特許 7177253 ウエハ形態センサシステムにおける長距離容量性間隙測定

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-14

(45)【発行日】2022-11-22

(54)【発明の名称】ウエハ形態センサシステムにおける長距離容量性間隙測定

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20221115BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20221115BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101G

H01L21/31 C

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021512208

(86)(22)【出願日】2019-08-01

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-31

(86)【国際出願番号】 US2019044755

(87)【国際公開番号】W WO2020050933

(87)【国際公開日】2020-03-12

【審査請求日】2021-03-02

(31)【優先権主張番号】16/121,191

(32)【優先日】2018-09-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100109335

【弁理士】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141553

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 信彦

(72)【発明者】

【氏名】ポッター チャールズ ジー

(72)【発明者】

【氏名】モール エリ

【審査官】高柳 匡克

(56)【参考文献】

【文献】特表２００９－５２７７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－０５９１０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５１６６０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－１０７０２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－３１０４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－３０４１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２１０５９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板であって、第１の表面および前記第１の表面の反対側の第２の表面を含む、基板と、
第１の表面積を有する第１の導電性パッドであって、前記基板の前記第１の表面と実質的に同一平面上にある表面を有し、前記基板の縁部に面する前記第１の導電性パッドの縁部が、前記基板の湾曲と一致する湾曲を有する、第１の導電性パッドと、
前記第１の表面積よりも小さい第２の表面積を有する第２の導電性パッドであって、前記基板の前記第１の表面と実質的に同一平面上にある表面を有し、前記基板の縁部に面する前記第２の導電性パッドの縁部が、前記基板の湾曲と一致する曲率を有する、第２の導電性パッドと、
を備える、センサウエハ。

【請求項2】

前記第２の表面積が前記第１の表面積よりも少なくとも５％小さい、請求項１に記載のセンサウエハ。

【請求項3】

複数の第１の導電性パッドと、
複数の第２の導電性パッドと、
をさらに備える、請求項１に記載のセンサウエハ。

【請求項4】

前記第１の導電性パッドおよび前記第２の導電性パッドが、前記基板の外周の周りに交互パターンで配置されている、請求項３に記載のセンサウエハ。

【請求項5】

前記第１の導電性パッドおよび前記第２の導電性パッドの外周の周りに電界ガード、
をさらに備える、請求項１に記載のセンサウエハ。

【請求項6】

前記第１の導電性パッドの縁部または前記第２の導電性パッドの縁部と前記基板の縁部との間の最短距離が少なくとも１インチである、請求項１に記載のセンサウエハ。

【請求項7】

前記基板に埋め込まれた制御モジュールであって、前記第１の導電性パッドおよび前記第２の導電性パッドを用いて、前記基板の前記第１の表面と、前記第１の表面に対向する、前記センサウエハの外部の表面との間の距離を検知するための回路を備える、制御モジュール、
をさらに備える、請求項１に記載のセンサウエハ。

【請求項8】

前記回路が、前記第２の導電性パッドの出力位相から１８０度オフセットされた、前記第１の導電性パッドの出力位相を提供する、請求項７に記載のセンサウエハ。

【請求項9】

前記基板の前記第１の表面と前記センサウエハの外部の表面との間の前記距離が最大１．５インチである、請求項７に記載のセンサウエハ。

【請求項10】

処理チャンバ内のシャワーヘッドと支持体表面との間の間隙を測定するための方法であって、
処理チャンバをポンプダウンするステップであって、前記処理チャンバが支持体表面および前記支持体表面に対向するシャワーヘッドを備える、ステップと、
センサウエハを前記支持体表面上に配置するステップであって、前記センサウエハが、第１の表面積を有する第１の導電性パッドおよび前記第１の表面積よりも小さい第２の表面積を有する第２の導電性パッドを備え、前記センサウエハの縁部に面する前記第１の導電性パッドの縁部が、前記センサウエハの湾曲と一致する湾曲を有し、前記センサウエハの縁部に面する前記第２の導電性パッドの縁部が、前記センサウエハの湾曲と一致する湾曲を有する、ステップと、
前記第１の導電性パッドおよび前記第２の導電性パッドを用いて、前記センサウエハと前記シャワーヘッドとの間の間隙を測定するステップと、
前記処理チャンバを通気することなく前記処理チャンバから前記センサウエハを除去するステップと、
を含む、方法。

【請求項11】

前記間隙を測定するステップが、前記第２の導電性パッドの出力位相から１８０度オフセットされた出力位相を前記第１の導電性パッドに提供するステップを含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記センサウエハと前記シャワーヘッドとの間の前記間隙が１インチよりも大きい、請求項１０に記載の方法。

【請求項13】

前記センサウエハと前記シャワーヘッドとの間の前記測定された間隙の精度が少なくとも＋／－０．０００５インチである、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記センサウエハが複数の第１の導電性パッドおよび複数の第２の導電性パッドを備える、請求項１０に記載の方法。

【請求項15】

前記シャワーヘッドと前記センサウエハとの間の前記間隙が、平行度測定を提供するために複数の位置で測定される、請求項１４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年９月４日に出願された米国非仮出願第１６／１２１，１９１号の優先権を主張するものであり、その全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

実施形態は、半導体製造の分野に関し、詳細には、容量性センサシステムを用いて半導体製造環境における間隙を測定するための方法および装置に関する。

【背景技術】

【0003】

半導体製造では、高い歩留まりを実現するために、基板全体にわたるプロセスの均一性が重要である。プラズマプロセスでは、電極（例えば、シャワーヘッドまたはガス分配パッド）が基板に対向する関係は、高精度の間隔および平行度を有する必要がある。典型的には、基板と電極との間の間隙距離は、１インチよりも大きい。

【0004】

しかしながら、容量性センサなどの現在利用可能な測定ツールは、最大距離が約０．２５インチ～０．７５インチしかない。そのため、センサを電極に近づけるためには、追加のハードウェアを使用する必要がある。追加のハードウェアを使用すると、較正が完了した後にチャンバを通気する必要もなしには、センサを処理チャンバから除去することができない。したがって、較正のための機器のダウンタイムが増加する。加えて、較正機器を除去した後、チャンバを通気してポンプダウンする必要があるため、較正がそれほど正確ではない可能性がある。

【発明の概要】

【0005】

本明細書に開示される実施形態は、センサウエハを含む。一実施形態では、センサウエハは、基板を備え、基板は、第１の表面および第１の表面の反対側の第２の表面を含む。一実施形態では、センサウエハは、第１の表面積を有する第１の導電性パッドをさらに備え、第１の導電性パッドは、基板の第１の表面と実質的に同一平面上にある表面を有する。一実施形態では、センサウエハは、第１の表面積よりも小さい第２の表面積を有する第２の導電性パッドをさらに備え、第２の導電性パッドは、基板の第１の表面と実質的に同一平面上にある表面を有する。

【0006】

本明細書に開示される実施形態は、処理チャンバ内のシャワーヘッドと支持体表面との間の間隙を測定するための方法を含むこともできる。一実施形態では、本方法は、処理チャンバをポンプダウンするステップを含み、処理チャンバは、支持体表面および支持体表面に対向するシャワーヘッドを備える。一実施形態では、本方法は、支持体表面上にセンサウエハを配置するステップをさらに含むことができ、センサウエハは、第１の表面積を有する第１の導電性パッドおよび第１の表面積よりも小さい第２の表面積を有する第２の導電性パッドを備える。一実施形態では、本方法は、第１の導電性パッドおよび第２の導電性パッドを用いて、センサウエハとシャワーヘッドとの間の間隙を測定するステップをさらに含むことができる。一実施形態では、本方法は、処理チャンバを通気することなく、処理チャンバからセンサウエハを除去するステップをさらに含むことができる。

【0007】

本明細書に開示される実施形態は、基板を備えるセンサウエハを備えることもでき、基板は、第１の表面および第１の表面の反対側の第２の表面を含む。一実施形態では、センサウエハは、第１の表面積を有する複数の第１の導電性パッドをさらに備えることができ、第１の導電性パッドは、基板の第１の表面と実質的に同一平面上にある表面を有する。一実施形態では、センサウエハは、第１の表面積よりも小さい第２の表面積を有する複数の第２の導電性パッドをさらに備えることができ、第２の導電性パッドは、基板の第１の表面と実質的に同一平面上にある表面を有し、第１の導電性パッドおよび第２の導電性パッドは、交互パターンで基板の周りに放射状に配置されている。一実施形態では、センサウエハは、基板に埋め込まれた制御モジュールをさらに備えることができ、制御モジュールは、第１の導電性パッドおよび第２の導電性パッドを用いて、基板の第１の表面と、第１の表面に対向する、センサウエハの外部の表面との間の距離を検知するための回路を備える。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態による、シャワーヘッドと支持体表面との間の間隙を測定するためのセンサウエハを有する処理チャンバの断面概略図である。

【図2A】一実施形態による、複数の導電性パッドを有するセンサウエハの平面図であり、第１の導電性パッドが第２の導電性パッドよりも大きな表面積を有する。

【図2B】一実施形態による、第１の導電性パッドと第２の導電性パッドとの間の電界線を示すセンサウエハの断面図である。

【図3】一実施形態による、交互の第１および第２の導電性パッドがセンサウエハ基板の周りに放射状に配置されたセンサウエハの平面図である。

【図4】一実施形態による、交互の第１および第２の導電性パッドと、導電性パッドの周りの電界ガードと、を有するセンサウエハの平面図である。

【図5】一実施形態による、シャワーヘッドと支持体表面との間の間隙を測定するために使用される処理動作のプロセス流れ図である。

【図6】一実施形態による、支持体表面とシャワーヘッドとの間の間隙を決定するステップを含むプロセスと併せて使用することができる例示的なコンピュータシステムのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

上向きの容量性センサを有するセンサウエハを含むシステム、およびそのようなセンサウエハを使用して半導体製造環境において間隙を測定する方法が、様々な実施形態に従って説明される。以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するために数多くの具体的な詳細が記載される。これらの具体的な詳細なしで実施形態を実施することができることは当業者には明らかであろう。他の例では、実施形態を不必要に不明瞭にしないために、よく知られている態様については詳細に説明されない。さらに、添付の図面に示されている様々な実施形態は、例示的な表現であり、必ずしも縮尺通りに描かれているわけではないことを理解されたい。

【0010】

上述したように、現在利用可能なセンサ技術は、半導体処理チャンバにおいて支持体表面（例えば、静電チャック（ＥＳＣ））と対向面（例えば、シャワーヘッドまたはガス分配パッド）との間の間隙を正確に測定するのに必要な所望の距離（例えば、１インチよりも大きい）を提供しない。したがって、本明細書に開示される実施形態は、１インチよりも大きな検知距離を有する容量性検知電極を有するセンサウエハを備える。このような長距離容量性検知装置をウエハのフォームファクタに統合することにより、センサウエハは、その後、チャンバを通気する必要なしに、チャンバ内で較正を実施することができる。したがって、本明細書に開示される実施形態は、より短い較正時間を可能にし、処理チャンバのスループット能力を向上させる。加えて、本明細書に開示される実施形態は、平行度測定および較正測定の精度の向上を可能にする。

【0011】

ここで図１を参照すると、一実施形態による、処理ツール１００の断面図が示されている。一実施形態では、処理ツール１００は、チャンバ１０５（例えば、真空チャンバ）を備えることができる。真空ポンプ（図示せず）をチャンバ１０５に流体連結して、動作中にチャンバ１０５内に大気圧未満の圧力を提供することができる。一実施形態では、処理ツール１００は、チャンバ１０５内で基板を支持するための支持体表面１２０を備えることができる。支持体表面１２０は、ＥＳＣまたは基板を固定および支持するための任意の他の適切な表面であってもよい。一実施形態では、処理ツール１００は、支持体表面１２０に対向するシャワーヘッド（ガス分配プレートとも呼ばれる）１３０を備えることができる。１つまたは複数の処理ガスは、シャワーヘッド１３０を通ってチャンバ１１０に流入することができる。シャワーヘッド１３０は、プラズマ処理ツールの電極の１つとして機能することもできる。

【0012】

処理ツール１００のいくつかの特定の構成要素が明示的に示されているが、当業者が認識するように、半導体製造分野の処理ツールに共通する任意の数の追加の構成要素も処理ツール１００に含まれてもよいことを理解されたい。一実施形態では、処理ツール１００は、プラズマ処理ツール（例えば、プラズマエッチングツール、物理的気相堆積（ＰＶＤ）ツール、プラズマ化学気相堆積（ＰＥ－ＣＶＤ）ツール、プラズマ原子層堆積（ＰＥ－ＡＬＤ）ツールなど）であってもよい。実施形態は、プラズマベースのツールではない処理ツール１００（例えば、ＣＶＤ、ＡＬＤ、炉など）を含むこともできる。

【0013】

一実施形態では、シャワーヘッド１３０の表面１３２に対する支持体表面１２０の表面１２２の位置は、センサウエハ１１０を用いて測定することができる。一実施形態では、センサウエハ１１０は、処理ツール１００内で処理される基板と実質的に同じフォームファクタを有する。例えば、センサウエハ１１０は、３００ｍｍの直径を有することができる。基板のフォームファクタと実質的に同様のフォームファクタを有するセンサウエハ１１０は、その後通気することなく処理ツール１００を較正することを可能にする。例えば、処理ツール１００のウエハハンドリングロボットは、センサウエハ１１０を処理ツール内で移動させることができ、センサウエハ１１０は、処理ツール１００のロードロックを介して備えつけることができる。一実施形態では、センサウエハ１１０は、シャワーヘッド１３０の表面１３２に対向する第１の表面１１２と、支持体表面１２０の表面１２２によって支持される第２の表面１１４と、を含むことができる。

【0014】

一実施形態では、センサウエハ１１０は、シャワーヘッド１３０の表面１３２とセンサウエハ１１０の第１の表面１１２との間の間隙Ｇの測定値を提供する複数の容量性センサ（以下で、より詳細に説明および示される）を備えることができる。センサウエハ１１０の厚さＴは、知られているため、シャワーヘッド１３０の表面１３２と支持体表面１２０の表面１２２との間の総間隙距離は、センサウエハ１１０によって正確に測定することができる。さらに、センサウエハ１１０にわたる複数の間隙読み取り値を提供することによって、シャワーヘッド１３０と支持体表面１２０との間の平行度測定を、一部の実施形態に従って行うことができる。

【0015】

ここで図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、一実施形態による、センサウエハ２１０の平面図および対応する断面図が示されている。一実施形態では、センサウエハ２１０は、第１の表面２１２にわたって配置された複数の導電性パッド２１５を備えることができる。図２Ｂに示すように、導電性パッド２１５は、センサウエハ２１０に埋め込まれてもよく、センサウエハ２１０の第１の表面２１２と実質的に同一平面上にある表面２１８を有することができる。導電性パッド２１５は、シャワーヘッド表面２３２から間隙Ｇだけ離間されていてもよい。

【0016】

一実施形態では、導電性パッド２１５は、トレース２４５によって制御モジュール２４０に電気的に結合されてもよい。制御モジュール２４０は、導電性パッド２１５に電流を供給するための回路を含むことができる。一実施形態では、導電性パッド２１５は、第１の導電性パッド２１５_Aおよび第２の導電性パッド２１５_Bを含むことができる。一実施形態では、第１の導電性パッド２１５_Aに供給される電流は、第２の導電性パッド２１５_Bに供給される電流の出力位相から１８０度のオフセットされた出力位相を有する。一実施形態では、第１の導電性パッド２１５_Aに供給される電流の量は、第２の導電性パッド２１５_Bに供給される電流の量と異なっていてもよい。例えば、導電性パッド２１５に供給される電流の量は、導電性パッド２１５の表面積に比例してもよい。例えば、大きな導電性パッド（例えば、第１の導電性パッド２１５_A）に、小さな導電性パッド（例えば、第２の導電性パッド２１５_B）よりも大きな量の電流を供給することができる。一実施形態では、各導電性パッド２１５に供給される電流の量は、実質的に一定に保たれる。一実施形態では、導電性パッドに供給される電流の量は、０．１μＡ～１．０μＡであってもよい。

【0017】

一実施形態では、導電性パッド２１５のそれぞれは、コンデンサの一方の電極を形成することができる。対向面（例えば、シャワーヘッド表面２３２）は、導電性パッド２１５のそれぞれに対するコンデンサのもう一方の電極を形成することができる。第１の導電性パッド２１５_Aおよび第２の導電性パッド２１５_Bには、１８０度位相がずれた電流が供給されているため、対向面（例えば、シャワーヘッド表面２３２）は、接地する必要はなく、複数の導電性パッド２１５_Aおよび２１５_Bは、自己参照と呼ぶことができる。

【0018】

一実施形態では、シャワーヘッド表面２３２がセンサウエハ２１０に近接してくると、電界２１７が変更される。電界がどのように変更されるかに応じて、第１の導電性パッド２１５_Aおよび第２の導電性パッド２１５_Bのそれぞれに対する電圧の変化を制御モジュール２４０によって検知することができる。第１の導電性パッド２１５_Aおよび第２の導電性パッド２１５_Bの電流の量ならびに表面積の違いにより、シャワーヘッド表面２３２とパッド２１５_Aまたは２１５_Bとの間の間隙Ｇがどちらも同じであっても、第１の導電性パッド２１５_Aおよび第２の導電性パッド２１５_Bの測定電圧は、異なる場合がある。一実施形態では、測定電圧を、その場合、対向面（例えば、シャワーヘッド２３０の表面２３２）とセンサウエハ２１０の第１の表面２１２との間の間隙（例えば、間隙Ｇｉ、間隙Ｇ₂、および間隙Ｇ₃）の距離と相関させることができる。一実施形態では、測定電圧は、０Ｖ（例えば、導電性パッド２１５とシャワーヘッド表面２３２との間に間隙がない場合）～７Ｖ（例えば、導電性パッド２１５とシャワーヘッド表面２３２との間の間隙が最大検知距離にある場合）であってもよい。

【0019】

一実施形態では、制御モジュール２４０は、他の構成要素を含むこともできる。例えば、制御モジュール２４０は、プロセッサ、メモリ、および無線通信モジュール（例えば、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈもしくはＷｉＦｉ）のうちの１つまたは複数を含むことができる。無線通信モジュールを含むことにより、測定を行うこと、ならびにシャワーヘッド１３０に対する支持体表面１２０の位置決めを制御する、および／またはそうでなければ処理ツール１００を制御する外部デバイスに転送することが可能になる場合がある。

【0020】

図示するように、３つの電界２１７が形成されている（すなわち、導電性パッド２１５_Aおよび２１５_Bとシャワーヘッド表面２３２との間に電界が形成されている）。したがって、センサウエハ２１０は、センサウエハ２１０と対向面（例えば、シャワーヘッド表面２３２）との間の間隙距離Ｇが２つ以上の位置に形成されることを可能にする。間隙距離Ｇの２つ以上の測定値を提供することにより、平行度測定値（すなわち、センサウエハ２１０の表面にわたる間隙距離Ｇの均一性）を決定することも可能になる。

【0021】

一実施形態では、センサウエハ２１０の最大検知距離は、導電性パッド２１５の表面積に依存してもよい。特定の一実施形態では、最大検知距離は、それぞれが第１の表面積を有する第１の導電性パッド２１５_A、および第１の表面積よりも小さい第２の表面積を有する第２の導電性パッド２１５_Bを設けることによって増加させることができる。第１の表面積よりも小さい第２の表面積を設けることにより、信号対雑音比が改善され、増加した最大検知距離が提供される。上述したように、より大きなパッドが第１の電圧を提供し、より小さなパッドが第２の電圧を提供するため、検知距離が改善される。２つの異なる電圧測定により、ノイズを相殺することが可能になり、結果として最大検知距離が全体的に増加する。一実施形態では、第２の表面積は、第１の表面積よりも少なくとも５％小さくてもよい。一実施形態では、第２の表面積は、第１の表面積よりも少なくとも１０％小さくてもよい。一実施形態では、第２の表面積は、第１の面積よりも少なくとも２０％小さくてもよい。そのような実施形態は、約１．０インチ以上、１．２５インチ以上、または１．５インチ以上の検知距離を提供することができる。一部の実施形態では、測定の精度は、少なくとも＋／－０．００１０インチ、または少なくとも＋／－０．０００５インチであってもよい。

【0022】

図２Ａおよび図２Ｂでは、第１の導電性パッド２１５_Aは、第２の導電性パッド２１５_Bと交互パターンで配置されている。例えば、導電性パッド２１５_Aおよび２１５_Bは、センサウエハ２１０の表面２１２にわたって直線的に配置され、第１の導電性パッド２１５_Aは、センサウエハ２１０の縁部に近接して配置され、第２の導電性パッド２１５_Bは、２つの第１の導電性パッド２１５_A間でセンサウエハ２１０の中心に形成されている。しかしながら、導電性パッド２１５_Aおよび２１５_Bが交互パターンで形成されている限り、導電性パッド２１５_Aおよび２１５_Bの他の構成および／または数が実施されてもよいことを理解されたい。

【0023】

図２Ａに示すように、第１および第２の導電性パッド２１５_Aおよび２１５_Bは、実質的に円形の表面領域を有するものとして示されている。しかしながら、実施形態は、そのような構成に限定されないことを理解されたい。例えば、導電性パッド２１５_Aおよび２１５_Bは、矩形または任意の他の多角形形状、丸みを帯びた角を有する多角形、あるいは任意の他の所望の形状を有することができる。一実施形態では、第１の導電性パッド２１５_Aは、第２の導電性パッド２１５_Bと同じタイプの形状を有するものとして示されている（すなわち、第１の導電性パッド２１５_Aおよび第２の導電性パッド２１５_Bは、両方とも円形である）。しかしながら、実施形態は、第２の導電性パッド２１５_Bと同じタイプの形状を有さない第１の導電性パッド２１５_Aを含むこともできることを理解されたい。

【0024】

ここで図３を参照すると、複数の第１の導電性パッド３１５_Aおよび複数の第２の導電性パッド３１５_Bを有するセンサウエハ３１０の平面図が、一実施形態に従って示されている。一実施形態では、第１の導電性パッド３１５_Aおよび第２の導電性パッド３１５_Bは、交互パターンでセンサウエハ３１０の外周の周りに放射状に配置されている。図示する実施形態では、４つの電界が提供されている（すなわち、各第１の導電性パッド３１５_Aは、第２の導電性パッド３１５_Bの両方と電界を形成する）。そのため、追加の間隙距離Ｇ測定値が得られ、さらにより正確な平行度測定値を提供することができる。

【0025】

図３に示すように、第１および第２の導電性パッド３１５_Aおよび３１５_Bは、台形形状を有する。台形形状は、丸い角を含むことができる。加えて、センサウエハ３１０の表面３１２の縁部に最も近い縁部３１６は、湾曲していてもよい。例えば、湾曲した縁部３１６は、表面３１２の縁部の曲線と一致してもよい。そのような実施形態は、表面３１２の縁部と導電性パッド３１２_Aおよび３１２_Bの縁部３１６との間の均一な間隔を確保することができる。

【0026】

一実施形態では、表面３１２の縁部と導電性パッド３１２_Aおよび３１２_Bの縁部３１６との間の間隔Ｄは、最大検知距離よりも大きくてもよい。最大検知距離よりも大きい間隔Ｄは、間隙Ｇの測定中にセンサウエハ３１０の縁部が誤って検知されないことを確実にする。例えば、距離Ｄは、約１．０インチ以上、１．２５インチ以上、または１．５インチ以上であってもよい。

【0027】

一実施形態では、導電性パッド３１５_Aおよび３１５_Bの軸方向の配置は、センサウエハ３１０の中心部分に制御モジュール３４０のためのスペースを提供することができる。しかしながら、制御モジュール３４０は、センサウエハ３１０の任意の都合のよい場所に配置されてもよいことを理解されたい。

【0028】

ここで図４を参照すると、一実施形態による、電界ガード４５２を有するセンサウエハ４１０の平面図が示されている。一実施形態では、電界ガード４５２は、導電性パッド４１５のそれぞれを取り囲むことができる。電界ガード４５２は、間隙Ｇを検知するために使用される電界の横方向の広がりを制限することができる。したがって、電界は、センサウエハの表面から離れて垂直方向に集束され、最大検知距離を増加させる。電界ガード４５２は、制御モジュール４４０内の回路に結合された導電性材料を含むことができる。制御モジュール４４０は、導電性パッド４１５_Aおよび４１５_Bに供給される同じ電位で駆動されるアクティブ信号出力を含むことができ、したがって、電界ガード４５２と導電性パッド４１５との間には電位差がない。そのため、いかなる外部干渉（すなわち、シャワーヘッドなどの意図されたターゲット以外の）も電界ガード４５２に結合し、導電性パッド４１５との相互作用が最小限に抑えられる。

【0029】

ここで図５を参照すると、一実施形態による、センサウエハを使用して処理ツール内の支持体表面とシャワーヘッドとの間の間隙距離を測定するためのプロセス５８０の流れ図が示されている。

【0030】

一実施形態では、プロセス５８０は、支持体表面および支持体表面に対向するシャワーヘッドを有する処理チャンバをポンプダウンするステップを含む動作５８１から開始することができる。一実施形態では、当技術分野で知られているように、処理チャンバは、真空ポンプでポンプダウンすることができる。処理チャンバ内の圧力は、大気圧未満であってもよい。例えば、処理チャンバ内の圧力は、処理チャンバ内の基板を処理するために使用される圧力であってもよい。

【0031】

一実施形態では、プロセス５８０は、次いで、支持体表面上にセンサウエハを配置するステップを含む動作５８２に進むことができる。一実施形態では、センサウエハは、ウエハハンドリングロボットを用いて支持体表面上に配置されてもよい。例えば、センサウエハは、処理チャンバ内で処理される典型的な基板の寸法（例えば、直径３００ｍｍ）を有してもよく、処理チャンバがポンプダウンされた（すなわち、大気圧未満の）状態のままである間に、処理チャンバにわたって移動させることができる。

【0032】

一実施形態では、センサウエハは、本明細書に開示される実施形態によるセンサウエハであってもよい。例えば、センサウエハは、第１の表面積を有する第１の導電性パッドおよび第１の表面積よりも小さい第２の表面積を有する第２の導電性パッドを有することができる。特定の実施形態では、センサウエハは、（例えば、図２Ａに関して説明したセンサウエハ２１０と同様に）交互パターンで配置された少なくとも２つの第１の導電性パッド、および第２の導電性パッドを備えることができる。追加の実施形態では、センサウエハは、（例えば、図３に関して説明したセンサウエハ３１０と同様に）交互パターンで放射状に配置された複数の第１の導電性パッドおよび複数の第２の導電性パッドを備えることができる。さらに別の実施形態では、センサウエハは、（例えば、図４に関して説明したセンサウエハ４１０と同様に）第１および第２の導電性パッドのそれぞれの周りに複数の電界ガードを備えることができる。

【0033】

一実施形態では、第１および第２の導電性パッドは、制御モジュールに電気的に結合されてもよい。制御モジュールは、導電性パッドに電流を供給するための回路を含むことができる。第１の導電性パッドの電流は、第２の導電性パッドの出力位相から１８０度オフセットされた出力位相を有することができる。

【0034】

一実施形態では、プロセス５８０は、次いで、第１の導電性パッドおよび第２の導電性パッドを用いて、センサウエハとシャワーヘッドとの間の間隙を測定するステップを含む動作５８３を続けることができる。一実施形態では、制御モジュールは、第１の導電性パッドと第２の導電性パッドとの間の電圧差を検知することができる。次いで、この電圧差をセンサウエハに対するシャワーヘッドの位置測定値に変換することができる。

【0035】

上述したように、本明細書に開示される実施形態によるセンサウエハは、センサウエハを用いて１．０インチよりも大きな間隙距離を測定することを可能にする。例えば、センサウエハは、１．０インチよりも大きい、１．２５インチよりも大きい、または１．５インチよりも大きい最大検知距離を有することができる。したがって、基板を処理するために必要なシャワーヘッドと支持体表面との間の典型的な間隙をセンサウエハのみで測定することができる。処理ツールに追加の機器が必要とされないため（また、センサウエハが、ウエハハンドリングロボットによって操作することができ、かつ既存のロードロックを通過することができるフォームファクタを有するため）、実施形態は、処理チャンバを通気する必要なしに処理ツールの較正を可能にする。

【0036】

一実施形態では、センサウエハは、センサウエハとシャワーヘッドとの間の間隙の１つまたは複数の測定値を提供することができる。すなわち、一部の実施形態では、複数の間隙測定を実質的に同時に行って、シャワーヘッドと支持体表面との間の平行度測定を提供することができる。

【0037】

一実施形態では、プロセス５８０は、次いで、処理チャンバからセンサウエハを除去するステップを含む動作５８４を続けることができる。一実施形態では、ウエハハンドリングロボットを使用して、センサウエハを処理チャンバから除去することができる。特定の実施形態では、センサウエハは、処理チャンバを通気する必要なしに、処理チャンバから除去することができる。したがって、処理チャンバは、基板の処理を開始するために処理チャンバを通気して再ポンプダウンする必要なしに、較正され得る（すなわち、シャワーヘッドと支持体表面との間に所望の間隙を提供するように調整され得る）。

【0038】

ここで図６を参照すると、一実施形態による、処理ツールの例示的なコンピュータシステム６６０のブロック図が示されている。一実施形態では、コンピュータシステム６６０は、処理ツールでの処理および／またはセンサウエハを用いた処理ツールの較正測定に結合され、それらを制御する。コンピュータシステム６６０は、ネットワーク６６１（例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、イントラネット、エクストラネット、またはインターネット）内の他のマシンに接続（例えば、ネットワーク化）されていてもよい。コンピュータシステム６６０は、クライアントサーバネットワーク環境ではサーバまたはクライアントマシンの能力で、あるいはピアツーピア（または分散）ネットワーク環境ではピアマシンとして動作することができる。コンピュータシステム６６０は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレットＰＣ、セットトップボックス（ＳＴＢ）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話、ウェブアプライアンス、サーバ、ネットワークルータ、スイッチもしくはブリッジ、またはマシンによって実行されるアクションを指定する命令のセットを（シーケンシャルまたは他の方法で）実行することができる任意のマシンであってもよい。さらに、コンピュータシステム６６０については単一のマシンのみが示されているが、「マシン」という用語は、本明細書に記載される方法論のいずれか１つまたは複数を実行する命令のセット（または複数のセット）を個別にまたは共同で実行するマシン（例えば、コンピュータ）の任意の集合も含むと解釈されるものとする。

【0039】

コンピュータシステム６６０は、コンピュータシステム６６０（または他の電子デバイス）をプログラムして、実施形態によるプロセスを実行するために使用することができる、命令が記憶された非一時的なマシン可読媒体を有するコンピュータプログラム製品またはソフトウェア６２２を含むことができる。マシン可読媒体は、マシン（例えば、コンピュータ）によって読み取り可能な形態で情報を記憶または送信するための任意のメカニズムを含む。例えば、マシン可読（例えば、コンピュータ可読）媒体は、マシン（例えば、コンピュータ）可読ストレージ媒体（例えば、読み取り専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、磁気ディスクストレージ媒体、光ストレージ媒体、フラッシュメモリデバイスなど）、マシン（例えば、コンピュータ）可読伝送媒体（電気、光、音響、または他の形態の伝播信号（例えば、赤外線信号、デジタル信号など））などを含む。

【0040】

一実施形態では、コンピュータシステム６６０は、システムプロセッサ６０２、メインメモリ６０４（例えば、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、またはランバスＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）などのダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）など）、スタティックメモリ６０６（例えば、フラッシュメモリ、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）など）、およびバス６３０を介して互いに通信する二次メモリ６１８（例えば、データストレージ装置）を含む。

【0041】

システムプロセッサ６０２は、マイクロシステムプロセッサ、中央処理装置などの１つまたは複数の汎用処理装置を表す。より具体的には、システムプロセッサは、複雑命令セットコンピューティング（ＣＩＳＣ）マイクロシステムプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ）マイクロシステムプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ）マイクロシステムプロセッサ、他の命令セットを実装するシステムプロセッサ、または命令セットの組合せを実装するシステムプロセッサであってもよい。システムプロセッサ６０２はまた、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号システムプロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークシステムプロセッサなどの１つまたは複数の専用処理デバイスであってもよい。システムプロセッサ６０２は、本明細書に記載される動作を実行するための処理ロジック６２６を実行するように構成されている。

【0042】

コンピュータシステム６６０は、他の装置またはマシンと通信するためのシステムネットワークインターフェース装置６０８をさらに含むことができる。コンピュータシステム６６０は、ビデオディスプレイユニット６１０（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオードディスプレイ（ＬＥＤ）、または陰極線管（ＣＲＴ））、英数字入力装置６１２（例えば、キーボード）、カーソル制御装置６１４（例えば、マウス）、および信号生成装置６１６（例えば、スピーカ）を含むこともできる。

【0043】

二次メモリ６１８は、本明細書に記載された方法論または機能のいずれか１つまたは複数を具現化する１つもしくは複数の命令セット（例えば、ソフトウェア６２２）が記憶されたマシンアクセス可能ストレージ媒体６３１（またはより具体的にはコンピュータ可読ストレージ媒体）を含むことができる。ソフトウェア６２２は、コンピュータシステム６６０による実行中に、メインメモリ６０４内および／またはシステムプロセッサ６０２内に完全にもしくは少なくとも部分的に常駐することもでき、メインメモリ６０４およびシステムプロセッサ６０２も、マシン可読ストレージ媒体を構成する。ソフトウェア６２２はさらに、システムネットワークインターフェース装置６０８を介してネットワーク６６１上で送信または受信されてもよい。

【0044】

例示的な実施形態では、マシンアクセス可能ストレージ媒体６３１は、単一の媒体であるように示されているが、「マシン可読ストレージ媒体」という用語は、１つもしくは複数の命令セットを記憶する単一の媒体または複数の媒体（例えば、集中型もしくは分散型データベース、および／または関連付けられたキャッシュならびにサーバ）を含むと解釈されるべきである。「マシン可読ストレージ媒体」という用語は、マシンによって実行するための命令のセットを記憶または符号化することができ、マシンに任意の１つまたは複数の方法論を実行させる任意の媒体も含むと解釈されるものとする。したがって、「マシン可読ストレージ媒体」という用語は、限定されることなく、固体メモリ、光学媒体および磁気媒体を含むと解釈されるものとする。

【0045】

前述の明細書では、特定の例示的な実施形態について記載した。以下の特許請求の範囲から逸脱することなく、これらに様々な変更を加えることができることは明らかであろう。したがって、本明細書および図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味で見なされるべきである。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】