半導体加工ツールにおける静電容量距離検出
ワイヤレスセンサ（１０、１００、２００）は、半導体加工環境内で対象物体（１４）に対する距離を検出するための少なくとも一つの静電容量板（１０、１２；１０２、１０４）を包含する。センサ（１０、１００、２００）は、内部電力源（２８、３４２）およびワイヤレス通信（３６２）を包含し、静電容量板（１０、１２；１０２、１０４）を使用してもたらされる距離および／または平行度測定をワイヤレスで外部装置に提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
【０００２】
フラットパネルテレビ設定に使用されるような半導体ウェーハおよび／またはＬＣＤパネルの製造中、基材は、電気的に発生するプラズマが形成されるガスに暴露される。ガスは、プラズマを形成する電極の一つとしても機能する基材の上方に位置する「シャワーヘッド」状の器具から進入する。歩留りを最大化するため、シャワーヘッドから基材までの距離が基材表面全体にわたって一貫していることが重要である。換言すると、基材表面の面とシャワーヘッドの面とが平行であることが重要である。それゆえに、処理が行われる半導体加工ツールのセットアップにおいて、シャワーヘッドおよび基材または基材を保持する「プラテン」の相対的な位置を調整して平行にすることが非常に重要である。これには、シャワーヘッドおよび基材の相対的な位置、特に、多くの点においてそれらの間の距離を測定し、二つの平行度の測定を与えることができる能力が要求される。
【０００３】
これまでにそのような距離／平行度測定が実施されてきた一つの手法は、シャワーヘッド下のプラテン上に設置された測定装置を使用するものであった。そのような測定装置は、通常、圧縮可能な内部ばねを包含していた。測定装置は、プラテン上に載置されてシャワーヘッドに接触し、シャワーヘッドが下降するにつれて圧縮される。シャワーヘッドが下降した状態では、任意の点における測定装置の厚さは、プラテンとシャワーヘッドとの間の距離である。測定装置内側の測定器で装置の厚さを測定し、それにより、プラテンからシャワーヘッドまでの距離を測定する。したがって、プラテンとシャワーヘッドとの間のいくつもの点で測定を行うことにより、プラテンとシャワーヘッドとの平行度の全体的な測定を提供することができた。しかし、そのような装置は、その非圧縮状態では、一般的にプラテンとシャワーヘッドとの間の公称距離よりも大きいものであった。それゆえに、装置をプラテン上に設置する前に測定装置を圧縮する必要があり、さもなければ最初にシャワーヘッドを取り外すことを要した。また、これらの測定装置は、一般的に、半導体加工チャンバ扉から出て表示装置につながるケーブルを使用し、平行度に関する情報を提供するものであった。加工チャンバを閉じて測定を行い、調整を実施することが必要であるので、ケーブルは平坦であり、扉が閉じられても扉を通過することができた。ケーブルは、一般的に、扉を通過し、その封止において圧縮されるため、故障する傾向があった。
【０００４】
それゆえに、ケーブルなしで測定およびデータ表示を実施することが要望されていた。より近年には、ワイヤレス通信を使用して基材加工システム内の条件を検出するための技術が開発されている。米国特許第６，４６８，８１６号は、基材加工システム内の条件を検出するための方法を報告している。その参考文献では、加工システム内の種々の条件を検出する能力を開示している。参考文献は、ウェーハ表面が処理チャンバの目標物またはシャワーヘッドに対して平行であり、かつ適度な距離にあることの両方を確保することができる距離プローブも提供している。距離プローブの開示として、プローブと目標物またはシャワーヘッドとの間の距離および傾斜角度を決定するため、プローブ台の表面上において多数の場所に配設される接触式センサまたは電気光学センサが包含される。そのような進歩が半導体加工ツールのセットアップおよび動作の一助となる一方、極薄型の距離センサの提供が欠如している。
【０００５】
半導体加工ツールのシャワーヘッドに対するプラテンの平行度の調整に関するさらにもう一つの問題は、技術者が３〜８個の個別の距離測定を監視する一方、シャワーヘッドまたは目標物に対するプラテンの向きおよび高度を調整するという要求である。一般的に、完全に平坦なプラテンまたはシャワーヘッドもしくは目標物を提供することは実用的ではなく、一般的に、プラテンを調整してすべての距離測定が同じであるようにすることは可能でなかった。それゆえに、調整が「十分に良好である」との決定は、技術者の判断に委ねられていた。
【０００６】
それゆえに、半導体加工ツールのプラテンとシャワーヘッドとの間の距離を自動的に測定および調整するためのより良い方法だけでなく、半導体加工ツール内における極薄型の距離／平行度検出が引き続き要望されている。
【０００７】
発明の概要
【０００８】
ワイヤレスセンサは、半導体加工環境内で対象物体に対する相対的な距離を検出するための少なくとも一つの静電容量板を包含する。センサは、内部電力源およびワイヤレス通信を包含し、静電容量板を使用してもたらされる距離および／または平行度測定をワイヤレスで外部装置に提供することができる。
【０００９】
例証的な実施態様の詳細な説明
【００１０】
本発明の多くの態様に従い、キャパシタンスを二つの物体間の距離の指標として検出する。より具体的には、本発明の実施態様に従った装置は、一般的に、もう一つの導電性物体と共にキャパシタを形成する少なくとも一つの静電容量板を包含し、そのキャパシタンスは、板と物体との間の距離の関数として変動する。キャパシタンスに基づく検出は、センサから物体の表面までの距離を決定するための公知の技術である。一般的に、物体の表面は導電性であり、物体と検出表面の「アース」との間に低インピーダンス信号経路が存在する。したがって、回路一式は、検出装置、物体と検出装置との間の低インピーダンス信号経路、物体および物体と検出装置との間に形成されるキャパシタを包含する。キャパシタンスは、物体とセンサとの間の間隔の関数であり、この事実により、測定されたキャパシタンスから間隔を決定することができる。ほとんどの場合、検出装置と物体との間の低インピーダンス信号経路は、物体と取り巻く環境との間および検出装置と取り巻く環境との間に存在するキャパシタンスからなることができる。このキャパシタンスが十分に大きいとき、または直接的な導電性接続があるとき、インピーダンスは、測定されたキャパシタンスに対して最小の作用を有する。アース経路インピーダンスが比較的大きい場合、測定されるキャパシタンスのインピーダンスにアース経路インピーダンスが追加され、キャパシタンスの厳密な測定が可能ではないため、この方法は有効ではない。
【００１１】
本発明の一つの実施態様に従い、センサの静電容量板と対象物体との間のキャパシタンスを、物体とセンサのアースとの間における信号経路のインピーダンスにかかわらずに測定する。
【００１２】
図１は、物体１４に面する表面（図示せず）上に二つの板１０、１２を包含する、キャパシタンスに基づく距離センサの線図である。通常、物体１４は、板１０および１２に面する表面１６上で平坦である。キャパシタＣ１およびＣ２は、それぞれ板１０、１２と物体１４の表面１６との間に存在する。物体１４の表面１６が導電性である場合、キャパシタＣ１およびＣ２は、電気的に直列である。キャパシタＣ１およびＣ２は、キャパシタンスを測定する検出電気回路１８により、一つの等価キャパシタとして扱われる。測定したキャパシタンスは、キャパシタンス板１０および１２を有するセンサと物体１４の表面１６との間の間隔の関数である。すべての他の要因が説明されるとき、測定したキャパシタンスを間隔の測定に変換することができる。
【００１３】
測定を行うため、センサの板１０、１２に電圧差を印加し、電圧の結果として板１０、１２間で伝導される電荷の量を測定する。これを行う一つの手法は、特別に改造されたシグマデルタ変調器回路（公知の種類のアナログ‐デジタル変換器）によるものであり、その一つの例は、ＡＤ７７４５の商品名で提供され、Analog Devices Inc.から入手可能である。この種類の回路は、板１０、１２に差分電圧を印加することによって稼動する。電圧によって電流が流れ、キャパシタ（または等価キャパシタ）が充電されると、この電荷が蓄積し、装置の回路によって測定される。しかし、物体１４は、電荷が流れることができる第三の経路、換言すれば、等価キャパシタの板１０、１２間における電流の流れに追加して経路を呈する。それゆえに、電流は、センサ（図１に図示せず）の本体またはハウジングおよび回路アースを経由して、物体１４から電気回路１８に流れることもできる。この導電性経路を電流Ｉ３として図２に例示する。電流Ｉ１およびＩ２は、キャパシタまたは等価キャパシタを充電することによって起こる電流であり、Ｉ１は、第三の電流経路Ｉ３の非存在下でＩ２に等しくなる。電流Ｉ３は、物体と電気回路１８のアースとの間を流れることができる電流である。電流Ｉ３は、経路のインピーダンスが未知であるために未知であり、第三の経路のインピーダンスに応じ、Ｉ１および／もしくはＩ２の測定の妥当性を低下させるか、または測定を不可能にするだろう。
【００１４】
キャパシタンスの厳密な測定を提供するため、本発明の一つの実施態様では、事実上、この第三の経路における電荷の流れを除去する。これは、板１０および１２に印加する電圧の選択によって行う。センサの本体に対して相対的に、一つの板上では正となり、他の板上では負となるように、シグマデルタ変調器回路から差分電圧を印加する。二つの電圧の大きさの比は、二つのキャパシタのインピーダンスの比と同じであるか、または二つのキャパシタのキャパシタンスの比と逆になる。これは、キャパシタが間隔によって可変であっても、キャパシタの比が同じままであるため、可能である。比は、板１０、１２の表面面積によって決定される。電圧比がインピーダンス比に比例する結果として、各キャパシタ内で同じ量の電荷が移動し、そのため、第三の経路に電荷が流れない。これは、第三の経路、換言すれば、物体とセンサとの間における任意の接続または静電容量連結が測定に作用せず、物体１４とセンサ１８との間の接続または接続の欠如にかかわらず、測定を行うことができることを意味する。
【００１５】
図３は、本発明の実施態様に従った、キャパシタンスに基づく距離センサの線図である。センサ２０は、測定電気回路１８を含有する外部ケースまたはハウジング２２を包含する。測定電気回路１８は、各キャパシタンス板１０および１２に連結する。より詳細には、電気回路１８は、好ましくは、ＡＤ７７４５の商品名で販売され、Analog Device Inc.から入手可能なシグマデルタ変調器回路である。図３に表すように、電気回路１８は、静電容量板１０に電気的に連結されるＣＩＮ＋ラインを包含する。また、電気回路１８は、静電容量板１２に電気的に連結されるＥＸＣＡラインを包含する。重要なこととして、図３がキャパシタンス板１０と１２との間に伸長するライン２４を示すことに注意する。ライン２４は、キャパシタンス板１０と１２との間の電気的な接続ではなく、外部ケース２２の延長を表すことのみを意図したものである。電気回路１８は、ラインＥＸＣＡ上に励起電圧を提供し、励起電圧は、経時的に方形波として変動する振幅を有する。静電容量板１０を検出入力ＣＩＮ＋に連結する。板１０上の電圧は、回路アース２６に対してゼロボルトのままである。励起電圧は、キャパシタのインピーダンス比に設定した電圧分配器によって分配され、緩衝し、静電容量板１０、１２を除いて回路全体を取り巻く外部ケース２２を駆動する。装置２０の電気回路は、例えば源２８として線図的に例示するバッテリにより、内部的に電力供給する。結果として、外側センサ２０から見てとれるように、ケース２２は、参照電圧のための明らかな回路アースであり、一つの板がケース２２に対して相対的に正になると、一方で他の板が負となる。これらの条件下では、センサ２０と物体との間の間隔の厳密な測定が可能である。図１〜３に関して例示された本発明の実施態様は、一対の静電容量板を示すが、二つ以上の任意の数の板を使用することができる。
【００１６】
本発明の一つの実施態様に従い、キャパシタンスに基づく検出をセンサに使用し、半導体加工チャンバ内のプラテンとシャワーヘッドとの間の距離および／または平行度を検出する。図４は、複数の静電容量板１０２、１０４を包含する静電容量ベースの検出装置１００を例示する。装置１００は、プラテン１０６に載置されていることが示され、センサ１００の上部表面１０８とシャワーヘッド１１２の下部表面１１０との間の距離ｄを検出する。図４に例示するように、各板１０２および１０４は、シャワーヘッド１１２の表面１１０と、それぞれのキャパシタを形成する。センサ１００は、任意の好適な形態をとることができ、好ましくは、システムによって加工される基材に似ている物理的なパッケージ内に具現化される。したがって、半導体加工システムでは、センサ１００は、半導体ウェーハまたはＬＣＤフラットパネルとなる。センサ１００により、板１０２および１０４を使用して観察されるキャパシタンスの関数として距離ｄを測定する一方、測定した距離ｄにセンサ１００の厚さを追加することのみにより、プラテン１０６とシャワーヘッド１１２の表面１１０との間の実際の距離を容易にセンサ１００によって計算することができる。
【００１７】
したがって、ここまでに挙げた本発明の実施態様は、一般的に、物体またはシャワーヘッドまでの距離を直接的に検出する一方、実施態様は、センサの表面を伸長してシャワーヘッドに接触させ、キャパシタンスを用いて伸長の距離を測定することを包含する。
【００１８】
図５は、そのような拡張可能なセンサの線図である。センサ２００は、図３に関して記載したセンサ２０に類するものであり、同種の構成要素に類似の番号を付す。センサ２００のハウジングは、センサ２０のハウジング２２と異なり、ハウジング２０２は、矢印２０８で表された方向に表面２０６が移動することができるように拡張可能な拡張可能部分２０４を具備する。センサ２００および近接する表面２０６内に静電容量板２１０を取り付け、静電容量板１２と共にキャパシタを形成する。そのように形成されたキャパシタを線図的にＣＶとして例示する。センサ２００の表面２０６は、ライン２１４で表されるように、表面２０６に動作可能に連結したアクチュエータ２１２によって移動可能である。アクチュエータ２１２は、通電または指令信号に基づき、表面２０６の好適な運動を発生させることができる任意の好適な装置であることができる。アクチュエータ２１２の好適な例では、磁気、電気、電磁、圧電、機械的および／または空圧技術の利用を用いる。例として、アクチュエータ２１２は、表面２０６を一つの方向または他の方向に駆動する機構と係合する小さい電気モータを単純に包含することができる。あるいは、アクチュエータ２１２は、電磁石、永久磁石またはその任意の組み合わせを包含し、シャワーヘッドの表面に向かって、または離れるように表面を選定的に駆動することができる。アクチュエータ２１２は、制御器（図５に例示せず）に連結され、制御器から受信する指令または信号に基づいて作動を提供する。アクチュエータ２１２が表面２０６を駆動し、シャワーヘッドに接触させると、電気回路１８は、板１２と２１０との間のキャパシタンスＣＶを検出する。検出されたキャパシタンスは、板１２と２１０との間の距離を表現する。その後、センサ２００内に固定された板１２の相対的な位置を把握し、ケース２０２の表面２０６から下部表面２１６までの総距離を提供することができる。さらに、いくつかの実施態様では、計算された距離と、アクチュエータ２１２に送信または他に提供された指令とを比較することにより、検出された距離を検証することができる。例として、アクチュエータ２１２が、表面２０６を上昇または下降させる機構と係合するステッピングモータである場合、ステッピングモータに送信されるカウントまたはパルスの数を検出された距離と比較することができる。検出された距離の精度は、アクチュエータ２１２から他に入手可能なものをはるかに上回っていることができる一方、二つの値の合致のみで重要な妥当性検査を提供することができる。
【００１９】
あるいは、次の方式において、周囲圧力によって作動をもたらすことができる。この実施態様では、ケース２０２は、内側の空洞に大気圧力よりも低下した圧力の空気または適切なガスを充填した状態で密閉的に封止される。センサを大気条件下に設置すると、外部空気圧力が内部圧力を超え、センサが圧縮される。センサを低圧力下または真空下に設置すると、内部圧力が外部圧力を超え、ケース２０２が拡張してその最大高さになるか、またはシャワーヘッドに接触する。ある意味では、アクチュエータは、密閉封入体内に封止されたガスであり、作動を起こす信号は、低下した外部空気圧力である。
【００２０】
図６は、本発明の実施態様に従った、静電容量に基づく検出システム内の電子電気回路の線図である。部分３００は、好ましくは、多数の電気的な構成要素が取り付けられた回路ボード３０２を包含する。具体的には、バッテリ３４２を好ましくは回路ボード３０２に取り付け、電力管理モジュール３４６を経由して制御器３４４に連結する。好ましくは、電力管理モジュール３４６は、ＬＴＣ３４４３の商品名でLinear Technology Corporatioｎから入手可能な電力管理集積回路である。制御器３４４は、好ましくは、ＭＳＣ１２１１Ｙ５の商品名でTexas Instrumentsから入手可能なマイクロプロセッサである。制御器３４４は、制御器の外部のメモリだけでなく、制御器の内部のメモリも包含する、任意の種類のメモリの形態をとることができるメモリモジュール３４８に連結する。好ましい制御器は、内部ＳＲＡＭ、フラッシュＲＡＭおよびブートＲＯＭを包含する。メモリモジュール３４８は、好ましくは、６４Ｋ×８のサイズを有する外部フラッシュメモリも包含する。フラッシュメモリは、不揮発性データ、例えば、必要とされるプログラム、校正データおよび／または他の非変更データを保存するのに有効である。内部ランダムアクセスメモリは、プログラム動作に関連する揮発性データを保存するのに有効である。
【００２１】
制御器３４４は、好ましくは、多数の好適な入力出力／ポート３５８、３６０も包含する。これらのポートは、好ましくは、制御器３４４と追加的な装置との間の通信を容易にするシリアルポートである。具体的には、シリアルポート３５８を無線周波数モジュール３６２に連結し、無線周波数モジュール３６２を経由して制御器３４４を外部装置と通信可能に連結する。一つの好ましい実施態様では、無線周波数モジュール３６２は、Bluetooth SIG(www.bluetooth.com)から入手可能な周知のBluetooth規格であるBluetooth core specification version 1.1（２００１年２月２２日）に従って動作する。モジュール３６２の一つの例は、ＷＭＬＣ４０の商品名でMitsumiから入手可能である。また、モジュール３６２に追加して、または代わって、他の形態のワイヤレス通信を使用することができる。そのようなワイヤレス通信の好適な例は、任意の他の形態の無線周波数通信、音波通信、赤外線通信または磁気誘導を用いた通信も包含する。図６は、本発明の実施態様に従って測定電気回路１８に連結されるブロック３６４において、一つ以上の静電容量板を図式的に示す。好ましくは、本発明の実施態様に従い、一つ以上のキャパシタンス板を動作可能に配置し、半導体加工システム内の対象物体に対する一つ以上の距離を検出する。また、本発明の実施態様では、望ましい他の好適なセンサを用いることができる。追加的なセンサの例は、温度計、加速度計、傾斜計、コンパス（磁気場方位検出器）、光検出器、圧力検出器、電気場強度検出器、磁気場強度検出器、音波検出器、湿度検出器、化学的部位活性検出器または適切な任意の他の種類の検出器を包含する。
【００２２】
動作では、制御器３４４は、好ましくは公知のシグマデルタアナログ‐デジタル変換器を包含し、一つ以上のキャパシタンス値を決定する測定電気回路１８と相互作用する。キャパシタンス値は、先に記載したように、半導体加工ツール内におけるセンサと対象物体との間の距離を表現する。さらに、またはあるいは、検出されたキャパシタンスは、センサが対象物体に接触するために要求される伸長の距離を表現することができる。本発明の実施態様に従い、多数のそのような静電容量板および／または伸長センサを使用し、同時または連続的に、対象物体上の多くの場所でセンサと対象物体との間の距離を得るか、またはさもなければ測定することができる。これに関して、距離測定を使用し、平行度の指標を提供することができる。それゆえに、センサがプラテンに載置されると、いくつもの距離測定は、シャワーヘッドに対して相対的なプラテン自体の平行度の指標を提供する。平行度自体が唯一の対象数量であった場合、多くのキャパシタンス測定そのものを相互に比較し、平行度の指標を直接的に提供することができる。しかし、プラテンからシャワーヘッドまでの距離の知識も望ましい場合、メモリ３４８内に保存される先験的な情報を制御器３４４で使用し、距離を算出する。例として、静電容量板をセンサの上部表面に配置する実施態様では、センサからシャワーヘッドまでの距離が制御器３４４によってセンサ自体の厚さに追加され、プラテンからシャワーヘッドまでの全体的な距離が提供される。
【００２３】
距離および／または平行度の情報をセンサから遠隔の装置に電気的に伝達し、情報を技術者または他の関係者に効果的に提供することができる。距離および／または平行度の情報をユーザに呈する方式は、大幅に変わることができる。しかし、図７は、本発明の実施態様に従い、相対的な傾斜を図式的に描写するグラフィカルユーザインターフェイス４００の好ましい実施態様を例示する。インターフェイス４００は、表面の相対的な位置もしくは平行度または相対的な角度を図式的、数値的または両方で表示することができる。平行度の度合いは、数値的に表すか、または図７に例示するように、より大きい円４０４内に位置する小さい円４０２を示す気泡レベルの比喩を使用することによって表すことができる。円４０４内の円４０２の位置は、センサが暴露される表面の相対的な傾斜を二つの次元で例示する。表面が両方の次元で平行であれば、円４０２は、円４０４内で中心に置かれる。さもなければ、円４０２が中心の一つの側に示されるのは、表面がもっとも離間している側を表し、大きい円４０４の中心からの小さい円４０２の距離が表面の相対的な傾斜を表す。この場合、相対的な傾斜の選定可能なスケーリングがあることができる。例として、ウィンドウ４０８内のボックス４０６は、スケーリングの目的のためにウィンドウ４１０の相対的なサイズを示す。したがって、傾斜がより一層明確になるにつれ、円４０４の中心からの円４０２の距離は、ウィンドウ４０８で極端となることができるが、円４１２および４１４の相対的なサイズは同じままであり、それゆえにボックス４０６のサイズが変動する。
【００２４】
相対的な傾斜を表示する代替方法では、円にわたって色階調を持つ円を提供する。階調の方向は、多重ラインによって表すこともできる最大傾斜の方向および相対的な傾斜を表す階調の度合いを表す。例として、重度の傾斜の場合、色は、（選択する色スペクトルに応じて）黄から青の領域にあることができる一方、軽度の傾斜は、オレンジから赤の階調として表示することができる。表面が平行であると、色は無階調で均一である。ここでもまた、スケーリングを選定することができる。
【００２５】
インターフェイス４００のユーザまたは技術者は、そこで提供される情報を利用し、半導体加工ツールのセットアップ中の機械調整に関し、情報に基づいて判断することができる。例として、技術者は、プラテン上の多くの機械的設定を調整し、特定の部分を上昇または下降させ、プラテンおよびシャワーヘッドの平行度だけでなく、プラテンからシャワーヘッドまでの距離を正確に設定することができる。さらに、またはあるいは、センサによって決定される傾斜情報を半導体加工ツールまたは他の好適な機器内の制御システムに直接的に提供し、プラテンの機械的なフィーチャを自動的に係合させ、それにより、特定の部分を上昇または下降させ、距離および／または平行度を自動的に設定することができる。この方式では、静電容量距離センサから伝達されるワイヤレス情報に基づき、少なくともいくつかの半導体加工調整を自動的に実施することができる。
【００２６】
本発明は、好ましい実施態様を参照しつつ記載されているが、当業者は、本発明の趣旨および範囲を逸することなく、形態および詳細において変更を行うことができることを認識する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の実施態様に従ってキャパシタンスを使用した、対象物体までの距離の検出の線図である。
【図２】図２は、本発明の実施態様に従ってキャパシタンスを使用した、対象物体までの距離の検出の線図である。
【図３】図３は、本発明の実施態様に従ってキャパシタンスを使用した、対象物体までの距離を検出するためのセンサ系の線図である。
【図４】図４は、プラテン上に配置され、本発明の実施態様に従ってキャパシタンスを使用した、シャワーヘッドまでの距離を検出するセンサの線図である。
【図５】図５は、本発明の実施態様に従ってキャパシタンスを測定することにより、第一表面と第二表面との間の距離を検出するためのセンサの線図である。
【図６】図６は、本発明の実施態様に従い、半導体加工システムにおいて、静電容量に基づく、対象物体に対する相対的な距離測定を提供するための電気回路のブロック図である。
【図７】図７は、本発明の実施態様に従い、静電容量距離センサから得られた傾斜情報を表示する例示的なユーザインターフェイスである。
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
【０００２】
フラットパネルテレビ設定に使用されるような半導体ウェーハおよび／またはＬＣＤパネルの製造中、基材は、電気的に発生するプラズマが形成されるガスに暴露される。ガスは、プラズマを形成する電極の一つとしても機能する基材の上方に位置する「シャワーヘッド」状の器具から進入する。歩留りを最大化するため、シャワーヘッドから基材までの距離が基材表面全体にわたって一貫していることが重要である。換言すると、基材表面の面とシャワーヘッドの面とが平行であることが重要である。それゆえに、処理が行われる半導体加工ツールのセットアップにおいて、シャワーヘッドおよび基材または基材を保持する「プラテン」の相対的な位置を調整して平行にすることが非常に重要である。これには、シャワーヘッドおよび基材の相対的な位置、特に、多くの点においてそれらの間の距離を測定し、二つの平行度の測定を与えることができる能力が要求される。
【０００３】
これまでにそのような距離／平行度測定が実施されてきた一つの手法は、シャワーヘッド下のプラテン上に設置された測定装置を使用するものであった。そのような測定装置は、通常、圧縮可能な内部ばねを包含していた。測定装置は、プラテン上に載置されてシャワーヘッドに接触し、シャワーヘッドが下降するにつれて圧縮される。シャワーヘッドが下降した状態では、任意の点における測定装置の厚さは、プラテンとシャワーヘッドとの間の距離である。測定装置内側の測定器で装置の厚さを測定し、それにより、プラテンからシャワーヘッドまでの距離を測定する。したがって、プラテンとシャワーヘッドとの間のいくつもの点で測定を行うことにより、プラテンとシャワーヘッドとの平行度の全体的な測定を提供することができた。しかし、そのような装置は、その非圧縮状態では、一般的にプラテンとシャワーヘッドとの間の公称距離よりも大きいものであった。それゆえに、装置をプラテン上に設置する前に測定装置を圧縮する必要があり、さもなければ最初にシャワーヘッドを取り外すことを要した。また、これらの測定装置は、一般的に、半導体加工チャンバ扉から出て表示装置につながるケーブルを使用し、平行度に関する情報を提供するものであった。加工チャンバを閉じて測定を行い、調整を実施することが必要であるので、ケーブルは平坦であり、扉が閉じられても扉を通過することができた。ケーブルは、一般的に、扉を通過し、その封止において圧縮されるため、故障する傾向があった。
【０００４】
それゆえに、ケーブルなしで測定およびデータ表示を実施することが要望されていた。より近年には、ワイヤレス通信を使用して基材加工システム内の条件を検出するための技術が開発されている。米国特許第６，４６８，８１６号は、基材加工システム内の条件を検出するための方法を報告している。その参考文献では、加工システム内の種々の条件を検出する能力を開示している。参考文献は、ウェーハ表面が処理チャンバの目標物またはシャワーヘッドに対して平行であり、かつ適度な距離にあることの両方を確保することができる距離プローブも提供している。距離プローブの開示として、プローブと目標物またはシャワーヘッドとの間の距離および傾斜角度を決定するため、プローブ台の表面上において多数の場所に配設される接触式センサまたは電気光学センサが包含される。そのような進歩が半導体加工ツールのセットアップおよび動作の一助となる一方、極薄型の距離センサの提供が欠如している。
【０００５】
半導体加工ツールのシャワーヘッドに対するプラテンの平行度の調整に関するさらにもう一つの問題は、技術者が３〜８個の個別の距離測定を監視する一方、シャワーヘッドまたは目標物に対するプラテンの向きおよび高度を調整するという要求である。一般的に、完全に平坦なプラテンまたはシャワーヘッドもしくは目標物を提供することは実用的ではなく、一般的に、プラテンを調整してすべての距離測定が同じであるようにすることは可能でなかった。それゆえに、調整が「十分に良好である」との決定は、技術者の判断に委ねられていた。
【０００６】
それゆえに、半導体加工ツールのプラテンとシャワーヘッドとの間の距離を自動的に測定および調整するためのより良い方法だけでなく、半導体加工ツール内における極薄型の距離／平行度検出が引き続き要望されている。
【０００７】
発明の概要
【０００８】
ワイヤレスセンサは、半導体加工環境内で対象物体に対する相対的な距離を検出するための少なくとも一つの静電容量板を包含する。センサは、内部電力源およびワイヤレス通信を包含し、静電容量板を使用してもたらされる距離および／または平行度測定をワイヤレスで外部装置に提供することができる。
【０００９】
例証的な実施態様の詳細な説明
【００１０】
本発明の多くの態様に従い、キャパシタンスを二つの物体間の距離の指標として検出する。より具体的には、本発明の実施態様に従った装置は、一般的に、もう一つの導電性物体と共にキャパシタを形成する少なくとも一つの静電容量板を包含し、そのキャパシタンスは、板と物体との間の距離の関数として変動する。キャパシタンスに基づく検出は、センサから物体の表面までの距離を決定するための公知の技術である。一般的に、物体の表面は導電性であり、物体と検出表面の「アース」との間に低インピーダンス信号経路が存在する。したがって、回路一式は、検出装置、物体と検出装置との間の低インピーダンス信号経路、物体および物体と検出装置との間に形成されるキャパシタを包含する。キャパシタンスは、物体とセンサとの間の間隔の関数であり、この事実により、測定されたキャパシタンスから間隔を決定することができる。ほとんどの場合、検出装置と物体との間の低インピーダンス信号経路は、物体と取り巻く環境との間および検出装置と取り巻く環境との間に存在するキャパシタンスからなることができる。このキャパシタンスが十分に大きいとき、または直接的な導電性接続があるとき、インピーダンスは、測定されたキャパシタンスに対して最小の作用を有する。アース経路インピーダンスが比較的大きい場合、測定されるキャパシタンスのインピーダンスにアース経路インピーダンスが追加され、キャパシタンスの厳密な測定が可能ではないため、この方法は有効ではない。
【００１１】
本発明の一つの実施態様に従い、センサの静電容量板と対象物体との間のキャパシタンスを、物体とセンサのアースとの間における信号経路のインピーダンスにかかわらずに測定する。
【００１２】
図１は、物体１４に面する表面（図示せず）上に二つの板１０、１２を包含する、キャパシタンスに基づく距離センサの線図である。通常、物体１４は、板１０および１２に面する表面１６上で平坦である。キャパシタＣ１およびＣ２は、それぞれ板１０、１２と物体１４の表面１６との間に存在する。物体１４の表面１６が導電性である場合、キャパシタＣ１およびＣ２は、電気的に直列である。キャパシタＣ１およびＣ２は、キャパシタンスを測定する検出電気回路１８により、一つの等価キャパシタとして扱われる。測定したキャパシタンスは、キャパシタンス板１０および１２を有するセンサと物体１４の表面１６との間の間隔の関数である。すべての他の要因が説明されるとき、測定したキャパシタンスを間隔の測定に変換することができる。
【００１３】
測定を行うため、センサの板１０、１２に電圧差を印加し、電圧の結果として板１０、１２間で伝導される電荷の量を測定する。これを行う一つの手法は、特別に改造されたシグマデルタ変調器回路（公知の種類のアナログ‐デジタル変換器）によるものであり、その一つの例は、ＡＤ７７４５の商品名で提供され、Analog Devices Inc.から入手可能である。この種類の回路は、板１０、１２に差分電圧を印加することによって稼動する。電圧によって電流が流れ、キャパシタ（または等価キャパシタ）が充電されると、この電荷が蓄積し、装置の回路によって測定される。しかし、物体１４は、電荷が流れることができる第三の経路、換言すれば、等価キャパシタの板１０、１２間における電流の流れに追加して経路を呈する。それゆえに、電流は、センサ（図１に図示せず）の本体またはハウジングおよび回路アースを経由して、物体１４から電気回路１８に流れることもできる。この導電性経路を電流Ｉ３として図２に例示する。電流Ｉ１およびＩ２は、キャパシタまたは等価キャパシタを充電することによって起こる電流であり、Ｉ１は、第三の電流経路Ｉ３の非存在下でＩ２に等しくなる。電流Ｉ３は、物体と電気回路１８のアースとの間を流れることができる電流である。電流Ｉ３は、経路のインピーダンスが未知であるために未知であり、第三の経路のインピーダンスに応じ、Ｉ１および／もしくはＩ２の測定の妥当性を低下させるか、または測定を不可能にするだろう。
【００１４】
キャパシタンスの厳密な測定を提供するため、本発明の一つの実施態様では、事実上、この第三の経路における電荷の流れを除去する。これは、板１０および１２に印加する電圧の選択によって行う。センサの本体に対して相対的に、一つの板上では正となり、他の板上では負となるように、シグマデルタ変調器回路から差分電圧を印加する。二つの電圧の大きさの比は、二つのキャパシタのインピーダンスの比と同じであるか、または二つのキャパシタのキャパシタンスの比と逆になる。これは、キャパシタが間隔によって可変であっても、キャパシタの比が同じままであるため、可能である。比は、板１０、１２の表面面積によって決定される。電圧比がインピーダンス比に比例する結果として、各キャパシタ内で同じ量の電荷が移動し、そのため、第三の経路に電荷が流れない。これは、第三の経路、換言すれば、物体とセンサとの間における任意の接続または静電容量連結が測定に作用せず、物体１４とセンサ１８との間の接続または接続の欠如にかかわらず、測定を行うことができることを意味する。
【００１５】
図３は、本発明の実施態様に従った、キャパシタンスに基づく距離センサの線図である。センサ２０は、測定電気回路１８を含有する外部ケースまたはハウジング２２を包含する。測定電気回路１８は、各キャパシタンス板１０および１２に連結する。より詳細には、電気回路１８は、好ましくは、ＡＤ７７４５の商品名で販売され、Analog Device Inc.から入手可能なシグマデルタ変調器回路である。図３に表すように、電気回路１８は、静電容量板１０に電気的に連結されるＣＩＮ＋ラインを包含する。また、電気回路１８は、静電容量板１２に電気的に連結されるＥＸＣＡラインを包含する。重要なこととして、図３がキャパシタンス板１０と１２との間に伸長するライン２４を示すことに注意する。ライン２４は、キャパシタンス板１０と１２との間の電気的な接続ではなく、外部ケース２２の延長を表すことのみを意図したものである。電気回路１８は、ラインＥＸＣＡ上に励起電圧を提供し、励起電圧は、経時的に方形波として変動する振幅を有する。静電容量板１０を検出入力ＣＩＮ＋に連結する。板１０上の電圧は、回路アース２６に対してゼロボルトのままである。励起電圧は、キャパシタのインピーダンス比に設定した電圧分配器によって分配され、緩衝し、静電容量板１０、１２を除いて回路全体を取り巻く外部ケース２２を駆動する。装置２０の電気回路は、例えば源２８として線図的に例示するバッテリにより、内部的に電力供給する。結果として、外側センサ２０から見てとれるように、ケース２２は、参照電圧のための明らかな回路アースであり、一つの板がケース２２に対して相対的に正になると、一方で他の板が負となる。これらの条件下では、センサ２０と物体との間の間隔の厳密な測定が可能である。図１〜３に関して例示された本発明の実施態様は、一対の静電容量板を示すが、二つ以上の任意の数の板を使用することができる。
【００１６】
本発明の一つの実施態様に従い、キャパシタンスに基づく検出をセンサに使用し、半導体加工チャンバ内のプラテンとシャワーヘッドとの間の距離および／または平行度を検出する。図４は、複数の静電容量板１０２、１０４を包含する静電容量ベースの検出装置１００を例示する。装置１００は、プラテン１０６に載置されていることが示され、センサ１００の上部表面１０８とシャワーヘッド１１２の下部表面１１０との間の距離ｄを検出する。図４に例示するように、各板１０２および１０４は、シャワーヘッド１１２の表面１１０と、それぞれのキャパシタを形成する。センサ１００は、任意の好適な形態をとることができ、好ましくは、システムによって加工される基材に似ている物理的なパッケージ内に具現化される。したがって、半導体加工システムでは、センサ１００は、半導体ウェーハまたはＬＣＤフラットパネルとなる。センサ１００により、板１０２および１０４を使用して観察されるキャパシタンスの関数として距離ｄを測定する一方、測定した距離ｄにセンサ１００の厚さを追加することのみにより、プラテン１０６とシャワーヘッド１１２の表面１１０との間の実際の距離を容易にセンサ１００によって計算することができる。
【００１７】
したがって、ここまでに挙げた本発明の実施態様は、一般的に、物体またはシャワーヘッドまでの距離を直接的に検出する一方、実施態様は、センサの表面を伸長してシャワーヘッドに接触させ、キャパシタンスを用いて伸長の距離を測定することを包含する。
【００１８】
図５は、そのような拡張可能なセンサの線図である。センサ２００は、図３に関して記載したセンサ２０に類するものであり、同種の構成要素に類似の番号を付す。センサ２００のハウジングは、センサ２０のハウジング２２と異なり、ハウジング２０２は、矢印２０８で表された方向に表面２０６が移動することができるように拡張可能な拡張可能部分２０４を具備する。センサ２００および近接する表面２０６内に静電容量板２１０を取り付け、静電容量板１２と共にキャパシタを形成する。そのように形成されたキャパシタを線図的にＣＶとして例示する。センサ２００の表面２０６は、ライン２１４で表されるように、表面２０６に動作可能に連結したアクチュエータ２１２によって移動可能である。アクチュエータ２１２は、通電または指令信号に基づき、表面２０６の好適な運動を発生させることができる任意の好適な装置であることができる。アクチュエータ２１２の好適な例では、磁気、電気、電磁、圧電、機械的および／または空圧技術の利用を用いる。例として、アクチュエータ２１２は、表面２０６を一つの方向または他の方向に駆動する機構と係合する小さい電気モータを単純に包含することができる。あるいは、アクチュエータ２１２は、電磁石、永久磁石またはその任意の組み合わせを包含し、シャワーヘッドの表面に向かって、または離れるように表面を選定的に駆動することができる。アクチュエータ２１２は、制御器（図５に例示せず）に連結され、制御器から受信する指令または信号に基づいて作動を提供する。アクチュエータ２１２が表面２０６を駆動し、シャワーヘッドに接触させると、電気回路１８は、板１２と２１０との間のキャパシタンスＣＶを検出する。検出されたキャパシタンスは、板１２と２１０との間の距離を表現する。その後、センサ２００内に固定された板１２の相対的な位置を把握し、ケース２０２の表面２０６から下部表面２１６までの総距離を提供することができる。さらに、いくつかの実施態様では、計算された距離と、アクチュエータ２１２に送信または他に提供された指令とを比較することにより、検出された距離を検証することができる。例として、アクチュエータ２１２が、表面２０６を上昇または下降させる機構と係合するステッピングモータである場合、ステッピングモータに送信されるカウントまたはパルスの数を検出された距離と比較することができる。検出された距離の精度は、アクチュエータ２１２から他に入手可能なものをはるかに上回っていることができる一方、二つの値の合致のみで重要な妥当性検査を提供することができる。
【００１９】
あるいは、次の方式において、周囲圧力によって作動をもたらすことができる。この実施態様では、ケース２０２は、内側の空洞に大気圧力よりも低下した圧力の空気または適切なガスを充填した状態で密閉的に封止される。センサを大気条件下に設置すると、外部空気圧力が内部圧力を超え、センサが圧縮される。センサを低圧力下または真空下に設置すると、内部圧力が外部圧力を超え、ケース２０２が拡張してその最大高さになるか、またはシャワーヘッドに接触する。ある意味では、アクチュエータは、密閉封入体内に封止されたガスであり、作動を起こす信号は、低下した外部空気圧力である。
【００２０】
図６は、本発明の実施態様に従った、静電容量に基づく検出システム内の電子電気回路の線図である。部分３００は、好ましくは、多数の電気的な構成要素が取り付けられた回路ボード３０２を包含する。具体的には、バッテリ３４２を好ましくは回路ボード３０２に取り付け、電力管理モジュール３４６を経由して制御器３４４に連結する。好ましくは、電力管理モジュール３４６は、ＬＴＣ３４４３の商品名でLinear Technology Corporatioｎから入手可能な電力管理集積回路である。制御器３４４は、好ましくは、ＭＳＣ１２１１Ｙ５の商品名でTexas Instrumentsから入手可能なマイクロプロセッサである。制御器３４４は、制御器の外部のメモリだけでなく、制御器の内部のメモリも包含する、任意の種類のメモリの形態をとることができるメモリモジュール３４８に連結する。好ましい制御器は、内部ＳＲＡＭ、フラッシュＲＡＭおよびブートＲＯＭを包含する。メモリモジュール３４８は、好ましくは、６４Ｋ×８のサイズを有する外部フラッシュメモリも包含する。フラッシュメモリは、不揮発性データ、例えば、必要とされるプログラム、校正データおよび／または他の非変更データを保存するのに有効である。内部ランダムアクセスメモリは、プログラム動作に関連する揮発性データを保存するのに有効である。
【００２１】
制御器３４４は、好ましくは、多数の好適な入力出力／ポート３５８、３６０も包含する。これらのポートは、好ましくは、制御器３４４と追加的な装置との間の通信を容易にするシリアルポートである。具体的には、シリアルポート３５８を無線周波数モジュール３６２に連結し、無線周波数モジュール３６２を経由して制御器３４４を外部装置と通信可能に連結する。一つの好ましい実施態様では、無線周波数モジュール３６２は、Bluetooth SIG(www.bluetooth.com)から入手可能な周知のBluetooth規格であるBluetooth core specification version 1.1（２００１年２月２２日）に従って動作する。モジュール３６２の一つの例は、ＷＭＬＣ４０の商品名でMitsumiから入手可能である。また、モジュール３６２に追加して、または代わって、他の形態のワイヤレス通信を使用することができる。そのようなワイヤレス通信の好適な例は、任意の他の形態の無線周波数通信、音波通信、赤外線通信または磁気誘導を用いた通信も包含する。図６は、本発明の実施態様に従って測定電気回路１８に連結されるブロック３６４において、一つ以上の静電容量板を図式的に示す。好ましくは、本発明の実施態様に従い、一つ以上のキャパシタンス板を動作可能に配置し、半導体加工システム内の対象物体に対する一つ以上の距離を検出する。また、本発明の実施態様では、望ましい他の好適なセンサを用いることができる。追加的なセンサの例は、温度計、加速度計、傾斜計、コンパス（磁気場方位検出器）、光検出器、圧力検出器、電気場強度検出器、磁気場強度検出器、音波検出器、湿度検出器、化学的部位活性検出器または適切な任意の他の種類の検出器を包含する。
【００２２】
動作では、制御器３４４は、好ましくは公知のシグマデルタアナログ‐デジタル変換器を包含し、一つ以上のキャパシタンス値を決定する測定電気回路１８と相互作用する。キャパシタンス値は、先に記載したように、半導体加工ツール内におけるセンサと対象物体との間の距離を表現する。さらに、またはあるいは、検出されたキャパシタンスは、センサが対象物体に接触するために要求される伸長の距離を表現することができる。本発明の実施態様に従い、多数のそのような静電容量板および／または伸長センサを使用し、同時または連続的に、対象物体上の多くの場所でセンサと対象物体との間の距離を得るか、またはさもなければ測定することができる。これに関して、距離測定を使用し、平行度の指標を提供することができる。それゆえに、センサがプラテンに載置されると、いくつもの距離測定は、シャワーヘッドに対して相対的なプラテン自体の平行度の指標を提供する。平行度自体が唯一の対象数量であった場合、多くのキャパシタンス測定そのものを相互に比較し、平行度の指標を直接的に提供することができる。しかし、プラテンからシャワーヘッドまでの距離の知識も望ましい場合、メモリ３４８内に保存される先験的な情報を制御器３４４で使用し、距離を算出する。例として、静電容量板をセンサの上部表面に配置する実施態様では、センサからシャワーヘッドまでの距離が制御器３４４によってセンサ自体の厚さに追加され、プラテンからシャワーヘッドまでの全体的な距離が提供される。
【００２３】
距離および／または平行度の情報をセンサから遠隔の装置に電気的に伝達し、情報を技術者または他の関係者に効果的に提供することができる。距離および／または平行度の情報をユーザに呈する方式は、大幅に変わることができる。しかし、図７は、本発明の実施態様に従い、相対的な傾斜を図式的に描写するグラフィカルユーザインターフェイス４００の好ましい実施態様を例示する。インターフェイス４００は、表面の相対的な位置もしくは平行度または相対的な角度を図式的、数値的または両方で表示することができる。平行度の度合いは、数値的に表すか、または図７に例示するように、より大きい円４０４内に位置する小さい円４０２を示す気泡レベルの比喩を使用することによって表すことができる。円４０４内の円４０２の位置は、センサが暴露される表面の相対的な傾斜を二つの次元で例示する。表面が両方の次元で平行であれば、円４０２は、円４０４内で中心に置かれる。さもなければ、円４０２が中心の一つの側に示されるのは、表面がもっとも離間している側を表し、大きい円４０４の中心からの小さい円４０２の距離が表面の相対的な傾斜を表す。この場合、相対的な傾斜の選定可能なスケーリングがあることができる。例として、ウィンドウ４０８内のボックス４０６は、スケーリングの目的のためにウィンドウ４１０の相対的なサイズを示す。したがって、傾斜がより一層明確になるにつれ、円４０４の中心からの円４０２の距離は、ウィンドウ４０８で極端となることができるが、円４１２および４１４の相対的なサイズは同じままであり、それゆえにボックス４０６のサイズが変動する。
【００２４】
相対的な傾斜を表示する代替方法では、円にわたって色階調を持つ円を提供する。階調の方向は、多重ラインによって表すこともできる最大傾斜の方向および相対的な傾斜を表す階調の度合いを表す。例として、重度の傾斜の場合、色は、（選択する色スペクトルに応じて）黄から青の領域にあることができる一方、軽度の傾斜は、オレンジから赤の階調として表示することができる。表面が平行であると、色は無階調で均一である。ここでもまた、スケーリングを選定することができる。
【００２５】
インターフェイス４００のユーザまたは技術者は、そこで提供される情報を利用し、半導体加工ツールのセットアップ中の機械調整に関し、情報に基づいて判断することができる。例として、技術者は、プラテン上の多くの機械的設定を調整し、特定の部分を上昇または下降させ、プラテンおよびシャワーヘッドの平行度だけでなく、プラテンからシャワーヘッドまでの距離を正確に設定することができる。さらに、またはあるいは、センサによって決定される傾斜情報を半導体加工ツールまたは他の好適な機器内の制御システムに直接的に提供し、プラテンの機械的なフィーチャを自動的に係合させ、それにより、特定の部分を上昇または下降させ、距離および／または平行度を自動的に設定することができる。この方式では、静電容量距離センサから伝達されるワイヤレス情報に基づき、少なくともいくつかの半導体加工調整を自動的に実施することができる。
【００２６】
本発明は、好ましい実施態様を参照しつつ記載されているが、当業者は、本発明の趣旨および範囲を逸することなく、形態および詳細において変更を行うことができることを認識する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の実施態様に従ってキャパシタンスを使用した、対象物体までの距離の検出の線図である。
【図２】図２は、本発明の実施態様に従ってキャパシタンスを使用した、対象物体までの距離の検出の線図である。
【図３】図３は、本発明の実施態様に従ってキャパシタンスを使用した、対象物体までの距離を検出するためのセンサ系の線図である。
【図４】図４は、プラテン上に配置され、本発明の実施態様に従ってキャパシタンスを使用した、シャワーヘッドまでの距離を検出するセンサの線図である。
【図５】図５は、本発明の実施態様に従ってキャパシタンスを測定することにより、第一表面と第二表面との間の距離を検出するためのセンサの線図である。
【図６】図６は、本発明の実施態様に従い、半導体加工システムにおいて、静電容量に基づく、対象物体に対する相対的な距離測定を提供するための電気回路のブロック図である。
【図７】図７は、本発明の実施態様に従い、静電容量距離センサから得られた傾斜情報を表示する例示的なユーザインターフェイスである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体加工チャンバ内で対象物体までの距離を検出するためのセンサであって、：
ハウジングと；
ハウジング内に配置される電力源と；
電力源に連結されるワイヤレス通信電気回路と；
ワイヤレス通信電気回路および電力源に連結される制御器と；
距離によって変動するキャパシタンスを有するキャパシタを形成するように構成される少なくとも一つの静電容量板と；
制御器および少なくとも一つの静電容量板に連結され、キャパシタンスを測定し、その指標を制御器に提供するように構成される測定電気回路とを包含し、；および
制御器が、測定されたキャパシタンスに少なくとも部分的に基づき、物体に関する指標を提供するように構成されるセンサ。
【請求項２】
少なくとも一つの静電容量板が偶数の静電容量板を包含する、請求項１記載のセンサ。
【請求項３】
偶数の静電容量板のうち、第一の半分が正の励起電圧に駆動され、正の偶数の静電容量板のうち、他の半分が負の励起電圧に駆動される、請求項２記載のセンサ。
【請求項４】
第一の静電容量板が対象物体まで伸長可能な表面に連結され、第二の静電容量板がハウジング内に固定され、キャパシタが第一板と第二板との間に形成され、表面が伸長される度合いによって変動するキャパシタンスを有する、請求項２記載のセンサ。
【請求項５】
さらに、表面に連結されるアクチュエータを含み、アクチュエータが制御器に連結され、選定可能な度合いの伸長を提供する、請求項４記載のセンサ。
【請求項６】
センサが密閉的に封止され、拡張可能な表面がセンサの外部における大気圧力またはその欠如に対応して圧縮または拡張される、請求項４記載のセンサ。
【請求項７】
偶数が２である、請求項２記載のセンサ。
【請求項８】
測定電気回路がシグマデルタ変調器を包含する、請求項１記載のセンサ。
【請求項９】
指標が平行度である、請求項１記載のセンサ。
【請求項１０】
気泡状の比喩を描写するユーザインターフェイスで指標が提供される、請求項９記載のセンサ。
【請求項１１】
指標がプラテンからシャワーヘッドまでの距離である、請求項１記載のセンサ。
【請求項１２】
対象物体が半導体加工チャンバ内のシャワーヘッドである、請求項１記載のセンサ。
【請求項１３】
ワイヤレス通信電気回路が無線周波数通信電気回路である、請求項１記載のセンサ。
【請求項１４】
制御器が、測定されるキャパシタンスおよび少なくとも一つの静電容量板とセンサが載置される表面との間の公知の固定オフセット距離に基づき、対象物体とセンサが載置される表面との間の距離を計算するように構成される、請求項１記載のセンサ。
【請求項１５】
センサが、加工チャンバによって加工される基材に類似する物理的なパッケージ内に具現化される、請求項１記載のセンサ。
【請求項１６】
半導体加工チャンバ内において対象物体までの距離を検出する方法であって、：
複数の静電容量板を対象物体に近接させる工程と；
複数の静電容量板に対して実質的に等しい大きさであるが、異極性である励起電圧を印加する工程と；
複数の静電容量板と対象物体との間の有効キャパシタンスを検出する工程と；および
測定されたキャパシタンスに少なくとも部分的に基づき、物体に関する指標を提供する工程と
を含む方法。
【請求項１７】
指標が対象物体までの距離である、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
指標が平行度である、請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
平行度が気泡状の比喩として描写される、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
指標がワイヤレスで提供される、請求項１６記載の方法。
【請求項２１】
対象物体が半導体加工チャンバ内のシャワーヘッドである、請求項１６記載の方法。
【請求項１】
半導体加工チャンバ内で対象物体までの距離を検出するためのセンサであって、：
ハウジングと；
ハウジング内に配置される電力源と；
電力源に連結されるワイヤレス通信電気回路と；
ワイヤレス通信電気回路および電力源に連結される制御器と；
距離によって変動するキャパシタンスを有するキャパシタを形成するように構成される少なくとも一つの静電容量板と；
制御器および少なくとも一つの静電容量板に連結され、キャパシタンスを測定し、その指標を制御器に提供するように構成される測定電気回路とを包含し、；および
制御器が、測定されたキャパシタンスに少なくとも部分的に基づき、物体に関する指標を提供するように構成されるセンサ。
【請求項２】
少なくとも一つの静電容量板が偶数の静電容量板を包含する、請求項１記載のセンサ。
【請求項３】
偶数の静電容量板のうち、第一の半分が正の励起電圧に駆動され、正の偶数の静電容量板のうち、他の半分が負の励起電圧に駆動される、請求項２記載のセンサ。
【請求項４】
第一の静電容量板が対象物体まで伸長可能な表面に連結され、第二の静電容量板がハウジング内に固定され、キャパシタが第一板と第二板との間に形成され、表面が伸長される度合いによって変動するキャパシタンスを有する、請求項２記載のセンサ。
【請求項５】
さらに、表面に連結されるアクチュエータを含み、アクチュエータが制御器に連結され、選定可能な度合いの伸長を提供する、請求項４記載のセンサ。
【請求項６】
センサが密閉的に封止され、拡張可能な表面がセンサの外部における大気圧力またはその欠如に対応して圧縮または拡張される、請求項４記載のセンサ。
【請求項７】
偶数が２である、請求項２記載のセンサ。
【請求項８】
測定電気回路がシグマデルタ変調器を包含する、請求項１記載のセンサ。
【請求項９】
指標が平行度である、請求項１記載のセンサ。
【請求項１０】
気泡状の比喩を描写するユーザインターフェイスで指標が提供される、請求項９記載のセンサ。
【請求項１１】
指標がプラテンからシャワーヘッドまでの距離である、請求項１記載のセンサ。
【請求項１２】
対象物体が半導体加工チャンバ内のシャワーヘッドである、請求項１記載のセンサ。
【請求項１３】
ワイヤレス通信電気回路が無線周波数通信電気回路である、請求項１記載のセンサ。
【請求項１４】
制御器が、測定されるキャパシタンスおよび少なくとも一つの静電容量板とセンサが載置される表面との間の公知の固定オフセット距離に基づき、対象物体とセンサが載置される表面との間の距離を計算するように構成される、請求項１記載のセンサ。
【請求項１５】
センサが、加工チャンバによって加工される基材に類似する物理的なパッケージ内に具現化される、請求項１記載のセンサ。
【請求項１６】
半導体加工チャンバ内において対象物体までの距離を検出する方法であって、：
複数の静電容量板を対象物体に近接させる工程と；
複数の静電容量板に対して実質的に等しい大きさであるが、異極性である励起電圧を印加する工程と；
複数の静電容量板と対象物体との間の有効キャパシタンスを検出する工程と；および
測定されたキャパシタンスに少なくとも部分的に基づき、物体に関する指標を提供する工程と
を含む方法。
【請求項１７】
指標が対象物体までの距離である、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
指標が平行度である、請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
平行度が気泡状の比喩として描写される、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
指標がワイヤレスで提供される、請求項１６記載の方法。
【請求項２１】
対象物体が半導体加工チャンバ内のシャワーヘッドである、請求項１６記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２００９−５２７７６４（Ｐ２００９−５２７７６４Ａ）
【公表日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５５６３８４（Ｐ２００８−５５６３８４）
【出願日】平成１９年２月２０日（２００７．２．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／００４３５０
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０９８１４９
【国際公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
【出願人】（５０４２３２１３６）サイバーオプティクス セミコンダクタ インコーポレイテッド (9)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２０日（２００７．２．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／００４３５０
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０９８１４９
【国際公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
【出願人】（５０４２３２１３６）サイバーオプティクス セミコンダクタ インコーポレイテッド (9)
【Ｆターム（参考）】
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