(57)【要約】【課題】ウェーハからの反射信号の角度起因変動に対する感受性を低減した光ファイバで結合された測定システムを提供すること。【解決手段】ＯＡＰミラー・コリメータを有する光学システムが開示されており、ハウジング、ハウジング内に設置されたＯＡＰミラーをもち、光軸、折り畳み面及び焦点を有する。光ファイバ・ケーブルはハウジングに結合され、第１及び第２の光ファイバを有し、それぞれが出口端を有し光ファイバ・ケーブルの共通端面を形成し、光ファイバ・ケーブルはＯＡＰミラーに対し回転可能且つ平行移動可能に位置合わせされ、共通面がＯＡＰミラーの光軸に対して垂直且つそれを中心とし、焦点から一定距離を置いて配置され、第１及び第２の光ファイバの光軸は折り畳み面に対し共に角度を有して位置合わせされ、第１及び第２の光ファイバの光軸は光軸に対し平行から０．１５度を超えて外れることがない。【選択図】図４
2020136682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オフアクシス放物面（ＯＡＰ）ミラー・コリメータを有する光学システムであって、
ハウジングと、
前記ハウジング内にあり、光軸、折り畳み面及び焦点を有するＯＡＰミラーと、
前記ハウジングに結合された光ファイバ・ケーブルと
を備え、前記光ファイバ・ケーブルは第１及び第２の光ファイバを備え、それぞれが出口端を有し、前記光ファイバ・ケーブルの共通端面を形成し、前記光ファイバ・ケーブルは前記ＯＡＰミラーに対し回転可能且つ平行移動可能に位置合わせされ、前記共通面は前記ＯＡＰミラーの前記光軸に対して垂直且つそれを中心とし、前記焦点から一定の距離に配置され、前記第１及び第２の光ファイバの光軸は折り畳み面に対し共に角度を有して位置合わせされ、前記第１及び第２の光ファイバの前記光軸は前記光軸に対し平行から０．１５度を超えて外れることがない光学システム。
【請求項２】
前記ハウジングに結合されたファイバ受けをさらに備え、それを通過して延びる光ファイバ・チャネルを有し、前記ＯＡＰミラーの前記光軸と位置合わせさせ、外周に形成された位置合わせノッチを有する本体を備え、前記ファイバ受けは、前記本体の前記位置合わせノッチと協調的に係合し、前記第１及び第２の光ファイバの前記光軸を前記ＯＡＰミラーの前記折り畳み面に対し共に角度を有して位置合わせさせる位置合わせキーを有する、請求項１に記載の光学システム。
【請求項３】
前記第１及び第２の光ファイバが非対称なファイバである、請求項１に記載の光学システム。
【請求項４】
複数の第２の光ファイバをさらに備える、請求項１に記載の光学システム。
【請求項５】
前記第１及び第２の光ファイバの各々の前記中心が前記ＯＡＰの前記光軸と一致しない、請求項２に記載の光学システム。
【請求項６】
前記本体の中心線が前記ＯＡＰの前記光軸と位置合わせする、請求項２に記載の光学システム。
【請求項７】
前記光ファイバ・ケーブルを受け、前記光ファイバ・ケーブルの前記共通端面を前記ＯＡＰミラーの前記光軸に沿って前記ＯＡＰミラーの前記焦点からおおよそ１ｍｍに配置するように前記ファイバ受けを構成する、請求項２に記載の光学システム。
【請求項８】
前記ＯＡＰミラーの焦点距離が５ｍｍから５０ｍｍまでの範囲にある、請求項１に記載の光学システム。
【請求項９】
第２の光ファイバが光を供給するために使用され、前記第１の光ファイバの直径の少なくとも２倍より大きい直径を有し、光を集め、送る、請求項３に記載の光学システム。
【請求項１０】
前記第１及び第２の光ファイバの各々の振れが、８．６ｍｍの投影距離で公称＋／−２５ミクロン以内になり、前記光ファイバ・ケーブルを前記ファイバ受け内に設置するとき前記第１及び第２の光ファイバの各々の指向誤差が０．１５度未満であるように、前記第１及び第２の光ファイバを前記本体内に配置する、請求項２に記載の光学システム。
【請求項１１】
ワークピース処理システムであって、
ビューポートをもつ上部と処理中にワークピースを支持する基部とを有する処理室と、
前記ビューポート上に配置され、処理中の前記ワークピースを光学的にモニターするコリメータを有する光学システムとを備え、前記光学システムが、
ハウジングと、
前記ハウジング内にあり、光軸、折り畳み面及び焦点を有するＯＡＰミラーと、
前記ハウジングに結合された光ファイバ・ケーブルとを備え、前記光ファイバ・ケーブルは第１及び第２の光ファイバを備え、それぞれが出口端を有し、前記光ファイバ・ケーブルの共通端面を形成し、前記光ファイバ・ケーブルは前記ＯＡＰミラーに対し回転可能且つ平行移動可能に位置合わせされ、前記共通面は前記ＯＡＰミラーの前記光軸に対して垂直且つそれを中心とし、前記焦点から一定の距離に配置され、前記第１及び第２の光ファイバの光軸は折り畳み面に対し共に角度を有して位置合わせされ、前記第１及び第２の光ファイバの前記光軸は前記光軸に対し平行から０．１５度を超えて外れることがなく、
前記ワークピース処理システムがさらに、前記第１の光ファイバにより前記コリメータに光学的に接続された分光器と、
前記第２の光ファイバにより前記コリメータに光学的に接続されたフラッシュランプと
を備えるシステム。
【請求項１２】
コリメータが前記ハウジングに結合されたファイバ受けをさらに備え、それを通過して延びる光ファイバ・チャネルを有し、前記ＯＡＰミラーの前記光軸と位置合わせさせ、外周に形成された位置合わせノッチを有する本体を備え、前記ファイバ受けは、前記本体の前記位置合わせノッチと協調的に係合し、前記第１及び第２の光ファイバの前記光軸を前記ＯＡＰミラーの前記折り畳み面に対し共に角度を有して位置合わせさせる位置合わせキーを有する、請求項１１に記載の処理システム。
【請求項１３】
前記第１及び第２の光ファイバが非対称なファイバである、請求項１１に記載の処理システム。
【請求項１４】
前記光ファイバ・ケーブルを受け、前記光ファイバ・ケーブルの前記共通端面を前記ＯＡＰミラーの前記光軸に沿って前記ＯＡＰミラーの前記焦点からおおよそ１ｍｍに配置するように前記コリメータを構成する、請求項１２に記載の処理システム。
【請求項１５】
前記第１及び第２の光ファイバの各々の振れが、８．６ｍｍの投影距離で公称＋／−２５ミクロン以内になり、前記光ファイバ・ケーブルを前記ファイバ受け内に設置するとき前記第１及び第２の光ファイバの各々の指向誤差が０．１５度未満であるように、前記第１及び第２の光ファイバを前記本体内に配置する、請求項１２に記載の処理システム。
【請求項１６】
半導体プロセスをモニターする方法であって、
コリメータを有する光学システムと光学的に位置合わせするようにワークピースを配置することを備え、
ハウジングと、
前記ハウジング内にあり、光軸、折り畳み面及び焦点を有するＯＡＰミラーと、
前記ハウジングに結合された光ファイバ・ケーブルと
を備え、前記光ファイバ・ケーブルは第１及び第２の光ファイバを備え、それぞれが出口端を有し、前記光ファイバ・ケーブルの共通端面を形成し、前記光ファイバ・ケーブルは前記ＯＡＰミラーに対し回転可能且つ平行移動可能に位置合わせされ、前記共通面は前記ＯＡＰミラーの前記光軸に対して垂直且つそれを中心とし、前記焦点から一定の距離に配置され、前記第１及び第２の光ファイバの光軸は前記折り畳み面に対し共に角度を有して位置合わせされ、前記第１及び第２の光ファイバの前記光軸はＯＡＰミラーの前記光軸に対し平行から０．１５度を超えて外れることがなく、
光源に光学的に結合した第１の光ファイバを通して前記光源から前記コリメータに光を導くことと、
前記第２の光ファイバを通して前記ワークピースの前記表面から反射された光を集めることと、
光学的に光学検出器を前記コリメータに結合した前記第２の光ファイバを通して前記コリメータから光学検出器に前記反射された光を送ることと
を備える方法。
【請求項１７】
コリメータが前記ハウジングに結合されたファイバ受けをさらに備え、それを通過して延びる光ファイバ・チャネルを有し、前記ＯＡＰミラーの前記光軸と位置合わせさせ、外周に形成された位置合わせノッチを有する本体を備え、前記ファイバ受けは、前記本体の前記位置合わせノッチと協調的に係合し、前記第１及び第２の光ファイバの前記光軸を前記ＯＡＰミラーの前記折り畳み面に対し共に角度を有して位置合わせさせる位置合わせキーを有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１及び第２の光ファイバが非対称なファイバである、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記光ファイバ・ケーブルを受け、前記光ファイバ・ケーブルの前記共通端面を前記ＯＡＰミラーの前記光軸に沿って前記ＯＡＰミラーの前記焦点からおおよそ１ｍｍに配置するように前記ファイバ受けを構成する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１及び第２の光ファイバの各々の振れが、８．６ｍｍの投影距離で公称＋／−２５ミクロン以内になり、前記光ファイバ・ケーブルを前記ファイバ受け内に設置するとき前記第１及び第２の光ファイバの各々の指向誤差が０．１５度未満であるように、前記第１及び第２の光ファイバを前記本体内に配置する、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般に本出願により割り当てられ、参照により本明細書に完全に組み込まれている、２０１９年２月２０日に出願した「ＦＩＢＥＲＯＰＴＩＣＡＬＬＹ−ＣＯＵＰＬＥＤ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＲＥＤＵＣＥＤ  ＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹ  ＴＯ  ＡＮＧＵＬＡＲＬＹ−ＤＲＩＶＥＮ  ＶＡＲＩＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＳＩＧＮＡＬＳ  ＵＰＯＮ  ＲＥＦＬＥＣＴＩＯＮ  ＦＲＯＭ  Ａ  ＷＡＦＥＲ」と題される米国仮出願番号第６２／８０７，９９２号の利益を主張する。
【０００２】
本出願は、一般に半導体ウェーハの光学的モニタリングに関し、より詳細には角度起因の変動に対する感受性を低減した光学的モニタリングに関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体プロセスの光学的モニタリングは、エッチング、堆積（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ケミカル・メカニカル・ポリシング、及び注入などのプロセスを制御するための、よく確立された方法である。光学発光分光法（「ＯＥＳ」：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）及び干渉計終点（「ＩＥＰ」：Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  ＥｎｄＰｏｉｎｔ）は、光学信号データ収集のために必須な２つの方法である。ＩＥＰの適用例では、光は通常、たとえばフラッシュランプなどの外部ソースから供給され、ワークピース上へ導かれる。ワークピースからの反射により、供給された光は、光の波長及びワークピースの複素反射率特性に応じて振幅変調される。ワークピースの状態に関する情報は、反射し、振幅変調された供給光から得られる。ワークピースの反射率を抽出し、モデリングすることにより、半導体プロセス中にワークピースの膜厚、特徴寸法／深さ／幅及び他の特性を理解できるようになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ワークピースの反射率の抽出及びモデリングは、一般に、ワークピースを検査する光学システムに対して位置合わせが固定されており、ワークピースが平坦であることに基づいている。しかしながら、半導体プロセス中に、ワークピースは揺らぎを受ける（ｐｅｒｔｕｒｂｅｄ）可能性があり、その揺らぎ（ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ）は、一般には、ワークピースに導かれる光及びワークピースから反射してくる光の向き、及びワークピース自体を変化させる。たとえば、ワークピースは、半導体プロセス中に変化しない一定の厚さを有し得る。しかしながら、温度変化によりワークピースにストレス変化を生じ、ワークピース形状が平面から凸面又は凹面に変化し得る。厚さが変わらない場合であっても、ワークピースの湾曲した表面は光学システムからの検査光を揺らがせる。それゆえ、この揺らぎは、反射における光の空間特性及び角度特性を変え、反射光がどのように光学システムを通過し、光検出器に受信及び処理されるかに影響を及ぼし、誤った結果を提供する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様では、本開示は、オフアクシス放物面（ＯＡＰ：Ｏｆｆ−Ａｘｉｓ  Ｐａｒａｂｏｌｉｃ）ミラー・コリメータを有する光学システムを提供する。一実施例では、ＯＡＰミラー・コリメータは、ハウジングと、ハウジング内にあり、光軸、折り畳み面（ｆｏｌｄ  ｐｌａｎｅ）、及び焦点を有するＯＡＰミラーとを含んでいる。光ファイバ・ケーブルはハウジングに結合され、光ファイバ・ケーブルは第１及び第２の光ファイバを備え、それぞれ出口端を有し、それが光ファイバ・ケーブルの共通端面を形成し、光ファイバ・ケーブルは、ＯＡＰミラーに対し回転可能且つ平行移動可能に位置合わせされ、共通面が、ＯＡＰミラーの光軸に対して垂直且つそれを中心とし、焦点から一定の距離に配置され、第１及び第２の光ファイバの光軸は折り畳み面に対し共に角度を有して位置合わせされ、第１及び第２の光ファイバの光軸はその光軸に対し平行から０．１５度を超えて外れることがない。
【０００６】
別の態様では、本開示はワークピースの処理システムを提供する。一実施例では、処理システムは、ビューポートをもつ上部、及び処理中にワークピースを支持する基部を有する処理室を含んでいる。コリメータを有する光学システムは、ビューポート上に配置され、処理中ワークピースを光学的にモニターする。コリメータは、ハウジングと、ハウジング内にあり、光軸、折り畳み面、及び焦点を有するＯＡＰミラーと、ハウジングに結合された光ファイバ・ケーブルとを備える。光ファイバ・ケーブルは第１及び第２の光ファイバを備え、それぞれが出口端を有し、光ファイバ・ケーブルの共通端面を形成し、光ファイバ・ケーブルは、ＯＡＰミラーに対し回転可能且つ平行移動可能に位置合わせされ、共通面が、ＯＡＰミラーの光軸に対して垂直且つそれを中心とし、焦点から一定の距離に配置され、さらに、第１及び第２の光ファイバの光軸は折り畳み面に対し共に角度を有して位置合わせされ、第１及び第２の光ファイバの光軸はＯＡＰミラーの光軸に対し平行から０．１５度を超えて外れることがない。分光器は第１の光ファイバでコリメータに光学的に接続され、フラッシュランプは第２の光ファイバでコリメータに光学的に接続されている。
【０００７】
さらに別の態様では、本開示は半導体プロセスをモニターする方法を提供する。一実施例では、モニタリングの方法は、ワークピースを、コリメータを有する光学システムと光学的に位置合わせして配置することを含み、コリメータは、ハウジングと、ハウジングの中にあり光軸、折り畳み面、及び焦点を有するＯＡＰミラーと、ハウジングに結合された光ファイバ・ケーブルとを備えている。光ファイバのケーブルは、第１及び第２の光ファイバを備え、それぞれが出口端を有し、光ファイバ・ケーブルの共通端面を形成し、光ファイバ・ケーブルは、ＯＡＰミラーに対し回転可能且つ平行移動可能に位置合わせされ、共通面が、ＯＡＰミラーの光軸に対して垂直且つそれを中心とし、焦点から一定の距離に配置され、第１及び第２の光ファイバの光軸は折り畳み面に対し共に角度を有して位置合わせされ、第１及び第２の光ファイバの光軸はＯＡＰミラーの光軸に対し平行から０．１５度を超えて外れることがない。光は、光学的に光源をコリメータに結合する第１の光ファイバを通して光源から導かれる。集められた光はワークピースの表面から反射された光であり、第２の光ファイバを通って、光学検出器をコリメータに第２の光ファイバを介して光学的に結合するコリメータから光学検出器に送られる。
【０００８】
次に添付の図面に関連してなされる以下の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】光学システムとウェーハとの位置合わせの角度変動性に関連する問題の範囲を示すプロットを説明する図である。
【図１Ｂ】光学システムとウェーハとの位置合わせの角度変動性に関連する問題の範囲を示すプロットを説明する図である。
【図２】ＳｉＯ２膜の理論曲線を説明する図である。
【図３】本開示の原理に従って構築したＩＥＰシステムの実例の概略図である。
【図４】本開示の原理に従って構築したオフアクシス放物面（ＯＡＰ）ミラーをベースにしたコリメータの実例を説明する図である。
【図５】図４のファイバ受け（ｆｉｂｅｒ  ｒｅｃｅｉｖｅｒ）など、ファイバ受けのファイバ・チャネルに採用される光ファイバ・ケーブルの実例の端部の状態を説明する図である。
【図６Ａ】図１Ａに示された色性能に関連する振れ（ｒｕｎ−ｏｕｔ）及び指向誤差（ｐｏｉｎｔｉｎｇ  ｅｒｒｏｒ）の変動を説明するプロットの傾向（ｓｅｔ）を示す図である。
【図６Ｂ】図１Ｂに示された色性能に関連する振れ及び指向誤差の変動を説明するプロットの傾向を示す図である。
【図７】本開示の原理に従って構築したインラインの光学モニタリング・システムの実例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
いくつかの半導体プロセスでは、ワークピースの特性の高正確度且つ高精度の測定は、数原子層の厚さの変化が半導体素子を動作良品から不良品に変えてしまうプロセスの制御にとって重要である。半導体ツールにおいてインライン及びインサイチュで高品質の測定を実行することは可能であるが、ウェーハ及びツール両方の状態がこれら測定の正確度及び精度を制限し得る。
【００１１】
正確度及び精度を制限する２つの一般的な問題は、ワークピースの平坦性が変わりやすいこと、及び検査光学測定システムの制御軸に対するワークピースの向きが変わりやすいことである。一様に被膜しているが凹の球面状に湾曲したワークピースの実例を考えると、曲率半径及びワークピースの直径に比例するファクタにより、ワークピースの中心近くで行われる厚さ測定がワークピースの周縁で行われるものと異なることは、容易に示し得る。微小な曲率であっても数１０オングストロームの膜厚誤差を生じ得る。
【００１２】
検査光学測定システムの制御された軸に対するワークピースの変わりやすい向きを考えると、機械的なシステムは一般に完全な位置合わせを維持せず、また機械的衝撃、温度、振動、及びクリープなどの外部の影響は位置合わせを狂わせると認識され得る。したがって、ワークピースの本来の位置合わせは、様々な要因により半導体プロセス中に変化し得る。
【００１３】
図１Ａ〜図１Ｂのプロットは、光学システムとウェーハとの位置合わせの角度の変動性に関連する問題の範囲を説明する。このタイプの変動は他の信号処理技術でも検討され得るので、各プロットは正規化し、信号全体の強度変動からの影響を除外し、相対的なスペクトルの色変動のみを残す。理想的には曲線の各々は平坦、且つ値１．００であり、スペクトルの色変動がないことを示す。各プロットの個々の曲線が、光学システムとウェーハとの間の相対的向き（ピッチ、ロール）が０．２５度変わったことで引き起こされた相対的なスペクトルの色変動を示している。具体的には、各プロットは、光学システムで使用されるコリメータのワークピースの面法線に対してプラスマイナス０．２５度、及びピッチ／ロールの傾向を表し得る。図１Ａ〜図１Ｂのプロットは、２００から８００ｎｍまでの波長範囲に渡るスペクトルの色変動を示すが、他の波長範囲、特に材料の屈折特性の波長依存がより強いことが知られるＵＶ（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）及びＤＵＶ（Ｄｅｅｐ  ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）領域のスペクトルで同じ変動を示し得る。
【００１４】
各プロットでは、光学システムの他の構成要素は一定のまま異なる光ファイバ・ケーブルが使用された。プロットは異なるファイバ・ケーブルからのものだが、各ファイバ・ケーブルは同じ公称仕様を有する。異なるファイバ・ケーブル間の変動は、ファイバ・ケーブルのファイバの製造、ファイバ・ケーブルの組み立て、及び／又は他の光学システム構成要素とのファイバ・ケーブルの接続に起因し得る。図１Ａ〜図１Ｂのプロットで使用した４つの異なるファイバは、図６Ａ〜図６Ｂ中の性能データを示すファイバと同じである。
【００１５】
０．２５度の変化は小さいが、その結果として生じる色変動は、数１０から数１００オングストロームの厚さ決定に誤差をもたらし得る。これは、図１Ａ〜図１Ｂの右下のプロットと、たとえば図２のプロットで説明されているＳｉＯ２膜の理論曲線とを比較することで理解され得る。このＳｉＯ２膜では、４％の色変動がおよそ３５オングストロームの膜厚決定の誤差を生じ得る。３Ｄ  ＮＡＮＤメモリなどの半導体製品では、この誤差が良品と不良品との差となり得る。
【００１６】
ワークピースの特性測定の正確度及び精度を制限する第３の問題は、光学測定システムを通過する光の伝搬である。光学測定システムの不備は、このようなシステムへの光信号が示す状態のわずかな変化に現れ得るので、この問題は、多くの場合、最初の２つの問題と結びついている。たとえば、被膜した表面上の光の入射角のわずかな変化が、よく知られている反射したスペクトルの色の「青方偏移」を生じ得る。被膜した表面の実例は、ＯＡＰコリメータのミラーである。
【００１７】
ワークピース特性測定の正確度及び精度を制限する、上記などの様々な問題を補償するためには、光学測定システムを、これらの感受性を低減するように、設計及び構成する必要がある。
【００１８】
したがって、本開示は、角度感受性を低減し、ワークピースと検査光信号とのミス位置合わせを補償するシステム（たとえば、コリメータ・システム、光ファイバ・サブアセンブリ、光学モニタリング・システム）及び方法を提供する。ミス位置合わせはワークピースそれ自体に起因し得、又は光学測定システム若しくはコリメータなどその構成要素にも起因し得る。本システムは構成要素の特定の配置及び構成を提供し、ワークピースが傾斜している場合など、幾何学的変動要素に対する感受性を低減した測定結果を達成する。光学測定システムの光の送達、及び光の検出、両方の改善を提供する。たとえば、コリメータと光ファイバ・アセンブリとの改善された光送達インターフェースの詳細を本明細書で開示する。
【００１９】
開示するシステム、装置、及び方法は、半導体プロセスの様々なステージ中でワークピースの測定を可能にし、有利である。ワークピースが処理室内にある場合（インサイチュで）、又は半導体プロセス（インライン）中、ある処理室から別の処理室へなど移動している場合に本システムは使用され得る。
【００２０】
システムの光学構成要素の性能はしばしば理想化され、しかし現実は、誘電性のサブコンポーネントからの屈折する効果、及び図１Ａ〜図１Ｂに示された色性能に影響を及ぼし得る他の効果を含んでいる。光ファイバ・ケーブル、オフアクシス放物面（ＯＡＰ）ミラーのコーティング、及びワークピース、並びに分光器の内部構成要素（たとえば、フィルタ、回折格子、スリット）並びにフラッシュランプ（たとえば、アークの大きさ及び色の変動）すべてが光の空間的及び角度的伝搬に影響を及ぼし、且つ色性能にも影響を及ぼし得る。
【００２１】
ＯＡＰミラーは、通常、完全に色消しの構成要素とみなされるが、保護用オーバーコートは誘電性材料であり、波長に依存する効果を有することになる。光ファイバ・ケーブルは、ほとんど通常ガラス製であり、本質的に波長依存する開口数（ＮＡ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ）及び伝搬を有する。典型的なファイバは公称０．２２のＮＡで設計されるが、これは波長に依存し、実使用ではフラッシュランプを遮った光照射野及びワークピースからの反射光の空間的及び角度的特性により、ファイバの充填が不均一、或いは充填不足のこともあり得る。同様に、ファイバで伝送された光は、分光器のスリットで空間的にサブサンプリングされ得る。
【００２２】
光学モニタリング・システムの性能にとって中心的構成要素は、ウェーハを検査する光の角度的及び空間的特性を形成し形作り、その光を光ファイバ・ケーブルへ／から、及び分光器へ／フラッシュランプからの転送を行うコリメータである。本明細書で開示するコリメータを採用する光学モニタリング・システムを図３で説明する。
【００２３】
本開示の原理に従って構築したＩＥＰ光学測定システム３００の実例の概略図を、図３で説明する。ＩＥＰシステム３００はインサイチュ環境の実例を提供し、ＩＥＰシステム３００は半導体ツール３８０内のワークピースの検査に採用されている。一般に、ＩＥＰシステム３００は、本開示で提示されるように、光信号をコリメータ３２０に供給するフラッシュランプ３１０を含み、半導体ツール３８０内のウェーハ３９０を検査するために使用されている。ウェーハ３９０から反射された光は、その後分光器３３０で集められる。随意に、フラッシュランプ３１０を参照用光ケーブル３１０ａで分光器３３０に光学的に結合し、信号の参照のために分光器３３０に直接光を供給し得る。光信号は、一般的に、フラッシュランプ３１０と、コリメータ３２０と、分光器３３０との間を光ファイバ・アセンブリ３４０で送られる。光ファイバ・アセンブリ３４０のうちの１つを光ファイバ・ケーブル３４２として示している。
【００２４】
フラッシュランプ３１０は、半導体プロセスの光測定に用いられる通常の光源でよい。フラッシュランプ３１０は、たとえば、Ｅｘｃｅｌｉｔａｓ社製のＳｅｒｉｅｓ  １１００フラッシュランプなどのキセノン・フラッシュランプ、又は連続光源タイプ、又はおよそマイクロ秒の光学パルスを生成する他のパルス光源などであり得る。フラッシュランプ３１０は、光ファイバ・ケーブル３４２を介してコリメータ３２０に検査光を送達する。
【００２５】
コリメータ３２０は、光ファイバ・ケーブル３４２に結合され、半導体ツール３８０のビューポート３８８を介してウェーハ３９０に検査光を送るように配置する。コリメータ３２０は、ウェーハ３９０と、ウェーハ３９０に送達され、またウェーハ３９０から反射される光信号（光）との光学的ミス位置合わせによる角度感受性を低減するように構築する。コリメータ３２０は、図４に開示されたようなオフアクシス放物面（ＯＡＰ）ミラーをベースにしたコリメータであり得る。
【００２６】
分光器３３０は、コリメータ３２０から光ファイバ・ケーブル３４２を介して受信した光信号を検査し、電気信号に変換する。分光器３３０は、したがって電気信号をシグナル・プロセッサ（図示されず）に送ることができる。分光器３３０は、電気信号をシグナル・プロセッサに送る前に、電気信号を増幅し、デジタル化することができる。シグナル・プロセッサは、たとえば産業用ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）又は他のコンピュータ又はコンピュータ・システムであり、１つ又は複数のアルゴリズムを採用し、半導体ツール３８０内の観測されるウェーハ３９０から集められた光信号に対応する出力を生成することができる。
【００２７】
アルゴリズムは、所定の波長の強度信号を分析し、プロセスの状態に関するトレンド・パラメータを決定するＩＥＰアルゴリズムであり得、その状態（たとえば終点検出、エッチング深さなど）にアクセスするために使用することができる。シグナル・プロセッサからの出力は、たとえば、特定の波長の強度、２つの波長バンドの比、又は厚さ値を表すアナログ又はデジタル制御値であり得る。出力値は、半導体ツール３８０内で行われている製造プロセスをモニタリング及び／又は修正するために、通信リンク（図示されず）を介して半導体ツール３８０に伝達することができる。分離したデバイスでなく、分光器３３０に統合されたシグナル・プロセッサでもよい。分光器３３０は、Ｖｅｒｉｔｙ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ｉｎｃ．社製ＳＤ１０２４Ｇシリーズの分光器など、半導体プロセスの光モニタリングのために使用される、よく知られた分光器でよい。
【００２８】
光ファイバ・アセンブリ３４０は、検査光を、コリメータ３２０を介してウェーハ３９０に導き、ウェーハ３９０から集められた反射光を、コリメータ３２０を介して分光器３３０に導くように構成されている。一実施例では、光ファイバ・ケーブル３４２が二分枝の光ファイバ・アセンブリであり、一端で（コリメータ３２０への接続部で）２本の並列したファイバを有し、もう一方の端部では２本の足を有し、そのファイバの足のうちの１本はフラッシュランプ３１０に接続され、もう一方のファイバの足は分光器３３０に接続されている。
【００２９】
半導体ツール３８０は、半導体を処理するように構成された通常の半導体ツールであり得る。半導体ツール３８０は、ハウジング３８２と、基部３８４と、ふた３８６と、ビューポート３８８とを含んでいる。半導体ツール３８０の体積は、ハウジング３８２及びふた３８６によって定義される。ビューポート３８８は、半導体ツール３８０内で処理中のウェーハ３９０をモニターするための視認用の窓を提供する。コリメータ３２０は、フラッシュランプ３１０からの光をウェーハ３９０上に供給し、ウェーハ３９０からの反射光を分光器３３０に受けるように、ビューポート３８８に対して配置されている。コリメータ３２０は、取り付け金具（図示されず）を介してふた３８６に取り付けられ、コリメータ３２０を半導体ツール３８０に、精度よく設置し、確実に固定する。取り付け金具は、同様の半導体ツールの範囲内でコリメータ３２０の一貫した配置を提供するように構築され、所望の測定確度及び一貫性の達成を支援し得る。
【００３０】
図４で、本開示の原理に従って構築した、オフアクシス放物面（ＯＡＰ）ミラーをベースにしたコリメータ４００の実例を説明する。コリメータ４００は、図３の光測定システムとともに使用され得る。コリメータ４００は、コネクタ・ポート４１０と、ＯＡＰミラー４２０と、光チャネル４３０と、ハウジング４４０と、基部４５０とを含んでいる。ＯＡＰミラー４２０及び光チャネル４３０は、ハウジング４４０内に設置されている。ハウジング４４０は機械的コネクタなどを介して基部４５０に貼り付けられ、基部４５０はコリメータ４００を構造物（ワークピースを移送するために用いるアーム上方の支持物、又は処理室の上部或いはふた上のビューポートの近傍など）に確実に貼り付けるために使用される。ボルトやねじなどの機械的コネクタは、図示のスルーホールとともに基部４５０を構造物に固定するために使用され得る。傾斜（ｔｉｐ）／傾き（ｔｉｌｔ）調整可能ステージ４４５などの位置合わせ機構は、ハウジング４４０と基部４５０との間に配置され、コリメータ４００のワークピースの光学的向きの調整をサポートし得る。ミラー４２０は、光軸４９４上に配置される焦点４２５、隣接したファイバ受け４９２及び光ファイバ・ケーブル４９０、並びに折り畳み面を有する。ミラー４２０の折り畳み面は、一般に、示された一点鎖線によって表され、図４に示されるコリメータ４００の断面内にある。折り畳み面は、一般に、その中でＯＡＰ４２０などの光学的要素が光軸４９４の方向を変化させる平面と定義される。
【００３１】
コリメータ４００の動作中、光は、光軸４９４に沿って、コリメータ４００のコネクタ・ポート４１０中に配置されるファイバ受け４９２を通り、光ファイバ・ケーブル４９０のファイバから出る。したがって、光はミラー４２０の表面を反射し、コリメータ４００の外部に配置されるワークピースと交互作用する前に、名目的にコリメートされる若しくは集束され、光学チャネル４３０の垂直部分と名目的に位置合わせされ得る。ミラー４２０の焦点距離に対する光ファイバ・ケーブル４９０の端部とミラー４２０との相対配置がコリメータ４００の（デ）フォーカス状態又はコリメーション状態を定義する。ファイバ受け４９２又はファイバ４９０の光軸４９４に沿った特定の配置を、デフォーカスの量（たとえば、１ｍｍ、又は０から＋／−５ｍｍ）を加えるために使用することができ、検査光をぼかし、コリメーションの度合いを低減するのを助け、結果として傾きの信号損失への影響を低減することができる。光ファイバ・ケーブル４９０の端部がミラー４２０から焦点距離よりも近いか遠いかに応じて、デフォーカスは正又は負になり得る。コネクタ・ポート４１０は、図４に示すようにハウジング４４０の表面に埋め込まれ、負のデフォーカスを与えることができる。一実例では、以下で説明するように、ファイバ受け４９２の参照表面と焦点４２５との距離は、焦点４２５と光ファイバ・ケーブル４９０の出口面との間に１ミリメートル（１ｍｍ）のデフォーカス距離を与えるように設定する。デフォーカス距離は、ファイバ受け４９２とハウジング４４０との接続部など、他の参照表面に対しても定義し得る。一般に、光ファイバ・ケーブル４９０の出口面は、焦点４２５の＋／−３ｍｍ程度以内に配置することが望ましい。コネクタ・ポート４１０を埋め込む代わりに、ハウジング４４０から突き出るコネクタ・ポートや光ファイバ・ケーブル４９０のファイバ受け４９２に係合する部分の長さを変えるなど、他の方法でデフォーカスすることは可能である。
【００３２】
ファイバ受け４９２は、光ファイバ・ケーブル４９０のファイバ対を支持するファイバ・チャネル４９６を含んでいる。ファイバ受け４９２はまた、位置合わせキー４９８を含んでおり、光ファイバ・ケーブル４９０と相互に作用し、光軸に対する光ファイバ対の向きを維持する。位置合わせキー４９８は、位置合わせキー受け、すなわちノッチと、図５で説明するように位置合わせなどで連携することができる。位置合わせキー４９８と位置合わせキー・ノッチとはオス／メスの対であり得る。様々な実例では、ファイバ受け４９２は、たとえばＳｕｂＭｉｎｉａｔｕｒｅ  ｖｅｒｓｉｏｎ  （ＳＭＡ）コネクタなど通常のファイバ受けであり得る。ＦＣ、ＰＣ、ＡＰＣ、ＳＴ、ＳＣ及びカスタム設計を含む、他のタイプの光ファイバ・コネクタも使用可能である。ファイバ受け４９２を、ボルトなどの機械的コネクタを介してコネクタ・ポート４１０に取り付けることができる。図４に示すように、位置合わせキー４９８は、ファイバ受け４９２の一部として形成され、ＳＭＡコネクタの接続にとって都合がよい。しかしながら位置合わせ機能の他の構成も使用することができ、ハウジング４４０又はコリメータ４００の他の要素及び光ファイバ・ケーブル４９０と直接合体することができる。
【００３３】
光ファイバ・ケーブル４９０は、ファイバ対が終端する本体４９１を含んでいる。本体４９１は、フェルールの例としてカラーなど、ファイバを適切に保持することのできる任意のタイプの構造であり得る。代替的に、本体４９１はファイバを共に保持する粘着体であってもよい。ファイバのうちの１本が光をコリメータ４００に、その後ワークピースに送るのに使用され、光ファイバ・ケーブル４９０のもう一方のファイバがワークピースから反射した後の光を集めるために使用される。光ファイバ・ケーブル４９０は、図３の光ファイバ・ケーブル３４２であり得る。いくつかの実施例では、光ファイバ・ケーブル４９０内にあり、ファイバ・チャネル４９４内に配置するファイバ対は、非対称ファイバであり得る。光ファイバ・ケーブル４９０のファイバの出口端は、デフォーカス距離に応じて、コネクタ・ポート４１０の表面に境を接するファイバ受け４９２の面とほとんど完全に一致し得る。図５は、光ファイバ・ケーブル４９０となり得る光ファイバ・ケーブルの実例の端面図を説明している。
【００３４】
図５は、図４のファイバ受け４９２など、ファイバ受けのファイバ・チャネルで採用される光ファイバ・ケーブルの実例の端面図を示している。一実施例では、光ファイバ・ケーブル４９０は、第１の光ファイバ４９０ａ及び第２の光ファイバ４９０ｂを備える。図５で説明された実施例では、第１の光ファイバ４９０ａが直径２００マイクロメートルのファイバであり、第２の光ファイバ４９０ｂが直径６００マイクロメートルのファイバであり得る。第１の光ファイバ４９０ａ及び第２の光ファイバ４９０ｂは、それぞれ出口端５１０及び５１５を有し、共通端面５２０を形成する。光ファイバ・ケーブル４９０は、ＯＡＰ４２０に対し回転可能且つ平行移動可能に位置合わせされ、共通端面５２０が、光軸４９４に対して垂直且つそれを中心とし、焦点４２５から一定の距離に配置されている。加えて、第１の光ファイバ４９０ａ及び第２の光ファイバ４９０ｂの光軸はＯＡＰ４２０の折り畳み面に対し共に角度を有して位置合わせされ得、第１の光ファイバ４９０ａ及び第２の光ファイバ４９０ｂの光軸は、光軸４９４に対し平行から０．１５度を超えて外れることがない。一実施例では、ファイバ受け４９２の位置合わせキー４９８が、光ファイバ・ケーブル４９０の、ノッチなどの位置合わせキー受け５２５と係合し、光軸４９４及び／又はＯＡＰミラーの折り畳み面に対する第１の光ファイバ４９０ａ及び第２の光ファイバ４９０ｂの所望の角度の向きを確保する。位置合わせキー４９８及び位置合わせキー受け５２５は、異なる位置に設置され、所望の位置合わせを提供し得る。図５では、位置合わせキー受け５２５は、「１２時」の位置に設置されている。代替位置合わせキー受け５２５’の位置が「９時」に示されており、異なる設置が可能なことを示している。第２の光ファイバ４９０ｂはフラッシュランプから光を供給するために使用され得、第１の光ファイバ４９０ａは光を集め、測定のために分光器に送るために使用され得る。非対称ファイバ設計とデフォーカスぼかしとの組合せが、振幅減感（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ｄｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）を与え、そのため実例の０．２５度のミス位置合わせが、対称且つ合焦のシステムの場合の９０％ではなく、１０％の信号損失しか生じ得ない。ｆは焦点距離、Θはウェーハの傾き角、及びｙは光ファイバ・ケーブルの端面内で反射された光の変位として、一般的な関係ｙ＝ｆ×Θを仮定すれば、所与のΘに対してｙを小さく保つためにはｆを小さくせよ、ということをこの表現は示している。すなわち、たとえば、焦点距離が短ければ第２の光ファイバ４９０ｂからの反射光の変位はあまり生じず、第１の光ファイバ４９０ａでより容易に受信する。ＯＡＰ４２０に好適な焦点距離の範囲は、おおよそ１０から４０ｍｍの範囲を含む。同様に、ファイバ４９０ｂの「光源」ファイバ直径がより大きければ、反射光の変位はより小さい直径のファイバ４９０ａの範囲のままである。いくつかの例では、第１の光ファイバ４９０ａの水平配置と第２の光ファイバ４９０ｂとは切り替えることができる（図５で、右から左へと左から右へのファイバの交換）。ファイバ受け４９２の中心線はファイバ受け４９２を通る光軸４９４に一致し得る。代替的に、第２の��ファイバ４９０ｂは、複数の光ファイバであり得、第１の光ファイバ４９０ａを取り囲む又は隣接する。たとえば、第１の光ファイバ及び複数の第２の光ファイバ両方が直径２００マイクロメートルであり得、ファイバは、個々のファイバ数の合計７、１４、他を六方充填（ｈｅｘ−ｐａｃｋｅｄ）した同軸束として構成され得る。
【００３５】
光ファイバ・ケーブル４９０の内部では、第１の光ファイバ４９０ａ及び第２の光ファイバ４９０ｂを個々に光軸４９４へ機械的に位置合わせさせると、光伝搬に空間的且つ角度的な変動を強いることになり、色性能に影響を及ぼし得る。図６Ａ〜図６Ｂでは、振れの変動を示すプロットの傾向、及び図１Ａ〜図１Ｂで示されるような色性能に関連する指向誤差が示されている。図６Ａ〜図６Ｂでは、４本の異なる光ファイバ・ケーブルのプロットをグラフにした結果を説明している。ファイバ１は、本開示の範疇である光学測定システム及びＯＡＰコリメータから得られた結果である。外側の円６１０は２００ミクロンの光ファイバの理論上の振れを表し、内側の円６１５は６００ミクロンの光ファイバの理論上の振れを表す。これらの同じファイバ・サイズがファイバ２〜ファイバ４のために使用されたことに留意されたい。２２０ミクロンの光ファイバの指向誤差６１０ｂも示されており、６１５ｂは６００ミクロンの光ファイバの指向誤差を表している。一般に知られるように、振れは、光ファイバからファイバの軸を近似する機能、この場合光照射野の重心の回転の不正確として定義され得るが、それは、機能は軸、この場合、共通端面の中心の周りを回転し、指向誤差は、光軸と光ファイバへ、及び光ファイバからの光照射野の重心との角度として定義され得るからである。図６に示された振れは共通端面から検出器まで８．６ｍｍの投影距離で測定されている。
【００３６】
本開示のコリメータの実施例に関して上記で説明したように、データポイント６１０ａは第１の光ファイバの振れを表し、データポイント６１５ａは第２の光ファイバの振れを表している。データポイント６１０ａ及び６１５ａで分かるように、第１及び第２のファイバ各々の振れ及び指向誤差は、両方とも理論値に近く、図１Ａ〜図１Ｂの関連するプロットに示されるように、色度変化（ｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ｖａｒｉａｔｉｏｎ）の作用を低減することにより測定結果の正確度を向上させている。ファイバ２〜４は、本開示の実施例を利用していない光ファイバ及びコリメータから得られた結果である。これらのデータプロットから分かるように、振れ６２０と指向誤差６２５のいずれか又は両方が、ファイバ１のものより著しく理論値６３０から外れる。一般に、振れ又は指向誤差の一方又は両方の程度が大きいほど、より大きい色度変化が観測される。図１と図６Ａ〜図６Ｂとの対応するプロットを比較すると分かるように、本開示のコリメータ及び光ファイバを使用すると色度変化が顕著に低減した。図６Ａ〜図６Ｂのプロットに現れる振れ及び指向誤差が完全に独立したものではないことは理解されよう。指向誤差は、位置合わせ機能により定義されるなど特定の向きに関連するときの振れの特定の状態として説明され得る。さらに、いくつかの実施例では、指向誤差は光ファイバ・ケーブルの回転により無効化されることがあり、位置合わせ機能の使用は、それらが回転する能力を制限することになるので使用されない。
【００３７】
図７で、本開示の原理に従って構築されたインライン光学測定システム７００の実例を示す。光学測定システム７００は、コリメータ７２０がインライン・システム７９０で使用されていることを除いて、図３の光学測定システム３００と同様である。他の点では、ＩＥＰシステム３００の同じ構成要素として光学測定システム７００の構成要素は動作する。
【００３８】
図示のインライン・システム７９０では、半導体ツール内でワークピースの移送に用いられるアーム７９４の上方に配置される支持物７９２に、コリメータ７２０が貼り付けられている。
【００３９】
上記で説明した変化、及び他の変化、本出願の範囲から逸脱することなく本明細書で説明する光学測定システム及びサブシステムの中でなされ得る。たとえば、半導体ウェーハ処理装置に関連していくつかの実例が説明されたが、他のタイプの処理装置、たとえばロールツーロールの薄膜処理、ソーラーセル製造又は高精度光学測定が必要とされ得るどのようなアプリケーションでも本明細書で説明する光学測定システムは適応され得ることは理解されるだろう。さらに、「ウェーハ」という用語は、本明細書で現在の発明の態様について説明するとき使われてきたかも知れないが、石英板、位相シフトマスク、ＬＥＤ基板、及び他の非半導体プロセスに関連する基板、及び固体、気体及び液体ワークピースを含むワークピースなど、他のタイプのワークピースが使用され得ることを理解されたい。
【００４０】
本明細書で説明する実施例は、本発明の原理及び実際的な適用例を最も良く説明し、当業者が、企図する特定の使用に適合させる種々の修正を有する様々な実施例のために本発明を理解できるように選択、記載されたものである。本明細書で説明する実施例は、本発明の範囲及び意図から逸脱しない範囲で種々の変動及び環境において実施され得るように、本発明の範囲を限定するものではない。したがって、本開示は示されている実施例に限定されることを意図しておらず、本明細書で説明する原理及び機能と整合する最も広い範囲を与えられるべきである。
【００４１】
当業者には当然了解されるように、シグナル・プロセッサ又はその一部など、本開示の構成要素又はデバイスの機能のいくつかは、方法、システム、又はコンピュータ・プログラム製品として実施され得る。したがって、本明細書で開示する機能、又は少なくとも一部の機能は、本明細書で一般に「回路」又は「モジュール」として参照されるすべて、完全にハードウェアの実施例、完全にソフトウェア（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロ−コードなどを含む）の実施例、又はソフトウェア態様とハードウェア態様とを組み合わせた実施例の形態を取り得る。開示された機能の一部は、デジタル・データ・プロセッサ又はコンピュータなど様々なプロセッサで実施、又は実行され得、コンピュータは、本方法のステップのうちの１つ又は複数を実行するようにプログラムされ、又はソフトウェア命令のシーケンスである実行可能なプログラムを記憶する。したがって、本明細書で開示する機能、又は機能のうちの少なくとも一部は、媒体に含まれるコンピュータ使用可能なプログラム・コードを有するコンピュータ使用可能な非一時的記憶媒体上のコンピュータ・プログラム製品の形態を取る。このようなプログラムのソフトウェア命令は、アルゴリズムを表現し、非一時的デジタル・データ記憶媒体上の機械実行可能な形式に符号化することができる。
【００４２】
したがって、開示された実例の一部は、非一時的コンピュータ可読媒体をもつコンピュータ・ストレージ製品に関し得、コンピュータに実装された様々な動作を実行するために、コンピュータ可読の非一時的媒体はその上にプログラム・コードを有し、装置、デバイスの一部を実施、又は本明細書に記載された方法のステップを実行する。本明細書で使用する「非一時的」は、過渡的な伝搬する信号を除くすべてのコンピュータ可読媒体を指す。非一時的コンピュータ可読媒体の実例は、ハードディスク、フロッピー（登録商標）・ディスク、磁気テープなどの磁性媒体、ＣＤ−ＲＯＭディスクなどの光学媒体、フロプティカル・ディスクなどの光磁気媒体、ＲＯＭ及びＲＡＭデバイスなどのプログラム・コードを記憶及び実行するように特別に構成したハードウェア・デバイスなどを含むがこれに限定されない。プログラム・コードの実例は、コンパイラなどで生成したマシン・コード、及び、インタプリタを使用してコンピュータで実行され得る、より高いレベルのコードを含んでいるファイル両方を含む。
【００４３】
本明細書で使用する用語は、特定の実施例について説明することのみを目的とし、開示を制限するものではない。本明細書で使用する、単数の形式「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、コンテキストが明らかに示すことがない限り、複数の形式も含むことが意図されている。さらに、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／又は「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、本明細書で使用されるとき、規定した機能、完全なもの、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を特定するが、１つ又は複数の他の機能、完全なもの、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はそれらの集まりの存在又は加えることを妨げない。
【００４４】
説明した実施例に対し、他の、さらなる付加、削除、代替及び修正がなされ得ることは、本出願が関係する当業者ならば当然了解されよう。
【００４５】
本明細書で開示したシステム及び方法を含む、本開示の様々な態様は権利を主張できる。本明細書で開示する態様は以下を含む。
【００４６】
Ａ．ハウジングと、ハウジング内にあり光軸を有するＯＡＰミラーと、折り畳み面と、焦点とを備えるオフアクシス放物面（ＯＡＰ）ミラー・コリメータを有する光学システム。光ファイバ・ケーブルはハウジングに結合され、光ファイバ・ケーブルは第１及び第２の光ファイバを備え、それぞれが出口端を有し、出口端は光ファイバ・ケーブルの共通端面を形成し、光ファイバ・ケーブルはＯＡＰミラーに対し回転可能且つ平行移動可能に位置合わせされ、共通面はＯＡＰミラーの光軸に対して垂直且つそれを中心とし、焦点から一定の距離に配置され、第１及び第２の光ファイバの光軸は折り畳み面に対し共に角度を有して位置合わせされ、第１及び第２の光ファイバの光軸は、その光軸に対し平行から０．１５度を超えて外れることがない。
【００４７】
Ｂ．ビューポートをもつ上部と処理中にワークピースを支持する基部とを有する処理室を備えるワークピース処理システム。コリメータを有する光学システムは、ビューポート上に配置され、処理中ワークピースを光学的にモニターする。コリメータは、ハウジングと、ハウジング内にあり、光軸、折り畳み面、及び焦点を有するＯＡＰミラーと、ハウジングに結合された光ファイバ・ケーブルとを備えている。光ファイバ・ケーブルは第１及び第２の光ファイバを備え、それぞれが出口端を有し、出口端は光ファイバ・ケーブルの共通端面を形成し、光ファイバ・ケーブルはＯＡＰミラーに対し回転可能且つ平行移動可能に位置合わせされ、共通面はＯＡＰミラーの光軸に対して垂直且つそれを中心とし、焦点から一定の距離に配置され、第１及び第２の光ファイバの光軸は折り畳み面に対し共に角度を有して位置合わせされ、第１及び第２の光ファイバの光軸はＯＡＰミラーの光軸に対し平行から０．１５度を超えて外れることがない。分光器は、コリメータに第１の光ファイバで光学的に接続され、フラッシュランプは、コリメータに第２の光ファイバで光学的に接続されている。
【００４８】
Ｃ．ハウジングと、ハウジング内にあり、光軸、折り畳み面及び焦点を有するＯＡＰミラーと、ハウジングに結合された光ファイバ・ケーブルとを備えるコリメータを有する光学システムと光学的に位置合わせするようにワークピースを配置することを備える半導体プロセスをモニターする方法。光ファイバ・ケーブルは第１及び第２の光ファイバを備え、それぞれが出口端を有し、光ファイバ・ケーブルの共通端面を形成し、光ファイバ・ケーブルはＯＡＰミラーに対し回転可能且つ平行移動可能に位置合わせされ、共通面はＯＡＰミラーの光軸に対して垂直且つそれを中心とし、焦点から一定の距離に配置され、第１及び第２の光ファイバの光軸は折り畳み面に対し共に角度を有して位置合わせされ、第１及び第２の光ファイバの光軸はＯＡＰミラーの光軸に対し平行から０．１５度を超えて外れることがない。光は、光源に光学的に結合した第１の光ファイバを通して光源からコリメータに導かれる。集められた光は第２の光ファイバを通してワークピースの表面から反射された光であり、光学的に光学検出器をコリメータに結合した第２の光ファイバを通ってコリメータから光学検出器に送られる。
【００４９】
態様Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、及びＥの各々が、以下の追加要素のうちの１つ又は複数を組み合わせて有し得る。
【００５０】
要素１：ハウジングに結合されたファイバ受けをさらに備え、それを通過して延びる光ファイバ・チャネルを有し、ＯＡＰミラーの光軸と位置合わせさせ、外周に形成された位置合わせノッチを有する本体を備え、ファイバ受けは、本体の位置合わせノッチと協調的に係合し、第１及び第２の光ファイバの光軸をＯＡＰミラーの折り畳み面に対し共に角度を有して位置合わせさせる位置合わせキーを有する。
【００５１】
要素２：第１及び第２の光ファイバが非対称なファイバである。
【００５２】
要素３：複数の第２の光ファイバをさらに備える。
【００５３】
要素４：第１及び第２の光ファイバの各々の中心がＯＡＰの光軸に一致しない。
【００５４】
要素５：本体の中心線がＯＡＰの光軸に位置合わせする。
【００５５】
要素６：光ファイバ・ケーブルを受け、光ファイバ・ケーブルの共通端面をＯＡＰミラーの光軸に沿ってＯＡＰミラーの焦点からおおよそ１ｍｍに配置するようにファイバ受けを構成する。
【００５６】
要素７：ＯＡＰミラーの焦点距離が５ｍｍから５０ｍｍまでの範囲にある。
【００５７】
要素８：光を供給するために第２の光ファイバが使用され、光を集めて送る第１の光ファイバの直径よりも少なくとも２倍大きい直径を有する。
【００５８】
要素９：第１及び第２の光ファイバの各々の振れが、８．６ｍｍの投影距離で公称＋／−２５ミクロン以内になり、光ファイバ・ケーブルをファイバ受け内に設置するとき第１及び第２の光ファイバの各々の指向誤差が０．１５度未満であるように、第１及び第２の光ファイバを本体内に配置する。
【００５９】
要素１０：ハウジングに結合されたファイバ受けをさらに備え、それを通過して延びる光ファイバ・チャネルを有し、ＯＡＰミラーの光軸と位置合わせさせ、外周に形成された位置合わせノッチを有する本体を備え、ファイバ受けは、本体の位置合わせノッチと協調的に係合し、第１及び第２の光ファイバの光軸をＯＡＰミラーの折り畳み面に対し共に角度を有して位置合わせさせる位置合わせキーを有する。
【００６０】
要素１１：第１及び第２の光ファイバが非対称なファイバである。
【００６１】
要素１２：光ファイバ・ケーブルを受け、光ファイバ・ケーブルの共通端面をＯＡＰミラーの光軸に沿ってＯＡＰミラーの焦点からおおよそ１ｍｍに配置するようにコリメータを構成する。
【００６２】
要素１３：第１及び第２の光ファイバの各々の振れが、８．６ｍｍの投影距離で公称＋／−２５ミクロン以内になり、光ファイバ・ケーブルをファイバ受け内に設置するとき第１及び第２の光ファイバの各々の指向誤差が０．１５度未満であるように、第１及び第２の光ファイバを本体内に配置する。
【００６３】
要素１４：コリメータがハウジングに結合されたファイバ受けをさらに備え、それを通過して延びる光ファイバ・チャネルを有し、ＯＡＰミラーの光軸と位置合わせさせ、外周に形成された位置合わせノッチを有する本体を備え、ファイバ受けは、本体の位置合わせノッチと協調的に係合し、第１及び第２の光ファイバの光軸をＯＡＰミラーの折り畳み面に対し共に角度を有して位置合わせさせる位置合わせキーを有する。
【００６４】
要素１５：第１及び第２の光ファイバが非対称なファイバである。
【００６５】
要素１６：光ファイバ・ケーブルを受け、光ファイバ・ケーブルの共通端面をＯＡＰミラーの光軸に沿ってＯＡＰミラーの焦点からおおよそ１ｍｍに配置するようにファイバ受けを構成する。
【００６６】
要素１７：第１及び第２の光ファイバの各々の振れが、８．６ｍｍの投影距離で公称＋／−２５ミクロン以内になり、光ファイバ・ケーブルをファイバ受け内に設置するとき第１及び第２の光ファイバの各々の指向誤差が０．１５度未満であるように、第１及び第２の光ファイバを本体内に配置する。
【図１Ａ】
2020136682.tif 000003
【図１Ｂ】
2020136682.tif 000004
【図２】
2020136682.tif 000005
【図３】
2020136682.tif 000006
【図４】
2020136682.tif 000007
【図５】
2020136682.tif 000008
【図６Ａ】
2020136682.tif 000009
【図６Ｂ】
2020136682.tif 000010
【図７】
2020136682.tif 000011
【外国語明細書】
2020136682000001.pdf