(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
障害検出及びプロセスモニタリングのために使用される放射分析光学モニタリングシステムのキャリブレーションのための方法であって、局所的な一次標準に対する第１の分光器を検査すること、第１の分光器で第１の光源からの光を受けることであって、第１の光源が、複数の未知のスペクトル強度を放射する第１の光源からの光を受けること、第１の分光器で第１の光源からの光を受けることに応じて、検査されたスペクトル情報をつくり出すこと、第２の分光器で第１の光源からの光を受けることに応じて検査されていないスペクトル情報をつくり出すこと、及び、第１の分光器によってつくり出される検査されたスペクトル情報に対して第２の分光器を検査すること、を含むキャリブレーションのための方法。
【請求項２】
局所的な一次標準は、既知の標準に対してトレース可能な応答を伴う検査された光検出器であり、しかも、局所的な一次標準に対して第１の分光器を検査することは、第１の分光器で第２の光源からの光を受けること、検査された光検出器で第２の光源からの光を受けること、検査された光検出器で第２の光源からの光を受けることに応じて検査されたスペクトル情報をつくり出すこと、第１の分光器で第２の光源からの光を受けることに応じて検査されていないスペクトル情報をつくり出すこと、及び、検査された光検出器によってつくり出される検査されたスペクトル情報に対して第１の分光器を検査すること、をさらに含む請求項１に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項３】
既知の標準が、米国国立標準技術研究所（ＮＩＳＴ）の標準である請求項２に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項４】
局所的な一次標準が第２の光源である請求項１に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項５】
第２の光源は、複数の既知のスペクトル強度を放射する請求項４に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項６】
第２の光源によって放射される既知のスペクトル強度が、米国国立標準技術研究所（ＮＩＳＴ）の標準に対してトレース可能である請求項５に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項７】
第１の及び第２の分光器は、第１の光源からの光を同時に受ける請求項４に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項８】
第１の分光器によってつくり出される検査されたスペクトル情報に対して第２の分光器を検査することは、第２の分光器によってつくり出される検査されていないスペクトル情報を、第１の分光器によってつくり出される検査されたスペクトル情報と比較すること、及び、第１の分光器によってつくり出される検査されたスペクトル情報に対する第２の分光器によってつくり出される検査されていないスペクトル情報の比較に基づいて補正係数をつくり出すこと、をさらに含む請求項１に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項９】
第３の分光器で第１の光源からの光を受けること、第３の分光器で第１の光源からの光を受けることに応じて検査されていないスペクトル情報をつくり出すこと、及び第１の分光器によってつくり出される検査されたスペクトル情報に対して第３の分光器を検査すること、をさらに含む請求項１に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項１０】
第２の分光器を光学接続システムに光学的に接続することであって、光学接続システムがスループットレベルを有する第２の分光器を光学接続システムに光学的に接続すること、光学接続システムを通じて第１の光源からの光を受けること、及び、光学接続システムのスループットレベルに応じて第２の分光器のキャリブレーションを変えること、をさらに含む請求項１に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項１１】
光学接続システムは、光ファイバをさらに含み、光ファイバの空間的構造を記録することをさらに含む請求項１０に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項１２】
第３の光源に対して第２の分光器のキャリブレーションを微調整することをさらに含む請求項１０に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項１３】
第３の光源に対して第２の分光器のキャリブレーションを微調整することは、プロセスチャンバの内部を見るためにプロセスチャンバ内に配置されるビューポートウィンドウに光学接続システムを光学的に接続すること、第２の分光器で第３の光源からの光を受けること、第３の光源に関するスペクトル情報に対して第２の分光器のキャリブレーションを調整することを含む請求項１２に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項１４】
第３の光源は、単独のスペクトル波長で光を放射する請求項１３に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項１５】
第３の光源は、複数のスペクトル波長で光を放射する請求項１３に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項１６】
プロセスチャンバの内部に第３の光源を配置することをさらに含む請求項１１に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項１７】
プロセスチャンバは、プロセスチャンバの内部に沿って配置される光チャンバをさらに含み、プロセスチャンバの光チャンバ内で第３の光源を配置することをさらに含む請求項１３に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項１８】
プロセスチャンバの内部でプラズマ及び反応物から第３の光源を保護することをさらに含む請求項１７に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項１９】
プロセスチャンバの内部を見るためにプロセスチャンバに配置されるビューポートウィンドウに光学接続システムを光学的に接続することは、第２の分光器のキャリブレーション中に光ファイバの空間的構造に基づいて光ファイバを空間的に構成すること、をさらに含む請求項１３に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項２０】
第２の光源に対する第２の分光器のキャリブレーションを微調整することをさらに含む請求項１に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項２１】
第３の光源に対する第２の分光器のキャリブレーションを微調整することは、プロセスチャンバの内部を見るためにプロセスチャンバに配置されるビューポートウィンドウに第２の分光器を光学的に接続すること、第２の分光器で第３の光源からの光を受けること、第３の光源に関するスペクトル情報に対する第２の分光器のキャリブレーションを調整することを含む請求項２０に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項２２】
第２の光源は、１以上のスペクトル波長で光を放射する請求項２１に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項２３】
プロセスチャンバの内部に第２の光源を配置することをさらに含む請求項２２に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項２４】
プロセスチャンバは、プロセスチャンバの内部に沿って配置される光チャンバをさらに含み、プロセスチャンバの光チャンバ内に第２の光源を配置することをさらに含む請求項２３に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項２５】
測定安定性の所定のレベルに基づいて第１の分光器を選択することをさらに含む請求項１に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項２６】
既知のスペクトル強度を有する第２の光源に対して第１の分光器を検査することは、ビューポートウィンドウに関するビューアングル内で既知のスペクトル強度を有する第２の光源を配置すること、及びプロセスチャンバの内部を見るためにプロセスチャンバに配置されるビューポートウィンドウに第２の分光器を光学的に接続することをさらに含む請求項５に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項２７】
ビューポートウィンドウに関するビューアングル内で第１の光源を配置すること、及びプロセスチャンバの内部を見るためにプロセスチャンバに配置されるビューポートウィンドウに第２の分光器を光学的に接続することをさらに含む請求項２６に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項２８】
第１の及び第２の分光器が第１の光源からの光を同時に受ける請求項２７に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項２９】
プロセスチャンバは、プロセスチャンバの内部に沿って配置される光チャンバをさらに含み、プロセスチャンバの光チャンバ内に第１の光源と第２の光源のうちの１つを配置することをさらに含む請求項２７に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項３０】
プロセスチャンバの内部のプラズマ及び反応物から第１の光源と第２の光源のうちの１つを保護することをさらに含む請求項２９に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項３１】
プロセスチャンバは、プロセスチャンバの内部に沿って配置される光チャンバをさらに含み、プロセスチャンバの光チャンバ内に第１の光源と第２の光源のうちの１つを配置することをさらに含む請求項２７に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項３２】
第２の光源に対する第１の分光器のキャリブレーションを検証することをさらに含む請求項４に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項３３】
第２の光源に対する第１の分光器のキャリブレーションを検証することは、所定の期間又は所定の測定数のうちの１つを検出すること、第１の分光器で第２の光源からの光を受けること、第１の分光器で第２の光源からの光を受けることに応じて検査されたスペクトル情報をつくり出すこと、及び、第１の分光器によってつくり出される検査されたスペクトル情報を第２の光源の既知のスペクトル強度と比較すること、をさらに含む請求項３２に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項３４】
第１の分光器を第１の光学接続システムに光学的に接続すること、第１の光学接続システムを通じて第１の光源からの光を受けること、第１の分光器で第１の光学接続システムを通じて第１の光源からの光を受けることに応じて第１のスペクトル情報をつくり出すこと、第２の光学接続システムに第２の分光器を光学的に接続すること、第２の光学接続システムを通じて第１の光源からの光を受けること、第２の分光器で第２の光学接続システムを通じて第１の光源からの光を受けることに応じて第２のスペクトル情報をつくり出すこと、第２の光学接続システムに第１の分光器を光学的に接続すること、第２の光学接続システムを通じて第１の光源からの光を受けること、第１の分光器で第２の光学接続システムを通じて第１の光源からの光を受けることに応じて第３のスペクトル情報をつくり出すこと、第２の分光器を第１の光学接続システムに光学的に接続すること、第１の光学接続システムを通じて第１の光源からの光を受けること、第２の分光器で第１の光学接続システムを通じて第１の光源からの光を受けることに応じて第４のスペクトル情報をつくり出すこと、をさらに含み、第１の分光器によってつくり出される検査されたスペクトル情報に対して第２の分光器を検査することは、第１のスペクトル情報及び第３のスペクトル情報を、第２のスペクトル情報及び第４のスペクトル情報と比較することをさらに含む請求項４に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項３５】
第１のスペクトル情報及び第３のスペクトル情報を、第２のスペクトル情報及び第４のスペクトル情報と比較することは、第１のスペクトル情報と第３のスペクトル情報との第１の生成物と、第２のスペクトル情報と第４のスペクトル情報との第２の生成物とを見つけること、及び第２の生成物に対する第１の生成物の比率をさらに含む請求項３４に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項３６】
第１の及び第２の光学接続システムが光ファイバを含む請求項３５に記載のキャリブレーションのための方法。
【請求項３７】
障害検出及びプロセスモニタリングのために使用される放射分析光学モニタリングシステムを検査するためのシステムであって、参照光源と、参照光源に光学的に接続される参照分光器であって、参照光源からの光を受けるために適合される光学ポート、参照分光器によってつくり出される生のスペクトル強度情報を、局所的な一次標準キャリブレーション光源についての生のスペクトル強度情報に対する局所的な一次標準キャリブレーション光源についての既知のスペクトル強度情報の比較に基づいて検査された強度情報に変換するための計算電子機器、及び参照分光器によってつくり出される検査されたスペクトル強度情報を出力するために適合される出力ポートを含む参照分光器と、参照光源に光学的に接続される第２の分光器であって、参照光源からの光を受けるための光学ポート、参照分光器によってつくり出される検査されたスペクトル強度情報を受けるための入力ポート、及び、参照分光器から受ける検査された強度情報と第２の光源について第２の分光器によってつくり出される生のスペクトル強度情報との比較に基づいて、第２の分光器によってつくり出される生のスペクトル強度情報を、検査された強度情報に変換するための計算電子機器を含む第２の分光器と、を含むシステム。
【請求項３８】
局所的な一次標準キャリブレーション光源であって、複数の既知のスペクトル強度を有する局所的な一次標準キャリブレーション光源をさらに含む請求項３７に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【請求項３９】
局所的な一次標準キャリブレーション光源の帯域幅が、参照分光器についてのスペクトル範囲を含む請求項３８に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【請求項４０】
既知の標準に対してトレース可能である応答を伴う検査された光検出器をさらに含む請求項３７に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【請求項４１】
局所的な一次標準キャリブレーション光源は、参照分光器についてのスペクトル範囲を含む請求項４０に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【請求項４２】
少なくとも部分的にプロセス容積を囲む複数の壁部を含み、外部表面と内部表面を有するビューポートウィンドウであって、プロセスチャンバの壁部の１つに沿って配置されるビューポートウィンドウを含むプラズマチャンバ、及び光学接続システムであって、第２の分光器及びプラズマチャンバにおけるウィンドウに接続される光学接続システム、をさらに含む請求項３７に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【請求項４３】
プラズマチャンバは、プロセスチャンバの壁部の１つに沿って配置される光チャンバであって、ビューポートウィンドウで見ることが可能な光チャンバをさらに含み、光源が光チャンバ内に配置される請求項４２に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【請求項４４】
光チャンバは、キャリブレーション光源をプロセス容積から分離させるために光チャンバとプロセスチャンバのプロセス容積との間に配置される光チャンバウィンドウをさらに含む請求項４３に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【請求項４５】
光チャンバは、チャンバウィンドウの少なくとも一部を選択的に覆うために光チャンバウィンドウとプロセスチャンバのプロセス容積との間に配置されるシャッタをさらに含む請求項４４に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【請求項４６】
光チャンバは、プラズマチャンバの内部におけるキャリブレーション光源からの光のイメージを投影するための光学要素をさらに含む請求項４５に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【請求項４７】
キャリブレーション光源からの光を受けるためにビューポートウィンドウに光学的に接続される参照分光器、及び、検査されたスペクトル強度情報を受けるために参照分光器に電気的に接続され、検査されたスペクトル強度情報を検査されたスペクトル強度情報に変換する補正係数を決定するため、及び、補正係数を分光器に送るために分光器に電気的に接続されるキャリブレーションモジュール、をさらに含む請求項３７に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【請求項４８】
第２の分光器と参照光源との間に接続される光学接続システムをさらに含む請求項３７に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【請求項４９】
第２の分光器の間に接続される統合球光学接続システム、及び参照分光器と参照光源との間に接続される統合球光学接続システムをさらに含む請求項３７に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【請求項５０】
統合球接続システムは、参照光源に接続される第１の光学ポート、及び第２の分光器と参照分光器のうちの１つに接続される第２の光学ポートをさらに含む請求項４８に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【請求項５１】
プロセス容積を少なくとも部分的に囲む複数の壁部を備えるプロセスチャンバと、
外部表面及び内部表面を有するビューポートウィンドウであって、プロセスチャンバの壁部の１つに沿って配置されるビューポートウィンドウと、を備え、
参照光源は、ビューポートウィンドウで目に見えるようにされ、参照光源からの光を受けるための第２の分光器の光学ポートが、参照光源からの光を受けるためにビューポートウィンドウに光学的に接続される請求項３７に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【請求項５２】
プロセスチャンバの壁部の１つに沿って配置される光チャンバであって、ビューポートウィンドウで見ることが可能な光チャンバをさらに含み、参照光源が光チャンバ内に配置される請求項５１に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【請求項５３】
プロセス容積から参照光源を分離するために光チャンバとプロセスチャンバのプロセス容積との間に配置される光チャンバウィンドウをさらに含む請求項５２に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【請求項５４】
光チャンバウィンドウの少なくとも一部を選択的に覆うために光チャンバウィンドウとプロセスチャンバのプロセス容積との間に配置されるシャッタをさらに含む請求項５３に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【請求項５５】
プロセスチャンバのプロセス容積内で参照光源からの光のイメージを投影するために、参照光源と光チャンバウィンドウとの間に配置される結像光学系をさらに含む請求項５３に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【請求項５６】
結像光学系は、凹面鏡及び収束レンズのうちの１つである請求項５５に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【請求項５７】
光源を配列するためにプロセス容積内に配置される位置決めジグであって、参照光源に機械的に接続される位置決めジグをさらに含む請求項５１に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【請求項５８】
参照光源は、米国国立標準技術研究所（ＮＩＳＴ）に対してトレース可能である複数の既知のスペクトル強度を放射する請求項５１に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【請求項５９】
参照光源からの光を受けるためにビューポートウィンドウに光学的に接続される参照分光器、及び分光器に検査されたスペクトル強度情報を与えるために分光器に接続されるデータをさらに含む請求項５１に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【請求項６０】
参照光源からの光を受けるためにビューポートウィンドウに光学的に接続される参照分光器、及び、検査されたスペクトル強度情報を受けるために参照分光器に電気的に接続され、検査されたスペクトル強度情報を検査されたスペクトル強度情報に変換する補正係数を決定するため、及び、補正係数を分光器に送るために分光器に電気的に接続されるキャリブレーションモジュール、をさらに含む請求項５１に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【請求項６１】
プロセスチャンバは、ビューポートウィンドウで定められるウィンドウチャンバ、プロセスチャンバの壁部の１つの一部、及びマルチチャンネルアレイ、ウィンドウチャンバに対してプロセスチャンバの壁部の１つを横切るウィンドウチャンバ進入ポート、をさらに含み、マルチチャンネルアレイは、空気圧的にウィンドウチャンバ内のウィンドウチャンバ圧力を、閉じ込められた圧力から分離するための内部表面と外部表面とを有する本体、及び、所定数のチャンネルを含み、所定数のチャンネルのそれぞれが、内端部及び外端部、チャンネル直径及び内端部と外端部の間のチャンネル長さを伴う断面形状を有し、前記チャンネル直径、前記チャンネル長さ、及び前記所定数のチャンネルの少なくとも１つが、所定数のチャンネルにわたる圧力差とともに、所定数のチャンネルを横切る流速を確立することに関係づけられる請求項５１に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【請求項６２】
プロセスチャンバは、ビューポートウィンドウで定められるウィンドウチャンバ、プロセスチャンバの壁部の１つの一部、及びマルチチャンネルアレイ、ウィンドウチャンバに対してプロセスチャンバの壁部の１つを横切るウィンドウチャンバ進入ポート、をさらに含み、マルチチャンネルアレイは、空気圧的にウィンドウチャンバ内のウィンドウチャンバ圧力を、閉じ込められた圧力から分離するための内部表面と外部表面とを有する本体、及び、所定数のチャンネルを含み、所定数のチャンネルのそれぞれが、内端部及び外端部、チャンネル直径及び内端部と外端部の間のチャンネル長さを伴う断面形状を有し、前記チャンネル直径、前記チャンネル長さ、及び前記所定数のチャンネルの少なくとも１つが、所定数のチャンネルにわたる圧力差とともに、所定数のチャンネルを横切る流速を確立することに関係づけられる請求項４２に記載のキャリブレーションのためのシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、正確な光放射分光測定を得ることに関する。より詳しくは、本発明は、障害検出及びプロセスモニタリングにおいて利用される分光装置の放射分析キャリブレーションのためのシステム及び方法に関する。
【０００２】
この出願は、共に本発明の譲渡人に譲渡された、２００７年５月７日に提出の共に係属中の米国仮出願番号第６０／９２８３７７号、発明の名称「障害検出及びプロセスモニタリングのために使用される放射分析光学モニタリングシステムのキャリブレーション」、及び、２００８年４月１８日提出の共に係属中の米国仮出願番号第６１／０４５５８５号、発明の名称「障害検出及びプロセスモニタリングのための放射分析光学モニタリングシステムのキャリブレーション」に関係し、その利益を求める。上記に認証された出願は、参照によってその全てがここに組み入れられる。
【背景技術】
【０００３】
半導体加工の技術において、ウェハから集積回路構造を構成するために、選択的に、材料を取り除き、半導体ウェハ上に配置することがよく知られている。半導体ウェハからの材料の除去は、例えば、反応性イオンエッチング、ディープイオンエッチング、及びスパッタリングエッチング、及びプラズマエッチングを含むいくつかの種類のエッチング処理を採用することによって達成される。材料をウェアに配置することは、化学的な及び物理的な蒸着、蒸発処理、電子ビーム物理的気相成長法、スパッタリング蒸着、パルスレーザー蒸着、分子線エピタキシー及び高速酸素蒸着を含む。他の除去及び蒸着処理が既知である。そのような処理は、シールドプロセスチャンバ内でしっかりと制御される。正確な材料の量が、ウェハ基板上に配置され又はウェハ基板から除去されるという理由から、その進行は、停止時間又は特定のプロセスのエンドポイントを正確に決定するために、連続的に及び正確にモニタされなければならない。チャンバ処理を光学的にモニタすることは、進行中の処理のためのステージ又はエンドポイントのための１つの有用なツールである。例えば、チャンバの内部は、放射され又はチャンバ内でターゲットから反射される光の所定の波長のスペクトル解析によって、特定の既知の放射ラインについて光学的にモニタされ得る。典型的な方法は、発光分光法（ＯＥＳ）、吸収分光法、反射率測定法等である。典型的に、光学センサ又は光源が、チャンバの外部上に配置され、及び、観察されるチャンバ内のターゲットエリアに対する有利な点とともに、ビューポイント又はウィンドウに近接して配置される。
【０００４】
光学モニタリングチャンバプロセスの１つの問題は、多くのこれらのプロセスの間に絶対値を正確に測定することが、難しく又は不可能であるということである。これは、主として、光学経路内の汚染物の蓄積、例えば、光学測定が行われるビューポートウィンドウによるものである。それ故、従来技術において既知のキャリブレーションプロセスは、大きな範囲で、主としてこれらの未解決の問題を考慮して発展してきた。分光器とその関係する分光検出器がブロードバンドキャリブレーションスタンダードを使用するその全体のスペクトル範囲で検査する（キャリブレートする）ことが可能である一方で、ビューポートウィンドウがほとんどすぐに曇り始め、それによって、その後の光学測定の精度を減少させるということから、その精度のレベルが、時々、過度に考慮される。光学ビューポートウィンドウが曇るので、時々、その透過が、分光器の全体のスペクトル範囲にわたってほぼ統一して影響を受けるということが考えられる。それ故、多くのウィンドウの曇りの欠点は、プロセス内の絶対値及び診断アルゴリズムに頼らないことでいくらか補償され得る。それ故、多くの測定プロセスは、絶対値の比較ではなく、相対的な値の比較を利用する。従来技術は、プロセスガス及びビューポートウィンドウ上の汚染物の効果の測定の精度に関する特定のスペクトルの測定の精度を強調する。
【０００５】
McAndrew, et al.に対する米国特許第５８３５２３０号、発明の名称「分光センサのキャリブレーションの方法」は、光線が測定セル内で内部の光学経路に沿って通過する光透過ウィンドウを伴う少なくとも１つの光のポート（又は光入口ポート及び光出口ポート）を伴う測定セルを利用するシステムを開示する。キャリブレーションシステムはまた、光出口ポートを通じてセルを出る光線を測定するための検出器と同様に、光入口ポートを通じてセル内を通過する光学チャンバを有する。ガス入口は、ガスの種類及び既知の濃度のキャリアガスを含むガスキャリブレーションガス流が光学チャンバ内に導入される光学チャンバに接続される。キャリブレーションガス流の分光測定は、それから実行される。キャリブレーションシステムを使用して、スペクトルのキャリブレーションが、特定のガスの種類及び様々な濃度のキャリアガスに関する分光器について実現され得る。
【０００６】
Smith, et al.に対する米国特許６２４６４７３号、発明の名称「プラズマプロセッシング操作のための方法及び機器」は、プラズマチャンバ内におけるビューポートウィンドウの内側及び外側の面のｉｎ  ｓｉｔｕ測定のための機器及びキャリブレーションスキームを開示する。機器は、もしあれば、プラズマプロセス中にプロセッシングチャンバから放射される光に面している、その効果を決定するためのウィンドウモニタリング又はキャリブレーションモジュールを有する。キャリブレーションは、プラズマプロセスにおいて得られる発光データに関係する波長シフト、強度シフト、又はその両方を是正することを意図している。本質的に、キャリブレーション装置は、２つの光学経路、ウィンドウを通じてプロセスチャンバの内部から放射される光を光学的にモニタリングする１つの経路、及び、ウィンドウの内部の面の状態を評価するためにキャリブレーション光源から反射される光を得るためのもう１つの経路、を有する。キャリブレーション光源（又は光源）は、外部に配置され、かつ、ウィンドウについて、透過比較を行うためにウィンドウの面の反射された検査された光を発射する。特許第５８３５２３０号及び特許６２４６４７３号は両方とも、それらの全部においてここで参照によって組み入れられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
他の欠陥の中で、これらの参照の両方は、チャンバの内側から分光センサへの全体の光学経路に沿うシステムを検査することに関する問題を是正しない。さらに、従来のキャリブレーション技術は、局所的な一次標準キャリブレーション光源の使用に大きく依存する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、障害検出及びプロセスモニタリングにおいて利用される放射分析分光装置を検査するためのシステム及び方法に導かれる。最初に、参照分光器が、剛性、安定性、及び運用設計要因のような様々な標準に基づいて選択される。初期のキャリブレーションステージにおいて、参照分光器の応答が、局所的な（近距離の）一次（主要な）標準に対して検査される（認識される標準に対してトレース可能（追跡可能、記録可能））な安定した検査された光源、又は代わりに、認識された標準に対してトレース可能である検査された光検出器に関して使用される検査されていない安定した光源）。主たる参照分光器は、少なくとも、光をスペクトル内に分散させるための分散要素、分光器からのスペクトル光を生の（検査されていない）スペクトル強度データに変換するための光検出器、及びプロセッシング能力（生のスペクトル強度データを検査されたデータに変換するためのソフトウェア、及び／又はファームウェア）を含む。分光器の光学経路におけるどの空気通路においても、光学経路におけるオゾンの蓄積を避けるために、酸素又は循環空気のパージがなされるべきである。典型的にランプ及び電力源を含む局所的な一次標準キャリブレーション光源は、どのタイプでもよいが、分光装置を検査するために設計され、そして、認識される標準（米国国立標準技術研究所（ＮＩＳＴ）によって公表される標準仕様のような）に対してトレース可能な強度と精度を有するべきである。さらに、標準キャリブレーション光源は、実際に、特定の目的のために設計される２以上の分離した標準キャリブレーション光源であり得る。例えば、強度キャリブレーションを実行するための１以上の標準光源及び波長キャリブレーションを実行するための１以上の標準光源である。好ましくは、標準キャリブレーション光源の帯域幅は、参照分光器のスペクトル範囲を包囲するべきである。
【０００９】
キャリブレーションフェイズの初期のステージは、典型的に、分光器の製造業者のサイトで実行されるが、代わりに、エンドユーザの位置で実行され、以下のように進行する。局所的な一次標準キャリブレーション光源からの光を受けることに応じて、生の分光データが参照分光器によってつくり出される。生の分光データを局所的な一次標準キャリブレーション光源について既知のスペクトルデータを比較することによって、参照出力補正係数の組が、参照分光器から引き出され得る。これらの参照出力補正係数は、生のスペクトルデータを、局所的な一次標準キャリブレーション光源の既知の強度に合う検査されたスペクトルデータに変換する出力アルゴリズムに関して使用される。一旦検査されると、参照分光器は、そのスペクトル範囲内のその光源についても定量的な分光測定をつくり出す。参照分光器はそれ故、第２の標準としての役割を果たす。
【００１０】
次に、参照分光器の応答は、分離した光源に対して、１以上の製造分光器を検査するための第２の標準として使用される。参照分光器及び製造分光器は、製造参照光源からのスペクトル放射を受け、そして、光に応じて分離した出力をつくり出す。好ましくは、製造参照光源のスペクトル帯域は、製造分光器のスペクトル範囲を同様であるべきである。この光源は、キャリブレーション光源である必要はなく、その情報が参照分光器によって正確に測定されるという理由から、光の正確なスペクトル強度は既知である必要はない。参照及び製造分光器は、製造参照光源からの光を同時に受け、それによって、既知の強度の安定した光源についての要求を取り除くことが期待される。代わりに、もし、製造参照光源が、相対的に安定である場合、参照及び製造分光器は、連続的に取得され得る。製造分光器からの検査されていない出力は、参照分光器によってつくり出される検査された出力と比較される。その比較に基づいて、製造参照光源の既知の強度に対する生の出力を調整するための出力アルゴリズムに関して使用される製造分光器について、製造出力補正係数の組が引き出され得る。一旦検査されると、製造分光器は（参照分光器と同様に）、スペクトル範囲内のどの光源についても定量的な分光測定をつくり出すであろう。製造分光器のキャリブレーションが、標準的なキャリブレーション光源を使用することなく達成されることに留意すべきである。追加の製造分光器が、同様な方式で検査され得る。そうすることにおいて、本発明は、異なる分光器でつくり出されるスペクトルの比較を可能にし、何より、異なるが、検査される分光器を使用する異なるプロセスチャンバから得られる結果の定量的な比較を促進する。
【００１１】
所定のインターバルで、参照分光器のインテグリティは、局所的な一次標準に対してチェックされ、必要であれば、再検査されるべきである。キャリブレーション間の変化の量もまたチェックされ得る。もし、ドリフト量が、所定レベルの上である場合、参照分光器及び／又は標準キャリブレーション光源の安定性が懸念され、日常メンテナンスがキャリブレーションシステムに為されるべきである。
【００１２】
本発明の他の実施形態によれば、製造分光器及び光学接続システムは、単独のユニットとして共に検査され得る。そうすることにおいて、分光器の応答は、光学接続システムの付加に起因し得るスループットにおけるどのような変化についても検査され得る。ここで再び、光学経路における全ての空気通路は、光学経路におけるオゾンの蓄積を避けるために酸素又は循環空気のパージが為されるべきである。もし、光ファイバが、接続システムに使用されると、ファイバは、製造チャンバとともに構成されるように、キャリブレーションについて同一に配置されるべきである。もし、初期のキャリブレーションステージ中に、製造形態が未知の場合には、その後、キャリブレーションに使用される光ファイバの配置が、記録され、そして、キャリブレーションデータとともに製造施設に送られ得る。この方法において、製造オペレータは、製造チャンバとともに光ファイバの配置を初期のキャリブレーションステージ中の配置を同じに構成できる。
【００１３】
スループットにおける軽微な変化が、さらにプロセスチャンバに関する光ファイバの配送または再構成によって起こり得る。それ故、本発明のさらなるもう１つの望ましい実施形態によれば、単独のユニットとして共に最初に検査された製造分光器及び光学接続システムは、配送又は再構成の変化の量に対して微調整され得る。さらに、この微調整キャリブレーションステージはまた、プロセスチャンバに接続されているユニットに起因するスループットにおける変化の原因となるであろう。このキャリブレーションフェイズのステージは、通常、プラズマチャンバのオペレータによって、製造施設で実行されるということが予想される。ここで、初期のキャリブレーションステージからのキャリブレーションにおけるどのような変化も、分光器の全体のスペクトル範囲にわたって一定となるということが仮定され得る。それ故、単独の波長の光源（又は狭帯域光源）が十分であるべきである。好ましくは、もし、単独の波長が利用されると、実行されるプロセス測定において有用であるスペクトル範囲の一部内にその波長が存在するように、光源が選択されるべきである。分光器によって検出されるウィンドウを光が通過しなければならないようにすべく、単独の波長光源を配置することによって、微調整キャリブレーションステージが開始する。キャリブレーション結果が、異なるチャンバで自由に複製され得るようにすべく、光源が各プロセスチャンバにおいて同じ位置に配置されるべきである。再生可能な配列を補償するための１つのメカニズムは、配置のために光源とともに、配列／位置決めジグを使用することによるものである。繰り返し可能な結果を補償するためのもう１つのメカニズムは、所定の位置において、ビューポートウィンドウに対するプロセスチャンバの反対の壁部に配置される光源を取り外せないように収容するための光チャンバを作り出すことである。光チャンバは、光源を保護するための光チャンバウィンドウを有すべきであり、さらに、プラズマ及びプロセスチャンバ内に現れる他の汚染物の有害な効果から光チャンバを保護するためにプロセス中に閉じられ得るシャッタを含むべきである。
【００１４】
代わりに、及び本発明のさらなるもう１つの望ましい実施形態にしたがって、上述された分光器のキャリブレーションは、製造施設で全体的に達成され得る。したがって、製造分光器は、光学接続システムを経由してプロセスチャンバに接続される。ここで、目的は、製造のために分光器を検査するだけでなく、プロセスチャンバ内からの一部を含み、分光器に関する光学システムのどの部分によっても引き起こされるスループットにおけるどのような変化についても分光器を検査することである。プラズマ光がチャンバビューポートウィンドウについて最も見えやすくなる（又は分離した光源チャンバ内でプロセスチャンバに近接する）位置で、プロセスチャンバ内に局所的な一次標準キャリブレーション光源を最初に配置することによって、キャリブレーションは、一般に上記のように進行する。分光器、光学接続システム、及びプロセスチャンバは、その後、一般に上記のように、局所的な一次標準に対して検査される。プロセスは、分離したプロセスチャンバに接続される各分光器について繰り返され得る。結果として、分離した分光器は、その後、局所的な一次標準に対して検査されることとなるが、それらのキャリブレーションは、プロセスチャンバ内の一部を含み、分光器に関する光学システムのどの部分よっても引き起こされるスループットにおける変化の原因となる。
【００１５】
オプションとして、参照分光器は、上記のように検査され、そして、参照分光器の応答は、他の分光器を検査するために使用され得る。最初に、参照分光器は、選択され、プロセスチャンバ内に配置されるか、又は、分離した光源チャンバ内でプロセスチャンバに近接して配置されるかのどちらかである局所的な一次標準キャリブレーション光源からの光を受けるためにプロセスチャンバに接続される。参照分光器の出力応答は、その後、次のキャリブレーションにおいて、異なる光源を伴う１以上の製造分光器を検査するための第２の標準として使用され得る。キャリブレーションのこの部分中に、製造参照光源が、局所的な一次標準キャリブレーション光源の代わりとなる。製造分光器は、参照分光器を共なるチャンバに光学的に接続される。好ましくは、製造分光器は、チャンバから光のスペクトルを監視するために使用されるように構成される。参照及び製造分光器は、製造光源からの光を同時に受ける。製造分光器の出力は、その後、上記のような参照分光器の応答に対して検査され得る。参照分光器は、その後、チャンバから外れ、上記のように製造参照光源のみを使用する他のチャンバに接続される他の製造分光器を検査するために使用され得る。各チャンバにおける参照分光器について、光ファイバ及び他の光学接続システムを同一に配置するための措置がとられるべきである。製造参照分光器のインテグリティは、参照ユニットをプロセスチャンバに接続し、その出力を同じ光源についてのプロセスチャンバの出力と比較することによって、第２の標準、参照分光器の出力に対して定期的にチェックされ得る。代わりに、全部のチャンバについて局所的な一次標準に対する１回のキャリブレーションだけに頼ることよりも、むしろ、参照分光器は、各チャンバについて局所的な一次標準キャリブレーション光源に対して再度検査され得る。その後、参照分光器から製造参照光源への検査された出力応答は、そのチャンバに接続される製造分光器を検査するために使用される。
【００１６】
代わりに、参照分光器及び製造分光器は、製造光源からの光を同時に受けることができない。そのような場合、参照分光器は、最初に、プロセスチャンバに光学的に接続され、そして、製造参照光源からの光を受ける。検査されたスペクトルデータが、参照分光器を使用するチャンバに関して集められ、そして、スペクトルデータの検査された出力が記録される。参照分光器は、その後、プロセスチャンバから取り除かれる。それらの測定は、今、製造参照光源を伴う製造分光器を検査するための第２の標準になる。検査されていない製造分光器は、プロセスチャンバに接続され、そして、製造参照光源からの光を受ける。その出力は、その後、参照分光器から記録されるスペクトルデータの検査された出力を使用して検査される。プロセスは、それから、異なる製造分光器について他のプロセスチャンバで繰り返され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、従来技術において知られる分光キャリブレーションシステムの図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の望ましい実施形態による放射分析光学システムのキャリブレーションのためのシステムを示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の望ましい実施形態による放射分析光学システムのキャリブレーションのためのシステムを示す。
【図３】図３は、本発明の望ましい実施形態によるキャリブレーションシステムの図である。
【図４】図４は、本発明の望ましい実施形態にしたがって、製造分光器がプラズマチャンバに適合されるキャリブレーションシステムの図である。
【図５】図５は、本発明の望ましい実施形態にしたがって、製造分光器がプラズマチャンバに適合され、キャリブレーションに関して遮断された光チャンバを含むキャリブレーションシステムの図である。
【図６】図６は、本発明の望ましい実施形態に従って、製造分光器がプラズマチャンバに適合され、かつ光の実際のイメージをプラズマチャンバの内部に投影するためのレンズ及び／又は鏡を含むキャリブレーションシステムの図である。
【図７】図７は、本発明の望ましい実施形態に従って、局所的な一次標準に対してトレース可能である第２の標準に対する複数の製造分光器の応答を検査するための一般プロセスを示すフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の望ましい実施形態に従って、局所的な一次標準に対する参照分光器の応答を検査するためのプロセスを示すフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の望ましい実施形態に従って、局所的な一次標準に対してトレース可能である第２の標準に対する製造分光器の応答を検査するためのプロセスを示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の望ましい実施形態に従って、製造分光器の応答及び局所的な一次標準に対してトレース可能である第２の標準に対する光学接続システムのスループットを検査するためのプロセスを示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の望ましい実施形態に従って、プロセスチャンバに接続される間に、製造分光器を検査し、及び局所的な一次標準に対してトレース可能である第２の標準に対する光学接続システムのスループットのためのプロセスの応答を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の望ましい実施形態に従って、プロセスチャンバに接続される間に、参照分光器の応答を検査し、及び、光学接続システムのスループットのためのプロセスを示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、標準的なキャリブレーション標準に関するドリフトを示すチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の特徴と信じられる新規な特徴が、添付の請求の範囲において説明される。本発明は、それ自体、しかしながら、望ましい使用のモード、さらに、そこでのさらなる目的と有利性と同様に、その添付の図面と併せて読んだときに、例示的な実施形態の以下の記述を参照することによって最も良く理解されるであろう。
【００１９】
本発明の他の特徴は、添付の図面及び以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。
【００２０】
発光分光法は、プラズマの状態をモニタリングするための高感度技術である。しばしば、可能な限り近く、エッチング、蒸着、又は半導体産業における他の共通の目的のためのプラズマ環境を使用する工業プロセス内のようなプラズマ環境内の状態の組を再形成することが望ましい。それは、時々、多重プロセスチャンバ内において同一の状況をつくるのに有利である。代わりに、特定の従来の状態にプロセスチャンバを戻すための特定の環境において有用であり得る。発光分光法は、これを行うための手段を提供する。プラズマからの光の放射は、多くの明確な原子及び分子の状態からの貢献を包含する。これらの放射の独自性及び相対的な強度は、プラズマの正確な状態の高感度なインジケータである。それ故、所定の時間でプラズマチャンバからの光のスペクトルのこれらの様相をモニタリングし、記録することによって、少なくとも第１に、チャンバ、又は異なるチャンバでさえも後で調整し、光放射スペクトルの状態、そしてそれ故、プラズマの状態を再形成することが可能になる。
【００２１】
光放射スペクトルが、プラズマの状態に敏感に依存するという理由から、しばしば、いくつかの重要なプロセスパラメータの値が、光学スペクトル、特に、放射の強度から推測され得るということが発見される。それ故、光学スペクトルはまた、プラズマのコントロールのためのフィードバックシステムの部分、又は、いくつかの重要なプロセスパラメータを測定するためのツールとしての役割を果たし得る。
【００２２】
しかしながら、これらの構成の実行に関する困難性が存在する。工業用プラズマツールにおける光学スペクトルを監視する慣習的な方法は、光検出器アレイに基づく光学分光器及び光をチャンバの内部のプラズマから分光器へと運ぶ光学カップリングシステムからなる。光学スペクトルは、狭スペクトル帯域の組において一連の光強度測定として記録される。困難性は、記録されたスペクトルが、プラズマによって放射された光の特性以外の要因に影響を受けるということである。これらは、光学カップリングシステムと同様に、波長及びスペクトルメータの強度キャリブレーション（検査）を含む。これらのアプリケーションにおいて採用されるスペクトルメータは、典型的に、同じ入力光源に曝されたときに、１つの応答が他のものに対応するように、検査される必要はない。もう１つの問題は、プラズマチャンバ内にあるウィンドウは、光の未知のわずかな量を吸収し、又はまき散らす汚染物でコートされてしまうことになり得るということである。もう１つの問題は、接続システムの他の効率が、セットアップにおいて避けられない摂動又は変化に応答して変化し得るということである。上記の目的のための光放射スペクトルモニタリングの潜在力の十分な有利性を得るために、記録されたスペクトル内で観測されたいかなる変化も、チャンバで起きた光の放射における実際の変化に起因し得るように、これらの外部からの影響を除外し、又は補償することが望ましい。
【００２３】
これらの外部からの影響を除外し又は少なくとも定量化する１つの試みは、Smithに対する米国特許第６２４６４７３号に開示される。そこでは、プロセスチャンバの外部にある光源が、例えば、ウィンドウの曇りによって起こる変化を補償するために、分光器、光接続システム、又はその両方を検査するために使用される。キャリブレーション装置は、２つの光学経路、１つの経路が、ウィンドウを通じて光学測定を行うためのもの、もう１つの経路が、ウィンドウの表面を反射する外部のキャリブレーション光源を使用するウィンドウの内部表面の状態を評価するためのもの、を有する。第２の光学経路は、プロセスチャンバの外部にある１以上のキャリブレーション光源で終わる。この方法論の１つの利益は、分光器に対する光学ビューポートウィンドウの内部表面の少なくともスループット（処理量）に関して、チャンバの状態が、キャリブレーション光源に対して調整可能で、そしてそれから、未来の状態が初期のキャリブレーション測定と比較され得るということである。ビューポートウィンドウによって起こる透過における変化が、認識され、そして、製造中に光学測定を調整するために使用されるキャリブレーション状態と比較される。この方法は、スループット経路の状態を確立するための外部のキャリブレーション光源に依存する。
【００２４】
必要とされるのは、同じチャンバから光学測定を比較することをオペレータに可能にするだけでなく、異なるチャンバから得られる測定と比較できるようにもする、これらの外部からの影響を是正するためのアプローチである。
【００２５】
本発明の一実施形態によれば、安定した光学分光器は、安定した光学接続システムに組み合わされ、そして、光学測定が任意に複製され得るように、関係する光学カップリングシステムのスループットと同様に、分光器の応答が検査される。分光器は、一定の入力光レベルについて、出力における変化が、チャンバからチャンバへの変化と比較して小さく、そして、プロセスの変化が安定しているという意味で安定しているべきである。適切な構成によって、分光器は、安定するように設計され得る。その構成の主な要素は、機械的剛性、検出器及び電気機器の温度安定性、及び紫外線光を検出するための蛍光体の使用の回避である。テキサス州、キャロルトンの Verity Instruments, Inc.から入手可能なＳＤ１０２４分光器は、適した安定した分光器の一例である。光学測定を行うために半導体産業において共通して使用されるこの種の分光器は、一般に、少なくとも３つの機能的に分離した要素、スペクトル内に光を拡散させる光分散要素、特定の波長でのスペクトル強度を、強度の電気データに変換する光検出器、及び、プロセッシング能力、強度の電気データを検査されたデータに変換するためのソフトウェア及び／又はファームウェア、を含むということが理解され得る。それ故、典型的な分光器は、少なくとも１つの光学ポート、光学カプラ又は光を受ける他の光学要素、及び１以上のデータ接続、ポート、又はデータを送受信し、プログラムコードを実行可能な他のデータ伝達要素を含むであろう。以下に、これらの要素が分光器と一緒に参照されるであろう。また、いくつかの文脈において、分光器の用語が、分光器と検出器との組あわせとして理解されるだけでなく、他の文脈において、２つが分離した機器として考えられるということも理解されるべきである。検出器の正確な選択が、記録されるべき光の波長に依存するということから、用語の使用は、ここで、分離される分光器と検出器の能力を受け入れる。
【００２６】
より詳細には、光学接続システムに関して、２つの主要な要素が、分光器の応答に対するそれらの外部からの影響に関して議論されるべきである。より重要な要素は、プロセスチャンバに対する光学ビューポートウィンドウである。それは、内側の表面をチャンバ内の反応ガスの作用によって、汚染し、エッチングさせることについての傾向の理由から、ウィンドウの透過特性を維持するための特別なステップをとることがしばしば必要となる。この問題を是正するいくつかの技術が存在し、上記の特許第６２４６４７３号を参照する。しかしながら、最近は、ビューポートウィンドウを汚染から保護するための信頼できる方法が、本発明の譲受人に対して譲受され、その全体がここに参照によって組み入れられる、Harveyに対する米国特許出願番号第１１／７２６９５８号、発明の名称「ウィンドウ保護としてのマルチチャンネルアレイ」に開示された。そこでは、ビューポートウィンドウとプロセスチャンバの内部との間にマルチチャンネルアレイが開示される。一実施形態において、プロセスガスで圧力がかけられたウィンドウチャンバは、ビューポートウィンドウとマルチチャンネルアレイとの間に形成される。チャンネルの数及びチャンネルの個々の寸法は、プロセスガスの反応チャンバへの流れが極端に低くなるように構成され、それによって、汚染物がビューポートウィンドウに到達する前に、チャンバ内の製造ガスの流れを阻害することなく、製造チャンバからの汚染物を製造チャンバの内部に戻るように清掃する。ビューポートウィンドウに接触する汚染物又はエッチング成分がないことから、ビューポートウィンドウは、その伝達が一定のままである。
【００２７】
分光器への外部からの影響のいかなる議論において考慮されるべき光学接続システムの第２の要素は、光をビューポートウィンドウから分光器へと導くためのメカニズムである。ビューポートウィンドウと分光器との間の光学経路は、分光器のスペクトル範囲にわたって光学的に安定であるべきである。最も複雑でないアプローチは、ビューポートウィンドウの背後に分光器を直接配置することである。これは、視界の意図された領域が、分光器の開口数に良く合う場合に、許容可能な１つのアプローチである。もしそうでなければ、レンズ又は鏡が、視界の領域を、分光器の許容角度に合わせるために要求される。接続を安定したものに維持するために機械的剛性を保証することが必要である。短波紫外線（ＵＶ）放射が現れる場合に、ソラリゼーションに対して対向するために、レンズが使用され、又は鏡がコーティングされる場合、レンズの材料もまた選択する必要がある。もう１つの潜在的な不安定なソースは、空気経路における酸素又はオゾンによる光の吸収である。もし、波長２５０ｎｍでの光が現れると、分光器の内部容積、及びウィンドウと分光器の間のスペースをパージし、及び／又はそれらのスペースを、つくられたオゾンに置き換えるために換気する必要もあり得る。
【００２８】
しばしば、分光器を便利な位置に置くことを可能にするという理由から、光ファイバ接続が、光学モニタリングアプリケーションにおいて参照される。光ファイバ接続は、安定したカップリングシステムのための特別な試みを提供する。第１に、光ファイバ送信は、ＵＶ放射への露出における劣化の主題である。もし、ＵＶ放射が、モニタされるスペクトル内に現れると、その後、ＵＶ放射に対して抵抗する光ファイバ要素を選択するための措置がとられる。いくつかの技術が、例えば、その全体がここで参照によって組み入れられる、 Skutnik et al.の「Reliability of High NA, UV Non-Solarizing Optical Fibers」、SPIE Conference at Photonics Europe, April 2004, SPIE paper # 5465-37を参照し、これらの効果（例えば、マサチューセッツ州、 East LongmeadowのCeramOptecからのOptran UV non-solarizing silica fiber）を最小にするために利用できる。
【００２９】
ＵＶ放射の問題に対するもう１つのアプローチは、カットオフ波長の下で、放射を積極的に除去するということである。これは、潜在的に、プロセスモニタリング、障害検出、及びエンドポイントの目的についての光のスペクトルの実用性を減少させる一方で、ファイバ送信をより安定にし、そして、それ故、有益な代償を示し得る。
【００３０】
光ファイバを使用することにおける第２の試みは、その長さに沿って変化がどこで起こるかにかかわらず、光ファイバ送信が、ファイバの位置における変化に影響を受けるということである。光ファイバまたは光ファイバ束の曲げ半径における小さな変化は、これらのアプリケーションの文脈において重大である量だけ変化するためのスループットを引き起こし得る。それ故、もし、分光器が、検査された後で新たな位置、例えば加工施設に移動させられた場合、検査中に使用されたように、プロセスチャンバに接続される時に、正確な空間的配置を再生するための措置がとられるべきである。特定のファイバ構成は、キャリブレーションのときに記録され、そして、この情報は、機器が使用される位置に転送される。その情報は、それから転送先の施設で光ファイバを再構成するために使用され得る。代わりに、設備の位置に関する制約は、最初に転送先のサイトで決定され、それらの制約は、製造業者に送られる。その後、製造業者は、転送先で配置されるように、キャリブレーション中に、光ファイバを正確に配置する。
【００３１】
もう１つのオプションは、分光器とともに配送される固定管内にファイバを閉じ込め、それによって、検査のためのその位置構成が、遠隔の施設サイトで複製されるということを保証することである。本発明のもう１つの望ましい実施形態によれば、光ファイバは、液体光ガイドによって複製され得る。液体光ガイドは、従来のグラス光ファイバよりも小さな位置の変化に対して感度が低いものと考えられる。液体光ガイドのある例は、ドイツ連邦共和国のDeisenhofenにある Lumatec Gesellschaft fur medizinisch-technische Gerate mbHで入手可能なシリーズ２５０液体光ガイドである。
【００３２】
最後に、分光器の応答を検査する手段が要求される。分光器と光ファイバカプラは、もし使用されると、ユニットとして一緒に検査され、それによって、キャリブレーションにおける光学カプラの外部からの影響の現任となる。例えば、Larason et al.の、 NIST Special Publication 250-41における、「Spectroradiometric Detector Measurements」において議論されるように、分光器の放射分析のキャリブレーションを提供するための技術が知られており（/physics.nist.gov/Divisions/Div844/facilities/phdet/pdf/sp250-41.pdfで、ウェブ上で利用可能である）、そしてその全体が参照によって組み入れられる。
図１は、従来技術において知られる分光キャリブレーションシステムの図である。しばしば、このキャリブレーションは、分光器の製造業者とともに引き起こされるが、また、エンドユーザによっても実行され得る。分光器１０２は、放射源１０４からのスペクトル放射を受け、光をスペクトル内へ分散させる。光検出器１０３は、分光器１０２からのスペクトルを受け、スペクトル光を生のスペクトル強度データ（そうでなければ検査されていないスペクトルデータとして参照される）に変換する。放射源１０４の強度と波長を知ることによって、分光器１０２と光検出器１０３は、それらの値に対して検査され得る。ここで使用されるように、光分光器は、適切な要素のそれぞれの参照番号を伴う分光器／検出器として代わりに参照され、又は、分光器及び検出器に関する適切な要素の参照番号を伴う分光器として参照されるであろう。
【００３３】
しばしば、従来技術に関して使用される照明光源は、その波長（又は狭帯域源）に対応する単独の既知の参照強度を有する単独の波長である。その場合、単独波長の光は、分光器／検出器１０２／１０３で受信され、及び生のスペクトルデータは、その波長に関して生成される。生のスペクトルデータは、その波長について既知の参照強度データと比較され、出力キャリブレーション係数が強度の比較から引き出される。出力キャリブレーション係数は、分光器によって測定される全ての波長に適用され、それによって、分光器によって生成された生のスペクトルデータを、出力され得る検査されたスペクトルデータに変換する。代わりに、放射光源１０４は、既知のスペクトル強度を伴う標準的な広帯域照明光源であり得る。その場合、スペクトル参照出力補正係数が、分光器／検出器１０２／１０３のスペクトル範囲内で、それぞれの波長について引き出される。
【００３４】
少なくとも最初に、本発明が局所の主張なキャリブレーション標準に依存するであろうということが期待される。関係する技術分野において使用される許容される専門用語によれば、「一次標準」は、「最も高い計量質を有するものとして、かつ、その値が同じ質の他の標準に対する参照なしで、指定され、又は広く認識される標準」を参照する（ＮＩＳＴウェブサイトの定義の章を参照）。ここで使用されるように、用語「局所的な一次標準」は、例えば、局所的に使用され、通常はキャリブレーションに関して使用される、適切なＮＩＳＴ標準のような、認識された標準に対して追跡できる特性を有する一次標準を参照する。局所的な一次標準は、所定の研究所や施設で、最も良い標準である。例えば、局所的な一次標準キャリブレーション光源は、スペクトル強度、及び例えば、適したＮＩＳＴ標準光源のような、認識された標準に対してトレース可能な精度を伴う安定したどのような光源にもなり得る。局所的な一次標準キャリブレーション光源は、CaliforniaのIrvineにあるNewport Corporationのような、販売業者及び／又は技術的な光源の製造業者から容易に入手可能である。好ましくは、しかしながら、このキャリブレーション手順は、単独で、従来技術において共通である局所的な一次標準に依存すべきではない。既知の光源及び一定の出力は、特に、３００ｎｍの下の波長における紫外線光を含む広帯波長域にわたって、実現が難しく、高価である。さらに、全ての光源、ＮＩＳＴバルブは、操作時間（動作時間）の関数としてドリフトする傾向にある（例えば、図１３の望ましいＮＩＳＴキャリブレーション光源の強度ドリフトを参照）。好ましくは、それ故、キャリブレーション手順は、単独で、参照源として局所的な一次標準に依存すべきではない。
【００３５】
本発明の望ましい一実施形態によれば、単独の分光器システムは、参照ユニットとして指定され、そして、他の分光器の応答が光源に関する参照分光器の応答に対して検査される。参照分光器は、従来技術におけるいかなる適切な既知の方式においても検査され得る。したがって、参照分光器は、例えば、局所的な一次標準キャリブレーション光源に対してトレース可能な第２の標準としての役割を果たす。したがって、他の分光器を検査するために使用される光源は、キャリブレーション光源である必要はなく、しかも、情報が参照分光器によって正確に測定されるであろうという理由から、光の正確なスペクトル強度が既知である必要はない。１つの分光器を参照分光器として使用することは、多重分光器システムが、一次標準に対して全てトレース可能である参照分光器に対して同一の応答を有するということを保証する。それ故、検査された光源に対する要求は、それらの分光器について取り除かれる。
【００３６】
さらに、本発明は、本発明を実行するためのいかなる特定の目的の分光機器の使用をも要求しない。従来技術において既知の光学分光器、この目的、上記で課された所定の条件、すなわち、機械的剛性、検出器及び電子機器の温度安定性、及び、紫外線光を検出するための蛍光体の使用の回避について適している。
【００３７】
図７は、本発明の望ましい実施形態にしたがって、局所的な一次標準をトレース可能な第２の標準に対する複数の製造分光器の応答を検査するための一般プロセスを示すフローチャートである。プロセスは、既知のスペクトル強度を伴う局所的な一次標準キャリブレーション光源に対する参照分光器の応答を検査することによって始まる（ステップ７０２）。以下にさらに議論されるように、光学分光器は、その機械的剛性、温度安定性等を含むいくつかの標準に基づく参照ユニットとして選択される。適した局所的な一次標準キャリブレーション光源は、実際、２以上のキャリブレーション光源であり得るが、それぞれは、ＮＩＳＴのトレース可能である精度及びスペクトル強度を有するべきである。局所的な一次標準キャリブレーション光源に対する分光器の放射分析のキャリブレーションを提供するための技術は、よく知られており、そして、いかなる適した技術も、本発明の範囲及び思想から逸脱することなく、参照分光器を検査するために採用され得る。代わりに、参照分光器は、認識された標準（図示せず）に対してトレース可能である局所的な一次標準としての役割を果たす検査された光検出器に対して検査され得る。ここで、参照分光器は、例えば、よく知られる代替の方法を使用して検査される。この場合、検査された分光器及び参照分光器の応答に関して使用される検査されない安定した光源は、検査されない光源に関する局所的な一次標準の検査された光検出器の応答に対して検査される。いずれの場合も、一旦検査されると、参照分光器は、他のいかなる分光器も検査され得る第２の標準としての役割を果たす。したがって、参照分光器は、そのスペクトル範囲内でのいかなる光についての定量的な分光測定をもつくり出すであろうということが期待される。
【００３８】
検査された参照分光器の応答とともに、参照ユニットによってつくられる測定は、その後、両方が同じ光源からの放射を受けたときに、他の分光器の応答を検査するための第２の標準として使用され得る。それらのキャリブレーションが、局所的な一次標準キャリブレーション光源の利用可能性に依存しないということから、製造光源は、製造中に分光器を検査するために使用され得る。例えば、参照分光器は、製造光源からの光を受け、そして、応答において、スペクトル強度情報の検査された出力をつくり出す（ステップ７０４）。参照分光器によってつくり出された検査された強度は、その後、製造光源によってつくり出された光を使用する他の分光器を検査するための参照として使用され得る（ステップ７０６）。この方式で検査される分光器は、参照分光器と比較できる定量的な分光測定をつくり出すであろう。さらに、局所的な一次標準キャリブレーション光源の使用が、製造分光器を検査するために取り除かれるので、これらの結果は、局所的な一次標準を使用することなく、達成可能である。局所的な一次標準キャリブレーション光源は、利用可能であるべきであるが、局所的な主要なキャリブレーションに対して参照分光のキャリブレーションを定期的にチェックするためのものである（ステップ７０８）。このキャリブレーションプロセスは、製造施設又はエンドユーザの位置で実行され得る。一般の発明のより詳細な態様は、以下に議論される図及びフローチャートとともに理解されるであろう。
【００３９】
図２Ａ及び２Ｂは、図７において示されるフローチャートに関してすぐ上で議論される方法のような、本発明の望ましい実施形態にしたがって、放射分析の光学システムのキャリブレーションに関するシステムを示す。図２Ａは、参照分光器を検査するための望ましいシステムの一部を示し、図２Ｂは、参照分光器を使用し、かつ、局所的な一次標準キャリブレーション光源を採用することのない、複数の製造分光器のための望ましいシステムの一部を示す。用語「製造分光器」は、ここでは、それらのキャリブレーションについて局所的な一次標準キャリブレーション光源を利用し得ないが、代わりに、より共通に利用可能な光源に対する参照分光器の応答に対して検査される分光器を区別するために使用される。これらの分光器が、製造環境内で、以下に記述されるように検査され得る一方で、このキャリブレーション技術は、製造又は製造業者の環境に対して全く制限されない。図８及び９は、本発明の望ましい実施形態にしたがって、参照分光器システムを使用する放射分析の光学システムを検査するためのプロセスを示すフローチャートである。より詳しくは、図９に例示されるフローチャートが、局所的な一次標準に対してトレース可能である第２の参照標準に対する製造分光器の応答を検査するためのプロセスを示す一方で、図８に示されるフローチャートは、局所的な一次標準キャリブレーション光源に対する参照分光器の応答を検査するためのプロセスを示し、それぞれは、本発明の望ましい実施形態に従うものである。
【００４０】
図２Ａ及び８に戻ると、参照分光器／検出器２１０／２１３及び局所的な一次標準キャリブレーション光源２０６は、それぞれ、統合球２０８上で分離するポートに光学的に接続される。上述のように、参照として選択される分光器は、一定の入力光レベルに関して安定すべきであり、その出力における変化が、チャンバからチャンバへの変化及びプロセスの変化と比較して小さくなるべきである（ステップ８０２）。結果として、参照分光器は、１）機械的剛性、２）温度安定の検出器を有し、かつ、３）その電子機器が望ましくは、紫外線検出についての蛍光体に依存しないようにすべきである。検出が容易な、ＵＶ光をより長い波長の光に変換する蛍光体は、拡張された放射への露出を伴うその変換係数を変えることができる。局所的な一次標準キャリブレーション光源は、キャリブレーションのために備えられる（ステップ８０４）。
【００４１】
光は、統合球２０８を介して、分光器／検出器２１０／２１３によって局所的な一次標準２０６から受けられる（ステップ８０６）。統合球は、一般に関係する技術分野において理解されるような光収集器として機能する。内部表面上のいかなる点にも入射する光線は、全ての他のそのような点に等しく分配され、そして、そのような光のオリジナルの方向の効果は、最小化される（適した統合球は、Newport Corporationから入手可能である）。統合球の使用が本発明に対して本質的でない一方で、好ましくは、分光器の入口スリットを満たす放射の統一的な分配を作り出すためにいくつかの手段が提供されるべきである。
【００４２】
参照分光器／検出器２１０／２１３は、局所的な一次標準キャリブレーション光源２０６から受けた光の応答において、生の、又は検査されていない出力を生成する（ステップ８０８）。その出力は、その後、局所的な一次標準キャリブレーション光源２０６について知られるスペクトル強度と比較される。参照出力補正係数の組が、その後、その比較に基づいて参照分光器／検出器２１０／２１４から引き出され得る。この比較は、参照分光器／検出器２１０／２１３において計画的に行われ、又は、参照分光器／検出器２１０／２１３から遠隔に配置される分光器キャリブレーションモジュール２０１で実行され得る。これらの参照出力補正係数は、生のスペクトルデータを局所的な一次標準キャリブレーション光源の既知の強度に合う検査されたスペクトルデータに変換するための出力アルゴリズムに関して使用される。一旦検査されると、その係数は、その後、生のスペクトルデータを、非標準の光源２０４のような、光源のためのスペクトル強度の検査された出力に変換するために使用され得る。代わりに、参照分光器は、ＮＩＳＴのトレース可能な検出器が使用され得る、代替の方法のような方法で検査され得る。
【００４３】
図２Ｂ及び図９に戻ると、局所的な一次標準キャリブレーション光源２０６は、キャリブレーションプロセスの残りのために使用されるのではなく、しかも、システムから完全に接続されていない使用されていないままの状態である。製造参照光源２０４は、スペクトル強度が既知であるかないかとなり得るような方法で、備えられる（ステップ９０２）。参照分光器２１０／２１３及び製造分光器２０２／２０３−１は、例えば、統合球２０８を経由して、製造参照光源２０４からの光を受ける（ステップ９０４）。図２Ｂ及び図３に示されるように、参照分光器２１０／２１３及び製造分光器２０２／２０３−１は、製造参照光源２０４からの光を同時に受けるために、統合球２０８上で異なるポートに光学的に接続される。好ましくは、しかしながら、製造参照光源２０２／２０３−１は、分離しているポートからの光がキャリブレーションを劣化させ得るわずかな相違を含むように、後に、キャリブレーションのための参照分光器２１０／２１３として同じポートに接続される。いずれの場合も、参照分光器２１０／２１３は、分光データの検査された出力をつくり、結果として、製造参照光源２０４によってつくられる絶対的なスペクトル強度が、参照分光器／検出器２１０／２１３の検査された出力からわかる（ステップ９０６）。本質的に、参照分光器２１０／２１３によって生成された、検査された出力は、例えば、製造参照光源２０４のような、同じ光源からの光を受ける他の分光器の出力を検査するための事実上のキャリブレーション標準になる。
【００４４】
製造分光器２０２／２０３−１は、生の、又は、検査された出力を生成し（ステップ９０８）、そして、その検査された出力は、参照分光器２１０／２１３によってつくりだされる検査された出力として受ける製造参照光源２０４についての「既知の」スペクトル強度と比較される。参照分光器２１０／２１３のものと製造分光器２０２／２０３−１の出力を比較することによって、両方が同時に同じ光源を見ているとき、既知の強度の安定した光源についての要求は、取り除かれる。参照出力補正係数の組は、その後、その比較に基づいて製造分光器２０２／２０３について引き出され得る。上述のように、これらの参照出力補正係数は、製造分光器２０２／２０３−１からの生のスペクトルデータを、参照分光器２１０／２１３によってつくられた製造参照光源の既知の強度に合う検査されたスペクトルデータに変換する（ステップ９１２）。このキャリブレーションプロセスは、製造分光器２０２／２０３−１から２０２／２０３−Ｎまで繰り返される。このキャリブレーションプロセスは、参照分光器２１０／２１３上で、又は製造分光器２０２／２０３−１上で、局所的（ローカルに）に起動され、又は、分光器キャリブレーションモジュール２０１上で遠隔的に起動され得る。参照分光器は、前述の安定性の要求に基づいて注意深く選択されたとしても、参照ユニットの剛性が、局所的な一次標準に関してチェックされるべきである。
【００４５】
もし、製造分光器２０２／２０３−１及び参照分光器２１０／２１３が、光ファイバを使用する光源に接続された場合、それぞれの光ファイバの伝達特性が、一般に異なるものであるという理由から、その後、両方の光源が同時に同じ光源を見ているという条件は実現されない。光ファイバ束の伝達におけるわずかな違いは、新たな及び同一に製造された光ファイバ束を伴っていても、達成され得る精度を制限するという単独の最も大きな摂動である。２つの光ファイバ束の間の違いは、しかしながら、短期的には、ほとんど一定である。この理由から、それらの摂動効果は、２つの測定を行い、そして測定値間でファイバ束を交換することによって、良い概算に対して取り除かれ得る。測定値Ｍ１及びＭ２は、２つの光ファイバ束の伝達Ｔ1及びＴ2によって乱される信号Ｓprod及びＳrefの比率の測定値である。
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【００４６】
製造分光器についての補正された測定は、√Ｍ１Ｍ２の量に等しい。これは、両方の分光器が光学系への介入なしで直接光源を見た場合に、単独の測定において測定される量である。
【００４７】
本発明のもう１つの望ましい実施形態によれば、分光器のキャリブレーション及び関係する接続光学系は、出荷又は他の光学要素の付加による光学的なスループットにおける変化に占めるために、ステージにおいて実行され得る。第１の及び最も難しい部分は、分光器の製造の時点で実行される。このプロセスは、図３及び図１０において視覚的に示され、図３は、本発明の望ましい実施形態によるキャリブレーションシステムの図であり、図１０は、製造分光器の応答を検査するためのプロセス及び、局所的な一次標準に対してトレース可能である第２の標準に対する光学接続システムのスループットを示すフローチャートである。そこでは、製造分光器３０２／３０３が、光ファイバ３１６及び収集光学３１４に合わされる（ステップ１００２）。もし、光ファイバが使用されると、ファイバは、プロセスチャンバとともに使用されるように、キャリブレーションのために同一に配置されるべきである。光ファイバ及び光ファイバ束の曲げ半径における小さな変化は、重大な量で変化するスループットを引き起こし得る。もし、その情報が利用できなければ、キャリブレーション中のファイバの配置が留意され、かつ、製造施設を通過し得る。代わりに、光ファイバは、固定管内に閉じ込められ得る。
製造分光器３０２／３０３は、その後、図１０に示されるフローチャートにおいて例示されるプロセスに上述されるように、その光学ファイバ及び補正光学系３１４とともに検査される（ステップ１００４）。本質的に、補正光学系３１４は、例えば、統合球３０８を介して、既知のスペクトル強度とともにまたはこれなしで、光を創り出す光源３０４のような、検査されていない光源に光学的に接続される。その光は、両方の製造分光器３０２／３０３及び参照分光器３１０／３１３で受けられる。製造分光器３０２／３０３は、検査されていない出力３０７を創り出し、参照分光器３１０／３１３は、分光データ３０５の検査された出力を創り出す。ここで再び、分光データ３０５の検査された出力は、製造分光器３０２／３０３を検査するための第２の参照を与える。検査されていない出力３０７は、検査された出力３０５と比較され、そして、製造分光器３０２／３０３の出力は、比較の結果にしたがって検査される。そのようにする場合において、製造分光器３０２／３０３の結合されたシステムの応答及び接続された光学接続システムが今、検査される。製造分光器３０２／３０３、その光ファイバ３１６及び補正光学系３１４とともに、その後、製造チャンバに接続される（ステップ１００６）。好ましくは、光ファイバ３１６は、キャリブレーション中に、光ファイバ内での位置の変化による光ファイバ送信における影響を少なくするために、プロセスチャンバで正確に構成されるべきである。代わりに、光ファイバは、液体光ガイド又はその位置における変化によって影響を受けない他の柔軟な光ガイドによって置き換えられ得る。いくつかのアプリケーションについて、直接上記されるように、その光学収集システムに接続される製造分光器３０２／３０３を単に検査することは、プラズマ環境における同一の条件を再度つくること、及び／又は多重プロセスチャンバにおける同一の条件をつくるために必要な精度を与え得る。しかしながら、それは、プラズマチャンバによる光の伝達におけるいかなる効果の原因となるものではない。それ故、より完全な分光器のキャリブレーションは、プロセスチャンバで実行される第２のキャリブレーションステージを含む。
【００４８】
製造分光器が一旦参照分光器に対して検査されると、製造分光器は、図４に示されるようなプラズマチャンバに接続される。そこでは、製造分光器４０２／４０３は、光ファイバ４１６及び、チャンバ４２０のビューポートウィンドウ４１２に順に接続される光学カプラ４１４に光学的に接続される。次に、最後の「微調整」キャリブレーションステージが、製造分光器４０２／４０３及び光学接続システム、例えば、ファイバ４１６及び光学カプラ４１４上で実行される。微調整ステージは、本質的に、初期のキャリブレーションステージ中にプロセスチャンバで、その構成と同一に配置され得ない場合に望ましいものである。微調整キャリブレーションステージは、低コストで容易に入手でき、携帯できる構成である、単独の波長（又は少なくとも狭帯域波長、しかしながら、微調整はまた、広帯域光源を使用して達成され得る）で、安定した光源４０９を使用してその場で達成される。光源４０９は、ビューポートウィンドウ４１２に対してプラズマ光が最も目に見えるチャンバ内の位置で、チャンバ４２０の内部４２２内に配置される。同一の位置が、全ての同じようなチャンバ内の光源の位置について使用されるべきである。配列ジグ４０７が、光源４０９の位置を最適化し、他のプロセスチャンバ内で位置を複製するために利用され得る。
【００４９】
代わりに、図５に示されるように、本発明のもう１つの望ましい実施形態によれば、参照光源チャンバ５４０が、プロセスチャンバ５２０の内部に沿って配置され得る。好ましくは、光源チャンバ５４０は、ビューポートウィンドウ５１２に対するプロセスチャンバ５２０の反対の壁部に、かつ、プラズマがビューポートウィンドウに対して最も見えやすくなる光学経路に沿って配置され得る。そこでは、光源５０９及び光学配列ジグ５０７が、それ自体、移動可能なシャッタ５４４である、ウィンドウ５４２によって、プラズマから保護される。シャッタ５４４は、キャリブレーションのために開かれ、そして、ウィンドウ５４２を保護するために、プラズマが発せられるときに閉じる。
【００５０】
さらに本発明のもう１つの望ましい実施形態によれば、図６に示されるように、光源６０９は、参照光源チャンバ６４０内で、ウィンドウ６４２、移動可能なシャッタ６４４の背後、及び、チャンバ６２０の内部６２２内の所定の位置で、プラズマ光ミミックを製造するための光学要素６４６の背後に配置される。投影されたプラズマ光ミミック６４８についての最適な位置が、チャンバ内のプラズマの位置と同じであるか、又は、代わりに、物理的な光源、すなわち、プラズマは、ビューポートウィンドウ６１２（図５に関して上述されるように）に対して最も見えやすい経路内であるということが期待される。光学要素６４６は、凹面鏡及び収束レンズの１つであり得る。光学系６４６を使用して、ウィンドウ６４２のみを使用するよりも（図５の議論に関してすぐ上で議論されるように）、より多くの光が、チャンバ６２０を通じ、そして分光器６０２／０３内に移送され得る。好ましくは、内部６２２内の照明パターンの形状は、プラズマ（図によって提案されるように）によって創り出される光を模倣する。本発明のもう１つの望ましい実施形態によれば、光学系６４６は、プラズマがビューポートウィンドウ６１２に対して最も見えやすい経路内で、物理的な光源を配置するための位置で、光源６０９の実際のイメージを創り出し得る。いずれの場合も、イメージング及び非イメージング光学系の両方は、ここで記述されるように修正され得る。
【００５１】
図１１は、本発明の望ましい実施形態にしたがって、プロセスチャンバに接続される間に、製造分光器及びその光学接続システム上の微調整キャリブレーションステージを実行するためのプロセスを示すフローチャートである。プロセスは、図４を参照して記述されるが、図４−６に示されるどのシステム構成も、微調整キャリブレーションステージとともに等しく良く機能するであろう。微調整キャリブレーションステージは、製造分光器４０２／４０３、光ファイバ４１６及び光学カプラ４１４をチャンバ４２０のビューポートウィンドウ４１２に光学的に接続することによって開始する（ステップ１１０２）。次に、既知の強度を伴う狭帯域光源４０９が、所定の位置で、チャンバ４２０の内部４２２に配置される（ステップ１１０４）。狭帯域光源４０９からの光は、その後、製造分光器４０２／４０３によって受けられ（ステップ１１０６）、そしてそれは出力をつくり出す（ステップ１１０８）。製造分光器４０２／４０３の応答が、参照分光器の出力に対して前に検査されたということを思い出すべきであり、そしてそれ故、その出力が少なくとも部分的に検査される。さらに、製造分光器４０２／４０３は、プロセスチャンバ４２０（ビューポートウィンドウ４１２を含む）の光学スループットに対して検査されていない。いかに良く製造分光器４０２／４０３が検査されるかは、その出力を、狭帯域光源４０９についての既知のスペクトル強度と比較することによって明らかとなるであろう（ステップ１１１０）。もし、比較が好ましい場合、これ以上のキャリブレーションは必要でなく、プロセスは終了する。もし、他方で、微調整キャリブレーションが必要であるということをその比較が示した場合、その後、狭帯域光源４０９に関係するスペクトルのために製造分光器４０２／４０３によってつくり出される出力は、狭帯域光源４０９の既知のスペクトル強度にセットされる（ステップ１１１２）。これは、製造分光器４０２／４０３の全体のスペクトル範囲にわたる強度に対する波長独立調整を行うことによって達成され得る。
【００５２】
本発明のもう１つの望ましい実施形態によれば、参照分光器及びその光学接続システムは、プロセスチャンバで共に検査され得る。この技術が製造施設で全体的に達成されるということが期待される。図１２は、本発明の望ましい実施形態にしたがって、参照分光器の応答を検査すること、光学接続システムのスループット、及びプロセスチャンバについての方法を示すフローチャートである。最初に、参照分光器は、その光学接続システムにしたがって、図４−６に関して記述されるように、製造チャンバに接続される（ステップ１２０２）。次に、局所的な一次標準が、図４に示されるように、製造チャンバ内で配列される（ステップ１２０４）。局所的な一次標準は、図４に示されるように、プラズマチャンバの容積内で配置され、図５に示されるように、参照分光器ビューの受け角に対して、ビューの領域内で、光チャンバ内に配置され、又は、図６に示されるように、光チャンバから実際のイメージとして投影される。参照分光器は、その後、図８において示されるフローチャートによって例示される方法に関して上述のように、局所的な一次標準に対して検査される。すなわち、光が光源によって投影され、かつ、出力をつくり出す参照分光器で受けられる。出力は、その後、局所的な一次標準についての既知のスペクトル強度と比較され、そして、出力補正係数の組が、生の強度出力を局所的な一次標準についての既知のスペクトル強度に変換する参照分光器について引き出される。結果として、参照分光器及び分光器に対するチャンバからのスループットは、局所的な一次標準キャリブレーション光源に対して全て検査される。
【００５３】
ここで、参照分光器を使用する製造環境において、光学測定の実行を開始することが可能になる。図４に示されるように、プラズマチャンバの容積内で、局所的な一次標準を再配置することによって、図５に示されるように、製造チャンバの容積内に、局所的な一次標準からの光を投影するために光チャンバのシャッタを開くことによって、又は、図６に示されるように、光チャンバ内の局所的な一次標準キャリブレーション光源から製造チャンバ内の実際のイメージを投影することによって、分光器のインテグリティが、局所的な一次標準キャリブレーション光源とともに定期的に検証され得る。施設内でプロセスチャンバに接続されるそれぞれの及び全ての分光器は、局所的な一次標準に対するキャリブレーションを要求することから、参照分光器の前述の利益が実現されない。
【００５４】
それ故、本発明のさらなるもう１つの望ましい実施形態によれば、参照分光器の出力は、プロセスチャンバにも接続される第２の分光器を検査するための第２のキャリブレーションとして利用される。そうすることにおいて、第２の分光器、チャンバ、及び分光器に対するチャンバからのスループットは、そのキャリブレーションについての局所的な一次標準キャリブレーション光源を利用することなく、局所的な一次標準に対してトレース可能である第２の標準に対して全て検査される。
【００５５】
今、図１２に戻ると、１つのキャリブレーション方法が、局所的な一次標準キャリブレーション光源を製造参照光源に代用することによって実現され、そして、図４−６において示されるように構成され得る（ステップ１２０８）。製造参照光源の強度は、既知であっても未知であってもよい。次に、検査された出力は、製造参照光源によって放射された光に応答して、参照分光器によってつくり出される（ステップ１２１０）。製造分光器は、その後、プロセスチャンバに接続され（ステップ１２１２）（図面に特に示されていない）、そして、検査されていない出力が、製造参照光源によって放射された光に応答して製造分光器によってつくり出される。製造分光器は、その後、製造参照光源に対する参照分光器の応答を使用して、検査され得る（ステップ１２１４）。
【００５６】
好ましくは、チャンバ及びチャンバウィンドウを介して共通の光学経路を利用するような方法において、参照分光器は製造分光器に同時に接続され、それによって、両方の分光器が、製造参照光源分光器からのキャリブレーション光を同時に受けることが可能になる。そうすることにおいて、製造分光器のキャリブレーションのインテグリティは、製造分光器の出力を参照分光器からの検査された出力を比較することによって、製造参照光源で定期的に検証される。
【００５７】
すぐ上で記述される単独の参照分光器を使用するキャリブレーション手順が、施設で各プロセスチャンバについて実行されるということが期待される。オプションとして、初期の参照キャリブレーション（ステップ１２０４及び１２０６）は、もし、次のチャンバから得られる検査された出力における変化が、測定されるプロセス変化と比較して小さい場合に、次のチャンバに関して除外され得る。
【００５８】
上述のキャリブレーション技術を使用して、どの製造分光器から検査されたどのスペクトルデータも、もう１つのプロセスチャンバ上の他のどの製造分光器から得られる検査されたスペクトルデータとも比較され得る。さらに、スペクトルデータが、参照分光器を経由して、スペクトル標準仕様に対して検査されるという理由から、チャンバからの光放射スペクトルの前のどの状態も再創造され得る。代わりに、もう１つのチャンバからの光放射スペクトルの状態は、このチャンバにおいて再創造され得る。横断機器及び時間ベースの比較を可能にすることに加え、検査されるどの参照分光器も、分光器を再検査することなく、物理的に再配置され得る（しかしながら、分光器についての参照出力補正係数は、製造分光器から得られる検査されたスペクトルデータを、参照分光器によって得られる検査されたスペクトルデータと比較することによって検証され得る）。
【００５９】
以下に記載される望ましい実施形態は、本発明の原理、及び実用化を最も良く説明し、そして、他の当業者が、考えられる特定の使用に適するような様々な改良を伴う様々な実施形態に関する本発明を理解することができるようにするために選択され、記述された。以下に記載される特定の実施形態は、様々な変形及び本発明の範囲及び目的から逸脱することのない範囲において実行され得るので、本発明の範囲を限定するつもりのものではない。それ故、本発明は、示される実施形態に限定されるものではないが、ここで記載される原理及び特徴と一致する最も広い範囲が認められるべきである。
【００６０】
フローチャート及び図中のブロック図は、本発明の様々な実施形態によって、構造、機能性、システムの実行可能な操作、方法、及びコンピュータプログラム製品を例示する。この点で、フローチャートにおける各ブロック又はブロック図は、特定の論理関数を実行するための１以上の実行可能な指示を含む、モジュール、セグメント、又はコードの部分を表示し得る。いくつかの代替の実行において、ブロックにおいて言及される関数は、図において、順序不同に生じ得るということにも留意すべきである。例えば、連続して示される２つのブロックは、実際、実質的に、同時に実行され、又は、ブロックは、時々、含まれる機能性に依存して逆の順番で実行され得る。ブロック図及び／又はフローチャート図の各ブロックは、特定の関数又は動作を実行する特定の目的のハードウェアベースのシステム、又は特定の目的のハードウェア及びコンピュータ機器の組合せによって実行され得る。
【００６１】
ここで使用される用語は、特定の実施形態だけを記述する目的のためのものであり、本発明を限定するためのものではない。ここで使用されるように、単数「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈がはっきりと別に示している場合を除き、同様に複数の形式を含むことを意図している。用語「comprises」及び／又は「comprising」は、この詳細な説明で使用されるとき、述べられた特徴、整数、ステップ、操作、要素及び／又は成分の存在を特定するが、１以上の他の特徴、整数、ステップ、操作、要素、成分及び／又はそこでのグループを除外するものではない。
【符号の説明】
【００６２】
１００…従来技術のキャリブレーションシステム、１０２…製造分光器、１０３…検出器、１０４…製造光源、 ２００…分光器キャリブレーションシステム、２０１…分光器キャリブレーションモジュール、２０２…製造分光器、２０３…光検出器、２０４…製造参照光源、２０５…検査された分光器出力、２０６…局所的な一次標準キャリブレーション光源、２０７…検査されていない分光器出力、２０８…統合球、２１０…参照分光器、２１３…光検出器、３００…分光器キャリブレーションシステム、３０１…分光器キャリブレーションモジュール、３０２…製造分光器、３０３…光検出器、３０４…製造参照光源、３０５…検査された分光器出力、３０６…局所的な一次標準キャリブレーション光源、３０７…検査されていない分光器出力、３０８…統合球、３１０…参照分光器、３１３…光検出器、３１４…収集光学系、３１６…伝達光学系（光ファイバ）、４００…チャンバキャリブレーションシステム、４０２…製造分光器、４０３…光検出器、４０７…配列ジグ、４０９…チャンバ参照光源、４１２…チャンバウィンドウ、４１４…収集光学系、４１６…伝達光学系（光ファイバ）、４２０…プロセスチャンバ、４２２…プロセスチャンバの内部、４２４…ウェハサポート、５００…チャンバキャリブレーションシステム、５０２…製造分光器、５０３…光検出器、５０７…配列ジグ、５０９…チャンバ参照光源、５１２…チャンバウィンドウ、５１４…収集光学系、５１６…伝達光学系（光ファイバ）、５２０…プロセスチャンバ、５２２…プロセスチャンバの内部、ウェハサポート、参照光源チャンバ、光源チャンバウィンドウ、光源チャンバウィンドウシャッタ、チャンバキャリブレーションシステム、６０２…製造分光器、６０３…光検出器、６０７…配列ジグ、６０９…チャンバ参照光源、６１２…チャンバウィンドウ、６１４…収集光学系、６１６…伝達光学系（光ファイバ）、６２０…プロセスチャンバ、６２２…プロセスチャンバの内部、６２４…ウェハサポート、６４０…参照光源チャンバ、６４２…光源チャンバウィンドウ、６４４…光源チャンバウィンドウシャッタ、６４６…光源チャンバウィンドウレンズ（鏡）、６４８…プラズマ光ミミック、
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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