KR20100090682A - 파트의 유전 특성을 측정하는 장치 - Google Patents

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Abstract

전기 전도성 재료로부터 형성되는 챔버는 접지 전위에 접속된다. 전기 전도성 재료로부터 형성되는 핫 전극은 실질적으로 수평 배향으로 챔버 내에 배치되고 챔버로부터 물리적으로 분리된다. 핫 전극은 측정될 파트를 지지하는 것으로 정의된 상면을 포함한다. 무선 주파수 (RF) 전송 로드는 챔버의 저부의 개구를 통해 핫 전극의 저면으로부터 연장되고, 챔버로부터 물리적으로 분리되도록 접속된다. RF 전송 로드는 전기 컴포넌트 하우징의 컨덕터 플레이트로부터 핫 전극으로 RF 전력을 전송하는 것으로 정의된다. 전기 전도성 재료로부터 형성되는 상부 전극은 실질적으로 수평 배향으로 챔버 내에 배치된다. 상부 전극은 챔버에 전기적으로 접속되고 수직 방향으로 이동가능한 것으로 정의된다.

Description

파트의 유전 특성을 측정하는 장치{APPARATUS FOR MEASURING DIELECTRIC PROPERTIES OF PARTS}
반도체 웨이퍼 ("웨이퍼") 제조는 종종 웨이퍼를 플라즈마에 노출시켜 플라즈마의 반응 성분이 웨이퍼의 표면을 변경하게 하는 것을 포함한다. 이러한 웨이퍼의 플라즈마 프로세싱은, 프로세싱 가스를 통해 무선 주파수 (RF) 전력을 전송함으로써 플라즈마가 발생되는 플라즈마 프로세싱 시스템에서 수행될 수 있다. 플라즈마 프로세싱 동작으로부터 기인하는 웨이퍼 특성은 플라즈마 상태를 포함하여 프로세스 상태에 의존한다. 플라즈마 상태가 이 시스템을 통한 RF 전력 전송에 밀접하게 관련되어 있기 때문에, 플라즈마 프로세싱 시스템을 통해 RF 전력이 전송되는 방법에 관한 정확한 정보를 갖는 것이 유익하다. 플라즈마 프로세싱 시스템을 통해 RF 전력이 전송되는 방법에 관한 정보는 또한 하나의 플라즈마 프로세싱 시스템을 다른 하나의 플라즈마 프로세싱 시스템과 매칭하는데 필요하여서, 각 플라즈마 프로세싱 시스템의 플라즈마 밀도는 실질적으로 주어진 전력 입력에 대해 동일하다. 이를 위해, 플라즈마 프로세싱 시스템 파트 (이 파트를 통해 RF 전력이 전송됨) 의 유전 특성의 정확한 정보를 갖는 것이 필요하다.
관심 대상의 유전 특성은 특정 파트의 손실 탄젠트, 및 유전율을 포함할 수 있다. 파트의 유전 특성을 측정하는 하나의 종래 기술은, 제거되고 유전 특성 측정될 수 있는 샘플 쿠폰이 부착된 파트를 제조하는 것을 포함한다. 이 종래 기술에서, 이 샘플 쿠폰은 실제 파트에 비해 작은 사이즈로 이루어질 수 있다. 몇몇 파트, 예를 들어, 세라믹 파트의 재료 조성은 공간 편차가 있기 때문에, 비교적 작은 샘플 쿠폰이 전체로서 파트의 재료 조성의 진정한 표현을 제공하지 않을 수도 있는 가능성이 있다. 이 상황에서, 샘플 쿠폰에 대해 측정된 유전 특성은 전체로서 실제 파트에 관해 정확하지 않을 수도 있다. 또한, 주어진 파트의 제조자에 의해 보고된 바와 같이, 이 주어진 파트에 대한 샘플 쿠폰의 유전 특성은 사용 중에 주어진 파트가 노출될 RF 전력의 주파수와 상이한 주파수에서 측정될 수도 있다. 유전 특성이 주파수에 의존적이기 때문에, 주어진 파트의 보고된 유전 특성은 주어진 파트가 노출되는 RF 전력의 주파수에 적용가능하지 않아서, 이에 의해 주어진 파트의 보고된 유전 특성으로부터의 외삽 및 대응하는 외삽 오차의 가정을 필요로 할 수도 있다.
전술한 바를 보면, 플라즈마 프로세싱 동작 중에 실제 풀사이즈 파트가 노출될 RF 전력의 동작 주파수에서, 플라즈마 프로세싱 시스템에서 이용될 이 실제 풀사이즈 파트의 유전 특성의 측정을 가능하게 하는 솔루션이 필요하다.
일 실시형태에서, 파트의 유전 특성을 측정하는 장치가 개시된다. 이 장치는 전기 전도성 재료로부터 형성되고 접지 전위에 전기적으로 접속되는 챔버를 포함한다. 이 장치는 챔버 내에서 실질적으로 수평 배향으로 배치되고 챔버로부터 물리적으로 분리된 핫 전극을 더 포함한다. 이 핫 전극은 전기 전도성 재료로부터 형성되고 측정될 파트를 지지하는 것을 정의된 상면을 포함한다. 이 장치는 핫 전극의 저면에 접속된 무선 주파수 (RF) 전송 로드를 더 포함한다. RF 전송 로드는 챔버의 저부의 개구를 통해 핫 전극의 저면으로부터 연장되고 챔버로부터 물리적으로 분리되도록 배치된다. RF 전송 로드는 핫 전극에 RF 전력을 전송하는 것으로 정의된다. 추가적으로, 이 장치는 핫 전극 위의 챔버 내에 실질적으로 수평 배향으로 배치된 상부 전극을 포함한다. 상부 전극은 전기 전도성 재료로부터 형성되고 챔버에 전기적으로 접속된다. 또한, 상부 전극은 챔버 내에서 수직 방향으로 이동가능한 것으로 정의된다.
다른 실시형태에서, 파트의 유전 특성을 측정하는 장치가 개시된다. 이 장치는, 전기 전도성 재료로부터 형성되고 내부 캐비티를 가지며 접지 전위에 전기적으로 접속된 챔버를 포함한다. 이 장치는 전기 전도성 재료로부터 형성되고 챔버의 내부 캐비티 내에 배치된 상부 전극을 더 포함한다. 이 상부 전극은 챔버에 전기적으로 접속된다. 이 장치는, 전기 전도성 재료로부터 형성되고 상부 전극 아래의 포지션에서 챔버의 내부 캐비티 내에 배치된 하부 전극을 더 포함한다. 이 하부 전극은 챔버로부터 물리적으로 분리된다. 이 장치는, 전기 전도성 재료로부터 형성되고 하부 전극에 접속된 로드를 더 포함한다. 이 로드는 챔버의 저부의 개구를 통해 하부 전극으로부터 가로지르도록 배치된다. 또한, 이 로드는 챔버로부터 물리적으로 분리되도록 배치된다. 추가적으로, 이 장치는, 전기 전도성 재료로부터 형성되고 챔버 아래에 배치되는 전기 컴포넌트 하우징을 포함한다. 이 전기 컴포넌트 하우징은 챔버의 접지 전위에 있도록 챔버에 전기적으로 접속된다. 전기 컴포넌트 하우징은 로드를 통해 하부 전극에 RF 전력을 전달하기 위해 수개의 전기 컴포넌트를 하우징하는 것으로 정의된다.
다른 실시형태에서, 파트의 유전 특성을 측정하는 시스템이 개시된다. 이 시스템은, 전기 전도성 재료로부터 형성되고 내부 캐비티를 가지며 접지 전위에 전기적으로 접속된 챔버를 포함한다. 이 시스템은 챔버 내부 캐비티 내에 배치된 상부 전극 및 하부 전극을 더 포함한다. 이 상부 전극은 챔버에 전기적으로 접속되고 제어되는 방식으로 수직으로 이동되도록 구성된다. 하부 전극은 상부 전극 아래의 위치에서 챔버 캐비티 내에 배치된다. 또한, 하부 전극은 챔버로부터 물리적으로 분리된다. RF 전송 로드는 챔버의 저부의 개구를 통해 하부 전극으로부터 획득하고 챔버로부터 물리적으로 분리되도록 배치된다. 이 시스템은, 컨덕터 플레이트를 통해 RF 전송 로드로 RF 전력이 전송될 수 있도록 RF 전송 로드에 접속되는 컨덕터 플레이트를 더 포함한다. 추가적으로, 이 시스템은 컨덕터 라인을 통해 컨덕터 플레이트에 RF 전력을 전송하기 위해 접속된 RF 신호 발생기, 및 컨덕터 라인과 컨덕터 플레이트 사이의 전압을 측정하기 위해 접속된 RF 전압계를 포함한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 파트의 유전 특성을 측정하는 장치를 도시한 도면이다.
도 2a 는 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 상부 전극의 수직 이동을 가능하게 하도록 구성된 챔버를 나타낸 도면이다.
도 2b 는 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 3 개의 수직 포지셔닝 디바이스의 상대적 배치를 도시한 챔버의 상면도를 나타낸 도면이다.
도 2c 는 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 파트의 상면 상에 놓이도록 낮춰진 상부 전극을 나타낸 도면이다.
도 3a 는 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 챔버의 힌지형 버전을 나타낸 도면이다.
도 3b 는 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 개방 상태에서의 챔버의 힌지형 버전을 나타낸 도면이다.
도 4a 는 본 발명의 다른 실시형태에 따라서, 액세스 도어를 갖는 챔버의 폐쇄 버전을 나타낸 도면이다.
도 4b 는 본 발명의 다른 실시형태에 따라서, 액세스 도어가 제거된 챔버의 폐쇄 버전을 나타낸 도면이다.
도 5a 는 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 임베딩된 전도성 재료를 포함하는 링 형상의 파트를 수용하도록 구성된 예시적인 핫 전극을 나타낸 도면이다.
도 5b 는 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 특정 파트와 함께 사용하기 위해 핫 전극을 구성하는 방법의 흐름도이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 상부 전극과 핫 전극 사이에 예시적인 파트가 배치되는 경우에, 핫 전극/RF 로드와 접지된 상부 전극/챔버 사이의 커패시턴스를 도시한 도면이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 상부 전극과 핫 전극 사이에 어떠한 파트도 배치되지 않는 경우에, 핫 전극/RF 로드와 접지된 상부 전극/챔버 사이의 커패시턴스를 도시한 도면이다.
도 8 은 파트 커패시턴스 (Cpart) 대 파트 유전율 (kpart) 의 예시적인 곡선을 나타낸 도면이다.
도 9 는 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 핫 전극과 상부 전극 사이의 분리 거리와 총 커패시턴스 (Ctotal _ without _ part) 사이의 관계를 교정하는 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 10 은 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 파트의 커패시턴스 (Cpart) 를 결정하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 11 은 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 파트의 유전율 (kpart) 을 결정하는 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 12 는 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 파트의 손실 탄젠트를 결정하는 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 13 은 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 도 1 에 도시된 바와 같이, 상부 전극과 핫 전극 사이에 파트가 배치되는 장치의 등가 전기 회로 표현을 나타낸 도면이다.
도 14 는 동작의 주파수 스위프에서 측정 및 기록된 이득 대 주파수 데이터에 기초한 수학식 5 의 예시적인 피팅을 나타낸 도면이다.
다음의 설명에서, 수많은 구체적인 세부사항이 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 개시된다. 그러나, 본 발명은 이들 구체적인 세부사항의 전부 또는 일부 없이 실시될 수도 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다. 다른 예에서, 공지의 프로세스 동작은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 상세히 설명되지 않았다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 파트의 유전 특성을 측정하는 장치 (100) 를 도시한 도면이다. 일 실시형태에서, 유전 특성이 측정될 파트는 플라즈마 프로세싱 시스템의 유전체 컴포넌트이다. 이 실시형태에서, 이 파트는 플라즈마 프로세싱 동작 중에 RF 전력에 노출될 컴포넌트에 대응하며, 이에 의해 플라즈마 프로세싱 동작 중에 플라즈마 프로세싱 시스템을 통한 RF 전력 전송에 잠재적으로 영향을 미칠 수도 있다.
장치 (100) 는, 전도성 재료로 정의되고 접지 전위 (141) 에 전기적으로 접속된 챔버 (101) 를 포함한다. 일 실시형태에서, 챔버 (101) 는 구리와 같은 실질적으로 낮은 전기 저항의 전도성 재료로 정의된다. 그러나, 다른 실시형태에서는, 챔버 (101) 가 그 중에서도 특히 알루미늄과 같은 다른 낮은 전기 저항 전도성 재료로 정의될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 장치 (100) 는 또한 접지 전위 (139) 에 전기적으로 접속되고 전도성 재료로 정의되는 전기 컴포넌트 하우징 (103) 을 포함한다. 일 실시형태에서, 전기 컴포넌트 하우징 (103) 은 챔버 (101) 와 공통 접지 전위를 공유하도록 챔버 (101) 아래에 위치하고 챔버 (101) 에 전기적으로 접속된다.
챔버 (101) 는 상부 전극 (105) 및 핫 전극 (109) 을 하우징하는 것으로 정의된 내부 캐비티 (102) 를 포함한다. 상부 전극 (105) 은 핫 전극 (109) 위의 내부 캐비티 (102) 의 상부 영역에 배치된다. 일 실시형태에서, 상부 전극 (105) 은 구리와 같은 낮은 전기 저항의 전도성 재료의 플레이트로 정의된다. 이 실시형태에서, 상부 전극 (105) 플레이트는 내부 캐비티 (102) 내에서 실질적으로 레벨 배향으로 수평적으로 배치된다. 상부 전극 (105) 의 두께는 상부 전극 (105) 의 강성이 내부 캐비티 (102) 에 걸쳐 상부 전극 (105) 의 평탄성을 유지하기에 충분한 한 달라질 수 있고, 상부 전극 (105) 의 중량은 상부 전극 (105) 의 중량을 견딜 다른 컴포넌트를 변형할 정도로 크지는 않다. 상부 전극 (105) 이 구리 플레이트로서 정의되는 실시형태에서, 예시적인 상부 전극 (105) 두께는 약 0.125 인치에서 약 1 인치까지 달라질 수 있다. 하나의 특정 실시형태에서, 상부 전극 (105) 은 0.25 인치 두께의 구리 플레이트로서 정의된다.
또한, 상부 전극 (105) 의 사이즈는, 상부 전극 (105) 이 내부 캐비티 (102) 내에서 실질적으로 레벨 배향으로 위치하는 경우에 상부 전극 (105) 이 내부 캐비티 (102) 수평 단면적의 대다수를 실질적으로 커버하도록 정의된다. 일 실시형태에서, 상부 전극 (105) 은, 상부 전극이 실질적으로 수평, 즉, 레벨 배향으로 내부 캐비티 (102) 내에서 중심에 있는 경우에 상부 전극 (105) 의 주변이 챔버 (101) 의 1 인치 내지 3 인치 내로 연장되도록 하는 사이즈가 된다. 또한, 일 실시형태에서, 상부 전극 (105) 은 파트 (111) 의 수직 두께의 적어도 두 배만큼 측정될 파트 (111) 의 주변을 넘어서 연장되도록 하는 사이즈가 된다.
상부 전극 (105) 은 주변 접속부 (107) 에 의해 챔버 (101) 에 전기적으로 접속함으로써, 상부 전극 (105) 을 챔버 (101) 와 동일한 접지 전위에 놓는다. 주변 접속부 (107) 는 상부 전극 (105) 의 주변 주위에서 챔버 (101) 에 대한 상부 전극 (105) 의 실질적으로 균일한 접지를 제공하는 것으로 정의된다. 일 실시형태에서, 주변 접속부 (107) 는 구리 포일의 가요성 시트로 정의된다. 이 실시형태에서, 가요성 구리 포일의 고체 시트는 상부 전극 (105) 의 측면의 길이와 실질적으로 동등한 길이를 가지는 것으로 정의된다. 이 실시형태에서, 가요성 구리 포일은 상부 전극 (105) 의 에지의 전체 길이를 따라 상부 전극에 전기적으로 접속된다. 또한 이 실시형태에서, 가요성 구리 포일은 상부 전극 (105) 의 에지의 전체 길이에 근접한 챔버 (101) 벽에 전기적으로 접속된다. 따라서, 상부 전극 (105) 이 4 개의 에지를 갖는 플레이트로서 정의되면, 상부 전극 (105) 의 4 개의 에지를 챔버 (101) 벽에 각각 접속시키는데 4 개의 가요성 구리 포일 스트립이 이용된다.
상부 전극 (105) 은 또한 화살표 (104) 에 의해 표시된 바와 같이 챔버 (101) 내에서 수직으로 이동되는 것으로 정의된다. 도 2a 는 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 상부 전극 (105) 의 수직 이동을 가능하게 하도록 구성된 챔버 (101) 를 나타낸 도면이다. 도 2a 의 실시형태에서, 3 개의 수직 포지셔닝 디바이스 (207A-207C) 가 챔버 (101) 의 상부에 제공된다. 수직 포지셔닝 디바이스 (207A-207C) 의 각각은 개개의 리프팅 부재 (203A-203C) 의 수직 포지션 제어를 가능하게 하는 것으로 정의된다. 각 리프팅 부재 (203A-203C) 는 하단에 디스크가 부착된 리프팅 로드를 갖는 것으로 정의된다. 3 개의 가이드 구조체 (201A-201C) 는 상부 전극 (105) 의 상면에 접속된다. 각 가이드 구조체 (201A-201C) 는 개개의 리프링 부재 (203A-203C) 를 수용하는 것으로 정의된다. 더 상세하게는, 각 가이드 구조체 (201A-201C) 는 내부 수직 가이드 영역 내에 리프팅 부재 (203A-203C) 의 디스크를 수용하는 것으로 정의된다. 각 가이드 구조체 (201A-201C) 는 또한, 리프팅 로드의 디스크의 이동을 허용하지 않고 리프팅 로드의 이동을 허용하도록 하는 사이즈의 액세스를 갖는 상부를 포함하는 것으로 정의된다. 따라서, 각 리프팅 부재 (203A-203C) 는 그 개개의 수직 포지셔닝 디바이스 (207A-207C) 에 의해 수직 방향 (205A-205C) 으로 이동하는 것으로 정의된다.
각 가이드 구조체 (201A-201C) 내의 각 리프팅 부재 (203A-203C) 의 디스크 부분은, 리프팅 부재 (203A-203C) 및 가이드 구조체 (201A-201C) 에 의해 상부 전극 (105) 의 수직 포지셔닝을 가능하게 하도록 가이드 구조체 (201A-201C) 의 상부의 밑면에 결합 (engage) 되는 것으로 정의된다. 추가적으로, 일 실시형태에서, 수직 포지셔닝 디바이스 (207A-207C) 의 각각은, 리프팅 부재 (203A-203C) 의 수직 포지션의 측정치를 제공하고, 다음으로 리프팅 부재 (203A-203C) 의 근처에 있는 상부 전극 (105) 의 수직 포지션의 측정치를 제공하는 수직 포지션 표시자를 포함한다. 일 실시형태에서, 수직 포지셔닝 디바이스 (207A-207C) 의 수직 포지션 표시자는 가장 가까운 1/1000 인치에 대해 수직 포지션 측정치를 제공한다.
상부 전극 (105) 의 수직 고도 제어를 제공하는 것에 추가하여, 3 개의 수직 포지셔닝 디바이스 (207A-207C) 는 챔버 (101) 의 상부에 위치되어, 또한 모든 방향으로 상부 전극 (105) 의 수평 레벨링 제어를 가능하게 한다. 도 2b 는 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 3 개의 수직 포지셔닝 디바이스 (207A-207C) 의 상대적 배치를 도시한 챔버 (101) 의 상면도를 나타낸 도면이다. 상부 전극 (105) 의 주변의 아웃라인 (206) 은 도 2b 에 도시된다. 3 개의 수직 포지셔닝 디바이스 (207A-207C) 의 배치에 기초하여, 수직 포지셔닝 디바이스 (207A-207C) 의 독립적 제어를 통해, 상부 전극 (105) 의 수평 레벨링이 제어될 수 있다는 것을 생각하여야 한다.
이하 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 챔버 (101) 의 동작 중에, 상부 전극 (105) 은 측정될 파트 (111) 의 상면 상에 놓이도록 낮춰진다. 도 2c 는 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 파트 (111) 의 상면 상에 놓이도록 낮춰진 상부 전극 (105) 을 나타낸 도면이다. 상부 전극 (105) 이 파트 (111) 의 상부에 완벽하게 놓이게 하도록 보장하기 위해, 가이드 구조체 (201A-201C) 는, 리프팅 부재 (203A-203C) 의 디스크 부재가 가이드 구조체 (201A-201C) 의 상부로부터 결합해제되게 리프팅 부재 (203A-203C) 가 낮춰지는 것으로 정의됨으로써, 리프팅 부재 (203A-203C) 디스크와 가이드 구조체 (201A-201C) 의 상부 사이의 갭 (213A-213C) 에 의해 표시된 바와 같이, 상부 전극 (105) 이 파트 (111) 의 상부 상에 자유롭게 놓이게 한다. 이 실시형태에서, 상부 전극 (105) 과 파트 (111) 사이의 접촉력은 상부 전극 (105) 의 중량에 의해 정의된다고 생각하여야 한다. 또한, 접지된 상부 전극 (105) 의 수평 면적 사이즈가 챔버 (101) 내에서 측정될 파트 (111) 의 사이즈와 무관하게 동일하게 유지될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
수직 포지셔닝 디바이스 (207A-207C) 및 대응하는 리프팅 부재 (203A-203C) 및 가이드 구조체 (201A-201C) 가 챔버 (101) 내의 상부 전극 (105) 의 수직 고도 및 수평 레벨을 제어하는 일 실시형태를 나타내는 한편, 이 실시형태의 변형도 또한 상부 전극 (105) 의 수직 고도 및 수평 레벨을 제어하는데 이용될 수 있다는 것을 생각하여야 한다. 예를 들어, 다른 실시형태는 본 명세서에서 명시적으로 식별되지 않은 기어 및 모터와 같은 추가적인 메커닉스를 포함할 수 있다. 또한, 다른 실시형태는 본 명세서에서 명시적으로 식별되지 않은 모터 및 센서와 같은 전자 디바이스를 포함할 수 있다. 또한, 다른 실시형태는, 다양한 수직 포지셔닝 디바이스 (207A-207C) 의 컴퓨터 제어 및 모니터링, 이에 따라 상부 전극 (105) 의 컴퓨터 제어 및 모니터링을 가능하게 하는 데이터 획득 및 제어 인터페이스를 포함할 수 있다. 게다가, 주변 접속부 (107) 는, 상부 전극 (105) 의 수직 고도 및 수평 레벨이 조정됨에 따라, 상부 전극 (105) 이 챔버 (101) 벽에 전기적으로 접속되게 유지되는 것으로 정의된다고 생각하여야 한다. 주변 접속부 (107) 가 가요성 구리 포일의 시트로 정의되는 실시형태에서, 가요성 구리 포일의 시트는 챔버 (101) 의 내부 캐비티 (102) 내에서, 상부 전극 (105) 의 수직 이동의 전체 범위를 수용하기에 충분한 사이즈로 이루어진다.
도 1 을 다시 참조하면, 핫 전극 (109) 은 상부 전극 (105) 에 대한 챔버 (101) 내의 하부 전극을 나타낸다. 핫 전극 (109) 은 측정될 파트 (111) 를 지지하는 것으로 정의된다. 핫 전극 (109) 은 RF 로드 (113) 에 전기적으로 접속되는데, 이를 통해 RF 전력이 전기 컴포넌트 하우징 (103) 내의 RF 컴포넌트로부터 핫 전극 (109) 으로 전도된다. 핫 전극 (109) 과 RF 로드 (113) 모두는 챔버 (101) 로부터 전기적으로 절연되는 것으로 정의된다. 핫 전극 (109) 은, 핫 전극 (109) 과 챔버 (101) 사이의 커패시턴스에 의해 파트 (111) 의 커패시턴스를 불명료하게 하는 것을 피하도록 접지된 챔버 (101) 벽으로부터 충분히 멀리 떨어지도록 내부 캐비티 (102) 내에 위치한다. 일 실시형태에서, 핫 전극 (109) 은 핫 전극 (109) 과 접지된 챔버 (101) 사이의 커패시턴스를 최소화하도록, 가능하면 작지만 파트 사이즈 (111) 보다 작지 않은 사이즈로 이루어진다. 핫 전극 (109) 과 RF 로드 (113) 모두는 구리와 같은 낮은 전기 저항의 전기 전도성 재료로 정의된다. 핫 전극 (109) 은, 왜곡 없이 핫 전극 (109) 의 제조를 가능하게 하며 왜곡 없이 상부 전극 (105) 과 파트 (111) 의 결합된 중량의 지지를 가능하게 하기에 충분한 수직 두께를 갖는 것으로 정의된다. 다양한 실시형태에서, 핫 전극 (109) 은 약 0.125 인치에서 약 2 인치까지 연장되는 범위 내의 수직 두께를 갖는 것으로 정의될 수 있다. 일 실시형태에서, 핫 전극 (109) 은, 챔버 (101) 내에 배치되는 경우에 약 0.75 인치의 수직 두께를 갖는 것으로 정의된다.
또한, 일 실시형태에서, 핫 전극 (109) 은 핫 전극 (109) 상의 파트 (111) 의 적당한 정렬을 용이하게 하기 위해 정렬 특징을 포함하도록 구성될 수 있다. 일 실시형태에서, 핫 전극 (109) 상의 파트 (111) 의 적당한 정렬은 파트 (111) 가 핫 전극 (109) 의 상면 상에 실질적으로 중심에 있는 경우에 달성된다. 일 실시형태에서, 도 2a 에 도시된 바와 같이, 핫 전극 (109) 은 전기적으로 절연된 지지 플레이트 (209) 에 의해 지지된다. 일 실시형태에서, 수개의 정렬 핀이 절연된 지지 플레이트 (209) 에 제공되어, 핫 전극 (109) 상의 파트 (111) 의 정확한 포지셔닝 및 정렬을 가능하게 한다. 다양한 실시형태에서, 지지 플레이트 (209) 는 본질적으로 임의의 타입의 전기 절연 재료로 정의될 수 있다. 일 실시형태에서, 지지 플레이트 (209) 는 플라스틱 재료로 형성된다. 또한, 일 실시형태에서, 도 2a 에 도시된 바와 같이, 지지 플레이트 (209) 는 전기적으로 절연된 스탠드 (211) 에 의해 접지된 챔버 (101) 로부터 또한 분리된다. 일 실시형태에서, 스탠드 (211) 는 지지 플레이트 (209) 와 동일한 재료로 정의된다. 일 실시형태에서, 지지 플레이트 (209) 는 중심에 개구를 갖는 고체 플라스틱 디스크로 정의되는데, 이를 통해 RF 로드 (113) 가 통과하여 핫 전극 (109) 과 접속할 수 있다. 또한, 이 실시형태에서, 스탠드 (211) 는 고체 플라스틱 우측 원형 (right circular) 실린더로 정의된다.
핫 전극 (109) 은 장치 (100) 의 상호교환가능한 컴포넌트인 것으로 정의된다는 것을 생각하여야 한다. 측정될 다양한 파트 (111) 의 사이즈가 달라질 것이기 때문에, 필연적으로 핫 전극 (109) 의 사이즈가 또한 달라질 것이다. 핫 전극 (109) 의 사이즈가 측정될 모든 파트 (111) 에 정확하게 매칭될 필요는 없지만, 측정될 다양한 파트 (111) 의 사이즈가 상이한 사이즈의 핫 전극 (109) 의 사용을 필요로 하도록 충분히 달라질 가능성이 있다. 또한, 측정될 파트 (111) 의 특정 구성 및 특성은 사이즈 및 형상에 있어서 커스터마이즈된 핫 전극 (109) 의 사용을 필요로 할 수도 있다. 예를 들어, 파트 (111) 가 전도성 재료의 하나 이상의 임베딩된 파트를 포함하면, 핫 전극 (109) 은 파트 (111) 내의 임베딩된 전도성 재료의 밑에 핫 전극 (109) 을 위치시키는 것을 또한 피하면서 파트 (111) 를 지지하는 것으로 정의될 필요가 있을 수도 있다. 예를 들어, 핫 전극 (109) 이 임베딩된 전도성 재료 밑에 위치하면, 임베딩된 전도성 재료는, 전체로서 파트 (111) 를 대표하지 않는 임베딩된 전도성 재료의 위치에서 상부 전극 (105) 과 핫 전극 (109) 사이의 증가된 전기 통신을 제공할 수도 있다. 측정될 파트 (111) 가 본질적으로 임의의 사이즈 및 구성으로 이루어질 수 있고 임베딩된 전도성 재료의 임의의 배열을 포함할 수 있기 때문에, 핫 전극 (109) 은 측정될 파트 (111) 의 특정 특성을 수용하는데 필요한 대로 본질적으로 임의의 사이즈 및 구성을 갖는 것으로 정의될 수 있다는 것이 인식되어야 한다.
도 5a 는 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 임베딩된 전도성 재료를 포함하는 링 형상의 파트 (111A) 를 수용하도록 구성된 예시적인 핫 전극 (109A) 을 나타낸 도면이다. 임베딩된 전도성 재료는 위치 (501) 에서 링 형상의 파트 (111A) 내에 위치한다. 핫 전극 (109A) 은, 핫 전극 (109A) 이 파트 (111A) 를 지지하게 하면서 동시에 핫 전극 (109A) 위의 파트의 임베딩된 전도성 재료의 배치를 회피하기 위해서 스포크 형상 (spoked-shape) 을 갖는 것으로 정의된다. 상세하게는, 핫 전극 (109A) 은 임베딩된 전도성 재료 위치 (501) 아래의 위치 (503) 에는 부재하는 것으로 정의된다. 예시적인 핫 전극 (109A) 이 파트 (111A) 에 대해 특별히 구성되는 것과 동일한 방식으로, 다른 핫 전극 (109) 은 다른 파트(111) 에 대해 특별히 구성될 수 있다는 것을 생각해야 한다.
도 5b 는 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 특정 파트 (111) 와 함께 사용하기 위해 핫 전극 (109) 을 구성하는 방법의 흐름도이다. 이 방법은 파트 (111) 의 외부 둘레에 실질적으로 매칭하는 것으로 정의된 외부 둘레를 갖는 구리와 같은 전기 전도성 재료의 플레이트를 정의하는 동작 510 을 포함한다. 일 실시형태에서, 이 파트는 수개의 임베딩된 전도성 재료를 포함하는 유전체 파트이다. 이 방법은 또한 파트 (111) 내의 임베딩된 전도성 재료 각각의 위치를 식별하는 동작 512 를 포함한다. 동작 514 에서, 파트 내의 임베딩된 전도성 재료 각각의 식별된 위치는 파트의 외부 둘레를 갖는 플레이트 및 실질적으로 정렬된 플레이트 상에 투영된다. 이후, 동작 516 에서, 핫 전극을 정의하는 플레이트의 부분은 그 위에 투영되는 임베딩된 전도성 재료 위치에 대응하는 위치에서 제거된다. 핫 전극 플레이트의 제거된 부분 각각의 사이즈는, 핫 전극 플레이트 (109) 및 파트 (111) 의 외부 둘레가 정렬되는 경우에 핫 전극 (109) 이 파트 (111) 내의 임베딩된 전도성 재료 아래에 위치하지 않는 것을 보장하기에 충분하다. 가능한 정도로, 동작 516 은 핫 전극 (109) 이 단일의 인접 컴포넌트를 유지하는 것을 보장하도록 수행된다.
도 1 을 다시 참조하면, 전기 컴포넌트 하우징 (103) 은, RF 전력을 RF 로드 (113) 에 전달하고 장치 (100) 의 공진 주파수의 제어를 가능하게 하기 위한 수개의 전기 컴포넌트를 하우징하는 것으로 정의된다. 접지된 구조로서, 전기 컴포넌트 하우징 (103) 은 또한 RF 차폐를 제공하는 것으로 정의된다. 전기 컴포넌트 하우징 (103) 은 RF 신호 발생기 (125) 가 컨덕터 (133) 를 통해 접속된 커넥터 (129) 를 포함한다. RF 전압계 (127) 는 또한 컨덕터 (135) 를 통해 커넥터 (129) 에 접속된다. 전기 컴포넌트 하우징 (103) 은 또한 RF 전압계 (127) 가 컨덕터 (137) 를 통해 접속된 커넥터 (131) 를 포함한다. 일 실시형태에서, 커넥터 (129 및 131) 는 BNC 커넥터로 정의된다.
전기 컴포넌트 하우징 (103) 은 또한 구리와 같은 낮은 전기 저항 재료의 컨덕터 플레이트 (115) 를 포함하는데, 이를 통해 RF 전력이 전송된다. 커넥터 (129) 는 커패시터 (117) 를 통해 컨덕터 플레이트 (115) 에 접속되어, RF 신호 발생기 (125) 로부터 전송되는 RF 전력이 컨덕터 플레이트 (115) 로 전달될 수 있게 한다. 컨덕터 플레이트 (115) 는 또한 커넥터 (131) 에 전기적으로 접속되어, 컨덕터 플레이트 (115) 와의 RF 전압계 (127) 의 전기 접속을 가능하게 한다. 전기 컴포넌트 하우징 (103) 은 인덕터 (119), 커패시터 (121), 및 가변 커패시터 (123) 를 더 포함하며, 이들 각각은 컨덕터 플레이트 (115) 와 접지된 챔버 (101) 저부 사이에 전기적으로 접속된다. 일 실시형태에서, 도 1 에 도시된 바와 같이, 다수의 커패시터는 컨덕터 플레이트 (115) 와 접지된 챔버 (101) 저부 사이에 전기적으로 접속되어, 단일 커패시터 (121) 의 등가물을 제공할 수 있다.
일 실시형태에서, 커패시터 (121)(또는 그 다수의 커패시터 등가물) 는 접지된 전기 컴포넌트 하우징 (103) 으로부터 전기적으로 분리되도록 일 포지션에서 컨덕터 플레이트 (115) 를 지지하는데 이용되어, 이에 의해 컨덕터 플레이트 (115) 와 전기 컴포넌트 하우징 (103) 사이의 단락을 회피한다. 다른 실시형태에서, 전기 절연 지지 브래킷은 전기 컴포넌트 하우징 (103) 으로부터 컨덕터 플레이트 (115) 를 지지하는데 이용될 수 있다. 추가적으로, RF 로드 (113) 는 컨덕터 플레이트 (115) 에 전기적으로 접속되어, 컨덕터 플레이트 (115) 로부터 핫 전극 (109) 으로의 RF 전력의 전송을 가능하게 한다. 가변 커패시터 (123) 는 장치 (100) 의 공진 주파수를 설정하도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 가변 커패시터 (123) 는, 파트 (111) 가 노출되는 플라즈마 프로세스에서 이용된 RF 전력의 동작 주파수와 장치 (100) 의 공진 주파수가 실질적으로 등가가 되도록 설정될 수 있다.
챔버 (101) 는 핫 전극 (109) 상의 파트 (111) 의 배치 및 핫 전극 (109) 으로부터의 파트 (111) 의 제거를 위해 액세스를 제공하는 것과 관련하여 수개의 방식으로 구성될 수 있다. 도 3a 는 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 챔버 (101) 의 힌지형 버전을 나타낸 도면이다. 힌지형 버전에서, 챔버 (101) 는 상부 챔버 부분 (101A) 및 하부 챔버 부분 (101B) 에 의해 정의된다. 힌지 (303) 는 하부 챔버 부분 (101B) 에 대한 상부 챔버 부분 (101A) 의 개방을 가능하게 하도록 제공된다. 도 3b 는 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 개방 상태에서의 챔버의 힌지형 버전을 나타낸 도면이다. 개방 상태에서, 파트 (111) 는 용이하게 핫 전극 (109) 상에 위치하여 핫 전극 (109) 으로부터 회수할 수 있다. 또한, 개방 상태에서, 핫 전극 (109) 은 교체를 위해 액세스될 수 있다. 또한, 챔버의 힌지형 버전은 상부 챔버 부분 (101A) 과 하부 챔버 부분 (101B) 사이의 RF 개스킷 (301) 을 이용한다. RF 개스킷 (301) 은, 상부 전극 부분 (101A) 과 하부 전극 부분 (101B) 사이의 인터페이스에서 챔버의 전체 둘레 주위로 균일한 접지 전위가 존재하는 것을 보장하기 위해, 챔버의 전체 둘레 주위에서 상부 챔버 부분 (101A) 과 하부 챔버 부분 (101B) 사이에 균일한 전기 접속을 제공하는 것으로 정의된다. RF 개스킷 (301) 은, 일정량의 플렉시빌리티를 제공하는 것으로 정의되어 상부 챔버 부분 (101A) 과 하부 챔버 부분 (101B) 사이의 인터페이스의 변경을 수용함으로써, 챔버의 둘레 주위에서 상부 전극 부분 (101A) 과 하부 전극 부분 (101B) 사이에 완전한 전기 접촉을 보장한다.
도 4a 는 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 액세스 도어 (401) 를 갖는 챔버 (101C) 의 폐쇄 버전을 나타낸 도면이다. 액세스 도어 (401) 는 핫 전극 (109) 을 변경하기 위해 그리고 파트 (111) 의 배치 및 회수를 위해 챔버 (101C) 의 내부에 대한 액세스를 가능하게 하기 위해서 챔버 (101C) 로부터 제거되는 것으로 정의된다. 도 4b 는 본 발명의 다른 실시형태에 따라서, 액세스 도어 (401) 가 제거된 챔버 (101C) 의 폐쇄 버전을 나타낸 도면이다. 다양한 실시형태에서, 액세스 도어 (401) 는 파스너 또는 클램프를 통하는 것과 같은 수개의 방식으로 챔버 (101C) 에 고정될 수 있다. 그러나, 챔버 (101C) 에 액세스 도어 (401) 를 고정하는데 이용되는 기술과 무관하게, 액세스 도어 (401) 는 챔버 (101C) 와 액세스 도어 (401) 의 인터페이스 사이에 실질적으로 균일한 접지 전위를 확립하도록 고정되어야 한다고 생각하여야 한다.
일 실시형태에서, 장치 (100) 는 자연 대기 및 실온 상태에서 동작하는 것으로 정의된다. 그러나, 다른 실시형태에서, 장치 (100) 는 장치 (100) 의 동작 중에 챔버 (101) 내부 캐비티 (102) 내에서 제어된 환경을 제공하는 것으로 정의된다. 제어된 환경은 챔버 (101) 내부 캐비티 (102) 내의 제어된 대기 및 온도를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 챔버 (101) 내부 캐비티 (102) 내의 (가스 함유량, 습기 레벨, 압력 등과 같은) 대기 상태 및 온도는 플라즈마 프로세싱 시스템 (그 내부에 파트 (111) 가 배치됨) 의 동작 중에 파트 (111) 가 노출될 대기 상태 및 온도를 실질적으로 에뮬레이트하도록 제어된다. 이 실시형태에서, 수개의 가스 입력 및 출력 포트는 챔버 (101) 내부 캐비티 (102) 로/로부터 다양한 가스 혼합물의 공급 및 제거를 가능하게 하도록 챔버 (101) 내에 배치될 수 있다는 것을 생각해야 한다. 또한, 이 실시형태에서, 수개의 지원 시스템이 수개의 가스 입력 및 출력 포트에 부설 (plumb) 될 수 있다는 것을 알아야 한다. 이들 지원 시스템은 챔버 (101) 내부 캐비티 (102) 에 대해 적절한 제어된 대기 상태 및 온도를 확립하는데 필요한 대로, 가스 공급 시스템, 가압 시스템, 진공 시스템, 가스 가열 및/또는 냉각 시스템 등을 포함할 수 있다.
파트의 커패시턴스 및 유전율을 결정
도 6 은 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 상부 전극 (105) 과 핫 전극 (109) 사이에 예시적인 파트 (111) 가 배치되는 경우에, 핫 전극 (109)/RF 로드 (113) 와 접지된 상부 전극 (105)/챔버 (101) 사이의 커패시턴스를 도시한 도면이다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 상부 전극 (105) 과 핫 전극 (109) 사이의 커패시턴스는 상부 전극 (105) 과 파트 (111) 사이의 접촉 영역의 외부에 있는 상부 전극 (105) 의 부분과 핫 전극 (109) 사이의 커패시턴스 (Cst1) 와 파트 (111) 의 커패시턴스 (Cpart) 에 의해 정의된다. 또한, RF 로드 (113) 와 챔버 (101) 저부 사이에 커패시턴스 (Cst2) 가 존재한다. 커패시턴스 (Cst1) 및 (Cst2) 는 핫 전극 (109) 과 상부 전극 (105) 사이의 분리 거리 (Y1) 의 함수라는 것을 이해하여야 한다. 또한, 커패시턴스 (Cpart) 는 파트의 유전율 (kpart) 의 함수이다. 커패시턴스 (Cpart), (Cst1), 및 (Cst2) 가 병렬 커패시턴스를 나타내기 때문에, 핫 전극 (109)/RF 로드 (113) 와 접지된 상부 전극 (105)/챔버 (101) 사이의 총 커패시턴스 (Ctotal _ with _ part) 는 수학식 1 에 도시된 바와 같이, 커패시턴스 (Cpart), (Cst1), 및 (Cst2) 의 합계로서 정의된다.
Figure pct00001
도 7 은 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 상부 전극 (105) 과 핫 전극 (109) 사이에 어떠한 파트도 배치되지 않는 경우에, 핫 전극 (109)/RF 로드 (113) 와 접지된 상부 전극 (105)/챔버 (101) 사이의 커패시턴스를 도시한 도면이다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 상부 전극 (105) 와 핫 전극 (109) 사이의 커패시턴스는 챔버 (101) 내부 캐비티 내의 대기의 커패시턴스 (Cst3) 에 의해 정의된다. 또한, 도 6 에서와 같이, RF 로드 (113) 와 챔버 (101) 저부 사이에 커패시턴스 (Cst2) 가 존재한다. 도 7 의 커패시턴스 (Cst3) 및 (Cst2) 는 상부 전극 (105) 과 핫 전극 (109) 사이의 분리 거리 (Y2) 의 함수라는 것을 이해하여야 한다. 커패시턴스 (Cst3) 및 (Cst2) 가 병렬 커패시턴스를 나타내기 때문에, 핫 전극 (109)/RF 로드 (113) 와 접지된 상부 전극 (105)/챔버 (101) 사이의 총 커패시턴스 (Ctotal_without_part) 는 수학식 2 에 도시된 바와 같이, 커패시턴스 (Cst3) 및 (Cst2) 의 합계로서 정의된다.
Figure pct00002
도 6 의 구성에서, 파트 (111) 의 상부에 놓인 상부 전극 (105) 이 핫 전극 (109) 의 상부 상에 실질적으로 중심에 놓이는 방식으로 위치하면, 가변 커패시터 (123) 는 장치 (100) 의 특정 공진 주파수를 달성하도록 조정될 수 있다. 파트 (111) 의 유전 특성이 주파수 의존적이기 때문에, 장치 (100) 의 공진 주파수는 플라즈마 프로세스에 이용되는 RF 전력의 동작 주파수로 설정되는데, 이에, 플라즈마 프로세싱 시스템에 채용되는 경우에 파트 (111) 가 노출될 것이다. 따라서, 챔버 (101) 에 파트 (111) 가 존재하는 도 6 의 구성에 따른 장치 (100) 는 특정 공진 주파수를 가질 것이다.
파트가 부재하는 도 7 의 구성을 참조하면, RF 전력의 공진 주파수는 상부 전극 (105) 과 핫 전극 (109) 사이의 거리 (Y2) 가 변경됨에 따라 변경될 것이라는 것을 이해하여야 한다. 도 7 의 구성에서, 가변 커패시터 (123) 및 RF 신호 발생기 (125) 는 챔버 (101) 에 파트 (111) 가 존재하는 도 6 의 구성에 적용되는 것과 같은 개개의 셋팅에서 유지된다. 이들 조건 하에서, (파트가 존재하지 않는) 도 7 의 구성에서의 상부 전극 (105) 은, 도 7 의 구성에 따른 장치 (100) 의 공진 주파수가 (파트 (111) 가 존재하는) 도 6 의 구성에 따른 장치 (100) 의 공진 주파수와 실질적으로 매칭할 때까지 핫 전극 (109) 쪽으로 낮아질 수 있다. 상부 전극 (105) 이 낮아져서 도 6 의 구성의 공진 주파수와 도 7 의 구성의 공진 주파수 사이의 실질적인 매칭을 야기하는 경우, 도 6 의 총 커패시턴스 (Ctotal_with_part) 는 도 7 의 총 커패시턴스 (Ctotal _ without _ part) 와 실질적으로 동등할 것이다. 이 상황에서, 수학식 1 및 수학식 2 는 도 3 에 도시된 바와 같이 서로 동일하게 설정될 수 있다.
Figure pct00003
공진 주파수에서 수학식 3 의 우변 (Ctotal _ without _ part) 은, 파트가 부재하는 경우에 공진 주파수에 대응하는 수직 고도에서 상부 전극 (105) 이 유지되고 컨덕터 플레이트 (115) 로부터 RF 로드 (113) 가 접속해제되는 때에, RF 로드 (113) 와 상부 전극 (105) 사이에 커패시턴스 미터를 접속함으로써 직접 측정될 수 있다. 또한, 도 6 의 구성에서 상부 전극 (105) 과 파트 (111) 사이의 접촉 영역 밖의 상부 전극 (105) 의 부분과 핫 전극 (109) 사이의 커패시턴스 (Cst1{Y1}) 가 시뮬레이션될 수 있다. 또한, 도 6 의 구성에서 챔버 (101) 저부와 RF 로드 (113) 사이의 커패시턴스 (Cst2{Y1}) 가 시뮬레이션될 수 있다. 일 실시형태에서, 도 6 의 구성의 유한 엘리먼트 모델 분석을 통해 커패시턴스 (Cst1{Y1}) 및 (Cst2{Y1}) 가 시뮬레이션된다. 커패시턴스 (Ctotal _ without _ part), (Cst1{Y1}), 및 (Cst2{Y1}) 가 알려지면, 파트의 커패시턴스 (Cpart{kpart}) 는 수학식 4 에 도시된 바와 같이 계산될 수 있다.
Figure pct00004
일단 파트의 커패시턴스 (Cpart{kpart}) 가 계산되면, 파트의 유전율 (kpart) 은 파트의 계산된 커패시턴스 (Cpart{kpart}) 에 기초하여 계산될 수 있다. 일 실시형태에서, 핫 전극 (109) 과 상부 전극 (105) 사이에 배치된 바와 같은 파트의 커패시턴스 (Cpart) 는 파트 커패시턴스 (Cpart) 대 파트 유전율 (kpart) 의 곡선의 발생을 가능하게 하도록, 수개의 상이한 가정된 파트 유전율 (kpart) 값에 대해 시뮬레이션된다. 도 8 은 파트 커패시턴스 (Cpart) 대 파트 유전율 (kpart) 의 예시적인 곡선 (801) 을 나타낸 도면이다. 파트 커패시턴스 (Cpart) 가 파트 유전율 (kpart) 의 선형 함수이기 때문에, 파트 커패시턴스 (Cpart) 대 파트 유전율 (kpart) 의 곡선은 일반적으로 도 8 의 곡선 (801) 에 의해 도시된 바와 같이 잘 맞는 (well-fit) 선이다. 일 실시형태에서, 수개의 상이한 가정된 파트 유전율 (kpart) 값에 대한 파트 커패시턴스 (Cpart) 의 시뮬레이션은 핫 전극 (109) 과 상부 전극 (105) 사이에 배치된 파트 (111) 의 유한 엘리먼트 모델 분석을 통해 수행된다. 그러나, 다른 실시형태에서, 파트 (111), 상부 전극 (105), 및 핫 전극 (109) 의 기하학적 구성이 충분히 단순하면, 수개의 상이한 가정된 파트 유전율 (kpart) 값에 대한 파트 커패시턴스 (Cpart) 는 분석적으로 결정될 수도 있다. 파트 커패시턴스 (Cpart) 대 파트 유전율 (kpart) 의 발생된 곡선, 및 수학식 4 를 이용하여 계산된 것과 같은 파트의 실제 커패시턴스 (Cpart) 를 이용하여, 파트의 실제 유전율 (kpart) 이 결정될 수 있다.
상술한 바와 같이, 공진 주파수에서 총 커패시턴스 (Ctotal _ without _ part) 를 결정하기 위해, 핫 전극 (109) 과 상부 전극 (105) 사이의 분리 거리와 총 커패시턴스 (Ctotal_without_part) 사이의 관계를 아는 것이 필요하다. 도 9 는 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 핫 전극 (109) 과 상부 전극 (105) 사이의 분리 거리와 총 커패시턴스 (Ctotal _ without _ part) 사이의 관계를 교정하는 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다. 동작 901 에서, RF 로드 (113) 는 컨덕터 플레이트 (115) 로부터 그리고 전기 컴포넌트 하우징 (103) 내의 임의의 다른 전기 접속으로부터 접속해제된다. 동작 903 에서, 커패시턴스 미터는 RF 로드 (113) 와 상부 전극 (105) 사이에 접속된다. 동작 905 에서, 커패시턴스 미터를 이용하여, 상부 전극 (105) 과 핫 전극 (109) 사이의 수개의 수직 분리 거리에 대해 RF 로드 (113) 와 접지된 상부 전극 (105) 사이의 커패시턴스가 측정 및 기록된다. 일 실시형태에서, 동작 905 는 0.05 인치의 증분으로 0.05 인치 내지 1.2 인치로 연장되는 핫 전극 (109) 으로부터의 수개의 수직 분리 거리에 상부 전극 (105) 을 위치시킴으로써 수행된다. 동작 905 에서, 상부 전극 (105) 과 핫 전극 (109) 사이의 각 수직 분리 거리에서, 상부 전극 (105) 은 핫 전극 (109) 과 실질적으로 평행이 되도록 실질적으로 레벨 수평 배향으로 유지된다. 이 방법은 동작 905 에서 측정된 데이터를 이용하여 커패시턴스 대 상부 전극 (105) 과 핫 전극 (109) 사이의 수직 분리 거리를 플롯함으로써 챔버 (101) 에 대한 커패시턴스 교정 곡선을 발생시키는 동작 907 을 더 포함한다. 일단 (파트가 존재하지 않는) 공진 주파수에서의 상부 전극 (105) 의 수직 고도가 결정되면, 챔버 (101) 에 대한 커패시턴스 교정 곡선은 공진 주파수에서 총 커패시턴스 (Ctotal _ without _ part) 를 결정하는데 반복적으로 이용될 수 있다.
도 10 은 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 파트의 커패시턴스 (Cpart) 를 결정하는 방법을 나타낸 도면이다. 도 10 의 방법은 상술한 바와 같은 절차를 나타낸 것이다. 이 방법은 측정될 파트를 챔버 (101) 내 핫 전극 (109) 상에 위치시키고, 상부 전극 (105) 을 낮춰 파트의 상부에 놓는 동작 1001 을 포함한다. 일 실시형태에서, 핫 전극 (109) 상의 파트의 정확한 포지셔닝 및 정렬을 가능하게 하는데 정렬 핀이 이용된다. 동작 1003 에서, RF 신호 발생기 (125) 는 핫 전극 (109) 에 RF 전력을 전송하도록 동작한다. 동작 1005 에서, 가변 커패시터 (123) 는 RF 전력의 공진 주파수, 즉, 피크 주파수를 달성하도록 조정된다. 일 실시형태에서, 공진 주파수는 전기 컴포넌트 하우징 (103) 의 커넥터 (131) 와 커넥터 (129) 사이의 피크 이득에 대응한다. 이 실시형태에서, RF 전압계 (127) 는, 가변 커패시터 (123) 셋팅이 커넥터 (129) 와 커넥터 (131) 사이의 피크 이득에 대응하여, 이에 의해, 장치 (100) 의 공진 주파수에 대응하는 때를 식별하도록 모니터링될 수 있다.
이 방법은 RF 신호 발생기 (125) 를 턴오프하여 챔버로부터 이 파트를 제거하는 동작 1007 을 더 포함한다. 동작 1009 에서, RF 신호 발생기 (125) 는 파트가 부재하는 때에 핫 전극 (109) 에 RF 전력을 전송하도록 동작한다. 동작 1009 에서, 가변 커패시터 (123) 는 동작 1005 에서 결정된 셋팅에 유지된다. 동작 1011 에서, 상부 전극 (105) 는, 파트가 부재하는 때에 동작 1005 에서 결정된 공진 주파수가 달성될 때까지 낮아진다. 일 실시형태에서, RF 전압계 (127) 는, 상부 전극 (105) 고도가 커넥터 (129) 와 커넥터 (131) 사이의 피크 이득이 도달되게 하여, 이에 따라 공진 주파수가 달성되게 하는 때를 식별하도록 모니터링될 수 있다. 파트가 부재하는 때의 공진 주파수에서 핫 전극 (109) 과 상부 전극 (105) 사이의 수직 분리 거리는 공진 상부 전극 (105) 분리로 불린다.
일단 공진 상부 전극 (105) 분리가 결정되면, 동작 1013 은 공진 상부 전극 (105) 분리에 기초하여 공진 주파수에서 총 커패시턴스 (Ctotal _ without _ part) 를 결정하도록 수행된다. 일 실시형태에서, 도 9 의 방법에서 발생된 바와 같이, 챔버 (101) 에 대한 커패시턴스 교정 곡선은 동작 1013 에서 공진 주파수에서의 총 커패시턴스 (Ctotal _ without _ part) 를 결정하는데 이용된다.
이 방법은 상부 전극 (105) 과 파트 (111) 사이의 접촉 영역의 외부에 있는 상부 전극 (105) 의 부분과 핫 전극 (109) 사이의 커패시턴스 (Cst1{Y1}), 및 RF 로드 (113) 와 챔버 (101) 저부 사이의 커패시턴스 (Cst2{Y1}) 둘 다를 시뮬레이션하는 동작 1015 를 더 포함한다. 이전에 언급한 바와 같이, 일 실시형태에서, 커패시턴스 (Cst1{Y1}) 및 (Cst2{Y1}) 는 유한 엘리먼트 모델 분석을 통해 시뮬레이션될 수 있다. 동작 1017 은 이후 파트의 커패시턴스 (Cpart) 를 동작 1013 에서 결정된 총 커패시턴스 (Ctotal _ without _ part) 에서 동작 1015 에서 시뮬레이션된 커패시턴스 (Cst1{Y1}) 및 (Cst2{Y1}) 를 뺀 것과 동일한 것으로 계산하도록 수행된다.
도 11 은 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 파트의 유전율 (kpart) 을 결정하는 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다. 동작 1101 에서, 파트의 커패시턴스 (Cpart) 는 수개의 가정된 파트 유전율 (kpart) 값에 대해 시뮬레이션 및 기록된다. 동작 1103 에서, 도 8 에 도시된 실시예에서와 같이, 커패시턴스 대 유전율 곡선이 동작 1101 로부터의 시뮬레이션 데이터에 기초하여 파트에 대해 발생된다. 동작 1105 에서, 동작 1103 의 커패시턴스 대 유전율 곡선은 도 10 의 방법에서 결정된 것과 같은 파트의 커패시턴스 (Cpart) 에 대응하는 파트의 유전율 (kpart) 을 결정하는데 이용된다.
파트의 손실 탄젠트를 결정
도 12 는 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 파트의 손실 탄젠트를 결정하는 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다. 이 방법은 측정될 파트를 챔버 (101) 내의 핫 전극 (109) 상에 위치시키고, 상부 전극 (105) 을 낮춰 파트의 상부에 놓는 동작 1201 을 포함한다. 동작 1203 에서, RF 신호 발생기 (125) 는 핫 전극 (109) 에 RF 전력을 전송하도록 동작한다. 동작 1205 에서, 가변 커패시터 (123) 는 RF 전력의 공진 주파수, 즉, 피크 주파수를 달성하도록 조정된다. 일 실시형태에서, 공진 주파수는 전기 컴포넌트 하우징 (103) 의 커넥터 (129) 와 커넥터 (131) 사이의 피크 이득에 대응한다. 이 실시형태에서, RF 전압계 (127) 는 가변 커패시터 (123) 셋팅이 커넥터 (129) 와 커넥터 (131) 사이의 피크 이득에 대응하여, 이에 의해 장치 (100) 의 공진 주파수에 대응하는 때를 식별하도록 모니터링될 수 있다.
이 방법은, RF 전압계 (127) 를 이용하여 주파수 스위프 범위 내의 수개의 주파수에서 커넥션 (129) 과 커넥션 (131) 사이의 장치 (100) 의 이득을 측정 및 기록하는 동안에, RF 신호 발생기 (125) 가 동작 1205 에서 달성된 공진 주파수를 경계로 하는 범위에 걸쳐 RF 전력의 주파수를 스위핑하도록 제어되는 동작 1207 에서 계속된다. 일 실시형태에서, 동작 1207 의 주파수 스위프에 의해 커버된 주파수 범위는 공진 주파수에 대응하는 피크 이득의 각 사이드에서의 장치 (100) 의 이득의 3 dB 편차를 포함하는 것으로 정의된다. 이 방법은 동작 1207 에서 측정된 이득 대 주파수 데이터에 장치 (100) 의 이득의 수학 모델을 피팅하는 동작 1209 를 더 포함하며, 여기서 동작 1209 의 피팅은 파트를 내부에 갖는 장치 (100) 의 총 커패시턴스 (Ctotal _ with _ part) 에 대한 값 및 파트를 내부에 갖는 장치 (100) 의 총 저항 (Rtotal _ with _ part) 에 대한 값을 제공한다. 동작 1209 의 피팅은 도 13 과 도 14 및 수학식 5 에 관해 또한 후술된다.
도 13 은 본 발명의 일 실시형태에 따라서, 도 1 에 도시된 바와 같이, 상부 전극 (105) 과 핫 전극 (109) 사이에 파트 (111) 가 배치되는 장치 (100) 의 등가 전기 회로 표현 (1300) 을 나타낸 도면이다. 노드 (1313) 는 전기 컴포넌트 하우징 (103) 의 커넥터 (129) 에 대응한다. 노드 (1315) 는 전기 컴포넌트 하우징 (103) 의 커넥터 (131) 에 대응한다. 커넥터 (129 및 131) 에 접속된 RF 전압계 (127) 는
Figure pct00005
에 의해 정의된 바와 같이 장치 (100) 의 이득을 측정할 수 있다. 도 1 과 관련하여, 등가 전기 회로 (1300) 는 커패시터 (117) 를 나타내는 커패시턴스 (Cs; 1301), 인덕터 (119) 를 나타내는 인덕턴스 (L; 1303) 및 저항 (RL; 1305), 장치 (100) 의 총 커패시턴스를 나타내는 커패시턴스 (C; 1307), 장치 (100) 의 총 저항을 나타내는 저항 (RX; 1309), 및 접지 전위 (1311) 를 포함한다. 커패시턴스 (C; 1307) 는, 존재한다면 파트 (111) 의 커패시턴스, RF 로드 (113)/핫 전극 (109) 과 챔버 (101)/상부 전극 (105) 사이의 커패시턴스, 및 커패시터 (121 및 123) 의 조합을 나타낸다.
수학식 5 는 도 13 의 등가 전기 회로 (1300) 내의 전기 컴포넌트의 함수로서 장치 (100) 의 이득을 정의한다. 수학식 5 에서, (f) 는 이득에 대응하는 RF 전력의 주파수이고, (C) 는 장치 (100) 의 총 커패시턴스이며, (RX) 는 장치 (100) 의 총 저항이다. 수학식 5 에서, 파라미터 (Cs), (L), (RL) 은 전기 컴포넌트 하우징 (103) 의 전기 컴포넌트로부터 알려져 있다. 따라서, 수학식 5 에서, 파라미터 (C) 및 (RX) 는 알려지지 않은 파라미터를 나타낸다.
Figure pct00006
동작 1209 에서, 수학식 5 는 장치 (100) 에 파트가 존재할 때 동작 1207 에서 측정된 이득 대 주파수 데이터에 피팅됨으로써, 이에 의해 파트가 있는 장치 (100) 의 총 커패시턴스에 대한 값, 즉, (C)=(Ctotal _ with _ part) 및 파트가 내부에 있는 장치 (100) 의 총 저항에 대한 값, 즉 (RX)=(Rtotal _ with _ part) 를 산출한다. 도 14 는 동작 1207 의 주파수 스위프에서 측정 및 기록된 이득 대 주파수 데이터에 기초하는, 동작 1209 에 따른 수학식 5 의 예시적인 피팅을 나타낸 도면이다. 일 실시형태에서, 다변량 회귀 (multivariate regression) 기술은 동작 1209 의 측정된 이득 대 주파수 데이터에 수학식 5 를 피팅하는데 이용된다. 또한, 일 실시형태에서, 알려지지 않은 파라미터 (C) 및 (RX) 각각에 대한 신뢰 구간은 몬테 카를로 시뮬레이션에 의해 추정된다.
도 12 의 방법은 RF 신호 발생기 (125) 를 턴오프하고 챔버로부터 파트를 제거하는 동작 1211 로 계속된다. 동작 1213 에서, RF 신호 발생기 (125) 는 파트가 부재하는 때에 핫 전극 (109) 에 RF 전력을 전송하도록 동작한다. 동작 1213 에서, 가변 커패시터 (123) 는 동작 1205 에서 결정된 셋팅으로 유지된다. 동작 1215 에서, 파트가 부재하는 때에 동작 1205 에서 결정된 공진 주파수가 달성될 때까지 상부 전극 (105) 은 낮아진다. 일 실시형태에서, 상부 전극 (105) 고도가 커넥터 (129) 와 커넥터 (131) 사이의 피크 이득이 도달되게 하며, 이에 의해 공진 주파수가 달성되게 하는 때를 식별하도록 RF 전압계 (127) 가 모니터링될 수 있다. 이전에 언급한 바와 같이, 파트가 부재하는 때에 공진 주파수에서 상부 전극 (105) 과 핫 전극 (109) 사이의 수직 분리 거리는 공진 상부 전극 (105) 분리라고 부른다.
이 방법은, RF 전압계 (127) 를 이용하여 주파수 스위프 범위 내의 수개의 주파수에서 커넥션 (129) 과 커넥션 (131) 사이의 장치의 이득 (100) 을 측정 및 기록하면서, 동작 1215 에서 달성된 공진 주파수를 경계로 하는 범위에 걸쳐 RF 전력의 주파수를 스위핑하도록 RF 신호 발생기 (125) 가 제어되는 동작 1217 에서 계속된다. 일 실시형태에서, 동작 1217 의 주파수 스위프에 의해 커버되는 주파수 범위는 공진 주파수에 대응하는 피크 이득의 각 사이드에서의 장치 (100) 의 이득의 3 dB 편차를 포함하는 것으로 정의된다. 이 방법은 동작 1217 에서 측정된 이득 대 주파수 데이터에 장치 (100) 의 이득의 수학 모델, 즉, 수학식 5 를 피팅하는 동작 1219 를 더 포함한다. 동작 1219 의 피팅은 파트가 부재하는 장치 (100) 의 총 커패시턴스에 대한 값, 즉, (C)=(Ctotal _ without _ part), 및 파트가 부재하는 장치 (100) 의 총 저항에 대한 값 (RX)=(Rtotal _ without _ part) 을 제공한다. 이전에 언급한 바와 같이, 다변량 회귀 기술은 동작 1219 의 측정된 이득 대 주파수 데이터에 수학식 5 를 피팅하는데 이용될 수 있다. 또한, 일 실시형태에서, 알려지지 않은 파라미터 (C) 및 (RX) 각각에 대한 신뢰 구간은 몬테 카를로 시뮬레이션에 의해 추정된다.
이 방법은, 동작 1209 에서 결정된 것과 같은, 파트가 내부에 있는 장치 (100) 의 총 저항 (Rtotal _ with _ part), 및 동작 1219 에서 결정된 것과 같은, 파트가 부재하는 장치 (100) 의 총 저항 (Rtotal _ without _ part) 에 기초하여 파트의 저항 (Rpart) 을 계산하는 동작 1221 에서 계속된다. 더 상세하게는, 파트의 저항 (Rpart) 은 수학식 6 을 이용하여 결정된다.
Figure pct00007
이 방법은 이후 동작 1221 에서 결정된 것과 같은, 파트의 저항 (Rpart), 도 10 의 방법에서 결정된 것과 같은 파트의 커패시턴스 (Cpart), 및 동작 1205 및 1215 에 대응하는 공진 주파수, 즉, 피크 주파수에 기초하여 파트의 손실 탄젠트를 계산하는 동작 1223 을 포함한다. 더 상세하게는, 파트의 손실 탄젠트는 수학식 7 을 이용하여 결정된다.
Figure pct00008
전술한 것을 기초하여, 장치 (100) 및 연관된 방법 (도 5b, 도 9, 도 10, 도 11, 및 도 12) 은 플라즈마 프로세싱 시스템에 배치될 실제 풀사이즈 파트의 유전 특성의 측정을 제공하는 것을 알아야 한다. 또한, 장치 (100) 및 연관된 방법은 플라즈마 프로세싱 동작 중에 파트가 노출될 RF 전력의 실제 동작 주파수에서 파트의 유전 특성의 측정을 제공한다. 게다가, 장치 (100) 및 연관된 방법은 플라즈마 프로세싱 동작 중에 파트가 노출될 시뮬레이션된 대기 상태 및 온도 하에서 파트의 유전 특성을 측정하는 것을 제공한다. 추가적으로, 장치 (100) 및 연관된 방법은 1.24E-5 미만의 표준 편차를 갖는 손실 탄젠트 측정 정밀도 (repeatability) 를 제공하는 것으로 증명되었다.
일 실시형태에서, 유전율 값 및 손실 탄젠트 값과 같이, 장치 (100) 의 사용을 통해 결정되는 풀사이즈 파트의 유전 특성은 풀사이즈 파트에 부여될 수 있다. 일 실시형태에서, 결정된 유전율 및 손실 탄젠트 값은 풀사이즈 파트 상에 엠보싱처리된다. 예를 들어, 도 5a 는 파트 (111A) 상에 엠보싱처리된 유전율 및 손실 탄젠트 값의 일 실시예를 나타낸다. 다른 실시형태에서, 태그가 풀사이즈 파트에 첨부되어 결정된 유전율 및 손실 탄젠트값을 디스플레이한다. 추가적으로, 풀사이즈 파트의 결정된 유전율 및 손실 탄젠트 값은, 풀사이즈 파트와 함께 공급될 수 있는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장될 수 있다.
상기의 실시형태를 염두해 두고, 본 발명은 컴퓨터 시스템에 저장된 데이터를 수반하는 다양한 컴퓨터-구현 동작을 채용할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 이들 동작은 물리량의 물리적 조작을 요구하는 것들이다. 보통, 반드시 그런 것은 아니지만, 이들 양은 저장, 전송, 결합, 비교되고 그렇지 않으면 조작될 수 있는 전기 또는 자기 신호의 형태를 취한다. 또한, 수행되는 조작은 종종 제조, 식별, 결정, 또는 비교와 같은 용어로 지칭된다. 본 명세서에서 설명된 동작 중 임의의 동작은 컴퓨터 시스템에 의해 지시, 제어, 또는 수행될 수도 있다. 이 컴퓨터 시스템은 요청되는 목적을 위해 특별히 구성될 수 있거나, 이 컴퓨터 시스템은 컴퓨터에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 선택적으로 활성화 또는 구성되는 범용 컴퓨터일 수 있다.
컴퓨터 프로그램은 장치 (100) 를 제어 및 모니터링하고, 장치 (100) 를 이용하여 파트의 유전 특성을 측정하는 것과 연관된 계산을 수행하는 것으로 정의될 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 사용자가 장치 (100) 를 제어하고, 장치 (100) 의 상태를 모니터링하고, 장치 (100) 에 의해 획득된 데이터를 뷰잉하고, 장치 (100) 에 의해 획득된 데이터에 기초하여 계산을 제어하며, 장치 (100) 의 동작을 통해 발생된 데이터/결과를 뷰잉 및 기록할 수 있게 하는 그래픽 사용자 인터페이스 (GUI) 를 제공하는 것으로 정의될 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독가능 매체 상에 컴퓨터 판독가능 코드로서 구체화될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는, 이후에 컴퓨터 시스템에 의해 판독될 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 데이터 저장 디바이스이다. 컴퓨터 판독가능 매체의 예는 하드 드라이브, NAS (network attached storage), ROM (read-only memory), RAM (random-access memory), CD-ROM, CD-R, CD-RW, 자기 테이프 및 다른 광학 및 비광학 데이터 저장 디바이스를 포함한다.
본 발명은 수개의 실시형태에 의해 설명되었지만, 앞선 명세서를 읽고 도면을 검토하는 때에 당업자는 다양한 변경, 추가, 치환, 및 균등물을 파악할 것이라는 것을 알 것이다. 따라서, 본 발명은 이러한 본 발명의 진정한 사상 및 범위 내에 있는 것으로 변경, 추가, 치환 및 균등물을 포함한다고 의도된다.

Claims (20)

  1. 파트의 유전 특성을 측정하는 장치로서,
    전기 전도성 재료로부터 형성되고, 접지 전위에 전기적으로 접속되는 챔버;
    상기 챔버 내에 실질적으로 수평 배향으로 배치되고 상기 챔버로부터 물리적으로 분리되며, 전기 전도성 재료로부터 형성되어 측정될 파트를 지지하는 것으로 정의된 상면을 포함하는 핫 전극;
    상기 핫 전극의 저면에 접속되고, 상기 챔버의 저부의 개구를 통해 상기 핫 전극의 저면으로부터 연장되고 상기 챔버로부터 물리적으로 분리되도록 배치되며, 상기 핫 전극에 무선 주파수 (RF) 전력을 전송하는 것으로 정의되는 RF 전송 로드; 및
    상기 핫 전극 위에서 상기 챔버 내에 실질적으로 수평 배향으로 배치되고, 전기 전도성 재료로부터 형성되고, 상기 챔버에 전기적으로 접속되며, 상기 챔버 내에서 수직 방향으로 이동가능한 것으로 정의되는 상부 전극을 포함하는, 파트의 유전 특성 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 전극의 주변을 따라 상기 챔버와 상기 상부 전극 사이에 전기적으로 접속되고, 상기 상부 전극의 수직 이동의 범위를 통해 상기 챔버와 상기 상부 전극의 주변 사이에서 실질적으로 균일한 전기 접속을 제공하는 것으로 정의된 가요성 전도성 포일을 더 포함하는, 파트의 유전 특성 측정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 핫 전극과 상기 챔버의 저부 사이에 배치되고, 상기 챔버 내에서 실질적으로 수평 배향으로 상기 핫 전극을 지지하는 것으로 정의된 절연 지지 플레이트를 더 포함하는, 파트의 유전 특성 측정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    리프팅 로드 및 상기 리프팅 로드의 하단에 부착된 디스크 부분을 각각 갖는 수개의 리프팅 부재;
    상기 상부 전극의 상면에 접속되는 수개의 가이드 구조체로서, 각 가이드 구조체는, 상기 가이드 구조체의 상부에서의 액세스를 통해 개개의 리프팅 부재의 리프팅 로드가 이동가능 하도록 그리고 상기 개개의 리프팅 부재의 디스크 부분이 상기 가이드 구조체의 상부에서의 액세스를 통해 이동가능하지 않고 상기 가이드 구조체 내에서 이동가능하도록 상기 개개의 리프팅 부재를 내부에 수용하는 것으로 정의되는, 상기 수개의 가이드 구조체; 및
    상기 상부 전극 위에 배치된 수개의 수직 포지셔닝 디바이스로서, 상기 수개의 수직 포지셔닝 디바이스 각각은 개개의 리프팅 부재의 수직 포지션 제어를 가능하게 하는 것으로 정의되고, 상기 리프팅 부재의 수직 포지션 제어는 상기 가이드 구조체와 상기 리프팅 부재의 디스크 부분 사이의 결합을 통해 상기 상부 전극의 수직 포지션 제어를 가능하게 하는, 상기 수개의 수직 포지셔닝 디바이스를 더 포함하는, 파트의 유전 특성 측정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 전극 위에 삼각 관계로 3 개의 수직 포지셔닝 디바이스가 배치되어, 모든 방향으로의 상기 상부 전극의 레벨 제어를 가능하게 하는, 파트의 유전 특성 측정 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버는 상부 챔버 부분 및 하부 챔버 부분을 갖는 것으로 정의되고,
    상기 하부 챔버 부분에 대한 상기 상부 챔버 부분의 개방을 가능하게 하도록 힌지가 배치되는, 파트의 유전 특성 측정 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 챔버 부분과 상기 하부 챔버 부분 사이에 배치되어, 상기 챔버가 폐쇄 구성에 있는 경우에 상기 상부 챔버 부분과 상기 하부 챔버 부분 사이에서 균일한 전기 접속을 제공하는 RF 개스킷을 더 포함하는, 파트의 유전 특성 측정 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버는 상기 챔버의 내부에 대한 액세스를 제공하기 위해 제거되도록 구성된 액세스 도어를 갖는 것으로 정의되고,
    상기 액세스 도어는 상기 챔버와 동일한 재료로부터 형성되며, 상기 액세스 도어는, 상기 액세스 도어가 상기 챔버의 접지 전위에 있도록 상기 챔버를 폐쇄하기 위해 고정되는 경우에 상기 챔버에 전기적으로 접속되는 것으로 정의되는, 파트의 유전 특성 측정 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버, 상기 핫 전극, 상기 RF 전송 로드, 및 상기 상부 전극 각각은 구리 금속으로부터 형성되는, 파트의 유전 특성 측정 장치.
  10. 파트의 유전 특성을 측정하는 장치로서,
    전기 전도성 재료로부터 형성되고, 접지 전위에 전기적으로 접속되며, 내부 캐비티를 갖는 것으로 정의되는 챔버;
    전기 전도성 재료로부터 형성되고, 상기 챔버의 상기 내부 캐비티 내에 배치되며, 상기 챔버에 전기적으로 접속되는 상부 전극;
    전기 전도성 재료로부터 형성되고, 상기 상부 전극 아래의 위치에서 상기 챔버의 상기 내부 캐비티 내에 배치되며, 상기 챔버로부터 물리적으로 분리되는 하부 전극;
    전기 전도성 재료로부터 형성되고, 상기 하부 전극에 접속되고, 상기 하부 전극으로부터 상기 챔버의 저부의 개구를 통해 가로지르도록 배치되며, 상기 챔버로부터 물리적으로 분리되도록 배치되는 로드; 및
    전기 전도성 재료로부터 형성되고 상기 챔버 아래에 배치되고, 상기 챔버의 접지 전위에 있도록 상기 챔버에 전기적으로 접속되며, 상기 로드를 통해 상기 하부 전극으로 무선 주파수 (RF) 전력을 전달하기 위해 수개의 전기 컴포넌트를 하우징하는 것으로 정의되는 전기 컴포넌트 하우징을 포함하는, 파트의 유전 특성 측정 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전기 컴포넌트 하우징 내에 배치되고 상기 전기 컴포넌트 하우징으로부터 물리적으로 분리되는 컨덕터 플레이트를 더 포함하고, 상기 컨덕터 플레이트는, 상기 컨덕터 플레이트를 통해 상기 로드로 RF 전력이 전송될 수 있도록 상기 로드에 접속되는, 파트의 유전 특성 측정 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 전기 컴포넌트 하우징을 통과하는 제 1 전도성 전송 경로를 제공하는 것으로 정의되고 상기 전기 컴포넌트 하우징으로부터 전기적으로 절연되는 제 1 커넥터로서, 상기 제 1 전도성 전송 경로는 제 1 커패시터를 통해 상기 컨덕터 플레이트에 전기적으로 접속되는, 상기 제 1 커넥터; 및
    상기 전기 컴포넌트 하우징을 통과하는 제 2 전도성 전송 경로를 제공하는 것으로 정의되고 상기 전기 컴포넌트 하우징으로부터 전기적으로 절연되는 제 2 커넥터로서, 상기 제 2 전도성 전송 경로는 상기 컨덕터 플레이트에 전기적으로 접속되는, 상기 제 2 커넥터를 더 포함하는, 파트의 유전 특성 측정 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 전기 컴포넌트 하우징 내에서 상기 챔버의 저부와 상기 컨덕터 플레이트 사이에 전기적으로 접속된 인덕터;
    상기 전기 컴포넌트 하우징 내에서 상기 챔버의 저부와 상기 컨덕터 플레이트 사이에 전기적으로 접속된 수개의 고정 커패시터; 및
    상기 전기 컴포넌트 하우징 내에서 상기 챔버의 저부와 상기 컨덕터 플레이트 사이에 전기적으로 접속되며, 상기 파트의 유전 특성 측정 장치의 공진 주파수의 조정을 가능하게 하는 것으로 정의되는 가변 커패시터를 더 포함하는, 파트의 유전 특성 측정 장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 고정 커패시터의 수는 2 개인, 파트의 유전 특성 측정 장치.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 컨덕터 플레이트는 구리 금속으로부터 형성되는, 파트의 유전 특성 측정 장치.
  16. 파트의 유전 특성을 측정하는 시스템으로서,
    전기 전도성 재료로부터 형성되고 접지 전위에 전기적으로 접속되며, 내부 캐비티를 갖는 챔버;
    상기 챔버의 상기 내부 캐비티 내에 배치되고, 상기 챔버에 전기적으로 접속되며, 제어되는 방식으로 수직으로 이동되도록 구성된 상부 전극;
    상기 상부 전극 아래의 위치에서 상기 챔버의 상기 내부 캐비티 내에 배치되고, 상기 챔버로부터 물리적으로 분리된 하부 전극;
    상기 하부 전극에 접속되고, 상기 챔버의 저부의 개구를 통해 상기 하부 전극으로부터 가로지르도록 배치되며, 상기 챔버로부터 물리적으로 분리되도록 배치되는 무선 주파수 (RF) 전송 로드;
    컨덕터 플레이트로서, 상기 컨덕터 플레이트를 통해 상기 RF 전송 로드에 RF 전력이 전송될 수 있도록 상기 RF 전송 로드에 접속되는, 상기 컨덕터 플레이트;
    컨덕터 라인을 통해 상기 컨덕터 플레이트로 RF 전력을 전송하기 위해 접속된 RF 신호 발생기; 및
    상기 컨덕터 라인과 상기 컨덕터 플레이트 사이의 전압을 측정하기 위해 접속된 RF 전압계를 포함하는, 파트의 유전 특성 측정 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 챔버의 상부를 통해 상기 상부 전극에 접속되고, 상기 챔버의 상기 내부 캐비티 내에서 상기 상부 전극의 수직 포지션 및 수평 레벨의 제어를 제공하는 것으로 정의되는 수개의 수직 포지셔닝 디바이스를 더 포함하는, 파트의 유전 특성 측정 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 챔버는 수개의 가스 입력 포트 및 수개의 가스 출력 포트를 포함하고,
    상기 파트의 유전 특성을 측정하는 시스템은,
    상기 수개의 가스 입력 포트 및 상기 수개의 가스 출력 포트에 부설된 대기 상태 및 온도 지원 시스템을 더 포함하고, 상기 대기 상태 및 온도 지원 시스템은 상기 챔버의 상기 내부 캐비티 내의 대기 상태 및 온도를 확립 및 제어하는 것으로 정의되는, 파트의 유전 특성 측정 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 RF 전송 로드와 상기 상부 전극 사이에 접속된 커패시턴스 미터를 더 포함하는, 파트의 유전 특성 측정 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 RF 신호 발생기, RF 전압계, 상기 수개의 수직 포지셔닝 디바이스, 상기 대기 상태 및 온도 지원 시스템, 및 상기 커패시턴스 미터를 포함하는 수개의 컴포넌트에 접속된 통신 인터페이스를 가지며, 그래픽 사용자 인터페이스를 실행하는 것으로 정의되는 컴퓨터 시스템을 더 포함하고, 상기 그래픽 사용자 인터페이스를 통해 상기 통신 인터페이스에 접속된 각 컴포넌트가 모니터링 및 제어될 수 있는, 파트의 유전 특성 측정 시스템.
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