(57)【要約】本発明は一般的には、処理システムにおいて基板を検査するための装置と方法を提供する。１つの態様では、一対の光源が、ＣＣＤを有するカメラなどの光学受信装置とともに用いられ、様々な光学形跡について基板を照射し、検査する。次に、基板の形跡は、別の解析のために３次元（３Ｄ）で障害の画像を生成するのに用いられる。一実施形態で、基板は第１の光源で２つ以上の方向に走査され、第２の光源で２つ以上の方向に走査される。受信装置が２つ以上の異なる画像からなる源から反射信号と散乱信号の両方またはいずれか一方を取得する。第１と第２の光源からの光照射は、２つの異なる角度（すなわち遠近）から基板表面の障害に衝突する。したがって、第１の光源からの画像が障害の１つの側面に関係する情報を得て、一方第２の光源からの画像が障害の反対の側面に関係する情報を与える。画像同士は、異なる遠近角度と異なる光学フィルタリング構成のいずれかを用いることによって区別される。
2005501216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学検査システムを作動して、処理システム内に配置される基板の表面トポグラフィの特性を判定する方法であって、光学検査システムは、信号処理ユニットと；第１の光信号を放射するよう構成される第１の光源と；第２の光信号を放射するよう構成される第２の光源と；第１と第２の光源と信号処理ユニットとに接続される受信装置ユニットとを備え、該方法は：
基板が移送面に沿って移動中で第２の光源が非作動である間、基板表面を、第１の場所とは異なる、基板に対する第１の場所に位置づけられた第１の光源からの第１の光信号で照射するステップと；
基板が移送面に沿って移動中で第１の光源が非作動である間、基板表面を基板に対する第２の場所に位置づけられた第２の光源からの第２の光信号で照射するステップと；
第１と第２の光源の間に配置された受信装置ユニットで、第１の信号の一部分と第２の信号の一部分を受信するステップと；
信号処理ユニットで、第１と第２の信号部分の特性を表す、基板についての信号形跡情報を生成するステップと；
第１と第２の信号部分の信号形跡情報を処理して、第１の信号画像と第２の信号画像を導き出すステップと；
第１と第２の信号画像を用いて基板表面の３次元画像を生成するステップと；を備える、方法。
【請求項２】
第１と第２の方向は線形移動、非線形移動、およびこれらの任意な組み合わせを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
３次元画像を参照３次元画像と比較するステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
３次元画像と参照画像との差を判定するステップと；
３次元画像と参照３次元画像との差が所定値を超えるものであるかを判定するステップと；
差が所定値を超える場合、容認できないレベルの汚染が基板上に存在していると判定するステップと；
を更に備える、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
基板の状態に関する容認できないトポグラフィ状態は、基板反射率情報と、反射情報と、スペクトル情報と、基板欠陥情報と、基板損傷情報と、異物汚染情報と、英数字文字情報と、これらの任意な組み合わせを備える、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
信号形跡情報を生成するステップは、第１と第２の信号についての反射強度値範囲におけるある強度での第１の数の３次元画像データを判定するステップを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
参照３次元画像は、反射強度値範囲におけるある強度での第２の数の３次元画像データを備え、３次元画像と参照３次元画像との差を判定するステップは第１の数の３次元画像データと第２の数の３次元画像データの差を判定することを備える、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
参照３次元画像は、所望の処理特性を有する参照基板のトポグラフィ画像を表す、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
基板表面に第１の信号を照射しながら基板を第１の光源に移動させ、基板表面に第２の信号を照射しながら基板を第２の光源に移動させる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
基板表面に第１の信号を照射しながら基板を第１の光源に移動させ、基板表面に第２の信号を照射しながら基板を第２の光源から離れるよう移動させる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
受信装置ユニットは、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラとスペクトロメータのうちの１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
第１の信号は、第２の信号が伝播される第２の軸と略直交して指向した第１の軸に沿って伝播する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
第１の場所に位置づけされ、基板移送面に対して第１の鋭角で指向した第１の光路に沿って第１の信号を放射するよう構成される第１の光源と；
第１の場所とは異なる第２の場所に位置づけされ、基板移送面に対して第２の鋭角で指向した第２の光路に沿って第２の信号を放射するよう構成される第２の光源であって、第１と第２の光源は基板を検査中交互に作動するよう構成されてなる第２の光源と；
第１の光源と第２の光源との間に配置され、移送面に対して垂直な軸に沿って指向し、移送面に沿って移動する基板からの散乱光と反射光の少なくとも１つを受信するよう構成される受信装置ユニットと；
を備える、光学検査システム。
【請求項１４】
基板を移送面に沿って移動させるよう構成される基板支持部材を有するロボットをさらに備える、請求項１３に記載の光学検査システム。
【請求項１５】
第１と第２の光源と受信装置ユニットは、処理システムに一体化されたフロントエンド環境上に配置されている、請求項１３に記載の光学検査システム。
【請求項１６】
第１と第２の光源と受信装置ユニットは、真空チャンバの蓋上に配置されている、請求項１３に記載の光学検査システム。
【請求項１７】
受信装置ユニットはＣＣＤカメラとスペクトロメータの１つから選ばれる、請求項１３に記載の光学検査システム。
【請求項１８】
受信装置ユニットに接続され、第１と第２の信号部分の特性を表す基板についての信号形跡情報を生成するよう構成される信号処理ユニットをさらに備える、請求項１３に記載の光学検査システム。
【請求項１９】
信号形跡情報は、スペクトル強度値と、反射強度値と、それらの任意な組み合わせのうちの１つを備える、請求項１８に記載の光学検査システム。
【請求項２０】
信号処理ユニットは、３次元画像を参照３次元画像と比較するようさらに構成されている、請求項１８に記載の光学検査システム。
【請求項２１】
信号処理ユニットは、３次元画像と参照３次元画像との差が所定値を超えるかどうかを判定して、その差が所定値を超える場合、容認できないトポグラフィ状態が基板表面に存在していると判定するようさらに構成されている、請求項２０に記載の光学検査システム。
【請求項２２】
容認できないトポグラフィ状態は、基板反射率情報と、反射情報と、スペクトル情報と、基板欠陥情報と、基板損傷情報と、異物汚染情報と、英数字文字情報と、それらの任意な組み合わせを備える、請求項２１に記載の光学検査システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
この発明は、１９９９年９月７日に出願された、発明の名称「基板の歩留まりとスループットを向上させるための異物検出埋め込み観察システム」、米国出願番号０９／３９１，３４１の一部継続出願である。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、検査方法と装置に関する。特に、処理およびハンドリングに関連する不具合や状態を特定するための基板検査方法と装置に関するものである。
【０００３】
（関連技術の背景）
チップ製造設備は広範な技術からなる。半導体基板を収容するカセットが製造設備内の様々なステーションに送られる。
【０００４】
半導体処理としては、通常、材料を基板に堆積させること、材料を基板から取り除くこと（「エッチングする」）が挙げられる。典型的な処理としては、化学気相成長法（ＣＶＤ）、物理気相成長法（ＰＶＤ）、電気めっき、化学機械研磨（ＣＭＰ）、エッチングなどが挙げられる。基板の処理、ハンドリング中に、基板は様々な構造的かつ化学的変化を経る。変化の一例としては、基板に堆積した層の厚さ、基板上に形成される層の材料、表面形態、素子パターンの変化などである。基板上に形成される素子が所望する電気特性を得るためには、これらの変化を制御しなければならない。例えばエッチングの場合、必要量の材料がいつ基板から取り除かれたかを判定するのに終点検出方法が用いられる。より一般的には、首尾よく処理を行うためには、正確な処理レシピを保証し、処理エクスカーション（例えばガス流量、温度、圧力、電磁エネルギ、所要時間など）を制御することなどが求められる。
【０００５】
また、処理環境は、十分安定して、汚染がないものでなければならない。汚染源には、機械的運動による磨耗、シールの劣化、汚染したガス、その他、汚染した基板、処理チャンバからの堆積物の小はがれ、反応ガスの核形成、チャンバポンプダウン中の凝集、プラズマチャンバ内での電弧の形成などがある。こうした汚染源が、基板に接触する異物を作り出し、その結果欠陥素子が生じる。よって、現在の半導体製造では、「汚れた」処理や装置を特定するため、異物について基板の定期的な検査が行われる。
【０００６】
また、基板の中心を突き止めること、基板の配置は、基板に関する位置情報を生成するための処理時に必要な工程である。従来のシステムでは、こうした工程は処理システム内の指定された位置で行われる。よって、それぞれの工程を実行するためには基板を指定位置まで往復させる必要があり、このためシステムのスループットが低下する。
【０００７】
処理コストを押し上げているもう一つの状況は、チップ製造施設内での基板の経路指示が不適切なことである。基板は、処理状況によって不安定な反応を引き起こすような処理チャンバまで不適切に送られることがしばしばあり、このため基板や処理チャンバが損傷する。例えば、フォトレジスト層を有する基板が誤ってＰＶＤチャンバに送られた場合を考える。この基板をＰＶＤチャンバ内で処理すると、チャンバにひどい損傷を与え、修理や交換費用がかなりかかることが知られている。現在の処理システムは経路の誤指示を防ぐような構成がなされておらず、所有者のコストは上昇する。
【０００８】
現在、処理完全性と汚染についての基板の包括的検査解析では、１つ以上の基板を処理環境から定期的または常に取り除いて検査環境に送らねばならない。よって、基板の移送と検査中、製造フローは事実上中断する。その結果、従来の計測検査方法は、チップ製造に関連するオーバーヘッド時間を非常に増加させていた。さらに、こうした検査方法はスループットへ悪影響を及ぼすため定期的なサンプリングでのみ行われるので、多数の汚染基板は検査されることなく処理され、その結果、欠陥素子が製造される。基板がある一括処理から再分配される場合、問題は一層ひどくなり、汚染源をさかのぼって突き止めることが困難になる。
【０００９】
よって、異物、処理における小はがれ、配置、心出し、反射率、基板のタイプ、不連続性などを含む、選ばれた特性について、処理システムと一体化した要素としての、基板を検査出来る統合的計測及び処理システム、「監視者」装置とその方法が求められている。このような検査は基板処理前、処理中、処理後に行われるのが好ましく、こうすればリアルタイムに基板の処理前と処理後の状態が判定される。
【００１０】
従来の処理システムと検査システムで定期的に行われているその他の機能としては、ロボットと検査装置の較正が挙げられる。現在の較正方法は、較正を行うためには製造をストップしなければならないのでスループットに悪影響を及ぼす。劣化は、ひどい不具合が生じるまで検出されないことが普通である。処理システムは、ロボットと検査システムの状況を継続的に監視し、自動補正処理を容易にするような装置を一体化しているか埋め込んでいるのが好ましい。こうすれば、処理システムをさらに統合してスループットを増加させることが可能となる。また、こうした一体化した装置はロボットの挙動を監視出来ることが好ましい。注目しているロボット挙動としては、加速度、速度、繰り返し性、安定性などがある。さらに、こうした一体化した装置が移送中に基板を支持するロボットブレード上の汚れの存在を判定出来るのが好ましい。こうした汚染の存在は、基板ハンドリング工程中に基板の裏面に微小な傷がついたことや処理副産物が蓄積されたことを示している。しかしながら、以前は、このような一体化した装置あるいは方法が処理システム内に存在することは知られていない。
【００１１】
従来の検査システムのもう一つの問題点は、システムのコストが非常に高いということである。現在のシステムは典型的には、クリーンルーム空間を占める高価なスタンドアロン型プラットフォームである。スタンドアロン型検査プラットフォームで必要な面積すなわち「フットプリント」が大きい結果として、このようなシステムを所有し、作動させるコストが高くなる。異物検出に関しては、電気光学装置を利用するためコストはさらに増加する。この装置は小規模の異物を高解像度で検出するよう構成され、忠実度の高い機構を必要とするが、このような機構は作動コストが高い。さらに、上述の低下したスループットへの配慮により、従来の検査システムのコストがさらに上昇する。
【００１２】
したがって、異常を検出して、その後の基板ハンドリング決定を容易にするためにも、半導体基板を即座に検査し、基板の１つ以上の状態を判定することが可能な統合システムの出現が求められている。
【００１３】
（発明の概要）
本発明は一般的には基板処理システムで用いられる基板検査システムを提供するものである。発明の一つの態様によれば、少なくとも１つの光学検査システムが、処理済基板の表面トポグラフィを検査するのに用いられる。光学検査システムは、ある特定の処理において、基板の表面トポグラフィ特性を表す信号を、１つ以上の光学検査システムを作動するよう構成される処理監視コントローラに送信する。
【００１４】
一実施形態において、処理監視コントローラは、参照基板値に関する特定の基板表面の状態を判定する。基板特性が所定値を超えている場合、基板はより細かく深い解析をするために２次計測検査工程に送られる。さらに、処理監視コントローラは、処理システムの基板製造処理を最適化するか変化させるために情報を利用してもよい。
【００１５】
別の実施形態において、複数の光学検査システムが、処理監視コントローラとともに複数の基板移送経路に沿って位置する様々な検査場所で基板表面トポグラフィを監視するのに用いられる。このような処理監視システムは、監視と解析を継続して行うことによって基板処理のスループットを最適化することが出来る。統合検査により、処理レシピ変化をほぼリアルタイムで監視することで処理レシピを最適化し、処理へのその後の影響を最適化することが出来る。
【００１６】
発明の一実施形態は、処理検査のソフトウエア制御とシステムスループット向上のためのシステムを含む。このシステムは、処理監視のためのプログラムを含んだコントローラからなるデータ処理システムを備える。データ処理システムが実行される際のプログラムは、システム構成イベントに応答して光学検査システムを構成するステップと；光学検査システムのための設定調整するステップと；光学検査システムから基板表面のトポグラフィ情報を受信するステップと；基板トポグラフィ状態が所定値を超えるかどうかを判定するステップと；基板トポグラフィ状態が所定値を超える場合、基板は別のより深い解析を必要とするかどうかを判定するステップからなるステップを実行するよう構成されている。
【００１７】
本発明の一実施形態は、光学文字認識および異物と欠陥検出のためのプログラムを備えるプログラム製品を含み、コントローラが実行する際のプログラムは、システム構成イベントに応答して光学検査システムを構成し、システムのための設定調整をして、信号源から、信号が基板を照射して、信号受信装置が基板表面から反射信号と散乱信号の両方またはいずれか一方を受信して表面トポグラフィ欠陥を検出する受信装置に対して信号を与えることを含む。
【００１８】
好ましくは、プログラム製品は基板位置情報、基板反射率情報、反射情報、スペクトル情報、３次元画像、基板欠陥情報、基板損傷情報、基盤支持部材と支持部材上に配置された基板についての異物汚染情報、英数字文字情報、ロボットの挙動情報、ロボットと、送信装置ユニットと、受信装置ユニットのすべてかいずれか１つとそれらの任意な組み合わせについての較正情報とを与えるように適応されるのがよい。
【００１９】
上で手短に述べた発明について、添付の図面に示された実施形態を参照しながらより具体的に説明していく。ただし、発明はその他の同様に効果的な実施形態にも適用されるので、添付の図面はこの発明の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、したがって図面が発明の範囲を制限していると考えるべきではないことに注意されたい。
【００２０】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
Ｉ．  処理システム
本発明の実施形態は、マルチチャンバ処理システム、例えばクラスターツールにおいて特に効果的である。半導体業界で一般的に使用されるマルチチャンバ処理システムであって、ここで述べる検出装置を支援するのに好適なシステムの一例としては、クラスターツールとして知られているものがある。クラスターツールは、基板の中央を突き止めることと基板の配置、脱ガス、アニール、成長、エッチングなど、またはそれらのいずれかを含む様々な機能を実行する複数のチャンバを備えたモジュラーシステムである。複数のチャンバは、チャンバ間を往復するよう適応されたロボットを収容する中央移送チャンバに対して取付けられる。移送チャンバは、典型的には真空状態に保たれて、あるチャンバから別のチャンバとクラスターツールの前端に配置されたロードロックチャンバの両方、または、いずれか一方まで基板を往復させるための中間段階を提供する。
【００２１】
図１Ａは、本発明が効果的に用いられる半導体処理のための典型的な処理システム１００の平面図である。２つのこのようなプラットフォームは、それぞれ、いずれもカリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアル社から入手可能なＣｅｎｔｕｒａ（登録商標）とＥｎｄｕｒａ（登録商標）である。このような段階型真空基板処理システムの１つの詳細は、テップマンらによる、１９９３年２月１６日に発行された発明の名称「段階型真空ウエハ処理システムとその方法」、米国特許第５，１８６，７１８号に開示されている。この特許をここに引例として取り込む。チャンバの正確な配置と組み合わせは製造方法の工程を実行する用途によって変化する。
【００２２】
本発明によれば、処理システム１００は、一般的に、複数のチャンバとロボットを備え、また好ましくは、処理システム１００内で行われる種々の処理方法を実行するようプログラミングされた処理システムコントローラ１０２を備えるのがよい。フロントエンド環境１０４（ここでは工場インタフェースまたはＦＩとも呼ぶ）は、一対のロードロックチャンバ１０６と選択的に連絡するよう配置されている。フロントエンド環境１０４内に配置されたポッドローダ１０８Ａ、１０８Ｂは、基板をロードロック１０６とフロントエンド環境１０４上に搭載される複数のポッド１０５間を往復させるよう線形、回転、及び垂直移動が可能である。ロードロック１０６はフロントエンド環境１０４と移送チャンバ１１０との間に第１の真空インタフェースを与える。２つのロードロック１０６は、移送チャンバ１１０とフロントエンド環境１０４と交互に連絡することによりスループットを増加させるよう設けられている。よって、一方のロードロック１０６が移送チャンバ１１０と連絡している間は、第２のロードロック１０６はフロントエンド環境１０４と連絡する。ロボット１１３は、移送チャンバ１１０の中央に配置されて、基板をロードロック１０６から様々な処理チャンバ１１４とサービスチャンバ１１６のひとつへ移送する。サービスチャンバ１１６が脱ガス、配置、冷却について適応されている一方で、処理チャンバ１１４は、物理気相成長、化学気相成長法、エッチングなど任意の数の処理を行う。多数のビューポート１２０によって移送チャンバ１１０内を目視出来る。
【００２３】
本発明の実施形態としては、光学データを収集するよう構成された光学検査サブシステム（ＯＩＳ）１５０が挙げられる。後で説明するように、ＯＩＳ１５０は通常、信号を与えるよう適応された送信装置ユニットと、信号（暗視野照射）の反射（明視野照射）部分と散乱部分の両方またはいずれか一方を基板表面から受信するよう適応された受信装置ユニットとを備える。
【００２４】
複数のＯＩＳ１５０を、例えば工場インタフェース１０４、移送チャンバ１１０、処理チャンバ１１４、サービスチャンバ１１６などの内部に、処理監視のために処理システム１００上の任意の場所に配置し、処理システム１００に接続してもよいし、または配置するか接続するかどちらか一方でもよい。それから、各ＯＩＳ１５０から受信した情報を処理して、処理システム１００内を移動する基板の様々な状態が判定出来る。
【００２５】
ＯＩＳ１５０の実施形態には、種々の受信装置と送信装置が含まれる。一実施形態では、受信装置は可視スペクトル内の光を検出するのに用いられる電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラである。あるいは受信装置は、入射光を受信して様々な光の波長とその強度を示すデータを出力するのに用いられるスペクトロメータであってもよい。例えば、赤色光は可視スペクトルの低波長内にグループ分けされた光成分強度より高い強度を有する。スペクトロメータとしては、典型的には、入射信号を光学的に成分に分けた後、線形ＣＣＤ検出器アレイ上に投射する光学プリズム（または格子）インタフェースがある。スペクトロメータの一実施形態は、何千もの個々の検出器素子を有しプリズム（または格子）から得られるスペクトルを受信するＣＣＤ検出器アレイを備える。光スペクトル成分の相対的な強度は、例えば基板表面、基板表面パターン、またはプラズマ処理の色全体を表している。
【００２６】
別の実施形態では、受信装置は光学式文字認識受信装置（ＯＣＲ）である。ＯＣＲ受信装置は光学文字と基板パターンとを検出しそれらを区別するのに用いられる。基板は基板の表面に刻まれた特定情報を含むことが多い。典型的には、特定情報は一連の英数字文字である。一実施形態では、ＯＣＲ受信装置は文字を検出して、特定のＯＣＲマーキングを有する基板が適切に取り扱われているか（例えば、処理のために適切なチャンバに送られているか）を判定するのに効果的に用いられる。別の実施形態では、ＯＣＲは関連する計測情報を関連付けるのに用いられる。
【００２７】
受信装置のいずれも、基板からの反射信号と散乱信号の両方またはいずれか一方を集束させ、収集するための光学素子を備える。例えば、スペクトロメータは、光ファイバコレクタを利用して光スペクトルを受信し、方向付けしてもよいし、あるいは多量の光を収集する「魚眼レンズ」などの「レンズパースペクティブシステム」または、特定の基板検査用の視野を修正することが出来る特別のレンズを用いてもよい。レンズの配列は、光を増加または集中させるのに用いられる。より広い視野にわたってより多くの光を収集することにより、局所基板表面変動の平均が得られる。
【００２８】
ＯＩＳ１５０の送信装置は、処理検査中の特定の用途に対して適応される様々な構成であってよい。例えば、線光源を用いて基板の一部を照射するだけにしてもよいし、フラッシュ素子を用いてスペクトル情報を集める処理中に基板に対しストロボからフラッシュを発するようにしてもよい。送信装置はいずれも、ビーム集束光学系を中に備え、エネルギを基板に対して集中、投射させればよい。
【００２９】
様々な受信装置と送信装置の実施形態を、処理データを収集するために処理システム１００全体で単独で用いても組み合わせて用いてもよい。様々な実施形態から集められたデータを用いて、製造処理の様々な段階で基板処理状況を監視する。ＯＩＳ１５０の作動は処理監視コントローラ（ＰＭＣ）８６に制御される。図１Ａに示されるように、ＰＭＣ８６はコマンド信号をそれぞれのＯＩＳ１５０に与えるよう適応されたＩＯ（入出力）ケーブル９０によって各ＯＩＳ１５０と電気的に接続している。さらに、ＰＭＣ８６はＩＯケーブル９０によりそれぞれのＯＩＳ１５０からの出力信号を受信する。処理システム１００における処理システムコントローラ１０２は、ＰＭＣ８６とは分離しているのが好ましいが、一実施形態では、ＰＭＣ８６は処理システム１００の制御ユニットとして機能し、こうすれば制御ユニットを新たに設ける必要がなくなる。
【００３０】
ユーザが作動を開始させると、ＰＭＣ８６はＯＩＳ１５０の視野に入る基板を監視し続ける。ＰＭＣ８６は監視されている状態（例えば汚染基板）を検出すると、（図示しない）表示ユニットに警告メッセージを表示することでユーザに対し警告を与える。さらに、あるいはそれに代わって、処理システムコントローラ１０２は基板を最終的な配置、洗浄、あるいは別の検査のための特定の場所に移送するようＰＭＣ８６に指示される。例えば、一実施形態では、処理システム１００は異物検出用検査プラットフォーム１３５を有するが、検査プラットフォーム１３５の機能を拡張してＦＩ１０４上や処理システム１００上のいずれの場所にもあるＯＩＳ１５０を含むことも出来る。
【００３１】
検査プラットフォーム１３５は、異物検出とともに表面異常検出、パターン認識、スペクトル解析など様々な計測タスクを行うよう適応させることが出来る。図では、検査プラットフォーム１３５は本発明の実施形態のための構成された統合異物監視（ＩＰＭ）システムである。一般に、ＩＰＭはクラスターツール上で通常使用される異物検出用検査プラットフォームである。利用出来るＩＰＭの一つとして、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアル社から入手可能なＥｘｃｉｔｅ（商標）が知られている。本発明にしたがって実行されると、ＩＰＭはあらゆる等価な処理も含め、本発明の処理のいずれも行えるような処理監視装置として作動する。したがって、検査プラットフォーム１３５は単なる異物検出以上の処理が行える。
【００３２】
一実施形態では、あるＯＩＳ１５０について特定の場所へアクセス可能かどうかが判定されると同時に、その特定の場所が（ロボットを効果的に用いるために）処理システム１００内での基板の経路指示により判定される。例えば、ビューポート１２０は、チャンバ（例えば、ロードロック１０６、冷却チャンバ１１６、または処理チャンバ１１４）に入るか出る、または移送チャンバ１１０内の２つの場所の間で移動するロボットブレード４８の視野を与えるので、ビューポート１２０はあるＯＩＳ１５０についての好適な場所を与える。図では、矢印１２２、１２４は、基板の光学検査がポート１２０を使用して行うことが出来る地点を示している。図では、矢印１２２は、ロボットブレード４８が伸張または収縮する地点を表している。矢印１２２は、ロボットブレード４８が回転される地点を表し、矢印１２４は、ロボットブレード４８が拡張される、または撤回される地点を表す。ＯＩＳ１５０が移送チャンバ１１０上に配置されている一実施形態を、図６を参照しながら後述する。
【００３３】
いくつかの実施形態においては、ＯＩＳ１５０は、基板が移動中の処理システム１００内の任意の場所で用いられる。一実施形態では、工場インタフェース１０４は検査サイトを追加する。図では、検査サイトが矢印１３２、１３４、１３６、１３８で表されている。矢印１３２、１３４、１３６、１３８はさらに基板移送通路を表す。矢印１３６は工場インタフェース１０４とポッド１０５間の基板移動を表す。矢印１３２と１３８は、工場インタフェース１０４とロードロック１０６間の基板移動を表す。矢印１３４は、工場インタフェース１０４内、特にポッドローダ１０８Ａと１０８Ｂ間の基板移動を表す。ＯＩＳ１５０は、製造処理を監視するために移送経路１３２、１３４、１３８のそれぞれに沿って配置するようにしてもよい。しかし、後述のように、検査中の基板が移動していない実施形態についても考慮している。
【００３４】
図１Ｂは、基板検査システムの高水準の図である。一実施形態において、検査システムは、処理システムコントローラ１０２に接続されたＰＭＣ８６と、工場インタフェースコントローラ１５９と、複数のＯＩＳ１５０と、検査システム１３５とを備える。ＰＭＣ８６は、ＯＩＳ１５０の処理監視を制御するのに用いられる。補助ユーザインタフェース１５２により、オペレータがＰＭＣ８６を制御出来るようなスタンドアロン型作動が可能となる。一実施形態において、インターフェース１５２はグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）としてもよい。得られた処理監視情報は、ケーブル９０を介して基板製造データサーバ１６２に送られる。
【００３５】
例えば、一実施形態では、ＯＩＳ１５０は光源群と１つの受信装置を含む。図１Ｃは、複数の光源５６と、受信装置５８に連絡する光信号マルチプレクサ１４１に接続された光ファイバケーブル１４３Ａ−１４３Ｈを示している。光ケーブルは窓１２０を介して反射光と散乱光の両方またはいずれか一方を収集して、光信号をマルチプレクサ１４１に送るよう位置づけされる。マルチプレクサ１４１は、光学データを多重化し、スペクトル解析装置５８に送信して、単一の受信装置が複数の検査サイトを効果的に監視される。一実施形態では、受信装置５８はスペクトロメータである。
【００３６】
ＩＩ．工場インタフェース
図１、図２、図４は、ＯＩＳ１５０の送信装置ユニットと受信装置ユニットが矢印１３２、１３４、１３６、１３８で示されるように基板の様々な移動経路に沿ってＦＩ１０４上またはＦＩ１０４内部に配置される実施形態を示しているが、その他の実施形態を効果的に用いてもよい。図２には、ポッドローダ１０８Ａ、１０８Ｂと、ＯＩＳ１５０Ａと、搭載部材１６０と、基板位置合わせ検出器１６８を含む移送支持部材１６６と、基板ホルダ１６２とを備えたＦＩ１０４が示されている。ＦＩはさらにフレーム２１８を備える。搭載部材１６０は、当該技術では公知のボルト、クランプやその他の留め具など従来の手段によってフレーム２１８に固定される。
【００３７】
図２は、処理矢印１３４に沿った基板走査で用いられるＯＩＳ１５０の一実施形態を示している。ＯＩＳ１５０Ａは、一対の光源５６Ａと５６Ｂ（すなわち送信装置）と、受信装置５８Ａとを備え、光源と受信装置は搭載部材１６０の上に配置されている。光源５６Ａと５６Ｂは２つの角度での照射が出来るような角度で配置される。図では、光源５６Ａは基板前方照射をし、光源５６Ｂは基板後方照射をする。一実施形態では、光源５６Ａと５６Ｂのなす角はほぼ直角で、照射重複（すなわち照射クロストーク）量が最少になるようにしている。図示しないが、光源５６Ａと５６Ｂは、それぞれの光源が与えるビームの微細化、調整が可能になるようビーム成形光学素子、例えばレンズなどを有してもよい。光受信装置５８は、基板３７の表面からの光の反射部分と散乱部分の両方または一方を受信するよう位置づけされる。光受信装置５８は、収集されるべきデータに応じて選定される。図示の実施形態では、光受信装置５８は、ＣＣＤ素子、時間遅延積分（ＴＤＩ）カメラ、光電子倍増管（ＰＭＴ）、スペクトロメータ、ＯＣＲカメラなどを備える。光受信装置５８はさらに、情報収集に役立つよう適応された光学素子を有してもよい。例えば、一実施形態では、光受信装置５８Ａは、検査地点から受信装置５８までの受信光を入手して経路指示するための光ファイバ束を有する。
【００３８】
作動中、基板３７は、ポッドローダ１０８Ａと１０８Ｂによって、ＦＩ内の２つの場所の間を移動する。次に、後述のような処理のために光受信装置５８が反射光と散乱光の両方またはいずれか一方を受信するようにＯＩＳ１５０Ａが基板３７を走査する。
【００３９】
図では、基板３７がロードロック１０６と基板ホルダ１６２間を往復していると、基板３７は、ＯＩＳ１５０Ａ下のポッドローダ１０８Ａと１０８Ｂのいずれかに位置づけされて走査される。好ましくは、基板３７は通常の基板ハンドリング時に走査されるのがよい。例えば、ポッドローダ１０８Ａと１０８Ｂ間での通常の基板交換工程で、基板３７を移動中にＯＩＳ１５０Ａが基板を走査すればよい。
【００４０】
例えば、基板３７がポッドローダ１０８Ａからポッドローダ１０８Ｂに移動している場合を考える。まず、基板３７はポッドローダ１０８Ａによって運ばれて基板ホルダ１６２内に位置づけされる。基板ホルダ１６２により、ポッドローダ１０８Ａと１０８Ｂ間での基板の通過／交換が容易になる。この移動中、基板３７を前方照射光５６Ａによって走査することが出来る。一実施形態において、基板は中間点を越えて移動し、全基板走査される。図３Ａから図３Ｃは、前方照射光５６Ａで走査されているときの基板３７の移動を示すものである。図３Ａは、基板３７の前縁が信号５４の経路内に位置するように基板３７が基板ホルダ１６２に向かって移動を開始した直後のポッドブレード４８を示している。したがって、図では、影付き領域で表された、光源５６Ａに形成される光投射部５３が基板３７の前縁を交差している。図３Ｂから３Ｃに示されるように、ポッドブレード４８が移動を継続中、光投射部５３は基板３７の上面を走査する。反射光と散乱光の両方またはいずれか一方を受信装置５８が受信し、後で述べるような処理が行われる。ポッドローダ１０８Ｂも上述の処理と同一の処理を用いて基板３７を走査する。
【００４１】
別の実施形態では、単一のポッドローダ１０８を、２つの光源５６Ａと５６Ｂが利用する移動のために用いることも考慮されている。例えば、基板がポッドローダ１０８Ａによって基板ホルダ１６２内にロードされると、ＯＩＳ１５０Ａが前方照射光源５６Ａと受信装置５８を用いて基板を走査する。基板がポッドローダ１０８Ａによって基板ホルダ１６２から取り出されると、光源５６Ｂが起動され、基板が基板ホルダ１６２から取り出されるときに基板を走査するための後方照射が行われる。受信装置５８Ａは、基板が基板ホルダ１６２上に配置されて、ポッドローダ１０８Ａによって取り出されると、基板からの反射光と散乱光の両方またはいずれか一方を受信する。
【００４２】
図４は、基板が矢印１３２、１３８で示されるような移送経路をとるときに用いられるＯＩＳ１５０Ｂの別の実施形態を示している。ＯＩＳ１５０Ｂは、ビーム成形光学素子を有するような単一の光源５６Ａと、光受信装置５８を備える。ＯＩＳ１５０Ｃは搭載部材１６０上に配置される。光源５６Ａが基板を照射し、ビーム成形光学素子を有していてもよい。一実施形態では、基板３７が工場インタフェース１０４からロードロック１０６内に移動すると、反射光と散乱光の両方またはいずれか一方が受信装置５８に受信され、受信装置５８は信号を下で説明するような処理のためにＰＭＣ８６に送信する。
【００４３】
図５Ａから図５Ｃは、ＯＩＳ１５０Ｂを用いた走査シーケンスを示している。図５Ａは、基板の前縁が信号５４の経路内に位置するようにロードロック１０６に向かってポッド１８０Ａが移動を開始した直後のポッドブレード４８を示している。したがって、図では、影付き領域で表された光投射部５３が、基板３７の前縁を交差している。図５Ｂから図５Ｃに示されるように、ポッドブレード４８が移動を継続中、光投射部５３は基板３７の上面を走査する。反射光と散乱光の両方またはいずれか一方を受信装置５８が受信し、後で述べるような処理が行われる。
【００４４】
上述のとおり、ＯＩＳ１５０の各実施形態における受信装置は、ＣＣＤ素子、時間遅延積分（ＴＤＩ）カメラ、光電子倍増管（ＰＭＴ）、スペクトロメータ、ＯＣＲカメラなどのいずれかを選べばよい。一般的に、ＣＣＤ、ＴＤＩ、ＰＭＴは、反射形跡解析のため基板全体での画像強度変化と、変動に関連する小はがれ／異物汚染を収集するように構成される。スペクトロメータは、基板３７の表面から反射／散乱した光信号を集めて、信号の色スペクトル成分を表す出力を生成するよう構成される。ＯＣＲは、基板３７の表面から反射／散乱した光信号を集めて、基板３７の表面に配置される光学式文字を表す出力を生成するよう構成される。いずれの場合でも、光学素子が効果的に利用される。例えば、スペクトロメータの場合、受信した光信号は光ファイバ束を介して収集地点からスペクトロメータに伝播すればよい。また、拡散レンズを光ファイバ束に結合して、視野を効果的に拡大して画像の平均光スペクトルをスペクトロメータに送信すればよい。
【００４５】
あるいは、ＯＩＳ１５０の受信装置は検出装置の組み合わせたものであってもよい。例えば、受信装置の一実施形態は、スペクトロメータとＣＣＤカメラを備える。このような場合、スペクトロメータをＣＣＤカメラに隣接配置し、スペクトロメータとＣＣＤカメラの両方の装置が基板３７の同一視野を共有出来るようにしてもよい。このような実施形態によって、データ取得時間をひどく延ばすことなく、複数の処理監視方法を行うことが可能となる。図示した処理監視方法は後でより詳細に説明する。
【００４６】
送信装置（すなわち光源）と受信装置との関係は一例を示したに過ぎないことを理解されたい。上記実施形態のいずれの場合も、受信装置と送信装置の位置を逆にしてもよい。例えば、図２に関していえば、ＯＩＳ１５０Ａは、光源５６Ａと５６Ｂが示されている場所に搭載された一対の受信装置を備えていてもよい。光源は受信装置５８Ａが示されている場所に搭載することが出来る。このような実施形態では、受信装置は光源のすぐ下方に位置する基板の上面に対して略傾斜した角度で配置される。作動中、受信装置は基板３７の表面からの光の反射部分と散乱部分の両方またはいずれか一方を受信するよう位置づけされる。基板３７がローダ１０８Ａと１０８Ｂ間を移動すると、ＯＩＳ１５０Ａは基板３７を走査し、反射光と散乱光の両方またはいずれか一方が受信装置に受信されて後述の処理に用いられる。基板３７のポッドローダ間での移動は、図３Ａから３Ｃに示したものと同一である。
【００４７】
ＩＩＩ．  移送チャンバ
図６は、移送チャンバ４２と真空チャンバ４４が搭載された（図３Ａから図３Ｃを参照）本発明の処理システム１００の斜視切取図である。移送チャンバ４２と真空チャンバ４４は、（図示しない）スリットバルブドアの上方に配置されるスリットバルブ窓などの従来の装置によって密閉可能な開口４６と選択的に連絡可能である。開口４６の大きさは、その開口を介した基板の移送に合わせて設定される。ロボット５０は移送チャンバ４２の中央に配置され、かえる足形リンク機構３９によってロボットハブ５１に結合した基板３７を保持するように構成されたブレード４８を備える。ロボット５０によって、ブレード４８は移送面に沿って回転および放射移動が行え、これによって基板をシステム内の様々な位置間を往復させる。移送チャンバ４２と真空チャンバ４４は、図１Ａに示されるような処理システム１００の構成要素であるのが好ましい。したがって、真空チャンバ４４はフロントエンド環境と移送チャンバ４２の間にインタフェースチャンバを与えるようなロードロックチャンバ１０６で、一方移送チャンバ４２は様々な周辺チャンバと連絡可能な真空環境を与える。あるいは、真空チャンバ４４は、図１２Ａから図１２Ｃを参照して後述する実施形態に示されるような冷却チャンバや方向付けチャンバなどの処理チャンバでもよい。
【００４８】
図６に示されるように、送信装置ユニット５６と受信装置ユニット５８は、移送チャンバ４２の蓋５２の外側に搭載されている。一実施形態では、送信装置ユニット５６は、光源６０とビーム成形光学装置６２を備え、信号５４がビューポート６４を介して移送チャンバ４２の空隙４１内に送られるように位置づけされる。ビューポート６４は、蓋５２内に形成された開口部を備え、光源６０の信号５４を透過する材料からなるプレート６６で密閉されている。一実施形態では、プレート６６は例えばＱｕａｒｔｚ  Ｇｌａｓｓ（商標）や、ガラス、透明ポリマ、ＧａＡｒなどの光透過が可能になるよう適応された任意のエネルギ透過媒体からなるものであってよい。
【００４９】
作動中、信号５４は図２に示されるｘ軸と平行に伝播し、移送チャンバ４２の空隙４１を介して回転する（か、そうでなければ信号５４に対して移動する）基板３７の上面上に送られる。信号は、基板３７上に降りかかる光投射部５３を定義する。後で詳細に説明するように、光投射部５３のスポット径は、ビーム成形光学素子６２と光源６０の位置を調整することで、基板の大きさに合わせて変化させてもよい。
【００５０】
一実施形態では、光源６０は例えば、レーザーなどのコヒーレント光源、非コヒーレントで広スペクトルの光源、またはその他、赤外線などの非コヒーレントで狭スペクトルの光源であればよい。他の実施形態では、光源６０は、無線周波数、マイクロ波などの照射信号を含むものであってよい。一般的に、光源６０は、散乱強度、輝度、コストに応じて選択される。レーザー源が使用される場合、レーザー源は、望ましくは約８０８ｎｍで操作可能である。しかし、波長が６５０ｎｍまたは６８０ｎｍのレーザー源などその他のレーザー源を用いるようにしてもよい。
【００５１】
一般的に、光投射部５３のスポット径は、ビーム成形光学素子６２と基板表面に対する送信装置ユニット５６の位置によって実質的に決定される。ビーム成形光学素子６２は、基板の寸法に応じたスポット径となるように選択される。一実施形態では、スポットは狭いビーム内に集中する。ビームの幅は、ビームを横切るブレード移動（例えば垂直移動）を収容することが出来る。例えば２６０ｍｍの基板の場合、基板上面では、光投射部５３のスポット径は約１ｍｍ（幅）で、基板２６０ｍｍの幅（長さ、ｙ軸）であるのが好ましい。よって、作動中、２６０ｍｍの基板の幅全体が１回の走査後信号５４にさらされる。しかし、別の実施形態では、基板の一部のみが信号５４にさらされる。例えば異物検出に関しては、（チャンバエクスカーションとしても知られている）小剥がれ等のひどい処理チャンバ汚染の典型的な源が、基板の処理面に定着する何百もの異物が生む。基板全体を検査するのが好ましいが、汚染した一部分だけで汚染基板の存在を確認しても、処理検査が上手くいくことが多い。その他の基板特性（例えば膜厚、終点確認など）についての処理監視も、限られた基板を検査することで行うようにしてもよい。
【００５２】
受信装置ユニット５８は、蓋５２内に形成されるビューポート７０内に搭載され、空隙４１全体を移動する基板３７に向かう信号経路６１を定義する。受信装置ユニット５８は、信号５４の動作波長に応じて選択される材料、好ましくはビューポート６４内に配置されるプレート６６と同一材料からなるエネルギ透過プレート７２上に固定される。例えば、信号源６０が約８０８ｎｍで作動するレーザ源である場合、プレート６６と７２の材料は８０８ｎｍの信号を受容するよう選択される。受信装置ユニット５８は、作動中基板３７からの信号５４の散乱部７４を受信するよう配置される。散乱部と反射部７４の両方またはいずれか一方は、基板３７の上面に対する様々な角度に指向する矢印の多重度によって表され、異物による汚染や基板３７の上面に配置される素子パターンなどの障害物の存在を示す。信号５４の反射部６９は入射角αと実質的に等しい基板３７に対する角度で伝播する。反射部６９は基板３７の上面を遮っても実質的に妨げられない信号５４の部分を表す。
【００５３】
受信装置ユニット５８は１つ以上のレンズと１つの検出器８２を備える光学素子アセンブリ８０を有している。受信装置ユニット５８の検出器８２は、電荷結合素子（ＣＣＤ）線カメラを備えているのが好ましい。ＣＣＤ線カメラは、光源と受信装置との角度の関係が基板全体で保たれ、常に照射受信環境が形成されるので好ましい検出器である。ＣＣＤ線カメラを使って受信環境内で移動中の基板を首尾よく走査することにより、画像が形成される。しかしながらＣＣＤ検出器は好ましいものの、時間遅延積分（ＴＤＩ）カメラや光電子倍増管（ＰＭＴ）などその他の検出器を本発明の実施形態で効果的に使用してもよい。他の実施形態では、受信装置ユニット５８は、スペクトロメータとＯＣＲ受信装置のうちの１つまたはそれ以上から選択される。
【００５４】
送信装置ユニット５６と受信装置ユニット５８の位置づけについての上述の記載は一例に過ぎず、その他の実施形態も可能である。例えば、図６では、移送チャンバの空隙４１の外側に載置される送信装置ユニット５６と受信装置ユニット５８を示しているが、別の実施形態では、送信装置ユニット５６と受信装置ユニット５８が空隙４１内部に、よって真空状態で位置づけされている。別の実施形態では、鏡面を空隙４１内に配置してより臨界の角度を得ることが可能となる。
【００５５】
図６に示される実施形態の作動は、移送チャンバ４２を通る回転中の様々な位置にあるブレード４８と基板３７を示す処理システム１００の上面図である図７Ａから図７Ｃに示されている。図３Ａは基板３７の前縁９２が信号５４の経路内に位置するよう反時計回りの回転を開始した直後のブレード４８を示している。したがって、図では、影付き領域で表される光投射部５３の一部が基板３７の前縁９２をさえぎっている。図３Ｂから３Ｃに示されるように、ブレード４８が回転し続けている間、光投射部５３は基板３７の上面を走査する。光投射部５３は信号５４の散乱と反射の両方またはいずれか一方を引き起こすような基板３７上の障害７５を照射する。障害７５はマイクロメートルの範囲のものであるが、分かり易くするためにかなり強調して示されている。障害７５は処理チャンバの小はがれ、表面欠陥（エロージョン、ディッシングなど）、または素子の意図した特徴などである。その後、信号５４の散乱部と反射部の両方またはいずれか一方が受信装置ユニット５８で制御される。検出器８２はＣＣＤであるが、散乱部と反射部の両方またはいずれか一方７４は受信装置の光学素子８２によって集束され、ＣＣＤの素子上に結像され、電気信号に変換され、処理のためにＰＭＣ８６に送信される。
【００５６】
上記のシーケンスは、基板３７が処理チャンバ内で処理サイクルを受ける前と後の両方またはいずれか一方で行えばよいことが理解出来る。例えば、図３Ａから図３Ｃのように、基板が処理検査経路１２２と１２４に沿ってロードロックチャンバから処理チャンバまで移送されればよい。あるいは、図７Ａから図７Ｃに示すように、処理済の基板が処理後に冷却チャンバに移送されるかロードロック１０６に戻されるようにしてもよい。
【００５７】
別の実施形態では、処理検査は、ロボット５０が処理チャンバまたはサービスチャンバ内に引っ込むか、処理チャンバまたはサービスチャンバから延出している間、あるいは検査経路１２４に沿ったロードロック内に引っ込むかそこから延出している間に行われる。図８Ａから図８Ｃは、移送チャンバ４２を介してチャンバ４４から出る線形移動中の様々な位置にあるブレード４８と基板３７を示す処理システム１００の上面図である。
【００５８】
図８Ａから図８Ｃは、ブレード４８と、ブレード４８が開口４６を介して移送チャンバ４２からチャンバ４４内に延出中に載置される基板３７を示す処理システム１００の上面図である。チャンバ４４は、例えば処理チャンバ、冷却チャンバ、計測チャンバ、または基板配置チャンバなど任意のタイプのチャンバであればよい。図８Ａでは、基板３７の前縁９２が信号５４の経路内に位置づけされるよう真空チャンバ４４から移送チャンバ４２への線形移動が開始された直後のブレード４８が示されている。よって、図では、影付き領域で表される光投射部５３の一部分が基板３７の前縁９２を遮っている。
【００５９】
基板３７の露出表面積を最大にするために、基板３７が開口４６でチャンバ４２から出ると信号５４が基板を遮るようにするのが好ましい。このように位置づけすることで、ブレード４８を完全に引き込んだ後に基板３７の実質的に上面全体を確実に露出し、これにより信号５４で走査される基板３７の表面積が最大になる。図８Ｂから図８Ｃに示されるように、ブレード４８が線形移動を続けている間、光投射部５３が基板３７の上面を走査する。
【００６０】
図４、図７Ａから図７Ｃ、図８Ａから図８Ｃに示される実施形態は一例に過ぎない。それらに代わる実施形態では、一対の送信装置ユニット５６と一対の受信装置ユニット５８がそれぞれ、線形移動と回転移動中に基板を監視するように組み合わせて用いられている。このように配置することにより、検出精度が向上する。当業者であればその他の実施形態も理解するであろう。さらに、信号による基板の表面走査は、発明の処理監視方法を用いると精度が高いが、別の方法を用いて処理監視精度を向上させるようにしてもよい。例えば、ある障害が素子アレイ内の別のＣＣＤ検出器、おそらくは補助的な高解像度カメラの視野内に移動出来るようにロボットブレード４８をぶらしたり、振動させたり、再位置付けしたりすればよい。また、障害の観察を向上させるように焦点、視野などが自動的に変化するマルチモードカメラを使用してもよい。ロボットを用いた多重検出器素子前後に挿入することで、様々な監視方法を実行するための解像度が加えられる。
【００６１】
別の実施形態では、ＯＩＳ１５０は移送チャンバ１１０からグレー領域構成内の（散乱光に対する）反射光を移送チャンバ１１０からまず受信するように構成されている。実施形態は図９と図１０に示されている。図９と図１０は、処理システム１００、特に処理チャンバ１１４と移送チャンバ１１０の一部断面図を示している。図では、ロボット１１３が基板３７を運搬して、処理チャンバ１１４の入り口に隣接するよう位置づけられている。図９の受信装置ユニット５８Ｃと送信装置ユニット５６は部材１７６に対して搭載されて、基板３７の視野でビューポート１２０内に載置される。別の実施の形態では、図１０中の受信装置ユニット５８Ｄ及び、送信装置ユニット５６は、部材１７６に搭載されており、基板の視野でビューポイント１２０に配置されている。受信装置ユニット５８Ｃまたは５８Ｄはスペクトルデータを受信するように適応された装置であることが好ましい。
【００６２】
基板３７が図示のようにＯＩＳ１５０Ｃの下方に位置するとき、送信装置ユニット５６から発せられる光が基板３７の上面から反射散乱する、または反射か散乱のどちらかをする。いくつかの実施形態では、基板３７は上述の方法により照射源５６で走査される。別の場合では、基板全体または実質的に全体が広帯域フラッシュ装置または同様な装置で照射される。いずれの場合でも、反射部分が図９の受信装置ユニット５８Ｃまたは図１０の受信装置ユニット５８Ｄで集められ、処理のためにＰＭＣ８６に送信される。特に、収集された情報は基板３７のスペクトル特性を特定するために処理される。スペクトル解析については後で説明する。
【００６３】
図９に示すような一実施形態では、受信装置ユニットは入射エネルギ／信号を受信し、スペクトル成分の分布およびその強度を出力して、エネルギの構成成分を判定するよう設計されたスペクトロメータ５８Ｃであればよい。スペクトロメータ５８Ｃは、光ファイバケーブルと魚眼レンズの両方またはいずれか一方を備える光学素子アセンブリ１７０と、拡散レンズとその他の光学素子のすべてまたはアセンブリ１７０のみか拡散レンズとその他の光学素子のみを介して、ビューポート６６に結合して、スペクトロメータ５８Ｃが基板３７の全体とその一部の両方またはいずれか一方を観察出来るように信号を集束、成形、制御する。
【００６４】
図１０に示すような別の実施形態では、図１０に示される受信装置ユニット５８はＯＣＲカメラ５８Ｄを備える。ＯＣＲカメラ５８Ｄは、基板３７の上面に位置する文字画像を取得して特定出来るよう構成されている。文字としてはバーコードやその他の記号特定マーキングなどが含まれる。このような装置は上でも述べているで、詳細に説明する必要はない。
【００６５】
図６、図７Ａから図７Ｃ、図８Ａから図８Ｃ、図９、図１０は、送信装置ユニット５６と受信装置ユニット５８が移送チャンバ上または内部に設けられてなる実施形態を示しているが、その他の実施形態を効果的に用いてもよい。一般的に、送信装置ユニット５６と受信装置ユニット５８は、信号５４を移動中または移動していない基板の上面に向かって発信し、分散信号と反射信号の両方またはいずれか一方の信号７４が受信装置ユニット５８に検出されるような処理システム１００上の任意の地点に配置すればよい。複数の送信装置／受信装置をシステム全体にわたって配置することも可能である。
【００６６】
ＩＶ．  蓋アセンブリ
図１１と図１２Ａから図１２Ｃは、ＯＩＳ１５０の一実施形態を示す蓋アセンブリ１１００を示している。蓋１１００は処理チャンバまたはサービスチャンバ上に（そうでなければ処理チャンバまたはサービスチャンバの一部として）配置されるように適応されている。蓋アセンブリ１１００はＯＩＳの一部として作動する種々の装置と構成要素を有している。蓋アセンブリ１１００は、一般的には、内部に３個のポート１１１０、１１１２、１１１４を定義する本体を有する。一実施形態では、第１のポート１１１０は受信装置ユニット、または電荷結合素子（ＣＣＤ）などのカメラ１１１６に光入力をチャンバ内部から受信するための視界を与える。第２と第３のポート１１１２と１１１４は蓋１１００内に形成され、１つ以上の送信装置ユニットか光源１１１８と１１２０をそれぞれのポートを通りチャンバ内に結合することができ、しかも光源１１１８と１１２０に対する光トラップ、すなわち基板表面からの反射光と散乱光の両方またはいずれか一方の出口を与えることが出来るようになっている。一実施形態では、光源１１１８と１１２０は、水平ビームを形成するように構成された光ファイバ束と光源の組み合わせである。ブラケット１１５２、１１５３、１１５４を取付けることによって、カメラ１１１６と光源１１１８、１１２０はいずれもチャンバに固定される。一実施形態では、光源１１１８と１１２０は４００ｎｍから７００ｎｍの領域で作動可能なハロゲン光源かその他の光源である。ポート１１１０、１１１２、１１１４はそれぞれ、内部に取付けられたエネルギ透過窓１１２２、１１２４、１１２６を有し、蓋アセンブリが配置されているチャンバ内部で真空分離を生じさせるようにしている。図示された特定の実施形態では、蓋アセンブリ１１００は、窓１１２４、１１２６と光源１１１８、１１２０との間にそれぞれ設けられた光学素子アセンブリ１１２１と１１２３も有している。光学素子アセンブリ１１２１と１１２３は、任意の組み合わせのフィルタ、拡散装置、レンズなどを有することが出来る。
【００６７】
窓１１２２、１１２４、１１２６と、ＣＣＤまたはカメラ１１１６と、光源１１１８、１１２０を搭載する蓋アセンブリ１１００は、真空環境の脱ガス及び多孔度要求を満足するようなアルミニウムまたはその他の機械加工可能な材料で製造することが出来る。蓋アセンブリ１１００内の各表面を機械加工または研磨して所望する表面反射率を得るようにするのが好ましい。ある実施形態では、蓋アセンブリ１１００を金属材料で製造して、適切な粗さか研磨状態を持つ表面１１３０を備えるようにしている。光源１１１８、１１２０とＣＣＤ１１１６用ポート内ではいずれも表面が研磨されている。例えば、ＣＣＤポート１１１０は３２Ｒａになるよう仕上げられ、第１の光源ポート１１１４内の表面は１６Ｒａになるよう仕上げられ、第２の光源ポート１１１２内の表面は８Ｒａになるよう仕上げられる。表面は、チャンバの光学環境内に二次光が散乱するのを最小限にとどめられるような表面平滑度になるよう仕上げられる。
【００６８】
反射率の高い表面は、反射光が窓１１２６と１１２４の両方またはいずれか一方を介してチャンバから効果的に発せられるように位置づけられる。
【００６９】
図１２Ａから図１２Ｃは冷却チャンバなどの処理チャンバ１１０１の上端に位置する蓋アセンブリ１１００の断面図である。チャンバ１１０１は通常、側壁１１０２と底面１１０４を持つチャンバ本体を有する。支持部材１１０６を、チャンバ底面を介して配置して、チャンバ１１０１内に導入された基板３７を受け、支持するようにしてもよい。支持部材１１０６は、例えば基板を冷却するために流体路や冷却流体源などの冷却系を含んでもよい。ＯＩＳ１５０Ｅを搭載した蓋アセンブリ１１００はチャンバ壁の上面に設けられてその上面とのシールを形成する。
【００７０】
ＣＣＤ１１１６用のポート１１１０は、基板３７がチャンバ１１０１内に導入される際の水平線（すなわち基板移送経路）に対して第１の角度θ１で配置される。この角度により、基板３７がロボットブレード４８上のチャンバ１１０１に入るとカメラ１１１６が基板３７に対して視線を向け基板３７を観察することが可能となる。光源１１１８、１１２０用のポート１１１０、１１１２、１１１４のそれぞれは、ＣＣＤ１１１６に対して、第１の光源１１１８が基板の前方照射を与え、第２の光源１１２０がチャンバ１１０１内に導入される基板３７の後方照射を与えるような角度で配置される。前方と後方照射は、チャンバ１１０１への基板導入または基板引き戻しがなされると、同時にまたは別々に、例えば、一方は導入時、他方は引き戻し時に行うようにすればよい。第１の光源１１１８用のポート１１１２は、ポート１１１０とカメラ１１１６の角度θ１からずれた第２の角度θ２で配置される。第２の光源１１２０（すなわち後方照射用光源１１２０）用のポート１１１４は、基板の移送面に対する、第１と第２の角度θ１とθ２からずれた、さらに別の第３の角度θ３で配置される。基板３７に対して所期の光入射を行いながら、第２の光源１１２０を基板３７に対してより鋭角の入射角で配置することが出来るように、信号反射面１１２８はポート１１１４の１つの壁上に配置される。図１２Ａに示されるように、光源１１２０から発せられるビームの基板３７に対する入射角はθ４である。
【００７１】
いくつかの実施形態では、カメラ１１１６と光源１１１８、１１２０の方向付けは（手動ではなく）自動的に調整される。例えば、図示しないが、制御システムに接続したサーボや同様のアクチュエータを使って、様々な構成要素を移動させ、開口の大きさを調整し、遠隔地点から焦点をあわせるようにしてもよい。一実施形態では、２つのカメラ１１１６を並べて配置して、基板がよりよく観察でき、カメラを直列で用いれば画像の解像度が向上するようにしてもよい。
【００７２】
第１と第２の光源１１１８、１１２０用のポート１１１２と１１１４はそれぞれ、他の光源に対する光トラップとして作用するよう配置される。つまり、第２の光源１１２０用のポート１１１４は基板表面から反射して散乱した、あるいは反射か散乱した、第１の光源１１１８からの光に対する光トラップとして作用する。同様に、第１の光源１１１８用のポート１１１２は、第２の光源から放射される光のための光トラップとして、機能する。光源ポート１１２６に隣接した蓋１１３０の研磨表面もＣＣＤ１１１６の視線内で、光の後方散乱を最小限にすることにより光トラップとして効果的に作用する。光源ポート１１２６に隣接した蓋１１３０の内面は、主軸上のカメラに対する光の後方散乱を最小限にするように研磨してもよい。
【００７３】
ＣＣＤ１１１６と光源１１１８、１１２０用のポート１１１２、１１１４、１１１０はそれぞれ、偏光子、カラースペクトルフィルタやその他の帯域選択媒体などの光学フィルタを有していてもよい。フィルタは、ポート１１１２、１１１４、１１１０内の開口部にそれぞれ設けられる窓１１２６、１１２２、１１２４の大気側に位置づけ出来る。フィルタは、窓１１２６、１１２２、１１２４内部または窓１１２６、１１２２、１１２４と一体に設けるようにしてもよい。
【００７４】
フィルタを用いると、基板３７のパターン化した背景と基板上の障害との間のコントラストを増大し、波長が長く、集束が不適切な光を拒否するか、光の反射含有量を減らして散乱成分を増加させることにより画像の劣化を最小限にとどめることが出来る。例えば、一実施形態では、カラースペクトルフィルタを用いて、障害に関連する画像が集めたエネルギ（すなわち信号エネルギ）を高めるか選択することが出来る。基板上の材料、例えばフォトレジストが青色で障害が赤色の場合、赤色スペクトルフィルタを光源とカメラで用いて、フォトレジストに関連する波長強度を最小にして、障害に関連する波長を増加させることが出来る。
【００７５】
線形偏光フィルタを使えば、受信した光の反射成分と散乱成分とを区別することが出来る。例えば、互いに対して９０°となるように配置される２つの線形偏光フィルタを通して観察されるパターンで、光の散乱成分をまずフィルタリングする。散乱成分の変化は、基板構造パターンと汚染の両方またはいずれか一方の変化を表す。フィルタを使って、様々な用途における光学認識（すなわちＯＣＲ）を高めることが出来る。例えば、あるフィルタは異物検出度を高めるために用い、別のフィルタは基板特定文字などの文字認識度を向上させるために用いることが出来る。一実施形態では、光源１１１８、１１２０と受信装置ＣＣＤ１１１６は、複数回にわたり基板走査を行うため異なる画像を与えて、処理検査を向上させるように複数の異なるフィルタを備えていてもよい。別の実施形態では、種々のフィルタが、ＣＣＤ１１１６の動作と関係なく取付けられるように、（図示しない）フィルタをＣＣＤ１１１６とポート１１２４の間に設置している。
【００７６】
図１２Ａから図１２Ｃに示されるように、前方照射用の第１の光源１１１８は、ＣＣＤ１１１６の視線から離れた角度で指向している。光源１１１８の基板３７への入射角は、光源１１１８からの反射が第２の光源１１２０用のポート１１１４によって形成された光トラップ内に入るように決定される。したがって、ＣＣＤ１１１６は、照射のうち、基板３７の表面の障害によって反射散乱した、または反射か散乱した光のみを収集する。残りの反射光は光トラップ１１１２と１１１４を介して吸収されるか経路指定される、あるいは表面１１３０から反射する。
【００７７】
第２の光源１１２０は、ＣＣＤ１１１６に対してある角度で光を投射するよう配置される。この角度で基板１１０８を照射することにより、後方照射が得られる。図１２Ａから１２Ｃに示されるように、第２の光源１１２０は、光源１１２０が投影される方向とは反対の角度で配置される。第１の光源１１１８は信号ポート１１１４の内面１１２８にぶつかり、所望の角度で基板３７に反射される。第２の光源１１２０の、通常の投射に沿った反射光は、第１の光源１１１２によって形成される光トラップ内に反射する。基板３７の表面の凹凸で反射した光は、ＣＣＤ１１１６の視線に沿って反射される。
【００７８】
図１２Ａから図１２Ｃは、第１と第２の光源１１１８と１１２０の両方を示している。しかし、特定の処理と基板特性の必要に応じて、単一の光源、すなわち第１の光源１１２０か第２の光源１１１８を効果的に用いてもよい。例えば、なめらかな基板を検出する場合には、単一の光源からの照射が必要となる。一方、パターンが形成された基板では、２つの光源と偏光子を利用して検査するのが最適である。前方照射と後方照射の両方を用いて形成される２つの画像にコントラストを与えることによって、２つの光源を持つ実施形態が効果的に利用出来ると思われる。検出システムによる受信と解釈が必要な情報は、カメラすなわちＣＣＤの視線に沿って反射され、特定の処理に十分な判定をするのに十分な情報が与えられる。さらに、光源１１１８と１１２０の一方を用いて基板３７をチャンバに挿入するのと同時に走査を行い、基板３７がチャンバ１１０１から取り除かれると別の走査を行うことで、処理監視のために同一の基板３７を２回別々に観察出来る。
【００７９】
以上を踏まえ、図１２Ａから図１２Ｃに示されるチャンバ１１０１内に延びるブレード４８の３つの位置は走査処理を示し、この走査処理により基板１１０８の上面が走査される。作動中、受信装置ユニット１１１６（すなわちＯＣＲカメラ）が収集した光学情報を用いて、異物、欠陥、表面損傷、パターン、識別子情報（例えば英数字文字）などの基板３７の特性を解析する。このような情報の処理方法については後述する。
【００８０】
別の実施形態では、蓋アセンブリ１１００は、スペクトロメータ１１５０をさらに含む。したがって、図１２Ａから図１２Ｃには、搭載部材１１５２上に、光源１１２０に隣接して搭載されたスペクトロメータ１１５０が示されている。スペクトロメータ１１５０は光ファイバケーブル１１５５を介して窓１１２６に結合される。光ファイバケーブルの中心は中心からはずれているが、光源１１２０と１１１８の両方またはいずれか一方のからの反射光の主軸に近接するよう配置される。この構成では、光ファイバケーブル１１５５は別の基板検査を行うために用いられる広帯域光源を多量に取得する。スペクトロメータを、光ファイバケーブルを介して任意の窓１１２２、１１２４、１１２６に対して配置して、その窓に結合することも考えられる。
Ｖ．  スキャナ
図１３Ａから図１３Ｃは、冷却チャンバなどの処理チャンバ１１４についてのＯＩＳ１５０の一実施形態を示した蓋アセンブリ１３００の断面図である。チャンバ１１４は通常、側壁１３０２と底面１３０４を持つチャンバ本体を含む。支持部材１３０６をチャンバの底面を介して配置して、チャンバ１１４に導入される基板３７を受けて支持するようにしてもよい。支持部材１３０６は、例えば基板を冷却するために流体路や冷却流体源などの冷却系を含んでもよい。
【００８１】
受信装置５８と、送信装置５６と、接続部材１３０８を備えたＯＩＳ１５０Ｆは、チャンバ壁の上面に設けられて、上面に密封可能に着座する。蓋アセンブリは通常、内部にあるポート１３１０を定義する本体を含み、受信装置５８と送信装置５６用の視線を与える。一実施形態では、ポート１３１０はエネルギ透過媒体１３１２で密封され、信号５４が送信装置５６から送信可能となる。
【００８２】
受信装置５８と送信装置５６は走査アセンブリ１３２５を形成する接続部材１３０８を介して互いに接続されている。好ましくは、送信装置５６と受信装置５８は、反射光と散乱光１３０７の両方またはいずれか一方が受信装置５８に入射して、光照射野のうちの暗視野照射を強調させるような角度をなすのがよい。走査アセンブリ１３２５は（図示しない）モータを備え、ロッドアセンブリ１３１８上で蓋アセンブリ１３００の長さと幅に沿って横切るように適応される。好ましくは、ロッドアセンブリ１３０８によって支持部材１３０８が基板３７を全体的に横切ること出来るのがよい。
【００８３】
図１３Ａから図１３Ｃは、処理検査実施形態の動作を示している。図１３Ａから１３Ｃは、チャンバ１１４の側面図で、処理チャンバ１１４に沿った移動中、様々な位置にある走査アセンブリ１３２５を示している。
【００８４】
図１３Ａは、アセンブリ１３００の側面図で、処理チャンバ１１４内でアセンブリ１３００上に配置された支持部材１３０８と基板３７を示している。図７Ａは、基板３７の前縁９２が信号５４の経路内に位置するように線形移動を開始した直後の走査アセンブリ１３２５を示している。
【００８５】
処理チャンバ１１４は、例えば冷却部材や基板配置チャンバなどの、任意のタイプのチャンバである。さらに、ＯＩＳ１５０Ｆを、ツール１００上の、任意の場所か専用の検査／計測チャンバ内に配置して、処理監視を行う。
【００８６】
走査アセンブリ１３２５はチャンバ１１４の一方の側から反対側へ移動し続ける。一連の走査で解像度を上げるためには、ＯＩＳ１５０Ｆを増加させながら進めながら、基板の新たな領域まで一連の走査を行えばよい。したがって、信号５４は基板３７を横断し、これによって基板３７の上面が信号５４に露出する。基板３７の上面にある基板の障害（異物、パターン、ディッシングなど）は、矢印７４で示されるように信号５４を散乱、反射させるか、散乱か反射のどちらかをさせる。信号５４の散乱部７４は受信装置ユニット５８に集められ、電気信号に変換され、処理のためにＰＭＣ８６に送信される。図１３Ｂから図１３Ｃは、走査アセンブリ１３２５が線形移動を継続している状態を示し、基板３７の上面が信号５４により照射されている。
【００８７】
図１１及び図１３に示される実施形態は処理チャンバ１１４を参照しながら説明しているが、移送チャンバ１１０と、ロードロックインタフェースと、工場インタフェース１０４などツールの別の領域で用いてもよい。これらの場所では、システムのスループットに影響を及ぼすことなく、処理の前後に基板を検査出来る。
【００８８】
ＶＩ．  基板位置あわせおよび検出
基板上の欠陥の場所は、基板やブレード上のある特徴を特定することで判定出来る。例えば、一実施形態では、前縁、すなわち受信装置ユニットの視野に最初に入る基板の湾曲と、遅れてくる縁部、すなわち受信装置に検出される最後の湾曲を、基板の線形または回転移動中に検出するようＰＭＣ８６をプログラミングすればよい。基板の縁部は参照地点となり、ＣＣＤ検出器素子の取得速度と視野は公知なので、その参照地点を２つの座標、ＸとＹのうち１つを形成するのに用いればよい。取得速度とは、ＣＣＤ検出器の視野内での基板の移動中に画像を形成する場合におけるカメラの線取得周波数を指す。好ましくは、基板に重複または抜け部分がないように連続画像を形成するのがよい。それによって、ＣＣＤ検出器の処理後の出力は、基板表面全体の「写真」となる。欠陥／障害の位置の判定は、ＣＣＤ検出器の検出器アレイを用いればよい。
【００８９】
図１４は、基板を検出する２つ以上のセンサを備える基板検出システム１４００を示している。一実施形態において、検出システムは、第１のセンサと第２のセンサを備える。センサは、基板がセンサ１４１０Ａと１４１０Ｂを横切って移動するときのブレード４８の縁と基板を検出する。
【００９０】
検出器の動作を図１４に示す。図１４は、ブレード４８に支持され、センサ１４１０Ａと１４１０Ｂに向かって移動中の基板を示す。基板がセンサ１４１０Ａと１４１０Ｂの信号の光学経路内に入ると、波形出力が変化する。出力の変化を用いて、基板の存在、位置、速度を判定する。特に、検出器出力は正の検出基準と同等に論理的に高いことを示す電気信号である。
【００９１】
位置Ａでは、出力信号が低く、Ｔ＝ｔ１で高くなる。これは基板が検出されたばかりであることを示す。１４１０Ａの出力信号が高いことは、ブレードがセンサ１４１０Ａで検出されるとＴ＝ｔ１で高くなることを示している。位置Ｂはセンサ１４１０Ａの前を横切るブレード４８の縁部を示し、Ｔ＝ｔ２のときの波形が高いことが示されている。センサ１４１０Ｂについての出力が低いのは、ブレード４８がセンサ１４１０Ｂで未検出であることを示している。位置ＣとＥは、センサ１４１０Ｂに向かって移動し、１４１０Ｂの前を横切るブレード４８の縁部を示している。Ｔ＝ｔ３で信号は高くなるが、このことはブレード縁部がセンサ１４１０Ｂに検出されたことを示している。
【００９２】
Ｔ＝ｔ２とＴ＝ｔ４のとき、ブレードは検出器を完全に横切り、基板が検出される。基板が不均一な反射面を持っていると、誤ったトリガが領域１４３０Ａと１４３０Ｂで確認されることがある。ｔ１、ｔ２、ｔ３とｔ４では、１４３０Ａと１４３０Ｂは領域を考慮していない。これらの考えられうる誤信号は、ブレード縁部の速度、幅、センサ間の距離と角度に特有なタイミング間隔を確認、比較することで判別される。
【００９３】
基板の動き方向は、センサ１４１０Ａか１４１０Ｂのどちらが基板を最初に検出したかを処理することで検出される。２つのセンサ間の距離を知り、時間全体で割ることで速度が判定される。
【００９４】
ＶＩＩ．  装置説明のまとめ
上記の実施形態では、進行時と現場での基板を処理システムで監視することが出来る検出装置と方法を示している。現場と、進行時の検査により、当該技術で通常に使われているような専用の作動機構を備える従来のスタンドアロン型検査プラットフォームを使用する必要性が最小限になる。その他の実施形態では、基板が静止している、例えば冷却チャンバ内にある間、検査が行われる。さらに、本発明の実施形態では、（図１Ａに示された）ロボット１１３などのあらゆる従来の処理システムに典型的に含まれる構成素子を効果的に使用し、非段階的検査システムを可能にする。いずれの場合でも、通常必要な動作シーケンス中に、基板を、別に設けたスタンドアロン型検査プラットフォームに移送することなく、処理システムの様々な位置で処理監視が行えることで、スループットへの影響を最小限にとどめることが出来る。したがって、処理システム全体を移動する各基板を検査でき、これによって、スループットへ与える悪影響を考慮して定期的なサンプリングしかできなかった従来のシステムや処理が改善される。
【００９５】
製造時、本発明の実施形態は、製造を中止するべきか、汚染、処理に関係する欠陥や経路指定エラーについてより入念に特定の基板を検査すべきかを判定するための実行可能な方法を提供する。よって、選択した基板のみ、さらに検査する必要がある。基板はシステムで問題がないと証明されていれば、さらに位置あわせやその他の位置調整をする必要はない。さらに、移送チャンバや移送チャンバ内に設けられるビューポート、冷却チャンバや配置チャンバなどの処理チャンバ、移送ロボットなど従来の構成要素を用いることで、貴重な時間を改装、洗浄、再確認に費やす必要もなく、発明の実施形態で既存のシステムを改装することが容易になる。
【００９６】
なお、発明の実施形態によって進行中に検査が容易になるが、その他の実施形態を利用して、上述の（図１Ａに示される）検査プラットフォーム１３５などの専用計測プラットフォームを効果的に用いてもよい。特に、反射と散乱の両方またはいずれか一方の解析とスペクトル解析など後述の処理監視方法は特定の機構に依存せず、進行中に実行する必要がない。
【００９７】
ＶＩＩＩ．  埋め込み処理監視：
発明者らは、ここで述べる検査装置を、処理システムで必要な多くの発明的な使用、例えば、ロボットや検査装置の較正、ロボットの挙動の監視だけでなく、汚染、反射率、（反射または散乱している）基板のタイプ、不連続性、配置、中心検出などを含む基板の選択した特性を判定することに適応させることが出来ることを発見した。以下の説明では、本発明についての様々な実施形態を述べるが、当業者であればその他の可能な実施形態を容易に理解するので、ここで述べる実施形態に限られることはない。
【００９８】
本発明ではまた、検査システム１３５により処理監視とその後の別の評価を行うことが出来る。基板が処理されると、各ＯＩＳ１５０は基板の状態／状況を示すスペクトル形跡、色などを生成する。一実施形態では、各処理工程で、ＰＭＣ８６が各ＯＩＳ１５０から得られるデータを用いて状態を監視する。状態中に欠陥が検出されると、ＰＭＣ８６は基板を検査プラットフォーム１３５に送ってさらに解析する必要があるのか、システム内の障害となる基盤を取り除くようオペレータによる介入を要求するか、予定している次の処理工程をつづけるかどうかを判定する。１つの実施形態では、検査プラットフォーム１３５はＯＩＳ１５０と同一のテストではあるもののはるかに高い解像度でテストを行えるよう適応される。全ての基板を検査することが出来、また特定の範囲に集中して検査することも出来る。処理を中止させるようなひどい処理イベントがなければ、処理を継続しつつ計測ユニットが疑わしい基板を検査することにより、スループットに深刻な影響を与えずにすむ。
【００９９】
検査プラットフォーム１３５は、別の検査をするための１つのサイトを表しているに過ぎない。通常、システムは、ＯＩＳ１５０だけでなく、任意の数の検査サイトを有していてよい。よって、実施形態によっては、二次的、さらには三次的なプラットフォームまでも設けてもよい。
【０１００】
したがって、本発明は、基板の選択された特性についてのリアルタイム情報を生成するための装置と方法を提供する。基板検査は処理前と処理後に行うのが好ましい。本発明の好ましい動作は図１Ａを参照して理解されると思われる。基板の光学検査をまず、工場インタフェース１０４内に配置されたＯＩＳ１５０によって行う。よって、基板が処理システムの処理チャンバ、サービスチャンバが配置された真空環境１１０に入る前に基板を解析することが出来る。ロボット１１３によって移送チャンバ１１０から処理チャンバ１１４またはサービスチャンバ１１６内に基板を移送した上で、本発明の実施形態は基板を走査するか、走査するのでなければ基板の一部分または全体の画像を取得するよう作動する。処理に引き続き、基板を処理チャンバかサービスチャンバから引き抜いている間に基板を再走査すればよい。また、処理結果に関しての判定をしてもよい。例えば、収集した基板画像走査を用いて、処理統一性についての情報を生成したり、終点で処理がなされたことを確認するようにしてもよい。
【０１０１】
したがって、処理システム１００内の様々なステーションで基板を継続的に監視することが可能となる。例えば、得られた画像から、処理統一性、滑らかさ、基板タイプ、配置、中心検出、不連続性／縁部欠陥（例えば基板部分の分断を引き起こすような熱移動による基板の構造的欠陥）、反射と散乱の両方またはいずれか一方の形跡、異物の存在やその他の処理状態についての情報が生成される。一実施形態では、ＯＩＳＩ１５０とＰＭＣ８６が基板トポグラフィの写像（例えば二次元か三次元写像）を形成するよう作動する。写像を、平坦度、均一度、厚さなどのテクスチャ特性について解析する。また、チップや割れ目などの任意の基板損傷や欠陥を検出して写像してもよい。カラーＣＣＤ検出器とスペクトロメータの両方またはいずれか一方を用いれば解析を向上出来る。
【０１０２】
判定出来るもう一つの基板特性は、基板の光学表面特性である。光学表面特性に関する情報を用いて、エッチング処理の終点など、ある処理状態が首尾よく達成できたかを判定出来る。終点情報はほぼリアルタイムで、すなわち処理の終了と実質的に同時に処理チャンバ近辺で入手可能なので、処理中の基板をさらに処理するためにすぐに戻してもよい。従来、基板は終点検査のために離れた場所に送られた。その後の基板が処理中かどうかの判定により、典型的にはさらに処理をするために基板を戻したり、自然酸化物を成長させるに時間が非常にかかるために、基板を廃棄しなければならなかった。さらに、処理タイムがしばしば延長され、処理中の基板を回避することで、システムスループットが低下する。
【０１０３】
したがって、本発明は、処理中の基板の特性についてのほぼリアルタイムでの処理前と処理後の情報を提供する。その情報はほぼリアルタイムであるので、不良基盤のハンドリング方法についての決定も即座に費用効率よく行える。さらに、一連の基板から基板を選択するのではなく、各基板をシステム内での処理のほぼ直後に検査するので、追加の基板と処理環境で特定される問題を早急に是正出来るようその情報を利用することが出来る。これによって、処理監視はほぼリアルタイムとなり、処理レシピを最適化し、処理許容範囲に非常に近づけ、したがってスループットを増加させることが出来る。
【０１０４】
したがって、装置は基板とシステム特性について継続的な第１水準の役割を果たす「監視者」処理システムとして機能する。許容基準を満たさない場合、検査プラットフォーム１３５や同様の検査プラットフォームでさらに解析を行うことも出来る。このようなシステムであれば、広範な処理を特定し、スループットに悪影響を及ぼすことなく元からある欠陥の経路指定を取り扱う機会が増加する。
【０１０５】
Ａ．  反射解析
一実施形態では、反射情報と散乱情報の両方またはいずれか一方の情報を用いて、基板特性を解析する。このような実施形態は特に、入射光の散乱を引き起こしかねないようなトポグラフィ変動を含むパターンが形成された基板に適用可能である。パターンが形成された基板を検査する場合、本発明では基板を照射することによって生成される形跡の特異な強度分布を利用する。独自の形跡は、基板上で形成されたパターン／構造の結果である。特定の処理を経た基板上のパターンが原因のトポグラフィは実質的に繰り返されるので、形跡は処理済基板のそれぞれにおいてほぼ一貫しているものの、それでも処理済基板ごとに異なっている。よって、独自の形跡をメモリに保存し、製造中の基板の表面状態を比較するのに用いる。さらに、最後の「ｎ」枚の処理済基板の平均形跡、ただしｎは１より大きい整数、を動的参照（または較正）基板として用いてもよい。
【０１０６】
図１５は、上述の技術にしたがって走査される較正基板についての反射形跡と散乱形跡１５０またはいずれか一方の形跡１５０を示す３万個のデータ点からなる基板画像走査を示している。ある強度（ｘ軸）レベルでの発生回数（ｙ軸）、すなわち検出装置による読み出し回数がプロットされている。次に、２つの異なるテスト用基板を同様に走査して、２つの異なる、別個の反射形跡を得た。基板表面の相対的な状態を判定するため、２つのテスト基板についての形跡を較正基板形跡１５０用形跡１５０と比較した。図１６に示されるグラフ１５２と１５４は、較正基板におけるある強度での発生回数を、２つのテスト基板における同じ強度での発生回数から減算して得られた結果である。よって、第１のグラフ１５２は、第１のテスト基板と較正基板間の検出装置の記録した強度出力の差を表している。第２のグラフ１５４は、第２のテスト基板と較正基板間の検出装置の記録した出力の差を表して、比較した基板間の表面状態の差を示す重要な変動を示している。
【０１０７】
反射情報と散乱情報の両方またはいずれか一方は、例えば線カメラ（例えば図１１と図１２Ａから１２Ｃに示されるＣＣＤ１１１６）が設けられた上記の実施形態を用いて収集することが出来る。このような実施形態では、基板から散乱した光を集めるよう線カメラが位置づけされている。ＣＣＤカメラの場合、カメラのＣＣＤ検出器は例えば、線形アレイ内に配置された４０９６個のピクセル素子からなる。これらの素子は、ｘ軸における光強度を与える役割を果たす。ｙ軸の値は、ロボットが冷却チャンバ内に（またはクールチャンバから）基板を移動させている間、連続するデータセット（ｘ値）を収集することにより生成される。データセット内の各ピクセル値は０から２５５までの単位に及び、基板の特定部分で収集した光の強度レベルを表す。この場合、走査処理によって、各基板について１６．５万個の強度値を超えるデータアレイが得られた。特に、データアレイを、反射形跡と散乱形跡の両方またはいずれか一方の解析を利用して異物検出と処理整合性確認のために用いることが出来る。
【０１０８】
一実施形態において、０から２５５までの強度値の発生回数を強度分布ヒストグラム内で表現することが出来る。この強度分布ヒストグラムは基板表面上の構造に直接関連するので、これを特定の方法で処理した基板タイプの独自の反射形跡と散乱形跡の両方またはいずれか一方とみなすことが出来る。その量のデータが含まれている場合、基板表面のほんのわずかな変化も、反射形跡と散乱形跡の両方またはいずれか一方に大きな変化を引き起こしかねない。このような変化をプロットすれば、同一基板についての反射形跡と散乱形跡の両方またはいずれか一方の形跡間の差を示すことが出来る。その他の形跡から減算された参照形跡は理想的／所望の処理対象を表す。特定の処理についてある欠陥モードが存在することが知られている場合、その形跡を参照として利用出来る。その結果得られる差のプロットは基板表面上の構造上の変化を表す。図１７は、公称のオーバーエッチング時間である４０秒に関しての一連のオーバーエッチング時間での反射形跡と散乱形跡の両方またはいずれか一方の差を含んでいる。
【０１０９】
分かり易くするために、２５５の強度ビン／範囲のうち最初の１００が示されている。図１７に示すように、反射形跡と散乱形跡の両方またはいずれか一方の変化は大きく、その変化は処理状態が異なることによって生じる。例えば、１８未満の強度ビンで、公称４０秒より短いエッチング時間では、４０秒より長いエッチング時間の場合より発生回数が約２６０，０００多い。強度ビンが約１８のとき、公称４０秒より短いエッチング時間では、４０秒より長いエッチング時間の場合より発生回数が数１０万回少ない。これらの形跡変化は、言い換えれば処理の結果生じる基板上の特徴／構造の変化によるものである。４０秒未満では、構造は完全には現れず、約４０秒のとき、エッチング処理がフォトレジストとアルミニウム線に作用を及ぼす。わかりやすくするために、図１８はオーバーエッチング間隔に印をつけた従来の終点プロットを示している。
【０１１０】
ユーザに与える表示を単純化するために、反射形跡と散乱形跡の両方またはいずれか一方の扱いは平均輝度値（図１９）として表現出来る。システムのオペレータは、システムが基板を処理していると、連続した平均値を観察する。警告とアラーム領域にも印をつければ、ユーザに処理完全性についてすばやくフィードバック出来る。
【０１１１】
図２０は、参照反射形跡と散乱形跡の両方またはいずれか一方についてのデルタ平均として算出した基板の平均強度値を示している。デルタ平均値は、参照平均輝度値に関して、基板の強度分布に関連する平均重み付け平均輝度値を表す。図２０は、参照基板平均値に関して、基板における連続するデルタ平均値を示している。上述のとおり、警告とアラーム制御限界にしるしをつければ、ユーザに処理完全性についてすばやくフィードバックすることが出来る。
【０１１２】
ここでの説明は、すでに実行中の終点システムを有するエッチング処理による参照反射形跡と散乱形跡の両方またはいずれか一方に焦点を当ててきたが、発明の実施形態は、基板の構造変化を含むその他の処理工程を監視する場合にも同様に適用可能である。例えば、図２１は剥離時間が増加するにつれて見られる参照反射形跡と散乱形跡の両方またはいずれか一方の変化を反映している。
【０１１３】
実施例
カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアル社から入手可能なＤＰＳメタルエッチチャンバとＡＳＰ剥離／パッシベーションチャンバを備えるＣｅｎｔｕｒａシステムで基板を処理した。エッチングと剥離処理の後、この高温になった基板を、本発明の一実施形態にしたがって装置システムを有する冷却チャンバ内で略室温にまで冷却する。
【０１１４】
処理された基板は、ＥＰＩＣで生成された基板からなり、アプライドマテリアル社の装置をリソグラフィ工程以外のすべての工程で利用した。基板上のフォトレジスト／金属積層は：８０００ＡのＤＵＶフォトレジスト／２５０ＡのＴｉＮ  ＡＲＣ／５５００ＡのＡｌ−Ｃｕ０．５％／２５０ＡのＴｉＮ／２００ＡのＴｉ／３０００Ａの熱酸化物であった。０．２５マイクロメートルのライン／スペースからなる緻密なパターンが基板の約５０％を占めた。
【０１１５】
すべての基板を典型的なレシピを用いてエッチングした。これによって金属積層全体がエッチングされ、約５２００Ａのフォトレジストの大部分がパターン形成された構成要素上に残った（パターン化ラインの肩部では３７００Ａが残った）。
【０１１６】
チップの幾何学構造が収縮するにつれ、薄い金属１積層と（特に論理上）高水準の金属との間でさらに多様な状態が観察される。連絡用チップが最も極端で、アルミニウム金属１は４０００Ａでアルミニウム最上部金属の厚さはしばしば４（ｍにもなる。よって、歩留まりは基板に残る腐食やフォトレジストにより敏感になっていながら、ＡＳＰチャンバの能力は、すべての金属積層に適合しなければならない。
【０１１７】
あるＡＳＰレシピをこの実験のために用いた。このレシピは、ＡＳＰチャンバで典型的に用いられるレシピより低い圧力でＨ２Ｏだけを流すたった１つの処理工程で構成されていた。この新たなレシピは次の通りである：温度２５０Ｃ、圧力０．５トル、Ｈ２Ｏ流量７５０ｓｃｃｍ、マイクロ波パワー１４００Ｗ、マトリックス内で指定される変動可能な時間での１回の工程。
【０１１８】
エッチングした基板を、０、１０、２０、２６．４０、５０秒から最長２００秒までの様々なＡＳＰ処理時間で、本発明の１実施形態を用いて計測した。図２２は、ＡＳＰ処理の最長５０秒までの様々な時間において強度走査が変化している状態を示している。図２２の目盛り上では、４０秒より長い剥離時間は４０−５０秒と同一に見えるので、別のグラフに再プロットして図２３とする。この図から、４０秒でフォトレジストが完全に除去されたことがわかる。
【０１１９】
これらの曲線ではなんら自明な傾向は見とめられないので、これらはノイズではないかと考えられる。ノイズレベルを確かめるため、１つの剥離済み基板を６回続けて検査して、繰り返し性を判定する。この情報が図２４に示されている。繰り返し性走査が図２３の走査と類似していると仮定すると、基板は４０秒で完全に剥離され、ノイズレベルは強度ゼロのとき発生回数が約１５，０００回の包絡線に限定され、輝度値が高くなるにつれ減少していると結論付けることが出来る。この包絡線に３を掛けて、３−シグマ包絡線とする。この包絡線を超える値であればどれも統計的に有効なデータであることを意味する。製造施設において、シグマは製品の各タイプについて計測されるので、変動源の組織的検討も含まれる。
【０１２０】
いずれの場合でも、２６秒の剥離時間では、強度ビン１０でピーク７０，０００となり、投影した３−シグマ包絡線の倍以上である。これが残留フォトレジストの参照測定値である。この信号は３シグマより大きい（＞３シグマ）ので、フォトレジストは３５秒で剥離された基板で検出可能なはずである。よって、７００Ａのフォトレジストを基板上で検出することが出来る。
【０１２１】
別の実施形態では、平均値の移動平均、すなわちボックスカー平均を用いている。製造処理中に得られる連続する平均値の平均は、前回の平均値の量を足して、それを足した連続平均値の数で割ることによって得られる。平均値の平均がいったん得られると、その平均値の平均を移動参照値として用いて、新たな基板平均値と比較する。新たな基板平均値が平均値の平均について許容値以内であれば、新たな参照としての平均値の平均を、前回の平均値のうち１つを現在の基板からの現在の平均値と入れ替え、上述のように計算することで算出する。警告とアラーム制御限界を維持して、平均値の平均が「徐々に」増加または減少して処理許容値を越すことがないようにする。
【０１２２】
最適に処理された基板を参照形跡として用いることによって、一連のレシピでの実験をすぐに行うことができ、基板を独立した確認のために取り除く必要なく結果を観察出来る。走査は、形跡差が相対的に縮まるまで行えばよい。
【０１２３】
また、本発明の実施形態にしたがって得られた有用な情報を含む、パターンが形成された基板の画像を、基板上にあるその他の処理に関連するパラメータを計測するのに使用出来る。例えば、金属エッチングと剥離／パッシベーション処理後にパターンが形成された基板上に残ったフォトレジストを検出することが出来る。
【０１２４】
金属エッチング処理において、基板はその場でエッチングされて剥離される。現場での剥離およびパッシベーション処理は、処理済基板上のエッチングされたアルミニウム構造の腐食を防ぐためにも必要である。塩素を含有したフォトレジストは、基板を、多少の水分を含有する製造雰囲気に排出した後のアルミニウム腐食の原因となるので、フォトレジストはすべて基板から取り除かなければならない。典型的な製造状況においては、基板は１時間から１日空気に露出した後、腐食が停止するその後の処理が行われる。
【０１２５】
製造環境において、本発明のＯＩＳ１５０をフォトレジスト検出器として用いて、残留フォトレジストを有するいかなる基板も、腐食が起こりうる大気に排出できないようにすることが出来る。本発明の実施形態を用いて、サイズの大きな異物、残留フォトレジスト、基板のコーナーの酸化物の厚さなどの多くの基板状態を計測することが出来る。本発明の実施形態を用いてその他の処理を達成することも可能であるが、その場合基板表面に構造上の変化が起こるという程度にのみ限定される。
【０１２６】
一実施形態では、関連の検査装置を有する多くの処理システム１００をネットワークでつなげれば、処理一体化問題を検出するように個々の基板のデータを追跡することが出来る。例えば、酸化物の厚さについては、酸化物成長から、酸化物エッチング／剥離、金属エッチング／剥離までの工程により、基板のコーナーのスペクトル走査を用いて追跡することが出来る。同様に、厚さ及び均一性の金属積層変化を追跡することが出来る。サイズの大きな異物については、異物を生成するハードウエアが正確に、すぐに特定出来るような様々な処理工程により追跡することが出来る。ネットワーク化された検査ウエブが、製造処理のはじめから終わりまでの製造ラインを用いた基板の処理統合監視能力を形成する。
【０１２７】
本発明の少なくとも一実施形態では、二段階異物検出方法を用いる。第一の段階では、様々な汚れ解析技術を用いて、ピクセル発生によって表されるような異物のおよその大きさと位置を判定する。この情報もこれらのピクセル発生の接近を判定するために使用することが出来る。第二の段階では、強度閾値以上のピクセル発生回数を用いて、警告とアラーム状態を判定する。このような方法を用いれば、異物のおよその大きさや位置を判定することができ、また個々のピクセル強度閾値がアラームを開始させることが出来る。
【０１２８】
一実施形態において、障害のコントラストは、偏光源と偏光源の偏光方向から約９０度で回転した光を選択するよう構成された線形偏光フィルタを選択することにより最大にすればよい。この「相互偏光」フィルタリング方法の結果、散乱光が受信装置に入射する主要成分となる。信号の散乱は、ランダムに回転した信号を表している。信号が基板表面にある特徴／構造を照射すると回転が起こる。相互偏光を用いることで、散乱光を有してそれを強調させている基板から反射光パターンの反射成分を選択的に取り除き、障害のコントラストを増大させることが出来る。この方法は、パターンが形成された基板の構造からの光の貢献度を強調させる働きをし、これによって処理に関する問題、基板の層や厚さの問題、経路設定エラーのすべてまたはいずれか一つが原因で生じる強度変動への感度が向上する。
【０１２９】
別の実施形態においては、反射信号の強度変化の検出を、場合によっては「ディッシングされた」基板表面により形成される微小なミラーが原因で生じる反射光を強調させるのに利用する。ディッシングされた表面は、信号を受信装置から離間させ、受信装置に向ける。
【０１３０】
Ｂ．  スペクトル解析
その他の実施形態では、ある基板から得られるスペクトルデータは画像で、これが効果的に用いられる。スペクトルデータは、スペクトロメータ、カラーＣＣＤカメラ、あるいは当該技術で公知のその他の装置を用いて収集すればよい。カラー取得装置を用いた一例としての実施形態はすでに説明した。例えば、図９と図１２Ａから図１２Ｃは、スペクトロメータを用いたＯＩＳ１５０を示している。
【０１３１】
一実施形態において、ある基板から収集されたスペクトルデータを用いて、（既述の）反射形跡生成とほとんど同様な方法でスペクトル形跡を生成する。スペクトル形跡は色の構成要素と基板の強度を表す。反射形跡に関して説明したとおり、この色形跡をさらに参照色形跡と比較して、基板のタイプや処理中の残留材料などの特性を判定すればよい。
【０１３２】
図２５は、スペクトルデータを用いて処理問題を識別している基板３７の様々な領域を示している。例えば、基板領域２５０５は、処理中に様々な電子素子をエッチング、処理して基板を得ることを示す影付き領域により定義される。基板領域２５１０は、基板の処理された領域の拡大図である。基板領域２５２０は処理されるが回路はエッチングされていない基板３７の開放領域である。基板領域２５３０は基板３７の全体図で、基板のすべてを１つの図で捉えている。基板領域２５４０は上述のとおりＯＩＳ１５０の受信素子から見た基板の領域である。
【０１３３】
これらの領域はいずれも、光源などの信号で照射するとスペクトル情報が得られる。異なる色／スペクトル形跡を用いて、局所的や全体的な処理異常を判定するようにしてもよい。例えば、基板領域２５１０がスペクトロメータで見ると通常緑である場合を考える。ＯＩＳ１５０による処理検査中、スペクトロメータは、新しい基板について基板領域２５２０の図を取得して、色が青の構成要素を有していると発見する。基板の厚さが変化するにつれ、色も変化することは知られているので、緑から青緑に変化したことは、処理問題が考えられるが、基板層の厚さが不正確であることを示している。
【０１３４】
観察される領域２５１０、２５２０、２５３０、２５４０はそれぞれ、処理監視地点と考えられうる問題点が異なる。例えば、基板領域２５２０の彩色は、処理中のプラズマ密度の変化を示す。オーバーエッチングでもスペクトル形跡が異なってくる。
【０１３５】
一実施形態において、同一の基板について連続して色走査をしてそれを重ねると、基板の色輪郭写像が得られる。色輪郭写像は、基板全体の色の変化を効果的に示すことで、処理検査を向上させる。例えば、均一で滑らかな表面の基板であれば、色のバリエーションにほとんど変化はない。色の変動を示す基板の色輪郭写像は、プラズマ処理工程での基板の厚さと均一性の両方またはいずれか一方の変化に関連する。
【０１３６】
別の実施形態では、受信したエネルギ量は光ファイバケーブルの大きさの関数である。例えば、図９に示されるように、光ファイバケーブル１７０は、光源５６からの反射光を方向付けるのに用いられている。光ファイバケーブルは複数の光ファイバフィラメントの鎖からなる。鎖の数を増加させることは、スペクトロメータ５８に送信される信号エネルギを集めたの量を増加させる。
【０１３７】
一実施形態では、検出器の光ファイバケーブルに対する角度が反射光の主軸に対して移動し、ある色スペクトルを高める。異なるスペクトルは、基板の厚さ、障害、基板材料の種類などの、基板のトポグラフィ差と材料差の両方またはいずれか一方に関連する。
【０１３８】
Ｃ．  基板タイプの特定と経路設定
一実施形態においては、本発明によって基板のタイプを判定する。上述のとおり、基板のパターンは独特の反射およびスペクトル形跡を生む。したがって、本発明を用いて、上述の方法で基板を走査し、受信信号をＰＭＣ８６に送信して処理することにより、形跡に基づいて基板を認識すればよい。図９を参照して説明したように、受信装置５８は光の反射部分と散乱部分を受信して、基板表面の色を判定する。次に、走査したパターンを保存している色形跡と反射形跡の両方またはいずれか一方と比較して、基板のタイプを判定する。このように用いることによって、システムにわたり誤った経路が設定された基板を検出することが出来る。例えば、ＯＩＳ１５０であれば、フォトレジストを有した基板を検出して拒否することがありうるが、この基板は物理気相成長（ＰＶＤ）チャンバへ誤って送られたものである。これによって、処理チャンバと基板が損傷されることを未然に防ぐことになる。また、基板パターンの認識を用いて、基板のタイプにしたがって処理レシピを自動的に変化させることも出来る。さらには、基板認識により、装置が警告とアラーム状態についての適切なテスト／監視基準を自動的に選択することが可能となる。
【０１３９】
Ｄ．  ３Ｄ画像形成
本発明はまた、３次元（３Ｄ）で障害を監視することが出来る。図２を再び参照すると、一実施形態において、基板は光源５６Ａによって２つ以上の方向で走査され、その後光源５６Ｂによって２つ以上の方向で走査される。受信装置５８は、２つ以上の異なる画像を備える光源５６Ａと５６Ｂから反射信号と散乱信号の両方またはいずれか一方を取得する。画像５６Ａと５６Ｂが互いに直角であると、光照射が２つの異なる角度（すなわち遠近）から基板表面の障害に衝突する。したがって、光源５６Ａからの画像が障害の１つの側面に関係する情報を得て、一方光源５６Ｂからの画像が障害の反対の側面に関係する情報を得る。
【０１４０】
光源５６Ａと５６Ｂによる走査は、あらゆる方向における面と基板移動に用いられる。例えば、基板を１つの方向に移動させ光源５６Ａで走査させ、次に同じ方向かそれとは異なる方向に移動させて光源５６Ｂで走査させる。別の実施形態では、複数の光源を別々の角度で用いて基板を走査する。
【０１４１】
データ積算と画像処理技術を用いれば、基板表面の適切な３次元表示が得られる。この画像によって、処理監視システムはある障害またはあるパターン化された特徴の大きさ、高さ、深さのすべてまたはいずれか１つを突き止めることが出来る。よって、３次元画像形成により、基板の表面トポグラフィを写像して、その写像をその他の基板トポグラフィと比較し、基板の相対的な均一度を判定することが出来る。
【０１４２】
Ｅ．  光学式文字認識
別の実施形態では、本発明は光学式文字認識（ＯＣＲ）を提供する。ＯＣＲとは、映像形成による英数字文字の検出と処理を指す。基板はその表面に典型的には刻まれた文字によって特定されることがある。図１０に示されるように、本発明の、図では隠れている送信装置ユニットと受信装置ユニット５８が、文字を照射検出し、信号をＰＭＣ８６に方向付けて処理させることが出来る装置を与える。受信装置ユニット５８は、反射光と散乱光の両方またはいずれか一方を受信するよう位置づけされている。作動中、基板は上述の方法で走査される。走査中、信号５４が基板上の文字にぶつかり、文字の幾何学構造にしたがって反射／散乱する。上述のとおり、反射／散乱は、文字の配置と構成それぞれに独自である。ＯＣＲ技術は通常、画像、例えば文字、記号、バーコードなどを認識して読み取るよう適応されたパターン認識アルゴリズムを利用する。
【０１４３】
Ｆ．  配置と中心検出
別の実施形態において、本発明は、基板の配置と中心を判定するのに用いられる。配置と中心検出は、処理のためにチャンバ内に基板を確実に正しく位置づけするために必要である。例えば、エッチングではしばしばマスク、ガードリングまたはクランプを用いて、基板表面のある部分を覆う。マスク、ガードリングまたはクランプを基板の適切な部分に位置づけするためには、基板の中心を処理チャンバ内に正確に位置づけしなければならない。したがって、基板縁部の曲率を用いて基板のセンタリング／配置をすることが出来る。さらに、典型的に基板上に設けられる平坦部やノッチを用いて配置を確かめることも出来る。
【０１４４】
基板の中心を突き止める場合は、１つ以上のセンサを用いて基板の中心を判定する。本発明を利用することにより、基板中心検出能力が得られ、これによって別のセンサを追加する必要性を最小限にする。特に、基板を処理監視と異物検出のためにＦＩ１０４において走査することが出来る。したがって、走査中に受信する情報を処理して、中心と配置の両方またはいずれか一方を判定することが出来る。
【０１４５】
一実施形態において、中心と配置の両方またはいずれか一方は基板が移動中に発見される。上述のとおり、基板はブレードの引き戻し、延長、回転のすべてまたはいずれか１つを行っている最中にＯＩＳ１５０（すなわち送信装置ユニット５６と受信装置ユニット５８）により照射、走査される。よって、一実施形態において、基板の直径と、したがって中心をＰＭＣ８６が判定することが出来る。例えば、基板が信号経路内に移動すると、基板の前縁が反射光により検出される。いったん基板が信号を通過し、その上を通ると、受信装置ユニット５８は信号の検出を中止する。信号の最初の検出と中止検出との間の時間を記録する。公知のロボット速度であれば、記録された時間を基板の直径を算出するのに用いてもよい。基板が較正値に対してセンタリングされていないと判定されれば、ロボットの目的地座標を調整してずれを直す。基板中心の特定の算出方法は本発明を限定するものではなく、当業者であればその他の可能性も理解出来ると思われる。例えば、別の実施形態において、基板の前縁と後縁の検出は、検出時のロボットのエンコーダ値に関連している。エンコーダ値を同一直径の基板についての較正値と比較して、ずれを判定し、このずれを調整しなければならない。
【０１４６】
別の実施形態では、基板がクールチャンバ、脱ガスチャンバや図１Ａに示されているような処理システムのあらゆるチャンバなどのチャンバ内に位置づけされている（すなわち、基板が静止している）状態で、基板の配置と中心を見つけることが出来る。基板を受信装置ユニット５８の視野内に位置づけすれば、中心検出と配置を同時に行うことが出来る。図１３Ａから図１３Ｃは、基板が移動していない場合の配置と中心検出に適応されたＯＩＳ１５０の一実施形態を示している。基板表面は、基板を移動させるのではなくＯＩＳの構成素子を移動させることにより照射される。あるいは、図９と図１０を参照して、送信装置ユニットを、ＯＩＳの構成素子か基板のいずれかを移動させずに基板の十分な部分を照射させるよう構成してもよい（例えば送信装置ユニットがフラッシュ素子と任意の光学素子を備えている場合）。このように、チャンバは、冷却あるいは脱ガスといった処理機能を果たすだけでなく、基板解析における領域としても機能する。その結果、処理システムのスループットに影響を及ぼすことなく解析を進めることが可能となる。
【０１４７】
Ｇ．  装置較正
基板検査だけでなく、本発明は較正用にも適応される。一実施形態において、検出装置の較正に本発明を用いる。本発明の照射および検出用光学素子は均一ではないので、動作を標準化しなければならない。一実施形態では、標準化は次のようにして行われる。ＯＩＳ１５０（送信装置ユニットと受信装置ユニット）がまず取付けられ、基板がロボットブレード上でさかさまに置かれて、散乱面を当てる。次に、ロボットブレードがＯＩＳ１５０の下で基板を移動させる。ブレードの回転と線形移動中、ＯＩＳ１５０により基板表面全体について頂点から頂点、２乗平均平方根（ＲＭＳ）が計測され、それがＰＭＣ８６に送信される。次に、各ＯＩＳ１５０測定の平均読み出し値を比較して、システムの標準化に必要な訂正係数を決定する。さらに、基板を取り除き、ロボットブレードの固い部分、すなわち、穴と縁部を除いた部分を同様なやり方で走査する。その後、ブレード上の頂点から頂点と２乗平均平方根の値が標準化された訂正係数と比較されて、行程全体の適切なブレード訂正係数を決定する。ブレード標準化係数が得られれば、ブレードが固有の較正基準として機能することが可能となる。よって、ＰＭＣ８６とともにＯＩＳ１５０が、通常動作中の空のブレードを監視して、受信装置と送信装置が正しく機能しているかを判定することが出来る。受信装置と送信装置が汚染されていれば、上述の背景テストで検出される。また、ブレードの平坦性と一貫性も監視され確認される。
【０１４８】
Ｈ．  ブレード汚染
さらに、ブレード表面にある汚染も、上記実施形態において説明したテストにより検出される。ブレード上の汚染は、基板の裏側に基板のハンドリング中のある地点で傷がついたこと、残留処理副産物が基板上に集まったことの両方またはいずれか一方示している。よって、ブレード上の汚染を検出すれば、システムを検査のために停止させ、これにより処理環境をさらに汚染することを防止出来る。
【０１４９】
Ｉ．  ロボット較正
別の実施形態では、ＯＩＳ１５０によりロボットの較正が容易に行える。移送チャンバロボット１１３などの処理システムロボットは、正しい配置、位置合わせを確実に行うために定期的に較正しなければならない。ＯＩＳ１５０は処理システムの固定位置に取付けられているので、ＯＩＳ１５０が移送チャンバロボット較正のための基準点をＰＭＣ８６に与えることが出来る。上述のようにいったんブレード標準化係数が決定されれば、ブレードの特徴を検出してロボットの位置を確かめることが出来る。速度と振動を監視して、動き制御システムの比例、積分、微分（ＰＩＤ）値を監視／調整することが出来る。検出された位置値と、ＰＭＣ８６に記憶された較正された位置値との間に十分な変動があると、ブレードが心ずれしていることがわかる。したがって、心ずれは自動的に訂正出来る。
【０１５０】
Ｊ．  ロボットの挙動
本発明では、ロボットの挙動を監視することも出来る。例えば、ロボットのブレードが受信装置ユニット５８の（図６に示される）光路６１内を回転していると、回転中心に最も近いブレードのエッジが最初に光路に入る。このエッジが次に、ブレード速度で決定される速度で、それぞれの検出器素子の視野（ＦＯＶ）に次々と入る。これにより、ＯＩＳ１５０が整定時間、安定性などの特徴を含むロボットの挙動を独立して計測／監視することが可能となる。収集したデータを用いて、ロボット１１３のＰＩＤパラメータを手動または自動で設定出来る。
【０１５１】
その他、様々な考えられる用途についてはここでは詳述しない。例えば、本発明を用いて、基板がブレード移動中に基板を固定させるのに用いられるブレードクランプ内にあるかどうかを判定するとともに、ロボットブレード上に基板が存在していることを検出してもよい。当業者であれば、本発明により考えられるその他の用途を理解するであろう。
【０１５２】
このように、本発明は、典型的な処理ツール内の異なる構成素子により現在達成されている無数の機能の統合化を容易にする。移送チャンバ内などに効果的に配置される１つ以上のＯＩＳユニット１５０が、複数の処理監視機能を実行することが出来る。したがって、本発明は、システム統合化を比較的高水準で達成し、システム動作コストを削減することが出来る多目的装置を提供するものである。
【０１５３】
Ｋ．  第１のウエハ影響
半導体処理における１つの共通な状態は「第１のウエハ効果」として知られている。第１のウエハ（すなわち基板）の影響とは、クリーンなチャンバ状態が基板処理に与える影響である。チャンバを定期的に洗浄して、チャンバ表面の内側に時間とともに蓄積した残留積層物を取り除かなければならない。しかし、洗浄前の基板処理の結果は洗浄後の処理の結果とは異なることがわかった。特に、洗浄サイクル後のＮ枚の基板は、その後に処理された基板とは特性が異なった。したがって、洗浄されたチャンバは典型的にはシーズニング処理にかけ、これにより基板が実質的に均一に処理されるような均衡にチャンバが達することが出来る。シーズニングとしては、チャンバを処理条件下（あるいは所望の結果を助長するために修正処理条件下）で作動して、チャンバ表面に材料を被覆する。しかし、シーズニング処理の１つの問題は、いつチャンバに十分シーズニングを行うかを決定することである。
【０１５４】
本発明の一実施形態により、シーズニング処理の終点検出が可能となる。具体的には、チャンバのシーズニング時に基板が洗浄済みのチャンバ内で処理される。その後、各基板を１つ以上のＯＩＳ１５０を用いて検査する。いったん処理した基板が所定の特性を示せば、チャンバが十分シーズニングされたとわかる。
【０１５５】
Ｌ．  スループット監視
別の実施形態では、スループットを監視する。ある基板がいつ処理システムに入るか、その基板がいつ処理システムから出るか、あるいはいつシステム内でのある処理フェーズを完了するかを決定することにより、スループットを監視することが出来る。また、冷却チャンバ内に基板がいる時間も観察、記録出来る。この方法にしたがって複数の基板について収集されたデータを用いて、ピークスループット、平均スループット、到着頻度、周波数の変動性やその他関連の情報を判定することが出来る。
【０１５６】
Ｍ．  処理監視の標準化
一実施形態では、処理監視の差を標準化する。処理システム１００は、それぞれが処理の異なる領域を監視する複数のＯＩＳ１５０を有する。各ＯＩＳ１５０は、基板が処理されるにつれ変動するベースライン処理の読み取りに貢献する。時間の経過とともに、変動はＯＩＳ１５０ごとにかなり異なってきて、処理劣化読み取りとアラームにエラーが生じることがある。アラームエラーを確実に最小に留めるために、標準化基板を処理システム内に送り、各ＯＩＳ１５０に計測させる。ＯＩＳ１５０間のいかなる変動も標準化基板に合わせて標準化する。
【０１５７】
一実施形態では、基準ウエハを用いて、その他の処理システム１００を較正している。例えば、処理システム１００に基準基板に基づく公知の値があれば、別の同一の処理システムでも同一か類似した値が与えられていると考えられる。
【０１５８】
ＩＸ．  データ処理システム
ＰＭＣ８６が読み取り可能なプログラム製品は、基板上でどのタスクが実行可能かを判定する。好ましくは、プログラム製品はＰＭＣ８６が読み取り可能なソフトウエアであって、少なくとも位置情報、基板反射率情報、反射情報と散乱情報の両方またはいずれか一方、基板欠陥情報、基盤損傷情報、滑らかな基盤またはパターンが形成された基板における異物汚染情報、ロボット挙動情報、ロボットと検出装置の較正情報やこれらの情報の任意な組み合わせを生成するためのコードを有しているのがよい。
【０１５９】
一実施形態では、本発明を制御ＰＭＣ８６と用いるコンピュータプログラム製品として実施している。ここで述べた実施形態の機能を定義する（１つか複数）プログラムを、信号搭載媒体を介してコンピュータに与えることが出来る。信号搭載媒体としては、（ｉ）書き込み不能記憶媒体情報（例えばＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤドライブが読み取り可能な読み取り専用ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ内の読み取り専用メモリ素子）；（ｉｉ）書き込み可能記憶媒体（例えばディスケットドライブやハードディスクドライブ内のフロッピーディスク）上に記憶される変更可能な情報；（ｉｉｉ）無線通信を含むコンピュータまたは電話通信を介してなど、通信媒体によってコンピュータに送られた情報などが挙げられるが、これらに限定されることはない。このような信号搭載媒体が本発明の機能を指示するコンピュータで読み取り可能な指示を搭載していれば、本発明の別の実施形態となる。また、製品プログラムの構成要素は個々に開発、実行してもよいが、それを組み合わせることにより本発明の実施形態となる。
【０１６０】
図２６は、異物検出やその他処理監視方法を実行するよう構成されたシステム２６００における一実施形態の高水準アーキテクチャである。ＰＭＣ８６とは別個に設けられていると説明しているが、システム２６００は、ＰＭＣ８６の一実施形態であってもよく、またＰＭＣ８６と一体化されていてもよい。
【０１６１】
システム２６００は通常、アプリケーション層２６０２、ドライバ層２６０４、ハードウエアインタフェース層２６０６、内部ハードウエア層２６０８、外部ハードウエア層２６１０と、工場インタフェース層２６１２を有する。システム２６００の各層が、ある機能を支持するよう適応されたハードウエアとソフトウエアの組み合わせであってよい。一般的に、アプリケーション層２６０２、ドライバ層２６０４、ハードウエアインタフェース層２６０６、内部ハードウエア層２６０８は、上述の光学検査システム（ＯＩＳ）１５０の構成要素である。外部ハードウエア層２６１０は、ＯＩＳ１５０が実行される任意のシステムを表す。例えば、外部ハードウエア層２６１０は図２を参照して説明したクラスターツールでよい。工場インタフェース層２６１２は、周辺装置とＯＩＳ１５０と外部ハードウエア層２６１２とのアクセスポイントを表す。一実施形態では、工場インタフェース層２６１２はホストとデータ収集サーバを有する。
【０１６２】
アプリケーション層２６０２は、ＧＵＩ（グラフィカルユーザインタフェース）２６２０、サーバ処理２６２２、異物検出処理２６２４、処理監視処理２６２６、データベース２６２８を備える。ＧＵＩ２６２０は、ユーザとサーバ処理２６２２とのインタフェースとなるよう構成されたタスクである。いくつかの実施形態で、ＧＵＩ２６２２は、ユーザからの情報を伝えるか要求する、モニタ上に表示可能なダイアログボックスを備えている。特に、ＧＵＩ２６２２は、ユーザが発信するコマンドに応答してローカル要求を生成するよう作動する。コマンドは、キーボード、キーパッド、ライトペン、タッチスクリーン、トラックボール、あるいは会話認識ユニット、オーディオ／ビデオプレーヤーなどの任意の入力装置に入力される。
【０１６３】
ＧＵＩ２６２０が生成するローカル要求は、処理のためにサーバプロセス２６２２に送られる。ＧＵＩ２６２２などのローカルクライアントからの要求を受信するだけでなく、サーバ処理２６２２は、遠方のクライアントからも要求を受信する。図２６では、遠方のクライアントは、外部ハードウエア層２６１０と外部インタフェース層２６１２で表されている。
【０１６４】
様々なクライアント要求に応答して、サーバ処理２６２２は応答生成かそうでなければ応答をハンドリングするための処理を行う。例えば、ＧＵＩ２６２０が送った、ユーザが発信したコマンドにより、サーバ処理２６２２は異物検出処理２６２４か処理監視処理２６２６を呼び出す。異物検出処理２６２４と処理監視処理２６２６については後でさらに詳しく説明する。また、サーバ処理２６２２は、システム２６００のその他の層と通信する役割も果たす。サーバ処理２６２２はさらに、システム２６００の初期化も行う。初期化には、システム２６００の構成についての情報を含む構成ファイルの読み取りが含まれる。構成ファイルはデータベース２６２８に保存すればよい。こうして、サーバ処理２６２２はアプリケーション層２６０２のための中央情報管理エンティティとしての機能を果たす。
【０１６５】
一般に、異物検出処理２６２４は、異物についての基板画像の検査と報告書の作成を支援する。このために、異物検出プロセス２６２４は、１つ以上の異物検出アルゴリズムを実行する。アルゴリズムの例としては、「Ｂｌｏｂ」解析アルゴリズムと「ピクセル」解析アルゴリズムが挙げられる。処理２６２４が検査する基板は滑らかな（パターン未形成）基板でもパターン形成基板でもよい。
【０１６６】
処理監視処理２６２６は、平均強度解析などの１つ以上の処理監視処理を実行する。一般的に、処理監視処理２６２６は、ヒストグラムの検査と比較プロットの生成を支援する。異物検出処理２６２４と処理監視処理２６２６の実施形態は、図２７から２８を参照して下で説明する。
【０１６７】
アプリケーション層２６０２は、種々のインタフェースのうちの１つを介してシステム２６００のその他の層と通信する。図では、アプリケーション層２６０２は、半導体装置通信標準（ＳＥＣＳ）インタフェース２６３０、報告装置インタフェース２６３２、カメラインタフェース２６３４、光源インタフェース２６３６を有する。
【０１６８】
ＳＥＣＳインタフェース２６３０は、サーバ処理２６２２と遠隔クライアントとの間で情報を再初期化、伝達する。遠隔クライアントは、外部ハードウエア層２６１０と外部インタフェース層２６１２によって表されている。
【０１６９】
報告装置インタフェース２６３２は、１つの基板が検査されるごとに報告書を作成して、それを局所または遠隔のディスク保存場所に保存させる役割を果たすインタフェースタスクである。一実施形態では、貯蔵場所は工場インタフェース層２６１２の一部である。
【０１７０】
カメラインタフェース２６３４は、上述の受信装置ユニット（ならびにその他の基板センサなどの検出装置）の動作を支援するよう構成されたインタフェースタスクであり、内部ハードウエア層２６０８によって表される。一般的に、カメラインタフェース２６３４は、基板画像取得、処理監視と異物検出の実行および受信装置ユニットのセットアップを支援する。受信装置ユニットのセットアップとしては、受信装置設定のダウンロード、受信装置の焦点合わせ、受信装置の位置（配置）の調整などが挙げられる。また、カメラインタフェース２６３４は、報告装置インタフェース２６３２がハンドリングする報告書作成のための要求を開始する。動作中、カメラインタフェース２６３４は、サーバ処理２６２２から受信装置ユニットの動作についての指示を受信する。次に、指示がドライバ層２６０２とハードウエア層２６０６を介して内部ハードウエア層２６０８に送られる。コマンド応答が、ドライバ層２６０２からカメラインタフェース２６３４にその後受信され、サーバ処理２６２２に送信される。一実施形態では、ドライバ層２６０４は、ナショナルインストルメント画像ドライバ（ＮＩＩＭＡＱ）ドライバを備え、ハードウエアインタフェース層２６０６はＲＳ２３２とＴＴＬポート付きフレームグラバカードを備え、それぞれがカメラインタフェース２６３４と内部ハードウエアインタフェース２６０８との間に経路設定されたメッセージを支援するよう較正されている。
【０１７１】
光源インタフェース２６３４は、上述の送信装置ユニットの動作を支援するよう構成され、内部ハードウエア層２６０８で表されるインタフェースタスクである。一般的に、光源インタフェース２６３４の機能には、現在の光強度の判定と光強度の調整が含まれる。動作中、サーバ処理２６２２から受信した情報は、光源インタフェース２６３４を介してドライバ層２６０４内のドライバに送信され、次にハードウエア層２６０６内のカードに送信される。一実施形態では、ドライバはオメガＡＤＬＩＢドライバであり、カードはＤＩ／ＤＯカードである。内部ハードウエア層２６０８からの応答は逆の順序で光源インタフェース２６３４まで送られる。
【０１７２】
単一のシステムとして示しているが、アプリケーション層２６０２の構成要素をネットワーク接続された環境に分散させてもよい。例えば、ＧＵＩ２６２０は、サーバ処理２６２２、異物検出アプリケーションと処理監視アプリケーションが存在する、遠隔配置されたコンピュータとネットワークで接続しているワークステーションに配置すればよい。
【０１７３】
図２７は、システム２６００を用いた処理監視と異物検出のプログラム制御方法２７００についてのフローチャートである。簡潔にするために、処理監視は反射解析に限定する。しかし、当業者であれば、スペクトル解析を含めた本発明のその他の処理監視についての実施形態へ応用出来ることを理解するであろう。
【０１７４】
方法２７００は、システム２６００が起動されるとステップ２７０５に入る。ステップ２７１０で、システム２６００が初期化され、プログラム入力イベントを受信する用意が整う。ステップ２７１２で、方法２７００はイベントを受信する。
【０１７５】
ステップ２７１５で、方法は、システム構成が発生したかどうかを判定する。システム構成イベントとしては、データ保存ディレクトリの構成、欠陥写像の確立、アラームの設定、欠陥カウント閾値やその他のプログラム設定が挙げられる。システム構成イベントが発生していなければ、方法２７００は、下で説明するステップ２７２５に進む。システム構成イベントが発生していれば、方法２７００はステップ２７２０に進み、システム構成を入手、設定する。ステップ２７２０で、プログラムの挙動を調整し、実行時間カウンタをセットしてプログラムの動作を追跡し、その他のシステム構成を１つ以上のデータ構造内に収められたシステムパラメータを介して設定することが出来る。一実施形態では、システム構成を収容するデータ構造を図２６に示されるデータベース２６２８内に保存すればよい。
【０１７６】
ステップ２７２５で、方法２７００は、システムセットアップイベントが発生したかどうかを判定する。もし発生していなければ、方法２７００はステップ２７３５に進む。システムセットアップイベントとしては、受信装置の較正（例えば位置合わせと焦点合わせ）、受信装置サンプリング速度の設定、受信装置パラメータの設定やその他のシステム調整が挙げられる。システムセットアップイベントが発生していれば、方法２７００はステップ２７３０に進み、システムのセットアップを行う。一例として、ステップ２７３０には、ユーザに反射画像と信号パターンのそれぞれの統計情報を見せ、それらを調整させることによって、ユーザに受信装置６１６の位置合わせ特性を調整するための意味あるフィードバックをすることが出来る。さらに、ステップ２７３０で、受信装置サンプリング速度が設定される。一実施形態では、ステップ２７３０は、ユーザに独立して送信装置ユニットの位置合わせと調整を行わせて、基板に所望する照射を行えるようにすることが含まれている。
【０１７７】
ステップ２７３５で、方法２７００は、イベントが異物検出か処理監視についてのイベントかを判定する。もしそうでなければ、方法２７００はステップ２７４５に進む。イベントが異物検出についてのイベントであれば、方法２７００はステップ２７４０に進んで、基板上の異物を検出する。異物検出／処理監視のための方法の一実施形態については、図２８を参照して後で説明する。
【０１７８】
ステップ２７４５で、方法２７００は、イベントが、ユーザが作動中のアプリケーションを閉じるなどの終了イベントかどうかを判定する。もし終了イベントであれば、方法２７００はステップ２７５５で処理から出る。層でなければ、方法２７００はステップ２７５７でイベントをハンドリングしてからステップ２７１２に戻り、次のイベントを得る。
【０１７９】
図２８は、異物検出および処理監視のための方法２８００を示すフローチャートである。方法２８００は、ステップ２７４０からステップ２８０５に入る。ステップ２８１０で、ＰＭＣ８６が入ってくる基板を検出するよう作動する。基板検出の１つの方法は、図１４を参照して上で説明済みである。ステップ２８１５で、基板を走査するか照射して、その結果得られる信号パターンを保存する。基板の走査／照射方法の例は上で説明済みである。
【０１８０】
ステップ２８２０で、方法２８００は、ステップ２８１５で収集した情報に基づきピクセル強度のヒストグラム（ここでは現在のヒストグラムとも呼ぶことにする）を生成する。さらに、基板についての平均強度値も算出する。
【０１８１】
その後、方法２８００は、所望の処理にしたがって２つの論理経路に沿って進む。異物検出の場合、方法２８００は論理経路２８２２に沿ってステップ２８２５に進む。処理監視の場合、方法２８００は論理経路２８２４に沿ってステップ２８５０に進む。
【０１８２】
方法２８００が経路２８２２に沿って進むと、情報がステップ２８２５で二値化される。二値化は、例えば０から２５５まで、ただし０は黒、２５５は白である、ピクセル値のアレイとして表されるグレイスケール基板画像の二値化表示である。閾値より小さい値が黒で閾値より大きい値が白となるような閾値強度を選択することによって、グレイスケール画像を二値化する。閾値の値は特定のアプリケーションにしたがって経験的に決定出来る。
【０１８３】
さらに、ステップ２８２５で、形態素動作を行い、ノイズやその他の外来の信号情報をフィルタリングすることにより取得した画像を操作し高める。ノイズは、信号の散乱／反射に変動、例えばパワー変調などを偶然に引き起こすような、基板の変形や振動、例えば基板が完全に平坦化されていない、または不動化されていないなどによって生じるものでよい。さらに、チャンバ内で浮揚する異物、窓の光学劣化、チャンバ内での熱流などのチャンバ内の変化や汚染も時間によって変化し、よってノイズを生じさせる。さらに、電気ノイズ（例えば電子ノイズ、ホワイトノイズ、ピンクノイズなど）も、送信装置ユニット５６と受信装置ユニット５８から与えられる。
【０１８４】
信号ノイズのフィルタリング方法論は公知であるが、フィルタリングされるノイズの種類に応じて変わる。方法としては、デジタル信号処理（ＤＳＰ）、電子フィルタ（例えば、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタなど）、信号サンプリングなどを利用して受信信号をフィルタリングすることが挙げられる。
【０１８５】
画像向上は、画像コントラストと色を高めることが出来る公知のスペクトル選択アルゴリズムを用いたり、あるいはスペクトルフィルタによって望まないスペクトルをブロックすることによって達成すればよい。さらに、ＤＳＰや当該技術で公知のその他のデジタルエンハンスメント技術によっても画像向上を達成してもよい。
【０１８６】
ステップ２８３０で、方法２８００は、照射強度と大きさに基づき、異物についての基板画像を検索する。Ｂｌｏｂ解析では、ピクセルの強度と近接を基板上の領域での異物の大きさと位置を特定するための手段として用いる。ステップ２８２５と２８３０によって「ｂｌｏｂ」解析が構成される。
【０１８７】
それから、「ｂｌｏｂ」解析の判定結果がステップ２８３５で解析される。また、基板の状態をステップ２８３５でレンダリングする。一実施形態では、基板の状態としては、通過状態、警告状態、故障状態などが挙げられる。ユーザは例えば、可聴または可視信号によって状態を報告される。ヒストグラムデータと異物データを解析すると、方法２８００はステップ２８４０に進み、出力基板画像、ヒストグラムデータ報告書と欠陥の要約書を含む報告書をエンドユーザに作成する。その後、方法はステップ２８４５から出て、方法２７００に戻る。
【０１８８】
ステップ２８２０に戻り、論理経路２８２４に沿って進むと選択したら、方法２８００はステップ２８５０に進む。ステップ２８５０で、ステップ２８２０で生成された現在のヒストグラムデータをプロットする。ステップ２８５２で、ヒストグラムのプロットを基準ヒストグラムと比較し、その結果をプロットして現在のヒストグラムと基準ヒストグラムとの差を表す。ステップ２８５４で、方法２８００は、参照ヒストグラムに対する現在のヒストグラムの平均強度の傾向をプロットする。この傾向を示すグラフの一例については、図２０を参照して上で説明済みである。ステップ２８５６で、ステップ２８５２と２８５４の結果を解析して、基板の状態を判定する。一実施形態では、基板状態には、通過状態、警告状態、故障状態が含まれる。方法２８００はその後、ステップ２８４０に進み、エンドユーザが見ることが出来る報告書を作成する。報告書には、出力基板画像、ヒストグラムデータ報告や欠陥の要約が含まれればよい。
【０１８９】
一実施形態において、欠陥基板を示す所定のイベントが発生すると、アラームがユーザに発せられる。ユーザは、ユーザが定義する強度閾値を上回る発生回数に基づいて、アラーム基準を定義することが出来る。したがって、アラーム定義閾値を、パターンが形成された基板によって作られたノイズフロアに近づくように移動させることが出来る。閾値を上回る強度の発生の合計を出して、ユーザが定義するカウント値閾値と比較する。総発生回数がカウント値を上回る場合、アラームを発生させる。例えば、強度閾値レベルを、３，５００カウント（＋／−５０カウント）が画像全体で蓄積されるように設定すればよい。汚染された基板に遭遇し、３，５５５カウントになると、３，５００カウントより５カウント多いことでアラーム状態が発生する。カウント数がカウント閾値より大きくなると、それにしたがってアラームに対する信頼性も増加する。これが２次決定品質スコアを表し、確信間隔を確立するのに利用出来る。
【０１９０】
別の実施形態では、アラームと警告閾値を定義するために自動モードが実行される。自動モードでは、１つまたは複数の参照基板での平均および標準偏差などの統計値を利用した。アラーム閾値は、ユーザが選択するか経験的データに基づきあらかじめ設定されている標準偏差のある倍数に基づいている。滑らかなウエアにおける標準偏差は、パターン形成されたウエアよりはるかに小さいので、検出閾値がパターン形成されたウエアの場合より平均値にはるかに近くなる。このような自動化方法であれば、アラームと警告閾値のユーザ設定による主観的な入力が原因となるあらゆる望ましくない影響を回避する。
【０１９１】
本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、発明のその他の実施形態や別の実施形態も発明の基本的範囲を逸脱しない限り考案してもよく、その範囲は次に述べる特許請求の範囲によって決定するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】
図１Ａは、本発明が効果的に利用される半導体処理のための典型的な処理システムの平面図である。
【図１Ｂ】
図１Ｂは、処理検査システムの高水準システムを示した図である。
【図１Ｃ】
図１Ｃは、本発明で用いるために、受信装置と連絡する光信号マルチプレクサに接続された、複数の光学検査システムを有する本発明の一つの実施形態からなる処理検査システムを示した図である。
【図２】
図２は、本発明で用いるために、２つの送信装置ユニットと、１つの受信装置ユニットを備える本発明の一実施形態からなる、本発明で用いられる工場インタフェースの斜視図である。
【図３Ａ】
図３Ａは、図２の処理システムの上面図であり、ポッドブレードの線形移動中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図３Ｂ】
図３ＡＢは、図２の処理システムの上面図であり、ポッドブレードの線形移動中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図３Ｃ】
図３Ｃは、図２の処理システムの上面図であり、ポッドブレードの線形移動中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図４】
図４は、１つの送信装置ユニットと１つの受信装置ユニットからなる本発明の一実施形態からなる、本発明で用いられる工場インタフェースの斜視図である。
【図５Ａ】
図５Ａは、図４の処理システムの上面図であり、ポッドブレードの線形移動中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図５Ｂ】
図５Ｂは、図４の処理システムの上面図であり、ポッドブレードの線形移動中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図５Ｃ】
図５Ｃは、図４の処理システムの上面図であり、ポッドブレードの線形移動中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図６】
図６は、１つの送信装置と１つの受信装置ユニットからなる本発明の一実施形態からなる、本発明で用いられる移送チャンバの部分斜視図である。
【図７Ａ】
図７Ａは、図６の処理システムの上面図であり、ブレードの回転中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図７Ｂ】
図７Ｂは、図６の処理システムの上面図であり、ブレードの回転中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図７Ｃ】
図７Ｃは、図６の処理システムの上面図であり、ブレードの回転中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図８Ａ】
図８Ａは、図６の処理システムの上面図であり、ポッドブレードの線形移動中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図８Ｂ】
図８Ｂは、図６の処理システムの上面図であり、ポッドブレードの線形移動中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図８Ｃ】
図８Ｃは、図６の処理システムの上面図であり、ポッドブレードの線形移動中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図９】
図９は、光学検査システムの一実施形態を示したチャンバと蓋アセンブリの断面図である。
【図１０】
図１０は、光学検査システムの一実施形態を示したチャンバと蓋アセンブリの断面図である。
【図１１】
図１１は、光学検査システムの一実施形態を示すチャンバと蓋アセンブリの斜視断面図である。
【図１２Ａ】
図１２Ａは、図１１のチャンバと蓋アセンブリの断面図であり、ブレードの線形移動中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図１２Ｂ】
図１２Ｂは、図１１のチャンバと蓋アセンブリの断面図であり、ブレードの線形移動中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図１２Ｃ】
図１２Ｃは、図１１のチャンバと蓋アセンブリの断面図であり、ブレードの線形移動中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図１３Ａ】
図１３Ａは、光学検査システムの一実施形態を示すチャンバと蓋アセンブリの断面図であり、基板表面走査シーケンス中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図１３Ｂ】
図１３Ｂは、光学検査システムの一実施形態を示すチャンバと蓋アセンブリの断面図であり、基板表面走査シーケンス中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図１３Ｃ】
図１３Ｃは、光学検査システムの一実施形態を示すチャンバと蓋アセンブリの断面図であり、基板表面走査シーケンス中にブレード上に配置される基板の特定位置を示した図である。
【図１４】
図１４は本発明で用いられる基板検出システムの移動図の一実施形態である。
【図１５】
図１５は、光源により照射されるパターン形成された基板からの反射の反射強度分布のグラフである。
【図１６】
図１６は、パターン形成さらた基板上の反射強度分布の比較グラフである。
【図１７】
図１７は、４０秒のオーバーエッチング時間に関する反射形跡差を示したプロットである。
【図１８】
図１８は、処理プラズマ強度の変化に基づくエッチング終点プロットである。
【図１９】
図１９は、様々なオーバーエッチング時間についての平均強度値の変化を示したプロットである。
【図２０】
図２０は、連続する検査基板についてのデルタ平均強度値を示したプロットである。
【図２１】
図２１は、エッチングフォトレジスト剥離の時間による反射形跡の変化を示したプロットである。
【図２２】
図２２は、基準基板に関する剥離時間についての強度プロットを示したプロットである。
【図２３】
図２３は、フォトレジストが取り除かれた後の剥離時間についての強度走査のプロットである。
【図２４】
図２４は、システムノイズを判定するために繰り返し性の差のプロットのグラフである。
【図２５】
図２５は、スペクトル解析についての全体基板表面図である。
【図２６】
図２６は、異物検出とその他の処理監視方法を行うよう構成されたシステムの一実施形態の高水準アーキテクチャを示した図である。
【図２７】
図２７は、システムを用いた処理監視及び異物検出のプログラム制御方法についてのフローチャートである。
【図２８】
図２８は、処理監視及び処理報告生成のためのフローチャートである。
【符号の説明】
５６  光源
５８  受信装置
８６  ＰＭＣ  （処理監視コントローラ）
９０  ケーブル
１００  処理システム
１０２  処理システムコントローラ
１０４  工場インタフェース
１０５  ポッド
１０６  ロードロックチャンバ
１０８Ａ，１０８Ｂ  ポッドローダ
１１０  移送チャンバ
１１３  ロボット
１１４  処理チャンバ
１１６  サービスチャンバ
１２０  ビューポート
１２２  矢印
１２４  矢印
１３５  統合計測／処理検査システム
１３６  矢印
１３７  検査システムコントローラ
１３８  検査システムコントローラ
１４１  信号交換ユニット
１４３Ａ，１４３Ｈ  光ファイバケーブル
１５０  ＯＩＳ
１５５  補助ユーザインタフェース
１５９  工場インタフェースコントローラ
１６２  基板製造（データサーバ）
【図１Ａ】
2005501216.tif 000003
【図１Ｂ】
2005501216.tif 000004
【図１Ｃ】
2005501216.tif 000005
【図６】
2005501216.tif 000006
【図１４】
2005501216.tif 000007
【図１５】
2005501216.tif 000008
【図１６】
2005501216.tif 000009
【図１７】
2005501216.tif 000010
【図１８】
2005501216.tif 000011
【図１９】
2005501216.tif 000012
【図２０】
2005501216.tif 000013
【図２１】
2005501216.tif 000014
【図２２】
2005501216.tif 000015
【図２３】
2005501216.tif 000016
【図２４】
2005501216.tif 000017
【図２６】
2005501216.tif 000018
【図２７】
2005501216.tif 000019
【図２８】
2005501216.tif 000020
【国際公開パンフレット】
2005501216.tif 000021
2005501216.tif 000022
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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