半导体加工工具中的电容性距离感测制造技术

一种无线传感器（１０，１００，２００），包括至少一个电容性平板（１０，１２；１０２，１０４），用于在半导体加工环境内感测与感兴趣对象（１４）的距离。所述传感器（１０，１００，２００）包括内部电源（２８，３４２）和无线通信装置（３６２），使得能够将使用电容性平板（１０，１２；１０２，１０４）得到的距离和／或平行性测量无线地提供给外部装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体加工工具中的电容性距离感测
技术介绍
在半导体晶片和/或诸如用在平板电视装置之类的LCD面板制造 期间，衬底暴露在其中形成有电产生的等离子的气体中。气体从位于 衬底上的"喷头"状夹具进入，所述夹具也作为一个电极以形成等离 子。为最大化产量，从喷头到衬底的距离对于整个衬底表面来说一致 是重要的。换言之，衬底表面的平面与喷头的平面平行是重要的。因 此，在设置进行加工的半导体加工工具中，将喷头和衬底或支撑衬底 的"台板(platen)"的相对位置调节为平行是非常重要的。这需要测 量喷头和衬底的相对位置的能力，特别地，测量各个点处的喷头和衬 底之间的距离，从而得到两个位置的平行性测量。现有执行这种距离/平行性测量的一种方式是，使用放置在喷头下 的台板上的测量装置。典型地，这种测量装置包括可压缩的内部弹簧。 测量装置位于台板上，并且接触喷头，而且当降低喷头时被压縮。在 喷头的降低状态中，任何点处测量装置的厚度为台板和喷头之间的距 离。测量装置内部的测量设备将测量装置的厚度，由此测量从台板到 喷头的距离。由此，台板和喷头之间的多个点处的测量能提供台板与 喷头的平行性的全部测量。然而，这种装置，在其未压縮状态，通常 比台板和喷头之间的额定距离大。因此，在将装置放置在台板上之前， 必须压縮测量装置，或者必须首先移除喷头。此外，通常使用从半导 体加工间门口伸向显示装置的电缆向这些测量装置提供与平行性有关 的信息。该电缆为平坦的，并且即使当门关闭时，也能够穿过门，因 为当加工间关闭时，需要进行测量和执行调节。电缆通常易于出现故 障，因为它穿过门并并挤压在门缝中。因此，需要不使用电缆来进行测量和数据显示。最近，已经开发 出使用无线通信来感测衬底加工系统内的状况的技术。美国专利 6,468,816公开了一种用于感测衬底加工系统内的状况的方法。该参考文献公开了感测加工系统内多种状况的能力。该参考文献也提供了一 种距离探针，所述距离探针能够确保晶片表面与对象或加工间的喷头 平行并具有适当距离。公开的距离探针包括布置在探针平台的表面上 的多个位置处的接触传感器或光电传感器，以确定探针和对象或喷头 之间的距离和倾斜度。尽管这些进展已经辅助半导体加工工具的设置和工作，但仍缺少极低剖面(low-profile)距离传感器。与台板相对于半导体加工工具的喷头平行性的调节相关的另一问 题是，当调节台板相对于喷头或对象的方向和高度时，需要技术人员 监控从三个到八个的单独的距离测量。通常，提供极平坦的台板或喷 头或对象是不实际的，因此通常不可能调节台板使得所有距离测量相 同。因此，依赖于技术人员的判断来决定何时调节为"足够好"。因此， 一直需要半导体加工工具内的极低剖面距离/平行性感测， 以及用于自动测量和调节半导体加工工具的台板和喷头之间的距离的 更好方法。
技术实现思路
一种无线传感器，包括至少一个电容性平板，用于感测与半导体 加工环境内的感兴趣对象的距离。该传感器包括内部电源和无线通信 装置，使得使用电容性平板取得的距离和/或平行性测量能够无线地提 供给外部装置。附图说明图l是根据本专利技术的一个实施例使用电容值来感测到感兴趣对象 的距离的示意图。图2是根据本专利技术的一个实施例使用电容值来感测到感兴趣对象的距离的示意图。图3是根据本专利技术的一个实施例使用电容值来感测到感兴趣对象的距离的传感器方案的示意图。图4是根据本专利技术的一个实施例被布置在台板上并使用电容值来感测到喷头的距离的传感器的示意图。图5是根据本专利技术的一个实施例通过测量电容值来感测第一表面 和第二表面之间的距离的传感器的示意图。图6是根据本专利技术的一个实施例用于提供与半导体加工系统中的感兴趣对象有关的基于电容性的距离测量的电路的方框图。图7是根据本专利技术的一个实施例显示从电容性距离传感器获得的倾斜信息的示意性用户界面。 具体实施例方式根据本专利技术的各个方面，感测电容以作为两个对象之间的距离的 指示。更具体地，根据本专利技术的实施例的装置通常包括至少一个电容 性平板，该平板与另一导电对象形成电容器，其电容值根据平板和对 象之间的距离而变化。基于电容值的感测是用于确定从传感器到对象 表面的距离的现有技术。通常，对象的表面为导电的，并且低阻抗信 号路径存在于对象和感测表面的"接地"之间。因此，完整的电路包 括感测装置、对象和感测装置之间的低阻抗信号路径、对象、以及在 对象和感测装置之间形成的电容器。电容值是对象和传感器之间的间 隔的函数，并且该事实允许根据测量的电容值来确定间隔。在许多情 况下，感测装置和对象之间的低阻抗信号路径可包括对象与周围环境 之间以及感测装置与周围环境之间存在的电容。当该电容值足够大时， 或者当存在直接导电连接时，阻抗对测量的电容值具有最小的影响。 在接地路径的阻抗相对大的情况下，该方法无效，这是因为接地路径 的阻抗与要测量的电容值的阻抗相加，使得不可能准确地测量电容值。根据本专利技术的一个实施例，不考虑对象和传感器的接地之间的信 号路径的阻抗，测量传感器的电容性平板和感兴趣对象之间的电容值。图1为包括面向对象14的表面(未示出)上的两个平板IO、 12的基 于电容值的距离传感器的示意图。典型地，位于面向平板10和12的表 面16上的对象14是平坦的。电容器C,和C2分别存在于平板10、 12与对 象14的表面16之间。如果对象14的表面16导电，电容器d和C2电串联。 电容器C,和C2被测量电容值的感测电路18看作一个等效电容器。测量 的电容值是具有电容性平板10和12的传感器与对象14的表面16之间的间隔的函数。当考虑到所有其它因素时，测量的电容值可以转换为间为进行测量，将电压差施加到传感器的平板IO、 12，并测量由于 该电压而在平板IO、 12之间传导的电荷的数量。达到该目的的一种方 式为使用特别改进的sigma-delta调制器电路(一种已知类型的模数转 换器)， 一个示例为来自Aalog Devices Inc.的商号为AD7745的电路。 该类型的电路通过向平板IO、 12施加差电压工作。该电压导致电流流 动以给电容器(或等效电容器)充电，电荷积累并且通过装置中的电 路来测量。然而，对象14表示电荷可以在其中流动的第三路径，艮P， 还有流向和流自等效电容器的平板IO、 12的电流。因此，电流还可以 通过传感器的主体或外壳(在图l中未示出)，并通过电路的地从对象 14流向电路18。这个导电路径在图2中示为电流I3。电流I1和I2是由对 电容器或等效电容器充电引起的电流，在没有第三电流路径I3的情况 下，11等于12。电流I3是在对象和电路的地之间流动的电流。由于该 路径的阻抗未知，所以电流I3也未知，取决于第三路径的阻抗，这降 低了I1和/或I2的测量的有效性，或者将使测量成为不可能。为了提供电容值的准确的测量，本专利技术的一个实施例有效地消除 了第三路径中的电荷流动。这是通过选择施加到平板10和12的电压实 现的。施加来自sigma-delta调制器电路的差电压，使得相对于传感器 的主体来说， 一个平板上为正电压而另一个平板上为负电压。这两个 电压的幅度的比值与两个电容器的阻抗的比值相等，或者是这两个电 容器的电容之比的倒数。这是可能的，因为即使电容器随着间隔变化，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在半导体加工间内感测与感兴趣对象的距离的传感器，所述传感器包括：　外壳；　布置在所述外壳内的电源；　耦合到所述电源的无线通信电路；　耦合到所述无线通信电路和所述电源的控制器；　至少一个电容性平板，被配置 为形成具有随距离变化的电容值的电容器；　测量电路，耦合到所述控制器和所述至少一个电容性平板，所述测量电路被配置为测量电容值并将该电容值的指示提供给所述控制器；以及　其中，所述控制器被配置为：至少部分地基于所测量的电容值而提供与所 述对象有关的指示。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：德尔克H加德纳，克雷格D拉姆齐，达那L帕特尔奇克，
申请(专利权)人：赛博光学半导体公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]