腔室中低轮廓传感器组件

技术领域

本公开内容的一些实施方式总体涉及腔室中低轮廓(low-profile)传感器组件，所述腔室中低轮廓传感器组件测量腔室内的环境条件。实施方式另外涉及用于确定处理腔室内压力及/或流量分布的系统及方法。

背景

在许多类型的处理系统中使用腔室。这样的腔室的实例包括蚀刻腔室、沉积腔室(包括用于原子层沉积、化学气相沉积或上述沉积的等离子体增强版本的腔室)、退火腔室及类似者。通常，将诸如半导体晶片的基板放置于腔室中，设定且维持腔室中的条件以处理基板。大体而言，有利地将处理差异最小化，诸如所沉积层的厚度及跨晶片的蚀刻深度。

将跨晶片的工艺差异最小化取决于控制影响工艺的参数，诸如晶片表面温度、气流速率及腔室压力。跨晶片的处理参数的变化在晶片处理期间可造成不均匀处理或其他负面影响。

通常，通过评估试验晶片或执行模拟而非直接测量参数，测量处理参数的变化。举例而言，可在不同标称腔室压力下处理的一系列晶片中每一晶片上的若干点处测量化学气相沉积(CVD)层的厚度，以评估压力对层厚度的影响。通常在腔室的单一点处通过压力计测量标称腔室压力。然而，标称腔室压力不一定表示晶片表面处的实际压力或局部压力变化，局部压力变化可由于气流的动态效应而跨晶片表面出现。

概述

在示例性实施方式中，传感器组件可包括基板及一组传感器。所述一组传感器包括跨基板表面定位的压力传感器及/或流量传感器。所述一组传感器中的每一相应传感器经适配以测量贴近相应传感器的环境的相应压力或相应流量。所述一组传感器中的每一相应传感器可经进一步适配以输出与所测量的相应压力或所测量的相应流量相关联的相应信号。与由多个传感器测量的所测量的相应压力或所测量的相应流量相关联的相应信号一起提供跨基板表面的压力分布及/或跨基板表面的流量分布。

在示例性实施方式中，传感器系统可包括处理腔室及设置于处理腔室内的传感器组件，传感器组件可包括基板及一组传感器，所述一组传感器至少具有跨基板表面设置的压力传感器及/或流量传感器。所述一组传感器中的每一相应传感器可经适配以测量贴近每一相应传感器的环境的相应压力或相应流量。传感器系统可进一步包括与传感器组件通信耦接的处理装置。处理装置可经适配以接收所测量相应压力或所测量相应流量中的至少一者，并且确定处理腔室的压力分布或流量分布。

在示例性实施方式中，用于测量处理腔室内压力或流量分布的第一工艺可包括将传感器组件放置在处理腔室内。工艺可进一步包括使用一组传感器(所述一组传感器包括设置于传感器组件的表面上的压力传感器及/或流量传感器)来检测传感器组件的传感器中的每一者处的压力及/或流量。工艺可进一步包括将与相应传感器中的每一者的相应压力及/或相应流量及相应位置相关联的数据传输至处理装置。工艺可进一步包括通过处理装置基于所传输的数据确定处理腔室的压力分布及/或流量分布。

附图简要说明

通过实例的方式而非限制的方式图示本公开内容，附图的图中相同的标记表示相似的要素。应注意，本公开内容中对“一(an)”实施方式或“一个(one)”实施方式的不同提及不一定指相同的实施方式，这样的提及意味着至少一个。

图1图示根据本公开内容的方面的示例处理系统的简化俯视图。

图2描绘根据公开内容的方面的封入传感器组件的处理腔室的截面图。

图3图示根据公开内容的方面的传感器组件的简化俯视图。

图4A至图4B图示根据公开内容的方面的传感器组件的各种实施方式的截面图。

图5是根据公开内容的方面的传感器组件的罩(cover)的俯视透视图。

图6图示根据公开内容的方面的传感器系统的方框图。

图7是根据公开内容的方面的用于测量处理腔室内压力或流量分布的方法的流程图。

具体说明

传统地，当在处理腔室中处理诸如半导体晶片的基板时，标称腔室压力可能不准确地反映基板表面处的局部压力。举例而言，气体入口或喷嘴正对面的基板表面上的压力可大于标称腔室压力，通常在自晶片移除的腔室位置处测量所述标称腔室压力。诸如化学气相沉积(CVD)或蚀刻工艺之类的一些工艺对压力变化敏感。如果工艺的结果跨晶片不均匀，则可导致来自晶片的芯片的良率损失增加。随着装置几何尺寸变得更小并且随着基板大小变得更大，均匀处理的优势增加。

本公开内容的实施方式提供用于测量腔室内压力及/或流量的腔室中低轮廓传感器组件的装置及系统，和相关联的用于测量腔室内压力及/或流量的工艺。具体而言，本文公开的实施方式涉及针对测量处理腔室内传感器组件(例如传感器晶片)表面上的压力及/或流量的装置、系统及工艺。实施方式还涉及确定(例如计算)跨基板表面(例如跨传感器晶片的表面)的压力分布及/或流量分布。本公开内容的实施方式包括跨基板(例如传感器晶片)的多个传感器(例如压力传感器及/或流量传感器)，所述传感器测量贴近每一相应传感器的局部压力及/或流量。可一起使用一组压力及/或流量测量结果来确定腔室子区段及/或要处理的基板的具体的压力及/或流量分布。各种所公开的实施方式提供用于测量腔室的局部压力及/或流量的低轮廓装置及相关联的工艺，所述腔室具有障碍物(obstruction)(例如专用的处理设备)、紧密的空间、专用的环境(例如真空压力)及/或处理腔室共有的其他挑战。

各种实施方式可以是或采用包括基板及一组传感器的传感器组件。所述一组传感器包括跨基板表面定位的压力传感器及/或流量传感器。多个传感器中的每一相应传感器经适配以测量贴近每一相应传感器的环境的相应压力及/或相应流量。多个传感器中的每一相应传感器可经进一步适配以输出与所测量的相应压力及/或所测量的相应流量相关联的相应信号。与由多个传感器测量的所测量的相应压力和/或所测量的相应流量相关联的相应信号一起提供跨基板表面的压力分布及/或跨基板表面的流量分布。

在一些其他实施方式中，传感器组件可包括基板，所述基板可包括半导体晶片、印刷电路板(PCB)、外壳组件或上述项的组合。传感器组件的基板可经适配以由处理腔室的吸盘来吸附。传感器组件可包括位于所述一组传感器上及/或位于在所述一组传感器之间的基板上的封装层。封装层及所述一组传感器的组合可覆盖基板的表面，并且可经对准以形成近似平坦的表面。

在一些其他实施方式中，传感器组件可包括一或多个电路板，所述一组传感器连接至所述电路板。传感器可包括连接至电路板的数据储存装置。数据储存装置可经适配以接收且储存信号，所述信号表示或包括来自所述一组传感器的压力及/或流量测量结果。替代地或附加地，传感器组件可包括连接至电路板的无线通信电路。无线通信电路可经适配以将信号传输至远程处理装置。

在一些实施方式中，传感器组件可在所述一组传感器之外还包括额外的传感器。所述额外的传感器可经适配以检测环境条件是否满足阈值条件。传感器组件可进一步包括耦接至所述一组传感器及所述额外的传感器的微控制器。微控制器可经适配以自额外的传感器接收指示，所述指示是环境条件满足阈值条件。响应于接收指示，控制器可使所述一组传感器中的一或多者在开状态与关状态之间转换。在一个实施方式中，阈值条件可与环境的真空条件相关联。在一个实施方式中，使用所述一组传感器中的传感器的一者来确定是打开还是关闭所述一组传感器中的剩余传感器，而非使用额外的传感器来作出这样的确定。

在示例实施方式中，传感器系统可包括处理腔室及设置于处理腔室内的传感器组件，传感器组件可包括基板及一组传感器，所述一组传感器至少具有跨基板表面设置的压力传感器及/或流量传感器。所述一组传感器中的每一相应传感器可经适配以测量贴近相应传感器的环境的相应压力及/或相应流量。传感器系统可进一步包括与传感器组件通信耦接的处理装置。处理装置可经适配以接收所测量的相应压力及/或所测量的相应流量，并且确定处理腔室的压力分布及/或流量分布。

在示例实施方式中，用于测量处理腔室内的压力或流量分布的第一工艺可包括将传感器组件放置在处理腔室内。工艺可进一步包括使用一组传感器(所述一组传感器包括设置于传感器组件表面上的压力传感器及/或流量传感器)来检测传感器组件的传感器中的每一者的压力及/或流量。工艺可进一步包括将与相应传感器中的每一者的相应压力及/或相应流量相关联的数据及相应位置传输至处理装置。工艺可进一步包括通过处理装置基于所传输的数据确定跨传感器组件及/或处理腔室的表面的压力分布及/或流量分布。

这些及类似的实施方式提供装置处理及制造领域的多个优点及改良，其中在腔室内执行依赖于压力及/或流量的工艺(例如制造工艺、真空腔室工艺等)。举例而言，这些优点包括腔室内更准确的压力及流量测量、蚀刻深度及/或层厚度的更准确控制、自压力及流量测量更快的数据接收、和用于具体腔室条件的改良的电力节省。

相比于传统传感器，实施方式的传感器组件可提供更准确的压力及流量测量。举例而言，传感器组件可提供跨基板(例如晶片)表面的局部测量。组件可包含一组传感器(例如10个或更多个)，且包括低轮廓组件(例如高度小于2mm)。相比于经设计以测量整个腔室的压力的全局(global)传感器，这可提供更精确的局部测量。另外，低轮廓组件可允许将传感器装配于腔室处理设备(喷头、吸盘、沉积装置、蚀刻装置、其他传感器等)之间在要处理的基板的位置处并且在工艺条件期间测量跨基板的压力及/或流量。另外，传感器组件可提供压力及/或流量的实际测量，而非不直接测量腔室内具体位置处的压力及/或流量的预测及模拟。

传感器组件可对腔室内的压力及流量测量提供更快的数据接收。举例而言，传感器组件可提供按需(on demand)测量或可与腔室工艺或操作(例如制造、沉积、蚀刻等)同时发生的测量。传感器组件可包括通信电路以在完成腔室工艺之前将数据传输至腔室之外以用于处理。另外，传感器组件可包括本地数据储存，所述本地数据储存保持各种测量结果，在完成工艺之后可分析所述测量结果。

传感器组件可提供腔室传感器系统的改良的电力节省。传感器组件可包括额外的传感器，所述额外的传感器可耦接至组件上的一组传感器。所述额外的传感器可测量腔室，并且检测是否满足环境条件(例如是否达到阈值真空压力，是否达到阈值温度等)。所述额外的传感器可提供信号，所述信号引起控制器在满足腔室条件时将所述一组传感器中的一或多者打开及/或关闭。传感器的功率可由腔室的环境条件控制。如果在整个腔室工艺期间打开，则传感器组件上的所述一组传感器可持续汲取电力。本公开内容的一些实施方式显示，可如何通过等待打开所述一组传感器直至腔室满足期望的目标条件并且在腔室中不再存在目标条件时关闭所述一组传感器来节省电力。

图1图示根据本公开内容的方面的示例处理系统100的简化俯视图。处理系统100包括工厂接口101，多个基板盒(例如前开式舱(FOUP)及侧储存舱(SSP))可耦接到工厂接口101以将基板(例如晶片，例如硅晶片)传送至处理系统100中。FOUP、SSP及其他基板盒可统称为储存位置。在一些实施方式中，除了要处理的晶片以外，基板盒102中的一或多者还可包括一或多个传感器晶片110，传感器晶片110具有设置在传感器晶片110上或整合在传感器晶片110中的传感器组件。可使用传感器晶片110的传感器组件测量环境的压力及/或流量。举例而言，可使用传感器晶片110测量一或多个处理腔室107及其他隔室及腔室内的压力或流量，如将讨论的。工厂接口101也可使用与传送要处理及/或已处理晶片相同的功能将传感器晶片110传送至处理系统100中或自处理系统100传送出，如将解释的。

处理系统100还可包括第一真空端口103a、103b，第一真空端口103a、103b可将工厂接口101耦接至相应的站104a、104b，站104a、104b可以是(例如)除气腔室及/或装载锁定。第二真空端口105a、105b可耦接至相应的站104a、104b，并且设置于站104a、104b与传送腔室106之间，便于将基板传送至传送腔室106中。传送腔室106包括多个处理腔室107(也称为工艺腔室)，处理腔室107设置于传送腔室106周围且耦接至传送腔室106。经由相应的端口108(诸如狭缝阀或类似者)将处理腔室107耦接至传送腔室106。

处理腔室107可包括蚀刻腔室、沉积腔室(包括原子层沉积腔室、化学气相沉积腔室、物理气相沉积腔室及/或上述腔室的等离子体增强版本)、退火腔室及/或类似者中的一或多者。举例而言，处理腔室107可包括腔室部件，诸如喷头或吸盘(例如静电吸盘)。

在各种实施方式中，工厂接口101包括工厂接口机器人111。工厂接口机器人111可包括机械臂，机械臂可以是或包括选择顺应性装配机械臂(SCARA)机器人，诸如2连杆SCARA机器人、3连杆SCARA机器人、4连杆SCARA机器人等。工厂接口机器人111可包括在机械臂的一端上的终端受动器。终端受动器可经配置以拾取且搬运(handle)具体的物件，诸如晶片。工厂接口机器人111可经配置以在基板盒102(例如FOUP及/或SSP)与站104a、104b(例如，站104a、104b可以是装载锁定)之间传送物件。

传送腔室106包括传送腔室机器人112。传送腔室机器人112可包括机械臂，机械臂具有在机械臂的一端处的终端受动器。终端受动器可经配置以搬运特定的物件，诸如晶片、边缘环、环配件及/或传感器晶片110。传送腔室机器人112可以是SCARA机器人，但比一些实施方式中的工厂接口101机器人111具有较少的连杆及/或较小的自由度。

处理系统可包括在处理腔室107中的一或多个射频(RF)天线129。在一些实施方式中，可将RF天线129设置于处理腔室107的壁上，或设置于处理腔室107的壁中。在一些实施方式中，可将RF天线设置于腔室部件内。举例而言，可将RF天线129设置于处理腔室的吸盘(例如静电吸盘)或喷头内。可将一或多个RF天线129附加或替代地设置于传送腔室106内、装载锁定(例如装载锁定104a、104b)内、工厂接口101内及/或盒102内。或者，可将RF天线129设置于处理腔室107外侧，并且耦接至控制器109。

可将RF天线129通信耦接至传感器晶片110上的传感器组件。举例而言，可将RF信号自RF天线129发送至传感器晶片110上的传感器组件，并且返回信号(return signal)可由传感器组件产生且由相同RF天线或另一RF天线129接收。返回信号可包括信息，所述信息指示设置在处理腔室、装载锁定、传送腔室等内(例如在传感器组件的表面上)的环境的压力及/或流量的测量结果。可将RF天线129连接至产生RF信号及/或接收RF信号的收发器。在一些实施方式中，将与处理腔室相关联的一或多个RF天线连接至RF发射器，并且将与处理腔室相关联的一或多个RF天线连接至RF接收器。在一些实施方式中，传感器晶片110包含功率部件(例如电池、电源)。在一些实施方式中，传感器晶片110可不包括任何功率部件(例如任何电池)，而是由通过RF天线129产生的所接收的RF信号来提供功率。在一些实施方式中，传感器晶片110可以是无源(passive)装置。

控制器109可控制处理系统100的各种方面，并且可通信耦接至RF天线129。控制器109可以是及/或包括计算装置，诸如个人计算机、服务器计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、微控制器等。控制器109可包括一或多个处理装置，诸如微处理器、中央处理单元或类似者。更特定而言，处理装置可以是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器或实施其他指令集的处理器或实施指令集组合的处理器。处理装置也可以是一或多个专用处理装置，诸如专用集成电路(ASIC)、场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器或类似者。

虽然未图示，但是控制器109可包括数据储存装置(例如一或多个盘驱动器及/或固态驱动器)、主存储器、静态存储器、网络接口及/或其他部件。控制器109可执行指令以执行本文描述的方法及/或实施方式中的任何一者或多者。可将指令储存于计算机可读取储存介质上，计算机可读储存介质可包括主存储器、静态存储器、辅助储存器及/或处理装置(在执行指令期间)。举例而言，控制器109可执行指令以启动位于不同储存位置、工厂接口101、装载锁定或站104a、104b、传送腔室106及/或任何处理腔室107内的一或多个RF天线129。控制器109可进一步经由RF天线129将指令发送至传感器晶片110，以控制何时打开传感器，何时传感器进行测量和传感器要测量什么(例如压力或流量)。举例而言，指令对于组件的每一传感器可包括关于何时打开、何时测量及/或何时关闭的单独指示。控制器109随后可接收由传感器晶片110上传感器组件产生的返回RF信号，并且可分析所接收的RF信号。传感器组件中的每一者可经配置以测量特定的环境性质(诸如压力或流量)，并且输出指示特定环境性质的测量结果的RF信号。另外，传感器晶片上的多个不同的传感器组件可经配置以测量不同的位置或环境性质。控制器109可接收RF信号，并且确定基于所接收RF信号而测量的一种环境性质(或多种环境性质)的测量值(例如振幅、相位(phase)、频率及/或时间延迟的测量值)。或者，传感器组件可测量环境性质，并且以本地的方式储存测量数据(例如储存于传感器组件的本地数据储存上或自己储存于传感器组件的传感器内)，并且在自处理系统100取回传感器晶片110时获取数据。

图2描绘根据公开内容的方面的封入传感器组件244(例如图1的传感器晶片110)的处理腔室200(例如半导体处理腔室)的截面图。处理腔室200可以是蚀刻腔室、沉积腔室(包括原子层沉积、化学气相沉积、物理气相沉积及/或上述沉积的等离子体增强版本)、退火腔室及/或类似者中的一或多者。举例而言，处理腔室200可以是用于等离子体蚀刻反应器(也称为等离子体蚀刻器)、等离子体清洁器等的腔室。腔室部件的实例可包括基板支撑组件248、静电吸盘(ESC)、环(例如工艺配件环或单一环)、腔室壁、底座、喷头230、气体分配板、衬垫、衬垫配件、屏蔽物、等离子体屏(plasma screen)、流量均衡器、冷却底座、腔室观察口、腔室盖、喷嘴、工艺配件环等。

在一个实施方式中，处理腔室200包括腔室主体202及封入内部容积206的喷头230。喷头230可包括或可不包括气体分配板。举例而言，喷头230可以是多件(multi-piece)喷头，所述多件喷头包括喷头底座及结合至喷头底座的喷头气体分配板。或者，在一些实施方式中可用盖或喷嘴替换喷头230，或在其他实施方式中用多个饼形喷头隔室及等离子体产生单元替换喷头230。腔室主体202可由铝、不锈钢或其他合适的材料制成。腔室主体202通常包括侧壁208及底部210。

可在腔室主体202中限定排放端口226，并且排放端口226可将内部容积206耦接至泵系统228。泵系统228可包括一或多个泵及节流阀，利用所述一或多个泵及节流阀来抽空且调节处理腔室200的内部容积206的压力。

喷头230可在腔室主体202的侧壁208上及/或在腔室主体的顶部上得到支撑。可打开喷头230(或盖)，以允许进出处理腔室200的内部容积206，并且喷头230(或盖)可在关闭时提供对处理腔室200的密封。气体面板260可耦接至处理腔室200，以经由喷头230或盖及喷嘴将工艺气体及/或清洁气体提供至内部容积206。喷头230可用于处理腔室，所述处理腔室用于电介质蚀刻(电介质材料的蚀刻)。喷头230包括遍及喷头230的多个气体输送孔260。喷头230可以是铝、阳极化铝、铝合金(例如Al 6061)或阳极化铝合金。在一些实施方式中，喷头包括结合至喷头的气体分配板(GDP)。举例而言，GDP可以是Si或SiC。GDP可另外包括与喷头中的孔对齐的多个孔。

可用于在处理腔室200中处理基板的处理气体的实例包括含卤素气体，诸如C

基板支撑组件248设置于喷头230下方的处理腔室200的内部容积206中。基板支撑组件248在处理期间保持传感器组件244(例如晶片)。基板支撑组件248可包括在处理期间固定传感器组件244的静电吸盘、结合至静电吸盘的金属冷却板及/或一或多个额外的部件。内衬垫(未展示)可覆盖基板支撑组件148的周边。内衬垫可为耐受含卤素气体的材料，诸如Al

传感器组件244设置于处理腔室200的内部容积206内。传感器组件244可设置于喷头230与支撑组件248之间。传感器组件244可包括半导体层、印刷电路板及/或能够由吸盘(例如支撑组件248的静电吸盘)吸附的外壳组件，或由半导体层、印刷电路板及/或能够由吸盘(例如支撑组件248的静电吸盘)吸附的外壳组件组成。传感器组件244可包括具有一组传感器250A至250G的基板，所述一组传感器250A至250G包括设置于基板表面上的压力传感器及/或流量传感器。所述一组传感器可经设计以在跨传感器组件244表面定位的点处测量内部容积206的压力及/或流量。

在一些实施方式中，传感器组件244可包括控制器254，控制器254可包括具有RF天线的无线通信电路，所述RF天线经设计以将与内部容积206的压力及/或流量测量结果相关联的数据传输至处理装置(例如图6的计算装置630)。

在一些实施方式中，处理装置(例如数据读取器或射频识别(RFID)读取器)耦接至RF天线256。在一些实施方式中，RF天线256可设置于侧壁208或支撑组件248上或整合到侧壁208或支撑组件248中，以自传感器组件244接收RF信号。或者，可将RF天线256设置于处理腔室200外侧。RF天线256可经配置以接收自传感器组件244传输的RF信号。RF天线256可耦接至控制器258，控制器258可经配置以控制RF天线256且将信号发送至传感器组件244，以控制控制器254、传感器252及一或多个传感器250A至250G的操作。在其他实施方式中，传感器组件244可经设计以经由耦接至传感器组件244及处理装置的电路将测量数据传送至处理装置。举例而言，可将电路设置于支撑组件248内，支撑组件248耦接至传感器组件244并且能够将数据传输出处理腔室200。

传感器252可设置于传感器组件244上。传感器252可经由电路耦接至传感器组件244或无线地通信耦接至传感器组件244。或者，如图2中所示，可将传感器252整合至传感器组件244中。传感器252可经设计以测量内部容积206的环境条件(例如压力、温度、流量等)。传感器252可确定何时满足内部容积206的阈值条件(例如真空条件、高于或低于阈值压力、温度、流量等)。传感器252可耦接至控制器254(例如微控制器)。控制器254可经配置以控制将传感器250A至250G打开或关闭。另外，控制器254可控制耦接至传感器组件244的通信电路的打开/关闭状态。控制器可耦接至存储器或包含存储器，所述存储器经配置以储存数据(例如传感器测量数据)。可经由处理电路(例如运算放大器、模拟-数字转换器、采样及逻辑电路等)耦接控制器254、传感器252、数据储存及传感器组件244的其他元件。

响应于确定阈值条件得到满足，传感器244与传感器组件244通信，以将设置于传感器组件244上的一或多个传感器的状态在关闭状态与打开状态之间转换。举例而言，当内部容积206已到达阈值压力(例如真空压力)时，可希望测量处理腔室200的压力及/或流量。应注意，传感器组件244上的传感器可自设置于传感器组件244上或整合于传感器组件244中的电源汲取电力。另外，由于所期望的腔室条件(例如真空条件)以及腔室大小及腔室部件的位置，所述传感器(例如压力及/或流量传感器)相比于传统的传感器汲取电力更多(例如1mW或10mW)。举例而言，喷头230可设置为紧密贴近(10至50mm)于支撑组件248。这可要求传感器组件仅包括能够装配于喷头230与支撑组件248之间的低轮廓的传感器。如以下的实施方式中将讨论的，相比于腔室的大小及/或环境条件不受限制的传统传感器，低轮廓传感器可汲取更多电力。在其他实施方式中，传感器244可在不再满足阈值条件(例如真空条件，高于或低于阈值压力、温度、流量等)时与传感器组件244通信，且与传感器组件通信以打开及/或关闭传感器组件244的一或多个传感器。

在一些实施方式中，传感器250A至250G开始于关闭状态。腔室一旦满足临界条件，传感器252将向控制器254指示在腔室内满足阈值条件。控制器254随后可将传感器250A至250B中的一或多者的状态在打开与关闭之间改变。控制器254可控制传感器组件244上的通信电路。应注意，通过保留电力直至内部容积206满足阈值条件，给定操作需要更少的电力。

图3图示根据公开内容的方面的传感器组件300的简化俯视图。传感器组件可包括基板310。基板可以是硅晶片，或可由玻璃、陶瓷、印刷电路板材料或其他材料制成。基板310也可以是印刷电路板(PCB)或封闭外壳。晶片或其他基板可更小，诸如150mm的晶片，或更大，诸如300mm的晶片。若干个传感器320A至320L(例如压力及/或流量传感器)整合于基板310中或附接至基板310。举例而言，可用诸如环氧树脂之类的粘合剂来附接压力传感器。或者，可使用诸如硅酮(silicone)或氨基甲酸酯(urethane)粘合剂之类的其他粘合剂将传感器302A至302L附接至基板310。

在一些实施方式中，可将传感器302A至302L整合于基板中。举例而言，可将传感器制造于基板310上(例如使用平版印刷术步骤、蚀刻步骤等)。形成基板310及/或形成基板310与传感器302A至302L的组合可包括执行光刻胶沉积操作以在半导体材料上沉积光刻胶，执行图案化操作(例如用平版印刷术装置)以固化光刻胶的选择性部分，和执行蚀刻操作(例如在蚀刻腔室中)以蚀刻掉光刻胶的或是固化部分或是未固化部分。可随后(例如在沉积腔室中)执行沉积工艺(例如原子层沉积、物理气相沉积、化学气相沉积等)，以在半导体材料上或在形成于半导体材料上的光刻胶上沉积导电层(例如金属层)、传感器302A至302L、通信电路306、控制器308或电路304。随后可执行选择性蚀刻工艺(例如在蚀刻腔室中)以移除光刻胶及在光刻胶上形成的导电材料，留下传感器302A至302L、通信电路306、控制器308或电路304中的一或多者。可执行半导体制造及/或其他制造操作的多个序列，以在基板310上形成传感器。

在一些实施方式中，可将基板310设计或制造为低轮廓的(例如高度为2-10mm、2-5mm、2-3mm、4-8mm等)。带有传感器302A至302L的基板310可组合为低轮廓的(例如高度为2-15mm、2-5mm、4-8mm、

传感器302A至302L可包括各种传感器，诸如电容传感器、压阻传感器、微机电系统(MEMS)传感器等。传感器302A至302L可以是压力传感器及/或流量传感器。压力传感器可以是绝对压力传感器，所述绝对压力传感器通常具有在膜片的一侧上密封的参考压力。举例而言，对于有限的压力范围(例如10

可经由电路304将传感器302A-302L彼此电连接。电路304可包含一系列电路、电路板(例如PCB)或上述项的组合，以将一或多个传感器302A至302L彼此电耦接。举例而言，电路304可包括互连线，所述互连线焊接至传感器302A至302L上的引线管脚及/或PCB上形成的引线。

传感器组件300可包括控制器308。控制器308可包括一或多个处理装置，诸如微处理器、中央处理单元或类似者。更特定而言，处理装置可以是复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器或实施其他指令集的处理器或实施指令集组合的处理器。处理装置也可以是一或多个专用处理装置，诸如专用集成电路(ASIC)、场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器或类似者。在一个实施方式中，控制器为芯片上系统(SoC)，芯片上系统包括处理器、存储器、无线模块(可选地包括天线)及/或其他部件。

控制器308可包括指令或工艺，所述指令或工艺管理或引导传感器302A至302L测量贴近每一相应传感器的环境的压力及/或流量。控制器308可协调在给定时间点处打开哪些传感器和哪些传感器要进行测量。控制器308可进一步接收包括来自传感器的测量数据的信号，并且经由通信电路306(例如天线)将包括测量数据(例如相应压力测量结果及/或相应流量测量结果)的信号传输至外部系统。通信电路306可包括RF天线。RF天线可允许在传感器组件300与外部处理装置(例如图6的计算装置630)之间输入及输出信号。RF天线可发送信号，所述信号包括具有由一或多个传感器302A至302L采取的一或多个测量结果的数据。在一个实施方式中，将通信电路306整合于控制器308中。

在一些实施方式中，控制器308可包括一或多个存储器装置(例如数据储存装置)，所述存储器装置可对应于易失性储存机制及/或非易失性储存机制的任何组合。存储器装置可储存由传感器302A至302L中的一或多者采取的测量数据。举例而言，在用一些处理腔室执行的一些工艺期间，可能无法或太难将信号传输出处理腔室。可经由一或多个存储器装置储存测量数据并且可存取测量数据，并且自处理腔室取回传感器组件300。

在一些实施方式中，控制器308包括无线模块，所述无线模块可使用诸如Zigbee、蓝牙、Wi-Fi等的无线通信协议进行无线通信。

图4A至图4B图示根据公开内容的方面的传感器组件400A至400B的各种实施方式的截面图。如图4A至图4B中所示，传感器组件可包括基板406。基板406可包括传统的半导体晶片材料(例如硅晶片)。或者，基板406可以是印刷电路板，基板406可具有盘形状。用于基板的其他可能的材料包括诸如铝或不锈钢的金属、诸如Al

可将外壳层404设置于基板406的顶部上。外壳层404可包括一或多个电路、电路板及/或导电装置，以与传感器402A至402E电耦接。举例而言，外壳层404可包括印刷电路板(PCB)或外壳组件。可将传感器402A至402E设置于外壳层404的表面上。可将传感器附接至外壳层404或整合于外壳层404中。或者，可省去外壳层404，并且可将传感器402A至402E附接至基板406或整合于基板406中。在一些实施方式中，省去基板406，并且外壳层404包括接触表面以接触处理腔室部件(例如吸盘)。

如图4A中所示，传感器组件400A可进一步包括罩408或覆盖层。罩408可形成与传感器402A至402E对准的一或多个孔洞(aperture)410A至410E。罩408可在传感器组件400A的顶侧上形成大体上平坦的表面，以促进处理腔室内的流动。或者，罩408的顶表面可形成一或多个直的通道及/或弯曲的通道，所述通道经设计以促进跨传感器组件400A表面的流动。

在一些实施方式中，罩是自传感器组件400A可移除的。或者，可将罩附接至传感器402A至402E或与传感器402A至402E整合。罩可包括陶瓷、金属材料或介电材料。举例而言，罩可包括诸如陶瓷之类的介电材料，所述介电材料可以是耐等离子体的且/或具有耐高温性或耐低温性。在一些实施方式中，罩为涂层。可使用的介电罩的实例包括Al

如图4B中所示，传感器组件400B可进一步包括封装层412。封装层412可设置于多个传感器上及/或在所设置的传感器402A至402E之间的外壳层404或基板层406(例如在省去外壳层的情况下)上。

封装层412可包括陶瓷、金属材料、介电材料或聚合物。举例而言，封装层412可包括介电材料，介电材料可以是耐等离子体的且/或具有耐高温性或耐低温性。可用于封装层412的介电材料的实例包括Al

在一些实施方式中，罩408及/或封装层412可经设计以防止自传感器组件至腔室的污染。通常，工艺腔室被构建为具有特殊的参数(例如温度、压力、真空能力)，所述参数可受到晶片的元素的影响。举例而言，可保护腔室不受与传感器组件400A至400B(例如基板)相关联的不想要的化学物质及颗粒的影响。

图5是根据公开内容的方面的传感器组件(例如图3的传感器组件300)的罩500的俯视透视图。如参考图4所讨论的，罩500可设置于基板顶部上方，并且可封入一或多个传感器(例如图3的传感器302A至302L)或设置于基板上或基板中的传感器组件。罩可形成近似平坦的表面。罩可形成一或多个孔洞504A至504B，所述孔洞经设计以与一或多个传感器对准并且允许传感器暴露于环境(例如图2的内部容积206)。罩可经设计以引导跨传感器组件表面的流动。举例而言，罩可包括一或多个弯曲表面，以使腔室的流量或压力分布流线化(streamline)，以模拟要在腔室中处理的晶片的代表性流量或压力分布。在一些实施方式中，罩具有光滑的平坦表面，以实现层流空气流。罩500可装配于基板上方，并且可包括将罩500支撑于基板上的侧壁(未展示)。

在一些实施方式中，罩500可包括介电材料，所述介电材料可以是耐等离子体的且/或具有耐高温性(例如摄氏300至600度)。可使用的介电材料的实例包括Al

图6图示根据公开内容的方面的传感器系统600的方框图。在一个实施方式中，传感器系统600包括图1至图4中的任何图中所公开的传感器组件。或者，如本文所描述，传感器系统600可以是其他传感器系统。

传感器系统600包括传感器组件602，传感器组件602包括一或多个处理器604，例如一或多个CPU、微控制器、场可编程门阵列或其他类型的处理器。传感器组件进一步包括一或多个存储器装置610，所述存储器装置可对应于易失性储存机制及/或非易失性储存机制的任何组合。存储器装置610储存与处理及执行测量功能606及/或计算功能608相关联的数据，测量功能606及/或计算功能608要与压力传感器616、流量传感器618、测量数据612、传感器位置数据614及/或其他部件相关联地执行。在一个实施方式中，存储器装置610储存方法的指令以测量压力及/或流量。在另一实施方式中，存储器装置610储存方法的指令以使用测量数据612及传感器位置数据614计算压力及/或流量分布。传感器组件602通过使用处理器604执行由存储器装置610提供的指令(例如测量功能606及/或计算功能608)来执行功能。

存储器装置640、处理器604、压力传感器616及/或流量传感器618中的一或多者耦接至包括无线接口622(例如无线电)及/或有线接口620的前端电路。前端电路可包括前端电路、天线切换电路、阻抗匹配电路或类似者。除了发送数据以外，传感器组件602还可接收数据，所述数据自计算装置630经由有线接口636及/或无线接口638发送至传感器组件上适当的有线接口620或无线接口622。

传感器组件602可包括额外的传感器650。额外的传感器650可测量腔室的条件(例如真空条件、压力、流量、温度等)。在一些实施方式中，传感器617一直是打开的，并且处理器604在低功率模式下。传感器组件的剩余部分可断电。处理器604可自额外的传感器617定期接收测量结果。如果一或多个测量结果满足条件(例如真空条件、高于或低于阈值压力、流量、温度等)，则可打开传感器组件602的剩余元件中的一或多者。传感器617可监测环境条件(例如腔室的环境条件)，并且定期将测量结果提供至处理器604，以改变传感器组件602的元件中的一或多者的状态。应注意，通过在满足条件时使用传感器组件602的元件执行功能(例如测量压力、测量流量、计算压力、将信号发出至计算装置等)，在整个工艺中节省电力。

计算装置630(例如终点装置、远程装置、处理系统控制器)可经由有线接口636及/或无线接口638自传感器组件602接收信号及/或产生信号并且将这些信号发送至传感器组件602。计算装置630可经配置以在不同的频带中且/或使用不同的无线通信协议进行传输。无线接口622、638可包括一或多个天线。天线可为定向、全向或非定向的天线。

计算装置630可包括一或多个处理器632，例如一或多个CPU、微控制器、场可编程门阵列或其他类型的处理器。计算装置630进一步包括一或多个存储器装置640，存储器装置640可对应于易失性储存机制及/或非易失性储存机制的任何组合。存储器装置640储存与处理及执行计算功能634相关联的数据，计算功能634要与自传感器组件602接收的数据相关联地执行。在一个实施方式中，存储器装置640储存方法的指令，以使用自传感器组件602接收的测量数据612及传感器位置数据614来计算压力及/或流量分布。计算装置通过使用处理器632执行由存储器装置640提供的指令(例如计算功能634)来执行功能。

图7是根据公开内容的方面的用于测量处理腔室内压力或流量分布的方法700的流程图。可实施方法700以测量处理腔室(例如图1至图2的处理腔室100-200)的内部容积(例如图2的内部容积206)的压力或流量分布。

参考图7，在方框710处，将传感器组件放置于处理腔室内。在一些实施方式中，通过工厂接口101(例如图1的工厂接口101)将传感器组件放置于处理腔室内。工厂接口101可使用与传送要处理及/或已处理晶片相同的功能将传感器组件传送至处理腔室中和自处理腔室传送出。举例而言，工厂接口101可包括机器人，所述机器人可包括机械臂，所述机器人可以是或包括选择顺应性装配机械臂(SCARA)机器人。工厂接口101机器人可包括在机械臂的一端上的终端受动器。终端受动器可经配置以拾取且搬运具体的物件，诸如晶片。工厂接口101机器人可经配置以将物件传送至处理腔室中或自处理腔室传送出物件。

在方框720，传感器组件的传感器测量处理腔室的条件。处理腔室的条件可与处理腔室的真空条件、压力、流量、温度相关联。传感器可以是对应的传感器(例如压力传感器、流量传感器、温度传感器)，以测量条件。传感器可类似于本文其他实施方式中公开的传感器，或包含本文其他实施方式中公开的传感器的类似特征。

在方框730处，传感器组件确定自方框720所测量的条件是否满足阈值条件(例如真空条件、高于或低于阈值压力、流量温度等)。如果条件不满足阈值条件，则方法700返回至方框720。如果所测量的条件满足阈值条件，则方法700前进至方框740。

在方框740处，启动传感器组件。这可包括为传感器组件的一或多个装置(例如一或多个传感器、通信电路、储存装置、控制器等)供电。在方框740之前，传感器组件可处于关闭状态或部分关闭状态，直至在方框730处满足阈值条件。

在一些实施方式中，方框720至740是可选的，并且可与本文所公开的及/或本领域已知的其他方法方框结合使用。

在方框750处，一组传感器包括设置于传感器组件表面上的压力传感器及/或流量传感器，所述一组传感器检测传感器组件的传感器中的每一者处的相应压力及流量。举例而言，所述一组传感器可设置于环境(例如工艺腔室)中，传感器中的一或多者可检测贴近传感器组件表面的位置上的压力及/或流量。

在方框760处，将与相应传感器的相应压力、相应流量及/或相应位置相关联的数据传输至处理装置。数据可包括一或多个压力或流量测量结果，所述测量结果映射至传感器组件的表面上的位置(例如处理腔室内的位置)。可通过将传感器组件与处理装置连接的电路来传输数据。或者，可无线地传输数据。

在方框770，处理装置基于所传输的数据确定处理腔室的压力分布或流量分布。确定压力分布或流量分布可包括使用传感器的位置来计算在两个或更多个相应的压力及/或流量测量结果之间的压差。在一些实施方式中，可对压差执行流量计算，以确定传感器组件上两个点之间的流量。压力及/或流量测量结果可映射至传感器的位置，所述传感器测量压力，或者曾使用所述传感器的压力测量结果来计算腔室内贴近区域的流量。

在一些实施方式中，所描述方框710至770中的任何者可与腔室工艺协调或同时发生。举例而言，方框710至770中的任何者可与以下操作协调或同时发生：执行光刻胶沉积操作以在基板上沉积光刻胶，执行图案化操作(例如用平版印刷术装置)以固化光刻胶的选择性部分，和执行蚀刻操作(例如在蚀刻腔室中)以蚀刻掉光刻胶的固化部分或未固化部分。方框710至770中的任何者可与沉积工艺(例如原子层沉积、物理气相沉积、化学气相沉积等)协调。另外，方框710至770中的任何者可与所执行的选择性蚀刻工艺(例如在蚀刻腔室中)协调。

在一些实施方式中，方框710至770限定的工艺可进一步包括通过处理腔室的传感器检测环境条件满足处理腔室中设置的环境的阈值条件(例如真空压力、高于或低于阈值温度、高于或低于阈值压力等)。工艺可进一步包括自传感器接收指示，所述指示是环境条件满足阈值条件。工艺可进一步包括响应于接收指示，控制器可使多个传感器中的一或多者在开状态与关状态之间转换。举例而言，阈值条件可与环境的真空条件相关联，并且当腔室达到真空条件时，传感器会发送指示以打开或关闭传感器组件上的传感器。传感器可以是用于测量处理腔室内压力及/或流量的所述一组传感器中的传感器中的一者。

前面的描述阐述大量特定细节，诸如具体系统、部件、方法等的实例，从而很好地理解本公开内容的若干实施方式。然而，对于本领域技术人员将清楚的是，可在没有这些具体细节的情况下实践本公开内容的至少一些实施方式。在其他情况下，不详细地描述熟知的部件或方法，或用简单的框图格式呈现熟知的部件或方法，以便避免不必要地使本公开内容模糊。由此，所阐述的具体细节仅为示例性的。特定的实施方式可不同于这些示例性细节，并且仍在本公开内容的范围内。

在整个本说明书中提及“一个实施方式(one embodiment)”或“一实施方式(anembodiment)”意味着在至少一个实施方式中包括结合实施方式描述的特定特征、结构或特性。由此，短语“在一个实施方式中(in one embodiment)”或“在实施方式中(in anembodiment)”的在整个本说明书中各处出现不一定都指本公开内容的相同实施方式。另外，术语“或”意图意味着包括性的“或”而非排他性的“或”。当在本文中使用术语“约”或“近似”时，这意图意味着所呈现的标称值在±10％内精确。

虽然以特定次序展示且描述本文方法的操作，但可更改每一方法的操作次序，使得可按相反的次序执行某些操作，或使得某些操作可至少部分地与其他操作并行地执行。在另一实施方式中，可以间歇及/或交替的方式进行不同操作的指令或子操作。在一个实施方式中，作为单一步骤而执行多个金属结合操作。

应理解以上描述意图为说明性的，而不是限制性的。在阅读并理解以上描述后，对本领域技术人员而言，许多其他实施方式将是清楚易见的。因此应参考所附的权利要求连同这样的权利要求所赋予的等效物的全部范围来确定本公开内容的范围。