(57)【要約】プロセス条件測定デバイス（ＰＣＭＤ）は、第１および第２の基板部品を含んでもよい。１つまたは複数の温度センサは、各基板部品内部に組み込まれる。第１および第２の基板部品は、第２の基板部品内の各温度センサが、第１の基板部品内に配置された対応する温度センサと縦に並んで位置合わせされるように一緒に挟持される。別法として、第１および第２の温度センサは、同じ基板内に平行に位置付けされてもよい。温度差は、ＰＣＭＤがワークピース処理ツールのプロセス条件の影響下にある場合は、対の対応する温度センサ間で測定されてもよい。ツール内のプロセス条件は、温度差から計算されてもよい。
2014512666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生産ワークピースを処理するように構成されたワークピース処理ツール内のプロセス条件を決定するためのプロセス条件測定デバイス（ＰＣＭＤ）であって、
ａ）基板部品と、
ｂ）前記基板部品内部に組み込まれた１つまたは複数の熱流束センサと、を備えるプロセス条件測定デバイス（ＰＣＭＤ）。
【請求項２】
前記基板部品と一緒に挟持された追加の基板部品をさらに備え、
前記１つまたは複数の熱流束センサは、前記基板部品と前記追加の基板部品との間に組み込まれる、請求項１に記載のＰＣＭＤ。
【請求項３】
前記基板部品または前記追加の基板部品は、前記生産ワークピースと同じ材料からなる、請求項２に記載のＰＣＭＤ。
【請求項４】
前記基板部品または前記追加の基板部品のいずれかは、シリコンからなる、請求項２に記載のＰＣＭＤ。
【請求項５】
前記基板部品または前記追加の基板部品のいずれかは、サファイヤからなる、請求項２に記載のＰＣＭＤ。
【請求項６】
前記基板部品または前記追加の基板部品のいずれかは、石英からなる、請求項２に記載のＰＣＭＤ。
【請求項７】
前記基板部品または前記追加の基板部品のいずれかは、ガラスからなる、請求項２に記載のＰＣＭＤ。
【請求項８】
前記第１の基板部品または前記第２の基板部品のいずれかは、炭化ケイ素からなる、請求項２に記載のＰＣＭＤ。
【請求項９】
各熱流束センサは、２つの温度センサを含み、第１の温度センサは前記基板部品内部に組み込まれ、第２の温度センサは前記追加の基板部品内部に組み込まれ、前記第１および第２の温度センサは縦に並んで位置合わせされ、前記１つまたは複数の熱流束センサは、前記ワークピース処理ツールの作動中に前記基板部品または前記追加の基板部品により、前記ワークピース処理ツール内部の環境への暴露から遮蔽される、請求項２に記載のＰＣＭＤ。
【請求項１０】
前記基板部品と前記追加の基板部品との間に挟持された熱抵抗層をさらに備える、請求項２に記載のＰＣＭＤ。
【請求項１１】
前記熱抵抗層は、前記第１の基板部品および前記第２の基板部品の両方より低い熱伝導率をもつ材料から作成される、請求項１０に記載のＰＣＭＤ。
【請求項１２】
前記熱抵抗層は、誘電材料からなる、請求項１０に記載のＰＣＭＤ。
【請求項１３】
前記熱抵抗層は、ポリイミドからなる、請求項１０に記載のＰＣＭＤ。
【請求項１４】
前記熱抵抗層は、シリコンからなる、請求項１０に記載のＰＣＭＤ。
【請求項１５】
前記熱抵抗層は、厚さ５μｍ〜１ｍｍを有する、請求項１０に記載のＰＣＭＤ。
【請求項１６】
前記熱流束センサは、前記基板部品の外縁部の周囲の構成内に配置される、請求項１に記載のＰＣＭＤ。
【請求項１７】
前記熱流束センサは、各基板部品の中心部の周囲の構成内に配置される、請求項１に記載のＰＣＭＤ。
【請求項１８】
前記熱流束センサは、前記熱流束センサが、前記ワークピース処理ツールの作動中に前記基板部品により、前記ワークピース処理ツール内部の環境への暴露から遮蔽されるように、前記基板部品内部に組み込まれる、請求項１に記載のＰＣＭＤ。
【請求項１９】
各熱流束センサは極めて接近した２つの温度センサを含み、第１の温度センサは前記基板部品の第１の熱抵抗空洞内部に組み込まれ、第２の温度センサは前記基板部品の第２の熱抵抗空洞内部に組み込まれ、前記第１の熱抵抗空洞は前記第２の熱抵抗空洞と異なる熱抵抗値を有し、前記第１の温度センサおよび第２の温度センサは、前記２つの温度センサの温度差の測定を通して、前記基板に垂直な熱流束の決定を促進するように構成された平行な関係で位置合わせされる、請求項１に記載のＰＣＭＤ。
【請求項２０】
前記第１の熱抵抗空洞および前記第２の熱抵抗空洞は、異なるサイズである、請求項１９に記載のＰＣＭＤ。
【請求項２１】
前記第１の熱抵抗空洞および前記第２の熱抵抗空洞は、異なる材料からなる、請求項１９に記載のＰＣＭＤ。
【請求項２２】
前記第１または第２の熱抵抗空洞は、前記基板部品の残余部と異なる熱抵抗を特徴とする、請求項１９に記載のＰＣＭＤ。
【請求項２３】
各熱流束センサは、前記基板部品の熱抵抗空洞内部に組み込まれた２つの温度センサを含み、前記２つの温度センサは、互いに縦に並んで位置合わせされる、請求項１に記載のＰＣＭＤ。
【請求項２４】
前記熱抵抗空洞は、前記基板部品の残余部と異なる熱抵抗を特徴とする、請求項２３に記載のＰＣＭＤ。
【請求項２５】
前記ＰＣＭＤは、前記ワークピース処理ツールによって処理される生産ワークピースに実質的に類似した寸法を有する、請求項１に記載のＰＣＭＤ。
【請求項２６】
前記基板部品は、前記ワークピース処理ツールと互換性があることを確実にするために、追加の材料で被覆される、請求項１に記載のＰＣＭＤ。
【請求項２７】
前記ワークピース処理ツールは、プラズマエッチチャンバである、請求項１に記載のＰＣＭＤ。
【請求項２８】
１つまたは複数の熱流束センサに電子的に結合されたプロセッサをさらに備え、前記プロセッサは前記１つまたは複数の熱流束センサによって捕捉されたデータを処理するように構成される、請求項１に記載のＰＣＭＤ。
【請求項２９】
前記プロセッサに結合されたメモリをさらに備え、前記メモリはデータを記憶するように構成される、請求項２８に記載のＰＣＭＤ。
【請求項３０】
前記プロセッサに結合された電源装置をさらに備える、請求項２８に記載のＰＣＭＤ。
【請求項３１】
前記プロセッサに結合された送受信機をさらに備え、前記送受信機は前記プロセッサにデータを送信する、または前記プロセッサからデータを受信するように構成される、請求項２８に記載のＰＣＭＤ。
【請求項３２】
生産ワークピースを処理するように構成されたワークピース処理ツール内のプロセス条件を決定するための方法であって、
ａ）基板部品および前記基板部品内部に組み込まれ１つまたは複数の熱流束センサを備えるＰＣＭＤを使用して、ＰＣＭＤに垂直な１つまたは複数の熱流束値を計算することと、
ｂ）プロセス条件に対するプロキシとしてａ）において決定された前記１つまたは複数の熱流束値を使用して、前記ワークピース処理ツールの前記プロセス条件を決定することと、含む方法。
【請求項３３】
ａ）における前記ＰＣＭＤは、前記基板部品と一緒に挟持された追加の基板部品をさらに備え、前記１つまたは複数の熱流束センサは、前記基板部品と前記追加の基板部品との間に組み込まれる、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記ＰＣＭＤは、前記基板部品と前記追加の基板部品との間に挟持された熱抵抗層をさらに備える、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
各熱流束センサは、２つの温度センサを含み、第１の温度センサは前記基板部品内部に組み込まれ、第２の温度センサは前記追加の基板部品内部に組み込まれ、前記第１および第２の温度センサは、縦に並んで位置合わせされ、前記１つまたは複数の熱流束センサは、前記ワークピース処理ツールの作動中に前記基板部品または前記追加の基板部品により、前記ワークピース処理ツール内部の環境への暴露から遮蔽され、各熱流束センサに対する前記熱流束値は、前記第１の温度センサと第２の温度センサの温度差を測定することによって決定される、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
各熱流束センサは極めて接近した２つの温度センサを含み、第１の温度センサは前記基板部品の第１の熱抵抗空洞内部に組み込まれ、第２の温度センサは前記基板部品の第２の熱抵抗空洞内部に組み込まれ、前記第１の熱抵抗空洞は前記第２の熱抵抗空洞と異なる熱抵抗値を有し、前記第１の温度センサおよび第２の温度センサは、前記２つの温度センサの温度差の測定を通して、前記基板に垂直な熱流束の決定を促進するように構成された平行な関係で位置合わせされる、請求項３２に記載の方法。
【請求項３７】
前記１つまたは複数の熱流束値は、前記第１の温度センサと第２の温度センサの前記差を、前記第１の温度センサと第２の温度センサとの間の公知の熱抵抗に対して比較することを含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記第１の熱抵抗空洞および前記第２の熱抵抗空洞は、異なるサイズである、請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
前記第１の熱抵抗空洞および前記第２の熱抵抗空洞は、異なる材料からなる、請求項３６に記載の方法。
【請求項４０】
各熱流束センサは、前記基板部品の熱抵抗空洞内部に組み込まれた２つの温度センサを含み、前記２つの温度センサは互いに縦に並んで位置合わせされ、各熱流束センサに対する前記熱流束値は、前記第１の温度センサと前記熱抵抗空洞を横切る前記第２の温度センサの温度差を測定することによって決定される、請求項３２に記載の方法。
【請求項４１】
ｂ）において決定された前記ワークピース処理ツールの前記プロセス条件は、前記ワークピース処理ツールの作動中に前記ＰＣＭＤへのイオン束である、請求項３２に記載の方法。
【請求項４２】
ｂ）において決定された前記ワークピース処理ツールの前記プロセス条件は、前記ワークピース処理ツールの作動中に前記ＰＣＭＤに衝撃を与えるイオンのイオンエネルギーである、請求項３２に記載の方法。
【請求項４３】
ｂ）において決定された前記ワークピース処理ツールの前記プロセス条件は、前記ワークピース処理ツールの作動中に前記ＰＣＭＤを収納するチャンバ内部の圧力である、請求項３２に記載の方法。
【請求項４４】
ｂ）において決定された前記ワークピース処理ツールの前記プロセス条件は、前記ワークピース処理ツールの作動中に前記ＰＣＭＤを横切る前記気体流である、請求項３２に記載の方法。
【請求項４５】
ｂ）において決定された前記ワークピース処理ツールの前記プロセス条件は、イオンと電子の再結合または他のエネルギー表面反応に由来する、前記ＰＣＭＤの前記表面におけるエネルギー源である、請求項３２に記載の方法。
【請求項４６】
ｂ）において決定された前記ワークピース処理ツールの前記プロセス条件は、静電気クランピングおよび能動冷却に起因して前記ＰＣＭＤを横切る堆積されたエネルギーのシンクである、請求項３２に記載の方法。
【請求項４７】
前記ワークピース処理ツールは、プラズマエッチチャンバである、請求項３２に記載の方法。
【請求項４８】
前記１つまたは複数の熱流束センサ、および測定されたワークピース処理ツールの特徴に付随する相関性によって供給されたデータを蓄積することをさらに含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
ワークピース処理ツール内のプロセス条件を決定するための装置であって、
プロセッサと、
メモリと、
前記メモリ内で具現化され、前記プロセッサによって実行可能なコンピュータコード命令であって、前記コンピュータコード命令は、生産ワークピースを処理するように構成されたワークピース処理ツール内のプロセス条件を決定するための方法を実行するように構成された、コンピュータコード命令であって、前記方法は、
ａ）基板部品と前記基板部品内部に組み込まれた１つまたは複数の熱流束センサを備えるＰＣＭＤを使用して、ＰＣＭＤに垂直な１つまたは複数の熱流束値を計算することと、
ｂ）プロキシとしてａ）において決定された前記１つまたは複数の熱流束値を使用して、前記ワークピース処理ツールの前記プロセス条件を決定することと、を含む、コンピュータコード命令と、を含む装置。
【請求項５０】
生産ワークピースを処理するように構成されたワークピース処理ツール内のプロセス条件を決定するための、前記媒体内で具現化されたコンピュータ可読プログラムコードを有する、一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記コンピュータプログラムは、
ａ）基板部品および前記基板部品内部に組み込まれた１つまたは複数の熱流束センサを備えるＰＣＭＤを使用して、ＰＣＭＤに垂直な１つまたは複数の熱流束値を計算するための、コンピュータ可読プログラムコード手段と、
ｂ）プロキシとしてａ）において決定された前記１つまたは複数の熱流束値を使用して、前記ワークピース処理ツールのプロセス条件を決定するための、コンピュータ可読プログラムコード手段と、を有する、一時的コンピュータ可読記憶媒体を備える、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、生産ワークピースを処理するように構成されたワークピース処理ツール内のプロセス条件を測定するためのプロセス条件測定デバイス（ＰＣＭＤ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体工程（すなわち、電子デバイス内で使用するためのシリコンウェハ上に集積回路を生成するプロセス）、またはより一般的にはワークピース処理（たとえば、フラットパネルディスプレイ処理、リソグラフィマスク処理など）中に、所与の基板（たとえばシリコン）は、最終生産物が完成する前に、複数の異なるサブプロセスに曝されてもよい。例示目的であり、限定ではないが、半導体工程において、これらのサブプロセスは、電気特性の堆積、除去、パターニング、および修正を含んでもよい。
【０００３】
堆積は、材料を基板上に増加させる、被覆する、または別法として移動させるあらゆるプロセスに関与する。いくつかの技術は、所望の堆積の本質に依存する蒸着のために存在する。これらの技術は、物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、電気化学堆積（ＥＣＤ）、分子線成長（ＭＢＥ）、および原子層堆積（ＡＬＤ）を含む。除去は、材料をウェハから除去するあらゆるプロセスに関与する。この場合も、いくつかの技術は、所望の除去のタイプ（たとえば、バルク、選択的など）に依存する除去のために存在する。これらの技術は、ウェットエッチング、ドライエッチング、化学機械平坦化（ＣＭＰ）およびプラズマアッシングを含む。最後に、いくつかの異なる技術は、電気特性ならびに熱特性（たとえば、ドーピング、アニーリング）のパターニング（すなわち、堆積された材料の既存の形状を修正すること）および修正のために存在する。これらのサブプロセスの多くは、性能を促進するためにある種のワークピース処理ツールの使用を必要とする。
【０００４】
これらのワークピース処理ツールの有効な設計、プロセスの最適化、および障害検出を確実にするために、それらのツールに関連した特定の特徴および処理条件を追跡することが重要である。特に、作動中にワークピース処理ツールにより基板を通して増強される熱流束は、ワークピース処理ツールおよびまさに役目を果たすように設計されたサブプロセスの品質の確かさおよび一貫性のある制御された性能を維持するのに役立つ、極めて重要な情報を提供することがある。さらに、時間関数として熱流束における局所化された空間的差異の測定は、それによってこれらのワークピース処理ツールおよびプロセスが、ワークピースの変動性と無関係に特徴付けられ得る手段を提供できる。
【０００５】
現在、基板を通る熱流束を決定するために存在する技法はほとんど存在しない。存在するこれらの技法は、特定のワークピース処理ツール内での使用に対してそれらの技法を実行不可能にする制限を有する。１つの技法は、熱流束を計算するために温度センサの熱崩壊率を使用する。この技法は、たとえば、参照によって本明細書に組み込まれる、同一出願人による米国特許第６，９０７，３６４号に記載されている。この技法と利用するために、熱刺激剤が基板上に配置された温度センサに最初に適用される。次いで熱刺激剤は止められ、温度センサの温度崩壊が測定され、最後に熱流束の決定をもたらす。しかし、この技法は、ある種のワークピースプロセス（たとえば、標準ウェハ生産プロセス）と共に実施するには実行不可能である。これは、熱流束の変化率を連続して監視することは、この技法を使用して実現することが不可能であり、散発的な一時的な監視は、所期の利益を供給しない恐れがあるからである。
【０００６】
第２の技法は、市販の熱流束センサをデバイス基板内に組み込むものである。しかし、これらのセンサは、通常大きいサイズ（センチメートルの長さ）のみで利用可能であり、ある種の適用に必要とされるダイナミックレンジを満たさないことがある。処理中に基板の表面への追加構造の導入により、ワークピース処理ツール内のプロセス条件にいくつかの著しい障害を引き起こす可能性がある。加えて、これらの熱流束センサを構築するために使用される材料の多くは、特定の処理ツールまたはプロセスと互換性がない場合がある。したがって、ワークピース処理ツール内のプロセス条件を決定するためにこれらの熱流束センサを基板のようなウェハの中に統合させることは、極めて挑戦的なことであり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６９０７３６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
生産ワークピースを処理するように構成された、ワークピース処理ツールによって処理される基板の１つまたは複数の場所を通して、熱流束を測定できる技法が当技術分野に必要とされている。この状況において本発明の実施形態が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態の目的および利点は、以下の詳細を読み、添付図面を参照にすると明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本発明の一実施形態による、プロセス条件測定デバイス（ＰＣＭＤ）の三次元断面図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態による、ＰＣＭＤの平面図である。
【図１Ｃ】本発明の一実施形態による、ＰＣＭＤの平面図である。
【図２Ａ】本発明の代替的実施形態による、ＰＣＭＤの断面概略図である。
【図２Ｂ】本発明の代替的実施形態による、ＰＣＭＤの断面概略図である。
【図３Ａ】本発明の代替的実施形態による、ＰＣＭＤの断面概略図である。
【図３Ｂ】本発明の代替的実施形態による、ＰＣＭＤの断面概略図である。
【図４】本発明の一実施形態による、ＰＣＭＤの平面概略図である。
【図５】本発明の一実施形態による、ワークピース処理ツールのプロセス条件を決定するための方法を示す流れ図である。
【図６】本発明の一実施形態による、ワークピース処理ツールのプロセス条件を決定するための装置を示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態による、ワークピース処理ツールのプロセス条件を決定するための命令を有する非一時的コンピュータ可読記憶媒体の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
上に論じられたように、生産ワークピースを処理するように構成されたワークピース処理ツールによって処理される、基板の１つまたは複数の場所において熱流束を測定できる技法が当技術分野に必要とされている。図１Ａ〜１Ｃ、２Ａ〜Ｂ、および３Ａ〜３Ｂは、本発明の好ましい実施形態に従って、熱流束を測定できるプロセス条件測定デバイス（ＰＣＭＤ）を示す概略図である。
【００１２】
各ＰＣＭＤは、ＰＣＭＤの異なる場所でＰＣＭＤに垂直な熱流束を測定するように構成された１つまたは複数の熱流束センサを含む。本明細書で使用される場合、熱流束は、市販の熱流束センサ、または２つの温度センサの温度差を測定することにより、ＰＣＭＤに垂直な熱流束を決定するように構成された関係に位置合わせされた１対の温度センサのいずれかを指す。
【００１３】
図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃは、本発明の好ましい実施形態に従って、熱流束を測定できるＰＣＭＤを示す概略図である。図１Ａは、このようなＰＣＭＤ１００の三次元断面図である。示されたＰＣＭＤ１００は、単一の熱流束センサ１１１を有するが、このデバイスはあらゆる数の熱流束センサ１１１を含むために拡張されてもよい。熱流束センサ１１１は、第１の温度センサ１０５および第２の温度センサ１０５’を備える。内部に組み込まれた第１の温度センサ１０５を備える基板部品１０１は、内部に組み込まれた対応する第２の温度センサ１０５’を有する追加の基板部品１０３と一緒に挟持される。各温度センサ１０５、１０５’は、そのそれぞれの基板部品１０１、１０３の表面内に形成された小空洞の中に組み込まれ、たとえば、熱エポキシ１１３を使用して適所に固定されてもよい。図１Ａに示された実施形態では、温度センサ１０５、１０５’は、温度センサ１０５、１０５’がワークピース処理ツールの作動中に基板部品１０１および追加の基板部品１０３により、ワークピース処理ツール内部の環境への暴露から保護されるように、基板部品と追加の基板部品との間に挟持される。この構造によってＰＣＭＤ１００は、ツールによって処理された標準ワークピースのツールと実質的に同じツールに表面を表す間に、処理ツール内のプロセス条件を測定できる。温度センサ１０５、１０５’は、このような構造においてはＰＣＭＤの表面の上に突出しない。
【００１４】
センサ１０５、１０５’、基板部品１０１、および追加の基板部品１０３は、基板部品１０１内の第１の温度センサ１０５が、熱流束センサ１１１形成する追加の基板部品１０３内の対応する第２の温度センサ１０５’と縦に並んで位置合わせされるように位置付けられる。本明細書で使用される場合、熱流束センサ１１１を作り上げる温度センサ１０５、１０５’の各対は、温度センサがたとえば図１Ａに示されたように重複する構成にある際は、「ａｌｉｇｎｅｄ  ｉｎ  ｔａｎｄｅｍ（縦に並んで位置合わせされる）」または「ｔａｎｄｅｍ  ａｌｉｇｎｅｄ（縦に並んで位置合わせされた）」と言われる。２つのセンサの中心は、直接位置合わせされるか、または決定されるワークピース処理ツールのプロセス条件に依存してわずかにずらされてもよい。熱流束センサを作り上げる温度センサの配置および位置合わせに対する寸法選択は、処理ツールによって発生された熱流束の予期された範囲に照らして、温度センサの対を分離する材料の熱伝導（または熱抵抗）の計算によって決定されてもよい。例として、縦に並んで位置合わせされたセンサは、個々のセンサ１０５、１０５’が基板部品１０１、１０３の表面に、たとえば図１に示されたように垂直であるように、挟持構造において一方を他方の頂部上に配置されてもよい。他の配向については、適用が現れ得る度に示唆する。
【００１５】
示されたように、基板部品１０１内の単一の温度センサ１０５は、単一の熱流束センサ１１１をＰＣＭＤ１００内に形成するために、追加の基板部品１０３内の単一の温度センサ１０５’と対をなす。しかし、ＰＣＭＤ１００はあらゆる数の熱流束センサ１１１を含有してもよく、熱流束センサ１１１をあらゆる所望のパターンに配置できることに留意することが重要である。ＰＣＭＤ１００内部に配置された各温度センサ１０５は、抵抗温度検出器（ＲＴＤ）、サーミスタ、熱電対、または他の適切なタイプのセンサであってもよい。例示目的であり、限定ではないが、ＰＣＭＤ１００内の各温度センサ１０５、１０５’は、幅１〜２ｍｍであってもよい。例示目的であり限定ではないが、温度センサ１０５、１０５’は、米国カリフォルニア州Ｓａｎｔａ  ＣｌａｒａのＮａｔｉｏｎａｌ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒから市販のモデルＬＭ２０  ｓｕｒｆａｃｅ  ｍｏｕｎｔ  ｄｅｖｉｃｅ（表面実装品）（ＳＭＤ）温度センサであってもよい。
【００１６】
熱流束センサ１１１内で２つの同一の温度センサ１０５、１０５’（たとえば、同じモデルおよび製造業者）を使用することが便利であり望ましい場合があることに留意されたい。しかし、このことは厳密に必要とされるわけではなく、本発明の実施形態が、縦に並んで位置合わせされた温度センサからなる熱流束センサ１１１を形成する際に、異なるモデルまたはさらに２つの全く異なるタイプの温度センサでさえも使用することが可能である。
【００１７】
基板部品１０１および追加の基板部品１０３は、基板部品１０１と追加の基板部品１０３との間に挟持される恣意的な熱抵抗層１０７によって分離されてもよい。熱抵抗層１０７は、酸化物、ポリイミド、シリコンまたは何らかの他の誘電材料であることが可能である。熱抵抗層１０７を形成するために多くの方法がある。例示目的であり、限定ではないが、酸化物は基板部品内部に埋め込まれてもよい。別法として、酸化物は、ＣＶＤ（化学蒸着）またはＰＥＣＶＤ（プラズマ増強化学蒸着）になどよって基板部品の表面上に増加または堆積されてもよい。加えて、ポリマー層は、２つの基板部品の間に積層されてもよい。
【００１８】
ＰＣＭＤ１００の各基板部品１０１、１０３は、シリコン、またはその中でＰＣＭＤ１００が作動するように意図される処理環境において処理条件と互換性があるあらゆる他の材料（たとえば、サファイヤ、石英、ガラス、炭化ケイ素など）から作成されることが可能である。また基板部品１０１、１０３は、ワークピース処理ツールによって、慣例的に処理されるワークピースと実質的に同じ材料から作成されてもよい。「実質的に同じ」は、ある材料が別の材料と物理的に同一でない場合は、化学的に同様であることを意味する。たとえば、材料は、両方が単結晶シリコンだが異なる結晶配向からなる場合は、実質的に同じであることが可能である。別法として、材料は、一方は単結晶シリコンからなり、他方は多結晶シリコンからなる場合は、実質的に同じであってよい。また用語「実質的に同じ」は、たとえば、異なるがそれ以外は容認できるレベルの不純物に起因する、２つの材料の化学成分のわずかなばらつきも包含する。
【００１９】
加えて、各基板部品１０１、１０３は、ワークピース処理ツールによって処理される生産ワークピースと実質的に同じプロフィールを有する平坦な頂面を有してもよい一方で、１つまたは他の表面は、生産ワークピースのトポグラフィ特徴に類似するトポグラフィに形成されてもよい。ＰＣＭＤ１００はまた、ワークピースプロセス条件の決定を促進するために、ワークピース処理ツールによって処理された生産ワークピースに、実質的に類似した寸法を有してもよい。「実質的に類似した」は、頂面および底面領域がワークピース処理ツールによって処理される生産ワークピースの正確な寸法をとる一方で、ＰＣＭＤの厚さは、ワークピース処理ツールによって処理される生産ワークピースの厚さから実質的に外れることが可能な、ＰＣＭＤを包含する。しかし、設計の考慮は、ＰＣＭＤの許容可能な総質量などの、ワークピース処理ツールのワークピースを取扱う機構の他の特徴に与えられてもよい。
【００２０】
ＰＣＭＤ１００は、現れた耐久性のある非汚染表面をワークピース処理ツールに提供することができる。たとえば、ワークピース処理ツールが、プラズマ処理（たとえば、パターン移動またはバルクエッチングまたは堆積）をシリコンウェハ上で実行するように構成されたプロセスチャンバである場合、ＰＣＭＤ１００は、プラズマがシリコン表面を「見る」ように、シリコンから作成されてもよい。他の実施では、誘電体表面をワークピース処理ツールに表すことが望ましい場合は、フォトレジストなどのワークピース処理ツールと互換性のあるポリマー被覆は、ＰＣＭＤ１００の表面を覆うことができる。多くのワークピース処理ツールは、フォトレジスト、たとえば、パターン移動モードに利用されるプラズマエッチのワークピース処理ツールで覆われる、基板を処理するように設計される。結果として、フォトレジストがＰＣＭＤ１００の表面上に現れることにより、ワークピース処理ツールの設計をすでに考慮に入れた汚染の危険を超える追加の汚染の危険をもたらすと予期されないはずである。作動中にＰＣＭＤ１００の表面の露出に由来するワークピース処理ツールの汚染は、いかなる従来のプロセスがワークピース処理ツール内の生産ワークピースの後続の標準処理に使用されるとしても、それによって修正され減少され得る。例示目的であり、限定ではないが、パターン化されたフォトレジストで覆われたシリコン基板をエッチングするために使用される、チャンバ内のプラズマを診断するためにＰＣＭＤ１００を使用後、チャンバは、このようなプラズマエッチング後、このようなチャンバを浄化し修理するために通常使用される従来のプロセスによって浄化されてもよい。また、他の誘電材料が、フォトレジストに加えて自然シリコン表面に加えられてもよく、その一部は関連するが実質的に独立した特性のＰＣＭＤの実施形態においてすでに実施されたことに留意することが重要である。
【００２１】
ＰＣＭＤ１００は、図１Ａに構築されたように、そこに熱流束センサ１１１が存在する各場所での熱流束の決定を促進するように構成される。各熱流束センサ場所１１１における熱流束は、公知の熱抵抗をもつ材料の１片を横切る温度差を測定することによって計算されてもよい。ＰＣＭＤ１００内の所与の熱流束センサ１１１に対して、温度は基板部品１０３内の温度センサ１０５において測定され、追加の温度は、追加の基板部品１０３内の対応する温度センサ１０５’において測定される。次いでこれらの２つの温度測定結果の差は、熱流束センサ１１１の場所においてＰＣＭＤ１００に垂直な熱流束を決定するために、２つの温度センサ１０５と１０５’との間に載置する公知で特徴付けられた熱抵抗に対して比較される。ＰＣＭＤの感度を決定する際の主要パラメータは、センサ１０５を包囲する領域内の２つの基板部品１０１と１０３との間の熱抵抗である。本実施形態におけるＰＣＭＤ１００は、２つの基板部品１０１と１０３との間の熱抵抗を制御するために、熱抵抗層１０７の寸法および組成物を使用する。したがって、熱抵抗層１０７の組成物および厚さは、熱流束測定に対して必要とされる感度およびダイナミックレンジを提供するように調節されることが可能である。例示目的であり、限定ではないが、熱抵抗層１０７は、厚さ５μｍ〜１ｍｍを有してもよい。
【００２２】
一旦熱流束がＰＣＭＤによって決定されると、追加のワークピース処理ツールパラメータは、プロキシとして決定された熱流束を使用して特徴付けられてもよい。例示目的であり、限定ではないが、プラズマエッチチャンバ内で、ＰＣＭＤに衝撃を与えるエネルギー粒子（たとえば、イオン、電子、中性原子、または中性分子）のエネルギーおよび／または流束のプロフィールは、粒子エネルギーおよび／または流束がプラズマエッチプロセスにおける熱流束の源として実質的に信頼できると考えられる場合に、熱流束を計算することにより間接的に決定されてもよい。圧力、流れ、ならびに物理的および磁気閉じ込めパラメータなどの、様々な他の「独立した」エッチツールパラメータは、イオンエネルギーならびにイオン束分布、プロフィール、および時間依存性に影響を及ぼすことが容易に示されることが可能である。加えて、ＰＣＭＤの表面にいて発生するエネルギー反応（たとえば、電子とイオンの再結合）の割合は、このような化学反応がプラズマプロセスにおける熱流束の源として実質的に信頼できると考えられる場合に、熱流束から間接的に決定されてもよい。さらに、静電気クランピングおよび能動冷却に起因してＰＣＭＤを横切る堆積されたエネルギーのシンクは、このようなクランピングまたは能動冷却が熱流束の源として実質的に信頼できると考えられる場合に、熱流束から間接的に決定されてもよい。温度差の測定および熱流束の計算は、本明細書に記載されているように、これらの影響もパラメータ化する役目を果たすことができる。
【００２３】
例示目的であり、限定ではないが、ＰＣＭＤ１００内部の各温度センサ１０５、１０５’によって捕捉された情報は、可撓ケーブル１０９を介する追加処理に対してデバイスの外部にあるプロセッサに送信されてもよい。別法として、ＰＣＭＤ１００は、示されたセンサまたはセンサの対のそれぞれに結合された中央処理装置（図１Ａには示されていない）を含んでもよい。中央処理装置は、データをデバイスからのセンサ１０５、１０５’から遠隔受信機に移動し記憶させるために、中央構成部品を提供することができる。また中央処理装置は、データを外部送信機から受信し、このようなデータを１つまたは複数の選択された個々のセンサ１０５、１０５’に中継するための中央構成部品を提供することもできる。中央処理装置は、データをたとえば電磁誘導または放射線により、無線で送信できる信号に変換する無線または有線トランシーバ装置を含んでもよい。別法として、電子機器は、可撓ケーブルまたは光ファイバーリンクなどの媒体を経由して信号を送信してもよい。
【００２４】
図１Ｂおよび１Ｃは、図１Ａに関して上述されたＰＣＭＤ１００の２つの代替的実施形態の平面概略図である。図１Ｂでは、熱流束センサ１１１は、基板部品の外縁部の周囲に配置されている。図１Ｃでは、熱流束センサ１１１は、基板部品の中心の周囲に配置されている。図は熱流束センサが追加の基板部品の表面上に配置されていることを示すが、実際には熱流束センサに関連した各温度センサは、そのそれぞれの基板部品内部に組み込まれていることに留意することが重要である。加えて、基板部品は、追加の基板部品１０３の真下にあり、追加の基板内部に組み込まれた温度センサは、基板部品内部に配置された対応する温度センサと縦に並んで位置合わせされ、２つの基板部品は熱抵抗層によって接合される。
【００２５】
ＰＣＭＤ内の熱流束センサの場所を修正することにより、ＰＣＭＤは、異なる場所でＰＣＭＤに垂直な熱流束を測定するように構成されることが可能である。時間関数としての熱流束の空間変動は、ＰＣＭＤによって決定されたように、ワークピース処理ツールに関連したある特定のパラメータを特徴付け、確定する働きをする。例示目的であり、限定ではないが、プラズマエッチチャンバ内の熱流束の空間変動は、ワークピース処理ツールの作動中に、ＰＣＭＤを攻撃するイオンのイオンエネルギー分布またはＰＣＭＤへのイオン束プロフィールを決定するためのプロキシとして使用されてもよい。これは、ＰＣＭＤに垂直な熱流束の空間変動がエネルギー源の差またはエネルギーシンクの差によってもたらされるからである。したがって、（ＰＣＭＤ上の熱流束の空間変動を捕捉することにより）ＰＣＭＤをもつこれらの差を捕捉することにより、イオンエネルギーおよびイオン束の特徴を決定することができる。
【００２６】
図２Ａは、本発明の代替的実施形態に従って、熱流束を測定できるプロセス条件測定デバイス（ＰＣＭＤ）を示す断面概略図である。本実施形態におけるＰＣＭＤ２００は、単一の基板部品２０１のみを必要とする。ＰＣＭＤ２００は、基板部品２０１内に組み込まれた１つまたは複数の熱流束センサ２０４を有してもよい。例示目的で、単一の熱流束センサ２０４のみが、図２ＡにおいてＰＣＭＤ２００内に示されている。各熱流束センサ２０４は、第２の熱抵抗空洞２０８’内部に組み込まれた第２の温度センサ２０５に極めて接近した、第１の熱抵抗空洞２０８内部に組み込まれた第１の温度センサ２０３を含む。第１の熱抵抗空洞２０８および第２の熱抵抗空洞２０８’は、異なる熱抵抗値を有さなければならない。これは、熱抵抗空洞に対して異なる領域であるが同じ熱抵抗材料を使用することによって達成されてもよい。別法として、熱抵抗空洞２０８、２０８’の熱抵抗値はまた、熱抵抗空洞２０８、２０８’が異なる材料組成物または異なる熱抵抗により同じ領域を有する場合に互いに異なってもよい。当然のことながら、熱抵抗も、熱抵抗空洞２０８、２０８’に対して異なる材料および異なるサイズを使用することによって変えられてもよい。
【００２７】
２つの温度センサ２０３、２０５は、２つの温度センサの温度差の測定を通して、基板に垂直な熱流束を決定するように構成された平行に位置合わせされた関係に配向される。２つの温度センサ間の距離は、作動中にワークピース処理ツール内の熱流束の特徴変動の長さに依存する。２つの温度センサ２０３、２０５は、ＰＣＭＤに垂直な負荷熱流束が２つの温度センサの場所によって異ならないように、一緒に十分に接近していなければならない。次いでワークピース処理ツールの作動中に、２つの温度センサ間の測定された温度の差が決定されてもよい。その差は、２つの熱抵抗空洞の異なる熱抵抗値に起因してもよい。次いで測定されたこの温度差を使用してＰＣＭＤに垂直な熱流束値を決定し、次いで上に論じられたように、ワークピース処理ツールの他のパラメータを特徴付けるためにプロキシとしてさらに使用されてもよい。
【００２８】
また基板部品２０１は、恣意的な基板部品２１５によりさらに覆われてもよく、基板部品２１５は基板部品２０１の上に直接載置してもよい。加えて、恣意的な熱エポキシ層２０７は、基板部品２０１と恣意的な基板部品２１５との間に載置してもよい。恣意的な熱エポキシ層２０７および恣意的な基板部品２１５の目的は、熱流束センサ２０４およびその関連した支持電子機器を作動中にワークピース処理ツール内部の環境への暴露から遮蔽することである。
【００２９】
図２ＡにおけるＰＣＭＤの構成は、熱流束センサが、恣意的な基板部品または恣意的な熱エポキシ層を追加することなく、作動中にワークピース処理ツール内部の環境への暴露から遮蔽され得るように修正されてもよい。図２ＢはこうしたＰＣＭＤ２００’を示す。示されたように、熱流束センサ２０４の頂面および側壁は、基板部品２０１により作動中にワークピース処理ツール内部の環境への暴露から遮蔽される。熱流束センサの底面は、作動中にワークピース処理ツールの環境への暴露から底面を遮蔽する、ワークピース処理ツール内部の台部（たとえば、ウェハチャック）上に恐らく載置する。
【００３０】
上述のように、ＰＣＭＤ２００、２００’の基板部品２０１は、シリコンまたはその中でＰＣＭＤ２００、２００’が作動することが意図される処理環境において、処理条件と互換性のあるあらゆる他の材料（たとえば、サファイヤ、石英、ガラス、炭化ケイ素など）から作成されることが可能である。加えて、基板部品２０１は、ワークピース処理ツールによって処理される生産ワークピースと実質的に同じプロフィールおよびトポグラフィ特徴を有する、平坦な頂面を有してもよい。また、ＰＣＭＤ２００、２００’は、ワークピース処理ツールによって処理される生産ワークピースの寸法と実質的に類似した寸法を有してもよい。同様に、誘電体表面をワークピース処理ツールに表すことが望ましい場合は、フォトレジスト、ポリイミド、またはこれに限定されないが、Ｙ２０３などの無機誘電体被覆などのワークピース処理ツールと互換性のあるポリマー被覆は、ＰＣＭＤ２００の表面を覆うことができる。
【００３１】
例示目的であり、限定ではないが、ＰＣＭＤ２００、２００’内部の各温度センサによって捕捉された情報は、可撓ケーブル２０９を介する追加処理のためにデバイスの外部にあるプロセッサ２１０に送信されてもよい。
【００３２】
図２Ａおよび図２Ｂに示されたＰＣＭＤは、異なる場所におけるＰＣＭＤに垂直な熱流束を測定するために、熱流束センサの品質および配置を修正してもよいことを留意することが重要である。ＰＣＭＤによって決定されたように、時間関数としての熱流束の空間変動は、上に論じられたように、ワークピース処理ツールに関連したある特定のパラメータを特徴付け、確定する働きをする。
【００３３】
図３Ａは、本発明のさらに別の実施形態に従って、熱流束を測定できるプロセス条件測定デバイス（ＰＣＭＤ）を示す断面概略図である。また本実施形態におけるＰＣＭＤ３００も、単一の基板部品３０１のみを必要とする。ＰＣＭＤ３００は、基板部品３０１内に組み込まれた１つまたは複数の熱流束センサ３０４を有してもよい。例示目的で、単一の熱流束センサ３０４のみが、図３ＡにおいてＰＣＭＤ３００内に示されている。各熱流束センサ３０４は、単一の熱抵抗空洞３０８内部に組み込まれた第１の温度センサ３０３ならびに第２の温度センサ３０５を含み、２つの温度センサ３０３、３０５は、縦に並んで位置合わせされる。熱抵抗空洞３０８の熱抵抗は、熱抵抗空洞３０８の寸法または組成物を変えることによって修正されてもよい。
【００３４】
２つの温度センサ３０３、３０５は縦に並んで位置合わせされる。熱流束センサを作り上げる温度センサの配置および位置合わせのための寸法選択は、処理ツールによって発生された熱流束の予期された範囲に照らして、温度センサの対を分離する材料の熱伝導（または熱抵抗）の計算によって決定される。さらに、熱抵抗空洞３０８は、包囲する基板部品３０１の全熱転写特性と全く異なる全熱転写特性（熱伝導および熱空洞）を有するように設計されてもよい。
【００３５】
各熱流束センサ場所３０４における熱流束は、公知の熱抵抗をもつ１片の材料に亘る温度差を測定することによって計算されてもよい。ＰＣＭＤ３００内の所与の熱流束センサ３０４に対して、第１の温度センサ３０３において温度が測定され、対応する第２の温度センサ３０５において追加の温度が測定される。次いでこれらの２つの温度測定の差が、熱流束センサ３０４の場所におけるＰＣＭＤ３００に垂直な熱流束を決定するために、２つの温度センサ３０３と３０５との間に載置する公知の熱抵抗に対して比較される。ＰＣＭＤ３００の感度を決定する際の主要パラメータは、センサ３０３、３０５を包囲する領域内の熱抵抗である。
【００３６】
また基板部品３０１は、恣意的な基板部品３１５によりさらに覆われてもよく、基板部品３１５は基板部品３０１の上に直接載置してもよい。別法として、恣意的な熱エポキシ層３０７は、基板部品３０１と恣意的な基板部品３１５との間に載置してもよい。恣意的な熱エポキシ層３０７および恣意的な基板部品３１５の目的は、熱流束センサ３０４を作動中にワークピース処理ツール内部の環境への暴露から遮蔽することである。
【００３７】
図３ＡにおけるＰＣＭＤの構成は、熱流束センサが、恣意的な基板部品または恣意的な熱エポキシ層を追加することなく、作動中にワークピース処理ツール内部の環境への暴露から遮蔽され得るように修正されてもよい。図３ＢはこうしたＰＣＭＤ３００’を示す。示されたように、熱流束センサ３０４の頂面および側壁は、基板部品３０１により作動中にワークピース処理ツール内部の環境への暴露から遮蔽される。熱流束センサの底面は、作動中にワークピース処理ツールの環境への暴露から底面を遮蔽する、ワークピース処理ツール内部の台部（たとえば、能動ヘリウム冷却を有するウェハ静電チャック）上に恐らく載置する。
【００３８】
上述のように、ＰＣＭＤ３００、３００’の基板部品３０１は、シリコンまたはその中でＰＣＭＤ３００、３００’が作動することが意図される処理環境において、処理条件と互換性のあるあらゆる他の材料（たとえば、サファイヤ、石英、ガラス、炭化ケイ素など）から作成されることが可能である。加えて、基板部品３０１は、ワークピース処理ツールによって処理される生産ワークピースと実質的に同じプロフィールを有する、平坦な頂面を有してもよい。また、ＰＣＭＤ３００、３００’は、ワークピース処理ツールによって処理される生産ワークピースの寸法と実質的に類似した寸法を有してもよい。同様に、誘電体表面をワークピース処理ツールに表すことが望ましい場合は、フォトレジスト、ポリイミド、またはこれに限定されないが、Ｙ２０３などの無機誘電体被覆などのワークピース処理ツールと互換性のあるポリマー被覆は、ＰＣＭＤ３００の表面を覆うことができる。
【００３９】
例示目的であり、限定ではないが、ＰＣＭＤ３００、３００’内部の各温度センサによって捕捉された情報は、可撓ケーブル３０９を介する追加処理のためにデバイスの外部にあるプロセッサ３１０に送信されてもよい。
【００４０】
図３Ａおよび図３Ｂに示されたＰＣＭＤにおいて、熱流束センサの品質および配置は、異なる場所におけるＰＣＭＤに垂直な熱流束を測定するために修正されてもよいことを留意することが重要である。ＰＣＭＤによって決定されたように、時間関数としての熱流束の空間変動は、上に論じられたように、ワークピース処理ツールに関連したある特定のパラメータを特徴付け、確定する働きをする。
【００４１】
図１に示されたＰＣＭＤの特徴は、図２または図３に示された特徴と組み合わせられてもよく、逆もまた同様であることに留意されたい。特に、本発明の実施形態は、たとえば、図１に示されたように、一緒に挟持された異なる基板内に縦に並んで位置合わせされて配置された温度センサを備える１つまたは複数の熱流束センサ、たとえば、図２に示されたように、同じ基板内に平行に位置合わせされた１つまたは複数の追加の対の温度センサ、ならびに、たとえば、図３に示されたように、同じ基板内に縦に並んで位置合わせされて配置された１つまたは複数の追加の対の温度センサを有するＰＣＭＤを包含する。縦に並んで位置合わせされた対および平行に位置合わせされた対は、両方とも基板に垂直な熱流束を決定するために使用されることが可能である。
【００４２】
図１、２、および３に関して上述された各ＰＣＭＤは、その中に組み込まれた各熱流束センサに関連したデータを送信／受信するように構成された電子部品を恣意的に含んでもよい。図４は、このような電子部品を備える、一般的なＰＣＭＤ４００の例（図１、２、または３に記載された実施形態のいずれか）を示す。一部の実施形態では、ＰＣＭＤ４００は、搭載プロセッサ４１０、電源４１１（たとえば電池）、データを記憶するためのメモリ４１２、ならびにデータおよび／または命令を送信および受信するための送受信機４１３を含んでもよい。送受信機４１３は、遠隔データ処理システムと、たとえば無線または有線接続によって連通してもよい。搭載プロセッサ４１０は、１つまたは複数の熱流束センサ４０４と連通するように構成されてもよい。別法として、ＰＣＭＤ４００は、上に論じられたように示された各センサに連結され、データおよび／または命令を送信および受信するように構成された、中央処理装置（図４には示されていない）を含んでもよい。
【００４３】
図５は、本発明の一実施形態に従って生産ワークピースを処理するように構成された、ワークピース処理ツール内のプロセス条件を決定するための一般的な方法を示す流れ図である。ワークピース処理ツール条件を決定するためのこの方法５００は、上述されたあらゆる半導体工程プロセスまたは一般的なワークピースプロセスを実行するように構成された、ワークピース処理ツールに適用可能である。
【００４４】
まず、プロセス条件測定デバイス（ＰＣＭＤ）は、５０１において記載されたようにワークピース処理ツール内に置かれる。ＰＣＭＤは、基板部品および基板内部に組み込まれた１つまたは複数の熱流束センサを含んでもよい。図１に記載された実施形態によれば、ＰＣＭＤは、基板部品と一緒に挟持された追加の基板部品をさらに含んでもよく、１つまたは複数の熱流束センサは、基板部品と追加の基板部品との間に組み込まれる。この場合、各熱流束センサは、２つの温度センサを含み、第１の温度センサは基板部品内部に組み込まれ、第２の温度センサは追加の基板部品内部に組み込まれ、第１および第２の温度センサは縦に並んで位置合わせされる。
【００４５】
別法として、ＰＣＭＤは、図２に記載された実施形態に従って構成されてもよい。この場合、基板部品内部に組み込まれた各熱流束センサは、極めて接近した２つの温度センサを含み、第１の温度センサは基板部品の第１の熱抵抗空洞内部に組み込まれ、第２の温度センサは基板部品の第２の熱抵抗空洞内部に組み込まれ、第１の熱抵抗空洞は第２の熱抵抗空洞と異なるサイズまたは異なる組成物であり、第１の温度センサおよび第２の温度センサは、２つの温度センサの温度差の測定を通して、基板に垂直な熱流束の決定を促進するように構成された平行な関係で位置合わせされる。
【００４６】
またＰＣＭＤは、図３に記載された実施形態に従って構成されてもよい。この場合、基板部品内部に組み込まれた各熱流束センサは、基板部品の熱抵抗空洞内部に組み込まれた２つの温度センサを含み、２つの温度センサは縦に並んで位置合わせされる。
【００４７】
一旦ＰＣＭＤがワークピース処理ツール内に置かれると、ツールは、５０３において記載されたように作動を開始してもよい。作動は、関与するワークピース処理ツールのタイプに依存していくつかの異なる形をとってもよい。半導体工程において、作動は、電気特性の堆積（たとえば、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ＥＣＤ、ＭＢＥ、ＡＬＤ）、除去（たとえば、ウェットエッチング、ドライエッチング、すなわちパターン移動もしくはバルク除去モード、プラズマアッシング）、パターニング、または修正に関与してもよい。より一般的には、作動は、パネルディスプレイ、リソグラフィマスク、または他の電子デバイスの処理に関与してもよい。
【００４８】
ワークピース処理ツールが作動するに度に、ＰＣＭＤは、ＰＣＭＤ内に組み込まれた各熱流束センサを使用して、ＰＣＭＤに垂直な１つまたは複数の熱流束値を計算する。これらの熱流束値は、デバイス内部の熱流束センサの配置に依存して、ＰＣＭＤ上の異なる場所において取られてもよい。また、これらの熱流束値は、時間関数として熱流束変動を観察するために、経時的に連続して取られてもよい。ＰＣＭＤのどの実施形態がワークピース処理ツールに対するプロセス条件を決定するために使用されるかに依存して、それによって熱流束が測定される方法は異なってもよい。
【００４９】
図１に記載されたＰＣＭＤ内の所与の熱流束センサに対して、基板部品内の温度センサで温度が測定され、追加の基板部品内の対応する温度センサで追加の温度が測定される。次いでこれら２つの温度測定結果の差は、熱流束センサの場所においてＰＣＭＤに垂直な熱流束を決定するために、２つの温度センサの間に載置する公知の熱抵抗に対して比較される。
【００５０】
図２に記載されたＰＣＭＤ内の所与の熱流束センサに対して、２つの温度センサは、ＰＣＭＤに垂直な熱流束が、２つの温度センサの場所によって異ならないように、一緒に十分に接近していなければならない。次いでワークピース処理ツールの作動中に、２つの温度センサの間の測定された温度の差が決定されてもよい。差は、２つの熱抵抗空洞の異なる熱抵抗値に起因してもよい。次いでこの測定された温度差を使用して、ＰＣＭＤに垂直な熱流束値を決定する。
【００５１】
図３に記載されたＰＣＭＤ内の所与の熱流束センサに対して、第１の温度センサにおいて温度が測定され、対応する第２の温度センサにおいて追加の温度が測定される。次いでこれらの２つの温度測定結果の差が、熱流束センサの場所においてＰＣＭＤに垂直な熱流束を決定するために、２つの温度センサの間に載置する公知の熱抵抗に対して比較される。この場合、ＰＣＭＤの感度を決定する際の主要パラメータは、センサを包囲する領域内の熱抵抗である。
【００５２】
次いでＰＣＭＤ内部の異なる熱流束センサの場所において取られた熱流束値は、５０７において記載されたようにワークピース処理ツールのプロセス条件を決定するためのプロキシとして使用されてもよい。例示目的であり、限定ではないが、プラズマエッチチャンバ内でイオンエネルギーおよびイオン束は、イオンエネルギーおよびイオン束が、プラズマエッチプロセスにおいて熱流束の源として実質的に信頼できると考えられるので、熱流束を計算することにより間接的に決定されてもよい。圧力、流れ、ならびに物理的および磁気閉じ込めパラメータなどの、様々な他の「独立した」エッチツールパラメータは、イオンエネルギーならびにイオン束分布、プロフィール、および時間依存性に影響を及ぼすことが容易に示される。温度差の測定および熱流束の計算は、本明細書に記載されているように、これらの影響もパラメータ化する役目を果たすことができる。
【００５３】
図６は、生産ワークピースを処理するように構成された、ワークピース処理ツール内のプロセス条件を決定するための方法を実施するために、使用され得る装置のブロック図を示す。装置６００は、概してプロセッサモジュール６０１およびメモリ６０５を含んでもよい。プロセッサモジュール６０１は、１つまたは複数のプロセッサコアを含んでもよい。
【００５４】
メモリ６０５は、たとえば、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュなどの集積回路の形であってもよい。またメモリ６０５は、すべてのプロセッサモジュールによりアクセス可能なメインメモリであってもよい。一部の実施形態では、プロセッサモジュール６０１は、各コアに関連したローカルメモリを有してもよい。プログラム６０３は、プロセッサモジュール上で実行可能なプロセッサ可読命令の形で、メインメモリ６０５内に記憶されてもよい。プログラム６０３は、生産ワークピースを処理するように構成された、ワークピース処理ツール内のプロセス条件の決定を実行するように構成されてもよい。プログラム６０３は、あらゆる適切なプロセッサ可読言語、たとえば、Ｃ、Ｃ＋＋、ＪＡＶＡ、アセンブリ、ＭＡＴＬＡＢ、ＦＯＲＴＲＡＮ、および多くの他の言語で書き込まれてもよい。また入力データ６０７は、メモリ内に記憶されてもよい。このような入力データ６０７は、プロセス条件測定デバイス（ＰＣＭＤ）６３１内部に配置された、縦に並んで位置合わせされた温度センサ６３５、６３５’、または並列に位置合わせされた温度センサ６３３、６３３’の測定された温度を含んでもよい。これらの測定された温度は、上に論じられたようにワークピース処理ツール条件の計算を促進する。
【００５５】
また装置６００は、入出力（Ｉ／Ｏ）要素６１１、電源装置（Ｐ／Ｓ）６１３、クロック（ＣＬＫ）６１５、およびキャッシュ６１７などの、周知の支援機能６０９を含んでもよい。装置６００は、ディスクドライブ、ＣＤ−Ｒ０Ｍドライブ、テープドライブ、またはプログラムおよび／またはデータを記憶するための同様のものなどの、大容量記憶装置６１９を恣意的に含んでもよい。デバイス６００は、装置とユーザとの間の対話を促進するために、ディスプレイ６２１およびユーザインターフェース装置６２５を恣意的に含んでもよい。ディスプレイ６２１は、陰極線管（ＣＲＴ）またはテキスト、数、図示記号または画像を表示するフラットパネルディスプレイの形であってもよい。ユーザインターフェース６２５は、キーボード、マウス、ジョイスティック、ライトペン、またはグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）に関連して使用され得る他のデバイスを含んでもよい。また装置６００は、デバイスがインターネットなどのネットワークを介して他のデバイスと連通できるためにネットワークインターフェース６２３を含んでもよい。
【００５６】
ＰＣＭＤ６３１上のセンサ６３３、６３３’、６３５、６３５’は、Ｉ／Ｏ要素６１１を介してプロセッサモジュール６０１に接続されてもよい。このような接続は、ＰＣＭＤ６３１上の送受信機（図示せず）により、たとえば、図４に関して上に示され記載されたように、無線または適切な信号ケーブルを通してのいずれかで実施されてもよい。
【００５７】
装置６００の構成部品は、プロセッサ６０１、メモリ６０５、支援機能６０９、Ｉ／Ｏ要素６１１大容量記憶装置６１９、ユーザインターフェース６２５、ネットワークインターフェース６２３、およびディスプレイ６２１を含み、１つまたは複数のデータバス６２７を介して互いに作動可能に接続されてもよい。これらの構成部品は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの２つ以上の一部の組合せにおいて実施されてもよい。
【００５８】
別の実施形態によれば、生産ワークピースを処理するように構成された、ワークピース処理ツール内のプロセス条件を決定するための命令は、コンピュータ可読記憶媒体内に記憶されてもよい。例示目的であり、限定ではないが、図７は、本発明の一実施形態に従って非一時的コンピュータ可読記憶媒体７００の例を示す。記憶媒体７００は、コンピュータ処理デバイスによって検索、翻訳、および実行されることが可能なフォーマット内に記憶されたコンピュータ可読命令を含む。例示目的であり、限定ではないが、コンピュータ可読記憶媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）もしくは読取り専用メモリ（ＲＯＭ）などのコンピュータ可読メモリ、固定ディスクドライブ（たとえば、ハードディスクドライブ）のためのコンピュータ可読記憶ディスク、または取外し可能ディスクドライブであってもよい。加えて、コンピュータ可読記憶媒体７００は、フラッシュメモリデバイス、コンピュータ可読テープもしくはディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、または他の光記憶媒体であってもよい。
【００５９】
記憶媒体７００は、ワークピース処理ツール７０１の処理条件を決定するための命令を含む。ワークピース処理ツール７０１のプロセス条件を決定するための命令は、上述の方法に従って、生産ワークピースを処理するように構成された、ワークピース処理ツール内のプロセス条件の決定を実施するように構成されてもよい。特に、ワークピース処理ツール７０１のプロセス条件を決定するための命令は、各熱流束センサの場所においてＰＣＭＤに垂直な熱流束値を計算するために使用される、熱流束値命令７０３を計算することを含んでもよい。ＰＣＭＤの特定の実施形態に依存して、ＰＣＭＤに垂直な熱流束の計算を促進するために異なる方法が使用されてもよい。これらの方法は、図１Ａ〜１Ｃ、２Ａ〜２Ｂ、および３Ａ〜３Ｂに関して上に説明された。
【００６０】
またワークピース処理ツール７０１のプロセス条件を決定するための命令は、計算された熱流束値を使用してワークピース処理ツールの所望のプロセス条件を決定するために使用される、プロセス条件命令７０５を含んでもよい。上に論じられたように、作動中の特定のワークピースおよびプロセスに依存して、プロキシとして熱流束を使用して異なるプロセスパラメータが決定されてもよい。所与のＰＣＭＤに対する熱流束の空間変動および時間変動は、作動中にワークピース処理ツールの他のプロセス条件を決定するための重要情報を提供する。
【００６１】
センサの様々な実施形態においてＰＣＭＤ熱流束センサによって供給されるこのようなデータの蓄積は、それによって「ライブラリ」が構築され、他の測定されたワークピース処理ツールの特徴に付随する相関性が、プロキシとして熱流束測定の有効性および実用性を進化させるために文書化され活用されてもよい。
【００６２】
本発明の実施形態は、ワークピース処理ツールのプロセス条件を決定するためのツールを提供する。ワークピース処理ツール内のこれらの量を測定できることにより、ワークピース処理ツールパラメータをさらに理解する手掛かりを提供することができる。本発明の実施形態は、ワークピース処理ツールの性能に影響を及ぼし、性能および可制御性を最適化するために関連パラメータを実質的に調節する、主要要素をより容易に識別する助けになることが可能である。上述された「ライブラリ」の関連した進化する開発により、この達成が促進される。
【００６３】
上記のものは本発明の好ましい実施形態を十分に説明するものであるが、様々な代替形態、修正形態、および等価物を使用することが可能である。したがって、本発明の範囲は、上述の説明を参照することで決定されるべきではなく、代わりに添付された特許請求の範囲をそれらの等価物の十分な範囲とともに参照して決定されるべきである。好むと好まざるとに関わらず、本明細書に記載されたあらゆる特徴は、好むと好まざるとに関わらず、本明細書に記載されたあらゆる他の特徴とも組み合わせることができる。以下の特許請求の範囲において、不定冠詞「Ａ」または「Ａｎ」は、明示的に別段の定めがある場合を除き、その冠詞に続くものについて１以上の量を指す。加えて、接続詞「ｏｒ（または）」は、明示的に別段の定めがない限り、非排他的定義の「ｏｒ」を指す。添付された特許請求の範囲は、手段プラス機能の制限が語句「ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ（のための手段）」を用いて所与の請求項において明確に与えられていない限り、このような制限を含んでいると解釈されるものではない。
【００６４】
読者の注意は、本明細書と同時に出願され、本明細書と共に公開閲覧された、すべての書類および文書、ならびに参照によって本明細書に組み込まれるあらゆる書類および文書の内容を対象とする。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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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２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【国際調査報告】
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