KR20220143126A - 챔버 상태 모니터링을 위한 용량성 센서 하우징 - Google Patents

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KR20220143126A
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야오링 판
패트릭 존 태
레너드 테데스키
마이클 디. 윌워스
다니엘 토마스 맥코믹
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

본원에 개시된 실시예들은 센서 조립체를 포함한다. 일 실시예에서, 센서 조립체는 센서 모듈 및 하우징 조립체를 포함한다. 일 실시예에서, 센서 모듈은 기판, 기판 상에 제1 전극 및 제2 전극을 갖는 커패시터, 및 제1 전극 및 제2 전극에 전기적으로 결합된 커패시턴스-디지털 변환기(CDC)를 포함한다. 일 실시예에서, 하우징 조립체는 센서 모듈에 부착되고, 중공형인 샤프트, 및 샤프트의 제1 단부 위에 있는 캡을 포함하며, 캡은 커패시터를 노출시키기 위한 개구를 갖는다.

Description

챔버 상태 모니터링을 위한 용량성 센서 하우징
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2020년 3월 6일자로 출원된 미국 정규출원 제16/812,071호에 대한 우선권을 주장하며, 이 출원의 전체 내용들은 이로써 인용에 의해 본원에 포함된다.
분야
실시예들은 반도체 제조의 분야에 관한 것이고, 특히 챔버 상태들(chamber conditions)을 모니터링하기 위한 용량성 센서들(capacitive sensors)에 관한 것이다.
마이크로전자 디바이스들, 디스플레이 디바이스들, 마이크로-전자기계 시스템들(micro-electromechanical systems; MEMS) 등의 제조는 하나 이상의 프로세싱 챔버들(processing chambers)의 사용을 필요로 한다. 예를 들어, 플라즈마 에칭 챔버, 플라즈마 강화 화학 기상 증착 챔버, 물리 기상 증착 챔버, 플라즈마 처리 챔버, 또는 이온 주입 챔버(그러나 이에 제한되지 않음)와 같은 프로세싱 챔버들이 다양한 디바이스들을 제조하는 데 사용될 수 있다. 스케일링(scaling)이 그러한 디바이스들의 임계 치수들을 계속해서 더 작게 함에 따라, 균일하고 안정적인 프로세싱 상태들(예를 들어, 단일 기판에 걸친 균일성, 상이한 다수의 기판들 사이의 균일성, 및 설비 내의 챔버들 사이의 균일성)에 대한 요구가 대량 제조(high volume manufacturing; HVM) 환경들에서 점점 더 중요해지고 있다.
프로세싱 불균일성 또는 불안정성은 많은 상이한 원인들에서 발생한다. 하나의 그러한 원인은 프로세스 자체의 상태이다. 즉, 기판이 챔버 내에서 프로세싱됨에 따라, 챔버 환경이 변화될 수 있다. 예를 들어, 에칭 프로세스에서, 에칭 부산물들은 재증착 프로세스의 결과로서 챔버의 내부면들 상에 증착될 수 있다. 챔버의 내부면들 상에의 재증착 층의 빌드업(buildup)은 프로세스 레시피(process recipe)의 후속 반복들에서 플라즈마 화학적 성질을 변경시키고, 프로세스 드리프트(process drift)를 초래할 수 있다.
프로세스 드리프트를 방지하기 위해, 프로세싱 챔버는 주기적으로 세정될 수 있다. 챔버 상태를 재설정하기 위해 인-시튜 챔버 세정(in-situ chamber clean; ICC)이 구현될 수 있다. 현재, ICC들은 주로 레시피 기반이다. 즉, 프로세싱 챔버를 세정하기 위해 설정된 레시피가 실행된다. 일부 ICC들은 프로세스 레시피의 종점 결정을 위해 발광 분광(optical emission spectrometry; OES) 시스템을 사용할 수 있다. 그러나, 프로세싱 챔버의 내부면들의 상태(예를 들어, 재증착 층의 두께, 시즈닝 층(seasoning layer)의 두께 등)를 직접 측정하는 방법은 없다.
프로세싱 챔버는 또한 프로세싱 챔버의 일부분들을 수동으로 세정하거나 프로세싱 챔버 내의 마모된 소모품들을 교체하도록 개방될 수 있다. 그러나, 프로세싱 챔버의 개방은 상당한 가동 중지 시간을 초래하며, 이는 프로세싱 챔버가 원하는 진공 압력으로 다시 펌핑-다운(pump-down)되고 시즈닝될 필요가 있고, 생산 기판들이 프로세싱되기 전에 챔버가 재검증될 필요가 있기 때문이다. 프로세싱 챔버의 개방은 사전결정된 간격들로(예를 들어, 특정 수의 기판들이 프로세싱된 후에) 또는 익스커션(excursion)이 검출된 후에 일어날 수 있다. 사전결정된 간격들에 의존하면, 챔버를 너무 자주 개방하게 될 수 있다. 그에 따라, 스루풋(throughput)이 감소된다. 익스커션 검출의 경우에, 생산 기판들에 대한 손상이 이미 일어난 후에 챔버 상태의 교정이 이루어진다. 그에 따라, 수율이 감소된다.
본원에 개시된 실시예들은 프로세싱 툴의 상이한 위치들에서 사용하기 위한 다양한 센서 조립체들을 포함한다. 일 실시예에서, 센서 조립체는 센서 모듈 및 하우징 조립체를 포함한다. 일 실시예에서, 센서 모듈은 기판, 기판 상에 제1 전극 및 제2 전극을 갖는 커패시터, 및 제1 전극 및 제2 전극에 전기적으로 결합된 커패시턴스-디지털 변환기(capacitive-to-digital converter; CDC)를 포함한다. 일 실시예에서, 하우징 조립체는 센서 모듈에 부착되고, 중공형인 샤프트, 및 샤프트의 제1 단부 위에 있는 캡을 포함하며, 캡은 커패시터를 노출시키기 위한 개구를 갖는다.
일 실시예에서, 추가적인 센서 조립체는 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 샤프트를 포함하며, 샤프트는 중공형이다. 센서 조립체는 기판의 제1 표면 상에 있는 커패시터―기판의 제2 표면은 샤프트의 제1 단부와 인터페이싱함―, 및 샤프트의 제1 단부 위에 있는 캡―캡은 샤프트의 제1 단부에 대해 기판을 고정하고, 캡을 관통하는 개구가 커패시터를 노출시킴―을 더 포함할 수 있다.
추가적인 실시예는 센서 조립체를 포함할 수 있으며, 센서 조립체는, 진공 전기 피드스루―진공 전기 피드스루는 제1 플랜지를 포함하고, 제1 플랜지는 제1 구멍을 가짐―, 및 진공 전기 피드스루에 부착된 하우징 본체―하우징 본체는 내부 용적부, 제1 단부 및 제2 단부를 갖고, 하우징 본체는 하우징 본체의 제1 단부 상에 제2 플랜지를 포함하고, 제2 플랜지는 진공 전기 피드스루의 제1 구멍과 정렬되는 제2 구멍을 가짐―를 포함한다. 일 실시예에서, 센서 조립체는, 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 샤프트―샤프트의 제1 단부는 하우징 본체의 제2 단부에 부착되고, 샤프트는 중공형임―, 및 캡에 의해 샤프트의 제2 단부에 대해 고정된 용량성 센서―캡은 용량성 센서의 제1 전극 및 제2 전극을 노출시키기 위한 개구를 포함함―를 더 포함한다.
도 1은 일 실시예에 따른, 센서 모듈, 및 센서 모듈과 컴퓨팅 디바이스 사이의 통신 네트워크의 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른, 챔버 상태를 모니터링하기 위해 센서 하우징 조립체에 통합될 수 있는 센서 모듈의 단면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른, 센서 모듈들이 위치될 수 있는 예시적인 위치들을 도시하는 프로세싱 툴의 개략도이다.
도 4a는 일 실시예에 따른, 저온 환경들에서 챔버 상태를 모니터링하는 데 사용하기 위한 센서 조립체의 단면도이다.
도 4b는 일 실시예에 따른, 고온 환경들에서 챔버 상태를 모니터링하는 데 사용하기 위한 센서 조립체의 단면도이다.
도 5a는 일 실시예에 따른, 챔버 벽에 부착된 센서 하우징 조립체를 도시하는 프로세싱 툴의 일부의 부분 사시도이다.
도 5b는 일 실시예에 따른, 챔버 벽에 부착된 센서 하우징 조립체의 단면도이다.
도 5c는 일 실시예에 따른, 챔버 벽에 부착하기 위한 센서 하우징 조립체의 분해 사시도이다.
도 6a는 일 실시예에 따른, 프로세스 링에 인접하게 센서 모듈을 포지셔닝하는 센서 하우징 조립체를 도시하는 프로세싱 툴의 일부의 부분 사시도이다.
도 6b는 일 실시예에 따른, 도 6a의 센서 하우징 조립체의 단면도이다.
도 6c는 일 실시예에 따른, 프로세스 링에 근접하게 센서 모듈을 포지셔닝하기 위한 센서 하우징 조립체의 분해 사시도이다.
도 7a는 일 실시예에 따른, 챔버 덮개와 통합된 센서 하우징 조립체를 도시하는 프로세싱 툴의 일부의 부분 사시도이다.
도 7b는 일 실시예에 따른, 챔버 덮개에 통합된 센서 하우징 조립체의 사시도이다.
도 7c는 일 실시예에 따른, 챔버 덮개에 통합된 센서 하우징 조립체의 분해 사시도이다.
도 8a는 일 실시예에 따른, 프로세싱 툴의 배출(evacuation) 영역에서 포트를 통과하는 센서 하우징 조립체를 도시하는 프로세싱 툴의 일부의 단면도이다.
도 8b는 일 실시예에 따른, 도 8a의 센서 하우징 조립체의 사시도이다.
도 8c는 일 실시예에 따른, 프로세싱 툴의 배출 영역에 포지셔닝된 센서 하우징 조립체의 분해 사시도이다.
도 9a는 일 실시예에 따른, 하나 이상의 센서 조립체들을 포함할 수 있는 프로세싱 툴의 단면도이다.
도 9b는 일 실시예에 따른, 접근 튜브들 및 배출 통로들의 대칭 레이아웃을 도시하는 도 9a의 프로세싱 툴의 단면도이다.
도 10은 일 실시예에 따른, 하나 이상의 센서 조립체들을 포함할 수 있는 프로세싱 툴의 단면도이다.
도 11은 일 실시예에 따른, 센서 조립체와 함께 사용될 수 있는 예시적인 컴퓨터 시스템의 블록도를 도시한다.
본원에 설명된 시스템들 및 방법들은 챔버 상태들을 모니터링하기 위한 용량성 센서들을 포함한다. 하기의 설명에서, 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부사항들이 기술되어 있다. 당업자에게는, 실시예들이 이러한 특정 상세사항들 없이도 실시될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 다른 예들에서, 불필요하게 실시예들을 불명료하게 하지 않기 위해 잘 알려진 양상들은 상세하게 설명되지 않는다. 또한, 첨부된 도면들에 도시된 다양한 실시예들은 예시적인 표현들이며, 반드시 실척대로 도시된 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다.
상기에서 언급된 바와 같이, 챔버 상태에 대한 변화들은 프로세스 균일성 및 안정성(예를 들어, 단일 기판에 걸친 균일성, 상이한 다수의 기판들 사이의 균일성, 및 설비 내의 챔버들 사이의 균일성)에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 프로세스 균일성을 향상시키기 위해 프로세싱 툴 내의 챔버 상태들을 모니터링하는 것이 바람직하다. 본원에 개시된 실시예들은 하나 이상의 챔버 상태들을 모니터링하기 위해 프로세싱 툴에 통합될 수 있는 용량성 센서 조립체들을 포함한다.
모니터링될 수 있는 하나의 챔버 상태는 챔버의 내부면들 상에의 재료들의 증착(예를 들어, 에칭 부산물들의 재증착)이다. 그러한 재증착 층들은 플라즈마 화학적 성질에 대한 변화들을 초래할 수 있고, 따라서 프로세스 불균일성들 또는 불안정성들을 초래할 수 있다. 추가적으로, 시즈닝 층은 일부 프로세스들을 위해 챔버의 내부면들 위에 배치될 수 있다. 시즈닝 층에 대한 변화들은 또한 프로세스 불균일성들을 초래할 수 있다. 그에 따라, 시즈닝 층에 대한 변화들을 모니터링하는 것이 바람직하다. 프로세스 불균일성들 또는 불안정성들을 제한하기 위해 모니터링될 수 있는 추가적인 챔버 상태는 챔버 내의 다양한 구성요소들의 온도(예를 들어, 챔버 벽 온도, 샤워헤드(showerhead) 온도 등)이다. 추가적으로, 챔버 내의 하나 이상의 구성요소들은 소모성 구성요소들로 간주될 수 있다. 즉, 챔버의 작동 동안, 다양한 구성요소들이 마모되어 결국 교체될 필요가 있을 수 있다. 예를 들어, 프로세스 링(process ring)이 하나의 그러한 소모성 구성요소일 수 있다. 그에 따라, 높은 프로세스 균일성을 유지하기 위해 교체가 필요한 시기를 결정하기 위해서 그러한 소모성 구성요소들의 침식 정도를 모니터링하는 것이 또한 바람직하다.
본원에 개시된 실시예들에 따른 용량성 센서 조립체들의 사용은 그러한 챔버 상태들의 모니터링을 허용한다. 본원에 개시된 용량성 센서 조립체들은 다양한 챔버 상태들의 고정밀 측정을 허용한다. 조립체의 용량성 센서 모듈(capacitive sensor module)의 커패시턴스(capacitance) 변화들은 재료(예를 들어, 에칭 부산물들)가 용량성 센서의 전극들 위에 증착될 때 검출된다. 대안적으로, (예를 들어, ICC 프로세스 동안) 재료의 제거는 커패시턴스의 변화들에 의해 측정될 수 있다.
본원에 개시된 용량성 센서 조립체들은 다양한 구성요소들에 대한 챔버 상태 측정치들을 제공하기 위해 프로세싱 툴의 하나 이상의 상이한 위치들에 포지셔닝될 수 있다. 예를 들어, 센서 조립체는 챔버 벽을 따라, 배출 영역에서, 덮개 조립체와 통합되어, 및/또는 기판 주위의 프로세스 링에 근접하게 포지셔닝될 수 있다. 본원에 개시된 실시예들은 프로세싱 챔버 내의 환경 상태들을 견딜 수 있는 센서 조립체들을 포함한다. 예를 들어, 센서 조립체는 실질적으로 에칭 저항성을 갖는 배리어 층(barrier layer)에 의해 보호될 수 있다. 또한, 배리어 층은 신호 무결성을 향상시키기 위해 불소화 저항성(fluorination resistant)을 가질 수도 있다. 즉, 불소화 저항성이 없으면, 배리어 층 내로 확산되는 불소가 센서 모듈의 커패시턴스의 변화들을 유발할 것이다. 센서 조립체는 또한 상승된 프로세싱 온도들(예를 들어, 약 400 ℃ 이상)과 양립할 수 있다. 추가적으로, 센서 조립체는 교차 오염 및/또는 입자 생성을 제한하는 재료들로 형성된다. 또한, 용량성 센서 조립체들은 챔버 상태들의 실시간 모니터링을 허용한다. 이것은 진공 전기 피드스루들(vacuum electrical feedthroughs)과 같은 챔버 벽들을 통한 전기 피드들(electrical feeds)이 챔버에서의 프로세싱 동안에 센서 모듈들로부터의 출력이 모니터링될 수 있게 하기 때문이다. 실시간 모니터링은 기존의 프로세스 불균일성들을 고려하기 위하여 프로세싱 레시피들에 대한 피드포워드 조정들(feedforward adjustments)이 이루어질 수 있게 한다.
일 실시예에서, 용량성 센서 조립체(간결화를 위해 센서 조립체로도 지칭됨)는 센서 모듈 및 센서 하우징 조립체(sensor housing assembly)를 포함할 수 있다. 센서 모듈은 기판 위에 배치된 커패시터(capacitor)(예를 들어, 제1 전극 및 제2 전극)를 포함할 수 있다. 센서 모듈은 또한 커패시터로부터 출력된 커패시턴스를 후속 데이터 프로세싱을 위한 디지털 신호로 변환하기 위한 커패시턴스-디지털 변환기(capacitance-to-digital converter; CDC)를 포함할 수 있다.
센서 모듈을 프로세싱 툴과 통합하기 위해, 센서 하우징 조립체가 센서 모듈을 수용하는 데 사용될 수 있다. 센서 하우징 조립체는 센서 모듈의 커패시터가 프로세싱 환경에 노출될 수 있게 하면서 프로세싱 챔버 내에 센서 모듈을 고정하기 위한 특징부들을 포함한다. 센서 하우징 조립체는 또한 데이터가 실시간으로 캡처될 수 있게 하도록 프로세싱 툴의 챔버 벽 또는 챔버 덮개를 관통하는 포트들(ports)과 인터페이싱(interfacing)하기 위한 구성요소들을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 센서 하우징 조립체는 중공 샤프트(hollow shaft) 및 캡(cap)을 포함한다. 센서 모듈은 캡에 의해 샤프트의 단부에 대해 고정될 수 있다. 캡을 관통하는 구멍은 센서 모듈의 커패시터를 노출시킨다. 중공 샤프트는 센서 모듈로부터의 상호접속부들(예를 들어, 와이어들(wires), 핀들(pins) 등)이 프로세싱 환경으로부터 보호되고, 챔버 진공을 방해하지 않고 챔버를 빠져나가도록 진공 전기 피드스루에 공급될 수 있게 한다.
센서 모듈의 상이한 위치들은 센서 하우징 조립체의 다양한 구성요소들에 대한 수정들을 야기하고, 구성요소들이 챔버 자체와 인터페이싱하는 방식을 수정할 수 있다. 예를 들어, 챔버 벽 센서의 경우에, 샤프트는 챔버 벽의 포트를 통해 연장될 수 있고, 진공 전기 피드스루는 챔버 외부에 있을 수 있다. 덮개 센서의 경우에, 샤프트는 덮개로부터 챔버 내로 연장될 수 있고, 진공 전기 피드스루는 덮개에 매립될 수 있다. 프로세스 링 센서의 경우에, 샤프트는 하부 챔버 표면으로부터 위로 연장되고, 프로세스 링에 인접한 플라즈마 스크린(plasma screen)과 교차할 수 있다. 그러한 실시예들에서, 진공 전기 피드스루는 하부 챔버 표면을 관통하는 포트 내에 포지셔닝될 수 있다. 배출 영역 센서의 경우에, 샤프트는 챔버 벽을 관통하는 포트를 통해 삽입될 수 있고, 진공 전기 피드스루는 챔버 벽 외부에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 어댑터(adapter)는 임의의 치수를 갖는 포트들을 따라 기밀 시일(hermetic seal)을 제공하기 위해 센서 하우징 조립체의 일부분들 주위에 끼워맞춰질 수 있다.
일부 실시예들에서, 센서 조립체의 일부분들은 소모성 구성요소로 간주될 수 있다. 예를 들어, 센서 모듈은 특정 기간(certain period of time) 후에 또는 상당한 센서 드리프트가 검출된 후에 교체될 수 있다. 센서 하우징 조립체는 간단한 교체를 허용하기 위해 용이하게 분해될 수 있다. 특정 실시예에서, 샤프트는 진공 전기 피드스루에 부착된 메인 하우징에 나사결합되는 나사형 단부를 가질 수 있다. 그에 따라, 샤프트 및 샤프트에 부착된 다른 구성요소들(예를 들어, 캡 및 센서 모듈)은 새로운 샤프트를 메인 하우징에 나사결합함으로써 제거 및 교체될 수 있다. 다른 실시예들에서, 전체 센서 조립체는 소모성 구성요소로 간주될 수 있고, 전체 센서 조립체는 특정 기간 후에 또는 상당한 센서 드리프트가 검출된 후에 교체될 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 센서 모듈(110)의 개략도가 도시되어 있다. 일 실시예에서, 센서 모듈(110)은 센서(112) 및 CDC(114)를 포함한다. 센서(112)는 용량성 센서이다. 즉, 센서(112)로부터의 출력은 커패시턴스이다. 다음에, 커패시턴스 출력은 추가적인 프로세싱을 위해 CDC에 의해 디지털 신호로 변환될 수 있다. CDC는 ASIC 다이(die) 상에 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 센서 모듈(110)은 제어기(116)에 의해 제어된다. 제어기(116)는 또한 센서 모듈(110)에 전력(즉, Vdd)을 제공할 수 있다. 제어기(116)는 컴퓨팅 디바이스(computing device)(117)에 통신 가능하게 결합되거나, 컴퓨팅 디바이스(117)에 통합될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(117)는 센서 모듈(110)에 의해 모니터링되고 있는 프로세싱 툴의 작동을 제어할 수 있다. 그에 따라, 센서(112)로부터 출력된 커패시턴스는 챔버 상태 불균일성들을 고려하도록 프로세스 레시피들, 세정 스케줄들(cleaning schedules) 등을 변경하는 데 사용될 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 센서 모듈(210)의 단면도가 도시되어 있다. 일 실시예에서, 센서 모듈(210)은 센서(212) 및 CDC(214)를 포함한다. 일 실시예에서, 센서(212)는 기판(220), 기판(220) 위의 제1 전극(221), 및 기판(220) 위의 제2 전극(222)을 포함할 수 있다. 기판(220)은 실리콘, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질화물, 플라스틱, 또는 다른 절연 재료들(그러나 이에 제한되지 않음)과 같은 재료들을 포함할 수 있다. 대량의 센서들의 제조를 허용하기 위해, 기판(220)은 대량 제조(high volume manufacturing; HVM) 프로세스들과 양립할 수 있는 재료일 수 있다. 즉, 기판(220)은 패널 형태(panel form), 웨이퍼 형태(wafer form) 등으로 이용 가능한 재료일 수 있다.
도 2에는, 2 개의 별개의 제1 전극들(221) 및 2 개의 별개의 제2 전극들(222)이 있는 것으로 나타나 있다. 그러나, 제1 전극들(221)은 도 2의 면외에서(out of the plane) 함께 연결될 수 있고, 제2 전극들(222)은 도 2의 면외에서 함께 연결될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일 실시예에서, 제1 전극(221) 및 제2 전극(222)은 마이크로전자 프로세싱 작동들과 양립할 수 있는 전도성 재료들일 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(221) 및 제2 전극(222)의 재료는 알루미늄, 몰리브덴, 텅스텐, 티타늄, 니켈, 크롬, 및 이들의 합금들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
제1 전극(221)은 전도성 경로(예를 들어, 트레이스들(traces)(229) 및 비아들(vias)(223)을 포함함)에 의해 기판(220)의 반대측 표면 상의 제1 패드(pad)(219)에 전기적으로 결합될 수 있다. 제2 전극(222)은 전도성 경로(예를 들어, 비아(223)를 포함함)에 의해 기판(220)의 반대측 표면 상의 제2 패드(218)에 전기적으로 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 기판(220)에 매립된 전도성 경로들(예를 들어, 트레이스들(229) 및 비아들(223))은 텅스텐, 몰리브덴, 티타늄, 탄탈륨, 이들의 합금들 등(그러나 이에 제한되지 않음)과 같은 전도성 재료들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 패드(219) 및 제2 패드(218)는 티타늄, 니켈, 팔라듐, 구리 등(그러나 이에 제한되지 않음)과 같은 재료들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 패드(219) 및 제2 패드(218)는 CDC(214)와의 통합을 개선하기 위해 다층 스택들(multi-layer stacks)일 수 있다. 예를 들어, 제1 패드(219) 및 제2 패드(218)는 티타늄/니켈/팔라듐, 티타늄/구리/팔라듐, 또는 상호접속 패드들에 통상적으로 사용되는 다른 재료 스택들과 같은 스택들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 층(233)은 제1 전극(221), 제2 전극(222) 및 기판(220)의 표면들 위에 배치될 수 있다. 특정 실시예에서, 층(233)은 컨포멀 층(conformal layer)일 수 있다. 즉, 제1 전극(221) 및 제2 전극(222)의 상부면들 위의 층(233)의 두께는 제1 전극(221) 및 제2 전극(222)의 측벽 표면들 위의 층의 두께와 실질적으로 유사할 수 있다. 층(233)은 챔버 내에서의 프로세싱 동안에 센서(212)를 보호하는 배리어 층일 수 있다. 에칭에 사용되는 플라즈마 챔버의 특정 실시예에서, 층(233)은 금속 산화물, 금속 불화물, 및 금속 옥시불화물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 층(233)은 알루미늄 산화물, 마그네슘 산화물, 이트륨 옥시불화물, 이트륨 지르코늄 옥시불화물, 이트륨 알루미늄 산화물, 또는 하프늄 산화물(그러나 이에 제한되지 않음)과 같은 재료를 포함할 수 있다. 에칭 플라즈마 챔버에서 층(233)에 적합한 재료의 예들이 제공되어 있지만, 층(233)에 사용되는 재료들은 다양한 프로세싱 환경들에 최적화될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 플라즈마 처리 챔버, 플라즈마 보조 증착 챔버 등은 센서에 대한 손상, 교차 오염, 다양한 종(species)의 확산 등(그러나 이에 제한되지 않음)과 같은 다양한 설계 문제들을 최소화하기 위해 상이한 재료들을 필요로 할 수 있는 상이한 프로세싱 환경들을 갖는다.
일 실시예에서, CDC(214)는 접착제(244) 등에 의해 기판(220)의 후면(즉, 전극들(221, 222)의 반대측에 있음)에 부착된다. CDC(214)는 상호접속부들(242)에 의해 제1 패드(219) 및 제2 패드(218)에 전기적으로 결합된다. 예를 들어, 상호접속부들(242)은 와이어 본딩부들(wire bonds) 등일 수 있다. 일 실시예에서, 상호접속부들(242)은 땜납(241)에 의해 제1 패드(219) 및 제2 패드(241)에 결합된다. 상호접속부들(242)을 패드들(218, 219)에 부착하기 위한 땜납(241)의 사용은 센서 모듈(210)이 저온 환경들(예를 들어, 약 200 ℃ 미만)에서 이용되는 경우에 실용적일 수 있다. 일부 실시예들에서, CDC(214)는 땜납(241)에 의해서만 기판(220)에 고정될 수 있다. 즉, 접착제(244)는 생략될 수 있다. 다른 실시예들(하기에서 더욱 상세하게 설명됨)에서, 고온 환경들(예를 들어, 약 400 ℃ 이상)에서 센서 모듈(210)의 사용을 허용하기 위해 땜납(241)이 생략된다. CDC(214)는 ASIC 다이로서 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, CDC(214) 내의 PN 접합은 온도 모니터링을 위해 센서 모듈(210)에 의해 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 온도 센서(도시되지 않음)가 기판(220) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 온도 센서는 저항성 온도 검출기(resistive temperature detector; RTD), 열전쌍(thermocouple; TC) 센서, 또는 서미스터(thermistor; TR) 센서일 수 있다.
제1 전극(221) 및 제2 전극(222)에 대한 전압의 인가는 제1 전극(221)과 제2 전극(222) 사이의 커패시터에 걸쳐 전하를 생성한다. 커패시터의 커패시턴스는 제1 전극(221)과 제2 전극(222)의 기하형상, 제1 전극(221)과 제2 전극(222) 사이의 간격, 및 제1 전극(221) 및 제2 전극(222) 위에의 재료의 존재(또는 부존재)와 같은 상이한 요인들에 따라 달라진다.
재료가 제1 전극(221) 및 제2 전극(222) 위에 추가될 때(예를 들어, 에칭 프로세스 동안의 에칭 부산물들의 재증착) 또는 재료가 (예를 들어, ICC 프로세스 동안) 제1 전극(221) 및 제2 전극(222) 위로부터 제거될 때, 커패시턴스가 변화된다. 커패시턴스의 변화는 챔버 상태에 변화가 있다라는 표시이다. 제1 전극(221) 및 제2 전극(222)의 설계에 따라, 센서(212)의 분해능은 약 20 aF 이하일 수 있고, 약 5 fF 이하의 정확도를 가질 수 있다. 따라서, 챔버 상태의 작은 변화들은 본원에 설명된 것들과 같은 센서들(212)에 의해 검출될 수 있다.
하기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 센서 모듈(210)은 센서 조립체를 형성하기 위해 센서 하우징 조립체와 통합될 수 있다. 본원에 설명된 것들과 같은 센서 조립체들과 프로세싱 장치의 통합은 다양한 프로세싱 레시피들의 실행 동안, 기판들 사이의 전환들 동안, 세정 작동들(예를 들어, ICC 작동들) 동안, 챔버 검증 동안, 또는 임의의 다른 원하는 시간 동안에 챔버 상태가 모니터링될 수 있게 한다. 또한, 센서 조립체들의 아키텍처(architecture)는 많은 상이한 위치들에서 센서 모듈들을 고정할 수 있게 한다. 그러한 유연성은 프로세싱 장치의 많은 상이한 구성요소들이 동시에 모니터링될 수 있게 하여 챔버 드리프트의 원인을 결정하는 향상된 능력들을 제공한다. 예를 들어, 도 3은 다양한 위치들에서의 용량성 센서 조립체들(311)의 통합을 포함하는 프로세싱 장치(300)의 개략도를 제공한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 프로세싱 장치(300)는 챔버(342)를 포함할 수 있다. 캐소드 라이너(cathode liner)(345)가 하부 전극(361)을 둘러쌀 수 있다. 하부 전극(361)에는 기판(305)이 고정될 수 있다. 프로세스 링(397)이 기판(305)을 둘러쌀 수 있고, 플라즈마 스크린(395)이 프로세스 링(397)을 둘러쌀 수 있다. 일 실시예에서, 덮개 조립체(310)가 챔버(342)를 밀봉할 수 있다. 챔버(342)는 프로세싱 영역(302) 및 배출 영역(304)을 포함할 수 있다. 배출 영역(304)은 배기 포트(396)에 근접하여 있을 수 있다.
일부 실시예들에서, 측벽 센서 조립체(311A)는 챔버(342)의 측벽을 따라 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 측벽 센서 조립체(311A)는 챔버(342)의 벽을 통과하고 프로세싱 영역(302)에 노출된다. 일부 실시예들에서, 덮개 센서 조립체(311B)는 덮개 조립체(310)와 통합되고 프로세싱 영역(302)과 대면한다. 일부 실시예들에서, 프로세스 링 센서 조립체(311C)는 프로세스 링(397)에 인접하게 포지셔닝된다. 예를 들어, 프로세스 링 센서 모듈(311C)은 프로세스 링(397)을 둘러싸는 플라즈마 스크린(995)과 통합될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 배출 영역 센서 조립체(311D)는 배출 영역(304)에 위치될 수 있다. 예를 들어, 배출 영역 센서 조립체(311D)는 챔버(342)의 하부면을 통과할 수 있다. 도시된 바와 같이, 센서 조립체들(311) 각각은 챔버(342)를 빠져나가는 전기 리드(electrical lead)(399)를 포함한다. 그에 따라, 센서 조립체들(311)에 의한 실시간 모니터링이 구현될 수 있다.
이제 도 4a를 참조하면, 일 실시예에 따른 센서 조립체(411)의 단면도가 도시되어 있다. 일 실시예에서, 센서 조립체(411)는 센서 모듈(410)을 포함할 수 있다. 센서 모듈(410)은 센서(412) 및 CDC(414)를 포함한다. 센서(412)는 기판(420) 위의 제1 전극(421) 및 제2 전극(422)을 포함한다. 일 실시예에서, CDC(414)는 전극들(421, 422)의 반대측에 있는 기판(420)의 표면에 부착된다.
일 실시예에서, 센서 조립체(411)는 센서 모듈(410)을 고정하기 위한 하우징 조립체를 더 포함한다. 예를 들어, 하우징 조립체는 진공 전기 피드스루(465), 메인 하우징 본체(463), 샤프트(462) 및 덮개(461)를 포함할 수 있다. 도 4a의 센서 하우징에 도시된 구성요소들은 본질적으로 예시적인 것이다. 개별 구성요소들의 구조는 프로세싱 툴의 상이한 위치들에의 배치들을 수용하도록 변경될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 상이한 센서 하우징 변형예들이 하기에서 더욱 상세하게 설명될 것이다.
일 실시예에서, 센서 모듈(410)은 캡(461)에 의해 샤프트(462)의 단부에 대해 고정된다. 일부 실시예들에서, 캡(461)은 샤프트(462)의 단부에 용접된다. 캡(461)은 기판(461)의 상부면 위로 연장되고, 기판(420)의 상부면에 대해 힘을 인가하여 기판(420)을 샤프트(462)의 단부에 고정한다. 일부 실시예들에서, 샤프트(462)의 단부는 홈(471)을 포함할 수 있다. 홈(471)에는 시일 링(seal ring)(도시되지 않음)이 포지셔닝될 수 있다. 기판(420)은 시일 링을 샤프트(462)에 대해 압축하여 기밀 시일을 제공한다.
일 실시예에서, 캡(461)은 센서 모듈(410)의 커패시터(예를 들어, 제1 전극(421) 및 제2 전극(422))를 노출시키는 개구를 포함한다. 예를 들어, 캡(461)의 상부면은 커패시터의 둘레부를 둘러싸는 립(lip)을 형성한다. 따라서, 센서 모듈(410)의 커패시터는 프로세싱 툴의 프로세싱 환경들에 노출될 수 있다.
일 실시예에서, 샤프트(462)는 중공 샤프트(462)이다. 샤프트(462)는 일부 실시예들에서 "튜브(tube)"로 지칭될 수 있다. 중공 샤프트(462)는 센서 모듈(410)로부터의 상호접속부들(443)이 밀폐된 환경에서 진공 전기 피드스루(465)에 공급될 수 있게 한다. 그에 따라, 상호접속부들(443)은 프로세싱 툴의 프로세싱 환경에 노출되지 않는다. 일 실시예에서, 상호접속부들(443)은 땜납(441)에 의해 센서 모듈(410)에 고정된다. 그러한 연결은 저온 프로세싱 환경들(예를 들어, 땜납 용융 온도보다 낮은 온도, 예컨대 약 200 ℃ 이하)에 적합할 수 있다. 그러한 실시예에서, CDC(414)의 작동 온도가 그러한 환경들에서 초과되지 않을 가능성이 높기 때문에, 저온은 또한 CDC(414)가 기판(420)에 부착될 수 있게 할 수 있다.
일 실시예에서, 센서 모듈(410)과 반대측에 있는 샤프트(462)의 단부는 플레이트(plate)(464)에 의해 밀봉될 수 있다. 시일 플레이트(464)는 샤프트(462)의 내부 용적부(interior volume)(466)에 기밀 시일을 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 시일 플레이트(464)를 통한 전기적 연결들은 상호접속부들(443)이 플레이트(464)를 통과하고 진공 전기 피드스루(465)로 계속될 수 있게 한다.
일 실시예에서, 메인 하우징 본체(463)는 샤프트(462)를 진공 전기 피드스루(465)에 기계적으로 결합할 수 있다. 예를 들어, 샤프트(462)는 메인 하우징 본체(463)의 내부 용적부(467)에 끼워맞춰질 수 있다. 일부 실시예들에서, 샤프트(462)는 메인 하우징 본체(463)에 제거 가능하게 결합된다. 샤프트(462)를 제거하는 능력은 (예를 들어, 특정 지속시간(certain duration of time) 후에 또는 상당한 센서 드리프트가 검출된 후에) 센서 모듈(410)의 용이한 교체를 허용한다. 즉, 일부 실시예들에서, 샤프트(462), 캡(461) 및 센서 모듈(410)은 "소모성" 구성요소로 간주될 수 있다. 샤프트는 나사 메커니즘, 또는 다른 적합한 부착 특징부에 의해 메인 하우징 본체에 제거 가능하게 결합될 수 있다. 예를 들어, 메인 하우징 본체(463) 및 샤프트(462)의 단부의 외부면에는 샤프트(462)가 메인 하우징 본체(463) 내에 나사결합될 수 있도록 나사산이 형성될 수 있다. 대안적인 실시예들에서, 샤프트(462) 및 메인 하우징 본체(463)는 모놀리식 부품일 수 있거나, 다른 방식으로 함께 영구적으로 부착될 수 있다.
이제 도 4b를 참조하면, 추가적인 실시예에 따른 센서 조립체(411)의 단면도가 도시되어 있다. 도 4b의 센서 조립체(411)는 보다 고온 환경들에 대해 최적화되어 있다. 특히, CDC(414)는 기판(420)으로부터 멀리 이동되고, 상호접속부들(443)에 대한 땜납(441)은 생략된다. 일 실시예에서, CDC(414)는 메인 하우징 본체(463)로 이동될 수 있다. 즉, CDC(414)는 메인 하우징 본체(463)의 내부 용적부(467)에 포지셔닝될 수 있다.
추가적으로, 땜납의 용융 온도에 의해 제한되지 않기 위해, 상호접속부들(443)은 다른 아키텍처들에 의해 기판(420)의 패드들에 고정될 수 있다. 예를 들어, 상호접속부들(443)은 스프링 메커니즘(예를 들어, 포커 핀 아키텍처(poker pin architecture))에 의해 패드들에 대해 유지될 수 있거나, 상호접속부들(443)은 기판(420)의 패드들에 용접될 수 있다.
이제 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 특정 실시예에 따른, 프로세싱 툴(500)의 챔버(542)의 측벽에의 센서 조립체(511)의 통합을 도시하는 도면들이 도시되어 있다.
이제 도 5a를 참조하면, 일 실시예에 따른, 챔버(542)의 벽에 부착된 센서 조립체(511)의 사시도가 도시되어 있다. 도 5a의 도시는 챔버(542)의 외부면(즉, 프로세싱 툴(500)의 외부)을 도시한다. 도 5a에서, 메인 하우징 본체(563) 및 센서 조립체(511)의 진공 전기 피드스루(565)가 도시되어 있다. 센서 조립체(511)의 나머지 부분은 챔버(542)에 의해 가려져 있다. 메인 하우징 본체(563) 및 진공 전기 피드스루(565)는 챔버(542)의 외부에 포지셔닝될 수 있다.
일 실시예에서, 메인 하우징 본체(563)는 포트(도 5a에서는 보이지 않음) 주위의 챔버(542)에 고정되는 플레이트(572)와 인터페이싱한다. 다른 실시예들에서, 플레이트(572)는 생략될 수 있고, 메인 하우징 본체(563)는 챔버(542)에 직접 부착될 수 있다. 이제 도 5b를 참조하면, 일 실시예에 따른, 챔버 내로 통과하는 센서 조립체(511)의 구성요소들 및 포트를 도시하는 도 5a의 단면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 샤프트(562)는 챔버(542)의 벽을 관통하는 포트(584)를 통해 연장된다. 캡(561)은 샤프트(562)의 단부 위에 끼워맞춰지고 센서(도시되지 않음)를 챔버(542)의 내부 용적부에 노출시킨다.
이제 도 5c를 참조하면, 일 실시예에 따른, 벽 센서에 사용될 수 있는 센서 조립체(511)의 분해 사시도가 도시되어 있다. 진공 전기 피드스루(565)는 플랜지(573)를 관통하는 구멍(574)을 갖는 플랜지(flange)(573)를 포함할 수 있다. 메인 하우징 본체(563)는 제1 구멍(576)을 갖는 제1 플랜지(575)를 포함할 수 있다. 진공 전기 피드스루(565)의 구멍(574)은 (예를 들어, 볼트, 나사 등에 의해) 2 개의 구성요소들을 함께 고정하기 위해 메인 하우징 본체의 제1 구멍(576)과 정렬될 수 있다. 플랜지들(573 및 575) 각각은 2 개의 구성요소들을 함께 고정하기 위해 임의의 수의 구멍들을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 메인 하우징 본체(563)는 반대측 단부 상에 제2 플랜지(577)를 더 포함할 수 있다. 제2 플랜지(577)는 제2 구멍(578)을 가질 수 있다. 제2 구멍(578)은 메인 하우징 본체(563)를 플레이트(572)에 또는 직접 챔버(542)에 고정하는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 구멍(578)은 조립의 용이화를 제공하기 위해 제1 구멍(576)으로부터 오프셋될 수 있다.
일 실시예에서, 샤프트(562)는 세장형 튜브를 포함한다. 일부 실시예들에서, 샤프트(562)는 나사형 단부(580)를 포함한다. 나사형 단부는 용이한 분해를 허용하기 위해 메인 하우징 본체(563)의 개구(579)(나사산이 또한 형성될 수 있음) 내에 나사결합될 수 있다. 그에 따라, 센서(512)가 교체될 필요가 있다면, 샤프트(562)는 풀려질 수 있고, 새로운 샤프트(새로운 캡(561) 및 센서(512)를 가짐)가 메인 하우징 본체(563) 상에 나사결합될 수 있다.
일 실시예에서, 센서(512)는 샤프트(562)의 단부와 캡(561) 사이에 포지셔닝될 수 있다. 캡(561)은 샤프트(562)에 용접(또는 임의의 다른 방식으로 부착)될 수 있다. 일 실시예에서, 캡(561)은 센서(512)를 프로세싱 환경에 노출시키기 위해 개구(581)를 포함한다. 일 실시예에서, 메인 하우징 본체(563)는 하우징 본체(563)와 챔버 벽 사이에서 낮은 열 저항을 갖는다. 추가적으로, 실시예들은 또한 챔버 벽과 공통 접지를 공유하는 메인 하우징 본체(563)를 포함할 수 있다.
이제 도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 특정 실시예에 따른, 프로세싱 툴(600) 내에서 프로세스 링(697)에 근접한 센서 조립체(611)의 통합을 도시하는 도면들이 도시되어 있다.
이제 도 6a를 참조하면, 일 실시예에 따른, 프로세싱 툴(600) 내부의 일부의 부분 사시도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 센서 조립체(611)는 기판(도시되지 않음)을 둘러싸는 프로세스 링(697)에 인접하게 캡(611)을 포지셔닝하기 위해 챔버(642)의 내부면으로부터 위로 연장된다. 도시된 특정 실시예에서, 캡(611)은 플라즈마 스크린(695) 내에 통합된다. 예를 들어, 플라즈마 스크린(695)은 캡(611)을 수용하도록 크기설정된 개구(682)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 플라즈마 스크린(695)은 생략되거나 임의의 원하는 구조를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 메인 하우징 본체(663)는 챔버(642)의 내부면에 부착될 수 있다. 메인 하우징 본체(663)는 챔버(642)에 직접 부착될 수 있거나, 진공 전기 피드스루(665)는 챔버(642)와 메인 하우징 본체(662) 사이에 포지셔닝될 수 있다. 샤프트(662)는 메인 하우징 본체(663)로부터 수직으로 위로 연장될 수 있다. 샤프트(662)의 높이는 프로세스 링(697)의 상부면과 실질적으로 동일 평면에 있도록 캡(661)의 상부면을 포지셔닝하기에 적합할 수 있다. 그러나, 일부 실시예들에서는 캡의 상부면과 프로세스 링(697)의 상부면 사이에 오프셋이 존재할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
이제 도 6b를 참조하면, 일 실시예에 따른, 센서 조립체(611)의 구조를 도시하는 프로세싱 툴(600)의 단면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 포트(683)가 챔버(642)의 벽(예를 들어, 하부면)을 관통하여 배치된다. 진공 전기 피드스루(665)는 챔버(642)의 내부면에 부착되고 포트(683) 내로 연장될 수 있다. 즉, 진공 전기 피드스루(665)의 일부는 챔버(642)의 내부 용적부 내에 그리고 포트(683) 내에 있을 수 있다. 메인 하우징 본체(663)는 진공 전기 피드스루(665)에 부착되고, 샤프트(662)는 메인 하우징 본체(663)로부터 멀리 수직으로 연장된다. 캡(661)은 플라즈마 스크린(695)과 교차할 수 있다.
이제 도 6c를 참조하면, 일 실시예에 따른, 센서 조립체(611)의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 진공 전기 피드스루(665)는 구멍(674)을 갖는 플랜지(673)를 포함할 수 있다. 2 개의 구성요소들을 (예를 들어, 볼트, 나사 등에 의해) 함께 고정하기 위해, 매칭 플랜지(675) 및 구멍(676)이 메인 하우징 본체 상에 제공된다. 도시된 실시예에서, 플랜지들(675 및 673)은 각각 4 개의 구멍들(676, 674)을 갖는다. 그러나, 임의의 수의 구멍들(676, 674)이 플랜지들(675, 673) 상에 포함될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도시된 실시예에서, 샤프트(662)는 메인 하우징 본체(663)로부터 외부로 연장된다. 일부 실시예들에서, 샤프트(662) 및 메인 하우징 본체(663)는 모놀리식 부품(또는 다른 방식으로 영구적으로 함께 부착됨)으로서 도시되어 있다. 그러나, 일부 실시예들에서, 샤프트(662)는 (예를 들어, 나사 메커니즘 등에 의해) 메인 하우징 본체(663)에 제거 가능하게 고정된다는 것이 이해되어야 한다.
일 실시예에서, 센서(612)는 메인 하우징 본체(663)로부터 샤프트(662)의 반대측 단부에 배치된다. 센서(612)는 캡(661)에 의해 샤프트(662)에 대해 고정된다. 일 실시예에서, 캡(661)은 센서(612)가 프로세싱 환경에 노출될 수 있게 하는 개구(681)를 포함한다. 일 실시예에서, 메인 하우징 본체(663)는 하우징 본체(663)와 플라즈마 스크린(695) 사이에서 낮은 열 저항을 갖는다. 추가적으로, 실시예들은 또한 플라즈마 스크린(695)과 공통 접지를 공유하는 메인 하우징 본체(663)를 포함할 수 있다.
이제 도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 특정 실시예에 따른, 프로세싱 툴(700)의 덮개 조립체(708)에의 센서 조립체(711)의 통합을 도시하는 도면들이 도시되어 있다.
이제 도 7a를 참조하면, 일 실시예에 따른, 프로세싱 툴(700)의 덮개 조립체(708)의 일부의 단면도가 도시되어 있다. 일 실시예에서, 덮개 조립체(708)는 중앙 노즐(central nozzle)(707)을 포함하고, 이를 통해 전기 피드(706)가 제공된다. 일 실시예에서, 전기 피드(706)는 진공 전기 피드스루(765)에 연결된다. 진공 전기 피드스루(765)는 중앙 노즐(707)의 하부를 밀봉할 수 있다. 즉, 중앙 노즐(707)의 하부면 아래의 용적부는 진공 압력으로 유지될 수 있고, 중앙 노즐(707)의 하부면 위의 용적부는 대기압일 수 있다.
일 실시예에서, 메인 하우징 본체(763)는 덮개 조립체(708)의 진공측에서 진공 전기 피드스루(765)와 인터페이싱할 수 있다. 샤프트(762)는 메인 하우징 본체(763)에 부착되고 프로세싱 툴(700)의 프로세싱 영역 내로 아래로 연장될 수 있다. 일 실시예에서, 센서(712)는 샤프트(762)의 하부에 포지셔닝되고, 캡(761)에 의해 제자리에 고정된다. 도 7a의 캡(761)은 센서(712)로부터 중앙 노즐(707)의 하부면까지 계속해서 연장될 수 있다. 즉, 캡(761)은 샤프트(762) 및 하우징 본체(733)를 모두 둘러쌀 수 있다.
이제 도 7b를 참조하면, 일 실시예에 따른, 센서 조립체(711)의 일부의 사시도가 도시되어 있다. 캡(761)은 명확화를 위해 도 7b에서 생략되어 있다. 도시된 바와 같이, 진공 전기 피드스루(765)는 플랜지(773)를 포함할 수 있다. 플랜지(773)는 (예를 들어, 볼트 또는 다른 수단에 의해) 덮개 조립체(708)의 중앙 노즐(707)의 하부면에 대해 고정될 수 있다. 일 실시예에서, 메인 하우징 본체(763)는 또한 플랜지(775)를 포함할 수 있다. 플랜지(775)와 플랜지(773)는 플랜지들(775 및 773)의 구멍들(도시되지 않음)을 통과하는 볼트들에 의해 함께 고정될 수 있다. 일 실시예에서, 샤프트(762)는 (예를 들어, 나사 메커니즘 등에 의해) 메인 하우징 본체(763)에 제거 가능하게 부착될 수 있다.
이제 도 7c를 참조하면, 일 실시예에 따른, 센서 조립체(711)의 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 7b와 유사하게, 캡(762)은 명확화를 위해 생략되어 있다. 도시된 바와 같이, 진공 전기 피드스루(765)는 메인 하우징 본체(763)와 인터페이싱한다. 일 실시예에서, 메인 하우징 본체(763)는 돌출부(789)를 포함할 수 있다. 돌출부(789)의 외부면에는 나사산이 형성될 수 있고, 샤프트(762)의 내부면에는 나사산이 형성될 수 있다. 즉, 일부 실시예들에서, 암수 결합 배열을 위해, 메인 하우징 본체(763)는 수형 구성요소일 수 있고, 샤프트(762)는 암형 구성요소일 수 있다. 일 실시예에서, 센서(712)는 캡(도시되지 않음)에 의해 샤프트(762)에 대해 고정된다. 일 실시예에서, 메인 하우징 본체(763)는 하우징 본체(763)와 덮개 사이에서 낮은 열 저항을 갖는다. 추가적으로, 센서(712)로부터의 전기 출력 신호들은 덮개 위의 RF 코일들로부터 전기적으로 차폐될 수 있다. 그에 따라, 샤프트(762), 메인 하우징 본체(763) 및 캡(도시되지 않음)은 RF 접지될 수 있다. 일 실시예에서, RF 접지는 샤프트(762), 메인 하우징 본체(763) 및 캡(도시되지 않음)에 걸친 공통 접지에 의해 구현될 수 있다.
이제 도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 특정 실시예에 따른, 프로세싱 툴(800)의 챔버(842)의 하부면에의 센서 조립체(811)의 통합을 도시하는 도면이 도시되어 있다.
이제 도 8a를 참조하면, 일 실시예에 따른, 프로세싱 툴(800)의 챔버(842)의 하부면의 부분 단면도가 도시되어 있다. 챔버(842)의 하부면은 포트(884)를 가질 수 있다. 포트(884)는 프로세싱 툴(800)의 내부 영역에 대한 접근을 허용할 수 있다. 예를 들어, 포트(884)는 프로세싱 툴(800)의 배기 시스템(도시되지 않음)에 근접한 배출 영역에 대한 접근을 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 센서 조립체(811)는 포트(884) 내로 삽입될 수 있다. 센서 조립체(811)는 진공 전기 피드스루(865), 메인 하우징 본체(863), 샤프트(862), 센서(812) 및 캡(861)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 메인 하우징 본체(863) 및 진공 전기 피드스루(865)는 챔버(842)의 외부에 포지셔닝될 수 있고, 샤프트(862)는 포트(884) 내로 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 샤프트(862)는 포트(884)를 통해 완전히 연장되지 않을 수 있는 반면, 다른 실시예들에서, 샤프트(862)는 포트(884)를 통해 완전히 연장된다. 예를 들어, 샤프트(862)는 센서(812)가 챔버(842)의 내부면과 실질적으로 동일 평면에 있도록 포트(884)를 통해 연장될 수 있다.
일 실시예에서, 포트(884)는 샤프트(862)의 치수(예를 들어, 외경)보다 큰 치수(예를 들어, 직경)를 가질 수 있다. 따라서, 어댑터(888)가 포트(884)를 완전히 충전하는 데 사용될 수 있다. 어댑터(888)는 플랜지(891)에 의해 챔버(842)에 고정될 수 있다. 센서 조립체(811)는 (예를 들어, 어댑터(888)를 메인 하우징 본체(863)에 연결하는 하나 이상의 볼트들 또는 나사들(도시되지 않음)에 의해) 어댑터(888)에 고정될 수 있다.
이제 도 8b를 참조하면, 일 실시예에 따른, 센서 조립체(811) 및 어댑터(888)의 사시도가 도시되어 있다. 일 실시예에서, 어댑터(888)는 샤프트(862)(보이지 않음) 주위에 안착된다. 캡(861)(및 보이지 않는 센서(812))은 어댑터(888)의 상부면 위로 연장될 수 있다.
이제 도 8c를 참조하면, 일 실시예에 따른 센서 조립체(811)의 분해 사시도가 도시되어 있다. 일 실시예에서, 진공 전기 피드스루(865)는 플랜지(873)를 포함할 수 있다. 플랜지(873)는 하나 이상의 구멍들(874)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 메인 하우징 본체(863)는 하나 이상의 제1 구멍들(876)을 갖는 제1 플랜지(875)를 포함할 수 있다. 제1 플랜지(875)의 제1 구멍(876)은 진공 전기 피드스루(865)와 메인 하우징 본체(863)가 함께 결합될 수 있게 하기 위해 진공 전기 피드스루(865)의 하나 이상의 구멍들(874)과 정렬될 수 있다.
일 실시예에서, 메인 하우징 본체(863)는 제1 플랜지(875)로부터 메인 하우징 본체(863)의 반대측 단부 상에 제2 플랜지(877)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 플랜지(877)는 하나 이상의 제2 구멍들(878)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 플랜지(877)는 메인 하우징 본체(863)를 어댑터(888)의 플랜지(891)에 결합하는 데 사용될 수 있다. 어댑터 플랜지(891)를 관통하는 구멍들은 생략되어 있지만, 플랜지(891)의 구멍들은 볼트, 나사 등을 수용하기 위해 제2 구멍(878)과 정렬될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도시된 실시예에서, 샤프트(862)는 메인 하우징 본체(863)에 부착된 것으로 도시되어 있다. 샤프트(862) 및 메인 하우징 본체(863)는 모놀리식 구조일 수 있거나, 샤프트(862)는 (예를 들어, 나사 메커니즘에 의해) 메인 하우징 본체(863)에 제거 가능하게 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 센서(812)는 캡(861)에 의해 샤프트(862)의 단부에 대해 고정될 수 있다. 캡(861)은 센서(812)를 프로세싱 환경(예를 들어, 배출 영역)에 노출시키는 개구(881)를 포함한다. 일 실시예에서, 메인 하우징 본체(863)는 하우징 본체(863)와 챔버 본체(800) 사이에서 낮은 열 저항을 갖는다. 추가적으로, 실시예들은 또한 챔버 본체(800)와 공통 접지를 공유하는 메인 하우징 본체(863)를 포함할 수 있다.
도 5a 내지 도 8c에서, 다양한 센서 조립체 구성들이 제공된다. 그러한 센서 조립체들은 임의의 챔버 아키텍처와 통합될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 하나 초과의 센서가 챔버 전체에 분포되어 챔버 증착들 및 제거뿐만 아니라 상이한 위치들의 온도를 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 센서들은 또한 중앙 이외에도 덮개를 가로질러 덮개 상에 구현될 수 있고; 센서들은 또한 수직으로 상이한 포지션의 벽 상에 위치될 수 있고; 센서들은 또한 링 침식 균일성 모니터를 위해 120 도로 이격된 링 상의 3 개의 위치들에 포지셔닝될 수 있으며; 유사하게 센서들은 또한 챔버의 하부에 있는 진공 포트들 근처의 하나 초과의 위치들에 배치될 수 있다. 전술한 것들과 같은 다양한 센서 조립체들이 통합될 수 있는 하나의 그러한 챔버 아키텍처의 예가 도 9a 및 도 9b와 관련하여 설명된다. 일 실시예에서, 단일 센서 조립체가 프로세싱 장치(900)에 통합될 수 있거나, 2 개 이상의 센서 조립체들이 프로세싱 장치(900)에 통합될 수 있다. 추가적으로, 프로세싱 장치(900)에 통합된 단일 유형의 센서 조립체가 2개 이상이 있을 수 있다. 예를 들어, 2 개 이상의 벽 센서 조립체들이 프로세싱 장치(900)에 통합될 수 있다.
이제 도 9a를 참조하면, 일 실시예에 따른, 본원에 설명된 것들과 같은 하나 이상의 센서 조립체들을 포함하는 플라즈마 프로세싱 장치(900)의 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 플라즈마 프로세싱 장치(900)는 플라즈마 에칭 챔버, 플라즈마 강화 화학 기상 증착 챔버, 물리 기상 증착 챔버, 플라즈마 처리 챔버, 이온 주입 챔버, 또는 다른 적합한 진공 프로세싱 챔버일 수 있다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 플라즈마 프로세싱 장치(900)는 일반적으로 프로세싱 영역(902) 및 배출 영역(904)을 집합적으로 에워싸는 챔버 덮개 조립체(910), 챔버 본체 조립체(940) 및 배기 조립체(990)를 포함한다. 실제로, 프로세싱 가스들은 프로세싱 영역(902) 내로 도입되고, RF 전력을 사용하여 플라즈마로 점화된다. 기판(905)은 기판 지지 조립체(960) 상에 포지셔닝되고, 프로세싱 영역(902)에서 생성된 플라즈마에 노출되어, 에칭, 화학 기상 증착, 물리적 기상 증착, 주입, 플라즈마 어닐링, 플라즈마 처리, 저감 또는 다른 플라즈마 프로세스들과 같은 플라즈마 프로세스를 기판(905) 상에 수행한다. 배기 조립체(990)에 의해 프로세싱 영역(902)에서 진공이 유지되고, 배기 조립체(990)는 배출 영역(904)을 통해 플라즈마 프로세스로부터의 사용된 프로세싱 가스들 및 부산물들을 제거한다.
덮개 조립체(910)는 일반적으로 챔버 본체 조립체(940)로부터 격리되고 그에 의해 지지된 상부 전극(912)(또는 애노드(anode)), 및 상부 전극(912)을 에워싸는 챔버 덮개(914)를 포함한다. 상부 전극(912)은 전도성 가스 유입 튜브(926)를 통해 RF 전원(903)에 결합된다. 전도성 가스 유입 튜브(926)는 RF 전력 및 프로세싱 가스들 모두가 대칭적으로 제공되도록 챔버 본체 조립체(940)의 중심축과 동축이다. 상부 전극(912)은 열 전달 플레이트(918)에 부착된 샤워헤드 플레이트(showerhead plate)(916)를 포함한다. 샤워헤드 플레이트(916), 열 전달 플레이트(918) 및 가스 유입 튜브(926)는 모두 알루미늄 또는 스테인리스강과 같은 RF 전도성 재료로 제조된다.
샤워헤드 플레이트(916)는 프로세싱 영역(902) 내로 프로세싱 가스들을 분배하기 위한 중앙 매니폴드(central manifold)(920) 및 하나 이상의 외부 매니폴드들(outer manifolds)(922)을 갖는다. 하나 이상의 외부 매니폴드들(922)은 중앙 매니폴드(920)를 둘러싸고 있다. 중앙 매니폴드(920)는 가스 소스(906)로부터 가스 유입 튜브(926)를 통해 프로세싱 가스들을 수용하고, 외부 매니폴드(들)(922)는 중앙 매니폴드(920)에 수용된 가스들의 동일하거나 상이한 혼합물일 수 있는 프로세싱 가스들을 가스 소스(906)로부터 가스 유입 튜브(들)(927)를 통해 수용한다. 샤워헤드 플레이트(916)의 이중 매니폴드 구성은 프로세싱 영역(902) 내로의 가스들의 전달의 향상된 제어를 허용한다. 다중 매니폴드 샤워헤드 플레이트(916)는 통상적인 단일 매니폴드 버전들과 대조적으로 프로세싱 결과들의 향상된 중앙 대 에지 제어를 가능하게 한다.
열 전달 유체는 유체 소스(909)로부터 유체 유입 튜브(930)를 통해 열 전달 플레이트(918)로 전달된다. 유체는 열 전달 플레이트(918)에 배치된 하나 이상의 유체 채널들(919)을 통해 순환되고, 유체 유출 튜브(931)를 통해 유체 소스(909)로 복귀된다. 적합한 열 전달 유체들은 물, 수성 에틸렌 글리콜 혼합물들, 퍼플루오로폴리에테르(예를 들어, Galden® 유체), 오일계 열 전달 유체들, 또는 유사한 유체들을 포함한다.
챔버 본체 조립체(940)는 알루미늄 또는 스테인리스강과 같은 프로세싱 환경들에 저항성이 있는 전도성 재료로 제조된 챔버 본체(942)를 포함한다. 기판 지지 조립체(960)는 챔버 본체(942) 내에 중앙에 배치되고, 중심축(central axis; CA)에 대해 대칭적으로 프로세싱 영역(902)에서 기판(905)을 지지하도록 포지셔닝된다. 기판 지지 조립체(960)는 또한 기판(905)을 둘러싸는 프로세스 링(997)을 지지할 수 있다. 챔버 본체(942)는 상부 라이너 조립체(upper liner assembly)(944)의 외부 플랜지를 지지하는 레지(ledge)를 포함한다. 상부 라이너 조립체(944)는 알루미늄, 스테인리스강, 및/또는 이트리아(예를 들어, 이트리아 코팅된 알루미늄)와 같은 전도성의 프로세스 호환 재료로 구성될 수 있다. 실제로, 상부 라이너 조립체(944)는 프로세싱 영역(902) 내의 플라즈마로부터 챔버 본체(942)의 상부 부분을 차폐하고, 주기적인 세정 및 유지보수를 허용하도록 제거 가능하다. 상부 라이너 조립체(944)의 내부 플랜지는 상부 전극(912)을 지지한다. 챔버 본체 조립체(940)와 상부 전극(912) 사이에 전기적 절연을 제공하기 위해 상부 라이너 조립체(944)와 상부 전극(912) 사이에 절연체(913)가 포지셔닝된다.
상부 라이너 조립체(944)는 내부 및 외부 플랜지들에 부착된 외벽(947), 하부벽(948) 및 내벽(949)을 포함한다. 외벽(947) 및 내벽(949)은 실질적으로 수직인 원통형 벽들이다. 외벽(947)은 프로세싱 영역(902) 내의 플라즈마로부터 챔버 본체(942)를 차폐하도록 포지셔닝되고, 내벽(949)은 프로세싱 영역(902) 내의 플라즈마로부터 기판 지지 조립체(960)의 측면을 적어도 부분적으로 차폐하도록 포지셔닝된다. 하부벽(948)은 배출 통로들(989)이 형성되는 특정 영역들을 제외하고는 내벽(949)과 외벽(947)을 결합한다.
프로세싱 영역(902)은 기판 지지 조립체(960) 내로/기판 지지 조립체(960)로부터의 기판(905)의 진입 및 제거를 허용하는, 챔버 본체(942)에 배치된 슬릿 밸브 터널(slit valve tunnel)(941)을 통해 접근된다. 상부 라이너 조립체(944)에는 기판(905)의 통과를 허용하도록 슬릿 밸브 터널(941)과 매칭되는 슬롯(slot)(950)이 관통 배치된다. 도어 조립체(door assembly)(도시되지 않음)가 플라즈마 프로세싱 장치의 작동 동안에 슬릿 밸브 터널(941) 및 슬롯(950)을 폐쇄한다.
기판 지지 조립체(960)는 일반적으로 하부 전극(961)(또는 캐소드(cathode)) 및 중공 페디스털(hollow pedestal)(962)을 포함하고, 그 중심은 중심축(CA)이 통과하며, 기판 지지 조립체(960)는 중앙 영역(956)에 배치되고 챔버 본체(942)에 의해 지지된 중앙 지지 부재(957)에 의해 지지된다. 중심축(CA)은 또한 중앙 지지 부재(957)의 중심을 통과한다. 하부 전극(961)은 중공 페디스털(962)을 통해 라우팅(routing)된 매칭 네트워크(도시되지 않음) 및 케이블(도시되지 않음)을 통해 RF 전원(903)에 결합된다. RF 전력이 상부 전극(912) 및 하부 전극(961)에 공급될 때, 이들 사이에 형성된 전기장은 프로세싱 영역(902)에 존재하는 프로세싱 가스들을 플라즈마로 점화시킨다.
중앙 지지 부재(957)는, 예컨대 파스너들(fasteners) 및 O-링들(도시되지 않음)에 의해, 챔버 본체(942)에 밀봉되고, 하부 전극(961)은, 예컨대 벨로우즈(bellows)(958)에 의해, 중앙 지지 부재(957)에 밀봉된다. 따라서, 중앙 영역(956)은 프로세싱 영역(902)으로부터 밀봉되고, 대기압으로 유지될 수 있는 반면, 프로세싱 영역(902)은 진공 상태들로 유지된다.
작동 조립체(963)는 중앙 영역(956) 내에 포지셔닝되고, 챔버 본체(942) 및/또는 중앙 지지 부재(957)에 부착된다. 작동 조립체(963)는 챔버 본체(942), 중앙 지지 부재(957) 및 상부 전극(912)에 대한 하부 전극(961)의 수직 이동을 제공한다. 프로세싱 영역(902) 내에서의 하부 전극(961)의 그러한 수직 이동은 하부 전극(961)과 상부 전극(912) 사이에 가변 갭(variable gap)을 제공하고, 이는 이들 사이에 형성된 전기장의 증가된 제어를 허용하여, 결국 프로세싱 영역(902)에 형성된 플라즈마의 밀도의 보다 큰 제어를 제공한다. 또한, 기판(905)이 하부 전극(961)에 의해 지지되기 때문에, 기판(905)과 샤워헤드 플레이트(916) 사이의 갭이 또한 변경될 수 있고, 결과적으로 기판(905)에 걸친 프로세스 가스 분포의 보다 큰 제어를 야기한다.
일 실시예에서, 하부 전극(961)은 정전 척(electrostatic chuck)이고, 따라서 내부에 배치된 하나 이상의 전극들(도시되지 않음)을 포함한다. 전압원(도시되지 않음)은 기판(905)에 대해 하나 이상의 전극을 바이어싱(biasing)하여 프로세싱 동안에 기판(905)을 제 포지션에 유지하기 위한 인력을 생성한다. 하나 이상의 전극들을 전압원에 결합하는 배선(cabling)은 중공 페디스털(962)을 통해 그리고 복수의 접근 튜브들(980) 중 하나를 통해 챔버 본체(942) 밖으로 라우팅된다.
도 9b는 챔버 본체 조립체(940)의 스포크들(spokes)(991) 내의 접근 튜브들(980)의 레이아웃의 개략도이다. 스포크들(991) 및 접근 튜브들(980)은 도시된 바와 같이 스포크 패턴으로 프로세싱 장치(900)의 중심축(CA)에 대해 대칭적으로 배열된다. 도시된 실시예에서, 3 개의 동일한 접근 튜브들(980)이 챔버 본체(942)를 통해 중앙 영역(956) 내로 배치되어, 챔버 본체(942)의 외부로부터 하부 전극(961)으로의 복수의 배관(tubing) 및 배선의 공급을 용이하게 한다. 스포크들(991) 각각은 중앙 영역(956) 위의 프로세싱 영역(902)을 중앙 영역(956) 아래의 배출 영역(904)에 유체적으로 결합하는 배출 통로(989)에 인접하여 있다. 접근 튜브들(980)의 대칭 배열은 챔버 본체(942), 특히 프로세싱 영역(902)에서의 전기적 및 열적 대칭을 추가로 제공하여, 프로세싱 동안 프로세싱 영역(902)에서의 훨씬 더 균일한 플라즈마 형성 및 기판(905)의 표면에 걸친 플라즈마 밀도의 향상된 제어를 허용한다.
유사하게, 배출 통로들(989)은 중심축(CA)에 대해 대칭적으로 상부 라이너 조립체(944)에 포지셔닝된다. 배출 통로들(989)은 프로세싱 영역(902)으로부터 배출 영역(904)을 통해 그리고 배기 포트(996)를 통해 챔버 본체(942) 밖으로의 가스들의 배출을 허용한다. 배기 포트(996)는 배출 통로들(989)을 통해 가스들이 균등하게 흡인되도록 챔버 본체 조립체(940)의 중심축(CA)을 중심으로 중심설정된다.
다시 도 9a를 참조하면, 전도성의 메쉬 라이너(conductive mesh liner)(995)가 상부 라이너 조립체(944) 상에 포지셔닝된다. 메쉬 라이너(995)는 알루미늄, 스테인리스강, 및/또는 이트리아(예를 들어, 이트리아 코팅된 알루미늄)와 같은 전도성의 프로세스 호환 재료로 구성될 수 있다. 메쉬 라이너(995)는 관통 형성된 복수의 애퍼쳐들(apertures)(도시되지 않음)을 가질 수 있다. 애퍼쳐들은 메쉬 라이너(995)의 중심축에 대해 대칭적으로 포지셔닝되어, 배기 가스들이 애퍼쳐들을 통해 균일하게 흡인될 수 있게 할 수 있으며, 이는 결국 프로세싱 영역(902)에서의 균일한 플라즈마 형성을 용이하게 하고 프로세싱 영역(902)에서의 플라즈마 밀도 및 가스 유동의 보다 큰 제어를 허용한다. 일 실시예에서, 메쉬 라이너(995)의 중심축은 챔버 본체 조립체(940)의 중심축(CA)과 정렬된다.
메쉬 라이너(995)는 상부 라이너 조립체(944)에 전기적으로 결합될 수 있다. RF 플라즈마가 프로세싱 영역(902) 내에 존재하는 경우, 접지로의 복귀 경로를 찾는 RF 전류는 메쉬 라이너(995)의 표면을 따라 상부 라이너 조립체(944)의 외벽(947)으로 이동할 수 있다. 따라서, 메쉬 라이너(995)의 환형 대칭 구성은 접지로의 대칭적인 RF 복귀를 제공하고, 상부 라이너 조립체(944)의 임의의 기하학적 비대칭들을 바이패스시킨다.
일 실시예에서, 하나 이상의 센서 조립체들은 프로세싱 장치(900) 전체에 걸쳐 다양한 위치들에 위치될 수 있다. 예를 들어, 센서 조립체는 챔버(942)의 측벽을 따른 위치, 배기 영역(904) 내의 위치, 프로세스 링(997)에 인접한 위치(예를 들어, 메쉬 라이너(995)에 통합된 위치), 또는 덮개 조립체(910)와 통합된 위치(그러나 이에 제한되지 않음)와 같은 하나 이상의 위치들에 위치될 수 있다. 따라서, 프로세싱 장치(900)를 통한 다수의 위치들에서의 다양한 챔버 상태들의 검출이 결정될 수 있다. 하나 이상의 센서 조립체들에 의해 공급되는 챔버 상태들은, 예를 들어 프로세싱 레시피 파라미터들, 프로세싱 장치(900)에 대한 세정 스케줄들, 구성요소 교체 결정들 등과 같은 하나 이상의 파라미터들을 수정하는 데 사용될 수 있다.
도 9a 및 도 9b의 프로세싱 장치(900)가 본원에 개시된 것들과 같은 센서 조립체들을 포함하는 것으로부터 이익을 얻을 수 있는 툴의 특정 예를 제공하고 있지만, 실시예들은 도 9a 및 도 9b의 특정 구성에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 즉, 마이크로전자 제조 산업에서 사용되는 것들(그러나 이에 제한되지 않음)과 같은 많은 상이한 플라즈마 챔버 구성들이 또한 본원에 개시된 것들과 같은 센서 조립체들의 통합으로부터 이익을 얻을 수 있다.
예를 들어, 도 10은 일 실시예에 따른, 전술한 것들과 같은 하나 이상의 용량성 센서 조립체들을 포함할 수 있는 프로세싱 장치(1000)의 단면도이다. 플라즈마 프로세싱 장치(1000)는 플라즈마 에칭 챔버, 플라즈마 강화 화학 기상 증착 챔버, 물리 기상 증착 챔버, 플라즈마 처리 챔버, 이온 주입 챔버, 또는 다른 적합한 진공 프로세싱 챔버일 수 있다.
프로세싱 장치(1000)는 접지된 챔버(1042)를 포함한다. 일부 예들에서, 챔버(1042)는 또한 챔버(1042)의 내부면들을 보호하기 위한 라이너(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 챔버(1042)는 프로세싱 영역(1002) 및 배출 영역(1004)을 포함할 수 있다. 챔버(1042)는 덮개 조립체(1010)로 밀봉될 수 있다. 프로세스 가스들은 하나 이상의 가스 소스들(1006)로부터 질량 유동 제어기(1049)를 통해 덮개 조립체(1010)로 그리고 챔버(1005) 내로 공급된다. 배출 영역(1004)에 근접한 배기 포트(1096)는 챔버(1042) 내에서 원하는 압력을 유지하고 챔버(1042)에서의 프로세싱으로부터의 부산물들을 제거할 수 있다.
덮개 조립체(1010)는 일반적으로 샤워헤드 플레이트(1016) 및 열 전달 플레이트(1018)를 포함하는 상부 전극을 포함한다. 덮개 조립체(1010)는 절연 층(1013)에 의해 챔버(1042)로부터 격리된다. 상부 전극은 매칭부(도시되지 않음)를 통해 소스 RF 생성기(1003)에 결합된다. 소스 RF 생성기(1003)는 예를 들어, 100 내지 180 MHz의 주파수를 가질 수 있고, 특정 실시예에서는 162 MHz 대역에 있다. 가스 소스(1006)로부터의 가스는 샤워헤드 플레이트(1016) 내의 매니폴드(1020) 내로 진입하고, 샤워헤드 플레이트(1016)의 개구들을 통해 챔버(1042)의 프로세싱 영역(1002) 내로 빠져나간다.
일 실시예에서, 열 전달 플레이트(1018)는 열 전달 유체를 유동시키는 채널들(1019)을 포함한다. 샤워헤드 플레이트(1016) 및 열 전달 플레이트(1018)는 알루미늄 또는 스테인리스강과 같은 RF 전도성 재료로 제조된다. 특정 실시예들에서, 샤워헤드 플레이트(1016) 대신에(또는 그에 부가하여) 챔버(1042) 내로 프로세스 가스들을 분배하기 위해 가스 노즐 또는 다른 적합한 가스 분배 조립체가 제공된다.
프로세싱 영역(1002)은 기판(1005)이 그 위에 고정되는 하부 전극(1061)을 포함할 수 있다. 기판(1005)을 둘러싸는 프로세스 링(1097)의 부분들은 또한 하부 전극(1061)에 의해 지지될 수 있다. 기판(1005)은 챔버(1042)를 관통하는 슬릿 밸브 터널(1041)을 통해 챔버(1042) 내로 삽입될 수 있다(또는 챔버(1042)로부터 추출됨). 간략화를 위해 슬릿 밸브 터널(1041)을 위한 도어가 생략되어 있다. 하부 전극(1061)은 정전 척일 수 있다. 하부 전극(1061)은 지지 부재(1057)에 의해 지지될 수 있다. 일 실시예에서, 하부 전극(1061)은 복수의 가열 구역들을 포함할 수 있고, 각각의 가열 구역은 온도 설정치로 독립적으로 제어 가능하다. 예를 들어, 하부 전극(1061)은 기판(1005)의 중심에 근접한 제1 열 구역 및 기판(1005)의 주변부에 근접한 제2 열 구역을 포함할 수 있다. 바이어스 전력 RF 생성기(1025)가 매칭부(1027)를 통해 하부 전극(1061)에 결합된다. 바이어스 전력 RF 생성기(1025)는 원하는 경우 플라즈마를 활성화시키기 위해 바이어스 전력을 제공한다. 바이어스 전력 RF 생성기(1025)는 예를 들어 약 2 MHz 내지 60 MHz의 저주파수를 가질 수 있고, 특정 실시예에서는 13.56 MHz 대역에 있다.
일 실시예에서, 하나 이상의 센서 조립체들은 프로세싱 장치(1000) 전체에 걸쳐 다양한 위치들에 위치될 수 있다. 예를 들어, 센서 조립체는 챔버(1042)의 측벽을 따른 위치, 배기 영역(1004) 내의 위치, 프로세스 링(1097)에 인접한 위치, 및 덮개 조립체(1010)와 통합된 위치(그러나 이에 제한되지 않음)와 같은 하나 이상의 위치들에 위치될 수 있다. 따라서, 프로세싱 장치(1000)를 통한 다수의 위치들에서의 다양한 챔버 상태들의 검출이 결정될 수 있다. 하나 이상의 센서 조립체들에 의해 공급되는 챔버 상태들은, 예를 들어 프로세싱 레시피 파라미터들, 프로세싱 장치(1000)에 대한 세정 스케줄들, 구성요소 교체 결정들 등과 같은 하나 이상의 파라미터들을 수정하는 데 사용될 수 있다.
이제 도 11을 참조하면, 일 실시예에 따른, 프로세싱 툴의 예시적인 컴퓨터 시스템(1160)의 블록도가 도시되어 있다. 일 실시예에서, 컴퓨터 시스템(1160)은 프로세싱 툴에 결합되어 프로세싱 툴에서의 프로세싱을 제어한다. 컴퓨터 시스템(1160)은 본원에 개시된 것들과 같은 하나 이상의 센서 조립체들에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 컴퓨터 시스템(1160)은, 예를 들어 프로세싱 레시피 파라미터들, 프로세싱 툴에 대한 세정 스케줄들, 구성요소 교체 결정들 등과 같은 하나 이상의 파라미터들을 수정하기 위해 하나 이상의 센서 조립체들로부터의 출력들을 이용할 수 있다.
컴퓨터 시스템(1160)은 근거리 통신망(Local Area Network; LAN), 인트라넷(intranet), 엑스트라넷(extranet) 또는 인터넷에서 다른 기계들에 연결(예를 들어, 네트워킹)될 수 있다. 컴퓨터 시스템(1160)은 클라이언트-서버 네트워크(client-server network) 환경에서 서버 또는 클라이언트 기계(client machine)로서, 또는 피어-투-피어(peer-to-peer)(또는 분산형) 네트워크 환경에서 피어 기계(peer machine)로서 작동할 수 있다. 컴퓨터 시스템(1160)은 개인용 컴퓨터(personal computer; PC), 태블릿 PC, 셋탑 박스(set-top box; STB), 개인 휴대 정보 단말기(Personal Digital Assistant; PDA), 셀룰러폰(cellular telephone), 웹 어플라이언스(web appliance), 서버, 네트워크 라우터(network router), 스위치 또는 브리지, 또는 해당 기계가 취할 동작들을 지정하는 명령어들 세트를 (순차적으로 또는 다른 방식으로) 실행할 수 있는 임의의 기계일 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(1160)에 대해 단일 기계만이 도시되어 있지만, 용어 "기계"는 또한, 본원에 설명된 방법들 중 어느 하나 이상을 수행하는 명령어들의 세트(또는 다중 세트들)를 개별적으로 또는 함께 실행하는 임의의 기계들(예를 들어, 컴퓨터들)의 집합을 포함하도록 취해질 것이다.
컴퓨터 시스템(1160)은, 실시예들에 따른 프로세스를 수행하도록 컴퓨터 시스템(1160)(또는 다른 전자 디바이스들)을 프로그램하는데 사용될 수 있는 명령어들을 저장하는 비일시적인 기계 판독가능 매체를 갖는 컴퓨터 프로그램 제품 또는 소프트웨어(1122)를 포함할 수 있다. 기계 판독가능 매체는 기계(예를 들어, 컴퓨터)에 의해 판독 가능한 형태로 정보를 저장 또는 전송하기 위한 임의의 메커니즘을 포함한다. 예를 들어, 기계 판독가능(예를 들어, 컴퓨터 판독가능) 매체는 기계(예를 들어, 컴퓨터) 판독가능 저장 매체(예를 들어, 판독 전용 메모리("ROM"), 랜덤 액세스 메모리("RAM"), 자기 디스크 저장 매체들, 광학적 저장 매체들, 플래시 메모리 디바이스들 등), 기계(예를 들어, 컴퓨터) 판독가능 전송 매체(전기적, 광학적, 음향적 또는 다른 형태의 전파 신호들(예를 들어, 적외선 신호들, 디지털 신호들 등)) 등을 포함한다.
일 실시예에서, 컴퓨터 시스템(1160)은 시스템 프로세서(1102), 메인 메모리(1104)(예를 들어, 판독 전용 메모리(read-only memory; ROM), 플래시 메모리, 동적 랜덤 액세스 메모리(dynamic random access memory; DRAM), 예컨대 동기식 DRAM(synchronous DRAM; SDRAM) 또는 램버스 DRAM(Rambus DRAM; RDRAM) 등), 정적 메모리(1106)(예를 들어, 플래시 메모리, 정적 랜덤 액세스 메모리(static random access memory; SRAM) 등), 및 이차 메모리(1118)(예를 들어, 데이터 저장 디바이스)를 포함하며, 이들은 버스(1130)를 통해 서로 통신한다.
시스템 프로세서(1102)는 마이크로 시스템 프로세서, 중앙 프로세싱 유닛 등과 같은 하나 이상의 범용 프로세싱 디바이스들을 나타낸다. 보다 상세하게는, 시스템 프로세서는 복잡 명령어 집합 컴퓨팅(complex instruction set computing; CISC) 마이크로시스템 프로세서, 축소 명령어 집합 컴퓨팅(reduced instruction set computing; RISC) 마이크로시스템 프로세서, 초장 명령어 워드(very long instruction word; VLIW) 마이크로시스템 프로세서, 다른 명령어 세트들을 구현하는 시스템 프로세서, 또는 명령어 세트들의 조합을 구현하는 시스템 프로세서들일 수 있다. 시스템 프로세서(1102)는 또한, 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit; ASIC), 현장 프로그램 가능 게이트 어레이(field programmable gate array; FPGA), 디지털 신호 시스템 프로세서(digital signal system processor; DSP), 네트워크 프로세서 등과 같은 하나 이상의 특수 목적 프로세싱 디바이스들일 수도 있다. 시스템 프로세서(1102)는 본원에 설명된 작동들을 수행하기 위한 프로세싱 로직(1126)을 실행하도록 구성된다.
컴퓨터 시스템(1160)은 다른 디바이스들 또는 기계들과 통신하기 위한 시스템 네트워크 인터페이스 디바이스(system network interface device)(1108)를 더 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(1160)은 또한, 비디오 디스플레이 유닛(1110)(예를 들어, 액정 디스플레이(liquid crystal display; LCD), 발광 다이오드 디스플레이(light emitting diode display; LED), 또는 음극선관(cathode ray tube; CRT)), 영숫자 입력 디바이스(alphanumeric input device)(1112)(예들 들어, 키보드), 커서 제어 디바이스(cursor control device)(1114)(예를 들어, 마우스), 및 신호 생성 디바이스(1116)(예를 들어, 스피커)를 포함할 수 있다.
이차 메모리(1118)는 본원에 설명된 방법들 또는 기능들 중 어느 하나 이상을 구체화하는 명령어들의 하나 이상의 세트들(예를 들어, 소프트웨어(1122))을 저장하는 기계 액세스 가능 저장 매체(1131)(또는 보다 구체적으로는 컴퓨터 판독가능 저장 매체)를 포함할 수 있다. 소프트웨어(1122)는 또한, 기계 판독가능 저장 매체들을 또한 구성하는 컴퓨터 시스템(1160), 메인 메모리(1104) 및 시스템 프로세서(1102)에 의해 실행되는 동안 메인 메모리(1104) 및/또는 시스템 프로세서(1102) 내에 완전히 또는 적어도 부분적으로 상주할 수 있다. 소프트웨어(1122)는 또한 시스템 네트워크 인터페이스 디바이스(1108)를 통해 네트워크(1161) 상에서 송신 또는 수신될 수 있다. 일 실시예에서, 네트워크 인터페이스 디바이스(1108)는 RF 결합, 광학 결합, 음향 결합, 또는 유도 결합을 사용하여 작동할 수 있다.
기계 액세스 가능 저장 매체(1131)는 예시적인 실시예에서 단일 매체인 것으로 도시되어 있지만, 용어 "기계 판독가능 저장 매체"는 명령어들의 하나 이상의 세트들을 저장하는 단일 매체 또는 다중 매체들(예를 들어, 집중형 또는 분산형 데이터베이스, 및/또는 관련 캐시들 및 서버들)을 포함하도록 취해져야 한다. 또한, 용어 "기계 판독가능 저장 매체"는 기계에 의한 실행을 위한 명령어들의 세트를 저장 또는 인코딩할 수 있고 기계가 방법들 중 어느 하나 이상을 수행하게 하는 임의의 매체를 포함하도록 취해져야 한다. 따라서, 용어 "기계 판독가능 저장 매체"는 고체 상태 메모리들(solid-state memories), 및 광학 및 자기 매체들을 포함하도록(그러나, 이에 제한되지 않음) 취해져야 한다.
상기 명세서에서는, 특정 예시적인 실시예들이 설명되었다. 하기의 청구범위의 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 변형들이 이루어질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 따라서, 명세서 및 도면들은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 의미로 간주되어야 한다.
예 1: 센서 조립체로서, 센서 모듈―센서 모듈은, 기판; 기판 상에 제1 전극 및 제2 전극을 갖는 커패시터; 및 제1 전극 및 제2 전극에 전기적으로 결합된 커패시턴스-디지털 변환기(CDC)를 포함함―; 및 센서 모듈에 부착된 하우징 조립체―하우징 조립체는, 중공형인 샤프트; 및 샤프트의 제1 단부 위에 있고, 커패시터를 노출시키기 위한 개구를 갖는 캡을 포함함―를 포함하는, 센서 조립체.
예 2: 예 1에 있어서, 기판은 샤프트의 제1 단부 위에 있는, 센서 조립체.
예 3: 예 2에 있어서, 캡은 샤프트의 제1 단부에 대해 기판을 고정하는, 센서 조립체.
예 4: 예 3에 있어서, 샤프트의 제1 단부는 홈을 포함하며, 시일 링이 홈 내에 있고, 시일 링은 기판과 샤프트 사이에서 압축되는, 센서 조립체.
예 5: 예 1 내지 예 3 중 어느 한 예에 있어서, 샤프트의 제2 단부를 덮는 플레이트를 더 포함하며, 플레이트는 샤프트와 기밀 시일을 형성하고, 기판 및 플레이트는 샤프트의 내부 용적부를 한정하는, 센서 조립체.
예 6: 예 5에 있어서, CDC는 샤프트의 내부 용적부 내에 있는, 센서 조립체.
예 7: 예 5에 있어서, 하우징 조립체는 하우징 본체를 더 포함하며, 샤프트는 하우징 본체 내로 삽입되는, 센서 조립체.
예 8: 예 7에 있어서, CDC는 하우징 본체 내에 있는, 센서 조립체.
예 9: 예 8에 있어서, CDC는 샤프트의 내부 용적부를 통해 연장되고 플레이트를 통과하는 상호접속부들에 의해 기판에 부착되는, 센서 조립체.
예 10: 예 9에 있어서, 상호접속부들은 기판 상의 패드들에 용접되거나, 상호접속부들은 스프링들에 의해 기판 상의 패드들에 대해 고정되는, 센서 조립체.
예 11: 예 7 내지 예 10 중 어느 한 예에 있어서, 샤프트는 하우징 본체에 나사결합되는, 센서 조립체.
예 12: 예 7 내지 예 11 중 어느 한 예에 있어서, 하우징 본체에 부착된 진공 전기 피드스루를 더 포함하는, 센서 조립체.
예 13: 센서 조립체로서, 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 샤프트―샤프트는 중공형임―; 기판의 제1 표면 상에 있는 커패시터―기판의 제2 표면은 샤프트의 제1 단부와 인터페이싱함―; 및 샤프트의 제1 단부 위에 있는 캡―캡은 샤프트의 제1 단부에 대해 기판을 고정하고, 캡을 관통하는 개구가 커패시터를 노출시킴―을 포함하는, 센서 조립체.
예 14: 예 13에 있어서, 샤프트의 제2 단부에서 개구를 덮는 플레이트를 더 포함하는, 센서 조립체.
예 15: 예 13 또는 예 14에 있어서, 캡은 샤프트에 용접되는, 센서 조립체.
예 16: 예 13 내지 예 15 중 어느 한 예에 있어서, 제2 단부에 근접한 샤프트의 외부면에는 나사산이 형성되는, 센서 조립체.
예 17: 예 13 내지 예 16 중 어느 한 예에 있어서, 샤프트의 제1 단부에 있는 홈; 및 홈 내에 있는 시일 링을 더 포함하며, 시일 링은 기밀 시일을 제공하기 위해 기판과 샤프트 사이에서 압축되는, 센서 조립체.
예 18: 예 13 내지 예 17 중 어느 한 예에 있어서, 커패시터에 전기적으로 결합된 커패시턴스-디지털 변환기(CDC)를 더 포함하는, 센서 조립체.
예 19: 예 18에 있어서, CDC에 대한 상호접속부들이 땜납에 의해 기판 상의 패드들에 부착되는, 센서 조립체.
예 20: 예 18에 있어서, CDC에 대한 상호접속부들이 스프링에 의해 기판 상의 패드들에 부착되거나, CDC에 대한 상호접속부들이 기판 상의 패드들에 용접되는, 센서 조립체.
예 21: 프로세싱 툴로서, 내부 용적부를 한정하는 챔버―내부 용적부는 프로세싱 영역 및 배출 영역을 포함함―; 챔버를 밀봉하기 위한 덮개; 기판 및 프로세스 링을 지지하기 위한 프로세싱 영역 내의 기판 지지체; 및 프로세싱 툴에 부착된 센서 조립체를 포함하며, 센서 조립체는, 센서 모듈―센서 모듈은, 기판; 기판 상에 제1 전극 및 제2 전극을 갖는 커패시터; 및 제1 전극 및 제2 전극에 전기적으로 결합된 커패시턴스-디지털 변환기(CDC)를 포함함―; 및 센서 모듈에 부착된 하우징 조립체를 포함하고, 하우징 조립체는, 중공형인 샤프트; 샤프트의 제1 단부 위에 있고 커패시터를 노출시키기 위한 개구를 갖는 캡; 샤프트의 제2 단부를 덮는 플레이트―플레이트는 샤프트와 기밀 시일을 형성하고, 기판 및 플레이트는 샤프트의 내부 용적부를 한정함―; 하우징 본체―샤프트가 하우징 본체에 부착됨―; 및 하우징 본체에 부착된 진공 전기 피드스루를 포함하는, 프로세싱 툴.
예 22: 예 21에 있어서, 샤프트는 챔버의 벽을 통과하고, 커패시터는 프로세싱 영역에 노출되는, 프로세싱 툴.
예 23: 예 21에 있어서, 센서 조립체는 덮개와 통합되고, 커패시터는 프로세싱 영역에 노출되는, 프로세싱 툴.
예 24: 예 21에 있어서, 진공 전기 피드스루는 챔버 벽의 포트에 대해 고정되고, 샤프트는 프로세스 링에 인접하게 커패시터를 포지셔닝하기 위해 진공 전기 피드스루로부터 위로 연장되는, 프로세싱 툴.
예 25: 예 21에 있어서, 샤프트는 챔버 벽의 포트를 적어도 부분적으로 통과하고, 배출 영역에 노출되는, 프로세싱 툴.
예 26: 센서 조립체로서, 진공 전기 피드스루―진공 전기 피드스루는 제1 플랜지를 포함하고, 제1 플랜지는 제1 구멍을 가짐―; 진공 전기 피드스루에 부착된 하우징 본체―하우징 본체는 내부 용적부, 제1 단부 및 제2 단부를 갖고, 하우징 본체는 하우징 본체의 제1 단부 상에 제2 플랜지를 포함하고, 제2 플랜지는 진공 전기 피드스루의 제1 구멍과 정렬되는 제2 구멍을 가짐―; 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 샤프트―샤프트의 제1 단부는 하우징 본체의 제2 단부에 부착되고, 샤프트는 중공형임―; 및 캡에 의해 샤프트의 제2 단부에 대해 고정된 용량성 센서―캡은 용량성 센서의 제1 전극 및 제2 전극을 노출시키기 위한 개구를 포함함―를 포함하는, 센서 조립체.
예 27: 예 26에 있어서, 하우징 본체는 하우징 본체의 제2 단부 상에 제3 플랜지를 더 포함하며, 제3 플랜지는 하나 이상의 제3 구멍들을 갖고, 제3 구멍들은 제2 구멍들로부터 오프셋되어 있는, 센서 조립체.
예 28: 예 27에 있어서, 제3 구멍들은 플라즈마 프로세싱 툴의 챔버 벽의 외부면에 부착된 장착 플레이트의 구멍들과 인터페이싱하도록 포지셔닝되고, 샤프트는 챔버 벽을 통과하는, 센서 조립체.
예 29: 예 27 또는 예 28에 있어서, 샤프트를 둘러싸는 어댑터를 더 포함하며, 어댑터는 플라즈마 프로세싱 툴의 챔버 벽에 있는 포트와 인터페이싱하도록 구성되고, 샤프트는 어댑터의 두께를 통과하고, 제3 구멍들은 어댑터의 구멍들과 인터페이싱하도록 포지셔닝되는, 센서 조립체.
예 30: 예 26 내지 예 29 중 어느 한 예에 있어서, 샤프트의 내부는 플레이트에 의해 하우징 본체의 내부 용적부로부터 분리되는, 센서 조립체.
예 31: 예 26 내지 예 30 중 어느 한 예에 있어서, 샤프트는 하우징 본체에 나사결합되는, 센서 조립체.
예 32: 예 26 내지 예 31 중 어느 한 예에 있어서, 캡은 샤프트에 용접되는, 센서 조립체.
예 33: 예 26 내지 예 32 중 어느 한 예에 있어서, 제1 구멍들은 플라즈마 프로세싱 챔버의 챔버의 내부면 내로의 구멍과 인터페이싱하도록 구성되고, 진공 전기 피드스루는 챔버의 벽을 관통하는 포트 내로 삽입되는, 센서 조립체.
예 34: 예 33에 있어서, 샤프트는 플라즈마 프로세싱 챔버의 프로세스 링을 둘러싸는 플라즈마 스크린에 실질적으로 평행한 용량성 센서의 상부면을 포지셔닝하기에 충분한 길이를 갖는, 센서 조립체.
예 35: 예 26 내지 예 34 중 어느 한 예에 있어서, 캡은 샤프트 및 하우징 본체를 둘러싸는, 센서 조립체.
예 36: 예 35에 있어서, 캡은 플라즈마 프로세싱 툴의 덮개 조립체의 내부면에 대해 고정되는, 센서 조립체.
예 37: 예 26 내지 예 35 중 어느 한 예에 있어서, 용량성 센서에 전기적으로 결합된 커패시턴스-디지털 변환기(CDC)를 더 포함하는, 센서 조립체.
예 38: 예 37에 있어서, CDC는 샤프트 내에 있는, 센서 조립체.
예 39: 예 37에 있어서, CDC는 하우징 본체 내에 있는, 센서 조립체.
예 40: 예 26 내지 예 39 중 어느 한 예에 있어서, 샤프트의 제2 단부는 홈을 포함하며, 시일 링이 홈 내에 있고, 시일 링은 기판과 샤프트 사이에서 압축되는, 센서 조립체.

Claims (20)

  1. 센서 조립체(sensor assembly)로서,
    센서 모듈(sensor module)―상기 센서 모듈은,
    기판;
    상기 기판 상에 제1 전극 및 제2 전극을 갖는 커패시터(capacitor); 및
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극에 전기적으로 결합된 커패시턴스-디지털 변환기(capacitive-to-digital converter; CDC)를 포함함―; 및
    상기 센서 모듈에 부착된 하우징 조립체(housing assembly)
    를 포함하고,
    상기 하우징 조립체는,
    중공형인 샤프트(shaft); 및
    상기 샤프트의 제1 단부 위에 있고, 상기 커패시터를 노출시키기 위한 개구를 갖는 캡(cap)
    을 포함하는,
    센서 조립체.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 샤프트의 제1 단부 위에 있는,
    센서 조립체.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 캡은 상기 샤프트의 제1 단부에 대해 상기 기판을 고정하는,
    센서 조립체.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 샤프트의 제1 단부는 홈을 포함하며, 시일 링(seal ring)이 상기 홈 내에 있고, 상기 시일 링은 상기 기판과 상기 샤프트 사이에서 압축되는,
    센서 조립체.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 샤프트의 제2 단부를 덮는 플레이트(plate)를 더 포함하며, 상기 플레이트는 상기 샤프트와 기밀 시일을 형성하고, 상기 기판 및 상기 플레이트는 상기 샤프트의 내부 용적부(interior volume)를 한정하는,
    센서 조립체.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 CDC는 상기 샤프트의 내부 용적부 내에 있는,
    센서 조립체.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 하우징 조립체는 하우징 본체를 더 포함하며, 상기 샤프트는 상기 하우징 본체 내로 삽입되는,
    센서 조립체.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 하우징 본체에 부착된 진공 전기 피드스루(vacuum electrical feedthrough)를 더 포함하는,
    센서 조립체.
  9. 센서 조립체로서,
    제1 단부 및 제2 단부를 갖는 샤프트―상기 샤프트는 중공형임―;
    기판의 제1 표면 상에 있는 커패시터―상기 기판의 제2 표면은 상기 샤프트의 제1 단부와 인터페이싱(interfacing)함―; 및
    상기 샤프트의 제1 단부 위에 있는 캡
    을 포함하고,
    상기 캡은 상기 샤프트의 제1 단부에 대해 상기 기판을 고정하고, 상기 캡을 관통하는 개구가 상기 커패시터를 노출시키는,
    센서 조립체.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 샤프트의 제2 단부에서 개구를 덮는 플레이트를 더 포함하는,
    센서 조립체.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 캡은 상기 샤프트에 용접되는,
    센서 조립체.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 단부에 근접한 상기 샤프트의 외부면에는 나사산이 형성되는,
    센서 조립체.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 샤프트의 제1 단부에 있는 홈; 및
    상기 홈 내에 있는 시일 링
    을 더 포함하며,
    상기 시일 링은 기밀 시일을 제공하기 위해 상기 기판과 상기 샤프트 사이에서 압축되는,
    센서 조립체.
  14. 센서 조립체로서,
    진공 전기 피드스루―상기 진공 전기 피드스루는 제1 플랜지(flange)를 포함하고, 상기 제1 플랜지는 제1 구멍을 가짐―;
    상기 진공 전기 피드스루에 부착된 하우징 본체―상기 하우징 본체는 내부 용적부, 제1 단부 및 제2 단부를 갖고, 상기 하우징 본체는 상기 하우징 본체의 제1 단부 상에 제2 플랜지를 포함하고, 상기 제2 플랜지는 상기 진공 전기 피드스루의 제1 구멍과 정렬되는 제2 구멍을 가짐―;
    제1 단부 및 제2 단부를 갖는 샤프트―상기 샤프트의 제1 단부는 상기 하우징 본체의 제2 단부에 부착되고, 상기 샤프트는 중공형임―; 및
    캡에 의해 상기 샤프트의 제2 단부에 대해 고정된 용량성 센서
    를 포함하고,
    상기 캡은 상기 용량성 센서의 제1 전극 및 제2 전극을 노출시키기 위한 개구를 포함하는,
    센서 조립체.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 하우징 본체는 상기 하우징 본체의 제2 단부 상에 제3 플랜지를 더 포함하며, 상기 제3 플랜지는 하나 이상의 제3 구멍들을 갖고, 상기 제3 구멍들은 상기 제2 구멍들로부터 오프셋되어 있는,
    센서 조립체.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 샤프트의 내부는 플레이트에 의해 상기 하우징 본체의 내부 용적부로부터 분리되는,
    센서 조립체.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 샤프트는 상기 하우징 본체에 나사결합되는,
    센서 조립체.
  18. 제14 항에 있어서, 상기 캡은 상기 샤프트에 용접되는,
    센서 조립체.
  19. 제14 항에 있어서,
    상기 캡은 상기 샤프트 및 상기 하우징 본체를 둘러싸는,
    센서 조립체.
  20. 제14 항에 있어서,
    상기 샤프트의 제2 단부는 홈을 포함하며, 시일 링이 상기 홈 내에 있고, 상기 시일 링은 상기 기판과 상기 샤프트 사이에서 압축되는,
    센서 조립체.
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