것인, 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서는,
    압력을 나타내는 하나 이상의 파라미터를 획득하도록 구성된 하나 이상의 압력 센서를 포함하는 것인, 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서는,
    타겟 화학물의 존재를 나타내는 하나 이상의 파라미터를 획득하도록 구성된 하나 이상의 화학 센서를 포함하는 것인, 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서는,
    방사선의 존재를 나타내는 하나 이상의 파라미터를 획득하도록 구성된 하나 이상의 방사선 센서를 포함하는 것인, 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서는 반사 물질로 코팅되는 것인, 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 기판 또는 상기 상부 기판 중 적어도 하나는 세라믹, 서멧, 결정질 물질 또는 유리 중 적어도 하나로 형성되는 것인, 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 하부 기판 또는 상기 상부 기판 중 적어도 하나는 실리콘, 실리콘 탄화물, 실리콘 질화물 또는 실리콘 이산화물 중 적어도 하나로 형성되는 것인, 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 기판 및 상기 상부 기판은 용접 또는 본딩 중 적어도 하나에 의해 밀봉되는 것인, 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 인클로저 어셈블리는 상기 기판 어셈블리에 기계적으로 결합되는 것인, 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 인클로저 어셈블리는 용접 또는 본딩 중 적어도 하나에 의해 상기 기판 어셈블리에 밀봉되는 것인, 장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 전자 어셈블리는,
    하나 이상의 프로세서;
    통신 회로;
    메모리; 및
    전원
    을 포함하는 것인, 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    더미 인클로저 어셈블리
    를 더 포함하고, 상기 더미 인클로저 어셈블리는 상기 기판 어셈블리의 중심에서 상기 장치의 질량 중심을 유지하도록 상기 기판 어셈블리 상의 위치에 배치되는 것인, 장치.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서 각각은 센서 기판 상에 또는 그 내부에 배치되고, 상기 센서 기판은 상기 기판 어셈블리의 상기 하부 기판과 상기 상부 기판 사이에 배치되는 것인, 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 센서 기판은,
    실리콘 기판, 실리콘 탄화물 기판, 실리콘 질화물 기판, 갈륨 질화물 기판, 갈륨 비화물 기판, 게르마늄 기판, 또는 갈륨 및 인듐의 기판 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 장치.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 절연 매체는,
    다공성 고체 물질을 포함하는 것인, 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 절연 매체는 불투명한 것인, 장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 절연 매체는 흡수성인 것인, 장치.
  21. 제 18 항에 있어서, 상기 절연 매체는,
    에어로겔을 포함하는 것인, 장치.
  22. 제 18 항에 있어서, 상기 절연 매체는,
    세라믹 물질을 포함하는 것인, 장치.
  23. 제 1 항에 있어서, 상기 절연 매체는,
    하나 이상의 가스를 포함하는 것인, 장치.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 하나 이상의 가스는 대기압보다 낮은 압력으로 유지되는 것인, 장치.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 하나 이상의 가스는 주변 압력보다 낮은 압력으로 유지되는 것인, 장치.
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 인클로저의 내부 표면 상에 상기 내부 인클로저를 지지하는 하나 이상의 지지 구조물
    을 더 포함하는 장치.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 하나 이상의 지지 구조물은 단열 물질로 형성되는 것인, 장치.
  28. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 인클로저의 하부의 외부 표면과 상기 외부 인클로저의 하부의 내부 표면 사이에 배치된 단열 물질의 층
    을 더 포함하는 장치.
  29. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 상에 상기 외부 인클로저를 지지하기 위한 하나 이상의 지지 구조물
    을 더 포함하는 장치.
  30. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 인클로저는 선택된 값 이상의 열용량을 갖는 물질로 형성되는 것인, 장치.
  31. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 인클로저는 금속, 합금 또는 합성물 중 적어도 하나로 형성되는 것인, 장치.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 내부 인클로저는 철-니켈-코발트 합금, 철-니켈 합금 또는 철-탄소 합금 중 적어도 하나로 형성되는 것인, 장치.
  33. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 인클로저는 하나 이상의 결정질 물질로 형성되는 것인, 장치.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 내부 인클로저는 사파이어 또는 결정질 석영 중 적어도 하나로 형성되는 것인, 장치.
  35. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 인클로저는 세라믹, 서멧, 결정질 물질 또는 유리 중 적어도 하나로 형성되는 것인, 장치.
  36. 제 1 항에 있어서, 상기 외부 인클로저는 선택된 레벨 이하의 오염율을 갖는 물질로 형성되는 것인, 장치.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 외부 인클로저는 실리콘, 실리콘 탄화물, 실리콘 질화물 또는 실리콘 이산화물 중 적어도 하나로 형성되는 것인, 장치.
  38. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 인클로저의 외부 표면 상에 배치된 반사 층, 또는 상기 외부 인클로저의 내부 표면 상에 또는 상기 외부 인클로저의 내부 표면과 상기 내부 인클로저의 외부 표면 사이에 배치된 반사 층 중 적어도 하나
    를 더 포함하는 장치.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 반사 층은 금, 은 또는 알루미늄 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 장치.
  40. 제 38 항에 있어서, 상기 반사 층은 산화물, 질화물 또는 탄화물 중 적어도 하나를 포함하는 적층된 유전체 막인 것인, 장치.
  41. 제 1 항에 있어서, 상기 전자 어셈블리는 상기 하나 이상의 획득된 측정 파라미터로부터 하나 이상의 값을 계산하도록 구성되는 것인, 장치.
  42. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 어셈블리에 통신 가능하게 결합된 원격 데이터 시스템
    을 더 포함하고, 상기 전자 어셈블리는 상기 하나 이상의 측정 파라미터를 상기 원격 데이터 시스템에 전송하도록 구성되며, 상기 원격 데이터 시스템은 상기 하나 이상의 센서에 의해 획득된 상기 하나 이상의 획득된 측정 파라미터로부터 값을 계산하도록 구성되는 것인, 장치.
  43. 제 42 항에 있어서, 상기 원격 데이터 시스템은 상기 하나 이상의 값을 상기 기판의 하나 이상의 위치에 매핑하도록 구성되는 것인, 장치.
  44. 제 43 항에 있어서, 상기 원격 데이터 시스템은 상기 매핑된 하나 이상의 값을 사용자 인터페이스에 리포트하도록 구성되는 것인, 장치.
  45. 장치에 있어서,
    하부 기판 및 상부 코팅 층을 포함하는 기판 어셈블리;
    전자 어셈블리;
    외부 인클로저 및 내부 인클로저를 포함하는 중첩된 인클로저 어셈블리 - 상기 외부 인클로저는 상기 내부 인클로저를 둘러싸고, 상기 내부 인클로저는 적어도 상기 전자 어셈블리를 둘러쌈 - ;
    상기 내부 인클로저의 외부 표면과 상기 외부 인클로저의 내부 표면 사이의 캐비티 내에 배치된 절연 매체; 및
    상기 전자 어셈블리에 통신 가능하게 결합된 센서 어셈블리 - 상기 센서 어셈블리는 하나 이상의 센서를 포함하고, 상기 하나 이상의 센서는 상기 하부 기판에 걸쳐 하나 이상의 위치에서 상기 기판 어셈블리의 상기 하부 기판 상에 배치되고, 상기 상부 코팅 층은 상기 하부 기판 상에 배치된 상기 하나 이상의 센서를 적어도 코팅하고, 상기 하나 이상의 센서는 상기 기판 어셈블리에 걸쳐 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 측정 파라미터를 획득하도록 구성되고, 상기 전자 어셈블리는 상기 하나 이상의 센서로부터 상기 하나 이상의 측정 파라미터를 수신하도록 구성됨 -
    를 포함하고,
    상기 장치는 회전 가능한 플랫폼 상에 배치되는 것인, 장치.
  46. 방법에 있어서,
    센서 어셈블리의 하나 이상의 센서를 이용해 측정 파라미터의 세트를 획득하는 단계 - 상기 하나 이상의 센서는 기판 어셈블리의 하나 이상의 위치에 분포됨 - ;
    상기 센서 어셈블리에 통신 가능하게 결합되고 외부 인클로저 및 내부 인클로저를 포함하는 중첩된 인클로저 어셈블리 내에 배치된 전자 어셈블리에 상기 측정 파라미터의 세트를 저장하는 단계 - 상기 외부 인클로저는 상기 내부 인클로저를 둘러싸며, 상기 내부 인클로저는 상기 전자 어셈블리를 둘러싸고, 상기 내부 인클로저의 외부 표면과 상기 외부 인클로저의 내부 표면 사이의 캐비티 내에 절연 매체가 배치되고, 상기 센서 어셈블리, 상기 전자 어셈블리, 및 상기 중첩된 인클로저 어셈블리는 회전 가능한 플랫폼 상에 배치됨 - ; 및
    상기 측정 파라미터 각각에 대한 값을 계산하는 단계
    를 포함하는 방법.
  47. 장치에 있어서,
    하부 기판 및 상부 기판을 포함하는 기판 어셈블리 - 상기 상부 기판은 상기 하부 기판에 기계적으로 결합 가능하고, 상기 하부 기판 또는 상기 상부 기판 중 적어도 하나는 실리콘, 실리콘 탄화물, 실리콘 질화물 또는 실리콘 이산화물 중 적어도 하나로 형성됨 - ;
    전자 어셈블리;
    외부 인클로저 및 내부 인클로저를 포함하는 중첩된 인클로저 어셈블리 - 상기 외부 인클로저는 상기 내부 인클로저를 둘러싸고, 상기 내부 인클로저는 적어도 상기 전자 어셈블리를 둘러쌈 - ;
    상기 내부 인클로저의 외부 표면과 상기 외부 인클로저의 내부 표면 사이의 캐비티 내에 배치된 절연 매체; 및
    상기 전자 어셈블리에 통신 가능하게 결합된 센서 어셈블리 - 상기 센서 어셈블리는 하나 이상의 센서를 포함하고, 상기 하나 이상의 센서는 상기 기판 어셈블리에 걸쳐 하나 이상의 위치에서 상기 기판 어셈블리 내에 배치되고, 상기 하나 이상의 센서는 상기 기판 어셈블리에 걸쳐 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 측정 파라미터를 획득하도록 구성되며, 상기 전자 어셈블리는 상기 하나 이상의 센서로부터 상기 하나 이상의 측정 파라미터를 수신하도록 구성됨 -
    를 포함하는 장치.
  48. 제 47 항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서는,
    온도를 나타내는 하나 이상의 파라미터를 획득하도록 구성된 하나 이상의 온도 센서를 포함하는 것인, 장치.
  49. 제 48 항에 있어서, 상기 하나 이상의 온도 센서는,
    하나 이상의 열전대 디바이스를 포함하는 것인, 장치.
  50. 제 48 항에 있어서, 상기 하나 이상의 온도 센서는,
    하나 이상의 저항 온도 디바이스를 포함하는 것인, 장치.
  51. 제 47 항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서는,
    압력을 나타내는 하나 이상의 파라미터를 획득하도록 구성된 하나 이상의 압력 센서를 포함하는 것인, 장치.
  52. 제 47 항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서는,
    타겟 화학물의 존재를 나타내는 하나 이상의 파라미터를 획득하도록 구성된 하나 이상의 화학 센서를 포함하는 것인, 장치.
  53. 제 47 항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서는,
    방사선의 존재를 나타내는 하나 이상의 파라미터를 획득하도록 구성된 하나 이상의 방사선 센서를 포함하는 것인, 장치.
  54. 제 47 항에 있어서, 상기 하부 기판 또는 상기 상부 기판 중 적어도 하나는 세라믹, 서멧, 결정질 물질 또는 유리 중 적어도 하나로 형성되는 것인, 장치.
  55. 제 47 항에 있어서, 상기 하부 기판 및 상기 상부 기판은 용접 또는 본딩 중 적어도 하나에 의해 밀봉되는 것인, 장치.
  56. 제 47 항에 있어서, 상기 인클로저 어셈블리는 상기 기판 어셈블리에 기계적으로 결합되는 것인, 장치.
  57. 제 56 항에 있어서, 상기 인클로저 어셈블리는 용접 또는 본딩 중 적어도 하나에 의해 상기 기판 어셈블리에 밀봉되는 것인, 장치.
  58. 제 47 항에 있어서, 상기 전자 어셈블리는,
    하나 이상의 프로세서;
    통신 회로;
    메모리; 및
    전원
    을 포함하는 것인, 장치.
  59. 제 47 항에 있어서,
    더미 인클로저 어셈블리
    를 더 포함하고, 상기 더미 인클로저 어셈블리는 상기 기판 어셈블리의 중심에서 상기 장치의 질량 중심을 유지하도록 상기 기판 어셈블리 상의 위치에 배치되는 것인, 장치.
  60. 제 47 항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서 각각은 센서 기판 상에 또는 그 내부에 배치되고, 상기 센서 기판은 상기 기판 어셈블리의 상기 하부 기판과 상기 상부 기판 사이에 배치되는 것인, 장치.
  61. 제 60 항에 있어서, 상기 센서 기판은,
    실리콘 기판, 실리콘 탄화물 기판, 실리콘 질화물 기판, 갈륨 질화물 기판, 갈륨 비화물 기판, 게르마늄 기판, 또는 갈륨 및 인듐의 기판 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 장치.
  62. 제 47 항에 있어서, 상기 절연 매체는,
    다공성 고체 물질을 포함하는 것인, 장치.
  63. 제 62 항에 있어서, 상기 절연 매체는 불투명한 것인, 장치.
  64. 제 62 항에 있어서, 상기 절연 매체는 흡수성인 것인, 장치.
  65. 제 62 항에 있어서, 상기 절연 매체는,
    에어로겔을 포함하는 것인, 장치.
  66. 제 62 항에 있어서, 상기 절연 매체는,
    세라믹 물질을 포함하는 것인, 장치.
  67. 제 47 항에 있어서, 상기 절연 매체는,
    하나 이상의 가스를 포함하는 것인, 장치.
  68. 제 67 항에 있어서, 상기 하나 이상의 가스는 진공 압력으로 유지되고, 상기 진공 압력은 대기압보다 낮은 압력인 것인, 장치.
  69. 제 47 항에 있어서,
    상기 외부 인클로저의 내부 표면 상에 상기 내부 인클로저를 지지하는 하나 이상의 지지 구조물
    을 더 포함하는 장치.
  70. 제 69 항에 있어서, 상기 하나 이상의 지지 구조물은 단열 물질로 형성되는 것인, 장치.
  71. 제 47 항에 있어서,
    상기 기판 상에 상기 외부 인클로저를 지지하기 위한 하나 이상의 지지 구조물
    을 더 포함하는 장치.
  72. 제 47 항에 있어서, 상기 내부 인클로저는 선택된 값 이상의 열용량을 갖는 물질로 형성되는 것인, 장치.
  73. 제 47 항에 있어서, 상기 내부 인클로저는 금속, 합금 또는 합성물 중 적어도 하나로 형성되는 것인, 장치.
  74. 제 73 항에 있어서, 상기 내부 인클로저는 철-니켈-코발트 합금, 철-니켈 합금 또는 철-탄소 합금 중 적어도 하나로 형성되는 것인, 장치.
  75. 제 47 항에 있어서, 상기 내부 인클로저는 하나 이상의 결정질 물질로 형성되는 것인, 장치.
  76. 제 75 항에 있어서, 상기 내부 인클로저는 사파이어 또는 결정질 석영 중 적어도 하나로 형성되는 것인, 장치.
  77. 제 47 항에 있어서, 상기 외부 인클로저는 세라믹, 서멧, 결정질 물질 또는 유리 중 적어도 하나로 형성되는 것인, 장치.
  78. 제 47 항에 있어서, 상기 외부 인클로저는 실리콘, 실리콘 탄화물, 실리콘 질화물 또는 실리콘 이산화물 중 적어도 하나로 형성되는 것인, 장치.
  79. 제 47 항에 있어서, 상기 전자 어셈블리는 상기 하나 이상의 획득된 측정 파라미터로부터 하나 이상의 값을 계산하도록 구성되는 것인, 장치.
  80. 제 47 항에 있어서,
    상기 전자 어셈블리에 통신 가능하게 결합된 원격 데이터 시스템
    을 더 포함하고, 상기 전자 어셈블리는 상기 하나 이상의 측정 파라미터를 상기 원격 데이터 시스템에 전송하도록 구성되며, 상기 원격 데이터 시스템은 상기 하나 이상의 센서에 의해 획득된 상기 하나 이상의 획득된 측정 파라미터로부터 값을 계산하도록 구성되는 것인, 장치.
  81. 제 80 항에 있어서, 상기 원격 데이터 시스템은 상기 하나 이상의 값을 상기 기판의 하나 이상의 위치에 매핑하도록 구성되는 것인, 장치.
  82. 제 81 항에 있어서, 상기 원격 데이터 시스템은 상기 매핑된 하나 이상의 값을 사용자 인터페이스에 리포트하도록 구성되는 것인, 장치.
  83. 장치에 있어서,
    하부 기판 및 상부 기판을 포함하는 기판 어셈블리 - 상기 상부 기판은 상기 하부 기판에 기계적으로 결합 가능하고, 상기 하부 기판 또는 상기 상부 기판 중 적어도 하나는 실리콘, 실리콘 탄화물, 실리콘 질화물 또는 실리콘 이산화물 중 적어도 하나로 형성됨 - ;
    전자 어셈블리;
    외부 인클로저 및 내부 인클로저를 포함하는 중첩된 인클로저 어셈블리 - 상기 외부 인클로저는 상기 내부 인클로저를 둘러싸고, 상기 내부 인클로저는 적어도 상기 전자 어셈블리를 둘러쌈 - ;
    상기 내부 인클로저의 외부 표면과 상기 외부 인클로저의 내부 표면 사이의 캐비티 내에 배치된 절연 매체; 및
    상기 전자 어셈블리에 통신 가능하게 결합된 센서 어셈블리 - 상기 센서 어셈블리는 하나 이상의 센서를 포함하고, 상기 하나 이상의 센서는 상기 기판 어셈블리에 걸쳐 하나 이상의 위치에서 하나 이상의 측정 파라미터를 획득하도록 구성되고, 상기 전자 어셈블리는 상기 하나 이상의 센서로부터 상기 하나 이상의 측정 파라미터를 수신하도록 구성됨 -
    를 포함하는 장치.
  84. 방법에 있어서,
    기판 어셈블리의 하나 이상의 위치에 분포된 하나 이상의 센서를 이용해 측정 파라미터의 세트를 획득하는 단계 - 상기 기판 어셈블리는 하부 기판 및 상부 기판을 포함하고, 상기 상부 기판은 상기 하부 기판에 기계적으로 결합 가능하고, 상기 하부 기판 또는 상기 상부 기판 중 적어도 하나는 실리콘, 실리콘 탄화물, 실리콘 질화물 또는 실리콘 이산화물 중 적어도 하나로 형성됨 - ;
    상기 기판 어셈블리 위에 배치된 중첩된 인클로저 어셈블리 내에 배치된 전자 어셈블리에 상기 측정 파라미터의 세트를 저장하는 단계 - 상기 전자 어셈블리는 상기 하나 이상의 센서로부터 상기 측정 파라미터의 세트를 수신하도록 구성됨 - ; 및
    상기 측정 파라미터 각각에 대한 값을 계산하는 단계
    를 포함하는 방법.
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