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KR102812564B1 - 제작 장비의 특성에 대한 간섭이 완화된 실시간 감지 - Google Patents

제작 장비의 특성에 대한 간섭이 완화된 실시간 감지 Download PDF

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KR102812564B1
KR102812564B1 KR1020207034606A KR20207034606A KR102812564B1 KR 102812564 B1 KR102812564 B1 KR 102812564B1 KR 1020207034606 A KR1020207034606 A KR 1020207034606A KR 20207034606 A KR20207034606 A KR 20207034606A KR 102812564 B1 KR102812564 B1 KR 102812564B1
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

산업용 제작 장비에서의 특성의 실시간 감지를 위한 장치 및 방법이 설명된다. 감지 시스템은 반도체 디바이스 제작 시스템의 처리 환경 내에 장착된 제1 복수의 센서로서, 각각의 센서는 제작 시스템의 할당된 영역의 물리적 또는 화학적 특성을 모니터링하도록 상이한 구역에 할당되는, 제1 복수의 센서, 및 복수의 센서에 동시에 그리고 무선으로 질의하도록 구성된 부품을 갖는 판독기 시스템을 포함한다. 판독기 시스템은 (1) 제1 요청 펄스 신호를 제1 복수의 센서로 전송하는 것(제1 요청 펄스 신호는 제1 주파수 대역과 연관됨) 및 (2) 시스템의 각각의 할당된 구역에서 물리적 또는 화학적 특성의 변동의 실시간 모니터링을 제공하는 제1 복수의 센서로부터 고유하게 식별 가능한 응답 신호를 수신하는 것을 포함하는 단일의 고주파수 질의 시퀀스를 사용한다.

Description

제작 장비의 특성에 대한 간섭이 완화된 실시간 감지
관련 출원에 대한 상호참조
본 출원은 미국 특허 가출원 제62/686,104호(출원일: 2018년 6월 18일, 발명의 명칭: "REDUCED INTERFERENCE, REAL-TIME SENSING OF PROPERTIES IN MANUFACTURING EQUIPMENT")의 이득을 주장하고, 상기 기초출원은 전문이 참조에 의해 본 명세서에 원용된다.
발명의 기술분야
본 발명은 처리 시스템의 과정을 모니터링하기 위한 장치 및 방법, 더 구체적으로, 통합 감지 및 송수신 디바이스를 가진 모니터링 디바이스를 사용하여 과정을 모니터링하는 것에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 산업용 제작, 예컨대, 반도체 디바이스 제작 시 특성의 실시간 감지에 관한 것이다.
반도체 산업에서 집적 회로(integrated circuit; IC)의 제조는 보통 기판으로부터 물질을 제거하고 기판에 물질을 증착하는 데 필요한 플라즈마 반응기 내에서 표면 화학 반응을 생성하고 보조하기 위해 플라즈마를 채용한다. 일반적으로, 플라즈마는 공급된 공정 기체와의 이온화 충돌을 지속시키는 데 충분한 에너지로 전자를 가열함으로써 진공 상태하에서 플라즈마 반응기 내에서 형성된다. 게다가, 가열된 전자는 해리 충돌(dissociative collision)을 지속시키는 데 충분한 에너지를 가질 수 있고, 따라서, 챔버 내에서 수행되는 특정한 공정(예를 들어, 물질이 기판으로부터 제거되는 에칭 공정, 또는 물질이 기판에 추가되는 증착 공정)에 적합한 대전된 종 및 화학 반응성 종의 집단을 생성하도록, 미리 결정된 조건(예를 들어, 챔버 압력, 기체 유량 등)하의 기체의 특정된 세트가 선택된다.
예를 들어, 에칭 공정 동안, 플라즈마 처리 시스템의 상태를 결정하고 생산되는 디바이스의 품질을 결정할 때, 플라즈마 처리 시스템을 모니터링하는 것은 매우 중요할 수 있다. 시스템의 상태 및 생산되는 제품의 상태에 관한 잘못된 결론을 방지하기 위해, 부가적인 공정 데이터가 사용될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 처리 시스템의 연속적인 사용은 플라즈마 처리 성능의 점진적인 저하를 초래할 수 있고, 결국에는 시스템의 완전 고장을 초래할 수 있다. 부가적인 공정 관련 데이터 및 툴 관련 데이터는 물질 처리 시스템의 관리 및 생산되는 제품의 품질을 개선할 것이다.
본 명세서에 설명된 기법은 처리 시스템의 과정을 모니터링하기 위한 장치 및 방법, 더 구체적으로, 통합 감지 및 송수신 디바이스를 가진 모니터링 디바이스를 사용하여 과정을 모니터링하는 것에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 산업용 제작, 예컨대, 반도체 디바이스 제작 시 특성의 실시간 감지에 관한 것이다.
다양한 실시형태에 따르면, 제작 과정 동안의 특성의 실시간 감지를 위한 장치가 설명된다. 감지 시스템은 처리 챔버 내에 장착되도록 구성된 센서로서, 처리 챔버가 처리 환경을 적어도 부분적으로 둘러싸고 에워싸는 구조체를 갖고, 센서에는 챔버의 할당된 구역의 물리적 또는 화학적 특성을 모니터링하도록 처리 챔버의 특정한 구역이 할당되는, 센서, 및 (1) 요청 펄스 신호를 센서로 전송하는 것(요청 펄스 신호는 지정된 주파수 대역과 연관됨) 및 (2) 챔버의 할당된 구역에서 물리적 또는 화학적 특성의 변동의 실시간 모니터링을 제공하는 센서로부터 고유하게 식별 가능한 센서 응답 신호를 수신하는 것을 포함하는 고주파수 질의 시퀀스(interrogation sequence)를 사용하여 센서에 무선으로 질의하도록 구성된 부품을 가진 판독기 시스템을 포함한다. 처리 챔버의 구조체는 요청 펄스 신호의 전송 후 바로 판독기 시스템에 의해 수신되는 간섭 응답 신호를 생성하고, 센서는 구조체로부터 간섭 응답 신호의 지속 시간을 초과하는 지연 시간 동안 센서 응답 신호를 지연시키도록 설계된다.
물론, 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 상이한 단계의 논의의 순서는 명확성을 위해 제시되었다. 일반적으로, 이러한 단계는 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 부가적으로, 본 명세서의 각각의 상이한 특징, 기법, 구성 등이 본 개시내용의 상이한 곳에서 논의될 수 있지만, 각각의 개념이 서로 독립적으로 또는 서로 조합하여 실행될 수 있는 것으로 의도된다. 따라서, 본 발명은 많은 상이한 방식으로 구현될 수 있고 고려될 수 있다.
이 요약 부분은 본 개시내용 또는 청구된 발명의 모든 실시형태 및/또는 점진적으로 새로운 양상을 명시하지 않는다는 점에 유의한다. 대신에, 이러한 요약은 종래의 기법에 비해 상이한 실시형태 및 대응하는 신규성 요소에 대한 예비적인 논의만을 제공한다. 본 발명 및 실시형태의 부가적인 상세 사항 및/또는 가능한 관점에 대하여, 독자는 아래에 추가로 논의되는 바와 같은 본 개시내용의 상세한 설명 부분 및 대응하는 도면을 참조한다.
첨부 도면에서
도 1a 내지 도 1c는 실시형태에 따른, 산업용 제작 장비의 특성의 실시간 감지를 위한 장치의 개략도를 예시한다;
도 2는 실시형태에 따른, 반도체 디바이스 제작 장비의 특성의 실시간 감지를 위한 방법을 예시하는 흐름도를 제공한다;
도 3a는 센서 질의 동안의 응답 신호를 예시한다;
도 3b는 실시형태에 따른, 표면 탄성파(surface acoustic wave; SAW) 센서의 대표도를 도시한다;
도 4a 내지 도 4d는 실시형태에 따른, 복수의 센서의 질의 후 응답 신호를 예시한다;
도 5는 또 다른 실시형태에 따른, SAW-태그 센서의 대표도를 도시한다;
도 6a 및 도 6b는 실시형태에 따른, 복수의 센서의 질의 후 응답 신호를 예시한다;
도 7은 추가의 또 다른 실시형태에 따른, SAW-태그 센서의 대표도를 도시한다;
도 8은 실시형태에 따른, 복수의 센서의 질의 후 응답 신호를 예시한다;
도 9는 실시형태에 따른, 복수의 센서의 질의 후 응답 신호를 예시한다;
도 10은 실시형태에 따른, 안테나를 도시한다;
도 11은 실시형태에 따른, 기판 상에 센서를 제조하는 방법을 도시한다;
도 12는 또 다른 실시형태에 따른, 기판 상에 센서를 제조하는 방법을 도시한다;
도 13은 또 다른 실시형태에 따른, 기판 상에 센서를 제조하는 방법을 도시한다;
도 14는 또 다른 실시형태에 따른, 기판 상에 센서를 제조하는 방법을 도시한다;
도 15는 또 다른 실시형태에 따른, 기판 상에 센서를 제조하는 방법을 도시한다;
도 16은 추가의 또 다른 실시형태에 따른, 기판 상에 센서를 제조하는 방법을 도시한다; 그리고
도 17a 내지 도 17d는 다양한 실시형태에 따른, 에칭 방법을 수행하기 위한 플라즈마 처리 시스템의 개략도를 제공한다.
본 명세서에 설명된 기법은 산업용 제작 시스템의 과정을 모니터링하기 위한 장치 및 방법, 더 구체적으로, 통합 감지 및 송수신 디바이스를 가진 모니터링 디바이스를 사용하여 과정을 모니터링하는 것에 관한 것이다. 제작 시스템은 반도체 제작 시스템을 포함할 수 있다. 제작 시스템은 반도체 디바이스, 광디바이스, 광-방출 디바이스, 광-흡수 디바이스 또는 광-검출 디바이스의 제작을 가능하게 할 수 있다. 제작 시스템은 비-반도체 제작 시스템을 포함할 수 있다. 제작 시스템은 금속성, 반-금속성 또는 비-금속성 워크피스의 제작을 가능하게 할 수 있다. 제작 시스템은 금속성, 폴리머 또는 세라믹 워크피스의 제작을 가능하게 할 수 있다. 제작 시스템은 유리 또는 유리상 워크피스의 제작을 가능하게 할 수 있다.
다양한 실시형태에 따르면, 산업용 제작 장비, 예컨대, 반도체 디바이스 제작 장비의 특성의 실시간 감지를 위한 장치 및 방법이 설명된다. 감지 시스템은 반도체 디바이스 제작 시스템의 처리 환경에 장착된 복수의 센서(각각의 센서에는 제작 시스템의 할당된 구역의 물리적 또는 화학적 특성을 모니터링하도록 상이한 구역이 할당됨), 및 복수의 센서에 동시에 그리고 무선으로 질의하도록 구성된 부품을 가진 판독기 시스템을 포함한다. 판독기 시스템은 (1) 제1 요청 펄스 신호를 제1 복수의 센서로 전송하는 것(제1 요청 펄스 신호는 제1 주파수 대역과 연관됨) 및 (2) 시스템의 각각의 할당된 구역에서 물리적 또는 화학적 특성의 변동의 실시간 모니터링을 제공하는 제1 복수의 센서로부터 고유하게 식별 가능한 응답 신호를 수신하는 것을 포함하는 단일의 고주파수 질의 시퀀스를 사용한다. 특히, 자동화 필요조건을 준수하기 위해, 유선 전력 공급부를 위한 필요성을 제거할 수 있고, 이온 충돌에 기인한 열 전달을 견딜 수 있고 웨이퍼 상의 온도 분포를 측정할 수 있는 회로의 웨이퍼형 센서가 특히 다양한 실시형태에서 설명된다.
실시형태에 따르면, 반도체 디바이스 제작 장비의 특성의 실시간 감지를 위한 장치(100)가 도 1a 내지 도 1c에 설명되고 도시된다. 장치(110)는, 반도체 디바이스 제작 시스템(100)의 처리 환경(115)에 장착된 제1 복수의 센서(2A, 2B)(도 1b 참조)(각각의 센서(2A, 2B)에는 워크피스(1)(또는 기판)의 할당된 구역의 물리적 또는 화학적 특성을 모니터링하도록 상이한 구역이 할당됨); 및 단일의 고주파수 질의 시퀀스를 사용하여 제1 복수의 센서에 동시에 그리고 무선으로 질의하도록 구성된 부품을 가진 판독기 시스템(120)을 포함한다. 질의 시퀀스는 (1) 제1 요청 펄스 신호를 제1 복수의 센서로 전송하는 것(제1 요청 펄스 신호는 제1 주파수 대역과 연관됨), 및 (2) 시스템의 각각의 할당된 구역에서 물리적 또는 화학적 특성의 변동의 실시간 모니터링을 제공하는 제1 복수의 센서로부터 고유하게 식별 가능한 응답 신호를 수신하는 것(제1 복수의 센서는 제1 주파수 대역에서 작동하는 각각의 센서로부터 에코된 응답 신호 간의 충돌 없이 동시의 질의를 허용하는 설계 규칙에 따라 제1 주파수 대역에서 작동 가능하게 됨)을 포함할 수 있다. 센서 시스템(10)은 워크피스(1)에 장착된 복수의 센서(2A, 2B)를 포함할 수 있다. 워크피스(1)는 반도체 디바이스 제작 시스템(100)의 처리 환경(115)에 배치될 수 있고, 제1 복수의 센서(2A, 2B)는 워크피스(1) 상에 장착된다(도 1b 참조). 제1 복수의 센서에서 센서의 수는 15개의 센서, 바람직하게는 30개 초과의 센서, 바람직하게는 45개 초과의 센서, 그리고 더 바람직하게는 60개 초과의 센서를 초과할 수 있다.
반도체 디바이스 제작 시스템(100)은 클램핑 기구, 예컨대, 기계적 클램핑 시스템 또는 전기적 클램핑 시스템(예를 들어, ESC, 정전 척)을 포함할 수 있거나 또는 포함할 수 없는, 홀더(130)를 포함할 수 있다. 제어 시스템(140)으로부터의 신호에 응답하여, 홀더 제어 시스템(130)은 워크피스(1) 또는 제작 워크피스(미도시)의 처리에 영향을 주는 특성을 조정할 수 있다. 실시형태는 워크피스(1) 또는 제작 워크피스의 상이한 구역의 공정 조건에 영향을 주도록 공간적으로 지향된 온도 제어 소자를 포함할 수 있다. 대안적으로, 기체 흐름 및 다른 처리 특성, 예를 들어, 압력, 플라즈마 전력, 바이어스 전력 등은 제어 시스템(140)으로부터의 신호에 응답하여 조정될 수 있다.
일부 실시형태에서, 처리 환경(115)은 플라즈마가 없는 기상 환경을 포함한다. 다른 실시형태에서, 처리 환경(115)은 플라즈마가 있는 기상 환경을 포함한다.
제1 주파수 대역이 2.45㎓가 중심인 ISM 대역 내 여기 주파수를 포함할 수 있지만, 실시예로서, 다른 주파수 대역이 고려된다. 주파수 대역은 판독기 시스템과 설치된 기판 사이의 전자기파 전파를 허용하도록 선택될 수 있다.
반도체 디바이스 제작 시스템은 에칭 시스템, 증착 시스템, 도금 시스템, 세정 시스템, 회분화 시스템, 열처리 시스템, 리소그래픽 코팅 시스템 또는 폴리싱 시스템 또는 다른 반도체 처리 시스템을 포함할 수 있다. 도 17a 내지 도 17d는 센서 시스템이 구현될 수 있는, 수개의 기상 및/또는 플라즈마 처리 시스템을 도시한다.
아래에서 더 설명되는 바와 같이, 설치된 기판이 노출될 환경에 따라, 수개의 기법이 센서(들)를 보호하도록 제안된다. 센서 위에 증착되거나 또는 형성되는 보호층은 침식성 및/또는 부식성 환경에서 센서에 제공되는 보호의 예이다.
다양한 실시형태에 따르면, 다수의 센서 집단은 고유하게 규정된 복수의 주파수 대역에 할당되고, 다수의 센서 집단은 (아래에서 더 상세히 설명될) 제1 주파수 대역에 할당되는 제1 복수의 센서를 포함한다. 센서 집단 및 연관된 주파수 대역에 할당되는 센서의 수는 25개의 센서를 초과할 수 없지만, 더 많거나 더 적은 센서가 고려된다. 각각의 센서는 표면 탄성파(SAW) 지연선 디바이스 또는 SAW 공진기를 포함할 수 있다. SAW 디바이스는 1% 이상 또는 2 내지 3%의 전기기계 결합 계수를 나타내는 워크피스(1) 상에 장착될 수 있다. 그리고, 기판은 LiNbO3, LiTaO3 또는 La3Ga5SiO14를 포함할 수 있다. 표면 탄성파를 전하기 위한 다른 물질이 고려된다. 니오브산리튬 또는 탄탈산리튬은 더 낮은 온도 작동을 위해 사용될 수 있고, 랑가사이트(langasite)(La3Ga5SiO14)는 더 높은 온도 작동을 위해 사용될 수 있다. 물리적 또는 화학적 특성은 온도 또는 차등 온도를 포함할 수 있다. 물리적 또는 화학적 특성은 온도 또는 차등 온도를 포함할 수 있고, 온도에 기인한 에코 드리프트(echo drift)의 범위는 100㎱ 또는 0㎱까지이고, 종점을 포함한다. 온도의 최대 변동의 범위는 200K까지일 수 있다. 온도 감지가 설명되지만, 다른 특성, 물리적 및 화학적 특성이 고려된다.
아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 각각의 센서는 표면파를 여기시키고 후속하여 검출하기 위한 연계형 변환기, 및 표면파를 다시 연계형 변환기를 향하여 회절시키고 반사시키기 위한 하나 이상의 반사기 군을 포함하고, 하나 이상의 반사기 군은 파 전파 경로를 따라 사전 결정된 거리만큼 연계형 변환기로부터 이격된다. 연계형 변환기는 압전 기판의 표면에 형성된 2개의 인터레이싱된 빗-같은 금속 구조를 포함하고, 하나 이상의 반사기는 압전 기판에 형성된 하나 이상의 이격된 금속선의 하나 이상의 집단을 포함한다. 게다가, 연계형 변환기는 각각의 센서와 판독기 시스템 사이에서 신호를 수신하고 전송하기 위한 적어도 하나의 안테나에 연결될 수 있다. 적어도 하나의 안테나는 50 Ohms의 임피던스로 설계될 수 있다. 연계형 변환기의 전기 임피던스는 지정된 주파수 대역 내 주파수에서의 적어도 하나의 안테나의 전기 임피던스에 실질적으로 매칭될 수 있다. 그리고, 지정된 주파수 대역, 예컨대, 제1 주파수 대역의 스펙트럼 범위는 100㎒ 미만 또는 50㎒일 수 있다. 적어도 하나의 안테나는 아래에서 나열되는 바와 같이, 사형 안테나, 단극 또는 쌍극 안테나 또는 다른 안테나를 포함할 수 있다.
연계형 변환기는 예를 들어, 연계된 전극 쌍의 10 내지 20개의 쌍, 또는 15개의 연계된 쌍을 포함할 수 있다. 연계형 변환기는 연계된 전극 쌍의 2개 이상의 군을 포함할 수 있고, 연계된 전극 쌍의 각각의 군은 상이한 전극 피치로 설계된다. 단일의 고주파수 질의 시퀀스는 시간 영역에서 시간-분해 여기 신호 및 처리 수신된 에코 신호를 갖거나 또는 주파수 영역에서 주파수 변조된 여기 신호 및 처리 수신된 에코 신호를 가진 센서에 질의하는 것을 포함할 수 있다.
물리적 또는 화학적 특성이 온도를 포함할 때, 각각의 센서는 30 ppm-K-1 또는 50 ppm-K-1 또는 75 ppm-K-1 또는 100 ppm-K-1 이상의 지연 온도 계수(temperature coefficient of delay; TCD)를 나타낼 수 있다.
언급된 바와 같이, 각각의 센서의 하나 이상의 반사기는 일련의 2개 이상의 별개의 에코 임펄스 응답을 나타내는 시간 영역 내 임펄스 응답 신호를 생성하도록 배치될 수 있다. 각각의 센서의 하나 이상의 반사기는 제1 시간 지연 범위에서 판독기 시스템에 의해 수신되는 각각의 센서에 대한 제1 에코 임펄스 응답, 및 제2 시간 지연 범위에서 판독기 시스템에 의해 수신되는 각각의 센서에 대한 제2 에코 임펄스 응답을 생성하도록 배치될 수 있고, 제1 시간 지연에 연이은 제2 시간 지연은 이들 사이에 삽입된 제1 가드 시간 지연 후이다. 그리고, 제1 가드 시간 지연의 범위는 200㎱까지일 수 있거나 또는 100㎱ 내지 200㎱일 수 있다.
각각의 센서의 하나 이상의 반사기는 일련의 3개 이상의 별개의 에코 임펄스 응답을 나타내는 시간 영역 내 임펄스 응답 신호를 생성하도록 배치될 수 있다. 그리고, 각각의 센서의 하나 이상의 반사기는 제3 시간 지연 범위에서 판독기 시스템에 의해 수신되는 각각의 센서에 대한 제3 에코 임펄스 응답을 생성하도록 배치될 수 있고, 제2 시간 지연에 연이은 제3 시간 지연은 이들 사이에 삽입된 제2 가드 시간 지연 후이다. 제2 가드 시간 지연의 범위는 200㎱까지일 수 있거나 또는 100㎱ 내지 200㎱일 수 있다. 제1, 제2, 및 제3 시간 지연의 범위는 5마이크로초까지일 수 있다.
판독기 시스템(120)은 지정된 주파수 대역 이외의 주파수에서의 신호를 거부하기 위한 무선 주파수(radio frequency; RF) 필터를 포함할 수 있다. 무선 주파수(RF) 필터는 지정된 주파수 대역 이외의 주파수에서의 신호를 거부하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, RF 필터는 30㏈ 또는 심지어 40㏈를 초과하는 플라즈마 여기 주파수의 고조파 주파수로부터 비롯되는 신호를 거부할 수 있다.
제1 복수의 센서가 설명되지만, 제2 복수의 센서가 반도체 디바이스 제작 시스템(100) 상에 또는 내에 장착될 수 있고, 각각의 센서가 시스템의 할당된 구역의 물리적 또는 화학적 특성을 모니터링하도록 상이한 구역에 할당되고, 제2 복수의 센서가 각각의 센서로부터 에코된 응답 신호 간의 충돌 없이 동시의 질의를 허용하는 설계 규칙에 따라 제2 주파수 대역에서 작동 가능해진다.
도 1c는 전송기 회로(141), 수신기 회로(142), 샘플링 회로(143), 메모리(144), 및 센서 질의를 제어하고, 각각의 컴포넌트로의/로부터의 신호 처리를 관리하고, 반도체 디바이스 제작 시스템(100)의 처리 상태를 평가하기 위한 제어기(145)를 포함하는, 판독기 시스템을 개략적으로 예시한다.
추가의 또 다른 실시형태에 따르면, 반도체 디바이스 제작 장비의 특성의 실시간 감지를 위한 방법이 설명된다. 방법은 도 2에 도시되고, (210)에서 복수의 센서가 반도체 디바이스 제작 시스템의 처리 환경에 장착되는 워크피스를 위치시키는 단계; (220)에서 센서의 집단을 집단의 질의를 위한 주파수 대역에 할당하는 단계; 및 (1) 요청 펄스 신호를 센서 집단으로 지정된 복수의 센서로 전송하는 것, 및 (2) 워크피스(1)의 각각의 할당된 구역에서 물리적 또는 화학적 특성의 변동의 실시간 모니터링을 제공하는 복수의 센서로부터 고유하게 식별 가능한 응답 신호를 수신하는 것을 포함하는, (230)에서 단일의 고주파수 질의 시퀀스를 사용하여 센서의 각각의 집단에 동시에 그리고 무선으로 질의하는 단계를 포함한다.
실시예로서, 온도 또는 차등 온도를 모니터링하기 위한 감지 시스템이 아래에서 설명된다. 웨이퍼형 센서는 복수의 온도 측정 센서가 연결되는 워크피스를 포함할 수 있다. 온도 측정 센서는 표면 탄성파(SAW) 지연선 센서 또는 SAW 공진기 센서를 포함할 수 있고, 센서 각각은 적절한 안테나에 연결된다. 센서는 워크피스 또는 과정을 위해 요구되는 목적하는 온도 맵핑에 따라 위치된다. SAW 센서는 이 센서가 (i) 시간-분해 여기 및 신호 처리 또는 (ii) 주파수-변조된 연속파(frequency-modulated continuous-wave; FMCW) 방식을 포함할 수 있는 단일의, 고주파수 질의 시퀀스를 포함하여, 하나 이상의 시퀀스로 동시에 질의될 수 있는 방식으로 설계된 지연선에 기초할 수 있다. 후자에서, 주파수-변조된 연속파 방식은 주파수 또는 파수 공간의 정보를 컨볼빙(convolve)하고 디컨볼빙(de-convolve)하기 위한 푸리에 신호 처리(Fourier signal processing)를 포함할 수 있다.
SAW 지연선은 온도의 범위에 걸친 안테나 임피던스 및 센서 성능과 매칭되거나 또는 실질적으로 매칭되도록 설계될 수 있다. 버스트 신호(burst signal)는 질의 및 신호 처리가 변환기의 주파수 대역의 폭의 역과 같거나 또는 대략 같은 지속기간(변환기의 핑거 쌍의 수와 같은 진동의 수)으로 시간 분해될 때 사용될 수 있다. SAW 센서는 수개의 센서가 충돌 없이 동시에 질의될 수 있어서, 전체 작동 범위 및 조건에서 임의의 펄스 중첩을 방지하는 방식으로 센서 응답을 적시에 시프팅하는 방식으로 설계될 수 있다.
이 설계가 대다수 제한 없이, 실시예로서, 니오브산리튬(LiNbO3) 상에서 레일리(Rayleigh)-유사 SAW를 사용하여 달성되는 방식을 설명하기 위한 설계 규칙이 제공된다. 실리카 패시베이션층의 사용은 실제 온도 민감도, 전기기계 결합 및 센서의 반사 계수를 제어하는 것을 허용할 수 있다. 충돌 없이 질의될 수 있는 센서의 수는 미리 결정된 대역 내 센서의 하나의 세트의 질의가 또 다른 대역 내 에너지와 불량하게 결합되는 방식으로 시프팅된 주파수 대역을 사용함으로써 그리고 현재 사용된 대역을 필터링하는 판독기 수신 단계에서 필터를 사용하고, 즉, 오직 대역 내 신호가 수신되고 처리되게 함으로써 임의의 교차 결합을 방지함으로써 상당히 증가될 수 있다. 이 필터링 작동은 또한 발명자가 관찰한 바와 같이, 특히 플라즈마 여기가 수십 와트를 이겨낼 때, 센서 응답 신호 처리를 오염시키거나 또는 교란할 수 있는 레벨에서 RF(무선 주파수) 고조파를 생성하는, 플라즈마의 적용 동안 신호 처리를 개선하는 것을 허용한다.
또 다른 실시형태에서, 장치는 센서, 전극, 및 표면 품질을 불가역적으로 손상시켜서 이에 따라 센서 수명을 감소시키는, 플라즈마 여기 동안의 이온 충돌을 포함하는, 플라즈마 및/또는 부식성 화학 반응으로부터 SAW 센서 표면을 위한 보호를 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 장치는 실리콘(Si) 웨이퍼 표면 상에 증착된 인-시츄(in-situ) 압전막을 포함하고, 안테나는 RF 신호 수신과 방출 둘 다, 및 센서 표면 보호를 허용하기 위한, 센서 위치에 본딩된다. 위에서 설명된 바와 같이, 웨이퍼형 센서는, 다음의 특징, 즉, (i) 수개의 센서가 충돌/신호 중첩 없이 질의될 수 있는 방식으로 시프팅되는 유사한 시간 응답을 가진 LiNbO3 상에 구축된 SAW-태그 지연선의 사용; (ii) 신호 처리의 견고성을 개선하기 위해 개조된 필터를 사용하여, 따라서 플라즈마 여기에 기인한 RF 오염의 완화와 상이한 주파수 대역 사이의 교차-결합을 방지하여, 미리 결정된 웨이퍼 상에서 질의될 수 있는 센서의 수를 증가시키기 위한 수개의 주파수 대역의 사용; (iii) 웨이퍼가 심지어 플라즈마 활성화 동안 사용되게 하기 위한 개조된 구조체의 사용(센서의 보호를 제공하는 수개의 구조체가 고려됨); 및 (iv) 안테나를 사용하여 보호될 수 있는 SAW 센서를 형성하도록 웨이퍼 상에 본딩된 단일의 결정 압전막의 사용 중 하나 이상의 특징을 가진 연관된 안테나를 구비한 SAW 디바이스로 이루어질 수 있다.
절삭각 및 결정 방향을 나타내거나 또는 관련된 본 명세서에 제공된 정보는 압전기에 관한 IEEE Std-176 표준(ANSI/IEEE Std 176-1987 IEEE Standard on Piezoelectricity, http://standards.ieee.org/reading/ieee/std_public/description/ultrasonics/176-1987_desc.html)에서 확인될 수 있다. 모든 계산을 위해 사용되는 물질 상수는 탄탈산리튬 및 니오브산염에 대한, 코박스(Kovacs) 등의 물질 상수이다(G. Kovacs, M. Anhorn, H. E. Engan, G. Visintini, C. C.W. Ruppel, "Improved material constants for LiNbO3 and LiTaO3", Proc. of the IEEE Ultrasonics Symposium, 435-438,1990). 실리콘에 대한 데이터(질량 밀도 및 탄성 상수/열탄성 상수)는 문헌[Landolt-Bornstein]에서, 뿐만 아니라 용융된 석영(실리카) 및 알루미늄에 대해 확인 가능하다(Landolt-Bornstein, Numerical data and functional relationships in science and technology, Group III, Crystal and solid state physics, Vol. 11, K.H. Hellwege, and A.M. Hellwege, Eds., Springer-Verlag Berlin - Heidelberg - New York 1979). 온도에 대한 지연의 민감도는 다음과 같이 규정된 지연의 테일러 전개식(Taylor expansion)에 의해 관행에 따라 주어진다(예를 들어, 문헌[Leonhard Reindl et al, Theory and Application of Passive SAW Radio Transponders as Sensors, IEEE Trans. on UFFC, Vol. 45, No. 5, pp. 1281-1292, 1998] 참조):
(1)
여기서 온도(T)에서의 전류 주파수(f)는 파장 속도(V)를 파장(λ)으로 나눈 값에 의해 제공되고 f0은 기준 온도 T0=25℃에서의 주파수이다. 이제 변환기로부터 반사기로 그리고 다시 변환기로 이동되는 파장의 지연(τ)이 다음과 같이 규정된다:
(2)
미리 결정된 온도(T)에서 지연을 다음과 같이 표현할 수 있다:
(3)
이고 이고 은 일차 열팽창 계수이다. 가 다음을 입증하기 위해 허용된다고 가정한다:
(4)
그리고, 결과적으로, 지연 온도 계수(TCD)는 주파수 온도 계수(temperature coefficient of frequency; TCF)의 역이다. 하나의 실시형태에서, 실시간 감지의 사용은 표면파를 여기시키고 검출하기 위해 연계형 변환기(inter-digitated transducer; IDT)에 기초하여 SAW-태그, 및 파를 다시 변환기를 향하여 회절시키고 내보내는, 파 전파 경로를 따라 위치된 반사기 군을 사용한 온도 측정을 포함한다. 위의 고려 사항이 공진기-기반 센서에 대해 유지되지만, 다음의 규칙 이외의 다른 설계 규칙이 이러한 센서를 위해 필요하다.
SAW 태그 적용을 위해 사용되는 LiNbO3 절삭부((YXl)/128° 또는 (YZ) 절삭부일 수 있음)의 경우에, TCF는 관행에 따라 범위([-80;-90] ppm-K-1) 내에 있다. TCD 값의 범위는 온도에 기인한 최대 지연 변동으로서 100ppm-K-1의 값까지 일 수 있다. 발명자는 미리 결정된 에코가 변경될 수 있는 지연 범위를 설정하기 위한 하나의 방법으로서 이 매개변수를 인지한다. 위에서 언급된 TCD는 측정 과정 동안 임의의 신호 중첩(충돌)을 방지하고 분명하고 효율적인 구별을 방지하기 위해 2개의 에코 간의 최소 지연을 설정하도록 사용될 수 있다.
다양한 실시형태에 따르면, 제작 과정 동안의 특성의 실시간 감지를 위한 장치가 설명된다. 위에서 설명된 바와 같이, 감지 시스템은 처리 챔버 내에 장착되도록 구성된 센서로서, 처리 챔버가 처리 환경을 적어도 부분적으로 둘러싸고 에워싸는 구조체를 갖고, 센서가 챔버의 할당된 구역의 물리적 또는 화학적 특성을 모니터링하도록 처리 챔버의 특정한 구역에 할당되는, 센서, 및 (1) 요청 펄스 신호를 센서로 전송하는 것(요청 펄스 신호는 지정된 주파수 대역과 연관됨) 및 (2) 챔버의 할당된 구역에서 물리적 또는 화학적 특성의 변동의 실시간 모니터링을 제공하는 센서로부터 고유하게 식별 가능한 센서 응답 신호를 수신하는 것을 포함하는 고주파수 질의 시퀀스를 사용하여 센서에 무선으로 질의하도록 구성된 부품을 가진 판독기 시스템을 포함한다.
그러나, 도 3a에 예시된 바와 같이, 처리 챔버의 구조체는 요청 펄스 신호의 전송 후 바로 판독기 시스템에 의해 수신되는 간섭 응답 신호(250)을 생성한다. 처리 챔버 내에 장착된 센서에 효과적으로 질의하기 위해, 센서가 구조체로부터 간섭 응답 신호(250)의 지속 시간을 초과하는 지연 시간(260) 동안 센서 응답 신호를 지연시키도록 설계되어, 하나 이상의 센서로부터의 에코 신호(251, 252)가 구조체로부터 더 적은 간섭과 함께 수신될 수 있다. 지연 시간(260)은 0.5 msec(밀리초) 이상, 또는 바람직하게는 1 msec 이상이어야 한다. 예를 들어, 지연 시간의 범위는 1 내지 1.5 msec이어야 한다.
도 3b는 미리 결정된 지연 범위에 대해 군에 배치된 반사기(302)로서 제공되는 슬롯과 함께, 연계형 변환기(IDT)(301)를 가진 SAW-태그 센서(300)의 간소화된 개략도를 제공한다. 서로 가까운, 2개의 지연(τ1 및 τ2)을 가정하면, 기본적인 설계 규칙은 2개의 대응하는 에코의 중첩을 방지하도록 설계된 센서를 포함할 수 있다. 이 목적에서, 고려할 중요한 매개변수는 에코 확산이다. 이 매개변수는 변환기 길이 및 지연선 작동과 관련된다. 실제로, SAW-태그의 임펄스 응답에서 에코의 형성이 미리 결정된 반사기 내 전극의 수만큼 연장된 변환기의 임펄스 응답의 자체-콘볼루션(self-convolution)으로부터 발생한다는 것을 고려해야 한다. 도 3b에 또한 도시된 바와 같이, 센서(300)는 구조 간섭을 완화시키기 위해 충분한 양만큼 질의 신호에 대한 응답을 지연시키는 변환기(301)로부터 거리(360)에서 반사기(302)와 이격되도록 설계될 수 있다. 표면 탄성파에 대한 분산 관계로부터 위상 속도의 결정은 목적하는 지연 시간(260)과 함께, 센서(300)의 설계에서 거리(360)에 대한 안내를 제공할 수 있다.
LiNbO3 (YXl)/128°에서 설계되고 제조되는 SAW-태그의 경우에, 70㎛의 개구를 고려하면, 변환기 내 전극 쌍의 수는 전체 작동 스펙트럼에서 50Ohms와 가까운 전기 임피던스를 달성하기 위해 15개로 제한될 수 있다(여기서 보편성의 이유로 2.45㎓가 중심인 ISM 대역 규정을 고려함). 이러한 설계 고려 사항은 885㎒로 설정된 스펙트럼 범위와 동일하여, 위에서 언급된 값을 초과하는 스펙트럼을 방지하도록 30회 진동의 최소 길이를 생성한다. 이러한 여기 버스트의 지속시간은 약 12㎱일 수 있고(반면에, 에너지를 최대로 결합시키기 위해, 즉, 변환기 및 여기 스펙트럼이 최상으로 중첩되기 위해, 15개의 핑거-쌍 IDT를 사용하면 약 6㎱만이 필수적임), 이는 자체-콘볼루션의 길이가 24㎱와 동일하게 하고, 도 3에서는 편의를 위해 25㎱로 표기된다.
2개의 위에서 언급된 에코를 다시 참조하면, 에코 간의 최소 지속시간은 전체 온도 범위에서 이들의 시그니처(signature)의 임의의 중첩을 방지하도록 설정될 수 있다. 100℃의 온도 변동은 지연의 공칭값의 10-2 상대 변화를 발생시킬 수 있다. 따라서, 2개의 센서가 200℃의 온도차로 제안될 때, 2개의 에코 간의 지연은 하나의 에코의 확산 최대 시간 25㎱를 더한 공칭 최장 지연(예를 들어, τ1 < τ2라고 가정하면, τ2)의 최소 2%인 것으로 예상된다. 예로서, 하나의 에코의 확산이 20㎱를 초과하지 않기 때문에, 30㎱ 에코 분리가 선택될 수 있다. 예시 목적으로, τ2에 대해 500㎱ 지연이 고려된다면, 위의 규칙은 τ1이 465㎱(즉, 500-10-25㎱)의 최대 지연에 대응한다고 추론한다. 이 작동은 설계가 ISM 규정을 준수하게 하고, 수개의 센서로 한 번에 측정하는 경우 2개의 에코의 분리를 처리하게 하는 전반적인 설계 규칙을 제공한다.
따라서, 예로서, 15개 센서가 동시에 질의되는 경우에, 일단 제1 센서(먼저 "응답하는" 센서)의 초기 지연(τ0)이 고정된다면, 센서의 모든 제1 에코는 최소 τ0 + 35㎱ × 15 지연 범위(예를 들어, τ0 + 525㎱)로 발생할 것이므로, 전체 온도 범위에서 충돌 없이 센서 세트가 질의될 수 있고 응답이 판독될 수 있도록 보장한다. 마지막 센서의 제1 에코(마지막으로 "응답하는" 센서의 제1 에코) 다음의 최소 가드 지연 후에, 센서의 제2 에코에 대해 동일한 분석이 적용될 수 있다. 물론, 이러한 가드 지연은 2개의 "제1" 에코 간의 지연(전술한 35㎱)을 초과할 수 있고, 그렇지 않으면 제1 에코의 펄스열과 제2 에코의 펄스열을 구별하는 것은 어렵다. 이러한 지연은 전형적으로 50㎱일 수 있지만, 더 큰 신호 처리 견고성을 위해, 100 내지 200㎱ 범위의 지연이 사용될 수 있다. 또 다른 실시예로서, 제1 펄스열과 제2 펄스열 간의 혼동을 방지하는 데 충분히 긴 지연 차를 제공하고, 파 전파로 인한 손실을 최소화하는 데 충분히 짧은 파 경로를 산출하기 위해, 150㎱의 지연이 사용될 수 있다(10-2㏈/λ는 (YXl)/128° LiNbO3 표면에 대한 손실 매개변수로서 전형적일 수 있고, 이는 이론적 및 실험적 SAW-태그 응답을 비교할 때 검증된다).
실시예에 따르면, SAW 디바이스에 대해 위에서 개략적으로 설명된 설계 규칙을 고려하여, 웨이퍼형 센서는 별개의 주파수 대역에 할당된 16개 센서의 4개 집단을 포함할 수 있다. 도 4a 내지 도 4d는 제1 에코 및 제2 에코(도 4a 참조), 및 피크 사이의 분리(도 4b의 처음 3개 에코의 확대도 참조)를 포함하는, 피크 시퀀스를 설명하기 위해 중첩된 16개 센서의 집단의 전형적인 응답을 도시한다. 도 4c에서, 모든 지연선(S 11) 매개변수를 합산한 결과가 플롯팅되고, 대응하는 시간 응답이 계산된다. 비교를 위해, 지연선 시간 영역 응답 중 하나의 응답이 합산의 실제 효과를 예시하도록 중첩된다. 예를 들어, 베이스라인이 증가되고, 이는 신호-대-잡음비가 감소되지만, 아직 시스템 작동을 방지하도록 충분히 저하되지 않은 것을 의미한다(도 4c에 예시된 바와 같음).
단일의 웨이퍼 상의 65개의 센서의 질의는 상이한 주파수 대역으로 작동하는 16개의 센서의 4개의 세트(4개의 주파수 대역 중 하나에 대해 추가로 1개가 더해짐)를 제조함으로써 달성될 수 있다. 15개의 핑거-쌍으로 구성된 IDT를 사용하여, SAW-태그의 스펙트럼 확산은 약 150㎒(즉, 중심 주파수로부터 + 또는 - 75㎒)이다. 따라서, 실시형태에 따르면, 제2, 제3 및 제4 주파수 대역은 제1 주파수 대역으로부터 각각 150, 300 및 450㎒로 시프팅될 수 있어서 3개의 다른 주파수 대역을 생성하여 전체 웨이퍼형 센서 설계를 완성한다. 각각의 주파수 대역을 명확하게 분리하는, 결과적으로 발생된 스펙트럼 분포가 도 4d에 도시된다. 결과적으로, 각각의 대역에 대해 동일한 (시간 영역) 에코 분포가 유지되고, 이는 단지 주파수 대역이 시프팅되기만 하면 되고(즉, 질의기의 국부적 발진기), 수신 필터가 현재 처리되는 대역과 대응하면 되기 때문에, 신호 처리를 단순화시킨다.
결과적으로, 웨이퍼 상의 65개의 측정 지점을 처리하기 위한 질의 방법은, 중심 주파수를 제1 대역의 중심 주파수로 설정(즉, 국부적 발진기 및 수신 필터를 전류 주파수 대역으로 설정)하여, 판독기를 방출 모드로 설정하고 RF 질의 신호를 판독기 안테나에 발사해서, 전체 질의 신호의 방출 후에(예를 들어, 15개의 핑거-쌍 IDT의 경우 최대 15㎱로서, 15개의 신호 주기 + 안테나 기여를 적절하게 페이딩하기 위한 소정의 지연에 해당함) 판독기를 수신 모드로 전환하여, 그리고 센서에 의해 재방출된 신호(예를 들어, 약 2㎲ 최대 지연)를 수집해서, SNR을 개선하기 위해 신호가 평균화되어야 할 정도로 여러 번 작동을 반복하여, 그리고 이어서, 다음 주파수 대역을 설정하고 4개의 대역이 주사되지 않았다면 작동을 반복하는 것을 포함할 수 있다.
제1 계산이 2-에코 해결책을 고려하여 이루어졌음에 유의한다. 그러나, 원하는 정확도 타깃을 충족시킬 수 있게 하는 동일한 설계 과정이 3개의 펄스 센서에 적용될 수 있다. 이 관점에서, 달성된 측정치에 따라 센서 응답을 최적화하고, 보다 구체적으로는, 변환기 성능을 최적화하는 효과가 달성될 수 있다. IDT의 주기를 변경하여 전체 2.4 내지 2.5㎓ 대역을 커버하고, 반사기를 약간 시프팅하여 반사기가 실제로 동일한 반사 스펙트럼 커버리지를 나타내지 않는 것을 포함하는, 수개의 방식이 고려될 수 있다. 예를 들어, IDT는 100㎚의 금속 두께(6%를 초과하는 상대적 전극 높이(h/λ)) 및 0.45의 금속비를 고려하여, 기계적 주기가 각각 p IDT 1=0.78㎚(λ=1.56㎛), p IDT 2=785㎚(λ=1.57㎛), p IDT 3=790㎚(λ=1.58㎛), p IDT 4=795㎚(λ=1.59㎛) 및 p IDT 5=800㎚(λ=1.6㎛)으로 설정되는, 5개의 섹션(도 5 참조; 또는 5개보다 더 많거나 또는 더 적음)으로 분할될 수 있다. IDT는 p IDT 1에서 제1 전극 쌍, p IDT 2에서 2개의 전극 쌍 세트, p IDT 3에서 5개의 전극 쌍, p IDT 4에서 4개의 전극 쌍 및 p IDT 5에서 3개의 전극 쌍으로 이루어진다.
이러한 분포를 따라, 변환기의 임피던스는 안테나로부터 SAW 디바이스로의 그리고 그 반대로의 에너지 전송을 최적화하기 위한 설계 조건인, 대략 50Ω에 근접하게 유지된다. 수개의 다른 구성이 구상될 수 있지만; 가장 중요한 발상은 λ=1.57㎛에서 전적으로 동기식 IDT 구조를 고려하여 획득된 것보다 더 넓은 대역에서 IDT 최적 응답을 확산시키는 것이다(도 6a 및 도 6b 참조). 한편, (센서 분해능을 개선하고, 위상 불확실성을 제거하는) 위의 언급에 따라 반사기의 3개의 군이 사용될 수 있고, 센서 응답을 최적화하기 위해 반사기의 일 측면 상에 2개의 군 그리고 반사기의 다른 측면 상에 1개의 군이 사용될 수 있다. 각각의 군의 기계적 주기는 금속비를 0.55로 설정하는 경우 p R 1=780㎚ 및 p R 2=790㎚로 각각 설정될 수 있다. SAW-태그 개념을 예시하기 위한 방안이 보고된다.
예를 들어, IDT에서 0.45의 금속비의 선택은 변환기 내부의 반사 현상(단일 장애물에서의 3% 미만의 반사 계수)을 감소시키거나 최소화하도록 선택될 수 있는 반면에, 반사기 금속비는 5%에 근접하는 단일 장애물에서의 반사 계수를 산출하는, 0.55로 설정될 수 있다. 금속비는 예를 들어, 0.4 내지 0.6의 범위일 수 있다(0.45의 금속비 및 주기 p 1=0.78인 경우, 전극의 최소 폭은 351㎚와 동일할 수 있다). 이러한 전극 분포를 사용하면, -20㏈에 근접하는 지연선의 모든 3개 펄스(에코)를 사용하여 SAW-태그 응답의 균형을 이룬 분포가 달성될 수 있다. 이 평가에서, 전파 손실은 선택된 100㎒ 대역(2.4 내지 2.5㎓)의 경우 약 10-3㏈/λ일 수 있다.
부가적인 실시형태에 따르면, 또 다른 구성은 Plessky 등에 의해 공개된 설계에 따라 단일 위상 단방향 변환기(single phase uni-directional transducer; SPUDT)를 포함할 수 있다(S. Lehtonen, V. P. Plessky, C. S. Hartmann, and M. M. Salomaa, "SPUDT filters for the 2.45 GHz ISM band", IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 51, pp. 1697-1703, 2004). 여기서, 반사기는 IDT의 일 측면 상에 위치되어, 대향 측면 상에서보다 그 방향으로 더 많은 에너지를 방출한다.
또 다른 부가적인 실시형태에 따르면, (YXl/128°) LiNbO3 기판 상의 레일리 파에 기초하는 SAW-태그 센서의 결합 및 반사율은 SiO2 층과 같은 층을 증착함으로써 조정될 수 있다. 결합의 증가는 삽입 손실을 감소시킬 수 있고 질의 거리를 증가시킬 수 있다. 고려 사항의 동일한 분야에서, SAW-태그를 위한 완전한 전단파의 사용도 고려되고, 전단파는 SAW 디바이스 상에 안내 막을 증착함으로써 안내될 수 있다.
다양한 실시형태에 따르면, 실리콘 워크피스를 포함하는 워크피스 상에 니오브산리튬, 탄탈산리튬 또는 랑가사이트와 같은 압전막을 형성하기 위한 다수의 구성이 고려된다. 압전막은 웨이퍼 분자 결합 및 래핑/폴리싱에 의해 형성될 수 있다. 여기서, 압전막은 실리콘 상에 접합되어 박막화되거나 또는 실리콘 상에 전사되어, 최소 3%와 동일한 단일 장애물 상에서의 반사 계수 및 3%를 초과하는 전기기계 결합(k s 2)(f r 및 f a 를 가진 1-(f r /f a )2의 경우, 모드 시그니처의 공진 주파수 및 반공진 주파수는 모드가 다른 안내 모드의 에너지를 혼합하지 않거나 또는 표면으로부터 방사되는 파를 혼합하지 않는다면, 신뢰 가능한 추정을 각각 제공함)을 나타내는 막 아래의 기판의 방사 손실 없이 안내 모드(순수한 표면파)의 여기를 가능하게 한다(파는 실리콘 기판에 의해 안내됨). (YXl)/32° 내지 (YXl)/48°의 LiTaO3 상의 전단파 및 실리콘(또는 사파이어 또는 도파를 가능하게 하는 임의의 기판)으로의 수개의 다른 단일 회전 탄탈산리튬 절삭부 상의 전단파, 그리고 (YXl)/128°의 LiNbO3 상의 레일리 파를 위한 실제 구성을 결정하기 위한 수개의 실시예가 제공될 수 있고, 실리콘으로의 거의 모든 단일 회전 니오브산리튬 절삭부 상의 전단파가 고려된다.
더 일반적으로, 실리콘 상에 전사된, LiNbO3과 같은 물질막의 경우, 100° 내지 140° 범위의 전파 방향을 제외한, 모든 전파 방향에 대해 전단파가 사용될 수 있는 반면에, 레일리 파는 100° 내지 180°의 전파 방향 범위로 사용될 수 있다. 전단파를 위한 바람직한 해결책은 (60ppm-K-1을 초과하는 TCD 값을 산출하는) TCF의 큰 절대값을 유도하기 위한 0° 내지 20° 및 140° 내지 180° 범위의 전파 방향에 대응한다. 기본적인 대칭의 이유로, 미리 결정된 단일 회전 절삭의 각도(θ)(IEEE Std-176 표준을 참조하는, X 결정축을 중심으로 한 회전)에 180°를 추가하는 경우, 파의 특성이 동일하다는 점에 유의한다. SAW-태그 작동을 최대화하기 위해, -20° 내지 +20°의 전파 방향을 선택할 수 있는데, 이는 전기 기계 결합이 최대(20% 초과)이기 때문이다. 그러나, 이러한 설계 고려 사항은 위에서 언급된 바와 같이, 대부분의 결정 절삭부가 고려된 적용을 위해 사용될 수 있기 때문에, 2차 개선을 가능하게 한다는 점에 유의한다.
더 일반적으로, 실리콘 상에 전사된 LiTaO3과 같은 물질막의 경우, 전단파 모드는 -30° 내지 +90° 범위의 전파 방향에 대해 이용 가능하다. 게다가, TCF는 결합 계수가 3 내지 8% 범위인 -30° 내지 0°의 각 범위의 온도 센서를 위해 특히 유리하다. 바람직한 실시형태에 따르면, 결합 계수를 고려할 때, 절삭부는 TCF가 0에 가까운 (YXl)/36° 근처에 있을 수 있다. 이 방향 군은 넓은 범위의 특성을 측정하기 위해 고려될 수 있지만, 온도에 대해서는 최적이 아니다.
도 7은 실리콘 상에 전사된, LiNbO3과 같은 물질막으로 제조된, 약 2.45㎓로 작동하는 SAW-태그의 실시예를 도시한다. 디바이스(700)는 연계형 변환기(701), 안테나(702), 및 반사기 군(703)을 포함한다. 도 8은 2.4 내지 2.5㎓ 주파수 대역으로 실온(약 20℃)에서 작동하는 8개의 SAW-태그 센서의 경우 시간 영역에서의 예시적인 반사 계수(|S11|)를 도시한다. 도 9는 2.4 내지 2.5㎓ 주파수 대역으로 60℃에서 작동하는 13개의 SAW-태그 센서의 경우 시간 영역에서의 예시적인 반사 계수(|S11|)를 도시한다.
다양한 실시형태에 따르면, 센서를 위한 안테나 설계는 단극 설계, 쌍극 설계, 나선(helical) 설계, 원형 설계, 나선형(spiral) 설계, 패치 설계, 또는 사형 설계 또는 이들의 2개 이상의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 도 10은 안테나 설계를 위해 선택되는 수개의 치수를 예시하는, 사형 안테나를 예시한다. 안테나의 금속화는 최대 50미크론 또는 최대 35미크론 범위의 안테나 두께(예를 들어, 10 내지 35미크론 범위의 두께)를 생성할 수 있다. 안테나는 Al, Cu, Ni, Au 또는 이들의 합금으로 구성될 수 있다. 안테나는 전기 도금을 포함하는 다양한 증착 기법을 사용하여 제조될 수 있다.
수개의 실시형태에서, 웨이퍼형 센서는 플라즈마에 노출되는 동안 작동될 수 있다. 디바이스의 상부 노출된 표면은 플라즈마 화학 반응 및 이온 충격을 포함하는, 플라즈마에 노출될 수 있다. 결과적으로, 보호되지 않는 경우, 디바이스가 에칭될 수 있다. 따라서, 수 분 이상(예를 들어, 최대 5 내지 10분) 동안 플라즈마 상태하에서 센서를 작동시키는 동안, SAW-태그 및 안테나의 보호가 수개의 실시형태에 따라 고려된다. 웨이퍼형 센서 두께는 최대 5㎜(밀리미터), 바람직하게는 최대 2㎜, 더 바람직하게는 최대 1.5㎜, 그리고 가장 바람직하게는 최대 1.2㎜의 범위일 수 있다. 일부 실시형태에서, 센서는 에칭된 유리 커버와 같은 보호용 커버를 포함하고, 다른 실시형태에서, 센서는 실리콘 기판과 같은 기판에 내장된다.
도 11에 도시된 하나의 실시형태에 따르면, SAW-태그 및 이의 안테나는 별도로 제작되고, 이어서 실리콘 기판 상에 접합된다. 디바이스는 와이어 본딩을 사용하여 연결되고, 기계 가공된 유리 커버와 같은 보호층에 의해 보호된다. 보호 커버가 전기 절연체이기 때문에, 연결 와이어는 커버와 접촉될 수 있다. 이어서, 이것이 실리콘 기판 상에 접합되어 기밀하게 밀봉된 공동부를 형성한다. 공동부에 포획되는 임의의 산소를 감소시키거나 방지하기 위해, 진공하에서 또는 적어도 건식 공기 상태하에서, 이러한 작동이 수행되어야 한다.
도 12에 도시된 또 다른 실시형태에 따르면, SAW-태그 및 이의 안테나는 동일한 기판 상에서 제작되고, 이어서 실리콘 기판 상에 접합된다. 디바이스는 기계 가공된 유리 커버와 같은 보호층에 의해 보호된다.
도 13에 도시된 또 다른 실시형태에 따르면, SAW-태그 및 이의 안테나는 도 11 및 도 12에 도시된 디바이스와 유사한 방식으로 제조된다. 그러나, 이 실시형태에서, SAW-태그 및 안테나 디바이스를 실리콘 기판 내에 배치하고 매립할 수 있도록, 즉, 실리콘 기판의 상부면 아래에 적어도 부분적으로 또는 완전히 매립될 수 있도록, 실리콘 기판이 에칭된다. 결과적으로, 보호층은 유리판 또는 시트와 같은 평면 커버를 포함할 수 있다.
도 14에 도시된 또 다른 실시형태에 따르면, SAW-태그 및 이의 안테나는 실리콘 기판 상에 직접적으로 제조된다. 실리콘 기판 상에 디바이스를 직접적으로 제조하는 것은 실리콘 기판에 물질을 추가하고 제거하기 위한 적절한 패터닝을 사용하는, 에칭 및 증착 기법을 포함할 수 있다. 각각의 디바이스는 예를 들어, 개조된 실리카 마크를 사용하여, 보호층으로 독립적으로 커버된다.
도 15에 도시된 또 다른 실시형태에 따르면, SAW-태그 및 이의 안테나는 실리콘 기판 상에 직접적으로 제조된다. 그러나, 각각의 디바이스는 유리 커버판과 같은 전체-기판 보호층으로 커버된다.
도 16에 도시된 또 다른 실시형태에 따르면, SAW-태그 및 이의 안테나는 실리콘에서 제조되고, SAW-태그는 예를 들어, LiNbO3 또는 LiTaO3 상에서 제작된 다음, 실리콘 기판 상에서 조립되고 접합된다. SAW-태그 센서 및 이의 안테나는 기계 가공된(에칭된) 실리카판에 의해 보호될 수 있다.
다른 실시형태에서, 복수의 센서는 LiNbO3 또는 LiTaO3 기판 상에서 제조될 수 있고, 이어서 실리콘 기판에 접합되거나 실리콘 기판 내에 내장될 수 있다. 플립 칩(flip-chip) 기법이 또한 실리콘 기판 상에 장착되는 디바이스(들)를 형성하기 위해 이용될 수 있다. 안테나는 실리콘 기판 상에 직접적으로 제조될 수 있으며, 후속하여 안테나에 인접하게 SAW-태그를 플립-칩핑(flip-chipping)하여, 와이어 본딩으로 인한 원하지 않은 기생 커패시턴스 또는 자체-인덕턴스를 감소시킨다. SAW-태그의 후면이 플라즈마와 같은 처리 환경에 노출되지만 전면이 노출되지 않기 때문에, 플립 칩 방법의 사용은 적용과 호환 가능할 수 있다.
센서 및/또는 안테나를 포함하는 디바이스가 실리콘 기판과 같은 반도체 기판 상에서 제조될 수 있지만, 다른 물질 및 기판이 고려된다. 기판은 절연체, 전도체 또는 반도체일 수 있다. 기판은 디바이스, 특히 반도체 또는 다른 전자 디바이스의 임의의 물질 부분 또는 구조체를 포함할 수 있고, 예를 들어, 반도체 기판과 같은 베이스 기판 구조체, 또는 박막과 같이 베이스 기판 구조체 상에 있거나 위에 놓이는 층일 수 있다. 기판은 종래의 실리콘 기판 또는 반도체 물질의 층을 포함하는 다른 벌크 기판일 수 있다. 본 명세서에서 사용될 때, 용어 "벌크 w 기판"은 실리콘 웨이퍼뿐만 아니라, 실리콘-온-절연체(silicon-on-insulator; "SOI") 기판, 예컨대, 실리콘-온-사파이어(silicon-on-sapphire; "SOS") 기판, 실리콘-온-글래스(silicon-on-insulator; "SOI") 기판, 베이스 반도체 토대 상의 실리콘의 에피택셜층, 및 실리콘-게르마늄, 게르마늄, 갈륨 비소, 갈륨 질화물, 및 인듐 인화물과 같은 다른 반도체 또는 광전자 물질을 의미하고 포함한다. 기판은 도핑될 수 있거나 또는 도핑되지 않을 수 있다. 따라서, 기판은 패턴화되거나 또는 패턴화되지 않은, 임의의 특정한 베이스 구조체, 하부층 또는 상부층으로 제한되는 것으로 의도되는 것이 아니라, 오히려 임의의 이러한 층 또는 베이스 구조체, 그리고 층 및/또는 베이스 구조체의 임의의 조합물을 포함하는 것으로 고려된다.
센서가 플라즈마 작동 동안 작동되도록 요구될 수 있기 때문에, 이 실시형태는 진공 환경에서 플라즈마를 발생시키기 위해 사용되는 무선 주파수(RF) 전자기장을 고려할 수 있다. RF 작동은 낮은 ㎒ 주파수(예를 들어, 1㎒) 내지 초고주파(very high frequency; VHF) 작동(예를 들어, 100㎒)의 범위일 수 있다. 플라즈마의 비선형 거동의 결과로서, 여기 주파수의 고조파가 생성되고, 이는 434-MHz 중심의 그리고 2.45-㎓ 중심의 ISM 대역 근처의 주파수에서의 SAW-태그 센서의 작동에 영향을 줄 수 있다. 조절을 위해, 신호 필터링은 검출된 신호에 대한 고조파 기여를 제거하기 위해 채용될 수 있다. 예로서, RF 여기 주파수가 약 13.56㎒인 경우, 플라즈마의 결과로서의 고조파 성분은 2.45㎓ 구역(그리고 더 일반적으로는 2㎓ 초과) 내에서 상대적으로 중요하지 않다. 그러나, 더 높은 RF 여기 주파수에서, 고조파 성분은 더 중요해질 수 있고, 센서 작동에 영향을 줄 수 있다. 2㎓ 초과의 작동에 대응하는 유리한 조건에 있더라도, RF 필터링은 플라즈마 공급원으로 인한 모든 원하지 않은 기여를 거부하기 위해 사용될 수 있고, 본 발명자는 특히 플라즈마 전력이 70와트(W)를 초과하는 경우, 활성 플라즈마 조건을 갖는 SAW 디바이스의 성공적인 모니터링을 관찰하였다. 예를 들어, RF 필터링은 50W를 초과하는 플라즈마 전력 조건에 대해 채용될 수 있다.
이전에 언급된 바와 같이, 위의 내용은 수개의 실시형태에 따라, 전자 디바이스 제작 시의 특성의 실시간 감지를 위한 장치를 설명한다. 전자 디바이스 제작 시스템은 플라즈마를 포함할 수 있거나 또는 포함하지 않을 수 있는 기상 환경에서, 기판, 예컨대, 200㎜ 또는 300㎜ 기판을 처리할 수 있는 반도체 디바이스 장비를 포함할 수 있다. 반도체 제작 시에, 플라즈마는 기판 상의 물질의 증착 또는 기판으로부터의 물질의 에칭을 보조하기 위해 사용될 수 있다. 증착 또는 에칭, 또는 증착과 에칭 둘 다를 위한, 플라즈마 처리 시스템의 실시예가 아래에 설명되고, 도 17a 내지 도 17d에 도시된다.
도 17a 내지 도 17d는 공정 기체의 플라즈마 여기를 가능하게 하기 위해 사용될 수 있는 수개의 플라즈마 처리 시스템을 제공한다. 도 17a는 용량성 결합 플라즈마(capacitively coupled plasma; CCP) 시스템을 예시하고, 플라즈마는 상부판 전극(upper plate electrode; UEL)과 하부판 전극(lower plate electrode; LEL) 사이에서 기판에 인접하여 형성되고, 하부 전극은 또한 기판을 지지 및 유지하기 위한 정전 척(electrostatic chuck; ESC)으로서 역할을 한다. 플라즈마는 무선 주파수(RF) 전력을 전극 중 적어도 하나의 전극에 결합함으로써 형성된다. 도 17a에 도시된 바와 같이, RF 전력은 상부 전극과 하부 전극 둘 다에 연결되고, 전력 결합은 상이한 RF 주파수를 포함할 수 있다. 대안적으로, 다수의 RF 전원이 동일한 전극에 결합될 수 있다. 게다가, 직류(direct current; DC) 전력이 상부 전극에 결합될 수 있다.
도 17b는 유도성 결합 플라즈마(inductively coupled plasma; ICP) 시스템을 예시하고, 플라즈마는 유도성 요소(예를 들어, 평면 또는 솔레노이드/나선 코일)와 하부판 전극(LEL) 사이에서 기판에 인접하여 형성되고, 하부 전극은 또한 기판을 지지하고 유지하기 위한 정전 척(ESC)으로서 역할을 한다. 플라즈마는 무선 주파수(RF) 전력을 유도성 결합 요소에 결합함으로써 형성된다. 도 17b에 도시된 바와 같이, RF 전력은 유도성 요소 및 하부 전극 둘 다에 결합되고, 전력 결합은 상이한 RF 주파수를 포함할 수 있다.
도 17c는 표면파 플라즈마(surface wave plasma; SWP) 시스템을 도시하고, 플라즈마는 슬롯형 평면 안테나와 하부판 전극(LEL) 사이에서 기판에 인접하여 형성되고, 하부 전극은 또한 기판을 지지하고 유지하기 위한 정전 척(ESC)으로서 역할을 한다. 플라즈마는 도파관 및 동축선을 통해 마이크로파 주파수의 무선 주파수(RF) 전력을 슬롯형 평면 안테나에 결합함으로써 형성된다. 도 17c에 도시된 바와 같이, RF 전력은 슬롯형 평면 안테나와 하부 전극 둘 다에 결합되고, 전력 결합은 상이한 RF 주파수를 포함할 수 있다.
도 17d는 원격 플라즈마 시스템을 도시하고, 플라즈마는 기판으로부터 떨어진 구역에서 형성되고 원격 플라즈마 공급원으로부터 기판에 인접한 처리 구역으로의 대전된 입자의 수송을 방해하도록 배치된 필터에 의해 기판으로부터 분리된다. 기판은 기판을 유지하기 위한 정전 척(ESC)으로서 역할을 하는 하부판 전극(LEL)에 의해 지지된다. 플라즈마는 무선 주파수(RF) 전력을 원격에 위치된 구역에 인접한 플라즈마 생성 디바이스에 결합함으로써 형성된다. 도 9d에 도시된 바와 같이, RF 전력은 원격 구역에 인접한 플라즈마 생성 디바이스와 하부 전극 둘 다에 결합되며, 전력 결합은 상이한 RF 주파수를 포함할 수 있다.
도시되지는 않지만, 도 17a 내지 도 17d의 플라즈마 처리 시스템은 처리 챔버의 내부면을 보호하기 위한 코팅되고 교체 가능한 부품 설계를 포함하는 다른 부품을 포함할 수 있다. 이러한 부품은, 처리 환경을 둘러싸고, 질의기와 설치된 기판 간의 신호 교환을 잠재적으로 방해하는, 증착 실드, 배플판 조립체, 밀폐 실드 등을 포함할 수 있다.
도 17a 내지 도 17d의 플라즈마 처리 시스템은 설명된 단계적 이온/라디칼 과정을 구현하기 위한 다양한 기법을 예시하는 것으로 의도된다. 설명된 시스템의 조합과 변형 둘 다를 포함하는 다른 실시형태가 고려된다.
이하의 청구범위에서, 종속항 제한 사항 중 어느 하나는 독립항 중 어느 하나로부터 종속될 수 있다.
전술한 설명에서, 처리 시스템의 특정한 기하학적 구조 및 그 내부에서 사용되는 다양한 컴포넌트 및 과정의 설명과 같은, 특정한 상세 사항이 제시되었다. 그러나, 본 명세서의 기법은 이 특정한 상세 사항으로부터 벗어나는 다른 실시형태로 실시될 수 있고, 이러한 상세 사항은 설명을 위한 목적이며 제한 사항이 아님을 이해해야 한다. 본 명세서에 개시된 실시형태는 첨부된 도면을 참조하여 설명되었다. 유사하게, 설명을 위한 목적으로, 완전한 이해를 제공하기 위해 구체적인 수, 물질 및 구성이 제시되었다. 그럼에도 불구하고, 실시형태는 이러한 구체적인 상세 사항 없이 실시될 수 있다. 실질적으로 동일한 기능적 구성을 가진 컴포넌트는 유사한 참조 부호로 표기되고, 따라서 임의의 중복 설명이 생략될 수 있다.
다양한 실시형태의 이해를 돕기 위해 다양한 기법이 다수의 별개의 작동으로서 설명되었다. 설명의 순서는 이 작동이 반드시 순서에 의존하는 것임을 의미하는 것으로 해석되어서는 안된다. 실제로, 이들 작동은 제시된 순서로 수행될 필요가 없다. 설명된 작동은 설명된 실시형태와는 다른 순서로 수행될 수 있다. 다양한 부가적인 작동이 수행될 수 있고 그리고/또는 설명된 작동은 부가적인 실시형태에서 생략될 수 있다.
본 명세서에서 사용될 때 "워크피스", "기판", 또는 "타깃 기판"은 일반적으로 본 발명에 따라 처리되는 대상물을 지칭한다. 기판은 디바이스, 특히 반도체 또는 다른 전자 디바이스의 임의의 물질 부분 또는 구조체를 포함할 수 있고, 예를 들어, 반도체 웨이퍼와 같은 베이스 기판 구조체, 레티클, 또는 박막과 같이 베이스 기판 구조체 상에 있거나 위에 놓이는 층일 수 있다. 따라서, 기판은 패턴화되거나 또는 패턴화되지 않은, 임의의 특정한 베이스 구조체, 하부층 또는 상부층으로 제한되는 것이 아니라, 오히려 임의의 이러한 층 또는 베이스 구조체, 그리고 층 및/또는 베이스 구조체의 임의의 조합물을 포함하는 것으로 고려된다. 설명은 특정한 유형의 기판을 언급할 수 있지만, 이는 단지 예시적인 목적을 위한 것이다.
당업자는 또한 본 발명의 동일한 목적을 여전히 달성하면서 위에서 설명된 기법의 작동에 대해 많은 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 변경은 본 개시내용의 범위에 의해 포함되는 것으로 의도된다. 이와 같이, 본 발명의 실시형태의 전술한 설명은 제한적인 것으로 의도되지 않는다. 오히려, 본 발명의 실시형태에 대한 임의의 제한 사항은 이하의 청구범위에 제시된다.

Claims (20)

  1. 제작 시스템에서의 제작 과정 동안의 특성의 실시간 감지를 위한 장치로서,
    처리 챔버 내에 장착되도록 구성된 센서로서, 상기 처리 챔버가 처리 환경을 적어도 부분적으로 둘러싸고 에워싸는 구조체를 갖고, 상기 센서에는 상기 챔버의 할당된 구역의 물리적 또는 화학적 특성을 모니터링하도록 상기 처리 챔버의 특정한 구역이 할당되는, 센서; 및
    (1) 요청 펄스 신호를 상기 센서로 전송하는 것(상기 요청 펄스 신호는 지정된 주파수 대역과 연관됨) 및 (2) 상기 챔버의 상기 할당된 구역에서 상기 물리적 또는 화학적 특성의 변동의 실시간 모니터링을 제공하는 상기 센서로부터 고유하게 식별 가능한 센서 응답 신호를 수신하는 것을 포함하는 고주파수 질의 시퀀스(interrogation sequence)를 사용하여 상기 센서에 무선으로 질의하도록 구성된 부품을 가진 판독기 시스템을 포함하되,
    상기 처리 챔버의 구조체는 상기 요청 펄스 신호의 전송 후 바로 상기 판독기 시스템에 의해 수신되는 간섭 응답 신호를 생성하고,
    상기 센서는 상기 구조체로부터 상기 간섭 응답 신호의 지속 시간을 초과하는 지연 시간 동안 상기 센서 응답 신호를 지연시키도록 설계되는, 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제작 시스템은 반도체 제작 시스템, 또는 비-반도체 제작 시스템을 포함하는, 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제작 시스템은 반도체 디바이스, 광디바이스, 광-방출 디바이스, 광-흡수 디바이스 또는 광-검출 디바이스의 제작을 가능하게 하는, 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제작 시스템은 금속성, 반-금속성, 비-금속성, 폴리머, 세라믹, 또는 유리 또는 유리상 워크피스의 제작을 가능하게 하는, 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 지연 시간은 0.5 밀리초(msec)를 초과하는, 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 지연 시간은 1 msec를 초과하는, 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 지연 시간의 범위는 1 msec 내지 1.5 msec인, 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제작 시스템의 상기 처리 환경 내에 배치될 워크피스를 더 포함하되, 상기 센서는 상기 워크피스 상에 장착되는, 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    고유하게 규정된 복수의 주파수 대역으로 그룹화되고 할당된 다수의 센서를 더 포함하되, 상기 다수의 센서는 상기 지정된 주파수 대역에 할당된 상기 센서를 포함하는, 장치.
  10. 제8항에 있어서, 각각의 센서는 표면 탄성파(surface acoustic wave; SAW) 지연선 디바이스를 포함하고, 상기 워크피스는 LiNbO3, LiTaO3 또는 La3Ga5SiO14를 포함하는, 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 물리적 또는 화학적 특성은 온도 또는 차등 온도를 포함하는, 장치.
  12. 제1항에 있어서, 각각의 센서는 표면파를 여기시키고 후속하여 검출하기 위한 연계형 변환기, 및 표면파를 회절시키고 다시 상기 연계형 변환기를 향하여 반사시키기 위한 하나 이상의 반사기 군을 포함하되, 상기 하나 이상의 반사기 군은 파 전파 경로를 따라 사전 결정된 거리만큼 상기 연계형 변환기로부터 이격되는, 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 연계형 변환기는 각각의 센서와 상기 판독기 시스템 간에서 신호를 수신하고 전송하기 위한 적어도 하나의 안테나에 연결되는, 장치.
  14. 제12항에 있어서, 각각의 센서의 상기 하나 이상의 반사기 군은 일련의 2개 이상의 별개의 에코 임펄스 응답을 나타내는 시간 영역에서 임펄스 응답 신호를 생성하도록 배치되는, 장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 하나 이상의 반사기 군은 상기 연계형 변환기의 동일한 측면에 위치되는, 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 지정된 주파수 대역의 스펙트럼 범위는 100㎒ 미만인, 장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 판독기 시스템은,
    상기 지정된 주파수 대역 이외의 주파수에서의 신호를 거부하기 위한 제1 무선 주파수(radio frequency; RF) 필터를 더 포함하는, 장치.
  18. 제1항에 있어서, 상기 처리 환경은 기상 플라즈마 환경을 포함하는, 장치.
  19. 제1항에 있어서, 상기 제작 시스템은 에칭 시스템, 증착 시스템, 도금 시스템, 세정 시스템, 회분화 시스템, 열처리 시스템, 리소그래픽 코팅 시스템 또는 폴리싱 시스템인, 장치.
  20. 제1항에 있어서, 상기 간섭 응답 신호에 대한, 상기 센서 응답 신호의 신호-대-잡음비는 5㏈를 초과하는, 장치.
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