▶ アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドの特許一覧
(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】2024-11-14
(45)【発行日】2024-11-22
(54)【発明の名称】スマートカメラ基板
(51)【国際特許分類】
H01L 21/66 20060101AFI20241115BHJP
H04N 23/50 20230101ALI20241115BHJP
H04N 23/56 20230101ALI20241115BHJP
H04N 23/60 20230101ALI20241115BHJP
F21V 19/00 20060101ALI20241115BHJP
F21Y 115/10 20160101ALN20241115BHJP
【ＦＩ】
H01L21/66 D
H01L21/66 Z
H04N23/50
H04N23/56
H04N23/60 500
F21V19/00 150
F21V19/00 170
F21Y115:10
【請求項の数】
21
(21)【出願番号】P 2023516775
(86)(22)【出願日】2021-08-12
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-10-31
(86)【国際出願番号】 US2021045731
(87)【国際公開番号】W WO2022060495
(87)【国際公開日】2022-03-24
【審査請求日】2023-05-08
(31)【優先権主張番号】17/021,992
(32)【優先日】2020-09-15
(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
【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】ウメサラ， ウペンドラ
(72)【発明者】
【氏名】クラウス， フィリップ
(72)【発明者】
【氏名】バーディング， キース
(72)【発明者】
【氏名】エリクソン， ブレイク
(72)【発明者】
【氏名】タエ， パトリック
(72)【発明者】
【氏名】ホルヤンナヴァール， デヴェンドラ チャンナッパ
(72)【発明者】
【氏名】ナラ， シヴァラージ マンジュナート
(72)【発明者】
【氏名】パラメシュワラッパ， アナンダクマール
(72)【発明者】
【氏名】ナガラジャン， シヴァサンカール
(72)【発明者】
【氏名】クマール， ディレンドラ
【審査官】平野 崇
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３２５６０１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－１２５２６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２０／１８０６０７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第９０／００９００４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２００７－５３６７２６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／６６
Ｈ０１Ｌ ２１／０２
Ｈ０１Ｌ ２１／３０４
Ｈ０１Ｌ ２１／６７
Ｈ０１Ｌ ２１／６７７
Ｇ０１Ｂ １１／０２
Ｇ０６Ｔ １／００
Ｈ０４Ｎ ２３／５０
Ｈ０４Ｎ ２３／５６
Ｈ０４Ｎ ２３／６０
Ｆ２１Ｖ １９／００
Ｆ２１Ｙ １１５／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基準面を有するベースプレート、前記ベースプレート上の複数の画像センサ、
前記ベースプレート上のプリント基板（ＰＣＢ）、及び
前記ベースプレート上のコントローラであって、前記ＰＣＢが、当該コントローラを前記複数の画像センサに電気的に連結させる、コントローラ
を備え、
前記複数の画像センサが、
前記ベースプレートに対して１つ以上の水平画像センサ、及び１つ以上の角度付けられた画像センサを含み、前記水平画像センサの各々は前記ベースプレートの前記基準面に対し直交する角度で、前記ベースプレートの前記基準面から向けられており、且つ前記角度付けられた画像センサの各々が、前記ベースプレートの前記基準面に対し非直交角度をなすように、前記ベースプレートの前記基準面より方向づけられた視野を有する、
診断基板。
【請求項2】
光源をさらに備えている、請求項１に記載の診断基板。
【請求項3】
前記光源が、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含み、前記複数のＬＥＤが、前記ＰＣＢに取り付けられている、請求項２に記載の診断基板。
【請求項4】
前記複数のＬＥＤが、個別に制御可能であるか、又はグループで制御可能である、請求項３に記載の診断基板。
【請求項5】
バッテリをさらに備えている、請求項１に記載の診断基板。
【請求項6】
前記バッテリが、密閉されたエンクロージャ内に収容されている、請求項５に記載の診断基板。
【請求項7】
前記密閉されたエンクロージャ内に圧力センサ及び揮発性有機化合物（ＶＯＣ）センサの１つ以上をさらに備えている、請求項６に記載の診断基板。
【請求項8】
温度センサ及び振動センサの１つ以上をさらに備えている、請求項１に記載の診断基板。
【請求項9】
前記ベースプレート、前記ＰＣＢ、及び前記コントローラを覆うディフューザーリッドをさらに備えている、請求項１に記載の診断基板。
【請求項10】
前記診断基板の厚さが１０ｍｍ未満である、請求項９に記載の診断基板。
【請求項11】
前記画像センサが、可視スペクトルにおける画像化と、サーマル画像化とを可能にする、請求項１に記載の診断基板。
【請求項12】
チャンバの内部を画像化する方法であって、複数の画像センサ及び光源を備えた診断基板を提供することと、
前記チャンバ内に前記診断基板を挿入することであって、前記チャンバが副大気圧に維持される、前記診断基板を挿入することと、
前記光源をオンにすることと、
前記複数の画像センサで前記チャンバの内部の画像を取得することと
を含み、
前記画像センサは、基準面を有するベースプレート上にあり、
前記複数の画像センサが、
前記ベースプレートに対して１つ以上の水平画像センサ、及び１つ以上の角度付けられた画像センサを含み、前記水平画像センサの各々は前記ベースプレートの前記基準面に対し直交する角度で、前記ベースプレートの前記基準面から向けられており、且つ前記角度付けられた画像センサの各々が、前記ベースプレートの前記基準面に対し非直交角度をなすように、前記ベースプレートの前記基準面より方向づけられた視野を有する、
方法。
【請求項13】
前記画像センサの各々から画像を取得するために、マルチプレクサアーキテクチャが使用される、請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
取得された前記画像の２つ以上を共に繋ぎ合わせ、繋ぎ合わされた画像を提供することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項15】
所与の時点で温度レベルのログを取って、バッテリの故障を予測するか、又はバッテリの交換の誘因となる絶対最大許容条件を予測することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項16】
時間の経過に伴うチャンバのドリフトを認識するため、及び、洗浄若しくは他のメンテナンス事項のきっかけをつくるための１つ以上のために、機械学習が、前記チャンバの前記内部からの画像データに適用される、請求項１２に記載の方法。
【請求項17】
ベースプレート、前記ベースプレート上の第１の複数の画像センサであって、前記ベースプレートに対して水平に方向付けられている、第１の複数の画像センサ、
前記ベースプレート上の第２の複数の画像センサであって、前記ベースプレートに対して非直交角度で方向付けられている、第２の複数の画像センサ、
前記ベースプレート上のプリント基板（ＰＣＢ）、
前記ベースプレート上のコントローラであって、当該コントローラが、前記ＰＣＢによって、前記第１の複数の画像センサ及び前記第２の複数の画像センサに通信可能に連結されている、コントローラ、並びに
前記ベースプレート、前記ＰＣＢ、及び前記コントローラを覆うディフューザーリッド
を備えている診断基板。
【請求項18】
非直交角度が、前記ベースプレートに対する直交角度から０°と２０°との間の角度である、請求項１７に記載の診断基板。
【請求項19】
前記複数の画像センサが前記ベースプレートの外周に配置されている、請求項１に記載の診断基板。
【請求項20】
前記複数の画像センサが前記ベースプレートの外周に配置されている、請求項１２に記載の方法。
【請求項21】
前記第１の複数の画像センサと前記第２の複数の画像センサが前記ベースプレートの外周に配置されている、請求項１７に記載の診断基板。
【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、２０２０年９月１５日出願の米国通常（Ｎｏｎ－ｐｒｏｖｉｓｉｏｎａｌ）出願第１７／０２１，９９２号からの優先権を主張し、その全内容は参照によって本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２０年９月１５日出願の米国通常（Ｎｏｎ－ｐｒｏｖｉｓｉｏｎａｌ）出願第１７／０２１，９９２号からの優先権を主張し、その全内容は参照によって本明細書に組み込まれる。
【0002】
本開示の実施形態は、半導体処理の分野に関し、具体的には、チャンバをオフラインにすることを必要とせずに、チャンバ内の画像化（撮像）を実現することが可能なスマートカメラ基板に関する。
【背景技術】
【0003】
半導体製造ツールが作動する際に多くのウエハを処理するとき、ツールがプロセスドリフトを発生させることがある。例えば、同じ処理パラメータ（例えば、圧力、温度、ガス流量、電力等）を使用する場合でも、ウエハ上の結果がウエハ間で不均一になることがある。このプロセスドリフトは、少なくとも部分的には、ツールのチャンバの内表面への堆積物、及びツールハードウェアの劣化に起因する場合がある。
【0004】
しかしながら、現状では、チャンバをオフラインにしないと、チャンバ内部の目視検査は可能ではない。さらに、カメラや他のセンサをチャンバの内部に設けることができたとしても、通常はチャンバ内に光源が存在しない。そのため、カメラはチャンバの内部を撮影することができない。したがって、真空を解除してチャンバを開放しないと、チャンバの検査ができない。それによりツールに大きなダウンタイムが発生するので、好ましくない。
【発明の概要】
【0005】
本開示の実施形態は、チャンバのモニタリングのための診断基板及び診断基板を使用する方法を含む。
【0006】
一実施形態では、診断基板が開示される。診断基板は、ベースプレート、及びベースプレート上の複数の画像センサを含み得る。一実施形態では、診断基板は、ベースプレート上のプリント基板（ＰＣＢ：ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）、及びベースプレート上のコントローラをさらに含み得る。一実施形態では、ＰＣＢは、コントローラを複数の画像センサに電気的に連結する。
【0007】
一実施形態では、チャンバの内部を画像化するための診断基板を使用する方法が説明される。チャンバの内部を画像化する方法は、複数の画像センサ及び光源を備えた診断基板を提供することと、チャンバ内に診断基板を挿入することとを含み、チャンバは副大気圧に維持される。一実施形態では、方法は、光源をオンにすることと、複数の画像センサでチャンバの内部の画像を取得することとをさらに含む。
【0008】
本明細書で開示される追加の実施形態は、ベースプレート、ベースプレート上の第１の複数の画像センサを備えた診断基板を含み、第１の複数の画像センサは、ベースプレートに対して水平に方向付けられている。一実施形態では、診断基板は、ベースプレート上の第２の複数の画像センサをさらに備え、第２の複数の画像センサは、ベースプレートに対して非直交角度で方向付けられている。一実施形態では、診断基板は、ベースプレート上のプリント基板（ＰＣＢ）、及びベースプレート上のコントローラをさらに備え、コントローラは、ＰＣＢによって第１の複数の画像センサ及び第２の複数の画像センサに通信可能に連結されている。一実施形態では、診断基板は、ベースプレート、ＰＣＢ、及びコントローラを覆うディフューザーリッドをさらに備えている。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1A】ここに開示された実施形態に係る、チャンバ内に診断基板を有する処理チャンバの図である。
【図1B】ここに開示された実施形態に係る、診断基板の構成要素のブロック図である。
【図2A】ここに開示された実施形態に係る、リッドを取り外した診断基板の図である。
【図2B】ここに開示された実施形態に係る、リッドを含む診断基板の図である。
【図2C】ここに開示された実施形態に係る、密閉されたバッテリ、及びプリント基板（ＰＣＢ）にわたる複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えた診断基板の図である。
【図2D】ここに開示された実施形態に係る、診断基板のバッテリモジュールのパッケージングを示す。
【図3A】ここに開示された実施形態に係る、診断基板のブロック図である。
【図3B】ここに開示された実施形態に係る、診断基板の電力管理モジュールのブロック図である。
【図3C】ここに開示された実施形態に係る、画像センサを個別に選択するためのマルチプレクサの概略図である。
【図4】ここに開示された実施形態に係る、診断基板を利用した処理ツールのシステムレベルブロック図である。
【図5】ここに開示された実施形態に係る、診断基板を使用する方法のフロー図である。
【図6】本開示の一実施形態に係る、例示的なコンピュータシステムのブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0010】
チャンバをオフラインにすることを必要とせずに、チャンバ内の画像化を提供可能なスマートカメラウエハについて説明する。本開示の実施形態の完全な理解をもたらすために、画像化センサ及び光源を有する診断基板についての多数の具体的な詳細が以下に提示される。当業者であれば、これらの具体的な詳細がなくても本開示の実施形態を実施し得ることは明らかであろう。他の事例では、本開示の実施形態を不必要に不明瞭にしないために、集積回路の製造といった周知の態様については、詳細に説明していない。さらに、図に示す様々な実施形態は例示的な表現であり、必ずしも縮尺どおりには描かれていないことを理解すべきである。
【0011】
上述したように、チャンバドリフトは、チャンバ内の条件の変化に起因する場合がある。例えば、チャンバ表面（ライナやリッド等）に副生成物が堆積されると、チャンバ内で実行されているプロセスのパフォーマンスが変わることがある。その結果、ウエハの不均一性が生じ得る。しかしながら、現状では、チャンバをオフラインにしてチャンバを開放することをせずに、変化するチャンバの状態を視覚的にモニタリングする診断ツールは存在しない。
【0012】
したがって、ここに開示された実施形態は、処理ツールのチャンバ内に挿入することができる診断基板を含む。診断基板は、チャンバの内部を画像化するために、複数のカメラを含み得る。光源を設けるために、さらに１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）が診断基板上に設けられ得る。反射を抑えてより高品質な画像を提供するために、ＬＥＤを光ディフューザーの下方に設けてもよい。複数のカメラが使用される実施形態では、個々の画像を繋ぎ合わせて、チャンバの内部の単一の画像を提供することができる。そのため、画像を簡単にチェックすることで、ツールがメンテナンスを必要しているか否かを判断することができる。
【0013】
一実施形態では、診断基板は、半導体ウエハハンドリング装置と互換性のある形状因子を有し得る。したがって、診断基板は、ファクトリーインターフェース及びメインフレームを通してチャンバに供給され得る。こうすれば、チャンバの内部の画像を提供するために、ツールを完全にオフラインにする必要がない。例えば、診断基板は、ウエハの形状因子と類似の形状因子（例えば、３００ｍｍ、４５０ｍｍ等）を有し得る。しかし、診断基板は、典型的なウエハ形状因子以外の形状因子を含み得ることを理解されたい。そのため、チャンバの大きなダウンタイムがない状態で、より頻繁に診断を完成させることができる。チャンバの内部の点検を頻繁に行う能力により、計画的なメンテナンス（ＰＭ）の期間を延長することも可能であり得る。そのため、ツールの処理能力がより完全に発揮される。さらに、診断基板をチャンバ間で持ち運ぶことが可能であるため、チャンバごとに専用のセンサが必要な場合と比べて、オーバーヘッドコストが低い。
【0014】
次に、図１Ａを参照すると、実施形態に係る処理ツール１００の図が示されている。一実施形態では、処理ツール１００は、チャンバライナ１６１、及びチャンバ１６１を密閉するためのリッド１６２を含み得る。ここに開示された実施形態は、リッド１６２の下方でリフトピン（図示せず）に支持された診断基板１５０を含む。診断基板１５０は、診断基板１５０をスリットバルブ１４９を通して挿入することを可能にする形状因子を有し得る。したがって、診断基板１５０を用いて診断を行うために、チャンバリッド１６２を取り外す（及び真空解除を行う）必要がない。例えば、診断基板１５０は、約１０ｍｍ未満の厚さを有し得る。診断基板１５０の直径は、処理ツール１００内で処理されたウエハと類似（例えば、３００ｍｍや４５０ｍｍ等）し得る。
【0015】
一実施形態では、診断基板１５０は、複数の画像センサ、及び光源を含む。光源は、チャンバ１６１の内部を照射し、画像センサは、チャンバ１６１及びリッド１６２の表面の画像を提供する。したがって、チャンバを完全にオフラインにすることを必要とせずに、チャンバの状態を判断することができる。画像センサ及び光源のより詳細な説明が以下に提供される。
【0016】
次に図１Ｂを参照すると、一実施形態に係る診断基板１５０のブロック図が示されている。一実施形態では、診断基板１５０は、マイクロコントローラ１３０を含み得る。マイクロコントローラ１３０は、画像センサを使用して画像の取り込みを実行するようにプログラムされ得る任意の適切な集積回路ダイであってもよい。一実施形態では、マイクロコントローラ１３０は、マルチプレクサボード１４０を介して複数の画像センサ１１５に連結される。マルチプレクサボード１４０は、各々の画像センサ１１５から順次画像を取得するために、画像センサ１１５の個別制御を可能にする。すなわち、幾つかの実施形態では、一度に単一の画像センサ１１５が利用される。しかしながら、諸実施形態はこのような構成に限定されず、マイクロコントローラ１３０が複数の入力を同時に受け入れるように構成されている場合は複数の画像センサ１１５を同時に利用してもよい。
【0017】
次に図２Ａを参照すると、一実施形態に係る診断基板２５０の透視図解が示されている。図２Ａの図では、診断基板２５０の内部の構成要素を見せるために、診断基板２５０のリッドが省略されている。上述のように、診断基板２５０は、自動ハンドリングシステムによるハンドリングに適した形状因子（例えば、ファクトリーインターフェース又はメインフレームにおける形状因子）を有し得る。例えば、診断基板２５０は、約１０ｍｍ未満の厚さ、及びデバイスウエハの直径と実質的に適合する直径（例えば、３００ｍｍ又は４５０ｍｍ）を有し得る。
【0018】
一実施形態では、診断基板２５０は、ベースプレート２１０を含み得る。ベースプレート２１０は、診断基板２５０の各種構成要素を保持するためのフレームであり得る。一実施形態では、ベースプレート２１０は、リッジ２１１及び壁２１２を含む。リッジ２１１及び壁２１２は、実質的に円形形状を有し、ベースプレート２１０の端部に近接して配置され得る。しかしながら、図２Ａに示すように、リッジ２１１及び壁２１２は、完全な円形でなくてもよい。例えば、プリント基板（ＰＣＢ）２４０上の充電ポート２０６及び電力スイッチ２０７にアクセスするための開口を設けることができる。
【0019】
一実施形態では、ベースプレート２１０の外周に複数の画像センサ２１５が設けられる。一実施形態では、画像センサ２１５は、壁２１１に隣接してリッジ２１１に位置付けされる。例えば、水平画像センサ２１５Ａが、リッジ２１１上に設けられる。一実施形態では、角度付けられた画像センサ２１５Ｂが、壁２１２に対して設けられる。この角度付けられた画像センサ２１５Ｂは、リッジ２１１における凹部内に設けられているように示されている。しかしながら、幾つかの実施形態では、角度付けられた画像センサ２１５Ｂは、リッジ２１１の上部に配置してもよいことを理解されたい。一実施形態では、追加の水平画像センサ２１５Ａを、リッジ２１１及び壁２１２から離れたベースプレート２１０の他の位置に設けてもよい。例えば、一対の水平画像センサ２１５Ａが、図２Ａのベースプレートの中心に近接して設けられる。
【0020】
一実施形態では、水平画像センサ２１５Ａは、チャンバのリッドの画像をキャプチャするために設けられ、角度付けられた画像センサ２１５Ｂは、チャンバ又はチャンバライナの側壁の画像をキャプチャするために設けられる。水平画像センサ２１５Ａは、ベースプレート２１０に対して実質的に水平に方向付けられ得る。すなわち、水平画像センサ２１５Ａの視野（ＦＯＶ）は、ベースプレート２１０から離れる方向を向いている。角度付けられた画像センサ２１５Ｂは、ベースプレートに対して非直交角度で方向付けられ得る。特定の実施形態では、角度付けられた画像センサ２１５Ｂは、ベースプレートに対する直交方向から０°と２０°との間の角度にある。角度付けられた画像センサ２１５ＢのＦＯＶは、ベースプレートの軸方向中心に向けられる。
【0021】
一実施形態では、画像センサ２１５の数及び位置は、画像センサ２１５のＦＯＶ及び調査されるチャンバの形状によって決定される。幾つかの実施形態では、画像センサ２１５は、隣接する画像センサ２１５のＦＯＶに重なり合うように方向付けられる。例えば、この重なりは、隣接するセンサ２１５同士の間で約２０％の重なりであってもよい。これにより、チャンバの内部表面全体の繋ぎ合わされた画像を生成することができる。図２Ａに示す特定の実施形態では、６つの角度付けられた画像センサ２１５Ｂ、及び１０個の水平画像センサ２１５Ａがある。
【0022】
一実施形態では、画像センサ２１５は、光の可視スペクトルをキャプチャするための画像センサを含み得る。他の実施形態では、画像センサ２１５は、熱放射をキャプチャするのに適している場合がある。幾つかの実施形態では、画像センサ２１５は、熱放射及び可視光をキャプチャするのに適している場合がある。特定の実施形態では、画像センサ２１５は、８００万画素のカメラである。しかし、カメラの解像度は、診断を提供するために必要な画像の解像度に応じて変化し得ることを理解されたい。
【0023】
一実施形態では、画像センサ２１５は、ケーブル２１４によってＰＣＢ２４０に電気的に連結されている。ケーブル２１４は、フレックスケーブルであってもよく、又は他の任意の適切な相互接続アーキテクチャ（機構）であってもよい。一実施形態では、ＰＣＢ２４０は、ケーブル２１４からコントローラ２３０への電気的連結を提供することができる。コントローラ２３０によって画像センサ２１５に個別に対処することが可能であるように、ＰＣＢ２４０は、マルチプレクシング／デマルチプレクシング（多重化／逆多重化）能力を備え得る。
【0024】
一実施形態では、診断基板２５０は、１つ又は複数のバッテリ２５７によって電力供給され得る。図示の実施形態では、バッテリは、大気に曝されているように示されている。しかし、他の実施形態では、バッテリは、密閉されたチャンバ内にあることを理解されたい。かような実施形態は、以下でより詳細に説明する。バッテリ２５７を密閉することで、副大気圧環境下で診断基板が動作することが可能になる。そのため、チャンバの内部の画像化を可能にするために、チャンバ内の真空を失う必要がない。特定の実施形態では、バッテリは３．７Ｖの電圧を有し得るが、実施形態はかような電圧に限定されない。
【0025】
一実施形態では、診断基板２５０は、光源をさらに含み得る。例えば、光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）ストリップ２５５を含み得る。ＬＥＤストリップ２５５は、診断基板２５０の周囲を取り囲み得る。例えば、ＬＥＤストリップ２５５は、壁２１２の外面の周りに巻き付けられてもよい。一実施形態では、ＬＥＤストリップ２５５は、チャンバ内で拡散光を放出するために、ディフューザーを含み得る。それにより、チャンバ内の反射を回避して、画質が向上する。他の実施形態では、ディフューザーは、以下により詳細に説明するように、リッドの一部として組み込まれてもよい。
【0026】
次に、図２Ｂを参照すると、実施形態に係る、リッド２７０が取り付けられた診断基板２５０の透視図解が示されている。一実施形態では、リッド２７０は、画像センサがリッド２７０を通して「見る」ことを可能にする開口を有し得る。水平画像センサ２１５Ａの上方の開口は、水平画像センサ２１５Ａのレンズの寸法に実質的に適合する寸法を有するように形成され得る。角度付けられた画像センサ２１５Ｂの開口２７１は、細長形状であってもよい。角度付けられた画像センサ２１５Ｂの完全なＦＯＶがリッド２７０を通過することを可能にするために細長い開口が必要である。開口２７１の長さ寸法は、角度付けられた画像センサ２１５ＢのＦＯＶ及び画像センサ２１５Ｂのベースプレート２１０に対する角度によって規定され得る。一実施形態では、リッド２７０は半透明であり得る。半透明リッド２７０は、光源２５５からの光の拡散を促進することができる。例えば、リッド２７０は７０％白色であり得る（すなわち、リッド２７０は光の３０％を透過させ得る）。
【0027】
次に図２Ｃを参照すると、追加の実施形態に係る診断基板２５０の透視図解が示されている。図２Ｃの診断基板２５０は、追加のＬＥＤ２５６及び密閉されたバッテリモジュール２５８を含むことを除いて、図２Ａの診断基板２５０と実質的に同様であり得る。図２Ｃの診断基板２５０は、温度センサ２５３及び振動センサ２５２などの追加のセンサの搭載をさらに例示している。かようなセンサを使用して、温度及び振動をモニタリングし、診断基板２５０の安全な動作のための限界を超えないようにすることができる。
【0028】
一実施形態では、追加のＬＥＤ２５６は、ＰＣＢ２４０に取り付けられた表面実装デバイス（ＳＭＤ：ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｕｎｔｅｄ ｄｅｖｉｃｅｓ）であってもよい。ＬＥＤ２５６は、ＰＣＢ２４０にわたって分散してもよい。一実施形態では、ＬＥＤ２５６は、動作中にチャンバの内部に追加の光を与える。追加の実施形態では、ＬＥＤストリップ２５５が省略されてもよい。すなわち、画像化中に使用される実質的に全ての光が、ＳＭＤ ＬＥＤ２５６によって与えられ得る。点光源照明は、反射の影響をより受けやすい場合がある。このように、リッド２７０は、チャンバ内の反射を最小限に抑えるために拡散をもたらす。一実施形態では、ＳＭＤ ＬＥＤ２５６及び／又はＬＥＤストリップ２５５は、改善された照明制御を可能にするために、個別に制御可能（又はグループで制御可能）であり得る。ＳＭＤ ＬＥＤ及び／又はＬＥＤストリップの個々又はグループを選択的にオン／オフすることにより、正反射を制限しつつ、画像センサ２１５で画像を取得することができる。
【0029】
一実施形態では、バッテリモジュール２５８は密閉されている。すなわち、外圧が変化しても、バッテリモジュール２５８内の圧力は維持される。したがって、診断基板２５０がチャンバ内の真空圧力にさらされた場合でも、バッテリモジュール内の１つ又は複数のバッテリは実質的に大気圧に留まることができる。
【0030】
次に図２Ｄを参照すると、バッテリモジュール２５８の透視図解がより詳細に示されている。図２Ｄでは、バッテリモジュール２５８のリッドが取り外され、バッテリモジュール２５８の内部の特徴が露出される。図示のように、バッテリモジュール２５８は、バッテリ２５７の周囲を囲むエンクロージャ２７２を備えている。エンクロージャ２７２の内表面に沿ってガスケット２７４が設けられ得る。リッド（図示せず）がエンクロージャ２７２に取り付けられると、密封するためにガスケット２７４が圧縮される。一実施形態では、外部圧力が約１５ｍＴｏｒｒ以下である場合、バッテリモジュール２５８は密閉状態に留まる。一実施形態では、バッテリモジュール２５８は、圧力センサ及びＶＯＣセンサなどの１つ又は複数のセンサ２７３をさらに含み得る。圧力センサは、バッテリモジュール２５８の気密性をフィードバックする。ＶＯＣセンサは、熱又は他の理由に起因してバッテリ２５７が危険にさらされた場合にそれを示す。温度センサは、診断基板２５０が、チャンバ内にあり、バッテリの健全性を示す不揮発性ログにログインするとき、いつでもモニタリングされ得る。バッテリ２５７を継続的に使用するか又は廃棄するかについては、曝露温度及び時間、並びにバッテリの他の電気的特性に基づいて決定され得る。
【0031】
次に図３Ａを参照すると、実施形態による、診断基板３５０の構成要素の制御ブロック図が示されている。一実施形態では、システムは、マイクロコントローラ３３０、及びホストボード３４０（例えば、ＰＣＢ）を備えている。図３Ａは、診断基板３５０でチャンバモニタリングを行うために、様々な構成要素がどのように相互作用するかを示している。
【0032】
一実施形態では、診断基板３５０は、マイクロコントローラ３３０を備えている。マイクロコントローラ３３０は、メモリ（ＳＤカード等）及び／又は無線通信インターフェース（ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等）に通信可能に連結される。一実施形態では、メモリは、マイクロコントローラ３３０に対して局所的であり得る。かような実施形態では、画像データは、診断基板３５０にローカルに保存される。他の実施形態では、無線通信インターフェースは、画像データを外部機器に無線送信することを可能にし得る。
【0033】
一実施形態では、ホストボード３４０は、電力管理回路３８１、マルチプレクシング／デマルチプレクシング回路３８２を備えている。ホストボード３４０は、オン／オフ切り替え、ＵＳＢ相互接続、及びＧＰＩＯのための特徴をさらに設ける。一実施形態では、ホストボード３４０は、様々なセンサからマイクロコントローラへデータを送信するためのルーティングを提供する。上記で画像センサ３１５がより詳細に説明されたが、機能強化をもたらすために、他のセンサを備えてもよいことが理解されよう。例えば、振動センサ３５３、温度センサ３５２、総揮発性有機化合物（ＴＶＯＣ：ｔｏｔａｌ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）センサ３１６を備えてもよい。センサ３１５、３１６、３５２、３５３は、任意の適切な通信プロトコルを利用してもよい。特定の実施形態では、Ｉ２Ｃ通信プロトコルを使用して通信が実施される。
【0034】
次に図３Ｂを参照すると、実施形態に係る電力管理回路３８１のブロック図が示されている。一実施形態では、電力管理回路３８１は、充電コントローラ３４１を備えている。充電コントローラ３８１は、バッテリ３５７に連結され得る。充電入力（例えば、５Ｖ電源）を使用して、有線又は無線充電を介してバッテリ３５７を充電することができる。充電コントローラ３４１に接続された第１のＬＥＤ３４４は、充電のためのインジケータであり得、充電コントローラ３４１に接続された第２のＬＥＤ３４５は、充電完了のインジケータであり得る。
【0035】
一実施形態では、充電コントローラ３４１は、ブーストコンバータ及びオン／オフ制御ブロック３４２に連結される。一実施形態では、バッテリ電力の低下を示すために、第３のＬＥＤ３４８が、ブーストコンバータ３４２に接続され得る。オン／オフスイッチ又はボタンが、ブーストコンバータ３４２に接続され得る。第４のＬＥＤ３４６は、オン／オフインジケータを提供し得る。一実施形態では、ブーストコンバータは、バッテリの低電圧を高電圧（例えば、５Ｖ）にアップコンバートして、診断基板の構成要素に電力を供給する。
【0036】
次に、図３Ｃを参照すると、実施形態に係る、マルチプレクシング／デマルチプレクシング回路３８２の概略図が示されている。一実施形態では、コントローラは、複数のスイッチ３０５を含む分岐ネットワークを介して、画像センサ３１５の各々に接続される。一連のスイッチを作動させることで、センサ３１５を個別に作動させることができる。したがって、複数の画像センサ３１５を利用するためには、マルチ出力－シングル入力アーキテクチャがあればよいことになる。
【0037】
次に、図４を参照すると、診断基板４５０がオフライン解析機４００とともにどのように機能するかを示す図４１０のシステムレベル図が示されている。図示のように、診断基板４５０は、メカニカルパッケージング、及び制御部４６１を備えている。メカニカルパッケージングは、上述のアーキテクチャ（機構）と類似している。制御部４６１は、マイクロコントローラ、ホストボード、及び画像センサを含む。ＬＥＤ（充電、充電完了、低電力、及びオン／オフなどの様々な状態を示すためのＬＥＤ）、及び電力管理ブロックは、ホストボードに接続され得る。電力信号調整ブロックは、ホストボードにさらに接続されている画像センサに供給される電圧を制御することができる。
【0038】
一実施形態では、データを記憶するために、メモリ（例えば、Ｓ／Ｄカード）がマイクロコントローラに連結されてもよい。メモリを診断基板４５０から取り出して、解析のためにオフライン解析機４００に送ることも可能である。追加的に（又は代替的に）、診断基板からサーバブロック４６３へ、最終的にはオフライン解析機４００へデータを無線送信するために、無線通信ブロック（例えば、ＷｉＦｉホストブロック）がマイクロコントローラに接続されてもよい。サーバブロック４６３は、通信ユニット／トランシーバ、及びクラウドデータ／ウェブサーバを備え得る。
【0039】
一実施形態では、マイクロコントローラは、ソフトウェアブロック４６２へのアクセスも有し得る。ソフトウェアブロック４６２は、アプリケーションアルゴリズム、及びグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を含み得る。ソフトウェアブロック４６２は、診断基板４５０から遠隔であってもよく、又は診断基板４５０に（例えば、ローカルメモリに）記憶されてもよい。
【0040】
次に、図５を参照すると、実施形態に係る、チャンバをモニタリングするためのプロセス５９０を例示するフロー図が示されている。一実施形態では、チャンバのモニタリングは、診断基板を使用して、チャンバの内部の画像を取得することを含み得る。特に、プロセス５９０は、チャンバの内部の真空を解除したり、チャンバ本体を冷却したりすることなく実施される。一実施形態では、チャンバは、半導体製造プロセスで使用される任意のチャンバであってもよい。例えば、チャンバは、材料の堆積やエッチングに用いるプラズマチャンバであってもよいが、実施形態はこのようなチャンバに限定されるものではない。
【0041】
プロセス５９０は、動作５９１から開始してもよい。動作５９１は、複数の画像センサ及び光源を有する診断基板を提供することを含む。診断基板は、上述した診断基板と類似し得る。例えば、画像センサは、チャンバリッドの画像を提供するように方向付けられた水平画像センサ、及びチャンバ又はチャンバライナの側壁の画像を提供するように方向付けられた角度付けられた画像センサを含み得る。一実施形態では、画像センサは、可視スペクトル画像及び／又はサーマル画像化を含み得る。一実施形態では、光源は、ＬＥＤストリップ及び／又は離散的な表面実装ＬＥＤを含み得る。チャンバ内の反射を最小限にするために、ディフューザープレートが、診断基板の上にリッドとして設けられ得る。
【0042】
プロセス５９０は、続けて動作５９２に進み得る。動作５９２は、診断基板をチャンバ内に挿入することを含む。一実施形態では、チャンバ内で副大気圧（例えば、真空圧）が維持された状態で、診断基板がチャンバ内に挿入される。例えば、副大気圧は、約１５ｍＴｏｒｒ以下であってもよい。一実施形態では、診断基板は、自動基板ハンドリング装置を使用して、チャンバ内に挿入される。例えば、診断基板は、ファクトリーインターフェース（ＦＩ）によってカセットから取り出され得る。次いで、ＦＩは、診断基板をロードロック内に挿入し、メインフレームロボットが、診断基板をロードロックから取り外し、診断基板をスリットバルブを通してチャンバ内に挿入し得る。
【0043】
プロセス５９０は、続けて動作５９３に進み得る。動作５９３は、光源をオンにすることを含む。一実施形態では、光源は、チャンバの内部を照射する。チャンバの内部は、照射されていないときは暗い。光源は、画質を減じるチャンバ内の反射を抑えるために、ディフューザーを含み得る。一実施形態では、診断基板がチャンバ内にあるときに光源をオンにしてもよく、又は、診断基板がチャンバ内に入る前に光源をオンにしてもよい。一実施形態では、光源は、改善された照明制御を可能にするために、個別に制御可能な（又はグループで制御可能な）ＬＥＤを含み得る。ＬＥＤの個々又はグループを選択的にオン／オフすることにより、正反射を制限しつつ、画像センサで画像を取得することができる。
【0044】
プロセス５９０は、続けて動作５９４に進み得る。動作５９４は、複数の画像センサでチャンバの内部の画像を取得することを含む。一実施形態では、複数の画像センサは、診断基板のホストボード上のマルチプレクシング／デマルチプレクシング回路を用いて順次起動される。一実施形態では、画像センサの視野は、一定の度合いの重なり合いを有し得る。例えば、画像センサの視野は、約２０％の重なり合いを有し得る。この重なり合いにより、複数の画像を１枚の画像として繋ぎ合わせて、解析を容易にすることが可能になる。
【0045】
一実施形態では、画像データは、診断基板に含まれるメモリに記憶され得る。例えば、画像は、ＳＤカード等に保存されてもよい。他の実施形態では、画像データは、限定しないが、ＷｉＦｉ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの無線通信プロトコルを使用して、外部デバイスに無線送信されてもよい。
【0046】
画像を取得した後、診断基板はチャンバから取り出される。例えば、メインフレームロボットとＦＩとが連携して、診断基板をチャンバからカセット又は他のストレージデバイスに戻すように搬送することができる。画像データが診断基板上にローカルに記憶される実施形態では、画像データは、次いで、ダウンロードされ（又はＳＤカードが取り外され）、画像データが外部デバイスに転送されてもよい。
【0047】
一実施形態では、外部デバイスは、画像データを容易に表示かつ解析するためのＧＵＩを含み得る。単一の繋ぎ合わされた画像が表示されてもよく、かつ／又は、オペレータが、画像センサからの個々の画像をレビューする能力を有し得る。さらに、画像データを自動解析することもできる。自動解析には、プロセスツールの性能を予測し、予防保守を示し、チャンバ内洗浄（ＩＣＣ）プロセスが必要かどうかを判断し、かつ／又は他のモニタリング／診断手順を実施するために、機械学習技法を用いることが含まれ得る。
【0048】
上述のように、ここに記載されるような診断基板の使用は、多くの利点をもたらす。１つの利点は、チャンバを完全にオフラインにする必要がないことである。特に、診断基板は、自動ハンドリング装置でのハンドリングに適した形状因子を有し、（例えば、バッテリ周囲の密閉されたエンクロージャにより）真空に対応する。したがって、チャンバ内のウエハ時間が管理かつモニタリングさえされていれば、真空を解除したり又は冷却したりする必要がないので、チャンバの内部の画像化をより頻繁に行うことができる。例えば、ウエハが高温になり過ぎた場合、警告又は自動後退メッセージをウエハハンドリングデバイスに伝達することができる。診断をより頻度に実施することができるため、計画的なメンテナンス（ＰＭ）の実施間隔を延長してもよく、これにより処理ツールをより効率的に使用することが可能となる。さらに、ここに記載されているような診断基板は、比較的低コストの解決を提供する。チャンバ内の専用センサの場合、すべてのチャンバが固有のセンサセットを備えることが必要となるが、診断基板を使用すれば、複数のチャンバで単一の診断ツールを共有することができる。
【0049】
図６は、コンピュータシステム６００という例示的な形態のマシンの概略図を示しているが、コンピュータシステム６００内では、ここに記載された方法のうちの任意の１つ又は複数をマシンに実行させるための命令のセットが実行され得る。代替的な実施形態では、マシンは、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、又はインターネットにおいて、他のマシンに接続（例えば、ネットワーク接続）され得る。当該マシンは、クライアント／サーバネットワーク環境においてサーバ若しくはクライアントマシンの能力により、又はピアツーピア（又は分散）ネットワーク環境においてピアマシンとして、作動し得る。当該マシンは、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）、携帯型情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話、ウェブ機器、サーバ、ネットワークルータ、スイッチ若しくはブリッジ、又は当該マシンによって実行される動作を特定する（連続的な若しくはその他の態様の）命令のセットを実行可能な、任意のマシンであってもよい。さらに、単一のマシンが示されているが、「マシン」という用語は、ここに記載された方法のうちの任意の１つ又は複数を実行するために、１セットの（又は複数のセットの）命令を、個別に又は共に実行するマシン（例えば、コンピュータ）の任意の集合体を含んでいると解釈してもよい。
【0050】
例示的なコンピュータシステム６００は、バス６３０を介して互いに通信する、プロセッサ６０２、メインメモリ６０４（例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）（同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）又はランバスＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）等））、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）、ＭＲＡＭ等）、及び二次メモリ６１８（例えば、データ記憶デバイス）を含む。
【0051】
プロセッサ６０２は、マイクロプロセッサ、中央処理ユニットなどといった、１つ又は複数の汎用処理デバイスを表す。より具体的には、プロセッサ６０２は、複合命令セットコンピューティング（ＣＩＳＣ）マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピューティング（ＲＩＳＣ）マイクロプロセッサ、超長命令語（ＶＬＩＷ）マイクロプロセッサ、他の命令セットを実装するプロセッサ、又は命令セットの組み合わせを実装するプロセッサであってもよい。さらに、プロセッサ６０２は、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）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ネットワークプロセッサなどの１つ又は複数の特殊用途処理デバイスであってもよい。プロセッサ６０２は、ここに記載の動作を実施するための、処理ロジック６２６を実行するように構成されている。コンピュータシステム６００は、ネットワークインターフェースデバイス６０８をさらに含んでもよい。さらに、コンピュータシステム６００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）、又は陰極線管（ＣＲＴ））、英数字入力デバイス６１２（例えば、キーボード）、カーソル制御デバイス６１４（例えば、マウス）、及び信号生成デバイス６１６（例えば、スピーカ）も含んでもよい。
【0052】
二次メモリ６１８は、ここに記載の方法又は機能のうちの任意の１つ又は複数を具現化する、命令の１つ又は複数のセット（例えば、ソフトウェア６２２）が記憶されている、マシンアクセス可能記憶媒体（又は、より具体的には、コンピュータ可読記憶媒体）６３２を含み得る。ソフトウェア６２２は、コンピュータシステム６００によって実行されている間、メインメモリ６０４及び／又はプロセッサ６０２の中に、完全に又は少なくとも部分的に常駐し得る。メインメモリ６０４及びプロセッサ６０２もマシン可読記憶媒体を構成する。さらに、ソフトウェア６２２は、ネットワークインターフェースデバイス６０８を介して、ネットワーク６２０上で送受信され得る。
【0053】
例示的な実施形態では、マシンアクセス可能記憶媒体６３２が、単一の媒体として示されているが、「マシン可読記憶媒体」という用語は、命令の１つ又は複数のセットを記憶する単一の媒体又は複数の媒体（例えば、集中データベース若しくは分散データベース、並びに／又は関連キャッシュ及びサーバ）を含むと解釈すべきである。さらに、「マシン可読記憶媒体」という用語は、マシンによって実行される命令のセットであって、本開示の方法のうちの任意の１つ又は複数をマシンに実行させる命令のセットを、記憶又は符号化することが可能な任意の媒体を含むと解釈すべきである。したがって、「マシン可読記憶媒体」という用語は、固体メモリ、光学媒体、及び磁気媒体を含むと解釈すべきであるが、これらに限定されない。
【0054】
本開示の一実施形態によれば、マシンアクセス可能記憶媒体は、命令を記憶しており、この命令は、データ処理システムに、チャンバ内の状態をモニタリングする方法を実行させる。一実施形態では、当該方法は、複数の画像センサ及び光源を有する診断基板を提供することを含む。一実施形態では、当該方法において、続けて、診断基板をチャンバに挿入する。チャンバを真空圧に保つことができるため、オフラインにする必要がない。特に、診断基板は、真空に対応しており、診断基板の形状因子はデバイスウエハと類似である。したがって、診断基板をチャンバ内に挿入するために、ＦＩ又はメインフレームのマシンハンドリングロボットを使用することができる。一実施形態では、当該方法は、光源をオンにすることをさらに含み得る。一実施形態では、当該方法は、複数の画像センサでチャンバの内部の画像を取得することをさらに含み得る。
【0055】
このように、真空チャンバの内部を画像化するための診断基板、及び画像を取得するためのプロセスが開示されている。
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4】
【図5】
【図6】