TWI833062B - 用於腔室條件監測的感測器組件 - Google Patents

用於腔室條件監測的感測器組件 Download PDF

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美商應用材料股份有限公司
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Abstract

本文揭露的實施例包括感測器組件。在一實施例中，感測器組件包括一感測器模組及一殼體組件。在一實施例中，該感測器模組包括；一基板；一電容器，該電容器具有在該基板上的一第一電極及一第二電極；及一電容至數位轉換器(CDC)，該CDC電耦合至該第一電極及該第二電極。在一實施例中，該殼體組件附接至該感測器模組且包括：一軸件，其中該軸件為中空的；及一帽，該帽在該軸件的一第一端上，其中該帽具有一開口以暴露該電容器。

Description

用於腔室條件監測的感測器組件
實施例相關於半導體製造的領域，且特定地相關於用於監測腔室條件的電容感測器。
微電子裝置、顯示裝置、微機電系統(MEMS)等的製造需要使用一個或更多個處理腔室。例如，可使用處理腔室(例如但不限於：電漿蝕刻腔室、電漿增強化學氣相沉積腔室、物理氣相沉積腔室、電漿處理腔室、或離子注入腔室)以製造各種裝置。隨著該等裝置中的規模持續擴大到較小的臨界尺寸，針對均勻及穩定的處理條件(例如，跨單一基板的均勻性、不同批次的基板之間的均勻性、及設施中腔室之間的均勻性)的需求在大批量製造(HVM)環境中變得越來越重要。
處理的非均勻性和不穩定性源自許多不同的來源。這樣的來源之一就是處理本身的條件。亦即，隨著在腔室中處理基板，腔室環境可能改變。例如，在蝕刻處理中，由於再沉積處理，蝕刻副產物可能沉積在腔室的內部 表面上。腔室的內部表面上的再沉積層的堆積可在處理配方的後續迭代中變更電漿化學性質並導致處理偏移。
為了對抗處理偏移，可定期清潔處理腔室。可實作原位腔室清潔(ICC)以重新設定腔室條件。現今，ICC主要基於配方。亦即，執行設定配方以便清潔處理腔室。一些ICC可能使用光發射光譜(OES)系統以用於處理配方的終點決定。然而，沒有辦法直接測量處理腔室的內部表面的條件(例如，再沉積層的厚度、陳化層的厚度等)。
也可開啟處理腔室以便手動清潔處理腔室的部分或更換處理腔室內的磨損的耗材。然而，開啟處理腔室會導致顯著的停機時間，因為需要抽吸處理腔室回降到所需的真空壓力、陳化、且需要在對生產基板進行處理之前對腔室進行重新驗證。開啟處理腔室可以預定的間隔發生(例如，在處理了一定數量的基板之後)，或在偵測到偏離之後。依賴預定間隔可能會導致太頻繁地開啟腔室。因此，生產量減低。在偏離偵測的情況下，在已經對生產基板造成損壞之後對腔室條件進行校正。因此，良率減低。
本文揭露的實施例包括用於處理工具的不同位置的各種感測器組件。在一實施例中，感測器組件包括一感測器模組及一殼體組件。在一實施例中，該感測器模組包括；一基板；一電容器，該電容器具有在該基板上的一第一電極及一第二電極；及一電容至數位轉換器(CDC)，該CDC電耦合至該第一電極及該第二電極。在一實施例中，該殼體組件附接至該感測器模組且包括：一軸件，其中該 軸件為中空的；及一帽，該帽在該軸件的一第一端上，其中該帽具有一開口以暴露該電容器。
在一實施例中，額外的感測器組件包括：一軸件，該軸件具有一第一端及一第二端，其中該軸件為中空的。該感測器組件可進一步包括：一電容器，該電容器在一基板的一第一表面上，其中該基板的一第二表面與該軸件的該第一端交界；及一帽，該帽在該軸件的該第一端上，其中該帽固定該基板抵靠該軸件的該第一端，且其中穿過該帽的一開口暴露該電容器。
額外實施例可包括感測器組件，包括一真空電饋通，其中該真空電饋通包括一第一凸緣，該第一凸緣具有一第一孔洞；及一殼體主體，該殼體主體附接至該真空電饋通，其中該殼體主體具有一內容積、一第一端、及一第二端，且其中該殼體主體包括在該殼體主體的該第一端上的一第二凸緣，該第二凸緣具有一第二孔洞，該第二孔洞在該真空電饋通上與該第一孔洞對齊。在一實施例中，感測器組件進一步包括一軸件，該軸件具有一第一端及一第二端，其中該軸件的該第一端附接至該殼體主體的該第二端，其中該軸件為中空的；及一電容感測器，該電容感測器藉由一帽固定抵靠該軸件的該第二端，其中該帽包括一開口以暴露該電容感測器的一第一電極及一第二電極。
根據本文揭露的實施例的電容感測器組件的使用允許監測該等腔室條件。本文揭露的電容感測器組件允許各種腔室條件的高精度測量。當材料(例如，蝕刻副產物) 沉積在電容感測器的電極上時，偵測到組件的電容感測器模組的電容上的改變。替代地，可藉由電容上的改變來測量材料的移除(例如，在ICC處理期間)。
110:感測器模組
112:感測器
114:CDC
116:控制器
117:計算裝置
210:感測器模組
212:感測器
214:CDC
218:第二墊
219:第一墊
220:基板
221:第一電極
222:第二電極
223:通孔
229:跡線
233:層
241:焊料
242:內部連接
244:黏合劑
300:處理設備
302:處理區域
304:排氣區域
305:基板
310:蓋組件
311:電容感測器組件
311A:側壁感測器組件
311B:蓋感測器組件
311C:處理環感測器組件
311D:排氣區域感測器組件
342:腔室
345:陰極襯墊
361:下電極
995:電漿篩
396:排氣端口
397:處理環
399:電引線
410:感測器模組
411:感測器組件
412:感測器
414:CDC
420:基板
421:第一電極
422:第二電極
441:焊料
443:內部連接
461:蓋
462:軸件
463:主殼體主體
464:板
465:真空電饋通
466:內部容積
467:內容積
471:凹槽
500:處理工具
511:感測器組件
512:感測器
542:腔室
561:帽
562:軸件
563:主殼體主體
565:真空電饋通
572:板
573:凸緣
574:孔洞
575:第一凸緣
576:第一孔洞
577:第二凸緣
578:第二孔洞
579:開口
580:螺紋端
581:開口
584:端口
600:處理工具
611:感測器組件
612:感測器
642:腔室
661:帽
662:軸件
663:主殼體主體
665:真空電饋通
673:凸緣
674:孔洞
675:匹配凸緣
676:孔洞
681:開口
682:開口
683:端口
695:電漿篩
697:處理環
700:處理工具
706:電饋送
707:中心噴嘴
708:蓋組件
711:感測器組件
712:感測器
761:帽
762:軸件
763:主殼體主體
765:真空電饋通
773:凸緣
775:凸緣
789:突出部
800:處理工具
811:感測器組件
812:感測器
842:腔室
861:帽
862:軸件
863:主殼體主體
865:真空電饋通
873:凸緣
874:孔洞
875:第一凸緣
876:第一孔洞
877:第二凸緣
878:第二孔洞
881:開口
884:端口
888:配接器
891:凸緣
900:電漿處理設備
902:處理區域
903:RF電源
904:排氣區域
905:基板
906:氣體源
909:流體源
910:腔室蓋組件
912:上電極
913:絕緣體
914:腔室蓋
916:噴頭板
918:傳熱板
919:流體通道
920:中心歧管
922:外歧管
926:導電氣體入口管
927:氣體入口管
930:流體入口管
931:流體出口管
940:腔室主體組件
941:狹縫閥隧道
942:腔室主體
944:上襯墊組件
947:外壁
948:底部壁
949:內壁
950:狹槽
956:中心區域
957:中心支撐構件
958:波紋管
960:基板支撐組件
961:下電極
962:中空基座
963:致動組件
980:存取管
989:排氣通路
990:排氣組件
991:輻條
995:網狀襯墊
996:排氣端口
997:處理環
1000:處理設備
1002:處理區域
1003:源RF產生器
1004:排氣區域
1005:腔室
1006:氣體源
1010:蓋組件
1013:絕緣層
1016:噴頭板
1018:傳熱板
1019:通道
1020:歧管
1025:偏置功率RF產生器
1027:匹配
1041:狹縫閥隧道
1042:腔室
1049:質量流量控制器
1057:支撐構件
1061:下電極
1096:排氣端口
1097:處理環
1102:系統處理器
1104:主記憶體
1106:靜態記憶體
1108:系統網路介面裝置
1110:視訊顯示單元
1112:字母數字輸入裝置
1114:游標控制裝置
1116:信號產生裝置
1118:次級記憶體
1122:軟體
1126:處理邏輯
1130:匯流排
1131:機器可存取儲存媒體
1160:電腦系統
1161:網路
圖1是根據一實施例的感測器模組和感測器模組與計算裝置之間的通訊網路的示意圖。
圖2是根據一實施例的感測器模組的橫截面圖，可整合在感測器殼體組件中以監測腔室條件。
圖3是根據一實施例的處理工具的示意圖，圖示了感測器模組可定位的示例性位置。
圖4A是根據一實施例的用於在低溫環境中監測腔室條件的感測器組件的橫截面圖。
圖4B是根據一實施例的用於在高溫環境中監測腔室條件的感測器組件的橫截面圖。
圖5A是根據一實施例的處理工具的一部分的部分透視圖，描繪了附接到腔室壁的感測器殼體組件。
圖5B是根據一實施例附接到腔室壁的感測器殼體組件的橫截面描繪。
圖5C是根據一實施例的用於附接到腔室壁的感測器殼體組件的分解透視圖。
圖6A是根據一實施例的處理工具的一部分的部分透視圖，描繪了感測器殼體組件，該感測器殼體組件將感測器模組放置相鄰於處理環。
圖6B是根據一實施例的圖6A中的感測器殼體組件的橫截面描繪。
圖6C是根據一實施例的用於將感測器模組放置接近處理環的感測器殼體組件的分解透視圖。
圖7A是根據一實施例的處理工具的一部分的部分透視圖，描繪了與腔室蓋整合的感測器殼體組件。
圖7B是根據一實施例的整合進入腔室蓋的感測器殼體組件的透視視圖。
圖7C是根據一實施例的整合進入腔室蓋的感測器殼體組件的分解透視圖。
圖8A是根據一實施例的處理工具的一部分的截面圖，描繪了通過處理工具的排氣區域中的端口的感測器殼體組件。
圖8B是根據一實施例的圖8A中的感測器殼體組件的透視視圖。
圖8C是根據一實施例的定位在處理工具的排氣區域中的感測器殼體組件的分解透視圖。
圖9A是根據一實施例的可包括一個或更多個感測器組件的處理工具的橫截面圖。
圖9B是根據一實施例的圖9A中的處理工具的橫截面圖，描繪了存取管和排氣通路的對稱佈局。
圖10是根據一實施例的可包括一個或更多個感測器組件的處理工具的橫截面圖。
圖11根據一實施例圖示可與感測器組件結合使用的示例性電腦系統的區塊圖。
本文描述的系統及方法包括用於監測腔室條件的電容感測器。在以下描述中，闡述了許多特定細節，以便提供對實施例的透徹理解。對於發明所屬領域具有通常知識者而言將顯而易見的是，可在沒有這些特定細節的情況下實現實施例。在其他實例中，未詳細描述公知的態樣以免不必要地混淆實施例。此外，應理解，所附圖式中所展示的各種實施例是說明性表示，且不一定按比例繪製。
如上所述，腔室條件的改變可能影響處理的均勻性和穩定性(例如，跨單一基板的均勻性、不同批次的基板之間的均勻性、及設施中腔室之間的均勻性)。據此，期望監測處理工具內的腔室條件以改善處理均勻性。本文揭露的實施例包括可整合進入處理工具以便監測一個或更多個腔室條件的電容感測器組件。
可監測的一個腔室條件是材料至腔室的內部表面上的沉積(例如，蝕刻副產物的再沉積)。該等再沉積層可能導致電漿化學性質的改變，因此，可能導致處理的非均勻性或不穩定性。另外，對於一些處理，陳化層可設置在腔室的內部表面上。陳化層的改變也可能導致處理非均勻性。這樣，期望監測陳化層的改變。為了限制處理的非均勻性或不穩定性，可監測的額外的腔室條件是腔室內的各種部件的溫度(例如，腔室壁溫度、噴頭溫度等)。另外， 腔室內的一個或更多個部件可被認為是可消耗部件。亦即，在腔室的操作期間，各種部件可能會磨損且最終需要更換。例如，處理環可為一個這樣的可消耗部件。這樣，也期望監測該等可消耗部件的腐蝕程度，以決定何時需要更換以便保持高處理均勻性。
根據本文揭露的實施例的電容感測器組件的使用允許監測該等腔室條件。本文揭露的電容感測器組件允許各種腔室條件的高精度測量。當材料(例如，蝕刻副產物)沉積在電容感測器的電極上時，偵測到組件的電容感測器模組的電容上的改變。替代地，可藉由電容上的改變來測量材料的移除(例如，在ICC處理期間)。
本文揭露的電容感測器組件可定位在處理工具的一個或更多個不同位置中，以便為各種部件提供腔室條件測量。例如，可將感測器組件放置沿著腔室壁、在排氣區域中、與蓋組件整合、及/或接近繞著基板的處理環。本文揭露的實施例包括能夠承受處理腔室內的環境條件的感測器組件。例如，可由實質上抗蝕刻的阻擋層來保護感測器組件。此外，阻擋層也可為抗氟化性的，以便改善信號完整性。亦即，在沒有抗氟化性的情況下，擴散進入阻擋層的氟會引起感測器模組的電容上的改變。感測器組件也可與升高的處理溫度(例如，約攝氏400度或更高)相容。另外，使用限制交叉污染及/或顆粒產生的材料來形成感測器組件。
此外，電容感測器組件允許即時監測腔室條件。這是因為穿過腔室壁的電饋通(例如，真空電饋通)允許處理期間在腔室中監測來自感測器模組的輸出。即時監測允許對處理配方進行前饋調整，以便解決現有處理的非均勻性。
在一實施例中，電容感測器組件(為簡潔起見也稱為感測器組件)可包括感測器模組和感測器殼體組件。感測器模組可包括設置在基板上的電容器(例如，第一電極和第二電極)。感測器模組也可包括電容至數位轉換器(CDC)以用於將來自電容器的電容輸出轉換成為數位信號以用於後續資料處理。
為了整合感測器模組與處理工具，可使用感測器殼體組件來收容感測器模組。感測器殼體組件包括將感測器模組固定在處理腔室內的特徵，同時允許感測器模組的電容器暴露於處理環境。感測器殼體組件也可包括用於與穿過處理工具的腔室壁或腔室蓋的端口交界的部件，以便允許即時捕獲資料。
在特定實施例中，感測器殼體組件包括中空軸件和帽。感測器模組可藉由帽固定而抵靠軸件的端部。穿過帽的孔洞暴露了感測器模組的電容器。中空軸件允許來自感測器模組的內部連接(例如，電線、銷等)受到保護而免受處理環境的影響，並被饋送到真空電饋通以便在不破壞腔室真空的情況下離開腔室。
用於感測器模組的不同位置可導致對感測器殼體組件的各個部件進行修改及修改部件與腔室本身的交界方式。例如，在腔室壁感測器的範例中，軸件可延伸穿過腔室壁中的端口，且真空電饋通可在腔室外部。在蓋感測器的範例中，軸件可從蓋延伸離開而進入腔室，且真空電饋通可被嵌入蓋中。在處理環感測器的範例中，軸件可從底部腔室表面向上延伸，並與相鄰於處理環的電漿篩相交。在該等實施例中，真空電饋通可定位在穿過底部腔室表面的端口內。在排氣區域感測器的範例中，可插入軸件通過穿過腔室壁的端口，且真空電饋通可在腔室壁外部。在一些實施例中，可繞著感測器殼體組件的部分裝配配接器，以便沿著具有任何尺寸的端口提供氣密密封。
在一些實施例中，感測器組件的部分可被視為可消耗部件。例如，可在一定時間週期之後或在偵測到顯著的感測器偏移之後更換感測器模組。感測器殼體組件可輕鬆拆卸以允許簡單更換。在特定實施例中，軸件可具有螺紋端以擰入附接到真空電饋通的主要殼體。這樣，可藉由將新的軸件擰到主要殼體來移除並更換軸件和附接到軸件的其他部件(例如，帽和感測器模組)。在其他實施例中，整個感測器組件可被視為可消耗部件，且可在一定時間週期之後或在偵測到顯著的感測器偏移之後更換整個感測器組件。
現在參考圖1，根據一實施例展示了感測器模組110的示意圖。在一實施例中，感測器模組110包括感測器 112和CDC 114。感測器112是電容感測器。亦即，來自感測器112的輸出是電容。然後，電容輸出可藉由CDC轉換為數位信號，以進行進一步處理。可在ASIC晶片上實作CDC。在一實施例中，感測器模組110由控制器116控制。控制器116也可提供功率(亦即，Vdd)至感測器模組110。控制器116可通訊地耦合至計算裝置117或整合進入計算裝置117。計算裝置117可控制由感測器模組110監測的處理工具的操作。這樣，來自感測器112的電容輸出可用於變更處理配方、清潔排程等，以解決腔室條件非均勻性。
現在參考圖2，根據一實施例展示了感測器模組210的橫截面圖。在一實施例中，感測器模組210包括感測器212和CDC 214。在一實施例中，感測器212可包括基板220、在基板220上的第一電極221、及在基板220上的第二電極222。基板220可包括材料，例如但不限於：矽、氧化矽、氧化鋁、氮化鋁、塑膠、或其他絕緣材料。為了允許製造高批量的感測器，基板220可為與高批量製造(HVM)處理可相容的材料。亦即，基板220可為可用於面板形式、晶圓形式等的材料。
在圖2中，似乎有兩個不同的第一電極221和兩個不同的第二電極222。然而，應理解，第一電極221可在圖2的平面之外連接在一起，且第二電極222可在圖2的平面之外連接在一起。在一實施例中，第一電極221和第二電極222可為與微電子處理操作可相容的導電材料。例如， 用於第一電極221和第二電極222的材料可包括但不限於：鋁、鉬、鎢、鈦、鎳、鉻、及上述之合金。
第一電極221可藉由導電路徑(例如，包括跡線229和通孔223)電耦合到基板220的相對表面上的第一墊219。第二電極222可藉由導電路徑(例如，包括通孔223)電耦合到基板220的相對表面上的第二墊218。在一實施例中，嵌入基板220中的導電路徑(例如，跡線229和通孔223)可包括導電材料，例如但不限於鎢、鉬、鈦、鉭、上述之合金等。在一實施例中，第一墊219和第二墊218可包括材料，例如但不限於：鈦、鎳、鈀、銅等。在一些實施例中，第一墊219和第二墊218可為多層堆疊以改善與CDC 214的整合。例如，第一墊219和第二墊218可包括堆疊，例如鈦/鎳/鈀、鈦/銅/鈀、或其他通常用於內部連接墊的材料堆疊。
在一實施例中，層233可設置在第一電極221、第二電極222、和基板220的表面上。在特定的實施例中，層233可為保形層。亦即，在第一電極221和第二電極222的頂部表面上的層233的厚度可實質相似於在第一電極221和第二電極222的側壁表面上的層的厚度。層233可為處理期間在腔室內保護感測器212的阻擋層。在使用於蝕刻的電漿腔室的特定實施例中，層233可包括金屬氧化物、金屬氟化物、和金屬氟氧化物之一者或更多者。層233可包括材料，例如但不限於：氧化鋁、氧化鎂、氟氧化釔、氟氧化鋯鋯、氧化鋁釔、或氧化鉿。雖然提供了適用於蝕 刻電漿腔室中的層233的材料的範例，應理解，可針對各種處理環境最佳化用於層233的材料。例如，電漿處理腔室、電漿輔助沉積腔室等具有不同的處理環境，可能需要不同的材料以便最小化各種設計問題，例如但不限於：感測器損壞、交叉污染、各種物質的擴散等。
在一實施例中，CDC 214藉由黏合劑244等附接到基板220的背側表面(亦即，與電極221、222相對)。CDC 214藉由內部連接242電耦合到第一墊219和第二墊218。例如，內部連接242可為引線接合等。在一實施例中，內部連接242藉由焊料241耦合到第一墊219和第二墊218。當在低溫環境(例如，低於約攝氏200度)中使用感測器模組210時，使用焊料241將內部連接242附接到墊218、219可能是實用的。在一些實施例中，可僅藉由焊料241將CDC 214固定到基板220。亦即，可省略黏合劑244。在其他實施例中(下面更詳細地描述)，省略了焊料241，以便允許在高溫環境(例如，約攝氏400度或更高)中使用感測器模組210。CDC 214可被實作為ASIC晶片。在一些實施例中，感測器模組210可使用CDC 214內的PN接面以用於溫度監測。在其他實施例中，溫度感測器(未展示)可設置在基板220上。例如，溫度感測器可為電阻溫度偵測器(RTD)、熱電耦(TC)感測器、或熱敏電阻(TR)感測器。
應用電壓至第一電極221和第二電極222產生了跨第一電極221和第二電極222之間的電容器的電荷。電容 器的電容取決於不同的因素，例如第一電極221和第二電極222的幾何形狀、第一電極221和第二電極222之間的間距、及在第一電極221和第二電極222上是否存在材料。
隨著材料被加到第一電極221和第二電極222上(例如，蝕刻處理期間蝕刻副產物的再沉積)或從第一電極221和第二電極222上移除(例如，在ICC處理期間)，電容會改變。電容上的改變是腔室條件上發生改變的指示。取決於第一電極221和第二電極222的設計，感測器212的解析度可約為20aF或更小，且具有約5fF或更小的精確度。據此，可藉由感測器212來偵測腔室條件上的小改變，例如本文所述的該等感測器。
如將在下面更詳細地描述的，感測器模組210可與感測器殼體組件整合以形成感測器組件。整合感測器組件(例如本文所述的該等感測器組件)與處理設備允許了在執行各種處理配方期間、在基板之間的轉換期間、在清潔操作(例如，ICC操作)期間、在腔室驗證期間、或在任何其他期望時間監測腔室條件。此外，感測器組件的架構允許在許多不同位置中固定感測器模組。該彈性允許同時監測處理設備的許多不同部件，以便提供增強的能力來決定腔室偏移的原因。例如，圖3提供了包括在各個位置中的電容感測器組件311的整合的處理設備300的示意圖。
如圖3中所展示，處理設備300可包括腔室342。陰極襯墊345可環繞下電極361。基板305可固定到下電極361。處理環397可環繞基板305，且電漿篩395可環繞處 理環397。在一實施例中，蓋組件310可密封腔室342。腔室342可包括處理區域302和排氣區域304。排氣區域304可接近排氣端口396。
在一些實施例中，側壁感測器組件311A可沿著腔室342的側壁定位。在一些實施例中，側壁感測器組件311A通過腔室342的壁且暴露於處理區域302。在一些實施例中，蓋感測器組件311B與蓋組件310整合且面向處理區域302。在一些實施例中，將處理環感測器組件311C放置相鄰於處理環397。例如，處理環感測器組件311C可與環繞處理環397的電漿篩395整合。在又一實施例中，排氣區域感測器組件311D可位於排氣區域304中。例如，排氣區域感測器組件311D可通過腔室342的底部表面。如所展示，每一感測器組件311包括離開腔室342的電引線399。這樣，可使用感測器組件311來實作即時監測。
現在參考圖4A，根據一實施例展示了感測器組件411的橫截面圖。在一實施例中，感測器組件411可包括感測器模組410。感測器模組410包括感測器412和CDC 414。感測器412包括在基板420上的第一電極421和第二電極422。在一實施例中，CDC 414附接到基板420與電極421、422相對的表面。
在一實施例中，感測器組件411進一步包括用於固定感測器模組410的殼體組件。例如，殼體組件可包括真空電饋通465、主殼體主體463、軸件462、和帽461。圖4A的感測器殼體中所圖示的部件本質上是示例性的。應 理解，個別部件的結構可變化以便適應在處理工具的不同位置中的放置。下方將更詳細地描述不同的感測器殼體的變化。
在一實施例中，感測器模組410藉由帽461固定抵靠軸件462的一端。在一些實施例中，帽461被焊接到軸件462的端。帽461在基板420的頂部表面上延伸且施加力以抵靠基板420的頂部表面，以將基板420固定到軸件462的端。在一些實施例中，軸件462的端可包括凹槽471。密封環(未展示)可定位在凹槽471中。基板420壓迫密封環抵靠軸件462以提供氣密密封。
在一實施例中，帽461包括開口以暴露感測器模組410的電容器(例如，第一電極421和第二電極422)。例如，帽461的頂部表面形成環繞電容器的周邊的唇部。據此，感測器模組410的電容器能夠暴露於處理工具的處理環境。
在一實施例中，軸件462是中空的軸件462。在一些實施例中，軸件462可被稱為「管」。中空的軸件462允許在封閉環境中將來自感測器模組410的內部連接443饋送到真空電饋通465。這樣，內部連接443不會暴露於處理工具的處理環境。在一實施例中，內部連接443藉由焊料441固定到感測器模組410。這樣的連接可適用於低溫處理環境(例如，低於焊料熔化溫度的溫度，例如約攝氏200度或更低)。在該實施例中，低溫也可允許將CDC 414附 接到基板420，因為在該等環境中很可能不會超過CDC 414的操作溫度。
在一實施例中，可藉由板464來密封軸件462與感測器模組410相對的端。密封板464可提供氣密密封至軸件462的內部容積466。在一實施例中，穿過密封板464的電連接允許內部連接443通過板464並繼續至真空電饋通465。
在一實施例中，主殼體主體463可將軸件462機械地耦合到真空電饋通465。例如，軸件462可裝配進入主殼體主體463的內容積467。在一些實施例中，軸件462可移除地耦合到主殼體主體463。移除軸件462的能力允許容易地更換感測器模組410(例如，在一定時間段之後或在偵測到明顯的感測器偏移之後)。亦即，在一些實施例中，軸件462、帽461、及感測器模組410可被認為是「可消耗」部件。軸件可藉由螺釘機構或其他合適的附接特徵而可移除地耦合至主殼體主體。例如，軸件462的端的外表面和主殼體主體463可為螺紋的，使得軸件462可擰入主殼體主體463。在替代實施例中，軸件462和主殼體主體463可為單片零件，也可永久地附接在一起。
現在參考圖4B，根據額外實施例展示了感測器組件411的橫截面圖。圖4B中的感測器組件411針對較高溫度環境最佳化。特定地，CDC 414從基板420移開，且省略了用於內部連接443的焊料441。在一實施例中，CDC 414可移動到主殼體主體463。亦即，CDC 414可定位在主殼體主體463的內容積467中。
另外，為了不受焊料熔化溫度的限制，可藉由其他架構將內部連接443固定到基板420的墊。例如，可使用彈簧機構(例如，撲克針架構)將內部連接443保持抵靠墊，或可將內部連接443焊接到基板420的墊。
現在參考圖5A至5C，根據特定實施例展示了描繪將感測器組件511整合進入處理工具500的腔室542的側壁的圖。
現在參考圖5A，根據一實施例展示了附接到腔室542的壁的感測器組件511的透視視圖。圖5A中的圖描繪了腔室542的外表面(亦即，處理工具500的外部)。在圖5A中，展示了感測器組件511的主殼體主體563和真空電饋通565。感測器組件511的其餘部分被腔室542遮蓋。主殼體主體563和真空電饋通565可位於腔室542外部。
在一實施例中，主殼體主體563與板572交界，板572固定至腔室542而繞著一端口(在圖5A中不可見)。在其他實施例中，可省略板572，且主殼體主體563可直接附接到腔室542。
現在參考圖5B，根據一實施例展示了圖5A的截面視圖，描繪了端口和感測器組件511進入腔室的部件。如所展示，軸件562延伸穿過了穿過腔室542的壁的端口584。帽561裝配在軸件562的端上，並暴露感測器(未展示)於腔室542的內部容積。
現在參考圖5C，根據一實施例展示了可用於壁感測器的感測器組件511的分解透視圖。真空電饋通565可包括具有穿過凸緣573的孔洞574的凸緣573。主殼體主體563可包括具有第一孔洞576的第一凸緣575。真空電饋通565的孔洞574可與主殼體主體的第一孔洞576對齊，以便將兩個部件固定在一起(例如，使用螺栓、螺釘等)。凸緣573和575之每一者可具有任意數量的孔洞，以便將兩個部件固定在一起。
在一實施例中，主殼體主體563可進一步在相對端上包括第二凸緣577。第二凸緣577可具有第二孔洞578。第二孔洞578可用於將主殼體主體563固定到板572或直接固定到腔室542。在一實施例中，第二孔洞578可從第一孔洞576偏移以便提供容易的組裝。
在一實施例中，軸件562包括延長管。在一些實施例中，軸件562包括螺紋端580。螺紋端可被擰入主殼體主體563的開口579(也可為螺紋的)以允許容易的拆卸。這樣，一旦需要更換感測器512，可擰開軸件562且可將新的軸件(具有新的帽561和感測器512)擰到主殼體主體563上。
在一實施例中，感測器512可位於軸件562的端與帽561之間。帽561可被焊接(或以任何其他方式固定)到軸件562。在一實施例中，帽561包括開口581，以便暴露感測器512於處理環境。在一實施例中，主殼體主體563 在殼體主體563和腔室壁之間具有低的熱阻。另外，實施例也可包括與腔室壁共享共用接地的主殼體主體563。
現在參考圖6A至6C，根據特定實施例展示了描繪在處理工具600內接近處理環697的感測器組件611的整合的圖。
現在參考圖6A，根據一實施例展示了處理工具600內部的一部分的部分透視圖。如所展示，感測器組件611從腔室642的內部表面延伸向上，以便將帽661放置相鄰於環繞基板(未展示)的處理環697。在所圖示的特定實施例中，帽661被整合在電漿篩695內。例如，電漿篩695可包括開口682，調整開口682的尺寸以接收帽661。在一些實施例中，電漿篩695可被省略或具有任何所需的結構。
在一實施例中，主殼體主體663可附接到腔室642的內部表面。主殼體主體663可直接附接到腔室642，或真空電饋通665可被定位在腔室642及主殼體主體663之間。軸件662可從主殼體主體663垂直延伸向上。軸件662的高度可適用以便放置帽661的頂部表面，使得與處理環697的頂部表面實質共平面。然而，應理解，在一些實施例中，帽的頂部表面和處理環697的頂部表面之間可能存在偏移。
現在參考圖6B，根據一實施例展示了處理工具600的橫截面圖，描繪了感測器組件611的結構。如所展示，端口683設置穿過腔室642的壁(例如，底部表面)。真空電饋通665可附接到腔室642的內部表面且延伸進入端 口683。亦即，真空電饋通665的一部分可在腔室642的內部容積內且在端口683內。主殼體主體663附接到真空電饋通665，且軸件662垂直延伸遠離主殼體主體663。帽661可與電漿篩695相交。
現在參考圖6C，根據一實施例展示了感測器組件611的分解透視圖。如所展示，真空電饋通665可包括具有孔洞674的凸緣673。在主殼體主體上提供匹配凸緣675和孔洞676，以便將兩個部件固定在一起(例如，藉由螺栓、螺釘等)。在所圖示的實施例中，凸緣675和673之每一者具有四個孔洞676、674。然而，應理解，在凸緣675、673上可包括任何數量的孔洞676、674。
在所圖示的實施例中，軸件662從主殼體主體663延伸而出。在一些實施例中，軸件662和主殼體主體663被展示為單片零件(或永久地附接在一起)。然而，應理解，在一些實施例中，軸件662可移除地固定到主殼體主體663(例如，使用螺釘機構等)。
在一實施例中，感測器612設置在軸件662與主殼體主體663相對的端處。感測器612藉由帽661固定抵靠軸件662。在一實施例中，帽661包括開口681，開口681允許感測器612暴露於處理環境。在一實施例中，主殼體主體663在殼體主體663和電漿篩695之間具有低的熱阻。另外，實施例也可包括與電漿篩695共享共用接地的主殼體主體663。
現在參考圖7A至7C，根據特定實施例展示了描繪感測器組件711整合進入處理工具700的蓋組件708的圖。
現在參考圖7A，根據一實施例展示了處理工具700的蓋組件708的一部分的橫截面視圖。在一實施例中，蓋組件708包括中心噴嘴707，經由中心噴嘴707提供電饋送706。在一實施例中，電饋送706連接到真空電饋通765。真空電饋通765可密封中心噴嘴707的底部。亦即，可將中心噴嘴707的底部表面下方的容積保持於真空壓力，且中心噴嘴707的底部表面上方的容積可處於大氣壓力。
在一實施例中，主殼體主體763可在蓋組件708的真空側中與真空電饋通765交界。軸件762可附接到主殼體主體763且延伸向下進入處理工具700的處理區域。在一實施例中，感測器712放置於軸件762的底部處，且藉由帽761固定在原地。圖7A中的帽761可從感測器712一直延伸回到中心噴嘴707的底部表面。亦即，帽761可環繞軸件762和主殼體主體763兩者。
現在參考圖7B，根據一實施例展示了感測器組件711的一部分的透視圖。為了清楚起見，圖7B中省略了帽761。如所展示，真空電饋通765可包括凸緣773。凸緣773可固定抵靠蓋組件708的中心噴嘴707的底部表面(例如，使用螺栓或其他構件)。在一實施例中，主殼體主體763也可包括凸緣775。凸緣775和凸緣773可藉由通過凸緣775 和773中的孔洞(未展示)的螺栓固定在一起。在一實施例中，軸件762可被可移除地附接到主殼體主體763(例如，使用螺旋機構等)。
現在參考圖7C，根據一實施例展示了感測器組件711的分解透視圖。與圖7B相似，為清楚起見省略了帽761。如所展示，真空電饋通765與主殼體主體763交界。在一實施例中，主殼體主體763可包括突出部789。突出部789的外表面可為螺紋的，且軸件762的內表面可為螺紋的。亦即，在一些實施例中，主殼體主體763可為公部件，而軸件762可為母部件以用於公母耦合佈置。在一實施例中，感測器712藉由帽(未展示)固定抵靠軸件762。在一實施例中，主殼體主體763在殼體主體763和蓋之間具有低的熱阻。另外，來自感測器712的電輸出信號可與蓋上方的RF線圈電屏蔽。這樣，軸件762、主殼體主體763、和帽(未展示)可被RF接地。在一實施例中，可藉由跨軸件762、主殼體主體763、和帽(未展示)的共用接地來實作RF接地。
現在參考圖8A至8C，根據特定實施例展示了描繪感測器組件811整合進入處理工具800的腔室842的底部表面的圖。
現在參考圖8A，根據一實施例展示了處理工具800的腔室842的底部表面的部分截面圖。腔室842的底部表面可具有端口884。端口884可允許存取處理工具800的內區域。例如，端口884可提供對接近處理工具800的排氣系統(未展示)的排氣區域的存取。
在一實施例中，感測器組件811可被插入端口884。感測器組件811可包括真空電饋通865、主殼體主體863、軸件862、感測器812、和帽861。在一實施例中，主殼體主體863和真空電饋通865可放置於腔室842外部，且軸件862可延伸進入端口884。在一些實施例中，軸件862可不完全延伸穿過端口884，而在其他實施例中，軸件862完全延伸穿過端口884。例如，軸件862可延伸穿過端口884，使得感測器812與腔室842的內部表面實質共平面。
在一實施例中，端口884可具有大於軸件862的尺寸(例如，外直徑)的尺寸(例如，直徑)。據此，配接器888可用以完全填充端口884。配接器888可藉由凸緣891固定到腔室842。感測器組件811可固定到配接器888(例如，使用將配接器888連接到主殼體主體863的一個或更多個螺栓或螺釘(未展示))。
現在參考圖8B，根據一實施例展示了感測器組件811和配接器888的透視圖。在一實施例中，配接器888繞著軸件862(不可見)安置。帽861(和不可見的感測器812)可在配接器888的頂部表面上方延伸。
現在參考圖8C，根據一實施例展示了感測器組件811的分解透視圖。在一實施例中，真空電饋通865可包括凸緣873。凸緣873可包括一個或更多個孔洞874。在一實施例中，主殼體主體863可包括具有一個或更多個第一孔洞876的第一凸緣875。第一凸緣875的第一孔洞876可與 真空電饋通865的一個或更多個孔洞874對齊，以便允許真空電饋通865和主殼體主體863耦合在一起。
在一實施例中，主殼體主體863可進一步包括在與第一凸緣875相對的主殼體主體863的端上的第二凸緣877。在一實施例中，第二凸緣877可包括一個或更多個第二孔洞878。在一實施例中，第二凸緣877可用以將主殼體主體863耦合到配接器888的凸緣891。省略了穿過配接器凸緣891的孔洞，但應理解，凸緣891中的孔洞可與第二孔洞878對齊以便接收螺栓、螺釘等。
在所圖示的實施例中，軸件862被展示為固定到主殼體主體863。軸件862和主殼體主體863可為單片結構，或軸件862可以可移除地耦合至主殼體主體863(例如，使用螺釘機構)。在一實施例中，感測器812可藉由帽861固定抵靠軸件862的端。帽861包括開口881，開口881將感測器812暴露於處理環境(例如，排氣區域)。在一實施例中，主殼體主體863在主殼體主體863和處理工具800之間具有低的熱阻。另外，實施例也可包括與處理工具800共享共用接地的主殼體主體863。
在圖5A至8C中，提供了各種感測器組件配置。應理解，該等感測器組件可與任何腔室架構整合。同樣地，可在整個腔室中分佈一個以上的感測器，以監測腔室不同位置處的沉積和移除以及溫度。例如，也可在中心之外跨蓋的蓋上實作感測器；感測器也可垂直定位於牆上不同位置處；感測器也可以120度間隔放置於環上三個位置處， 以用於環腐蝕均勻性監測器；相似地，感測器也可放置在靠近腔室底部處的真空端口的多於一個位置處。相關於圖9A和9B描述了一個這樣的腔室架構的範例，其中可整合各種感測器組件，例如上述的感測器組件。在一實施例中，可將單一感測器組件整合進入處理設備900，或可將兩個或更多個感測器組件整合進入處理設備900。另外，可將兩個或更多個單一類型的感測器組件整合進入處理設備900。例如，兩個或更多個壁感測器組件可整合進入處理設備900。
現在參考圖9A，根據一實施例展示了電漿處理設備900的示意性橫截面圖，電漿處理設備900包括一個或更多個感測器組件，例如本文所述的感測器組件。電漿處理設備900可為電漿蝕刻腔室、電漿增強化學氣相沉積腔室、物理氣相沉積腔室、電漿處理腔室、離子注入腔室、或其他合適的真空處理腔室。如圖9A中所展示，電漿處理設備900通常包括集體封閉處理區域902和排氣區域904的腔室蓋組件910、腔室主體組件940、和排氣組件990。實際上，將處理氣體引導進入處理區域902並使用RF功率將處理氣體點燃成為電漿。基板905位於基板支撐組件960上且暴露於在處理區域902中產生的電漿，以在基板905上執行電漿處理，例如蝕刻、化學氣相沉積、物理氣相沉積、注入、電漿退火、電漿處理、減量、或其他電漿處理。藉由排氣組件990將真空保持在處理區域902中，排氣組件 990經由排氣區域904從電漿處理移除了用過的處理氣體和副產物。
蓋組件910通常包括與腔室主體組件940隔離並由腔室主體組件940支撐的上電極912(或陽極)和封閉上電極912的腔室蓋914。上電極912經由導電氣體入口管926耦合至RF電源903。導電氣體入口管926與腔室主體組件940的中心軸同軸，使得對稱地提供RF功率和處理氣體兩者。上電極912包括附接至傳熱板918的噴頭板916。噴頭板916、傳熱板918、和氣體入口管926均由RF導電材料製成，例如鋁或不銹鋼。
噴頭板916具有中心歧管920和一個或更多個外歧管922以用於將處理氣體分配進入處理區域902。一個或更多個外歧管922外接中心歧管920。中心歧管920經由氣體入口管926從氣體源906接收處理氣體，且外歧管922經由氣體入口管927從氣體源906接收處理氣體，該處理氣體可為與中心歧管920中接收的氣體相同或不同的混合物。噴頭板916的雙歧管配置允許將氣體輸送進入處理區域902的改善的控制。多歧管的噴頭板916相對於常規的單一歧管版本，能夠增強處理結果的中心到邊緣控制。
傳熱流體經由流體入口管930從流體源909輸送到傳熱板918。流體經由設置在傳熱板918中的一個或更多個流體通道919而循環，並經由流體出口管931返回到流體源909。合適的傳熱流體包括水、水基乙二醇混合物、全 氟聚醚(例如，Galden®流體)、油基傳熱流體、或類似流體。
腔室主體組件940包括由抗處理環境的導電材料(例如，鋁或不銹鋼)製成的腔室主體942。基板支撐組件960置中地設置在腔室主體942內，且放置以在對稱地繞著中心軸(CA)的處理區域902中支撐基板905。基板支撐組件960也可支撐環繞基板905的處理環997。腔室主體942包括支撐上襯墊組件944的外凸緣的壁架。上襯墊組件944可由導電、處理可相容材料構成，例如鋁、不銹鋼、及/或氧化釔(例如，氧化釔塗覆的鋁)。實際上，上襯墊組件944將腔室主體942的上部分與處理區域902中的電漿屏蔽，且可移除以允許定期清潔和維護。上襯墊組件944的內凸緣支撐上電極912。絕緣體913位於上襯墊組件944和上電極912之間，以在腔室主體組件940和上電極912之間提供電絕緣。
上襯墊組件944包括附接到內及外凸緣的外壁947、底部壁948、和內壁949。外壁947和內壁949是實質垂直的圓柱形壁。放置外壁947以將腔室主體942與處理區域902中的電漿屏蔽，且放置內壁949以至少部分地將基板支撐組件960的側面與處理區域902中的電漿屏蔽。除了在形成排氣通路989的某些區域中，底部壁948接合內壁949和外壁947。
經由設置在腔室主體942中的狹縫閥隧道941來存取處理區域902，狹縫閥隧道941允許基板905進入基板 支撐組件960和從基板支撐組件960移除。上襯墊組件944具有設置從中穿過的狹槽950以匹配狹縫閥隧道941以允許基板905從中穿過。在電漿處理設備的操作期間，門組件(未展示)關閉狹縫閥隧道941和狹槽950。
基板支撐組件960通常包括下電極961(或陰極)和中空基座962，中心軸(CA)通過其中心，且由設置在中心區域956中且由腔室主體942支撐的中心支撐構件957來支撐。中心軸(CA)也通過中心支撐構件957的中心。下電極961經由匹配網路(未展示)和繞經中空基座962的電纜(未展示)耦合至RF電源903。當將RF功率供應至上電極912和下電極961時，在其間形成的電場將存在於處理區域902中的處理氣體點燃而成為電漿。
將中心支撐構件957密封至腔室主體942，例如藉由緊固件和O形環(未展示)，且將下電極961密封至中心支撐構件957，例如藉由波紋管958。因此，中心區域956與處理區域902密封且可保持在大氣壓力下，同時處理區域902保持在真空條件下。
致動組件963置於中心區域956內且附接到腔室主體942及/或中心支撐構件957。致動組件963提供下電極961相對於腔室主體942、中心支撐構件957、及上電極912的垂直運動。下電極961在處理區域902內的這種垂直運動在下電極961和上電極912之間提供了可變的間隙而允許對在其間形成的電場的增加的控制，繼而提供了對在處理區域902中形成的電漿中的密度更好的控制。另外， 由於基板905由下電極961支撐，基板905和噴頭板916之間的間隙也可變化，造成對跨基板905的處理氣體分佈更好的控制。
在一個實施例中，下電極961是靜電吸座，且因此包括設置在其中的一個或更多個電極(未展示)。電壓源(未展示)相對於基板905偏置一個或更多個電極以產生吸引力，以在處理期間將基板905維持在原位。將一個或更多個電極耦合到電壓源的電纜繞經中空基座962並經由複數個存取管980之一者離開腔室主體942。
圖9B是腔室主體組件940的輻條991內的存取管980的佈局的示意繪圖。如所展示，輻條991和存取管980繞著處理設備900的中心軸(CA)對稱地佈置成輻條圖案。在所展示的實施例中，三個相同的存取管980設置穿過腔室主體942進入中心區域956，以便於從腔室主體942外部供應複數個管道和電纜給下電極961。每一輻條991相鄰於排氣通路989，排氣通路989將中心區域956上方的處理區域902與中心區域956下方的排氣區域904流體耦合。存取管980的對稱佈置進一步在腔室主體942中提供電和熱對稱性，特別是在處理區域902中，以便允許在處理區域902中形成更均勻的電漿，並在處理期間改善對基板905表面上的電漿密度的控制。
類似地，繞著中心軸(CA)對稱地將排氣通路989放置在上襯墊組件944中。排氣通路989允許氣體從處理區域902經由排氣區域904排氣，並經由排氣端口996離開腔 室主體942。排氣端口996繞著腔室主體組件940的中心軸(CA)置中，使得氣體均勻地經由排氣通路989抽出。
再次參考圖9A，將導電的網狀襯墊995放置在上襯墊組件944上。網狀襯墊995可由導電的、處理可相容材料構成，例如鋁、不銹鋼、及/或氧化釔(例如，氧化釔塗覆的鋁)。網狀襯墊995可具有從中穿過形成的複數個孔隙(未展示)。可繞著網狀襯墊995的中心軸對稱地定位孔隙，以允許排放氣體均勻地從中抽出，繼而便於處理區域902中均勻的電漿形成，且允許對處理區域902中的電漿密度和氣體流動更好的控制。在一個實施例中，網狀襯墊995的中心軸與腔室主體組件940的中心軸(CA)對齊。
網狀襯墊995可電耦合到上襯墊組件944。當在處理區域902內存在RF電漿時，尋求至地面的返回路徑的RF電流可沿著網狀襯墊995的表面行進至上襯墊組件944的外壁947。因此，網狀襯墊995的環形對稱配置提供了至地面的對稱RF返回並繞過上襯墊組件944的任何幾何非對稱。
在一實施例中，一個或更多個感測器組件可位於整個處理設備900的各個位置處。例如，感測器組件可位於一個或更多個位置中，例如但不限於沿著腔室942的側壁、在排氣區域904中、相鄰於處理環997(例如，整合進入網狀襯墊995)、或與蓋組件910整合。據此，可決定經由處理設備900在多個位置中的各種腔室條件的偵測。可使用由一個或更多個感測器組件供應的腔室條件以修改一 個或更多個參數，例如，處理配方參數、用於處理設備900的清潔排程、部件更換決定等。
儘管圖9A和9B中的處理設備900提供可受益於包括例如本文所揭露的感測器組件的工具的特定範例，應理解，實施例不限於圖9A和9B的特定結構。亦即，許多不同的電漿腔室結構(例如但不限於微電子製造工業中使用的電漿腔室結構)也可受益於感測器組件的整合，例如本文所揭露。
例如，圖10是根據本揭示案的實施例的可包括一個或更多個電容感測器組件(例如上述)的處理設備1000的橫截面圖。電漿處理設備1000可為電漿蝕刻腔室、電漿增強化學氣相沉積腔室、物理氣相沉積腔室、電漿處理腔室、離子注入腔室、或其他合適的真空處理腔室。
處理設備1000包括接地的腔室1042。在一些情況下，腔室1042也可包括襯墊(未展示)以保護腔室1042的內部表面。腔室1042可包括處理區域1002和排氣區域1004。可使用蓋組件1010來密封腔室1042。處理氣體從一個或更多個氣體源1006經由質量流量控制器1049供應到蓋組件1010並進入腔室1042。接近排氣區域1004的排氣端口1096可在腔室1042內保持期望的壓力，且從腔室1042中的處理移除副產物。
蓋組件1010通常包括上電極，該上電極包括噴頭板1016和傳熱板1018。蓋組件1010藉由絕緣層1013與腔室1042隔離。上電極經由匹配(未展示)耦合到源RF產 生器1003。源RF產生器1003可具有例如在100和180MHz之間的頻率，且在特定的實施例中，在162MHz的頻帶中。來自氣體源1006的氣體進入噴頭板1016內的歧管1020，並經由進入噴頭板1016的開口離開進入腔室1042的處理區域1002。在一實施例中，傳熱板1018包括通道1019，傳熱流體經由通道1019流動。噴頭板1016和傳熱板1018由RF導電材料製成，例如鋁或不銹鋼。在某些實施例中，提供氣體噴嘴或其他合適的氣體分配組件以用於將處理氣體分配進入腔室1042，以代替噴頭板1016(或除了噴頭板1016之外)。
處理區域1002可包括下電極1061，基板1005固定在下電極1061上。環繞基板1005的處理環1097的部分也可由下電極1061支撐。基板1005可經由穿過腔室1042的狹縫閥隧道1041插入腔室1042(或從腔室1042抽出)。為了簡化，省略了用於狹縫閥隧道1041的門。下電極1061可為靜電吸座。下電極1061可由支撐構件1057支撐。在一實施例中，下電極1061可包括複數個加熱區，每一區可獨立控制溫度設定點。例如，下電極1061可包括接近基板1005的中心的第一熱區和接近基板1005的周邊的第二熱區。偏置功率RF產生器1025經由匹配1027耦合到下電極1061。若需要，偏置功率RF產生器1025提供偏置功率以對電漿賦能。偏置功率RF產生器1025可具有例如約2MHz至60MHz之間的低頻，且在特定實施例中，在13.56MHz頻帶中。
在一實施例中，一個或更多個感測器組件可位於整個處理設備1000的各個位置處。例如，感測器組件可位於一個或更多個位置中，例如但不限於沿著腔室1042的側壁、排氣區域1004中、相鄰於處理環1097、及與蓋組件1010整合。據此，可決定經由處理設備1000在多個位置中的各種腔室條件的偵測。可使用由一個或更多個感測器組件供應的腔室條件以修改一個或更多個參數，例如，處理配方參數、用於處理設備1000的清潔排程、部件更換決定等。
現在參考圖11，根據一實施例圖示了處理工具的示例性的電腦系統1160的區塊圖。在一實施例中，電腦系統1160耦合到且控制處理工具中的處理。電腦系統1160可通訊地耦合到一個或更多個感測器模組，例如本文所揭露。電腦系統1160可利用來自一個或更多個感測器模組的輸出，以便修改一個或更多個參數，例如，處理配方參數、用於處理工具的清潔排程、部件更換決定等。
電腦系統1160可連接(例如，網路連接)至區域網路(LAN)、內聯網路、外聯網路或網際網路中的其他機器。電腦系統1160可在客戶端-伺服器網路環境中以伺服器或客戶端機器的能力操作，或作為同級間(或分佈式)網路環境中的同級機器操作。電腦系統1160可為個人電腦(PC)、平板電腦、機上盒(STB)、個人數位助理(PDA)、行動式電話、網路應用設備、伺服器、網路路由器、交換器或橋、或任何能夠執行指令集(依序或其他)的機器以指 定該機器要採取的動作。此外，儘管僅針對電腦系統1160圖示了單一機器，術語「機器」也應被視為包含個別地或聯合地執行一指令集(或多個指令集)的任何機器的集合(例如，電腦)，以執行本文描述的任何一個或更多個方法。
電腦系統1160可包含電腦程式產品，或軟體1122，具有儲存於上的指令的非暫態機器可讀取媒體，可使用該等指令以對電腦系統1160(或其他電子裝置)進行編程以執行根據實施例的處理。機器可讀取媒體包含用於以機器(例如，電腦)可讀取的形式儲存或傳送資訊的任何機制。例如，機器可讀取(例如，電腦可讀取)媒體包含機器(例如，電腦)可讀取儲存媒體(例如，唯讀記憶體(「ROM」)、隨機存取記憶體(「RAM」)、磁碟儲存媒體、光學儲存媒體、快閃記憶體裝置等)、機器(例如，電腦)可讀取傳輸媒體(電、光、聲或其他形式的傳播信號(例如，紅外光信號、數位信號等))等。
在一實施例中，電腦系統1160包含彼此經由匯流排1130通訊的系統處理器1102、主記憶體1104(例如，唯讀記憶體(ROM)、快閃記憶體、諸如同步DRAM(SDRAM)或Rambus DRAM(RDRAM)的動態隨機存取記憶體(DRAM)等)、靜態記憶體1106(例如，快閃記憶體、靜態隨機存取記憶體(SRAM)等)和次級記憶體1118(例如，資料儲存裝置)。
系統處理器1102表示一個或更多個一般用途處理裝置，諸如微系統處理器、中心處理單元等。更特定地， 系統處理器可為複雜指令集計算(CISC)微系統處理器、精簡指令集計算(RISC)微系統處理器、超長指令字(VLIW)微系統處理器、實作其他指令集的系統處理器、或實作指令集的組合的系統處理器。系統處理器1102也可為一個或更多個特殊用途處理裝置，例如特定應用積體電路(ASIC)、現場可編程閘陣列(FPGA)、數位信號系統處理器(DSP)、網路系統處理器等。系統處理器1102經配置以執行處理邏輯1126以用於執行本文描述的操作。
電腦系統1160可進一步包含用於與其他裝置或機器通訊的系統網路介面裝置1108。電腦系統1160也可包含視訊顯示單元1110(例如，液晶顯示器(LCD)、發光二極體顯示器(LED)、或陰極射線管(CRT))、字母數字輸入裝置1112(例如，鍵盤)、游標控制裝置1114(例如，滑鼠)和信號產生裝置1116(例如，揚聲器)。
次級記憶體1118可包含機器可存取儲存媒體1131(或更特定地，電腦可讀取儲存媒體)，其上儲存了一個或更多個指令集(例如，軟體1122)，該等指令集施行本文描述的任何一個或更多個方法或功能。軟體1122也可在由電腦系統1160執行期間完全或至少部分地駐留在主記憶體1104內及/或系統處理器1102內，主記憶體1104和系統處理器1102也構成機器可讀取儲存媒體。可進一步經由系統網路介面裝置1108在網路1161上傳送或接收軟體1122。在一實施例中，網路介面裝置1108可使用RF耦合、光學耦合、聲耦合或電感耦合來操作。
儘管在示例性實施例中將機器可存取儲存媒體1131展示為單一媒體，術語「機器可讀取儲存媒體」應當被視為包含單一媒體或儲存一個或更多個指令集的多個媒體(例如，集中式或分佈式資料庫及/或相關聯的快取及伺服器)。術語「機器可讀取儲存媒體」也應被視為包含能夠儲存或編碼指令集以供機器執行並且使機器執行任何一個或更多個方法的任何媒體。據此，術語「機器可讀取儲存媒體」應被視為包含但不限於固態記憶體，及光學和磁性媒體。
在前述說明書中，已描述了特定的示例性實施例。顯而易見的是，在不脫離所附請求項的範圍的情況下，可對其進行各種修改。據此，說明書和圖式應被視為說明性的而不是限制性的。
範例1：一種感測器組件，包括：一感測器模組，其中該感測器模組包括；一基板；一電容器，該電容器具有在該基板上的一第一電極及一第二電極；及一電容至數位轉換器(CDC)，該CDC電耦合至該第一電極及該第二電極；及一殼體組件，該殼體組件附接至該感測器模組，其中該殼體組件包括：一軸件，其中該軸件為中空的；及一帽，該帽在該軸件的一第一端上，其中該帽具有一開口以暴露該電容器。
範例2：如範例1所述之感測器組件，其中該基板在該軸件的該第一端上。
範例3：如範例2所述之感測器組件，其中該帽固定該基板抵靠該軸件的該第一端。
範例4：如範例3所述之感測器組件，其中該軸件的該第一端包括一凹槽，且一密封環位於該凹槽中，其中該密封環在該基板及該軸件之間被壓迫。
範例5：如範例1至3所述之感測器組件，進一步包括：一板，該板覆蓋該軸件的一第二端，其中該板形成與該軸件的一氣密密封，其中該基板及該板界定該軸件的一內部容積。
範例6：如範例5所述之感測器組件，其中該CDC在該軸件的該內部容積內。
範例7：如範例5所述之感測器組件，其中該殼體組件進一步包括：一殼體主體，其中該軸件插入該殼體主體。
範例8：如範例7所述之感測器組件，其中該CDC在該殼體主體內。
範例9：如範例8所述之感測器組件，其中該CDC藉由內部連接附接至基板，該內部連接延伸穿過軸件的內部容積且通過該板。
範例10：如範例9所述之感測器組件，其中該等內部連接被焊接至基板上的墊，或其中該等內部連接藉由彈簧固定抵靠基板上的墊。
範例11：如範例7至10所述之感測器組件，其中該軸件被擰入殼體主體。
範例12：如範例7至11所述之感測器組件，進一步包括：一真空電饋通，該真空電饋通附接至該殼體主體。
範例13：一種感測器組件，包括：一軸件，該軸件具有一第一端及一第二端，其中該軸件為中空的；一電容器，該電容器在一基板的一第一表面上，其中該基板的一第二表面與該軸件的該第一端交界；及一帽，該帽在該軸件的該第一端上，其中該帽固定該基板抵靠該軸件的該第一端，且其中穿過該帽的一開口暴露該電容器。
範例14：如範例13所述之感測器組件，進一步包括：一板，該板覆蓋該軸件的該第二端處的一開口。
範例15：如範例13或範例14所述之感測器組件，其中該帽被焊接至該軸件。
範例16：如範例13至15所述之感測器組件，其中該軸件接近該第二端的一外部表面為螺紋的。
範例17：如範例13至16所述之感測器組件，進一步包括：一凹槽，該凹槽在該軸件的該第一端中；及一密封環，該密封環在該凹槽中，其中該密封環在該基板及該軸件之間被壓迫以提供一氣密密封。
範例18：如範例13至17所述之感測器組件，進一步包括：一電容至數位轉換器(CDC)，該CDC電耦合至該電容器。
範例19：如範例18所述之感測器組件，其中至該CDC的內部連接使用焊料附接至基板上的墊。
範例20：如範例18所述之感測器組件，其中至該CDC的內部連接使用彈簧附接至基板上的墊，或其中至該CDC的內部連接被焊接至基板上的墊。
範例21：一種處理工具，包括：一腔室，該腔室界定一內部容積；其中該內部容積包括一處理區域及一排氣區域；一蓋，該蓋密封該腔室；一基板支撐件，該基板支撐件在處理區域內，該基板支撐件用於支撐基板及處理環；及一感測器組件，該感測器組件附接至處理工具，其中該感測器組件包括：一感測器模組，其中該感測器模組包括；一基板；一電容器，該電容器具有在該基板上的一第一電極及一第二電極；及一電容至數位轉換器(CDC)，該CDC電耦合至該第一電極及該第二電極；及一殼體組件，該殼體組件附接至該感測器模組，其中該殼體組件包括：一軸件，其中該軸件為中空的；及一帽，該帽在該軸件的一第一端上，其中該帽具有一開口以暴露該電容器；一板，該板覆蓋該軸件的該第二端，其中該板與該軸件形成氣密密封；其中該基板及該板界定該軸件的一內部容積；一殼體主體，其中該軸件附接至該殼體主體；及一真空電饋通，該真空電饋通附接至該殼體主體。
範例22：如範例21所述之處理工具，其中該軸件通過該腔室的一壁，且其中該電容器暴露於處理區域。
範例23：如範例21所述之處理工具，其中該感測器組件與該蓋整合，且其中該電容器暴露於處理區域。
範例24：如範例21所述之處理工具，其中該真空電饋通固定抵靠腔室壁中的一端口，且其中該軸件從該真空電饋通延伸向上以便放置該電容器相鄰於該處理環。
範例25：如範例21所述之處理工具，其中該軸件至少部分地通過腔室壁中的一端口，且暴露於排氣區域。
範例26：一種感測器組件，包括：一真空電饋通，其中該真空電饋通包括一第一凸緣，該第一凸緣具有一第一孔洞；一殼體主體，該殼體主體附接至該真空電饋通，其中該殼體主體具有一內容積、一第一端、及一第二端，且其中該殼體主體包括在該殼體主體的該第一端上的一第二凸緣，該第二凸緣具有一第二孔洞，該第二孔洞在該真空電饋通上與該第一孔洞對齊；一軸件，該軸件具有一第一端及一第二端，其中該軸件的該第一端附接至該殼體主體的該第二端，其中該軸件為中空的；及一電容感測器，該電容感測器藉由一帽固定抵靠該軸件的該第二端，其中該帽包括一開口以暴露該電容感測器的一第一電極及一第二電極。
範例27：如範例26所述之感測器組件，其中該殼體主體進一步包括在該殼體主體的該第二端上的一第三凸緣，該第三凸緣具有一個或更多個第三孔洞，其中該第三孔洞從該等第二孔洞偏移。
範例28：如範例27所述之感測器組件，其中放置該第三凸緣以與一裝設板上的孔洞交界，該裝設板附接至 電漿處理工具的腔室壁的外部表面，且其中該軸件通過該腔室壁。
範例29：如範例27或範例28所述之感測器組件，進一步包括：一配接器，該配接器環繞該軸件，其中該配接器經配置以與電漿處理工具的腔室壁中的一端口交界，其中該軸件藉由該配接器的一厚度，且其中放置該第三孔洞以與該配接器上的孔洞交界。
範例30：如範例26至29所述之感測器組件，其中該軸件的一內部藉由一板與該殼體主體的該內容積分開。
範例31：如範例26至30所述之感測器組件，其中該軸件擰入該殼體主體。
範例32：如範例26至31所述之感測器組件，其中該帽被焊接至該軸件。
範例33：如範例26或範例32所述之感測器組件，其中該等第一孔洞經配置以與進入電漿處理腔室的腔室的內部表面的孔洞交界，且其中該真空電饋通插入穿過腔室壁的一端口。
範例34：如範例33所述之感測器組件，其中該軸件具有一長度，該長度足以將電容感測器的頂部表面放置而實質平行於電漿篩，該電漿篩環繞電漿處理腔室的處理環。
範例35：如範例26至34所述之感測器組件，其中該帽環繞該軸件及該殼體主體。
範例36：如範例35所述之感測器組件，其中該帽固定抵靠電漿處理工具的蓋組件的內部表面。
範例37：如範例26至35所述之感測器組件，進一步包括：一電容至數位轉換器(CDC)，該CDC電耦合至該電容感測器。
範例38：如範例37所述之感測器組件，其中該CDC在該軸件內。
範例39：如範例37所述之感測器組件，其中該CDC在該殼體主體內。
範例40：如範例26至39所述之感測器組件，其中該軸件的該第二端包括一凹槽，且一密封環在該凹槽中，其中該密封環在該基板及該軸件之間被壓迫。
210:感測器模組
212:感測器
214:CDC
218:第二墊
219:第一墊
220:基板
221:第一電極
222:第二電極
223:通孔
229:跡線
233:層
241:焊料
242:內部連接
244:黏合劑

Claims (8)

  1. 一種感測器組件，包括：一感測器模組，其中該感測器模組包括；一基板；一電容器，該電容器具有在該基板上的一第一電極及一第二電極；及一電容至數位轉換器(CDC)，該CDC電耦合至該第一電極及該第二電極；及一殼體組件，該殼體組件附接至該感測器模組，其中該殼體組件包括：一軸件，其中該軸件為中空的，該軸件具有一第一端，且其中該感測器模組的該基板側向地在該軸件的該第一端上垂直地延伸；及一帽，該帽在該軸件的該第一端上，其中該帽具有一開口以暴露該電容器。
  2. 如請求項1所述之感測器組件，其中該基板在該軸件的該第一端上。
  3. 如請求項2所述之感測器組件，其中該帽固定該基板抵靠該軸件的該第一端。
  4. 如請求項3所述之感測器組件，其中該軸件的該第一端包括一凹槽，且一密封環位於該凹槽中，其中該密封環在該基板及該軸件之間被壓迫。
  5. 如請求項1所述之感測器組件，進一步包括： 一板，該板覆蓋該軸件的一第二端，其中該板形成與該軸件的一氣密密封，其中該基板及該板界定該軸件的一內部容積。
  6. 如請求項5所述之感測器組件，其中該CDC在該軸件的該內部容積內。
  7. 如請求項5所述之感測器組件，其中該殼體組件進一步包括：一殼體主體，其中該軸件插入該殼體主體。
  8. 如請求項7所述之感測器組件，進一步包括：一真空電饋通，該真空電饋通附接至該殼體主體。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4432238A (en) * 1982-07-22 1984-02-21 Tward 2001 Limited Capacitive pressure transducer
SE507933C2 (sv) 1996-07-15 1998-07-27 Asea Brown Boveri Förfarande, anordning och sensor för att kapacitivt detektera fält och spänning samt användning därav
US8226769B2 (en) 2006-04-27 2012-07-24 Applied Materials, Inc. Substrate support with electrostatic chuck having dual temperature zones
US8562316B2 (en) * 2007-09-20 2013-10-22 Hitachi, Ltd. Variable capacity vane pump
US9074285B2 (en) * 2007-12-13 2015-07-07 Lam Research Corporation Systems for detecting unconfined-plasma events
US8287650B2 (en) 2008-09-10 2012-10-16 Applied Materials, Inc. Low sloped edge ring for plasma processing chamber
US8633423B2 (en) 2010-10-14 2014-01-21 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for controlling substrate temperature in a process chamber
US9245786B2 (en) 2011-06-02 2016-01-26 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for positioning a substrate using capacitive sensors
TW201325326A (zh) 2011-10-05 2013-06-16 Applied Materials Inc 電漿處理設備及其基板支撐組件
US10083883B2 (en) 2016-06-20 2018-09-25 Applied Materials, Inc. Wafer processing equipment having capacitive micro sensors
JP7007802B2 (ja) 2017-02-01 2022-01-25 バンドー化学株式会社 センサ及びセンサ装置
US10763143B2 (en) 2017-08-18 2020-09-01 Applied Materials, Inc. Processing tool having a monitoring device
US20200072651A1 (en) 2018-08-30 2020-03-05 Sensata Technologies, Inc. Fluid level sensor apparatus with inter-digitated planr capacitors for directly inserting into a fluid
JP7283148B2 (ja) 2019-03-14 2023-05-30 富士通株式会社 赤外線検出器、これを用いた撮像装置、及び赤外線検出器の製造方法

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