(57)【要約】【課題】少なくとも一つの重量軽減特徴部分を持つ基板状無線センサ（１１２、１１８）を提供する。【解決手段】この特徴部分は、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、又はセラミック等の、センサを形成する材料を含む。特徴部分は、更に、貫通した又は部分的な孔（１２４）やストラット等の、一つ又はそれ以上の構造的な適応を含む。【選択図】図１
2007528611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体加工工具で使用するための基板状センサシステムであって、前記センサが、半導体加工工具内の状態を感知するためのセンサを有するハウジングを含み、
前記センサシステムが標準的な大きさのウェーハと似た形体を備えており、
前記ハウジングが金属で形成されていることを特徴とするセンサ。
【請求項２】
請求項１記載のセンサにおいて、前記金属がアルミニウムであることを特徴とする、センサ。
【請求項３】
請求項１記載のセンサにおいて、前記金属がマグネシウムであることを特徴とする、センサ。
【請求項４】
請求項１記載のセンサにおいて、前記ハウジングが酸化アルミニウムでコーティングされていることを特徴とする、センサ。
【請求項５】
請求項１記載のセンサにおいて、前記ハウジングがニッケルでコーティングされていることを特徴とする、センサ。
【請求項６】
請求項１記載のセンサにおいて、前記ハウジングがセラミックでコーティングされていることを特徴とする、センサ。
【請求項７】
請求項１記載のセンサにおいて、前記センサが、センサを通って部分的に延びる孔を画成することを特徴とする、センサ。
【請求項８】
請求項７記載のセンサにおいて、前記孔がエッチングによって形成された孔であることを特徴とする、センサ。
【請求項９】
半導体加工工具で使用するための基板状センサシステムであって、前記センサが、半導体加工工具内の状態を感知するためのセンサを有するハウジングを含み、
前記センサシステムが、標準的な大きさのウェーハと似た形体を備えており、
前記ハウジングがセラミックで形成されていることを特徴とする、センサ。
【請求項１０】
請求項９記載のセンサにおいて、前記ハウジングが酸化アルミニウムでコーティングされていることを特徴とする、センサ。
【請求項１１】
請求項９記載のセンサにおいて、前記ハウジングがニッケルでコーティングされていることを特徴とする、センサ。
【請求項１２】
請求項９記載のセンサにおいて、前記センサが、センサを通って部分的に延びる孔を画成することを特徴とする、センサ。
【請求項１３】
請求項１２記載のセンサにおいて、前記孔がエッチングによって形成された孔であることを特徴とする、センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改良型の基板状無線センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体加工システムは、極めて清浄な環境及び極めて精密な半導体ウェーハの移動を特徴とする。産業は、半導体ウェーハ等の基板を半導体加工システム内の様々な加工ステーションの周囲で必須の精度で移動させる上で、高精度ロボットシステムに全幅の信頼を置いている。
【０００３】
このようなロボットシステムの信頼性のある効率的な作動は、構成要素の精密な位置決め、整合、及び／又は平行性で決まる。ウェーハが正確に位置決めされていると、ウェーハが誤ってウェーハ加工システムの壁に擦り付けられたりすることが最少になる。ウェーハをプロセスチャンバのプロセス台に正確に配置することは、プロセスの歩留りを最適化するために必要とされる。半導体加工システム内の表面間の正確な平行性は、ロボットのエンドエフェクタからウェーハキャリヤシェルフ、予備整合器真空チャック、負荷ロックエレベータシェルフ、プロセスチャンバの搬送ピン、及び／又は台までの搬送中の基板の滑りやずれを最少にする上で重要である。ウェーハが支持体に対して滑るとき、粒子が掻き取られ、これにより歩留りが低下する。構成要素が誤って配置されたり位置が合っていない場合には、それが１ｍｍの何分の一であっても、半導体加工システム内の様々な構成要素の協働に影響を及ぼし、歩留り及び／又は品質を低下する。
【０００４】
最初の製造でこの正確な位置決めを達成しなければならず、システムの使用中に維持しなければならない。構成要素の位置は、通常の磨耗のため、又は保守、修復、変更、又は交換等の手順により変化してしまう。従って、半導体加工システムの様々な構成要素の比較的小さな位置の変化を自動的に計測し較正することが非常に重要になる。
【０００５】
従来、基板の傾きや半導体システム内での加速度等の情報を無線で送出するため、半導体加工システムを通って移動できるウェーハ等の基板の形態の基板状センサを提供する試みがなされてきた。本明細書中で使用されているように、「基板状」という用語は、半導体ウェーハ、液晶ディスプレーのガラスパネル、又はレチクル等の基板の形態のセンサを意味しようとするものである。半導体加工システムの加工環境内の多くの内部状態を計測できるように、追加の種類の検出器を含む基板状無線センサを提供する試みがなされてきた。基板状無線センサにより、加工機器に亘る様々な点で、内部環境を損なうことなく、並びに基板取り扱い機構及び製造プロセス（例えば焼成、エッチング、物理的蒸着、化学的蒸着、コーティング、濯ぎ洗い、乾燥、等）の邪魔にならずに計測を行うことができる。例えば、基板状無線センサは、真空チャンバにベント孔を設けたりポンプで負圧にする必要がなく、実際の加工中に損なわれる以上に超清浄環境を高度に汚染する危険がない。基板状無線センサの形状因子により、観測上の不確実性を最少にして、プロセスの状態を計測できる。
【０００６】
基板状無線センサが実際の半導体加工環境を通って輸送されるため、こうしたセンサが環境自体に悪影響を及ぼさないことが重要である。かくして、このようなセンサは、粒子もガスも出してはならない。更に、このようなセンサを通常の基板と同様に半導体加工環境内の全ての位置まで移動させることができるようにするために、センサの寸法は、少なくとも基板の最大の大きさと同様に小さくなければならず、好ましくはこれよりも小さくなければならない。最後に、センサの計測の精度を確保するため、センサの重量により取り扱い装置に何らかの大きな撓み又は他の形態のずれを生じてはならない。かくしてこのようなセンサは、比較的軽量でなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
かくして、現在、基板状無線センサの分野において、清浄で軽量でロープロファイルとなるように構成されている装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一つの特徴によれば、少なくとも一つの重量を低減された特徴部分を持つ基板状無線センサが提供される。この特徴部分には、センサを形成する、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、又はセラミック等の種類の材料が含まれる。この特徴部分には、更に、通孔又は部分的な孔、及びストラット等の一つ又はそれ以上の構造上の適合が含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、ウェーハコンテナ１００、ロボット１０２、及び簡単にボックスとして示すシステム構成要素ステーション１０４を含む半導体ウェーハ加工環境の概略図である。ウェーハコンテナ１００は、３枚のウェーハ１０６、１０８、１１０、及び本発明の実施例による基板状無線センサ１１２を収容した状態で示してある。図１から明らかなように、センサ１１２は、好ましくは、半導体ウェーハ加工環境内でウェーハ自体と同じ方法で移動できる形状因子で実施されている。従って、本発明の実施例は、システムを通してあたかもウェーハ等の基板であるかのように移動されるのに十分に低い高さを持つ基板状無線センサ１１２を提供する。例えば、約９ｍｍ以下の高さが条件に合っていると考えられている。好ましくは、センサの重量はウェーハ１、２枚分であり、例えば約１２５ｇ乃至約２５０ｇの重量が条件に合っていると考えられている。約２５ｍｍのスタンドオフ距離が多くの用途の必要条件を満たすと考えられているが、用途によっては異なるスタンドオフ距離が必要とされる。本明細書中で使用されているように、「スタンドオフ距離」は、センサの底部分からターゲットまでの呼称距離である。センサの直径は、好ましくは、３００ｍｍ、２００ｍｍ、又は１５０ｍｍといった半導体ウェーハの標準的な直径の一つと合致する。
【００１０】
センサ１１２は、好ましくは、軽量で寸法が安定した材料から形成される。センサ１１２は、好ましくは、アルミニウム合金、アルミニウム、マグネシウム、及び／又はセラミック等の剛性が高いベース材料から形成される。センサハウジング自体は、機械的又は化学的性質を改善するため、アルミニウム酸化物、ニッケル、又はセラミックスを含む任意の適当なコーティングが施されていてもよい。
【００１１】
基板状センサで立体的オフセットを正確に計測するため、センサを実際の基板と同様に変形させることが重要である。一般的なウェーハ寸法及び特徴は、以下の仕様、即ち、半導体機器材料国際規格であるＳＥＭＩ  Ｍ１−０３０２「研磨済単晶シリコンウェーハについての仕様」（ｗｗｗ．ｓｅｍｉ．ｏｒｇ．）に見いだすことができる。縁部が支持された３００ｍｍのシリコンウェーハの中心は、自重により約０．５ｍｍ垂れ下がる。センサの変形と上述の実際のウェーハの変形との相違は、センサの計測精度よりも遙かに小さくなければならない。好ましい実施例では、基板状センサの剛性により、実際のシリコンウェーハとほぼ同程度撓む。従って、屈撓の相違を補正するための補償を全く必要としない。別の態様では、補償ファクタを計測値に加えてもよい。同様に、基板状センサの重量は、更に、その支持体を撓ませる。基板支持体は、エフェクタ、台、搬送ピン、シェルフ、等を含むが、これに限定されない。支持体の撓みの相違は、センサ及び基板の重量差並びに基板支持体の機械的剛性の両方の関数である。センサによる支持体の撓みと基板による支持体の撓みとの間の差もまた、センサの計測精度よりも遙かに小さくなければならず、又は撓みの差を適当な計算によって補償しなければならない。
【００１２】
従来技術では、技術者は、真空搬送ロボット端エフェクタとプロセスチャンバ台との整合（位置合わせ）を、プロセスチャンバの蓋を取り外した後、又は蓋の透明な窓を通してこれらを見ることによって繰り返し調節してきた。場合によっては、適当な基準マークを設けるため、先ず最初に、ぴったりと嵌着する固定具またはジグをプロセス台に配置しなければならない。基板状センサは、改良された、技術者によって補助される、整合方法を可能にする。基板状センサは、整合される対象物の画像を、カバー取り外し工程無しで、窓を通して見るよりも高い明瞭性で提供する。基板状無線センサは、時間を大幅に短縮し、整合の再現性を向上させる。
【００１３】
基板状無線センサは、無線によってアナログカメラ画像を伝達できる。
【００１４】
好ましい実施例は、メモリーに記憶されたデジタル画像の全て又は一部を表示又は分析用の外部システムに伝達するため、基板状無線センサの機械ビジョンサブシステムを使用する。ディスプレーは受信機の近くに配置されていてもよく、又は画像データをデータネットワークを通して遠隔のディスプレーに中継してもよい。好ましい実施例では、通信チャンネルのノイズによる画像品質の劣化を最小にするため、カメラ画像をデジタルデータストリームとしてエンコードして伝達する。必要とされるデータ転送速度を最小にするため、周知のデータ整理方法のうちの任意の方法を使用してデジタル画像を圧縮してもよい。データ転送速度は、更に、前の画像から変化した画像の部分だけを伝達することによって、大幅に減少できる。基板状センサ又はディスプレーは電子クロスヘア又は他の適当なマークを重ねることによって、技術者が整合品質を評価するのを補助してもよい。
【００１５】
視覚的補助は手作業の方法よりも便利であるけれども、それでも、技術者の判断が整合の再現性に影響を及ぼす。基板状無線センサのカメラが捕捉した画像は、予測位置からのパターンのずれを計測するため、二次元正規化相関（ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ  ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）を含む多くの周知の方法を使用して分析できる。パターンは、ビジョンシステムが認識するように調整された画像の随意の部分であってもよい。パターンは、システムによって記録されてもよい。数学的に記載したパターンを製造時に定着してもよいし、使用の時点でプログラムしてもよい。従来の二次元正規化相関は、パターン画像の大きさの変化に敏感である。簡単なレンズシステムを使用する場合には、倍率が対物距離に比例して変化する。画像又は基準のいずれかを繰り返し基準化することによってパターンオフセット計測性能を高めることができる。最良の相関をもたらす基準化は、パターンの大きさがわかっている場合には倍率を示し、又は基準パターンが記録されている場合に使用される場合には倍率は周知である。
【００１６】
画像平面内のピクセルと対物平面内のピクセルとの間の対応が周知である場合には、標準計測単位でオフセットが報告される。これらのオフセットは、技術者又は機械のコントローラーにとって、ピクセルといった随意の単位よりも判断が容易である。例えば、オフセットは、オペレータがシステムを報告された量だけ簡単に調節できるように、ｍｍに関して提供されてもよい。オフセットを標準的な単位で得る上で必要な計算は、手作業で行ってもよいし外部のコンピュータで行ってもよく、又は優先的にセンサ自体内で行ってもよい。センサが必要な情報を画像から取り出す場合、最少量の情報が伝達され、技術者又は外部コンピュータに加わる計算負荷は最少である。このようにして、整合の再現性を改善するために客観的判断基準を使用してもよい。自動オフセット計測は、技術者の判断によるばらつきをなくすことによって、整合の再現性を改善する。
【００１７】
半導体加工機器の整合中及び較正中、エンドエフェクタを第２基板支持構造に対して正しく位置決めすることばかりでなく、両基板支持構造を互いに平行しておくことも重要である。好ましい実施例では、二つの基板支持体間の立体的関係を計測するのに基板状無線センサの機械ビジョンサブシステムを使用する。例えば、ロボット式エンドエフェクタが基板状無線センサを搬送位置の近くに保持し、６自由度の立体的オフセットの計測を、センサカメラから、向き合った基板支持体上に配置されたパターンに対して行ってもよい。６自由度の一つの組は、ヨー、ピッチ、及びロール、並びに直交座標系のｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸に沿った変位である。しかしながら、本明細書の精神及び範囲から逸脱することなく、この他の座標系を使用してもよいということは当業者には明らかであろう。平行性及び直交座標系のオフセットの両方を同時に計測することにより、技術者又はコントローラーは満足のいく整合を客観的に決定できる。コントローラーを使用した場合、技術者の介在を必要としない整合を完全に自動化できる。自動整合は、システム性能及び有効性を最適にする計画的予防保守ルーチンに組み込まれてもよい。
【００１８】
非常に一般的な意味で、ロボットシステム１０２の作動及び自動較正は、センサ１１２を選択し、基準ターゲット１１４まで運ぶようにロボット１０２に対して指令をすることによって行われる。ひとたび指令がなされると、ロボット１０２は様々なリンクを適切に作動し、エンドエフェクタ１１６をセンサ１１２の下に滑り込ませることによってセンサ１１２をコンテナ１００から取り出す。取り出した後、ロボット１０２はセンサ１１２を基準ターゲット１１４の真上に動かし、センサ１１２内の光学式画像獲得システム（図１には示さず）により基準ターゲット１１４の画像を得ることができるようにする。論理に基づいたターゲットパターンの知識に基づき、センサとターゲット１１４との間の立体的オフセットが計測される。計測値の計算はセンサ内で行ってもよいし外部コンピュータで行ってもよい。基準ターゲット１１４の正確な位置及び配向の論理に基づいた知識に基づいて、その立体的オフセットを分析し、センサ１１２を取り上げるロボット１０２が発生する取り上げエラーを決定する。内部コンピュータ又は外部コンピュータのいずれかにより、システムはセンサ１１２の取り上げプロセスによって導入される全てのエラーを補償することができる。
【００１９】
この情報により、システム構成要素１０４上のターゲット１１６等の追加のターゲットの画像を獲得してシステム構成要素１０４の正確な位置及び配向を計算するのにセンサ１１２を使用できる。このプロセスを繰り返すことにより、ロボット１０２のコントローラーは、半導体加工システム内の全ての構成要素の精密な位置を正確にマッピングできる。このマッピングにより、好ましくは、位置及び配向の情報を少なくとも３自由度で、好ましくは６自由度（ｘ、ｙ、ｚ、ヨー、ピッチ、及びロール）で発生する。マッピング情報は、任意の構成要素の６自由度での位置及び配向を、任意の他の構成要素の６自由度での位置及び配向に関して機械的に調節するため、技術者が使用できる。基板状無線センサが提供する正確な計測値は、好ましくは、技術者の判断によるばらつきを最少にし又は減少するのに使用される。好ましくは、較正プロセスを自動化するロボット又はシステムにこの位置情報が報告される。全ての機械的調節の完了後、基板状センサを使用して残りの整合エラーを計測する。６自由度のオフセット計測値を使用し、ロボット及び／又はシステムコントローラーのメモリーに記憶された点の座標が調節される。このような点には、エンドエフェクタがＦＯＵＰ第１スロット基板搬送点に配置されている場合の空中基板取り扱いロボットの位置、エンドエフェクタがＦＯＵＰ第２５スロット基板搬送点に配置されている場合の空中基板取り扱いロボットの位置、エンドエフェクタが基板予備整合器基盤搬送点に配置されている場合の空中基板取り扱いロボットの位置、エンドエフェクタが負荷ロック基板搬送点に配置されている場合の空中基板取り扱いロボットの位置、エンドエフェクタが空中基板取り扱いシステムのフレームに取り付けられた基準ターゲットに配置されている場合の空中基板取り扱いロボットの位置、エンドエフェクタが負荷ロック基板搬送点に配置されている場合の真空搬送ロボットの位置、エンドエフェクタがプロセスチャンバ基板搬送点に配置されている場合の真空搬送ロボットの位置、及びエンドエフェクタが真空搬送システムのフレームに取り付けられたターゲットに配置されている場合の真空搬送ロボットの位置が含まれるが、これらに限定されない。
【００２０】
本発明の変形例は、計測値を記憶し報告する。リアルタイム無線通信は、幾つかの半導体加工システムでは実際的ではない。システムの構造が無線通信を妨害してしまう場合がある。無線通信エネルギが基板加工システムの正確な作動に干渉してしまう場合がある。こうした場合には、センサ１１２は、好ましくは、様々なターゲットまで運ばれるとき、後にホストに伝送するため、値を記録することできる。センサ１１２がその画像獲得システム又は他の適当な検出器を使用してもはや動いていないことを認識したとき、センサ１１２は、好ましくは、オフセットの時間及び値を記録する。後に、センサ１１２がそのホルスター（図示せず）に戻されたとき、センサ１１２は記憶した時間及び値を再び呼び出して、このような情報をホストに伝送できる。このような伝送は、電気伝導、光学的信号、誘導結合、又は任意の他の適当な手段によって行うことができる。基板状無線センサの記憶及び報告動作により、潜在的には、信頼性が向上し、費用が低下し、システムの調整許容サイクルが短くなる。更に、ＲＦエネルギがセンサ又はそのホルスターの近くにある敏感な機器と相互作用する可能性をなくす。記憶及び報告動作は、更に、リアルタイム無線通信チャンネルの一時的中断の解消にも使用できる。
【００２１】
図２は、本発明の実施例による基板状無線センサ１１８を上方から見た斜視図である。センサ１１８は、重量の低減を図る手法に関してのみ、図１に示すセンサ１１２と異なっている。詳細には、センサ１１２は、直径が３００ｍｍのウェーハ等の標準的な大きさのウェーハを受け入れることができる外周１２２内に中央センサ部分１２０を吊るため、多数のストラット１１８を使用する。これとは対照的に、センサ１１８は多数の通孔１２４を使用する。これらの孔もまた、センサ１１８の重量を軽減する。必要な重量軽減を行うため、孔のこの他のパターンを使用してもよい。更に、ハウジング設計を強度、剛性、及び重量について最適化できるように、図１に示すような補剛リブを単独で使用してもよいし、軽量化孔と組み合わせて使用してもよい。更に、例えばセンサの幾つかの部分を中空にし及び／又はこれらの部分を軽量材料で充填するといった追加の重量低減設計が考えられる。使用できるこの他の重量低減特徴及び補強特徴には、円形の孔、スポーク、格子、ハニカム等が含まれる。別の態様では、単晶シリコン等の結晶質基板に例えばエッチングによって孔を形成してもよい。不必要な部分を除去して重量を低減することにより、長期間に亘る無線作動を提供する比較的大型の電池、及び／又は信号の状態を更に強力にし、追加の検出モード及び／又はリアルタイム無線通信を提供する追加の構成要素を設けることができる。
【００２２】
センサ１１２及びセンサ１１８は、両方とも、中央領域１２０を使用する。中央部分１２０の下側の一部は、図３に示すように、アクセス孔１２６の上に直接配置されている。アクセス孔１２６により、照光器１２８及び画像獲得システム１３０は、ロボット１０２がセンサ１１８を移動させるとき、センサ１１８の下に配置されたターゲットの画像を獲得できる。
【００２３】
図４は、本発明の実施例による部分１２０の概略図である。部分１２０は、好ましくは多数の構成要素が取り付けられた回路基板１４０を含む。詳細には、好ましくは電池１４２が回路基板１４０に取り付けられ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１４４に電力管理モジュール１４６を介して接続されている。電力管理モジュール１４６により、デジタル信号プロセッサ１４４に適正な電圧レベルが確実に提供される。好ましくは電力管理モジュール１４６は、テキサスインスツルメンツ社からＴＰＳ５６０２の商品名で入手できる電力管理集積回路である。更に、デジタル信号プロセッサ１４４は、好ましくは、テキサスインスツルメンツ社からＴＭＳ３２０Ｃ６２１１の商品名で入手できるマイクロプロセッサである。デジタル信号プロセッサ１４４はメモリーモジュール１４８に接続される。このメモリーモジュールは、任意の種類のメモリーの形態をとることができる。しかしながら、好ましくは、メモリー１４８は、好ましくは１６Ｍｘ１６の大きさのシンクロナスダイナミックランダムアクセスメモリー（ＳＤＲＡＭ）でできたモジュールを含む。モジュール１４８は、更に、好ましくは、２５６Ｋｘ８の大きさのフラッシュメモリーを含む。フラッシュメモリーは、プログラム、較正データ及び／又は追加の他の比較的変更データ等の不揮発性データを必要に応じて記憶する上で有用である。ランダムアクセスメモリーは、獲得した画像やプログラムの作動と関連したデータ等の揮発性データを記憶する上で有用である。
【００２４】
好ましくは多数の発光ダイオード（ＬＥＤｓ）を含む照光モジュール１５０、及び画像獲得システム１５２が、カメラコントローラー１５４を通してデジタル信号プロセッサ１４４に接続されている。カメラコントローラー１５４は画像の獲得及び照光を容易にし、かくして、関連した信号を、デジタル信号プロセッサ１４４によって指令された通りにＬＥＤ及び画像獲得システム１５２に提供する。画像獲得システム１５２は、好ましくは、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）又は相補的金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）画像装置等の領域アレイデバイスを含む。こうしたデバイスは、好ましくは、画像をアレイ上に焦合する光学系１５６に連結される。好ましくは、画像獲得デバイスは、コダック社からＫＡＣ−０３１０の商品名で入手できる。デジタル信号プロセッサ１４４は、更に、好ましくは多数のＩ／Ｏポート１５８、１６０を含む。これらのポートは、好ましくは、デジタル信号プロセッサ１４４と追加のデバイスとの間の通信を容易にするシリアルポートである。詳細には、シリアルポート１５８は、このポート１５８を通って送出されたデータが無線周波数モジュール１６２を介して外部デバイスに連結されるように、無線周波数モジュール１６２に接続される。一つの好ましい実施例では、無線周波数モジュール１６２は、周知のブルートゥース標準、即ちブルートゥースＳＩＧ（ｗｗｗ．ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ．ｃｏｍ）から入手できるブルートゥースコアスペシフィケーション１．１版（２００１年２月２２日）に従って作動する。モジュール１６２の一例は、ミツイ社からＷＭＬ−Ｃ１１の表品名で入手できる。
【００２５】
検出器１６４は任意の適当な形態をとることができ、半導体加工システム内の任意の追加の状態についての関連情報を提供する。このような検出器は、一つ又はそれ以上の温度計、加速度計、傾斜計、コンパス（磁界方向検出器）、光検出器、圧力検出器、電界強度検出器、磁界強度検出器、酸性度検出器、音響検出器、湿度検出器、化学成分活性度検出器、又は任意の他の種類の適当な検出器のうちの一つ又はそれ以上を含んでいてもよい。
【００２６】
図５は、回路基板２０２に取り付けられた画像獲得システム１５２の概略図である。ラベル２０４が、全体に、回路基板２０２の後側に配置されている。透明コーティング又はレンズ２０６が画像獲得デバイス１５２の基端側に配置されている。チューブ状通路２０８が回路基板２１２の孔２１０を通って延びており、ここにレンズ２１４が配置されている。レンズ２１４の外周及びチューブ２０８の内径には、画像焦点を変化させるのにチューブ２０８内でのレンズ１４の回転を使用できるように、好ましくはねじ山が設けられている。一つ又はそれ以上のＬＥＤ２１６が回路基板２１２に連結されており、画像を獲得するための照光を行う。図５に示す形体により、全体の厚さｔは、商業的に入手可能な材料及びデバイスを使用して約８．５ｍｍになる。基板状無線センサの幾つかの適用では、８．５ｍｍ以下の厚さのスロット又は他の孔にセンサ自体を通さなければならない場合に困難が生じる。本発明の一実施例によれば、これらの同じ商業的に入手可能な構成要素をロープロファイルとなる形体で配置し、センサ全体の高さをほぼ回路基板の厚さだけ減少する。
【００２７】
図６は、本発明の一実施例に従って回路基板２５０に連結された画像獲得システム１５４の概略図である。図６に示すシステムの幾つかの構成要素は、図５に関して例示したものと同じであり、同じ構成要素に同じ参照番号が付してある。回路基板２５０は、画像獲得システム１５４を受け入れる大きさの孔２５２を持つように適合させてある。上文中に説明したように、画像獲得システム１５４は、好ましくは、コダック社から商業的に入手可能なＫＡＣ−０３１０である。このシステムには、各側に１２個の取り付け領域を持つ４８ピンセラミックリードレスチップキャリヤ（ＣＬＣＣ）が設けられている。この構成により、画像獲得システム１５４を孔２５２内に少なくとも回路基板２５０の厚さの分だけ入れることができる。回路基板の代表的な厚さが約１ｍｍであるため、これにより厚さが１ｍｍ薄くなり、図６に示す形体について全体で約７．５ｍｍとなる。
【００２８】
図７は、画像獲得システム１５４及び孔２５２を持つ回路基板２５０を示す斜視図である。図７に示すように、画像獲得システム１５４は、その周囲に亘って配置された多くの接続点２５４を含む。画像獲得システム１５４の点２５４と係合するため、回路基板２５０は多くの接触位置２５６を含む。これらの接触位置２５６は、システム１５４の接続点２５４に接続するため、孔２５２の内面に亘って配置されている。接触位置２５６は、回路基板２５０に接触位置２５６の各位置にエッチングで通孔を形成した後、回路基板２５０を切断し、エッチングで形成した各通孔の一部を回路基板２５０の後方に残し、かくしてパッドを形成する方法を含むが、この方法に限定されない任意の適当な方法で形成できる。次いで、位置２５６を点２５４に手作業又は機械のいずれかによって接合するため、ハンダを適用できる。
【００２９】
図８は、本発明の別の実施例に従って回路基板２６０に電気的に接続された画像獲得システムの概略図である。画像獲得システム１５４と回路基板２６０との間を電気的に直接接続する代わりに、画像獲得システム１５４及び回路基板２６０の両方と電気的に接触する可撓性回路２６２を提供する。この可撓性回路は、２枚の絶縁体層間に配置された一つ又はそれ以上の導電性トレースによって形成された全体に非常に薄い電気回路である。可撓性回路は、０．２ｍｍ程度の薄さであることが周知である。更に別の実施例では、画像獲得システム内のＣＭＯＳチップ自体を除去し、その従来のセラミックリードレスチップキャリヤに収容するのでなく、プリント回路基板に直接取り付ける。しかしながら、このような実施例では、イメージャーの光学的表面を清浄に保つのが困難である。更に、組み立て費用が大幅に上昇し、全体としての信頼性が低下するものと考えられる。
【００３０】
本発明の別の実施例によれば、基板状無線センサには、半導体ウェーハ加工チャンバが汚染しないようにする改良安全装置が設けられている。このようなセンサが物理的特性を計測するが、加工チャンバを汚染しないということが重要である。更に、このようなセンサは、寸法的に安定していなければならない。周知のセンサ材料及び構成要素は、粒子を発し、これがウェーハ加工チャンバを汚染してしまう。汚染を引き起こす可能性のある材料をセンサ内部に閉じ込めるために基板状無線センサをシールした場合には、内部と外部との間に圧力差が生じる。圧力差が極めて大きい場合には、ハウジングを変形してしまう可能性があり、場合によっては破裂させてしまう。これは、特に、ハウジングの総重量を小さくするという要求により機械的に弱い、軽量の基板状センサハウジングの場合にいえる。
【００３１】
基板状無線センサは、一般的には、内部空間及び外面を有する。幾つかのセンサ装置は内部空間内に収容されている。センサハウジングは、ガス、粒子、又は分子が、前記目的で特別に設けられたベント孔を通過する以外は内部空間に入ったりここから出たりしないようにするシールを含む。ベント孔には、ガスを通すが大き過ぎる粒子や分子を通さないフィルタが設けられている。好ましくは、センサの外面は、化学的に非反応性の、ニッケル、ポリエチレン、又はポリカーボネート等の材料で形成されているか、或いはコーティングされているか、又はこうした材料が付着されている。更に、センサハウジングの形状及び仕上げは、センサ自体のクリーニングが容易であるように選択される。更に、粒子が溜まり易い外部の割れ目及びコーナー部は、好ましくは最少にしてある。
【００３２】
図９は、センサハウジング２７０が設けられたセンサ１１８の斜視図である。センサハウジング２７０は、一つ又はそれ以上の小孔２７２を含む。これらの小孔２７２は、ハウジング２７０の内部と外部との間の唯一の通路である。好ましくは、適当な高分子量の通気フィルタがハウジング２７０内に小孔２７２と近接して配置されている。フィルタ２７４を図９に仮想線で示す。小孔２７２及びこれらの小孔と近接して配置されたフィルタの位置は、ハウジング２７０の任意の適当な位置に設けることができる。かくして、これらは、図９に示すように上面に設けられていてもよいし、所望であれば外面に設けられていてもよい。小孔２７２は、壊れやすいフィルタ２７４を機械的損傷から保護し、形成が比較的容易である。小孔２７２及びフィルタ２７４を使用することにより、汚染物がセンサハウジング２７０から出ないようにする。これらの汚染物は、さもなくば、半導体加工チャンバを汚染してしまう。小孔２７２によりハウジング２７０内の圧力をチャンバの圧力と等しくすることができ、かくしてハウジング２７０の変形又はそれ以上を阻止する。
【００３３】
図１０は、本発明の別の実施例による抗汚染センサハウジング２８０を持つ基板状無線センサ１１８の断面図である。センサハウジング２８０は気密にシールされている。孔２８２は変形可能な圧力等化部材２８４によってシールされている。部材２８４は、好ましくは、与えられた圧力が取り除かれたときにその元の形状に戻るように弾性材料から形成されている。好ましくは、部材２８４はベローズ２８６を含むが、圧力差に応じて変形できる任意の適当な形状の形体をとってもよい。かくして、部材２８４は、バルーン、ブラッダー、又は任意の他の適当な形体であってもよい。この実施例では、センサハウジング２８０の内部の圧力は、ハウジング２８０を変形させることなく、チャンバ２８４の変形によってチャンバの圧力と等しくされる。
【００３４】
本発明を好ましい実施例を参照して説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、形態及び詳細に変更を行うことができるということは当業者には理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】半導体ウェーハ加工環境の概略図である。
【図２】本発明の実施例による基板状無線センサを上方から見た斜視図である。
【図３】本発明の実施例による基板状無線センサの底面図である。
【図４】本発明の実施例による中央部分１２０の概略図である。
【図５】プリント回路基板上に配置した画像獲得システムの概略図である。
【図６】本発明の一実施例に従ってプリント回路基板内に取り付けた画像獲得システムの概略図である。
【図７】本発明の一実施例に従ってＣＬＣＣパッケージをプリント回路基板の凹所に取り付ける工程を示す斜視図である。
【図８】本発明の一実施例に従ってプリント回路に取り付けた画像獲得システムの概略図である。
【図９】ベント孔を持つ、本発明の一実施例による基板状無線センサの斜視図である。
【図１０】本発明の一実施例による変形可能な圧力等化部材を持つ基板状無線センサの断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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