(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造クラスタを制御するシステムであり、当該システムは：
基板を処理するための第１製造クラスタであって、
前記基板上の１又は複数の層をエッチングするように構成されるエッチングプロセスツールを含み、前記エッチングプロセスツールは、エッチングチャンバ、計測ビューポート、制御装置、及び１又は複数のエッチングプロセスパラメータ
を有する、第１製造クラスタと、
エッチング段階を測定し、２以上のエッチング段階測定目標値に合致させるように構成されるエッチング段階測定システムであって、
前記エッチングプロセスツールに結合され、前記エッチングチャンバからの電磁波エネルギーを測定するように構成された第１光学計測装置、
前記エッチングプロセスツールに接続され、前記基板の１又は複数の位置に照射し、前記照射された１又は複数の位置からの回折信号を測定するように構成された、第２光学計測装置、
前記エッチングプロセスツールに結合され、前記１又は複数のエッチングプロセスパラメータの１つのプロセスパラメータを測定するように構成される、エッチングセンサ装置、ならびに
前記エッチングプロセスツール、前記第１光学計測装置及び前記第２光学計測装置に結合されたプロセッサー、
を有する、エッチング段階測定システムと、
を有し、
前記プロセッサーは、前記第１及び第２光学計測装置、ならびに前記エッチングセンサ装置からの前記測定されたプロセスパラメータから、実際のエッチング段階データに対する、前記測定された電磁波エネルギーの相関アルゴリズムを確立するように構成され、
前記第１光学計測装置及び前記第２光学計測装置からのエッチング段階測定値、ならびに実際のエッチング段階データに対するエッチング段階測定値の相関を用いて、エッチング段階値が導出され、
２以上のエッチング段階測定目標値の組と比べて、計算された２以上のエッチング段階測定目標値が合致しない場合には、第１及び第２光学計測装置が修正され、前記相関アルゴリズムが調節され、及び／又は前記測定された電磁波エネルギーのノイズを調節することにより、前記エッチング段階測定値が強化され、前記相関アルゴリズムの確立が繰り返され、
前記2以上のエッチング段階測定目標値が合致するまで、前記エッチング段階値が導出され、前記計算された２以上のエッチング段階測定目標値が、前記２以上のエッチング段階測定目標値の組と比較され、前記第１及び第２光学計測装置が修正され、前記相関アルゴリズムが調節され、及び／又は前記測定された電磁波エネルギーのノイズを調節することにより、前記エッチング段階測定値が強化され、
当該システムは、さらに、
前記第１製造クラスタ及び前記エッチング段階測定システムに結合された第２製造クラスタ
を有し、
前記第２製造クラスタは、１又は複数の装置設定と１又は複数のプロセスパラメータとを有し、少なくとも１つの前記導出されたエッチング段階値に基づいて、前記１又は複数の装置設定及び／又は前記１又は複数のエッチングプロセスパラメータを調節する、システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであり、前記第１の光学計測装置が、前記エッチングチャンバからの前記電磁波エネルギーの強度を測定するために設けられる分光装置を含む、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであり、前記第２光学計測装置が、前記エッチングチャンバ上に設けられる少なくとも１つの干渉計又は反射計を含み、照明ビームの伝達及び回折ビームの検出をビューポートを用いて可能にする、システム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムであり、前記第２光学計測装置が、複数の干渉計又は反射計を含み、前記干渉計又は反射計がビューポートを用いて前記エッチングチャンバの上に設けられ、複数の照射ビームの伝達と複数の回折ビームの検出を可能にする、システム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムであり、前記第２光学計測装置が、５から９の干渉計又は反射計を含む、システム。
【請求項６】
請求項４に記載のシステムであり、前記複数の照射ビームが、１２０から１９０ナノメートルの範囲の波長を持つ分光ビームを含む、システム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムであり、前記相関アルゴリズムの調節が、前記電磁波エネルギー測定値と前記実際のエッチング段階データとの間の非線形関数関係を用いることを含む、システム。
【請求項８】
エッチングプロセスで基板を処理するための製造クラスタを制御する方法であり、前記製造クラスタは、装置設定値および１又は複数のエッチングプロセスパラメータを有し、
当該方法は：
２以上のエッチング段階測定目標値を選択するステップと；
前記２以上のエッチング段階測定目標値を設定するステップと；
選択された２以上の光学計測装置及び選択されたエッチングプロセスセンサ装置を用いて、エッチング段階測定値を得るステップであって、前記エッチングプロセスセンサ装置は、前記１又は複数のエッチングプロセスパラメータの一つのプロセスパラメータを測定するように構成されるステップと；
１又は複数の標準測定技術を用いて、前記エッチング段階測定値の各々に対する実際のエッチング段階データを得るステップと；
エッチング段階測定値と実際のエッチング段階データとの相関を確立するステップと；
前記確立された相関アルゴリズムを用い、選択された２以上の光学計測装置及び前記選択されたエッチングプロセスセンサ装置を用いて得られるエッチング段階測定値を用いて、エッチング段階値を導出するステップと；
前記エッチング段階値を前記製造クラスタに伝達するステップと；
前記伝達されたエッチング段階データにもとづいて、装置設定及び／又はプロセスパラメータを変更するステップと、
を有する方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であり、前記エッチング段階値の導出が、複数の選択されたエッチングプロセスセンサ装置からのエッチング段階測定値を含む、方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法であり、前記２以上の選択された光学計測装置の第２光学計測装置が、ビューポートを用いてエッチングチャンバの上に配置された複数の干渉計又は反射計を含み、複数の照射ビームの伝達及び複数の回折ビームの検出を可能にする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般にワークピースに形成される構造を測定するためのエッチングプロセス制御システムの設計に関し、より具体的には、半導体製造クラスタを制御するためのエッチング段階測定の方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体プロセスの際に、エッチングプロセス、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）プロセスは、シリコン基板又はウェハなどのワークピースに微細ラインをエッチングするための使用される。ＲＩＥは、プラズマを含むチャンバ内のウェハの位置付けを含む。前記プラズマはガスを含み、高周波場で解離されて前記ガス中に含まれる反応性イオンは前記ウェハ表面へ加速される。前記反応性イオンは、前記ウェハ表面の材料と化学的に結合される。前記エッチングプロセスの際、材料の１又は複数の層が除去され得る。終点の決定又は検出は、エッチングプロセス制御において使用される。
【０００３】
１又は複数の材料層がエッチングされる際、揮発性のエッチング生成物がプラズマ中に取り込まれる。前記ＲＩＥプロセスが、エッチングされる層の境界面又は終点に近づくと、プラズマ中に見出される揮発性エッチング生成物の量は減少する。前記プラズマ中の揮発性エッチング生成物の量は、前記ＲＩＥプロセスの終点を決定するために追跡され得る。材料層をエッチングするために使用されるエッチングガスの１つの種が追跡され得る。前記層がエッチングされると、反応性種が消費され尽くされ、相対的に低い反応性種の濃度が前記プラズマ中に見出されることとなる。より層が消費され尽くすと、反応性種は、急速により高い濃度で見出されることとなる。かかる反応性種からの光学発光の時間的グラフは、前記層がエッチングされていくに従い、強度の増加が見られる。光学的発光分光法（ＯＥＰ）を用いて特定種のある波長の強度を追跡することはまた、ＲＩＥプロセスなどの終点決定又はエッチングプロセス制御のために使用され得る。
【０００４】
通常、ＯＥＳは、膜厚さの関数として、揮発性エッチング生成物又は反応性種のいずれかの量を追跡するために使用されてきた。これらの技術は、前記プラズマ中の前記揮発性エッチング生成物又は反応性種のいずれかからの発光を調べるものである。例えば、ＲＩＥプロセスの際には、プラズマ中のエッチャント、中性物、及びイオンなどのプラズマ放電材料が、連続的に衝突により励起される。光学発光分光装置は発光をそれぞれの波長成分へ回折する。特定の波長が、特定の種に関連付けられ、この関連付けがエッチングの終点を検出するために使用され得る。しかし、かかる特定の波長情報は通常は利用することができず、正確なエッチング終点決定のために適切な波長を選択することは、発光の多くの可能性により、困難である。前記光学波長（複数を含む）は、通常のエッチングプロセスで多くの変動により容易には知られるものではない。例えば、通常のＲＩＥエッチングでのＯＥＳスペクトルは、可視光及び紫外光帯で数百の波長からなり得る。
【０００５】
加えて、高密度プラズマソースがＲＩＥを置き換える傾向が存在する。この例には、高密度、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）の使用が含まれる。他の例は、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）の使用であり、これはプラズマ生成においてＲＩＥとは異なる。一般に、ＥＣＲは通常のＲＩＥシステムよりも低圧で操作され、従って、より微細なトレンチをエッチングし得る。高密度ＩＣＰ、ＥＣＲ及びＲＩＥからの発光についての比較研究では、類似の導入ガス組成物について異なる種及び異なる波長に重点を示す。ＲＩＥ発光から蓄積されたデータは、高密度ＩＣＰ発光及びＥＣＲ発光には適用することができない。
【０００６】
ＯＥＳ分光法を用いるエッチングプロセスの終点を決定する従来技術は開示されており、例えば、Ａｎｇｅｌｌらの発明の名称「ＥＮＤ−ＰＯＩＮＴ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ」の米国特許第５２８８３６７号明細書、Ａｎｇｅｌｌらの発明の名称「ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＩＮＧ  ＰＬＡＳＭＡ  ＰＲＯＣＥＳＳＥＳ  ＶＩＡ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＥＭＩＳＳＩＯＮ  ＵＳＩＮＧ  ＰＲＩＮＣＩＰＡＬ  ＣＯＭＰＯＮＥＮＴ  ＡＮＡＬＹＳＩＳ」の米国特許第５６５８４２３号明細書である。しかし、これらの従来技術は通常は、エッチング終点を知らせるためのシグナルとして使用される１つの波長の選択を含む。化学プロセスで生成される生成物の光学的スペクトルを統計解析によりプロセス制御を実施するための従来技術は、例えば、Ｍｕｒｒａｙ、Ｊｒらの発明の名称「ＭＡＩＮＴＥＮＡＮＣＥ  ＯＦ  ＰＲＯＣＥＳＳ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＢＹ  ＳＴＡＴＩＳＴＩＣＡＬ  ＡＮＡＬＹＳＩＳ  ＯＦ  ＰＲＯＤＵＣＴ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＳＰＥＣＴＲＵＭ」の米国特許第５、８６２、０６０号明細書（以下「０６０」と参照する）である。前記「０６０」特許は、選択された生成物のサンプルセットのそれぞれの成分の光学的スペクトルを測定し、主成分分析（ＰＣＡ）又は部分最小二乗法（ＰＬＳ）により決定することを記載する。
【０００７】
ＯＥＳへ適用されるＰＣＡを用いるエッチングプロセスでの終点を決定するための前記の技術に伴う問題は、前記ＰＣＡ分析で使用される成分の数の不確定性である。より多くの主成分を使用するほど、ＰＣＡは分析されるシステムを近似し得るが、より多くの計算能力が必要となる。さらに、ＰＣＡ主成分の最適化数を決定することはまた、時間を要することであり多くの資源（リソース）を必要とする。
【０００８】
さらに、最新のＯＥＳシステムは、プラズマエッチングチャンバでのガスのグロー放電から発光される複数の波長の光学発光を収集することが可能となっている。
これらの波長は、導入される反応性ガスから生成される特定の化学種に関連付けられ、前記ウェハ上及びチャンバ表面上での反応と同様に気相反応からの結果でもある。前記光学的発光スペクトルの波長はまた、前記ウェハの表面組成が定常状態からエッチング材料の完全除去へ移行する場合に変動し得る。この変動の検出は、エッチング終点検出を可能にし、これは必要なエッチングが完了したことを指示し、及びまた、過剰エッチングが起こる前にエッチングプロセスを停止することを可能にする。しかし、エッチング終点を決定するために利用可能なＯＥＳ周波数又は波長の数は、複雑な、かつ時間のかかるＯＥＳ波長の選択という問題を生じる。
【０００９】
エッチングプロセスの終点はまた、広域帯光源プロセスを用いる方法で決定され；終点検出は、例えば、Ｖｅｎｕｇｏｐａの発明の名称「ＰＲＯＣＥＳＳ  ＥＮＤＰＯＩＮＴ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ  ＭＥＴＨＯＤ  ＵＳＩＮＧ  ＢＲＯＡＤＢＡＮＤ  ＲＥＦＬＥＣＴＯＭＥＴＲＹ」の米国特許第  ６、９７９、５７８  号明細書に記載されており、複数測定位置から得られる複数の光学シグナルを用いる方法は；Ｓａｉｔｏｒａの発明の名称「ＰＬＡＳＭＡ  ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＬＩＧＨＴ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ  ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  Ａ  ＰＬＡＳＭＡ  ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ」の米国特許出願第２００６／００１２７９６号に記載されており、及びフォトマスクエッチングのための終点検出のための少なくとも２つの光学成分を用いる方法は、Ｇｒｉｍｂｅｒｇｅｎの発明の名称「ＥＮＤＰＯＩＮＴ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ  ＦＯＲ  ＰＨＯＴＯＭＡＳＫ  ＥＴＣＨＩＮＧ」の米国特許出願第２００９／００１４４０９号に記載されている。上で説明したように、上で説明した技術を用いて、半導体応用又はある範囲の応用のために作用する適切な計測ツールを選択する上で問題がある。さらに、波長の選択、特定の光学計測ツール、及び目標値をモニターする測定を満たすエッチング段階測定を導出するためのアルゴリズムの最適化に対する要求がある。さらに、統合化計測製造クラスタにおいて、リアルタイムでエッチング測定モニターを完了し、エッチング段階を目標時間範囲に合わせるためにエッチング段階データを導出する必要性がある。他のエッチング応用では、さらに、エッチング段階測定から導出されたエッチング段階データの繰り返し性と再現性を保証する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第５２８８３６７号明細書
【特許文献２】米国特許第５６５８４２３号明細書
【特許文献３】米国特許第５８６２０６０号明細書
【特許文献４】米国特許第６９７９５７８号明細書
【特許文献５】米国特許出願第２００６／００１２７９６号
【特許文献６】米国特許出願第２００９／００１４４０９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上で説明した問題点の１つ又は複数の効果を最小化することに向けられる。スループットへのますますの要求、構造体のサイズの減少及び所有者の低コストの要求から、１つ又は複数のエッチング段階測定目標値に合致するエッチング段階測定システムの設計を最適化する強い要求がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
エッチングプロセスで基板を処理するための製造クラスタを制御するための方法及びシステムが提供され、前記製造クラスは装置設定及びプロセスパラメータを含む。エッチング段階測定値の実際のエッチング段階データへの関連付けが確立され、前記エッチング段階測定値は、２以上の光学計測装置とエッチングセンサ装置を用いた測定値を含む。前記エッチング段階値は、前記確立された関連付けと、前記エッチング段階測定を用いて導出される。前記エッチング段階測定目標値が合致しない場合には、前記計測装置が修正され、異なるエッチングセンサ装置が選択され、前記エッチング段階測定値は強化され、及び／又は関連付けアルゴリズムが改良される。前記ステップが、前記エッチング段階測定目標値が合致するまで繰り返される。前記導出されたエッチング段階値は、前記製造クラスタの装置設定及び／又はプロセスパラメータを調節するために使用される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】図１Ａは、基板製造フローにおいて前又は後プロセスを制御するための計測データを利用する従来技術を説明する構成図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、光学計測データを利用するための従来技術のエッチング測定システムの構成図である。
【図２】図２は、リアルタイムプロセス制御システムを説明する例示構成図であり、これはエッチング段階測定システムを用いて、同じ又は他の製造クラスタ内の少なくとも１つのプロセスパラメータ又はツール設定を調節する。
【図３】図３は、２以上のエッチング段階測定目標に合致するように構成されるエッチング段階プロセスをモニターするためのエッチング段階測定システムを用いるプロセスの例示フローチャートを示す。
【図４】図４は、２以上のエッチング段階測定目標に合致するように構成される２以上の光学計測装置を用いてエッチング段階プロセスをモニターするための例示フローチャートを示す。
【図５】図５は、エッチング段階測定目標に合致するように構成される、２以上の光学計測装置と少なくとも１つのエッチングセンサ装置を用いるエッチングプロセスのモニターのための例示フローチャートを示す。
【図６】図６は、エッチング段階測定目標に合致するように構成される、複数の光学計測装置及びエッチングセンサ装置を用いるエッチングプロセスをモニターするための例示フローチャートを示す。
【図７】図７は、光学計測装置と計測プロセッサを含むエッチング段階測定システムを説明する構成図である。
【図８】図８は、光学計測装置、エッチングセンサ装置、信号評価装置、及びエッチング段階導出装置を含むエッチング段階測定システムを説明する構成図である。
【図９】図９は、リアルタイムエッチング段階測定システムのための例示フローチャートを示す。
【図１０】図１０は、２以上の光学計測装置を用いるエッチング段階測定システムを持つエッチングシステムを説明する例示構成図である。
【図１１】図１１は、２以上の光学計測装置及び少なくとも１つのエッチングセンサ装置を用いるエッチング段階測定システムを持つエッチングシステムの例示構成図である。
【図１２】図１２は、２以上の光学計測装置及び複数のエッチングセンサ装置を用いるエッチング段階測定システムを説明する例示構成図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、光学発光分光装置からみた例示的エッチングシステムの上面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、分光光学及び／又は干渉ツールのためのエッチングシステムの上部の複数の光学計測装置からみた例示エッチングシステムの上面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の記載を容易にするために、本発明の概念を適用を説明するために半導体ウェハを用いる。前記方法及びプロセスは、繰り返し構造を含む他のワークピースへの等しく適用される。ワークピースは、ウェハ、基板、ディスクなどであり得る。さらに、本出願では、修飾なしの用語構造とは、パターン化構造を意味する。
【００１５】
図１Ａは、ワークピース製造フローにおいて前及び後プロセスを制御するための計測データを用いる従来技術方法を説明する構成図である。製造段階測定のための従来技術は通常、ワークピース（図示されていない）上で第１製造プロセス１０４を実施する製造システム１００を含む。前記ワークピースは基板、ウェハ又は磁気メモリなどであり得る。前記第１製造プロセス１０４の開始からある設定された期間後又は前記第１製造プロセス１０４の終点で、前記ワークピースは第１計測プロセス１０８を用いて測定される。
【００１６】
ワークピース適用のレシピに従い、第１計測プロセス１０８からの測定データ１２４は予想結果値と比較され、製造クラスタ制御装置（図示されていない）又は前記第１製造プロセス１０４へ伝達されるか、又は前記第２の製造プロセス１１２へ伝達される。前記第１計測プロセス１０８からの測定データ１２４が、予想値の範囲から外れている場合には、信号が前記第２製造プロセス１１２又は前記第１製造プロセス１０４へ送られる。同様に、前記第２製造プロセス開始からある設定時間後、又は前記第２の計測プロセス１１６の終点で、前記ワークピースは第２計測プロセス１１６を用いて測定され、及び前記製造及び測定が、既定のレシピにより決められた回数繰り返される。前記第１製造プロセス１０４へ伝達された測定データ１２４は、前記第１製造プロセス１０４のプロセスパラメータの調節又はツール設定を調節するために使用され得る。同様に、前記第２製造プロセス１１２へ伝達された測定データ１２４は、前記第２製造プロセス１１２のプロセスパラメータの調節又はツール設定を調節するために使用され得る。
【００１７】
図１Ｂは、光学計測データを利用するための従来技術によるエッチング測定システムの構成図である。例えば、エッチング測定システム１５０は、プロセスチャンバ１５４及びウェハホルダー上のウェハを含む。前記プロセスチャンバ１５４は、第１光学計測装置１５２と第２光学計測装置１５６を含み、これはプロセスチャンバ１５４と接続されてエッチング終点を決定するための測定を行う。
【００１８】
上で説明したように、従来技術の欠点は、光学エッチング測定システムの精度及び適合性が、半導体応用又は用途範囲について作用する好適な計測ツールを選択することの問題を含む、ということである。加えて、この技術は、波長、特定の光学計測装置及び、エッチング段階測定を測定モニター目標値に合致させるためのアルゴリズムを選択するために、既存の知識及び履歴データを必要とするということである。さらに、統合計測製造クラスタでは、エッチング測定を完了し、かつエッチング段階データをリアルタイムに目標範囲に合致させるために導出する必要がある。
【００１９】
本発明は、上で説明したいくつかの問題による影響を低減させることに向けられる。スループットに対するますます高くなる要求、構造サイズのますますの低減及び所有者のコスト低減への要求において、２以上のエッチング段階測定目標に合致するためにエッチング段階測定システムの最適化設計の必要性が存在する。
【００２０】
エッチング測定目標には、精度、信頼区間、測定及び導出時間（ＭＡＥＴ）、繰り返し性、再現性、全測定不確実性（ＴＭＵ）、全所有コストなどが含まれ得る。精度は、前記エッチング段階の実際の値又は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）などを用いて確立された標準値に比較して前記エッチング段階の測定値又は計算値の一致の程度である。信頼区間は、前記エッチング段階測定が、上限値と下限値との間に入る確立である。例えば、５０％完了のエッチング段階測定値は、例えばエッチング段階平均値＋／−５％信頼区間を持ち得る。測定及び導出完了の速度は、ミリ秒以下で測定され得る。繰り返し性又は試験−再試験信頼性は、一人又は１つの装置でなされる、前記エッチング構造につき同じ条件でなされる測定値の変動であり、繰り返し係数として表され、この値以下では２以上の繰り返し試験結果の絶対値差が、ある確率、例えば９５％で予想され得る値である。再現性は、エッチング段階測定システムが、他の計測システムを用いて同じ結果を得る可能性であり、通常は標準偏差で表される。ＴＭＵは、線形回帰分析、及び正味残留誤差から基準測定システムの不確実性（ＵＲＭＳ）を除いて計算される。計測装置についてＴＭＵ計算の詳細な記載は、米国特許第７、２８６、２４７号明細書、発明の名称「ＡＳＳＥＳＳＭＥＮＴ  ＡＮＤ  ＯＰＴＩＭＩＺＡＴＩＯＮ  ＦＯＲ  ＭＥＴＲＯＬＯＧＹ  ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ  ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ  ＵＮＣＥＲＴＡＩＮＴＹ  ＯＦ  ＴＯＴＡＬ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ  ＵＮＣＥＲＴＡＩＮＴＹ」（２００７年１０月２３日発効）を参照でき、この全内容は参照されて本明細書の援用される。全所有費用は、取得費用、運転費用を含み、場合により内部収益率又は経済的価値と参照される。前記２以上のエッチング段階測定目標は、前記エッチング測定システムの設計を最適化するために使用され得る。
【００２１】
図２は、リアルタイムエッチングプロセス制御システム２００を説明するための構成図であり、これはエッチング段階測定システム（ＥＳＭＳ）２０４を用いて、前記第１製造クラスタ２０２又は第２製造クラスタ２０６の少なくとも１つのプロセスパラメータ又はツール設定を、導出された段階測定値を用いて調節するために、リアルタイムプロセス制御を実行するように構成される。前記エッチングプロセス制御システム２００は、前記第１製造クラスタ２０２でなされるエッチングプロセスの前記エッチング段階を測定するように構成され、ここで前記第１製造クラスタ２０２がＥＳＭＳ２０４に連結される。前記ＥＳＭＳ２０４は計測プロセッサー２１６、光学計測装置２０８及びエッチングセンサー装置２１２を含む。前記光学計測装置２０８は、光学発光分光装置及び／又は１又は複数の分光反射計、エリプソメーター及び／又は干渉計であり得る。ひとつの実施態様では、計測プロセッサー２１６は、スタンドアローンプロセッサーであり得る。他の実施態様では、計測プロセッサー２１６は、前記第１製造クラスタ２０２に関して局所的に配置され得るか、又はインターネットやイントラネットを介して前記第１製造クラスタ２０２に関して遠隔的に配置され得る。従って、計測プロセッサー２１６は、前記第１製造クラスタ２０２と、直接接続、インターネット又はイントラネットを介してデータを交換することが可能となる。計測プロセッサー２１６は、顧客側（即ち半導体装置メーカー）でイントラネットと接続され得るか、又は購入者側（即ち、装置製造者）とイントラネットに接続され得る。さらに、他のコンピュータ（即ち制御装置、サーバーなど）が、計測プロセッサー２１６にアクセスして、直接接続、イントラネット又はインターネットの少なくとも１つを介してデータを交換することが可能になる。
【００２２】
前記エッチングセンサー装置２１２は、エッチング段階、エッチング速度、エッチング選択性及び／又は基板全体のエッチング均一性に関連するエッチングプロセッサーパラメータを測定する装置であり得る。例えば、前記エッチングセンサー装置２１２は、前記プロセスチャンバへ供給される電力、電圧、相、電流、圧力、エッチングガスフロー、使用ガス比率、送られる高周波数、温度などのプロセスパラメータを測定する装置を含み得る。前記エッチングセンサー装置２１２は、１又は複数の前記のプロセスパラメータを測定可能な１又は複数の異なるタイプの装置であり得る。ＥＳＭＳ２０４の前記計測プロセッサー２１６は、前記第１製造クラスタ２０２及び第２製造クラスタ２０６に局所的に連結される１つのプロセッサーであり得る。又は、計測プロセッサー２１６は、第１製造クラスタ２０２及び第２製造クラスタ２０６と、イントラネット、種々のプロセッサーの専用ネットワークを介して、又はインターネットを介して遠隔的に連結（リンク）され得る。前記計測プロセッサー２１６は、入力装置、表示装置、記憶装置、制御装置を含み、及び、前記光学計測装置及び／又はエッチングセンサーからの測定値をエッチング段階値又はエッチング完了パーセントへ変換、強化及び転換するための命令コード又はソフトウェアコードを含み得る。ＥＳＭＳ２０４で使用されるステップについての詳細は以下説明される。
【００２３】
図２を参照して、前記第１製造クラスタ２０２は、エッチングプロセスツールを含み（図示されていない）、これはＥＳＭＳ２０４に連結され、第２製造クラスタ２０６と連結されている。ひとつの実施態様では、前記第２製造クラスタ２０６は、洗浄プロセスツール、堆積プロセスツール、フォトリソグラフィーツール又は前記製造フローで前記第１製造クラスタ２０２の後に配置される他のエッチングツールを含み得る。他の実施態様では、前記第２製造クラスタ２０６は、洗浄プロセスツール、堆積ツール、フォトリソグラフィーツール又は前記製造フローで前記第１製造クラスタ２０２の前に配置される他のエッチングツールを含み得る。
【００２４】
図３は、基板プロセスの例示的フローチャート３００を示し、これはエッチング段階測定システム（ＥＳＭＳ）を用いて、２以上のエッチング段階測定目標に合致するように構成されるエッチングプロセスをモニターする。ステップ３０４で、２以上のエッチング段階測定目標値を設定する。前記のように、前記２以上のエッチング段階測定目標値は、精度、信頼区間、測定と導出時間（ＭＡＥＴ）、繰り返し性、再現性、全測定不確実性（ＴＭＵ）及び／又は全所有者費用を含み得る。ひとつの実施態様では、前記２以上のエッチング段階測定目標値は、精度及び測定と導出時間を含む。他の実施態様では、精度は０．９５以上に設定され、測定及び導出時間を６．０ミリ秒以下に設定され得る。前記ＭＡＥＴは、前記半導体適用レシピと基板スループットの要求に合致する時間範囲であり得る。他の実施態様では、前記２以上のエッチング段階測定目標値は、精度、測定と導出時間を含み、ＴＭＵが５％以下である。他の実施態様では、前記２以上のエッチング段階測定目標値は、精度、測定と導出時間、及び、２以上の繰り返し試験結果が９５％以上の確率で同じである繰り返し性係数として表される繰り返し性を含む。
【００２５】
ステップ３０８で、エッチング段階測定と実際にエッチング段階データとの関連性が確立される。実際のエッチング段階データは、前記エッチングプロセスの完了の基準値であり、例えばエッチング段階データは、エッチングされるターゲット層が９０％完了した場合に９０％となり得る。又は、実際のエッチング段階データは、エッチングされた層の実際の高さ、例えばシリコン窒化物の５０ナノメートルとして表され得る。
実際のエッチング段階データは、ＳＥＭ、ＡＦＭ又は東京エレクトロン株式会社及びケーエルケー・テンコール株式会社からのＡｃｕＳｈａｐｅ（商標）などの光学デジタル形状測定装置などの標準測定システムを用いて得ることができる。前記のように、前記エッチング段階データは、基板の１又は複数の層のエッチングプロセスの完了パーセントで表される。ひとつの実施態様では、エッチング段階測定値と実際のエッチング段階データとの関連付けは、線形方程式の形であり得る。他の実施態様では、前記関連付けは、より一般的に表され、例えば二次多項式であり、これにより、異なる光学計測装置を用いて測定されたいくつかのエッチング段階測定値を、異なるエッチングセンサー装置を用いて測定されたセンサー測定値にフィッティングされ得る。
【００２６】
前記変動の線形関係が上の例では使用されるが、認識されるべきことは、前記変数間の非線形関係も使用され得るということであり、例えば任意の関数、複合関数などである。多項式への最小自乗解は、行列式、行列、独立パラメータ解などを含み得る。任意関数への最小自乗フィッティングは、線形フィッティング法、検索パラメータ空間法、グリッド探索法、勾配探索法、拡張法、マルクアルト法などを含む。これらの技術のより詳細な説明は、Ｂｅｖｉｎｇｔｏｎらの「Ｄａｔａ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｅｒｒｏｒ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ（Ｔｈｉｒｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ、１１６−１７７）」を参照できる。
【００２７】
図３を参照して、ステップ３０８は、一つの実施態様で、確立された関係は、エッチング段階測定値及び対応する実際のエッチング段階データを含むデータベースやライブラリなどの記憶されたデータであり得る。例えば、前記データベースやライブラリは、関数としてのビーム強度などの光学測定値、又は波長及び対応する実際のエッチング段階データを含み得る。他の実施態様では、前記確立された関係は、入力光学計測値を出力エッチング段階データを決定するために使用するように訓練される機械学習システムであり得る。
【００２８】
ステップ３１２では、エッチング段階値は、前記エッチング段階測定値及び前記確立された関連を用いて導出される。ひとつの実施態様では、前記エッチング段階測定値は、２以上の光学計測測定値であり得る。他の実施態様では、エッチング段階測定値は、２以上の光学計測測定値及び少なくとも１つのセンサー測定値であり得る。なお他の実施態様では、前記エッチング段階測定値は、複数の光学計測測定値及び複数のエッチングセンサー測定値であり得る。ステップ３１６では、前記決定されたエッチング段階値は、前記エッチング段階測定目標が合致する場合に計算するために使用される。ひとつの実施態様では、前記エッチング測定目標が、０．９５以上のエッチング段階精度、及び２．０ミリ秒以下の測定及び導出時間であることが仮定されている。前記エッチング段階値を用いて計算されたエッチング段階精度は、０．９５と比較され、前記測定及び導出時間の実際に経過時間合計は２ミリ秒と比較される。他の実施態様では、エッチング段階測定目標値は、信頼区間、例えばエッチング段階平均＋／−５％に加えて、さらに０．９５以上のエッチング段階精度、及び２．０ミリ秒以下の測定及び導出時間を含み得る。
【００２９】
前記エッチング段階測定目標値が合致しない場合、ステップ３２４で前記計測装置が変更され、前記エッチング段階測定値が強化され及び／又は関係付けアルゴリズムが再調整される。
【００３０】
前記光学計測装置の変更は、光学部品調節又は光学計測装置に光学部品のいくつかの交換によりなされ得る。光学計測装置設計の変更についての詳細な説明は、米国特許第７、７６１、２５０号明細書、発明の名称「ＡＮ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＭＥＴＲＯＬＯＧＹ  ＳＹＳＴＥＭ  ＯＰＴＩＭＩＺＥＤ  ＷＩＴＨ  ＤＥＳＩＧＮ  ＧＯＡＬＳ」（２０１０年７月発効）に記載されており、この全内容は参照されて本明細書に援用される。他の実施態様では、前記選択された計測センサ装置が変更され、例えば温度センサに代えて圧力センサを選択する。前記エッチング段階測定は、前記シグナルのノイズを調節することで強化され得る。体系的ノイズは、光学計測装置を、測定される範囲の用途につき基板サンプルで校正することで調節され得る。光学計測ノイズ低減の詳細については、米国特許第７、７４２、１７７号明細書、発明の名称「ＮＯＩＳＥ−ＲＥＤＵＣＴＩＯＮ  ＭＥＴＲＯＬＯＧＹ  ＭＯＤＥＬＳ」（２０１０年６月２２日発効）に記載され、その全内容は参照されて本明細書に援用される。前記関連付けアルゴリズムの調節は、線形関連付けから非線形関連付けへの変更を含み、即ち前記変数間の非線形関数関係が使用され得る。
前記のように、非線形関数関係は、任意の関数、複合関数などを含み得る。
多項式への最小自乗フィッティング解は、行列式、行列、独立パラメータ解などを含み得る。任意関数への最小自乗フィッティングは、非線形フィッティング方法、探索パラメータ空間方法、グリッド探索方法、勾配探索方法、拡張方法、マルクアルト（Ｍａｒｑｕａｒｄｔ）方法などを含む。
【００３１】
図３を参照して、ステップ３２０では、前記導出されたエッチング段階値が伝達される。ひとつの実施態様では、前記エッチング段階値は、計測プロセッサーへ伝達され（図２、２１６）、これは第１製造クラスタ２０２又は第２製造クラスタ２０６へ連結される。図３のステップ３２８で、前記伝達されたエッチング段階値は、エッチングプロセス制御パラメータ、または前記第１製造クラスタ２０２又は第２製造クラスタ２０６の装置設定の少なくとも１つを変更するために使用される。図４、５及び６は、エッチング段階測定を、エッチング段階測定装置の異なる組み合わせを用いる実際のエッチング段階データへ関連付けを確立するための例示的フローチャートを示す。図４は、２以上の光学計測装置を用いるフローチャートであり、図５は、２以上の光学計測装置と少なくとも１つのエッチングセンサ装置を用いるフローチャートを示す。図６は、複数の計測技術を用いるフローチャートを示し、２以上の光学計測装置と２以上のエッチングセンサ装置が使用され得る。
【００３２】
図４は、エッチング段階測定目標値に合致するように構成される２以上の光学計測装置を用いて、エッチング測定を実際のエッチング段階データへ関連付け確立するための例示的フローチャート４００を示す。ステップ４０２で、２以上の光学装置がエッチング段階を測定するために選択される。前記レシピに従い、前記エッチング段階は、前記基板の１又は複数の層の部分的又は完全エッチングであり得る。前記選択される２以上の光学計測装置は、光学発光分光装置、干渉計、反射計、エリプソメーター又はこれらの任意の組み合わせの組み合わせであり得る。ステップ４０４では、波長又は波長範囲が、２以上の光学計測装置につき選択され得る。ひとつの実施態様では、前記波長範囲は、１２０〜１９０ｎｍであり得る。他の実施態様では、波長範囲は１７０〜１９０ｎｍであり得る。さらに他の実施態様では、波長範囲は１２０〜１０００ｎｍであり得る。前記選択された波長範囲は、前記基板用途、類似の用途のこれまでの履歴経験、光学計測装置のベンダー、及び２以上のエッチング段階測定目標値の設定に基づく。
【００３３】
ステップ４０８では、前記エッチングチャンバからの又はワークピースから回折される電磁波エネルギーが、選択された２以上の光学計測装置を用いて測定される。ステップ４１２で、前記測定された電磁波エネルギーに対応する実際のエッチング段階が、１又は複数の標準測定技術を用いて得られる。標準測定技術は、例えばＳＥＭ、ＡＦＭを用いる技術、又は東京エレクトロン株式会社及びケ−・エル・エーテンコア株式会社のＡｃｕＳｈａｐｅ（商標）などの光学デジタル形状測定装置（ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｐｒｏｆｉｌｏｍｅｔｒｙ）などである。前記のように、実際にエッチング段階データは、前記エッチングプロセスの完了の標準値であり、例えばエッチング段階データは、エッチングされるターゲット層が９０％完了する場合、９０％となり得る。又は、実際のエッチング段階データは、実際の層の高さあり、例えばシリコン窒化物の５０ナノメートルであり得る。
【００３４】
ステップ４０６では、前記測定電磁波エネルギーデータが、前記実際のエッチング段階データに関連付けられる。ひとつの実施態様では、前記エッチング段階測定と実際のエッチング段階データとの関連付けは線形方程式の形であり得る。又は、前記関連付けは、前記変数の線形関係、又は、任意関数、複合関数などの変数間の非線形関数関係として表され得る。多項式への最小自乗フィッティング解は、行列式、行列、独立パラメータ解などを含み得る。任意関数への最小自乗フィッティングは、非線形方法、探索パターン化空間方法、グリッド探索方法、勾配探索方法、拡張方法、マルクアルト方法などを含み得る。前記のように、これらの技術の詳細は、Ｂｅｖｉｎｇｔｏｎらの「Ｄａｔａ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｅｒｒｏｒ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ（Ｔｈｉｒｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ、１１６−１７７頁）」に記載されており、この全内容は参照されて本明細書に援用される。
【００３５】
ステップ４１６では、ひとつの実施態様で、確立された関連付けは、エッチング段階測定及び対応するエッチング段階データを含むデータベース又はライブラリなどのデータストアであり得る。例えば、前記データベース又はライブラリは、関数としてビーム強度、波長及び対応するエッチング完了データベースなどの光学計測測定値を含み得る。他の実施態様では、前記確立された関連付けは、入力光学計測測定値を用いて出力エッチング完了データを決定するように訓練される機械学習システムであり得る。
【００３６】
ステップ４２０で、エッチング段階値は、前記エッチング段階測定値及び確立された関連付けを用いて導出される。ひとつの実施態様では、前記エッチング段階測定値は２以上の光学計測測定値であり得る。ステップ４２４で、前記決定されたエッチング段階値が、図３ステップ３０４で設定された前記段階測定目標値に合致するかどうかを計算するために使用される。ひとつの実施態様では、前記エッチング段階測定目標値は、精度９５％以上、及び測定及び導出時間が２．０ミリ秒以下を含む。前記計算された精度は、０．９５と比較され、実際に経過した測定プラス導出時間が２ミリ秒と比較される。他の実施態様では、エッチング段階測定目標値は、信頼区間、例えばエッチング段階平均＋／−５％を、エッチング段階精度０．９５以上及び測定及び導出時間２．０ミリ秒以下に加えて含み得る。
【００３７】
ステップ４２８で、前記エッチング段階測定目標値が合致しない場合、前記２以上の計測装置が変更され、前記エッチング段階測定値が強化され、計測照明ビームで使用される波長が決定され及び／又は前記関連付けアルゴリズムが調節される。前記計測装置の変更は、光学部品の調節、又は光学計測装置の光学部品のいくつかを交換することでなされ得る。他の実施態様では、エッチング用途のタイプにより、前記エッチングチャンバは窒素ガスまた希ガスでパージされて回折信号を強化させ得る。または、前記測定されたエッチング段階信号の強化は、前記信号内のノイズを調節することでなされ得る。体系的ノイズは、光学計測装置を、測定されるべき用途の範囲につき基板サンプルで校正することにより調節され得る。
【００３８】
前記最適波長が、回帰技術や類似の技術を用いて光学計測装置につき決定される。光学計測につき波長選択の最適化の説明は、米国特許第７２１６０４５号明細書の発明の名称「ＳＥＬＥＣＴＩＯＮ  ＯＦ  ＷＡＶＥＬＥＮＧＴＨＳ  ＦＯＲ  ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ  ＣＩＲＣＵＩＴ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＭＥＴＲＯＬＯＧＹ」（２００７年５月８日発効）に記載され、この全内容は参照されて本明細書に援用される。前記関連付けアルゴリズムの調節は、線形関連付けを用いることから非線形関連付けへ変更することを含み、即ち変数間の非線形関数関係が使用され得る。前記のように、非線形関数関係は、任意関数、複合関数などを含む。多項式への最小自乗フィッティング解は、行列式、行列、独立パラメータ解などを含み得る。任意関数への最小自乗フィッティングは、非線形フィッティング方法、検索パラメータ空間方法、グリッド検索方法、勾配検索方法、拡張方法、マルクアルト方法などを含み得る。ステップ３２８の後、プロセスステップ４１２から４３２は、前記エッチング段階測定目標値が合致するまで繰り返される。
【００３９】
図５は、エッチング段階測定目標領域に合致させるように構成される２以上の光学計測装置及び少なくとも１つのエッチングセンサ装置を用いて、エッチング段階測定を実際のエッチング段階データとの関連付けを確立するための例示的フローチャート５００を示す。ステップ５０２で、２以上の光学計測装置がエッチング段階を測定するために選択される。前記レシピに従い、前記エッチング段階は、前記ワークピースの１又は複数の層の部分的又は完全エッチングであり得る。前記選択される２以上の光学計測装置は、光学発光分光装置、干渉計、反射計、エリプソメーター又はこれらの任意の組み合わせの組み合わせであり得る。ステップ５０４では、波長又は波長範囲が、２以上の光学計測装置につき選択され得る。ひとつの実施態様では、前記波長範囲は、１２０〜１９０ｎｍであり得る。他の実施態様では、波長範囲は１７０〜１９０ｎｍであり得る。さらに他の実施態様では、波長範囲は１２０〜１０００ｎｍであり得る。前記選択された波長範囲は、前記基板用途、類似の用途のこれまでの履歴経験、光学計測装置のベンダー、及び２以上のエッチング段階測定目標値の設定に基づく。
【００４０】
ステップ５０８では、エッチング段階に実質的に関連付けられる測定値を持つ少なくとも１つのプロセスセンサ装置が選択される。ひとつの実施態様は、エッチング段階に最高の関連付けを持つ前記エッチングプロセスセンサ装置が選択される。少なくとも１つのプロセスセンサ装置の選択は、多変量解析を用いて、プロセスデータ設定値、計測データ（回折信号）及びこれらの内部関係の識別を助けるプロセス性能データを用いて、なされ得る。例えば、前記多変量解析は、線形解析又は非線形解析分析を含み得る。加えて、例えば、多変量解析は、主成分解析（ＰＣＡ）、独立成分解析、交差相関解析、線形近似解析などを含み得る。多変量解析の使用について詳細な説明は、米国特許第７４６７０６４号明細書、発明の名称「ＴＲＡＮＳＦＯＲＭＩＮＧ  ＭＥＴＲＯＬＯＧＹ  ＤＡＴＡ  ＦＲＯＭ  Ａ  ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ  ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ  ＳＹＳＴＥＭ  ＵＳＩＮＧ  ＭＵＬＴＩＶＡＲＩＡＴＥ  ＡＮＡＬＹＳＩＳ」（２００８年１２月１６日発効）に記載されており、この全内容は参照されて本明細書に援用される。ステップ５１２では、前記エッチングチャンバからの又はワークピースから回折される電磁波エネルギーが、選択された２以上の光学計測装置を用いて測定され、及び少なくとも１つのプロセスセンサ装置からの測定値が得られる。
【００４１】
ステップ５１６で、前記測定された電磁波エネルギーに対応する実際のエッチング段階データが、１又は複数の標準測定技術を用いて得られる。標準測定技術は、例えばＳＥＭ、ＡＦＭを用いる技術、又は東京エレクトロン株式会社及びケ−・エル・エーテンコア株式会社のＡｃｈＳｈａｐｅ（商標）などの光学デジタル形状測定装置（ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｐｒｏｆｉｌｏｍｅｔｒｙ）などである。前記のように、実際にエッチング段階データは、前記エッチングプロセスの完了の標準値であり、例えばエッチング段階データは、エッチングされるターゲット層が９０％完了する場合、９０％となり得る。又は、実際のエッチング段階データは、実際の層の高さあり、例えばシリコン窒化物の５０ナノメートルであり得る。
【００４２】
ステップ５２０では、前記測定された電磁波エネルギーデータ及びエッチングセンサ測定値が、前記実際のエッチング段階データに関連付けられる。ひとつの実施態様では、前記エッチング段階測定と実際のエッチング段階データとの関連付けは線形方程式の形であり得る。又は、前記関連付けは、前記変数の線形関係、又は、任意関数、複合関数などの変数間の非線形関数関係として表され得る。多項式への最小自乗フィッティング解は、行列式、行列、独立パラメータ解などを含み得る。任意関数への最小自乗フィッティングは、非線形方法、探索パターン化空間方法、グリッド探索方法、勾配探索方法、拡張方法、マルクアルト方法などを含み得る。前記のように、これらの技術の詳細は、Ｂｅｖｉｎｇｔｏｎらの「Ｄａｔａ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｅｒｒｏｒ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ（Ｔｈｉｒｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ、１１６−１７７頁）」に記載されており、この全内容は参照されて本明細書に援用される。
【００４３】
ステップ５２０では、ひとつの実施態様で、確立された関連付けは、エッチング段階測定及び対応するエッチング段階データを含むデータベース又はライブラリなどのデータストアであり得る。例えば、前記データベース又はライブラリは、波長の関数としてビーム強度、エッチングセンサ測定値及び対応するエッチング段階データを含み得る。他の実施態様では、前記確立された関連付けは、入力光学計測測定値及び／又はエッチングセンサ測定値を用いて出力エッチング段階データを決定するように訓練される機械学習システムであり得る。
【００４４】
ステップ５２４で、エッチング段階値は、前記エッチング段階測定値及び確立された関連付けを用いて導出される。ひとつの実施態様では、前記エッチング段階測定値は２以上の光学計測測定値及び少なくとも１つのエッチングセンサ測定値であり得る。他の実施態様では、前記エッチング段階測定値は複数の光学計測測定値及び複数のエッチングセンサ測定値であり得る。ステップ５２８で、前記決定されたエッチング段階値が、図３ステップ３０４で設定された前記段階測定目標値に合致するかどうかを計算するために使用される。ひとつの実施態様では、前記エッチング段階測定目標値は、精度９５％以上、及び測定及び導出時間が２．０ミリ秒以下を含む。前記計算されたエッチング段階精度は、０．９５と比較され、実際に経過した測定プラス導出時間が２ミリ秒と比較される。他の実施態様では、エッチング段階測定目標値は、信頼区間、例えば平均＋／−５％を、エッチング段階精度０．９５以上及び測定及び導出時間２．０ミリ秒以下に加えて含み得る。他の実施態様では、エッチング段階測定目標値は、エッチング段階精度０．９５以上及び測定及び導出時間６．０ミリ秒以下及び／又は繰り返し性９８％を含み得る。
【００４５】
ステップ５３２で、前記エッチング段階測定目標値が合致しない場合、前記２以上の光学計測装置が変更され、前記エッチング段階測定値が強化され、光学計測装置で使用される最適波長が決定され、及び／又は前記関連付けアルゴリズムが調節される。前記光学計測装置の変更は、光学部品の調節、又は光学計測装置の光学部品のいくつかを交換することでなされ得る。他の実施態様では、前記選択されたエッチングセンサが変更され、例えば温度センサの代わりに圧力センサに変更され得る。他の実施態様では、エッチング用途のタイプにより、前記エッチングチャンバは窒素ガスまた希ガスでパージされて回折信号を強化させ得る。または、前記測定されたエッチング段階測定値の強化は、前記測定値のノイズを調節することでなされ得る。体系的ノイズは、光学計測装置及び少なくとも１つのエッチングセンサ装置を、測定されるべき用途の範囲につき基板サンプルで校正することにより調節され得る。
【００４６】
前記最適波長が、回帰技術や類似の技術を用いて光学計測装置につき決定される。前記関連付けアルゴリズムの調節は、線形関連付けを用いることから非線形関連付けへ変更することを含み、即ち変数間の非線形関数関係が使用され得る。前記のように、非線形関数関係は、任意関数、複合関数などを含む。多項式への最小自乗フィッティング解は、行列式、行列、独立パラメータ解などを含み得る。任意関数への最小自乗フィッティングは、非線形フィッティング方法、検索パラメータ空間方法、グリッド検索方法、勾配検索方法、拡張方法、マルクアルト方法などを含み得る。ステップ５３２の後、プロセスステップ５１２から５３２は、前記エッチング段階測定目標値が合致するまで繰り返される。
【００４７】
図６は、エッチング段階測定目標値が合致するように構成される複数の計測装置を用いてエッチングセンサ装置段階測定値の実際のエッチング段階データへの関連付けを確立のための例示的フローチャートを示す。ステップ６０４では、複数の計測技術が、統合リアルタイム計測のためのエッチング段階を測定するために選択される。計測技術には、光学発光分光装置、反射計、エリプソメーター及び／又は干渉計などの光学計測、及び例えば前記ワークピースの１又は複数の層のエッチング完了などのエッチング段階データに実質的に関連する測定値を持つプロセスセンサなどの非光学計測装置を含む。ステップ６０８では、複数の計測技術を用いて、２以上の計測装置がエッチング段階を測定するために選択される。
【００４８】
１又は複数のセンサ装置の選択は、多変量解析を用いて、プロセスデータ設定値、計測データ（回折信号）及びこれらの内部関係の識別を助けるプロセス性能データを用いて、なされ得る。例えば、前記多変量解析は、線形解析又は非線形解析分析を含み得る。加えて、例えば、多変量解析は、主成分解析（ＰＣＡ）、独立成分解析、交差相関解析、線形近似解析などを含み得る。ステップ６１２で、選択された２以上の計測装置を用いた計測測定値が得られる。前記エッチングチャンバからの又はワークピースから回折される電磁波エネルギーが、選択された１又は複数の光学計測装置を用いて測定されるか、又は１又は複数のエッチングプロセスセンサ装置からの測定値が得られる。
【００４９】
ステップ６１６で、前記測定された電磁波エネルギー又はセンサ測定値に対応する実際のエッチング段階データが、１又は複数の標準測定技術を用いて得られる。標準測定技術は、例えばＳＥＭ、ＡＦＭを用いる技術、又は東京エレクトロン株式会社及びケ−・エル・エーテンコア株式会社などのＡｃｕＳｈａｐｅ（商標）などの光学デジタル形状測定装置（ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｐｒｏｆｉｌｏｍｅｔｒｙ）などである。例えば、エッチング段階データは、エッチング時間の関数として基板内の１又は複数の層のエッチングプロセスの完了パーセントとして表され得る。
【００５０】
ステップ６２０で、前記測定された電磁波エネルギーデータ及び／又はセンサーデータが、前記実際のエッチング段階データに関連付けられる。ひとつの実施態様では、前記エッチング段階測定と実際のエッチング段階データとの関連付けは線形方程式の形であり得る。又は、前記関連付けは、前記変数の線形関係、又は、任意関数、複合関数などの変数間の非線形関数関係として表され得る。多項式への最小自乗フィッティング解は、行列式、行列、独立パラメータ解などを含み得る。任意関数への最小自乗フィッティングは、非線形方法、探索パターン化空間方法、グリッド探索方法、勾配探索方法、拡張方法、マルクアルト方法などを含み得る。ステップ６２０では、ひとつの実施態様で、確立された関連付けは、エッチング段階測定及び対応するエッチング段階データを含むデータベース又はライブラリなどのデータストアであり得る。例えば、前記データベース又はライブラリは、波長の関数としてビーム強度、及び対応するエッチング完了データを含み得る。他の実施態様では、前記確立された関連付けは、入力光学計測測定値を用いて出力エッチング完了データを決定するように訓練される機械学習システムであり得る。
【００５１】
ステップ６２４で、エッチング段階値は、前記エッチング段階測定値及び確立された関連付けを用いて導出される。ひとつの実施態様では、前記エッチング段階測定値は２以上の光学計測測定値であり得る。他の実施態様では、前記エッチング段階測定値は複数の光学計測測定値及びエッチングセンサ測定値であり得る。ステップ６２８で、前記決定されたエッチング段階値が、図３ステップ３０４で設定された前記段階測定目標値に合致するかどうかを計算するために使用される。ひとつの実施態様では、前記エッチング段階測定目標値は、精度０．９５以上、及び測定及び導出時間が２．０ミリ秒以下を含む。前記計算されたエッチング段階精度は、０．９５と比較され、実際に経過した測定プラス導出時間が２ミリ秒と比較される。他の実施態様では、エッチング段階測定目標値は、信頼区間、例えば平均＋／−６％を、エッチング段階精度０．９５以上及び測定及び導出時間２．０ミリ秒以下に加えて含み得る。
さらに他の実施態様では、前記２以上のエッチング段階測定目標値は、精度、測定−導出時間及び繰り返し係数で表された繰り返し性を含み、ここで２以上の繰り返し試験結果が同じになる確率が９５％以上となる。
【００５２】
ステップ６３２で、エッチング段階測定目標値が合致しない場合、前記計測技術と計測装置の選択が変更され、前記エッチング段階測定値が強化され、最適波長が決定され、及び／又は前記関連付けアルゴリズムが調節される。前記のように、前記光学計測装置の変更は、光学部品の調節、例えば照明ビームの入射角度を変更し、光源を変更し、又は光学計測装置の光学部品のいくつかを交換することでなされ得る。他の実施態様では、前記選択された計測センサが変更され、例えば温度センサの代わりにエッチャント圧力センサが選択され得る。他の実施態様では、エッチング用途のタイプにより、前記エッチングチャンバは窒素ガスまた希ガスでパージされて前記信号のビーム強度を増加させる。または、前記測定された計測測定値の強化は、前記信号のノイズを調節することでなされ得る。前記のように、体系的ノイズは、光学計測装置を、測定されるべき用途の範囲につき基板サンプルで校正することにより調節され得る。
【００５３】
前記最適波長が、回帰技術や類似の技術を用いて光学計測装置につき決定される。前記関連付けアルゴリズムの調節は、線形関連付けを用いることから非線形関連付けへ変更することを含み、即ち変数間の非線形関数関係が使用され得る。前記のように、非線形関数関係は、任意関数、複合関数などを含み得る。多項式への最小自乗フィッティング解は、行列式、行列、独立パラメータ解などを含み得る。任意関数への最小自乗フィッティングは、非線形フィッティング方法、検索パラメータ空間方法、グリッド検索方法、勾配検索方法、拡張方法、マルクアルト方法などを含み得る。ステップ６３２の後、プロセスステップ６１２から６３２は、前記エッチング段階測定目標値が合致するまで繰り返される。
【００５４】
図７及び図８はエッチング段階測定システムを説明する例示的構成図である。図７を参照すると、これは、光学計測装置７０４及び計測プロセッサー７４０を含むエッチング段階測定システム７００を説明する例示的構成図である。計測プロセッサー７４０は、信号評価装置７２０及び計測データ評価装置７５０を含む。前記光学計測装置７０４は、１又は複数の光学発光分光装置、干渉計又は反射装置の組み合わせなどの２以上の計測装置であり、基板（図示されていない）を測定し、及びエッチング段階測定値７０６を前記計測プロセッサー７４０に伝達し得る。前記計測プロセッサー７４０により前記測定値を処理した後、例えば入射角度又は方位角度調節などの調節信号７０８が前記計測プロセッサー７４０から前記光学計測装置７０４へ送られ得る。前記計測プロセッサー７４０は、局所プロセッサー、遠隔プロセッサー又はインターネットなどのネットワークを介してアクセス可能なプロセッサーであり得る。前記信号評価装置７２０及び前記エッチング段階データ導出装置７５４は、プロセッサー７４０内に存在する実行可能な命令又はコンピュータコードの形式で、又は前記プロセッサー７４０により実行するために利用可能な形であり得る。前記信号評価装置７２０は、２以上の光学計測装置をモデル化する光学計測装置モデル７２４を含む。前記信号評価装置７２０の他の部品は、校正装置７２８及び信号調節装置７３２を含む。前記校正装置７２８は、同じ分野又は技術での標準装置に比較して、計測装置内で使用される異なる部品による計測測定値の調節を決定するように構成される。前記信号調節装置７３２は、前記信号を、光学計測装置７０４について前記測定された電磁波信号内のノイズについて調節することで強化する。
【００５５】
図７を参照して、前記計測データ評価装置７５０は、前記信号評価装置と接続され、エッチング段階データ導出装置７５４、回帰モジュール７５８、ライブラリマッチングモジュール７６２及び機械学習システムモジュール７６６を含む。前記エッチング段階データ導出装置７５４は、前記信号評価装置７２０からの前記強化された測定信号を用いて、１つ又は複数の前記回帰モジュール７５８、ライブラリマッチングモジュール７６２及び／又は前記機械学習システムモジュール７６６を用いることでエッチング段階値を導出する。ワークピースの構造のプロフィルデータを決定するための回帰アルゴリズムの使用について詳細な説明は、米国特許第６７８５６３８号明細書、発明の名称「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭ  ＯＦ  ＤＹＮＡＭＩＣ  ＬＥＡＲＮＩＮＧ  ＴＨＲＯＵＧＨ  Ａ  ＲＥＧＲＥＳＳＩＯＮ−ＢＡＳＥＤ  ＬＩＢＲＡＲＹ  ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ  ＰＲＯＣＥＳＳ」（２００４年８月３１日発効）に記載され、この全内容は参照されて本明細書に援用される。ワークピースの構造のプロフィルデータを決定するためのライブラリアルゴリズムの使用について詳細な説明は、米国特許第６９４３９００号明細書、発明の名称「ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ  ＯＦ  Ａ  ＬＩＢＲＡＲＹ  ＯＦ  ＰＥＲＩＯＤＩＣ  ＧＲＡＴＩＮＧ  ＤＩＦＦＲＡＣＴＩＯＮ  ＳＩＧＮＡＬＳ」（２００５年９月１３日発効）に記載され、この全内容は参照されて本明細書に援用される。ワークピースの構造のプロフィルデータを決定するための機械学習システムアルゴリズムの使用について詳細な説明は、米国特許第７８３１５２８号明細書、発明の名称「ＯＰＴＩＣＡＬ  ＭＥＴＲＯＬＯＧＹ  ＯＦ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ  ＦＯＲＭＥＤ  ＯＮ  ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ  ＷＡＦＥＲＳ  ＵＳＩＮＧ  ＭＡＣＨＩＮＥ  ＬＥＡＲＮＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭＳ」（２０１０年１１月９日発効）に記載され、この全内容は参照されて本明細書に援用される。
【００５６】
図８は、光学計測装置８０４、エッチングセンサ装置８１０及び計測プロセッサー８４０を含むエッチング段階測定システム８００を説明する例示的構成図である。前記計測プロセッサー８４０は、信号評価装置８２０及び計測ダータ評価装置８５０を含み得る。前記光学計測装置８０４は、光学分光装置、干渉計又は反射計などの２以上の光学計測装置の組み合わせであり、基板（図示されていない）を測定し、及びエッチング段階測定値８０６を計測プロセッサー８４０へ伝達する。前記計測プロセッサー８４０での前記測定値の処理後、前記計測プロセッサー８４０から、例えば入射角や方位角調節の調節信号８０８が前記計測装置８０４へ伝達され、または例えば温度や圧力調節の調節信号８１４が前記エッチングセンサ装置８１０へ伝達され得る。前記計測プロセッサー８４０は、局所プロセッサー、遠隔プロセッサー、又はインターネットなどのネットワークを介してアクセス可能なプロセッサーであり得る。前記信号評価装置８２０及び前記エッチング段階データ導出装置８５４は、プロセッサー８４０内に存在する実行可能な命令又はコンピュータコードの形式で、又は前記プロセッサー８４０により実行するために利用可能な形であり得る。前記信号評価装置８２０は、２以上の光学計測装置をモデル化する光学計測装置モデル７２４を含み、及び温度、圧力又は化学種組成センサ装置などの２以上のエッチングセンサ装置をモデル化し得るエッチングセンサ装置モデル８３６を含み得る。前記信号評価装置８２０の他の部品は、校正装置８２８及び信号調節装置８３２を含む。前記校正装置８２８は、同じ分野又は技術での標準装置に比較して、計測装置内で使用される異なる部品による計測測定値の調節を決定するように構成される。前記信号調節装置８３２は、前記信号を、光学計測装置８０４について前記測定され、及び／又は前記エッチングセンサ装置８１０からの前記測定されたセンサ信号８１２内の電磁波信号内のノイズについて調節することで強化する。
【００５７】
図８参照して、前記計測データ評価装置８５０は、前記信号評価装置と接続され、エッチング段階データ導出装置８５４、回帰モジュール８５８、ライブラリマッチングモジュール８６２及び機械学習システムモジュール８６６を含む。前記エッチング段階データ導出装置８５４は、前記信号評価装置８２０からの前記強化された測定信号を用いて、１つ又は複数の前記回帰モジュール８５８、ライブラリマッチングモジュール８６２及び／又は前記機械学習システムモジュール８６６を用いることでエッチング段階値を導出する。ワークピースの構造のプロフィルデータを決定するための回帰アルゴリズムの使用について詳細な説明は、米国特許第６７８５６３８号明細書、発明の名称「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭ  ＯＦ  ＤＹＮＡＭＩＣ  ＬＥＡＲＮＩＮＧ  ＴＨＲＯＵＧＨ  Ａ  ＲＥＧＲＥＳＳＩＯＮ−ＢＡＳＥＤ  ＬＩＢＲＡＲＹ  ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ  ＰＲＯＣＥＳＳ」（２００４年８月３１日発効）に記載され、この全内容は参照されて本明細書に援用される。ワークピースの構造のプロフィルデータを決定するためのライブラリアルゴリズムの使用について詳細な説明は、米国特許第６９４３９００号明細書、発明の名称「ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ  ＯＦ  Ａ  ＬＩＢＲＡＲＹ  ＯＦ  ＰＥＲＩＯＤＩＣ  ＧＲＡＴＩＮＧ  ＤＩＦＦＲＡＣＴＩＯＮ  ＳＩＧＮＡＬＳ」（２００５年９月１３日発効）に記載され、この全内容は参照されて本明細書に援用される。ワークピースの構造のプロフィルデータを決定するための機械学習システムアルゴリズムの使用について詳細な説明は、米国特許第７８３１５２８号明細書、発明の名称「ＯＰＴＩＣＡＬ  ＭＥＴＲＯＬＯＧＹ  ＯＦ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ  ＦＯＲＭＥＤ  ＯＮ  ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ  ＷＡＦＥＲＳ  ＵＳＩＮＧ  ＭＡＣＨＩＮＥ  ＬＥＡＲＮＩＮＧ  ＳＹＳＴＥＭＳ」（２０１０年１１月９日発効）に記載され、この全内容は参照されて本明細書に援用される。
【００５８】
図９は、本発明のひとつの実施態様でのリアルタイムエッチング段階測定システム９００の例示的フローチャートを示す。ステップ９０５で、前記エッチング段階測定目標値が設定される。前記のように、エッチング段階測定目標値は、精度、信頼区間、測定及び導出時間（ＭＡＥＴ）目標、繰り返し性、正確度、再現性、全測定不確実性（ＴＭＵ）、全所有者コストなどを含み得る。ひとつの実施態様では、例えば精度、測定及び導出時間及び繰り返し性が、エッチング段階測定目標値として使用される。加えて、前記エッチング段階測定目標値は、精度０．９７以上で特定され、測定及び導出時間は３ミリ秒以下で、及び繰り返し性係数は０．９５以上に特定され得る。他の実施態様では、精度、測定及び導出時間、繰り返し性、及び例えばエッチングチャンバ温度又はエッチングチャンバ内のエッチャント種の量がエッチング段階測定目標として使用される。ステップ９１０では、リアルタイムエッチング段階測定システムは、図４から６に関連して説明された方法を用いて、及び図７、８に関連して説明された構成図を用いて構成される。例えば、前記エッチング段階測定システムは、２以上の光学計測装置と２以上のエッチングセンサ装置を用いて構成され得る。
【００５９】
ステップ９１５では、エッチング段階測定値は、ステップ９１０で選択された前記光学計測装置及び／又はエッチングセンサ装置を用いて得られる。ステップ９２０では、前記エッチング段階値は、入力として前記エッチング段階測定値と、リアルタイムエッチング段階測定システムを用いて導出される。例えば、前記エッチング段階計測測定は、ＯＥＳスペクトル及び反射計測及び干渉計測測定などの２以上の光学計測測定値を含み得る。他の実施態様では、前記エッチング段階測定値は、２以上の光学計測データ及び、エッチングチャンバ内の温度、圧力又はエッチャント種濃度などのセンサーデータを含み得る。
【００６０】
図９を参照して、前記エッチング段階値は、前記エッチング段階測定値及びリアルタイムエッチング段階測定システムを用いて導出される。前記のように、エッチング段階値は、エッチングされるべき層の厚さ、又は前記用途に基づく、エッチングされるべき１又は複数の層のエッチングターゲットのパーセントであり得る。エッチング段階値の導出は、エッチング段階測定値及び図４から６で説明される方法を用いて、及び図７又は８に関して示され、説明されたシステムを用いて実行される。ステップ９２５では、前記導出された段階値は、前記エッチング処理が完了したかどうかを決定するために前記エッチングターゲットと比較される。前記エッチング処理が完了した場合、ステップ９３０で、前記エッチング完了信号が計測プロセッサーへ伝達される（図２、２１６）。
【００６１】
前記エッチング処理が完了していない場合、ステップ９３５で、前記エッチング段階値が、前記エッチング処理の設定された経過時間範囲と比較される。前記エッチング段階値が前記設定範囲内であれば、警告信号が、ステップ９４０で前記計測プロセッサーへ伝達される（図２、２１６）。前記基板全体での前記エッチング段階値が、全基板がレシピ又はその他の設定基準によって全基板がエッチングされることを保証する設定範囲と比較される。前記基板全体のエッチング処理が前記設定範囲内でない場合、警告信号がステップ９４０へ伝達される。ステップ９４５では、前記基板全体のエッチングが、前記設定範囲内ではない場合、警告信号がステップ９４０で伝達される。実際の測定及び標準エッチング段階データ導出はステップ９５５で取得される。実際の測定及び導出時間は、前記計測プロセッサー内に保持されるタイマーで記録され得る（図２、２１６）。エッチング段階測定目標値は、前記導出エッチング段階値、実際の測定値及び導出時間及び標準段階データを用いて計算され、かつステップ９０５で対応するエッチング段階測定目標値の組と比較される。前記のように、標準エッチング段階データは、例えばＳＥＭ、ＡＦＭを用いる技術、又は東京エレクトロン株式会社及びケ−・エル・エーテンコア株式会社などのＡｃｕＳｈａｐｅ（商標）などの光学デジタル形状測定装置（ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｐｒｏｆｉｌｏｍｅｔｒｙ）などの標準測定システムを用いて得られる。前記エッチング段階測定目標値が合致しない場合、ステップ９６０で警告信号が前記計測プロセッサーへ伝達される（図２、２１６）。そうでない場合は、プロセスステップ９１５から９６０が、前記エッチング処理がステップ９２５で決定されるように完了するまで繰り返される。
【００６２】
図１０、１１及び１２は、１又は複数の光学計測装置及びエッチングセンサー装置の組み合わせを使用するエッチング段階測定システムに接続されたプラズマ処理システムを含む例示的エッチングシステムを説明する構成図である。図１０を参照して、これは、１つ又は複数の計測装置を用いるエッチング段階測定システム１００８に接続されるプラズマ処理システム１００４を含む例示的エッチングシステム１０００を説明する構成図である。前記プラズマ処理システム１００４は、場合により、基板１０２５に対向する上部電極１０５２に結合される直流（ＤＣ）電源１０５０を含む。前記上部電極１０５２は、電極プレートを含む。前記電極プレートは、シリコン含有電極プレートを含み得る。さらに、前記電極プレートは、ドープシリコン電極プレートを含み得る。前記ＤＣ電源は種々のＤＣ電源を含み得る。さらに、前記ＤＣ電源供給は、バイポーラ直流電源供給を含み得る。前記ＤＣ電源供給１０５０は、さらに、前記ＤＣ電源供給１０５０のモニター、調節、又は極性、電流、電圧調節、又はオン／オフ状態、又はこれらの全ての組み合わせを実行するように構成されるシステムを含み得る。プラズマが形成されると、前記ＤＣ電源供給１０５０は、弾道電子ビームの形成を容易にする。電気フィルターが、高周波（ＲＦ）電源を前記ＤＣ電力供給１０５０から切り離すために使用され得る。
【００６３】
例えば、ＤＣ電源供給１０５０により上部電極１０５２へ供給される前記ＤＣ電圧は、約−２０００ボルト（Ｖ）から約１０００Ｖの範囲である得る。望ましくは、前記ＤＣ電圧の絶対値は、約１０００Ｖ以上であり、より望ましくは、前記ＤＣ電圧の絶対値は、約５００Ｖ以上を持つ。さらに、前記ＤＣ電圧は負極性を持つことが望ましい。さらに、前記ＤＣ電圧は、絶対電圧値が、前記上部電極１０５２の表面に生成される前記自己バイアス以上の値を持つことが、望ましい。前記基板ホルダー１０２０に面する前記上部電極１０５２の表面はシリコン含有材料からなり得る。
【００６４】
真空ポンプシステム１０３０は、ターボ分子真空ポンプ（ＴＭＰ）であって、ポンプ速度が５０００リットル／秒（以上）であり、前記チャンバ圧力を絞るためのゲート弁を含み得る。ドライプラズマエッチングのために使用される従来のプラズマ処理装置では、１０００から３０００リットル／秒のＴＭＰが適用され得る。ＴＭＰは、低圧処理、通常は約５０ｍＴｏｒｒ（ミリトール）未満で使用され得る。高圧処理（即ち、約１０ｍＴｏｒｒを超える）については、機械的ブースターポンプ及びドライ粗挽引きポンプが使用され得る。さらに、チャンバ圧力をモニターする装置（図示されていない）は、前記プラズマ処理チャンバ１０１０に連結され得る。前記圧力測定装置は、例えば、ＭＫＳ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、  Ｉｎｃ．（Ａｎｄｏｖｅｒ、  ＭＡ）から市販されている、Ｔｙｐｅ  ６２８Ｂ  Ｂａｒａｔｒｏｎ  絶対キャパシタンスマノメーターであり得る。
【００６５】
図１０を参照して、プラズマ処理システム１００４はさらに制御装置１０９０を含み、これはマイクロプロセッサ、メモリ及びデジタルＩ／Ｏポートを有し、これにより、プラズマ処理システム１００４へ交信するための入力を開始させ、同様にプラズマ処理システム１００４から出力をモニターするために十分な制御電圧を生成することを可能にする。さらに、制御装置１０９０は、ＲＦ発生装置１０４０、インピーダンスマッチングネットワーク１０４２、場合によるＤＣ電源供給１０５０、前記ガス注入システム（図示されていない）、真空ポンプシステム１０３０、同様に後側ガス供給システム（図示されていない）、基板／基板ホルダー温度制御システム（図示されていない）、及び／又は静電クランプシステム（図示されていない）へ接続され、情報を交換可能である。前記メモリに記憶されたプログラムは、薄膜エッチングの方法を実行するためのプロセスレシピに従って前記プラズマ処理システム１００４の部品への入力を起動するために使用され得る。制御装置１０９０の例は、ＤＥＬＬ  ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ  ＷＯＲＫＳＴＡＴＩＯＮ  ６１０ＴＭ（Ｄｅｌｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、  Ａｕｓｔｉｎ、  Ｔｅｘａｓから入手可能）である。制御装置１０９０は、プラズマ処理システム１００４に対して局所的に配置されるか、又はインターネットやイントラネットを介して前記プラズマ処理システム１００４から遠隔して配置され得る。従って、制御装置１０９０は、プラズマ処理システム１００４と、直接接続、イントラネット又はインターネの少なくとも１つを用いてデータ交換し得る。制御装置１０９０は、顧客側（即ちデバイス製造者）でイントラネットに、又は供給者（即ち装置製造者）でイントラネットに接続され得る。さらに、他のコンピュータ（即ち、制御装置など）は、制御装置１０９０に、直接、イントラネット又はインターネットの少なくとも１つを介してデータ交換し得る。
【００６６】
前記エッチング段階測定システム１００８は２以上の光学計測装置を使用する。特に図１０では、ＯＥＳ装置１０７０は、プラズマ処理チャンバ１０１０に、前記基板１０２５と上部電極１０５２の間の前記処理領域１０１５からの光学発光を測定するための位置で接続される。加えて、他の光学計測装置１０６０の組みが前記プラズマ処理チャンバ１０１０の上部に設けられる。４つの計測装置が示されているが、他の多くの光学計測装置の変更や異なる構成で配置されて、複数の計測装置を用いる設計目標を実行することができる。前記４つの計測装置は、分光学的反射装置又は干渉装置であり得る。前記２以上の光学計測装置、例えば前記ＯＥＳ装置１０７０及び光学計測装置１０６０からの測定値は、前記計測プロセッサー（図示されていない）へ伝達され、前記信号評価装置（図７、７２０）（図示されていない）及び計測データ評価装置（図７、７５０）（図示されていない）により処理され、ここで前記エッチング段階値が導出される。
【００６７】
図１１は、図１０において例示的エッチングシステム１０００に類似するが、前記エッチング段階測定システム１００８が１又は複数の光学計測装置及びエッチングセンサ装置１０６４を用いる点で異なる。前記のように、例えばエッチング段階に実質的に関連する測定をしてエッチャント量を測定するエッチングセンサ装置１０６４であるプロセスセンサ装置が選択される。ひとつの実施態様では、エッチング段階に最高の関連性を持つ前記エッチングセンサ装置が選択される。少なくとも１つのプロセスセンサ装置の選択は、プロセスデータ、計測データ（回折信号）及びプロセス性能データの組みを用いて、これらの内部相関を識別するために多変量解析を用いてなされ得る。特に図１１を参照して、ＯＥＳ装置１０７０は、前記基板１０２５と上部電極１０５２の間の前記処理領域１０１５から光学発光を測定するための位置で、前記プラズマ処理チャンバ１０１０に接続される。他の実施態様では、示される４つの光学計測装置などの光学計測装置１０６０の他の組が、前記プラズマ処理チャンバ１０１０上に配置される。４つの計測装置は、分光反射装置又は干渉装置であり得る。例えば前記ＯＥＳ装置１０７０の２以上の光学計測装置及び光学計測装置１０６０の組みからの測定値、及び前記センサ装置１０６４からの測定値は、（図示されていない）前記計測プロセッサーに伝達され、かつ前記信号評価装置（図８、８２０）（図示されていない）及び計測データ評価装置（図８、８５０）（図示されていない）で処理され、そこで前記エッチング段階値が導出される。
【００６８】
図１２は、図１１において例示的エッチングシステム１１００に類似するが、前記エッチング段階測定システム１００８が１又は複数の光学計測装置及び複数のエッチングセンサ装置１０６４及び１０６８を用いる点で異なる。前記のように、エッチング段階に実質的に関連する測定値を持つプロセスセンサ装置が選択される。ひとつの実施態様で、エッチング段階と最高に関連する前記エッチングプロセスセンサ装置が選択される。プロセスセンサ装置の選択は、プロセスデータ、計測データ（回折信号）及びプロセスデータ性能データの組みを用いてこれらの内部相関関係を識別するために多変量解析を用いてなされ得る。特に図１２を参照して、ＯＥＳ装置１０７０は、前記基板１０２５と上部電極１０５２の間の前記処理領域１０１５から光学発光を測定するための位置で、前記プラズマ処理チャンバ１０１０に接続される。他の実施態様では、示される４つの光学計測装置などの光学計測装置１０６０の他の組が、前記プラズマ処理チャンバ１０１０上に配置される。４つの計測装置は、分光反射装置又は干渉装置であり得る。例えば前記ＯＥＳ装置１０７０の２以上の光学計測装置及び光学計測装置１０６０の組みからの測定値は、（図示されていない）前記計測プロセッサーに伝達され、かつ前記信号評価装置（図８、８２０）（図示されていない）及び計測データ評価装置（図８、８５０）（図示されていない）で処理され、そこで前記エッチング段階値が導出される。
【００６９】
図１３Ａは、例示的エッチングシステム１３００の上面図であり、これは光学発光分光計（ＯＥＳ）装置１０７０を持ち、及び光学分光及び／又は干渉計ツールにつきプラズマ処理チャンバ１０１０の上部の光学計測装置１０６０からの複数のビューポートを持つ。前記ＯＥＳ装置１０７０は、前記プラズマ処理チャンバの他の部品が、光学発光信号の妨げられない測定を可能にする位置に設けられ、他の光学計測装置１０６０は示されるように配置される。前記これらの光学計測装置からの回折される電磁波エネルギーの測定値は、前記ウェハの種々の位置でのエッチングが応用レシピに従って進行しているかどうかを決定するために使用される。又は、光学計測装置の数は、例えば５、７、９又は１１の光学計測装置を用いて増加することができ、他の構成に配置することができる。
例えば、図１３Ｂで、９の光学計測装置を持つ例示的エッチングシステム１３５０が、示される配置に設けられる。光学計測装置の具体的な数及び構成は、前記エッチング段階測定システムにより測定される予定の半導体応用の範囲での知識及び経験にもとづいて決定される。
【００７０】
例示実施態様が説明されてきたが、種々の変更例もまた、本発明の本質及び／又は範囲から外れることなくなされ得る。従って、本発明は、ここで説明された図面及び記載で示された具体的な形に限定されるものとして解釈されるべきではない。従って、これら全ての変更等は本発明の範囲内に含まれる。
【図１Ａ】
0006019043.tif 000002
【図１Ｂ】
0006019043.tif 000003
【図２】
0006019043.tif 000004
【図３】
0006019043.tif 000005
【図４】
0006019043.tif 000006
【図５】
0006019043.tif 000007
【図６】
0006019043.tif 000008
【図７】
0006019043.tif 000009
【図８】
0006019043.tif 000010
【図９】
0006019043.tif 000011
【図１０】
0006019043.tif 000012
【図１１】
0006019043.tif 000013
【図１２】
0006019043.tif 000014
【図１３Ａ】
0006019043.tif 000015
【図１３Ｂ】
0006019043.tif 000016