(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器の製造における被処理基板の処理に用いられる処理ツールの処理特性を引き出す方法であり、この方法は、情報プロセッサー、少なくとも１つのセンサー、前記少なくとも１つのセンサー及び情報プロセッサーを支持する基板であって、前記被処理基板の大きさと実質的に等しい大きさを有する基板を有するセンサー装置であって、実行可能なコマンドによって制御されるセンサー装置を用いて実行され、以下のａ）〜ｅ）の段階を含む方法。
ａ）前記センサー装置を前記処理ツール内に搭載する。
ｂ）処理環境に晒された際、前記センサー装置に含まれる電子機器を作動可能にさせるために電子機器を十分に遮蔽する遮蔽壁を用意し、
・空洞を有する基板において、前記空洞内で電子機器を支持し、
・空洞内に電子機器のための遮蔽壁を用意することにより、遮蔽壁は、前記センサー装置の一部である、情報プロセッサー、内部コミュニケイター及び電源を含むセンサー装置の電子機器を部分的にあるいは実質的に完全に取り囲み、
・前記基板には基板カバーが接続されており、前記遮蔽壁は空洞内に位置し、前記情報プロセッサーに情報を送るための前記少なくとも１つのセンサーは基板カバーの外側に位置している。
ｃ）前記センサー装置で処理特性を計測する。
ｄ）前記センサー装置を用いて計測された処理特性をデジタルデータに変換する。
ｅ）以下に示す手段のうちの少なくとも一つを実行する。
１）前記センサー装置内に、前記計測した処理特性を変換したデジタルデータを記憶する。
２）前記センサー装置内に、前記計測した処理特性を変換したデジタルデータを記憶し、前記デジタルデータを受信機に送信する。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、更に以下の段階を含む方法。
前記センサー装置に外部コミュニケイターからワイヤレスで以下に示す情報の一部又は全部を送信し、
前記センサー装置は、以下のａ）〜ｅ）の情報を受信して記憶する。
ａ）校正要因
ｂ）情報を獲得するために用いられる変数
ｃ）情報を送信するための指示
ｄ）情報を記憶するための指示
ｅ）センサー装置の識別情報
【請求項３】
前記センサー装置は電子機器を含み、センサーからの処理データに対して使用するため前記センサー装置の校正データを記憶する段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記計測された処理特性を、前記センサー装置を用いて演算処理する段階を含む、請求項１の方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
処理環境に晒された際、前記センサー装置に含まれる電子機器を作動可能にさせるために電子機器を十分に遮蔽する遮蔽壁を用意する前記段階は、電子機器が、電界、磁界、電磁力放射、高周波放射、マイクロ波放射、１００度以上の高温、化学的な腐食、電子機器の機能に対し有害な状況のうち、いずれか一つに晒される状況においても作動可能なようにセンサー装置の電子機器を十分に隔離する段階を含んでいる方法。
【請求項６】
請求項１の方法であって、
前記センサー装置に電源装置を含み、そしてさらに、前記電子機器を有するセンサー装置は、待機中は電力を保存する節電モードに切り替わり、そして、ａ）予め決められた時間が経過した、ｂ）命令を受けとった、のうちの、少なくとも一つがあった後にノーマルモードに切り替わる段階を含む方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、
センサー装置に電源を組み込み、そして更に、電源をワイヤレスで充電する段階を含む方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、
前記段階ａ）において、前記センサー装置を処理ツール内に搭載するためにロボットを用いることを含む方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、
更に、前記ロボットを用いて処理ツールからセンサー装置を取り外す段階を含む方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、
前記センサー装置を、センサー装置が、電子機器の製造おける被処理基板を処理ツールに搭載するために用いられているロボットによって、処理ツールに搭載されることが可能なように、電子機器の製造における被処理基板と実質的に同じ大きさにする方法。
【請求項１１】
製造中の電子機器の製造における被処理基板を処理するために用いられている処理ツールのためにデータを獲得する、請求項１の方法に使用する装置であり、
空洞を有する基板と、
前記空洞内にあり、基板に支持された、情報プロセッサー、内部コミュニケイター及び電源を含む電子機器と、
前記空洞内の前記電子機器のための遮蔽壁と、
前記基板に接続された基板カバーであって、前記情報プロセッサーに情報を送ることが可能なセンサーが当該基板カバーの外側に位置する基板カバーと、
を含み、
前記基板によって支持されている情報プロセッサー、その情報プロセッサーは装置を制御するために内蔵されたソフトウエアを有し、前記センサーからの情報を受け取ることが可能なように、前記センサーに連結されており、
前記基板によって支持されている内部コミュニケイター、当該内部コミュニケイターは情報プロセッサーが情報を内部コミュニケイターに提供可能なように、情報プロセッサーに連結されており、内部コミュニケイターは、情報プロセッサーから受け取った情報を送信することが可能であり、
前記基板によって支持されている電源、その電源は電力を（１）情報プロセッサー、（２）内部コミュニケイター、および（３）センサーのうちの、少なくともいずれか１つに電力を供給するために連結されており、
情報プロセッサーは、ａ）デジタル情報を記憶すること、およびｂ）デジタル情報を記憶し、そのデジタル情報を内部コミュニケイターに送信すること、のうちの少なくともいずれか1つを行うことが可能であり、
前記遮蔽壁は、前記センサー装置が処理環境に晒された際に作動可能なように、前記情報プロセッサー、前記電源、前記内部コミュニケイターを部分的に或いは実質的に囲んでいる、装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置であって、
前記少なくとも１つのセンサーは、実質的に同じ種類のセンサーを過半数含むか、あるいは、異なった種類のセンサーを過半数含む装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の装置であって、
前記内部コミュニケイターが、ワイヤレスで情報を受信機に送信することが可能である装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置であって、
前記情報プロセッサーと内部コミュニケイター間の連結が、双方向の情報の送受信を可能にし、そして、内部コミュニケイターはワイヤレスで情報を受信することが可能である装置。
【請求項１５】
請求項１１に記載の装置であって、
前記情報プロセッサーは、マイクロプロセッサーとメモリーを含む装置であり、前記マイクロプロセッサーと前記メモリーは、情報の送受信を可能にするため連結されている装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置であって、
前記メモリーは、随時、読み取り、書き込み可能な不揮発性のメモリーを含む装置。
【請求項１７】
請求項１１に記載の装置であって、
前記電源が、ワイヤレスで充電可能であり、この電源としてバッテリー、或いは蓄電器を含む装置。
【請求項１８】
請求項１１に記載の装置であって、
前記電源は、バッテリーと外部電圧レギュレータを含む装置であり、そのレギュレータは、電源が実質的に一定の外部電圧を供給可能なようにバッテリーの外部に連結されている装置。
【請求項１９】
請求項１７に記載の装置であって、
前記電源は電磁誘導を経由して、ワイヤレスで充電されることが可能である装置。
【請求項２０】
請求項１１に記載の装置であって、
前記内部コミュニケイターが、音波を用いて、処理ツールの外部に情報を送信することが可能な装置。
【請求項２１】
請求項１４に記載の装置であって、
前記内部コミュニケイターが電磁波からのエネルギーを用いて、情報を送信し、受信することが可能な装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の装置であって、
エネルギーが、赤外線電磁エネルギーである装置。
【請求項２３】
請求項１４に記載の装置であって、
前記遮蔽壁は、以下に示すもののうちの少なくともいずれか1つの機能を有する装置。
（１）電子機器を、電子機器の機能にとって有害な状況の下で作動可能にする
（２）実質的に処理ツールがセンサーからの汚染物質に晒されるのを防ぐ
【請求項２４】
請求項１１に記載の装置であって、
前記基板が、空洞の中を真空状態に維持することが可能な装置。
【請求項２５】
請求項１に記載の方法であって、
さらに操作コマンドを実行する段階を含む方法。
【請求項２６】
請求項１に記載の方法であって、
さらに、
（１）予め定められた時間が経過する、
（２）命令を受け取る、
のうち少なくともいずれか1つがあるまでは、センサー装置をスリープモードにする段階を含む方法。
【請求項２７】
請求項１に記載の方法であって、
さらに段階ｅ）の終了後にスリープモードに入ることを含む方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法であって、さらに前記センサー装置に校正データを記憶する段階を含む方法。
【請求項２９】
請求項２５に記載の方法であって、さらに前記センサー装置の電源の電力の水準を監視する段階を含む方法。
【請求項３０】
請求項１に記載の方法であって、
前記処理ツールは生産設備の一部であり、前記センサー装置は、処理ツール内からの情報を集め、ワイヤレスでこれを伝達し、或いは記憶することが可能であり、
前記センサー装置からのデータを用いて処理ツールの性能を監視するか、或いは、前記前記センサー装置からのデータに対応して、処理ツールの性能を維持するかの少なくとも１つの段階を実行する方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の方法であって、
前記電子機器の製造における被処理基板が、平面パネルディスプレイに用いる基板を含む方法。
【請求項３２】
請求項１１に記載の装置であって、
前記空洞を有する基板の大きさや特性を電子機器の製造における被処理基板に用いられているものと実質的に同じにした装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）、特に電子機器製造の際に、製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）に対して行われる処理のためにデータが集められる。この発明は、そのデータを集めるための向上された方法や装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の部品の処理を成功させるためには、処理の全ての段階において、処理の環境を効率的に利用し、正確にコントロールすることが必要である。これらの処理段階の多くは、要求されている処理に伴う変動・変化を計測することが困難な状況、あるいは不可能な状況で、おこなわれている。重要な処理に伴う変化を容易に計測できない状況のもとでは（例えば、集積回路に用いる半導体ウェーハのプラズマエッチ処理中の温度)、これらの重要なパラメーター（媒介変数)と他の計測しうる、あるいは制御しうるパラメーターとを関連付けようとする試みがなされる。これらの関連付けの正確性や安定性は、装置対応モデルとよばれ、あらゆる所与の処理の段階において、処理能力や装置の収量を決定するのに重要な要因となる。
【０００３】
所与の処理段階における正確な装置対応モデルには、典型的には、空間的な構成要素（処理ツール内の配置にかかわるもの)と時間的な構成要素（処理の時間あるいは処理の順序にかかわるもの)の両方がある。半導体ウェーハの処理に関するような出願においては、ウェーハが次第に巨大化しているこの技術分野における産業の趨勢に伴い、平均的な数値を計測するだけでなく、重要な処理パラメーターの分布や均一性をも計測することが次第に重要なこととなっている。この空間的な処理パラメーターの分布図を作成するためには、通常、処理エリア内に複合的にセンサーを配置しなければならず、その結果、処理の混乱が生じる可能性が増加し、対応モデルの質も低下する。時系列の処理のデータを得るためには、典型的な場合では、複合的にセンサーを配置し、実質的に処理と同時に器具を使用して計測しなければならない。これらの計測方法はしばしば処理環境や処理ツールの配置と相容れない、あるいは邪魔をするような条件例えば、光ファイバー接続、電気接続等が必要となる。
【０００４】
これらの条件のもとで、装置対応モデルを獲得し、その正確性を確認するのは、困難で費用がかかる上、問題も多い。処理環境の中に潜在的に混乱を生じさせる可能性のあるセンサーやそれに結合したフィードスルーや連結部を取り入れることが仕方なく行われている（例えば、プラズマ放電がなされるような環境の下に、熱電対を組み込む場合)。それゆえ、この出願の妨げとなる出願のほとんどが、当該の装置の開発者と、わずかしかいないが処理に関する開発者のうち最高水準にある者にしか使用されていない。そのような出願が高い生産性を有しているのは明白であるにもかかわらず、これらの出願に係る進歩した装置やモデルは、処理環境においてほとんど用いられていない。それは、何故なら処理の混乱が生じる危険性のほうが、これらの進歩した装置を取り入れた場合の潜在的な利益を上回っているからである。
【０００５】
装置対応モデルは、しばしば、わかりづらいかたちで、特定の処理パラメーターに影響されやすくなる。たとえば、典型的なプラズマ・エッチング装置において、ウェーハの温度は、明白なパラメーターであるチャック（つかみ)の温度、高周波出力やウェーハの裏側のヘリウムの圧力だけでなく、処理ガスの混合率やウェーハの裏側のキメの粗さに左右されうる。装置対応モデルは、あらゆる相互作用について不完全にしか理解されないままで、進歩してきており、実際に用いられれば重大なエラーを生じさせる可能性があるような、実際の製品の製造状況とはかなり異なった状況のもとで、作成されている。認容しうるような対応モデルが作成されるように、最適な処理条件や最適なウェーハの状態を予想することはほとんど不可能である。このことは、典型的に、対応モデルを作成するための計測やそれらを発展させる段階で特にあてはまることとなる。
【０００６】
装置対応モデルは、半導体ウェーハの処理に用いられる静電気チャックの表面部分の仕上げのようなハードウェアの変化に非常に影響されやすい。一つの構成要素の膨大な特性の中から、狭い許容範囲を明確にすることによって、対応モデルを安定化しようとすることは、通常非常に費用がかかる上、効果もない。重要なハードウェアの特性は、時が経つにつれゆっくりと変化する。これらの変化をドリフト現象といい、装置対応モデルにおいてゆっくりと不正確な要因を増加させるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
明白なことは、空間分解能の、及び時間分解能の装置対応モデルが容易に、そして少ない費用で発達し、維持されるような信頼性のある、効率的な方法や装置に係る適用に対する必要性が多くある、ということである。重要な適用の例としては、半導体ウェーハ、平面パネルディスプレイ、そして他の電子機器の製品中の製品の処理の均一化に関するものがある。更に、現実の処理状況に適応しながら、修正する必要のない処理装置を用いて、処理に混乱を生じる可能性のない手段で、対応モデルのためにデータを集めることのできる方法や装置に対する必要性がある。さらに、操作効率を向上させ、生産性を向上させ、装置や製造設備全体の維持費を減少させるために、製造設備における装置のそれぞれのための対応モデルを作成し、チェックし、しばしば最新化することのできる方法や装置に対する必要性がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）の処理や処理に用いられる処理ツールの性能や生産性を向上しうる方法や装置を提供しようとするものである。この発明の一側面には、対応モデルを発生させ、それを監視し、制御し、処理や処理ツールを効率的に利用するために、データを獲得する方法が含まれている。処理能力に関する情報を有するセンサー装置を用いて、その方法は実行される。その方法には、処理ツール内にセンサー装置を搭載し、センサー装置で処理特性を計測する手段が含まれている。その方法にはさらに、計測された処理特性を、センサー装置を用いて、デジタルデータに変換することが含まれている。加えて、その方法には、センサー装置の中にデジタルデータを記憶させ、そしてそのデジタルデータを受信機に送信するという手順の中で、少なくともそのうち１つの手段をおこなうことが含まれている。
【０００９】
この発明のもう一つの側面は、処理や処理ツールを監視し、制御し、効率的に利用するためにデータを獲得する装置である。その装置には、基板と基板によって支持された少なくとも１つのセンサーが組み込まれている。情報処理能力を有する情報プロセッサーは、基板によって支持されている。情報プロセッサーは、センサーからの情報が、情報プロセッサーに提供されるように、センサーに連結されている。内部コミュニケイターは基板によって支持されている。内部コミュニケイターは、情報プロセッサーが内部コミュニケイターに情報を提供できるように、情報プロセッサーに連結されている。内部コミュニケイターは、情報プロセッサーから受け取った情報を転送することが可能である。電源は、基板によって支持されている。電源は、情報プロセッサー、内部コミュニケイター、センサーのうち、少なくとも１つに電力を供給するために連結されている。
【００１０】
更なる装置の実施態様として、内部コミュニケイターは、情報を受信機に転送させるために、ワイヤレス伝達システムを使用することができる。選択的に、内部コミュニケイターは受信機と双方向伝達とすることができる。
それから更なる実施態様として、情報プロセッサーは、計測したデータを記憶し、処理データを記憶し、校正データや他の情報を記憶するためにデータ記憶能力を有することが可能である。選択的に、情報プロセッサーはまた、計測されたデータを数学的に処理するための能力を有することが可能である。
【００１１】
この発明のもう一つの側面には、処理や処理ツールを監視し、制御し、効率的に使用するためにデータを獲得するセンサー装置の操作方法が含まれている。実施例において、示されている方法には、センサー装置によって実行可能なプログラムが組み込まれている。その方法には、センサー装置がデータを集め、処理する準備を整えるために、センサー装置を初期化する段階が含まれている。その方法にはまた、データを集め処理すること、受信機にデータを送ること、データを記憶すること、そして操作上のコマンド（コンピューターに与える命令を実行すること）のうち、いずれか1つの段階をセンサー装置に行わせるための方法が含まれている。その方法には、初期化の段階の終了後、電力使用を減らすためにセンサー装置をスリープモードにする方法が含まれている。
【００１２】
さらに、この発明のもう一つの側面として、製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）を処理するための製造設備の操作方法が含まれている。その方法には、少なくとも１つの処理ツールは、製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）を処理することが可能となる手段が含まれている。その方法にはまた、センサー装置が、処理されたデータをワイヤレスで集めることを可能にする手段が含まれている。センサー装置は、１．処理ツールの内部から、ワイヤレスで処理データを送信すること２．処理データが処理ツール内にある間は、処理データを記憶すること、の少なくともそのうちの１つを行うことが可能である。
【００１３】
加えて、センサー装置はまた、処理ツールの操作を実質的に中断させずに、処理ツールに搭載し、そして取り外すことが可能である。その方法にはまた、センサー装置を用いて、処理ツールを操作するために、処理データを計測する手段が含まれている。その方法にはさらに、センサー装置からのデータを用いて、処理ツールの性能を監視すること、センサー装置を用いて計測された処理データに対応して、処理ツールの性能を維持すること、の少なくとも1つの手段を講じることが含まれる。
【００１４】
この発明範囲は、構成の詳細や下記の詳細な説明で説明された、あるいは図面で示された構成の配置に限定されないとみなされている。この発明は他の実施態様や、いろいろな方法で実践し、実行することも可能である。さらに、ここで用いられた表現や専門用語は説明・記述のためだけに用いられ、限定のために用いられたものではないと、解釈されている。
そのように解釈すると、当業者は、この発明の有する特徴を損なわずに、他の構造や方法やシステムを考案するための基礎として、この開示された発明の基礎にある技術思想を、簡単に利用することができると気付くでしょう。それ故、重要なことは、請求の範囲には、この発明の技術思想や範囲から乖離しない限り、そのような同等の構成も含まれるものとして解釈されているということである。
【００１５】
この発明の上述のそして更なる特徴や利点は、それらの特定の実施態様が記載された下記の詳細な説明を考慮することで、とりわけ同封の図面とともに考慮した場合には、明らかなものとなるでしょう。
【００１６】
この発明の実施例の操作方法が、最初に半導体ウェーハのあるいは平面パネルディスプレイの処理に関する文脈の中で、以下に論じられている。しかし、この発明の実施例は、処理条件の、潜在的な時間的及び／あるいは空間的な変化に影響を受ける製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）に関連した必須のあらゆる処理手順のために、処理の特性を計測し、対応モデルを作成するために用いられることが可能である、と解釈されている。
以下の図の説明において、図に記載されているものと実質的に同一の構成要素や手順を説明する場合には、同一の番号を用いる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
今、図１．について言及すると、そこには、センサー装置１００のブロック線図が記載されている。センサー装置１００は、基板１１０、センサー（好適なものはセンサー１５０である）、情報プロセッサー２００、内部コミュニケイター３００、電源３５０を有している。センサー１５０、情報プロセッサー２００、内部コミュニケイター３００、電源３５０は、基板１１０に支持されている。センサー１５０は、センサー１５０によって発せられた信号が、入力情報として情報プロセッサー２００に提供されるように、情報プロセッサー２００に接続されている。情報プロセッサー２００は、情報プロセッサー２００からの情報やデータが、内部コミュニケイター３００に転送されるように、内部コミュニケイター３００に接続されている。より好適な実施例においては、情報プロセッサー２００は、情報プロセッサー２００と内部コミュニケイター３００との間で、相互に情報を送受信することができるように内部コミュニケイター３００に接続されている。
【００１８】
電源350は、情報プロセッサー200に電力を供給するため、情報プロセッサー200に接続されている。電源350は、内部コミュニケイター300に電力を供給するために、内部コミュニケイター300に接続されている。この発明の実施例には、操作の際に電力を必要とするセンサー150を含めることができるが、そのような実施例においては、電源350は、センサー150に電力を供給するために、センサー150に接続されている。もうひとつの実施例においては、つまりセンサー150が、操作の際に、電力を必要としない場合には、結果的にセンサー150と電源350との接続は必要ない。
【００１９】
内部コミュニケイター300は、情報プロセッサー200から受け取った情報やデータを受信機に送信することのできる送信機である。情報プロセッサー200と内部コミュニケイター300が、お互いに情報を送受信できるように接続されている実施例においては、内部コミュニケイター300が、送信機から情報を受信できるだけでなく、情報を受信機に送信できるほうが望ましい。
【００２０】
図1.にはまた、任意の、内部コミュニケイター300よって送信された情報を受信するために配置された外部コミュニケイター400が示されている。外部コミュニケイター400は内部コミュニケイター300によって送信されたデータや情報を受信することのできる受信機である。選択的に、内部コミュニケイター300が情報を送受信することが可能であるこの発明の実施例においては、外部コミュニケイター400が、内部コミュニケイター300に情報を送信できるようにすることも可能である。
【００２１】
より好ましい実施例においては、内部コミュニケイター300は、外部コミュニケイター400と相互に情報を、電線やケーブルそして、あらゆる種類の物理的な接続線を必要としないで送受信することが可能である。言い換えると、情報は無線通信手段を用いることで、無線で転送される。好適な無線通信手段の2つの例は、音波を用いた手段と電磁波を用いた手段である。実質的に、情報通信のために利用されているあらゆる種類の電磁波が、この発明の実施例に用いられるのに好適である。好適な電磁波の種類の例としては、マイクロ波、高周波、紫外線、可視光線、赤外線がある。この発明の一つの実施例においては、無線通信のために赤外線が850〜900ナノメートルで使用されている。
【００２２】
基板１１０は、センサー１５０、情報プロセッサー２００、内部コミュニケイター３００、そして電源３５０を支持し、それらの運搬器としての役割を果たす。好ましくは、基板１１０は製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）のものと同種の材質的な特性を有している。
【００２３】
半導体の処理を特徴づけるためにこの発明が用いられている実施例においては、好ましくは、基板１１０は、半導体ウェーハの製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）に含まれる材料と同種の材質特性を有する。特に、基板１１０は、シリコン処理のためのシリコンやガリウムヒ化処理のためのガリウムヒ化物のような半導体の材料から作ることが可能である。同様に、平面パネルディスプレイの処理を特徴づけるためにこの発明が用いられている実施例においては、基板１１０は、ガラスあるいは、平面パネルディスプレイの製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）に典型的に用いられている他の材料から作ることが可能である。
選択的に、基板１１０は製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）に用いられているそれらの材料以外の材料から作ることもできる。基板１１０の材料の選択は、材料にかかる費用、センサー装置１００の材料として使えるかどうか、センサー装置１００に使用されている材料の耐久性、頑丈さといった要因に左右される。好ましくは、基板１１０に用いられる材料は、その材料によって、実質的に処理ツールを汚染したり、あるいは変質化させたりすることがないように選択される。さらに、好ましくは、基板１１０に用いられる材料は、センサー装置１００によって行われる計測が実質的に正確なものとなるようなものが選択される。言い換えると、材料は、その材料によって、処理の計測に不正確なエラーを生じさせることがないように選択されるべきである。
【００２４】
製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）と材質的に同種の基板１１０を採用することに加えて、センサー装置１００が製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）の大きさと共通の大きさであることがまた、より望ましい。特に、センサー装置１００が、処理ツールの中で製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）がする動きを真似ることができるように、製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）の大きさと共通の大きさであることが望ましい。センサー装置１００を、製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）を搭載するために用いられる入り口と同じ入り口を使って、処理ツール内に搭載することができるような大きさをセンサー装置１００が有することが望ましい。これの特徴は、センサー装置１００の搭載や取り外しのために、処理ツールを分解する必要がなくなるということである。
【００２５】
数多くの製造方法で、処理ツールに製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）を搭載したり、そこから取り外したりする際に、機械製の、人間の手の代わりをする装置を用いている。機械製の人間の手の代わりをする装置は、製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）を処理ツールに搭載したり、取り外したりする際に、人間が介入する量を減らすために、たいていオートメーション化されている。ロボットは、製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）を処理ツールに搭載したり、取り外したりするために、製造工程でしばしば用いられているオートメーション化された機械製の人間の手の代わりをする装置の好例である。例えば、ロボットは、しばしば電子機器の製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）を取り扱うのに用いられる。センサー装置１００は、製造の手順の分離が最小化するように、製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）に用いられているのと実質的に同じロボットを用いて、処理ツールに搭載したり、及び処理ツールから取り外したりすることが可能なような大きさを有することが望ましい。
【００２６】
選択的に、この発明を半導体の処理に利用するためのいくつかの実施態様においては、基板１１０は、半導体ウェーハを含む。半導体ウェーハは、処理環境に対し実質的に適切な物理的な概要、熱量、他の鍵となる電気属性、鍵となる化学属性を提供するために、実際の処理状況に適合するよう供給されている。同様に、平面パネルディスプレイに利用するために、基板１１０には、平面パネルディスプレイが含まれる。
【００２７】
加えて、基板１１０は、センサー１５０、情報プロセッサー２００、内部コミュニケイター３００、電源３５０を連結するために用いられる配線を保持するための基板としての役割を果たすことが可能である。電子機器に配線するための一般的な連結技術には、集積回路やプリント配線基板に用いられている技術と同様の技術を用いることが可能である。好ましくは、センサーやそれらの連結は、単純に、経済的に設計される。大きさが大きいものに利用される場合には、センサー１５０の構造や連結には、費用のかかるプロジェクション（投影）・プリンティング、あるいはダイレクト・Ｅビーム・ライティング技術よりむしろシルクスクリーンやフォトマスキングのような技術を用いるほうがよい。
【００２８】
センサー150は望ましい計測を行うために、この発明のあらゆる種類の実施例に必要なものである。センサー150が実質的に同時に、あるいは少なくとも同一のデータを収集している間には同時に、異なった種類の処理属性を計測することが可能となるように、複合的な種類のセンサーを有することが可能である。もちろん、選択的な他の実施例においては、校正する、及びセンサーの性能を比較するような目的において、同一の処理パラメーターを計測するために、異なった種類のセンサーを有することが可能である。
【００２９】
センサー150は、処理や処理ツールの状態をあらわす幾つかの基礎的な、局部的なパラメーターに比例して、電気信号を提供するように、設計されている。半導体処理や平面パネルディスプレイに利用するための重要な処理パラメーターの例としては、温度、エッチング率、沈殿率、高周波領域、プラズマの潜在率、イオン流動がある。複数のセンサーをセンサー装置100のそれぞれの部分に使用することになるため、比較的費用のかからないセンサーであることが望ましい。
典型的なセンサーの種類の例には、温度を計測するためのＲＴＤセンサー、温度を計測するためのサーミスター、プラズマの潜在性やイオン流動を計測するために限定された箇所を調査するもの、エッチング率を計測するためのVan der Pawクロス、プラズマの潜在性を計測するために分離した部位のトランジスタ、イオン流動や高周波領域を計測するための正確なループがある。
【００３０】
センサー１５０を構成する個々のセンサーは、特定のパラメーターを計測することによって、それらのパラメーターの分布や寄与度を提供するために、基板１１０の全体にわたって配列されることが可能である。この発明の実施態様のうち、センサー１５０が異なった種類のセンサーを有する場合においては、複数の処理特性を計測することにより、処理の概要を提供することが可能となる。センサーの数や種類は、どのようなものに利用されるのか、そしてどのような処理が要求されているのか、ということに基づいて選択される。
【００３１】
センサー１５０は、基板１１０に取り付けられており、別に分離されたセンサー装置を有することも可能である。選択的に、センサー１５０は基板１１０の一部として製造されることも可能である。言い換えると、基板１１０は、センサー１５０が基板１１０の一部として組み合わされて製造されるように、加工されることも可能である。
【００３２】
情報プロセッサー200は、様々な種類のセンサーと互換性があることが好ましく、1つ以上のセンサーを有するようなこの発明の実施例で使用されるのが好ましい。
好ましくは、情報プロセッサー200は、センサー150からの情報を受け取ることができるようにセンサー150に連結されることである。他の実施例においては、情報プロセッサー200は、情報プロセッサー200がセンサー150に情報を提供することが可能なように、センサー150に連結されるのが望ましい。この発明の実施例には、入力信号を必要とするセンサーを含めることが可能である。ある特定の実施例においては、センサーは、情報や指示を処理するためセンサー自体にマイクロプロセッサーを有することも可能である。
【００３３】
センサー装置100の重要な特性は、その帯域幅である。好ましい実施例においては、センサー装置100は、高度な空間分解能を可能とするために、又高度な時間分解能を可能とするために、あるいは高度な空間及び時間分解能による監視を可能とするために、コンフィギュレーションに用いられる帯域幅を操作するための適切な信号を発する。高度な時間分解能及び高度な空間分解能による監視が明確なものになるかどうかは、センサー装置100の特定の適用に左右されるだろう。
【００３４】
半導体のウェーハ処理に関連して、この発明の実施例が利用される場合には、センサー装置100が1つのセンサーを有するものから、50以上のセンサーを有するものまである。直径が約200ミリある半導体ウェーハに行われる処理のための高度な空間分解能による監視の1つの例では、センサー装置100には、約50以上のセンサーが用いられることになるだろう。同様に、半導体のウェーハ処理に関連して利用された場合の、時間分解能は、読み取りに約1秒以上かかるものから、読み取りに約0.01秒もかからないものまである。そのような実施例においては、高度な時間分解能による監視は、一秒間に約1つ以上読み取ることが可能であると考えることができる。50個のセンサーを有し、一秒間につき1つ読み取ることができ、読み取りにつき12ビット使用する、この実施例においては、適切な帯域幅は、一秒間につき600ビットである。
【００３５】
複数のセンサーが連結可能なこと、及び適切な帯域幅を有することに加えて、情報プロセッサー200には他に望ましい能力がある。好ましくは、情報プロセッサー200はデータの入手を制御することが可能である。具体的に、情報プロセッサー200は、空間分解能対応モデル、時間分解能対応モデル、あるいはこの二つを組み合わせたもののためのデータを獲得するためにセンサー150を調査する。好ましい実施例においては、情報プロセッサー200は、柔軟に、書き込み可能なデータを連続して獲得する能力を有する。加えて、情報プロセッサー200は、様々な種類のセンサーを用いることによって、空間分解能と時間分解能の間の柔軟で書き込み可能なトレードオフ（同時に満足できない諸条件の間の取捨選択)を提供する能力を有することが望ましい。これは潜在的に価値ある能力である。異なった種類のセンサーを組み込むことで、空間分解能よりむしろ時間分解能としての価値を有するからである。そしてそれは、逆も同様である。作成される測定結果の種類によって、情報プロセッサー200には、センサー150から受け取る信号を調節する能力が必要となる。信号を調節する例としては、信号を増幅すること、ノイズを取り除くことが挙げられる。信号を調節する技術は、よく知られている。細かい議論になるため、ここでは示さない。
【００３６】
情報プロセッサー200にとって好ましいもうひとつの能力は、センサー150からの信号をアナログからデジタルに変換する変換器としての能力である。この能力は典型的に、センサー150が情報プロセッサー200にアナログ信号を提供する場合に、情報プロセッサー200に要求される機能である。好ましくは、情報プロセッサー200は、柔軟にアナログ信号を入力することが可能で、センサーからの入力信号の範囲を柔軟に選択可能である。
【００３７】
局所的なデータを記憶可能なことは、情報プロセッサー200の有するもうひとつの好ましい能力である。情報プロセッサー200に局所的なデータを記憶する能力があるため、センサー装置100が、センサーのために校正化されたデータ、センサーの妥当性を検証するデータ、それぞれのセンサー装置の特性を識別する情報、そしてセンサーから引き出された計測データ等のデータを記憶する能力を有することが可能となる。選択的に、局所的なデータを記憶する能力によって、情報プロセッサー200に、センサーから集めた情報を記憶すること、あるいは、センサーから集めた情報を記憶するのと実質的に同時にデータを送信することを可能にする。情報プロセッサー200に記憶されたデータは、保存可能で、後に他のデータ記憶媒体にダウンロードすることも可能である。センサー装置100が内部にデータを記憶することができることのもう一つの利点は、帯域幅が減ずる可能性があることである。具体的には、計測されたデータが記憶可能で、後に送信可能なものであれば、帯域幅がかなり狭くてもよい。帯域幅が狭い場合には、データを送信する際に、より時間がかかるだけのことである。
【００３８】
情報プロセッサー200が局所的なデータを記憶可能であることは、さらに他の利点がある。特に、センサーによる計測が絶対的な正確性を有するかどうかは、重要なことではない。なぜなら、センサー装置100は、一単位として校正されることができ、一部特定の校正や線形化された要素は、局地データの一部として記憶し、保存することが可能であるからである。言い換えれば、情報は、必要に応じて用いることが可能なように、センサー装置100の内部に記憶させることが可能である。これは特に有利な点である。なぜなら、センサー装置100は、記憶された校正データを用いることで、集められたデータ及び引き出されたデータを記憶し、送信することが可能となるからである。
【００３９】
電源３５０は、局部に内蔵された、センサー装置１００の操作のために必要な電力を供給する電源である。好ましくは、電源３５０は、センサー装置１００がデータを集める際、センサー装置１００を外部電源に物理的に連結させる必要がないように、実質的に完備されている。好ましい実施例においては、電源はバッテリーのような蓄電源である。他の想定しうる電源としては、蓄電器がある。電気機器を制御するために用いられる他の電源は、この発明の実施例にも適合する。
内臓電源を有することにより、センサー装置１００は実質的に、より安定した状態で対応モデルのためのデータを獲得することが可能となる。加えて、外部電源に物理的に連結するために処理ツールに修正を加える必要がなくなる。有利なことに、ワイヤーやケーブルが存在しないため、製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）を搭載したり、取り外したりするために用いられるロボットと実質的に同じロボットを用いて、センサー装置１００を処理ツールに搭載したり、取り外したりすることがより簡単になる。
【００４０】
内部コミュニケイター300は通信装置である。内部コミュニケイター300として用いることのできる通信装置は、多く発表されている。この発明の好ましい実施例においては、通信機能には、簡単に行うことのできる赤外線放射及び構成要素の検知が用いられる。これらの構成要素及び技術は、装置の遠隔制御のような短い範囲での通信に広く用いられている。
さらに、この発明の実施例に用いることの可能な、いくつかの通信プロトコルがある。例えば、この発明の1つの実施例には、エラーを検知し、自動的にボーレートを装置に適合させるために、循環冗長チェックと修正されたアスキーコードを用いることができる。
【００４１】
この発明のもうひとつの実施例としては、全て同じ基板１１０によって支持されているセンサー１５０、情報プロセッサー２００、内部コミュニケイター３００、電源３５０を１グループとし、それを連続して用いる場合がある。この実施例には、より多くのセンサーを有することになるため、計測の際により多くの空間分解能を提供するという潜在的に有利な点がある。
また、情報処理やデータを送信するための装置をより多く有することになるため、情報を制御するための帯域幅をより広く有することができる可能性がある。
【００４２】
図２を参照すると、そこにはセンサー装置１００の回路構成図が示されている。センサー装置１００は実質的に、図１に記載されているものと同じである（基板１１０は図２では示されていない）。加えて、図２は、外部コミュニケイター４００を示している。図２で示されている外部コミュニケイターは、実質的に図１に記載されているものと同じである。外部情報プロセッサー４５０は、外部情報プロセッサー４５０と外部コミュニケイター４００との間で情報を送受信できるように、外部コミュニケイター４００と対になって示されている。外部情報プロセッサー４５０は、コンピューターが有するような情報処理能力を有する。選択的に外部情報プロセッサー４５０は、コンピューターであるか、あるいは外部コミュニケイター４００から受け取った情報を操作することの可能な装置である他のコンピューターである。外部情報プロセッサー４５０は、大量のデータを記憶することが可能である。
外部情報プロセッサー４５０の望ましい機能は、利用者がセンサー装置１００によって提供された情報を獲得することができるように、利用者のインターフェイスとしての役割を果たすことである。加えて、外部情報プロセッサー４５０を通じて、利用者がセンサー装置に命令や情報、たとえば情報を収集する前にセットアップやスタートの条件情報を送ることが可能であることが望ましい。
【００４３】
図３を参照すると、そこにはセンサー装置１００が示されている。図３で示されているセンサー装置１００は、情報プロセッサー２００が詳細に示されていることを除いては、実質的に図１及び図２で示されているものと同じである（基板１１０は図３に示されていない）。情報プロセッサー２００は、マイクロプロセッサー２１０とメモリー２２０を有する。マイクロプロセッサー２１０は、マイクロプロセッサー２１０とメモリー２２０との間で情報を送受信できるようにメモリー２２０と連結されている。
【００４４】
マイクロプロセッサー210は、中央処理装置及び他の機能、具体的には、センサーからデータを集め、センサーから受け取ったデータを処理し、メモリー220にセンサーからの情報を記憶させ、センサーから内部コミュニケイター300にデータを送り、内部コミュニケイター300を経由して受け取った命令に応答し、そして一般的にセンサー装置100の操作を制御する機能を有する。この発明の実施例に用いることのできるマイクロプロセッサーは沢山ある。マイクロチップ テクノロジーズ インコーポレーティッドは、この発明の実施例に利用可能な多くのマイクロプロセッサーを製造している。市場において入手可能なマイクロプロセッサーの幾つかは、信号を調整し、入力信号をアナログからデジタルに変換することが可能である。
【００４５】
メモリー220に利用可能な電子記憶機器は、沢山の種類がある。メモリー220は、ランダムアクセスメモリー(RAM)、読み取り専用のROM、あるいはRAMとROMの複合体を有する。この発明の1つの実施例として、メモリー220にマイクロチップ テクノロジーズ インコーポレーティッドで製造されているようなEEPROMを含ませる。
【００４６】
図4を参照すると、そこにはセンサー装置100が示されている。図4で示されているセンサー装置100は、情報プロセッサー200が選択的な配置図で示されているのを除いては、図3で示されていたものと実質的に同じである。具体的には、情報プロセッサー200は、マイクロプロセッサー210とセンサー150との間に連結されている信号調整器230を有する。信号調整器230は、センサー150から受け取った信号を調整することが可能である。信号の調整は、信号がマイクロプロセッサー210の内部装置に対してより互換性があるようにするために、おこなわれる。信号の調整は、ノイズを取り除くような場合にもまた行われる。
【００４７】
図5を参照すると、そこにはセンサー装置100が示されている。図5で示されているセンサー装置100は、情報プロセッサー200が選択的な配置図で示されているのを除いては、図3で示されていたものと実質的に同じである。具体的に、情報プロセッサー200は、マイクロプロセッサー200とセンサー150との間に連結されているデータ緩衝装置240を有する。データ緩衝装置240は、センサー150とマイクロプロセッサー210との間のデータの流れの管理を容易にする。データ緩衝装置は、通常、データの獲得に関連した装置に用いられている。データ緩衝装置の操作の詳細は、ここでは示さない。
【００４８】
図６を参照すると、そこにはセンサー装置１００が示されている。図６に示されているセンサー装置１００は、電源３５０のより詳細な配置図が示されているのを除いては、図１で示されていたものと実質的には同じである（基板１１０は図６においては示されていない）。具体的に、電源３５０は、バッテリー３６０とバッテリー３６０の出力で連結されている外部電圧レギュレータ３７０とを有している。
【００４９】
電源350は、外部電圧レギュレータ370を使用しないで、バッテリー360を使うことが可能である。しかし、バッテリー360は使い続ける程に、バッテリー360の外部電圧は減っていく。バッテリー360の外部電圧の減少は、バッテリー360によって動力を供給されている電子機器の操作の確実性を低めることになる。いいかえれば、確実性のある操作可能時間は、望ましいことではないが、短いのである。外部電圧レギュレータ370を付加することは、この問題を緩和するための助けとなる。外部電圧レギュレータ370は、バッテリー360からの内部電圧を広範囲に用いることで、実質的に安定した外部電圧を提供することを可能にする。有利なことに、外部電圧レギュレータ370は、センサー装置100が内部のバッテリー電圧をより広範囲に用いて、操作されることを可能にする。
【００５０】
この発明の一つの実施例においては、バッテリー360は、外部電圧として名目的には3.3ボルトを供給可能な1つのあるいはそれ以上の数の、小さく、充電可能なリチウムバッテリーが用いられる。好ましくは、センサー装置100は、バッテリー360がセンサー装置100に搭載されたままで、バッテリー360が充電されることを可能にする。バッテリーを充電可能なものにする機能には、バッテリー360を充電するための、センサー装置100と外部電源とを接続する電気接続を含めることも可能である。加えて、バッテリーの充電機能には、電磁誘導に基づいた充電技術のような非接続の充電技術を含めることも可能である。
充電式のバッテリーを用いることは選択的なことであるため、バッテリー360は、充電のできないバッテリーであってもよい。充電のできないバッテリーであれば、必要なときに、捨てて取り替えればよい。
バッテリーに用いるために記載されている充電機能は、バッテリー以外の他の電源に適用できると解されている。ひとつの例として、蓄電器は、バッテリーに用いられているアナログ技術を用いて、充電することが可能である。
【００５１】
外部電圧レギュレータ370には、あらゆる種類のものが適合する。適合しうるレギュレータは市場で入手することも可能である。適合しうるレギュレータの幾つかは、バー・ブラウン＆マキシムのような企業によって製造された充電ポンプ集積回路を有することが可能である。
【００５２】
図７を参照すると、そこにはセンサー装置１００が示されている。図７に記載されているセンサー装置１００は、図１で示されたものと実質的に同じである（基板１１０は、図７には示されていない）。また、電源充電器３８０が、電源３５０をワイヤレスで充電することができるように配置されて、示されている。ワイヤレスで充電できる機能の有利なところは、センサー装置１００に物理的に接続する必要性が減ることである。好ましい実施例においては、センサー装置１００は、ワイヤレスで電源３５０を充電する機能を有し、そしてまた物理的な電気接続を用いて電源３５０を充電する機能を有する。
【００５３】
図８を参照すると、そこにはセンサー装置１００が示されている。図８で示されているセンサー装置１００は、図１で示されていたものと実質的には同じである（基板１１０は、図８には示されていない）。この発明の実施態様の幾つかの適用例においては、対応モデルの計測結果は、通常用いられる、あるいは容易に入手可能な電気部品では適応できないような環境で獲得されなければならない場合がある。結果として、それらの部品がそういった処理環境の下でも、作動しうるように、センサー装置１００に含まれている電気部品の幾つか、あるいはすべてを遮蔽する必要がある。図８は、遮蔽される必要のある部品の例を示している。遮蔽されるべき部品５００は、情報プロセッサー２００、内部コミュニケイター３００、電源３５０を含んでいる。遮蔽されるべき部品５００は、過度の熱、イオンの攻撃、電界、磁界、電磁力、化学的な腐食といった処理条件から保護される必要がある。いいかえれば、遮蔽されるべき部品５００は、センサー装置１００がデータを集める際に、センサー装置１００の電気部品の動作を妨げるあらゆる処理条件から十分隔離される必要がある。理想的には、電子装置は、製造者が望む範囲内の条件のみにこの電子装置がさらされるように、遮蔽されている。
電子装置の操作特性は、通常は、装置の製造者が定めることが可能である。言い換えれば、この発明の好ましい実施例では、センサー装置が電子部品の機能に対し有害な処理条件で、計測をおこなった場合にも、電子機器が動作するように十分な遮蔽壁を有する。
この発明の幾つかの実施例においては、センサー装置１００が処理ツールあるいは処理環境による汚染にさらされるのを防ぐために、遮蔽壁を有することが必要である。例えば、センサー装置１００が、計測を行う場合に処理条件に曝されると、有害化するような材料で構成されているのであれば、処理環境を避けることで、実質的には、有害化した材料から製品を守るためにそれらの材料は保護され、密封される必要がある。
【００５４】
図９を参照すると、そこにはセンサー装置１００の実施例の断面図が示されている。図９で示されているセンサー装置１００の図は、幾つかの修正点を除いては、図８で示されたものと同じである。図９は基板５１０を示している。基板５１０は空洞５２０を有している。情報プロセッサー２００、内部コミュニケイター３００、及び電源３５０は実質的に空洞５２０の中で基板５１０によって支持されている。基板カバー５３０は、実質的に空洞５２０を覆うために、基板５１０と連結されている。好ましくは、基板カバー５３０は、化学的に、物理的に、電気特性的に、製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）と同様である。選択的に、情報プロセッサー２００、内部コミュニケイター３００、電源３５０は、部分的にあるいは実質的に完全に空洞５２０に囲まれている。加えて、図９はセンサー１５０が基板カバー５３０の外側に配置されて示されている。
【００５５】
遮蔽壁540は、部分的あるいは実質的に完全に情報プロセッサー200と内部コミュニケイター300と電源350を取り囲んでいる。好ましくは、遮蔽壁540は空洞520の内部に配置される。遮蔽壁540は実質的に情報プロセッサー200、内部コミュニケイター300、電源350を、過度の熱、電界、磁界、電磁力、イオン攻撃、化学的な腐食のような処理条件から隔離する特性を有する。
好ましくは、遮蔽壁は、処理条件のもとにおいてもセンサー装置が動作しうるように、装置に十分な堅固性を与え、装置を十分に隔離できるような材質あるいは構造である。処理条件には、過度の熱、電界、磁界、電磁放射、高周波放射、マイクロ波放射、イオン攻撃、約100度以上の温度にさらされること、化学的な腐食にさらされることを含む。理想的には、電子装置は、製造者が望む範囲内の条件のみに電子装置がさらされるように、遮蔽されている。
付加的、あるいは選択的な防護壁540の使用方法には、センサー装置100を、想定されうる汚染から保護することが含まれる。たとえば、防護壁540は、センサー装置100を備えた処理ツールあるいは処理チャンバーが、化学物質あるいは物質にさらされることを実質的に防ぐために必要である。何故なら、化学物質は、処理ツールの操作性、処理チャンバーの操作性、あるいはセンサー装置100の正確性を妨げる可能性があるからである。同様に、防護壁540は、センサー装置100から処理ツールの操作性、処理チャンバーの操作性、あるいはセンサー装置100の正確性を妨げる可能性のある、信号やエネルギーが放出された場合に、それらを防ぐために必要である。
この発明のいくつかの実施例においては、電界、磁界、電磁力放射、高周波放射、マイクロ波放射、100度以上の高温、化学物質による汚染から、構成部品を隔離するための一般的な技術を用いて作成される防護壁540が含まれる。加えて、この発明の実施例においては、マイクロ電子機械装置を製造するために用いられる技術を用いて作成される防護壁540が含まれる。
【００５６】
適用可能な防護技術の例としては、ファラデー箱を用いた技術、バイパスコンデンサーを用いた技術、誘導ブロック化を用いた技術、MEMSに基づいたマイクロ空洞構造を有する技術、物理的隔離するためにポリマーコーティングを用いる技術、電磁波から防護するためにポリマーや金属でコーティングする、あるいはポリマーで挟み込んでコーティングするといった技術がある。
この発明の実施例に適用可能な防護技術は、下記の本や出版物で見つけることが可能である。Klaassen,E.H著、「Thermal AC to RMS Converter」、スタンフォード大学、博士論文、1996年3月、Kovacs.G.T.A著、「Micromachined Transducers Sourcebook」、586〜587ページ、WCB McGraw-Hill、1998年、これらの参考文献の全てに、ここで示した参照部分が示されている。
【００５７】
他の実施例においては、基板５１０と基板カバー５３０は、処理ガスが空洞５２０に流入するのを実質的に防ぐように密封された空洞５２０を形成する。空洞５２０を密封することのもう一つの利点は、センサー装置１００が実質的に処理ツールや処理チャンバーを汚染することのないように、空洞５２０から想定しうる汚染物質が漏れるのを防ぐことである。好ましい実施例においては、センサー装置１００は、実質的に空洞５２０内に作り出された真空状態、すなわち、気圧を維持することが可能である。もうひとつの実施例においてはまた、センサー装置１００は、空洞５２０内に防護壁５４０を有する。防護壁５４０は、部分的にあるいは実質的に完全に、情報プロセッサー２００、内部コミュニケイター３００、電源３５０を取り囲んでいる。
【００５８】
図１に関する説明で言及したように、センサー装置は、製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）の大きさと大体同じ大きさであることが望ましい。半導体のウェーハに適用される場合には、これは、ウェーハに正確に適用できるように、約７５ミリから約３００ミリの直径をセンサー装置が有する必要があることを意味する。より大きなウェーハに用いられる場合に直径３００ミリ以上のウェーハのような、センサー装置も、より大きな直径を有することが必要となる。平面パネルディスプレイの処理に関して適用される場合には、平面パネルディスプレイの基板の大きさと大体同じ大きさの基板がセンサー装置にも必要となる。例えば、平面ディスプレイの基板は、約４５ｃｍ×約６０センチの大きさ、あるいはそれ以上の大きさを有する。もちろん、他の種類の処理、処理装置を用いる製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）は、それぞれ特別な大きさを有する。それらの適用に応じて、センサー装置の大きさも定められる。
【００５９】
センサー装置の情報プロセッサー、内部コミュニケイター、電源といった電子部品は、基板に支持されるためのスペースを必要とする。このスペースは、ここでは範囲のフットプリントと定義されている。ここで定義されている範囲のフットプリントは、センサーを設置するために必要となるスペースを除いたものと解されている。類似するものとして、電子部品は、基板によって形成された空洞内に収まるような大きさである必要がある。大きさは、ここでは大きさのフットプリントと定義されている。
この発明のいくつかの実施例においては、電子部品の範囲のフットプリント、あるいは大きさのフットプリントはセンサー装置のそれらと大体同じであることが適当である。しかし、この発明の他の実施例においては、センサー装置の面積に比して電子部品の範囲のフットプリントは比較的小さいほうが、より適切である。センサー装置の面積に比して、範囲のフットプリントが小さいということは、センサーによる計測の正確性が潜在的に高まっているということを示している。具体的に、範囲のフットプリントが小さいということは、計測を失敗する可能性が少なくなるということである。フットプリントが小さくなるということは、センサー装置の特徴上、電子機器が中断を生じる可能性が小さくなるということである。言い換えれば、電子部品がセンサー装置のわずかな部分しか占めないとすれば、センサー装置は通常の製品と同じようにいっそう扱いやすくなる。
【００６０】
典型的な半導体や平面パネルディスプレイに適用される場合においては、センサー装置あるいはセンサー部分の範囲のフットプリントは、センサー装置の面積の20パーセントを超えないことが望ましい。試算したところによると、これは、処理や処理ツールを特徴づけるために用いられ、直径75ミリの半導体ウェーハを処理する場合に用いられるセンサー装置は、約9平方センチメートル以下の範囲のフットプリントを有するのが望ましい、ということを意味している。同様に、300ミリの直径を有するウェーハに適用する場合には、フットプリントは、約140平方センチメートルを超えないのが望ましい。
いくつかの実施例においては、センサー装置の範囲のフットプリントは、センサー装置の面積の1パーセントを超えないのが望ましい。他の実施例においては、範囲のフットプリントは、センサー装置の面積の0.3パーセントを超えないのが望ましい。
【００６１】
半導体ウェーハや平面パネルディスプレイを処理するために、この発明の実施例を適用する場合においては、好ましい範囲のフットプリントを有するという特徴があるのに加えて、好ましい高さを有するという特徴がある。これらの適用においては、センサー装置の高さは1センチを超えないことが望ましい。半導体ウェーハや平面パネルディスプレイの処理に関連して適用されるセンサー装置の理想的な高さは、半導体のウェーハや平面パネルディスプレイの高さと大体同じ高さである。
【００６２】
この発明のもうひとつの側面は、センサー装置に内蔵されたソフトウェアを使用していることである。具体的に、センサー装置を操作するためのソフトウェアは、センサー装置に含まれており、ある実施例においては、ソフトウェアは情報プロセッサーに内蔵されている。これは、ソフトウェアが、処理環境の外部からだけでなく、センサー装置によって特徴付けられる処理環境の中からも操作可能なように配置されていることを意味している。
【００６３】
実装されているソフトウェアは、アセンブリ言語を用いて記録されている。当業者間でよく知られているものとして、C言語、C++、ベーシックのような他のプログラム言語を用いることも可能である。選択的に、ソフトウェアは読み取りやすくするために複合ファイルに分解されることが可能である。ソフトウェアは、特定の動作や命令を実行するためにサブルーチンを用いることも可能である。
特定のソフトウェアの命令や構造は、そのソフトウェアを用いる特定のハードウェアの構成によって定まる。ソフトウェアに関する一般的な説明を提供する点について、下記の記述は、この発明の実施例における新たな特徴及び重要な特徴を強調している。明白なハードウェアの汎用性に関する説明は、ここでは必要ないため記載していない。加えて、よく知られている、エラー制御、装置の初期化、周辺機器ドライバ、情報転送、時間制御、命令を実行するための他の一般的なアルゴリズムのような補助アルゴリズムに関する詳細な説明も記載していない。
【００６４】
図10を参照すると、そこには、流れ図1000が示されている。流れ図1000には、センサーからのデータを入手し、センサーからのデータを処理し、データを記録し、データを送信する目的でセンサー装置を操作するためのソフトウェアプログラムの実施例が示されている。段階1100は、プログラムの開始を示している。初期化段階1150は、段階1100に続いている。初期化段階1150には、メモリーの初期化、電子機器及び周辺機器の初期化、読み取り/書き込み能力のチェック、データの正当性のチェックが含まれる。初期化段階の主な目的は、センサー装置が命令を実行することが可能となるように準備することである。
【００６５】
スリープ段階1200は初期化段階1150に続いている。初期化段階1150を経た後に、ソフトウェアは、センサー装置よって使用される電力を減らすために、センサー装置をスリープモードにする。具体的に、基礎的でない部分の電力消費は、電源からの電力の放出を減らすために、中止されるか、あるいは減らされる。たとえば、マイクロプロセッサーによって使用される電力が減らされる。加えて、より適切には、センサーへの電力の供給は、中止されるか、あるいは減らされる。いくつかの実施例においては、スリープ段階1200の一部として、プログラムは命令の入力の有無を監視している。具体的に、スリープ段階1200は、命令を受け取るまでは、センサー装置をスリープモードに維持する。命令を受け取った後、プログラムは、必要とされる通常の電力使用状態に戻すために、センサー装置をノーマルモードに戻す。好ましい実施例においては、プログラムは、センサー装置にワイヤレスで送信された命令に応答する。典型的には、命令は、ユーザー、あるいは外部コンピューターによって伝達されるだろう。
【００６６】
命令を受け取った上で、プログラムは、命令が実行される操作伝達段階1300に進む。選択的に、命令は、要求された課題を実行することのできるサブルーティンを用いて、実行されることも可能である。この発明の実施例のために用いられる典型的な命令の例としては、データを集め、処理する命令、データを送る命令、データを記憶する命令、操作を実行する命令、複数のことを実行する命令がある。
【００６７】
他の実施例においては、スリープ段階1200はセンサー装置を、あらかじめ決まられた時間、スリープモードにする。センサー装置は、あらかじめ決められた時間が経過した後、ノーマルモードに戻される。この実施例の有利な点は、センサー装置が、計測結果が集められるのを待っている間、あるいは計測と計測の間の時間は、スリープモードに維持されることである。結果的に、データが集められるのを待つ間、あるいは計測と計測の間の時間は電力の浪費が少なくなる。
選択的に、プログラムは、操作伝達段階1300を完了した後、一巡してスリープ段階1200に戻ることも可能である。言い換えれば、プログラムは、新たな命令を受け取るまで、あるいはあらかじめ決められた時間経過後に、センサー装置をスリープモードに戻すのである。好ましい実施例においては、プログラムはユーザーに、センサー装置の操作方法として、命令対応モード、あるいは時間対応モードを選択させる。
【００６８】
この発明の実施例としては、またスリープ段階1200を含まないソフトウェアプログラムを用いることも可能である。しかし、スリープ段階を有することで、顕著にセンサー装置の性能を向上させることとなる。スリープ段階を有することの主な利点は、電力の保存性能が向上することである。スリープモードは、センサー装置による電力の消費をかなり減らし、センサー装置の操作可能時間を延ばすことになる。スリープモードは、センサー装置が命令を待っている間の、電源の電力放出率を減らすことになる。そして、ノーマルモードにおいて、センサー装置は、要求された命令を実行するために必要な電力を使用する。スリープモードを利用する結果として、電源を充電したり、あるいは取り替えたりしなければならなくなる前に、ノーマルモードにおいて、より多くの電力を使用して操作することが可能となる。ある実施例においては、スリープモードでは、30マイクロワットしか必要としない。より好ましい実施例においては、10マイクロワットしか必要としない。
【００６９】
データを集め、処理する命令によって、センサーからのデータを集めるために、センサーは連続して調査する。センサーからのデータは、要求された情報を獲得するために、情報プロセッサー、(可能であればアナログデジタル変換機を含めて）によって処理される。センサーからの情報は、対応モデルを発展させる、処理制御、処理の特徴づけ、処理の監視、処理を発達させること、処理の最適化、処理ツールを発達させること、及び処理ツールの最適化といった課題に対しデータを用いることができるように、処理されることが可能である。
【００７０】
情報プロセッサーはまた、センサーから受け取ったデータに数学的な処理を行うことが可能である。たとえば、情報プロセッサーは、計測されたデータの統計分析のようなデータを縮約する計算をすることが可能である。数学的な処理が可能であるということは、センサー装置にユーザーに望まれているデータの最終形態、あるいは最終形態に近いものを提供させることを可能にする。たとえば、計測されたデータのすべてを送信するよりも、平均価値と標準偏差を送信するので十分な場合もある。
【００７１】
データを送るという命令によって、プログラムはデータを情報プロセッサーから内部コミュニケイターを経由して外部コミュニケイターに送信する。ほとんど同時のデータ送信を可能とするために、センサーからのデータは、このデータが利用可能な状態になったらすぐに、送信することが可能である。情報プロセッサーに記憶されたデータもまた、送信することが可能である。記憶されたデータには、センサーによる計測によって得られたデータも含まれる。記憶されたデータにはまた、校正要因、センサー装置の識別情報、データ入手に用いる変数、計測されたデータに数学的な処理を施すための変数、記憶されたデータの識別情報といったデータも含まれる。
【００７２】
データを記憶するという命令によって、プログラムは情報プロセッサーにデータを記憶する。センサーから読み取られたデータや処理されたデータは情報プロセッサー内のメモリーに記憶させることが可能である。データは、後にダウンロード可能なように、記録させることが可能である。ダウンロードは、処理ツールにおいてセンサー装置が動作していない状態、あるいはセンサー装置が処理ツールから取り外された場合でも、行うことが可能である。
データを記憶するという命令によって生じるもう一つの動作には、外部コミュニケイターからワイヤレスで受け取ったデータを記憶することも含まれる。外部コミュニケイターから受け取った記憶可能なデータの例としては、校正要因、データを獲得するために用いられる変数、データを送信するための指示、データを記憶するための指示、及び識別情報が含まれる。
【００７３】
操作を実行するという命令によって、プログラムは、センサー装置の一般的な操作のために必要な、様々な種類の命令を実行する。操作を実行するという命令の中で可能なものには、デバッグし、エラーをチェックするためのサブルーティンを動作させること、センサーを校正するためのサブルーティンを動作させること、センサー装置の一つの、あるいはそれ以上の数の構成部品の状態を知らせるためのサブルーティンを動作させることが含まれる。好ましい実施例においては、ソフトウェアには、ユーザーに電源の残り電力を知らせるために電源の状態を監視するサブルーティンが含まれる。
複合的な命令を実行するという命令によって、プログラムは、複合的な命令、あるいは組み合わされた命令を実行する。たとえば、計測によって得られたデータが利用可能な状態になったらすぐに、このデータを送信するのに加えて、このデータを記憶することが望ましい。
【００７４】
明白なことは、この発明の実施例は、データを発展させ、データを最適化し、データを監視するためにデータを獲得すること、製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）の処理に用いられる処理や処理ツールを制御することに関連した様々な種類の用途に用いることができるということである。この発明の実施例の能力や機能は、とりわけ半導体ウェーハや平面パネルディスプレイといった高価値の部品に適合可能である。
【００７５】
この発明の実施例のもっとも重要な特徴の一つは、実質的に独立して操作が可能であることである。この発明の実施例は、伝達のために物理的な接続を必要としないだけでなく、データを獲得する間、電力を維持するための物理的な外部接続も必要としない。操作のためにワイヤーやケーブルを必要としないので、センサー装置にケーブルやワイヤーが連結されている場合には、計測を行うことによって混乱を生じる可能性があるが、その可能性が、実質的になくなる。
通常はワイヤレスで操作可能であることのもう一つの利点は、この発明の実施例は、製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）を処理ツールに搭載するのと実質的に同じ方法で、処理ツールに搭載可能であるということである。これは、データや対応モデルを何の邪魔もなく、獲得可能であることを意味している。具体的に、データを集めるために、特別の接続の必要はなく、特別のフィードスルーも必要としない。さらに、製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）に適用可能な一般的な方法を用いる場合を除いて、処理ツールの内部に接する必要もない。処理チャンバーを開ける必要がないので、処理ツール内部の状態が低下することもない。たとえば、処理チャンバー内が、真空に保たれている場合に、その真空状態を壊す必要はなくなる。結果として、処理ツールは、より高い生産性を有することが可能となり、処理ツールを用いた生産設備は、より高い処理能力を有することが可能となる。
【００７６】
この発明の実施例は、処理ツールの処理の流れを、実質的に大きく中断させることなく、対応モデルのためにデータを獲得する能力を提供することが可能である。この発明の実施例は、データを収集するために一般的に用いられる通常の技術より、ずっと容易に生産設備の操作の中に組み込まれることが可能である。この発明の実施例は、製造工程の中の通常の監視工程、及び手順の制御に組み込まれることが可能である。この発明の実施例を用いて獲得されたデータは、数多くの製造工程の中で用いられている統計学的な処理制御及び、統計学的な品質制御プロトコルの一部に含ませることが可能である。
この発明の実施例には、製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）の処理に用いられる処理ツールの生産効率を増進させるための方法や装置が含まれる。
この発明の実施例には、製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）の処理のための処理ツールを用いた製造設備の生産効率を増進させる方法や装置が含まれる。
この発明の実施例には、製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）の処理のために用いられる処理ツールのランニングコストを減少させる方法や装置が含まれる。
この発明の実施例には、製造中の製品（ウェハーなどの被処理基板）の処理のための新しい処理ツールや処理を発展させる方法や装置が含まれる。
【００７７】
記述された及び図示された特定のこの発明の実施例について、それらに加えられた細かな点における変化は、付加されたクレームや法律上でそれらに対応する物に定義されているこの発明の範囲や本質から外れさせるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  付加的な伝達装置と関連して示されているこの発明の一実施例のブロック線図である。
【図２】  付加的な情報処理及び情報伝達装置と関連して示されているこの発明の一実施例のブロック線図である。
【図３】  この発明の更なる実施例のブロック線図である。
【図４】  この発明の更なる実施例のブロック線図である
【図５】  この発明の更なる実施例のブロック線図である。
【図６】  この発明の更なる実施例のブロック線図である。
【図７】  この発明の更なる実施例のブロック線図である。
【図８】  この発明の実施例の中で、保護（遮蔽)する必要のある構成要素を示したブロック線図である。
【図９】  この発明の実施例の断面図である。
【図１０】  この発明の実施例を制御するための手順を説明したフローチャートである。
【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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