(57)【要約】【課題】半導体デバイス及びその構成要素に係るプロセスをｉｎ−ｓｉｔｕ、ｅｘ−ｓｉｔｕ、及びインラインでモニター及び最適化する方法【解決手段】半導体上でデバイス及び構成要素、並びに関連する基材をｉｎ−ｓｉｔｕのプロセスで制御、モニター、最適化、及び製造する方法及びシステムは、光照射システム及び電気プローブ回路を含む。前記光照射システムは、光源と、ｉｎ−ｓｉｔｕで基材の光学的特性を測定する検知器とを含む。電気プローブ回路によって、電圧及び電流が加えられる。電気プローブ回路は、光照射による基材の電気特性変化、電圧、及び／又は電流を測定する。光学的及び電気的測定によって、ｉｎ−ｓｉｔｕのプロセスが制御される。【選択図】図１
2008263200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料及びデバイスの処理をモニター及び制御する方法であって、
基材に電気接触パッドを設けるステップと、
特定の波長及び特定のパワーを有する光線を前記基材に向けるステップと、
前記光線を向ける間に、複数の前記接触パッドの間及び／又は前記基材の表裏間の少なくとも１つの電気特性を測定する測定ステップと、
前記測定ステップでの電気測定に基づいて、プロセスの少なくとも１つのステップを制御するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記光線は、レーザー光線又はインコヒーレント光源であることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、
前記向けるステップ、前記測定する測定ステップ、及び前記プロセスの少なくとも１つのステップを制御するステップは、ｉｎ−ｓｉｔｕであることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、
前記向けるステップ、前記測定する測定ステップ、及び前記プロセスの少なくとも１つのステップを制御するステップは、ｅｘ−ｓｉｔｕであることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、
前記向けるステップ、前記測定する測定ステップ、及び前記プロセスの少なくとも１つのステップを制御するステップは、インラインであることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、
前記光線は、連続光線であることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、
前記電気接触パッドを設けるステップは、１つ以上の誘電層、半導体、又は絶縁体を蒸着し、且つフォトリソグラフィー又はマスクを介してパターン化することで製造するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、
前記電気接触パッドを設けるステップは、前記光源で前記基材を選択的に走査することで、前記基材をアニーリングする、インプラントされたイオンを活性化する、又は化学蒸気の存在下で表面での反応を開始させて適切な物質を蒸着することよって製造するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、
前記電気特性を測定する測定ステップは、前記電気接触パッドに電圧及び／又は電流を加えて抵抗を測定するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、
前記制御するステップは、測定された前記電気特性にしたがって、前記光線の操作パラメータを変えるステップと、走査するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
半導体の材料及びデバイスの処理をモニター及び制御する方法であって、
基材に電気接触パッドを設けるステップと、
特定の波長及び特定のパワーを有する光線を前記基材に向けるステップと、
前記光線を照射する間に複数の前記接触パッドの間及び／又は前記基材の表裏間に電圧及び／又は電流を加えてプロセスの１つ以上のステップを行うステップと
前記光線によって前記基材に発生した光の光学特性を光学的に測定する測定ステップと、
前記測定ステップでの光学的測定に基づいて、プロセスの少なくとも１つのステップを制御するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、
前記光線は、レーザー光線又はインコヒーレント光源であることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法であって、
前記光線は、連続光線、パルス光線、又は変調光線であることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の方法であって、
前記電気接触パッドを設けるステップは、１つ以上の誘電層、半導体、又は絶縁体を蒸着し、且つフォトリソグラフィー又はマスクを介してパターン化することで製造するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載の方法であって、
前記電気接触パッドを設けるステップは、前記光源で前記基材を選択的に走査することで、前記基材をアニーリングする、インプラントされたイオンを活性化する、又は化学蒸気の存在下で表面での反応を開始させて適切な物質を蒸着することよって製造するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１１に記載の方法であって、
前記光学的に測定する測定ステップは、光反射解析、光屈折解析、光回折解析、光散乱解析、光学発光分光法、ラマン分光法、及び偏光解析の内の１つ以上を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１１に記載の方法であって、
前記制御するステップは、測定された前記光学特性にしたがって、前記電圧及び／又は電流の操作パラメータを変えるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１１に記載の方法であって、
前記向けるステップ、前記測定する測定ステップ、及び／又は前記プロセスの少なくとも１つのステップを制御するステップは、ｉｎ−ｓｉｔｕであることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１１に記載の方法であって、
前記向けるステップ、前記測定する測定ステップ、及び／又は前記プロセスの少なくとも１つのステップを制御するステップは、ｅｘ−ｓｉｔｕであることを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１１に記載の方法であって、
前記向けるステップ、前記測定する測定ステップ、及び／又は前記プロセスの少なくとも１つのステップを制御するステップは、インラインであることを特徴とする方法。
【請求項２１】
半導体の材料及びデバイスの処理をモニター及び制御する方法であって、
基材に電気接触パッドを設けるステップと、
特定の波長及び特定のパワーを有する光線を前記基材に向けるステップと、
前記光線を照射する間に複数の前記接触パッドの間及び／又は前記基材の表裏間に電圧及び／又は電流を加えてプロセスの１つ以上のステップを行うステップと、
前記電圧及び／又は電流を加える間に、前記光線によって前記基材に発生した光の光学特性を光学的に測定するステップと、
前記光線を照射する間に、複数の前記接触パッドの間及び／又は前記基材の表裏間の少なくとも１つの電気特性を測定する測定ステップと、
前記測定ステップでの電気及び光学的測定に基づいて、プロセスの少なくとも１つのステップを制御するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の方法であって、
前記光線は、レーザー光線又はインコヒーレント光源であることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載の方法であって、
前記光線は、連続光線、パルス光線、又は変調光線であることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２１に記載の方法であって、
前記電気接触パッドを設けるステップは、１つ以上の誘電層、半導体、又は絶縁体を蒸着し、且つフォトリソグラフィー又はマスクを介してパターン化することで製造するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２１に記載の方法であって、
前記電気接触パッドを設けるステップは、前記光源で前記基材を選択的に走査することで、前記基材をアニーリングする、インプラントされたイオンを活性する、又は化学蒸気の存在下で表面での反応を開始させて適切な物質を蒸着することよって製造するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２１に記載の方法であって、
前記電気特性を測定するステップは、前記電気接触パッドに電圧及び／又は電流を加えて抵抗を測定するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２１に記載の方法であって、
前記光学的に測定する測定ステップは、光屈折解析、光反射解析、光回折解析、光散乱解析、光学発光分光法、ラマン分光法、及び偏光解析の内の１つ以上を含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２１に記載の方法であって、
前記制御するステップは、測定された前記光学及び電気特性にしたがって、前記電圧及び／又は電流の操作パラメータを変えるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２１に記載の方法であって、
前記制御するステップは、測定された前記光学及び電気特性にしたがって、前記光線の波長、方向、及び／又はパワーを変えるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２１に記載の方法であって、
前記向けるステップ、前記測定する測定ステップ、及び／又は前記プロセスの少なくとも１つのステップを制御するステップは、ｉｎ−ｓｉｔｕであることを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項２１に記載の方法であって、
前記向けるステップ、前記測定する測定ステップ、及び／又は前記プロセスの少なくとも１つのステップを制御するステップは、ｅｘ−ｓｉｔｕであることを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項２１に記載の方法であって、
前記向けるステップ、前記測定する測定ステップ、及び／又は前記プロセスの少なくとも１つのステップを制御するステップは、インラインであることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、一般的には、半導体プロセスにおけるｉｎ−Ｓｉｔｕ、ｅｘ−Ｓｉｔｕ、及びインラインでのプロセスのモニタリング、最適化、及びデバイス製造の方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
製造に低圧、高温、反応性ガス、プラズマ放電、及び他の極端な条件を必要とする半導体プロセスをｉｎ−ｓｉｔｕ、ｅｘ−ｓｉｔｕ、及びインラインでモニターする様々な方法が存在する。その目的の１つは、最短時間において最低限のエネルギー又は材料で最高の品質のものを製造する（即ち、生産効率を上げる）ために、プロセス条件を最適化することである。他の目的は、製造ステップにおいて終点条件を検出することである（即ち、正確性及び均質性）。例えば、スパッタエッチングのプロセスにおいて終点を検出するために、二次イオン質量分析（secondary ion mass spectrometry：ＳＩＭＳ）が使用される場合がある。反応性蒸着及びエッチングシステムにおける分圧を制御するのに残留ガス分析（Residual gas analysis：ＲＧＡ）が使用される場合がある。蒸着の厚さをモニター及び制御するのに水晶発振器が使用される場合がある。しかしながら、これらのモニタリング、終点検出及び最適化、並びに制御システムの全ては、通常は、複雑な設備及び／又は真空条件を必要とする。したがって、様々な種類のプロセスのモニタリング及び制御を実施する簡易な手段が必要である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本明細書では、半導体デバイス及びその構成要素に係るプロセスをｉｎ−ｓｉｔｕ、ｅｘ−ｓｉｔｕ、及びインラインでモニター及び最適化する方法が開示されている。
【０００４】
本発明のある実施形態によれば、ｉｎ−ｓｉｔｕでのモニタリング及び制御の方法では、第１のチャンバ、及び特定の位置で電気接触パッドを有するように構成された基材が使用される。前記基材の上にデバイスが製造される。前記基材は、前記基材の配置及び方向付け、電気検出回路の一部として構成された電気プローブの配置及び方向付け、又はその組み合わせを行うのに適合したステージの上に設けられる。前記プローブは、特定の接触パッドと接触し、製造プロセスの間に電圧降下、抵抗、及び／又はパッド間の電流をモニターする。前記基材は、特定の波長、パワー密度、及び変調の光線に選択的に晒され得る。前記光線は、レーザー又は他の適切な光源であってもよく、モニタリング及び診断タスクを実施する、又はプロセス製造ステップを実施するのに利用され得る。或いは、前記光線は、モニタリング／診断／制御、及びプロセス製造を同時に実施するのに使用される場合がある。製造プロセスをモニター及び最適化するための接触パッドを介した電気測定は、光を照射している間に行われる場合がある。
【０００５】
得られたデータは、所望の結果を得るためのプロセス・パラメータの制御、及び／又はプロセスを終了するための規定の終点条件の検出に使用され得る。或いは、電気的及び光学的にモニター及び最適化される製造ステップを実施するために、接触パッドを介して電流密度又は電圧が加えられる場合がある。或いは、モニタリング及び製造プロセスのステップは、開示されている電気的な方法を使用することによって同時に実施され得る。他の実施形態では、第１のチャンバでプロセスのステップが実施された後に、第１のチャンバとは異なる第２のチャンバ又はワークステーションにおいてモニタリング及びプロセスの評価が実施される場合がある。或いは、同じチャンバにおいて、第１のプロセスのステップと第２のプロセスのステップとの間にモニタリング及びプロセスの評価がインラインで実施される場合がある。
【０００６】
本発明の他の実施形態では、基材の上にデバイスがｉｎ−ｓｉｔｕで直接製造される。前記基材は、特定の位置に電気接触パッドを有するように構成されている。前記基材は、前記基材の配置及び方向付け、電気検出回路の一部として構成された電気プローブの配置及び方向付け、又はその組み合わせを行うのに適合したステージの上に設けられる。前記プローブは、特定の接触パッドと接触して前記パッドに電圧、及び／又は電流を提供し、製造プロセスの間に、接触パッドが影響する領域の特定の電流条件を維持する。前記電流条件は、所望の製造結果を制御及び得るために利用され得る。基材の処理されている領域に関する情報を光学的に得るために、特定の特性（即ち、波長、パワー、変調など）を有する光源で基材を照射することで製造プロセスをモニター及び制御する。光学的照射の方法では、所定のプロセスが行われ、同時に所望のプロセス結果を達成するためにプロセス・パラメータが測定される、及び／又はプロセスを終了するための規定の終点条件が検出される。ある実施形態では、第１のチャンバでプロセスのステップが実施された後に、第１のチャンバとは異なる第２のチャンバ又はワークステーションにおいてモニタリング及びプロセスの評価が行われる場合がある。或いは、同じチャンバにおいて、第１のプロセスのステップと第２のプロセスのステップとの間にモニタリング及びプロセスの評価が実施される場合がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明のある実施形態における、プロセスのモニタリング、制御、及び製造のシステム１００を図解するものである。サンプル・ステージ１５０の上に半導体又はそれに関連する材料の基材１０１が設けられている。サンプル・ステージ１５０は、平行移動量であるＸ、Ｙ、Ｚ及び回転配向であるθで基材１０１の配置及び方向付けをするように構成されている。走査機構１４０によって、基材１０１に１つ以上の光線１３０が照射される。平行移動量Ｚは、光線１３０が基材１０１の表面よりも上で、基材１０１の表面に、又は基材１０１の表面の下で焦点に集まるようにするために、走査機構１４０に含まれている任意の集積レンズに対する基材１０１の位置を変える動きを提供する。或いは、圧電モータ又は他の公知の機械的な平行移動ステージによって、走査機構に組み込まれている集積レンズを実質的にＺ方向に平行移動させることもできる。したがって、プロセスのモニタリング、制御、及び製造の様々な態様が基材１０１の表面上又は表面下の様々な深さで達成され得る。走査機構１４０は、走査又は他の特定のパターンで光線を平行光線、点集束光線として基材１０１に照射するように構成されている場合がある。また、走査機構１４０は、スポットサイズを変える、及び／又は基材の表面よりも上で、基材の表面に、若しくは基材の表面の下で光を焦点に集めるように構成されている場合がある。走査機構１４０は、光線を位置調整及び／又は移動するのに適切な従来の任意の機構であり得る。
【０００８】
基材１０１は、その表面に特定の位置で配置した複数の電極パッド１１０を有し得る。電極パッド１１０は、複数の電気プローブ１２０と接触するように構成され得る。ステージ１５０を介して基材１０１に対しても電気接触が形成される場合がある。接触プローブ１２０は、電気抵抗を測定する、並びに／又は特定の電圧及び／若しくは電流を加えるために、特定の電極パッド１１０と接触するように構成され得る。また、基材１０１の背面を介して測定するために、ステージ１５０が接触プローブを含む場合がある（不図示）。
【０００９】
接触パッド１１０は、基材１０１の上に導電体を蒸着させてフォトリソグラフィー技術でパッドをパターン化することによって形成される場合もあれば、或いはマスクを介して直接蒸着することによって形成される場合もある。接触パッドは、光線１３０及び走査機構１４０を使用して選択的に光照射をする（光強度によって、アニーリング、オーム接触、又は他の効果が発生し、それによって、プローブ１２０が基材１０１と電気接触をすることができるようになる）ことによって形成される場合もある。
【００１０】
光線１３０及び電気接触パッド１１０は、様々な方法でプロセスのモニタリング、最適化、及び製造プロセスを実施するために使用され得る。光線１３０は、基材１０１の特定の部分を所望通りに変化させるプロセスをもたらす特性を有するように選択される。例えば、適切に選択された光線１３０は、次のプロセスにおけるステップのためにフォトレジストの露出パターンを形成する、又はさらにその後のステップにおいて、プロセスを進めた後及び／又はエッチング・プロセスを行った後にレジストを除去する目的で使用され得る。基材１０１の特定の（例えば、走査された）領域で直接蒸着を行う目的で液体相又は気体相の存在下で基材１０１の表面付近で化学反応を促進するために、光線１３０が使用される場合もある。アニーリング、活性化、エピタキシャル中間層転位ストレス緩和（epitaxial interlayer dislocation stress reduction）などを形成するために、光線１３０は基材１０１の表面に又はその下に高い光密度を形成するように集光される場合がある。光線１３０は、レーザー光線、連続光線、パルス光線、又は変調光線である場合があり、例えば特定の波長、波長のスペクトル領域、又は複数の特定の波長を有するように選択され得る。
【００１１】
図２Ａ及び２Ｂは、本発明のある実施形態における、光誘起的なプロセスに関して電気的にモニターされる基材１０１の一部分を示す。電気回路２１０には、電源Ｖ（一定であり得る）と、電源Ｖを測定する電圧計Ｖ１（電源Ｖに対して並行に配置している）と、一端が電源Ｖ及び電圧計Ｖ１の１つの末端に連結した抵抗器Ｒｓと、Ｒｓの第２の末端と電源Ｖ及び電圧計Ｖ１の第２の末端との間に連結した第２の電圧計Ｖ２とが含まれる。抵抗器Ｒｓ及び電圧計Ｖ２の連結した末端は、第１の電極パッド１１０ａと接触しているプローブ１２０ａと連結している。一方、電源Ｖ、電圧計Ｖ１、及び電圧計Ｖ２の第２の末端は全体的に、第２の電極パッド１１０ｂと接触している第２のプローブ１２０ｂと連結している。走査機構１４０は、光線１３０を発し、第１の電極パッド１１０ａと第２の電極パッド１１０ｂとの間の特定の領域２３５を走査し得る。電圧計Ｖ２は、電極パッド１１０ａと１１０ｂとの間の電圧の差をモニターする。光線１３０は、基材１０１の走査される領域の表面層２０１（図２Ｂ）でアニーリングを引き起こすほど強く、それによって、電極１１０ａと１１０ｂとの間のチャンネルで電気抵抗を変化させ得る。
【００１２】
図２Ｃは、電極パッド１１０ａと１１０ｂとの間に光線１３０が走査されることで特定の深さを有するチャンネルが形成され、その幅が増大するにしたがって生じる電極パッド１１０ａと１１０ｂとの間の電圧差の測定値を示す。下記の関係式（１）によれば、走査された領域においてアニーリングされた層の幅が増大するにしたがって、走査された領域の抵抗が減少する。
2008263200.tif 000003
但し、Ｒｃは、チャンネルの抵抗であり、図２Ｃに示されているように電圧計Ｖ２によって測定された電圧が減少するにしたがって時間と共に減少する。この技術は、レーザーによるインプラントの活性化、リーク電流における光誘起の変化、及びキャリア寿命をモニターするのにも利用され得る。例えば、少数キャリア寿命の測定は、離散的な短パルスの光を利用して時間に応じた伝導度を測定することによって行うことができる。また、光線に基づいたプロセス以外の他の製造プロセス（プラズマ若しくはスパッタ蒸着又はエッチング）の間に電気プローブのモニタリング及びプロセスの制御を行うことができる。
【００１３】
図２Ｄでは、レーザー・アニーリング・プロセスのｉｎ−ｓｉｔｕモニタリングの間に得られたデータの例が示されている。これらの例では、Ｒｓは１００オームであり、電源Ｖ１は６．１ボルトであった。レーザー光線が２つの電極パッド１１０ａ及び１１０ｂの間の領域２３５を走査する間、モニター回路は２つのパッドの間における電圧降下Ｖ２を測定する。上記で説明したように、Ｖ２を測定することによって、電極パッド１１０ａと１１０ｂとの間の抵抗を求めることができる。図２Ｄを参照すると、レーザーによるアニーリングが時間Ｔの０から３．５秒までに起きることがわかる。それぞれの例は、イオン・インプランテーションの異なる条件に相当する。アニーリングが始まる前に、両方のサンプルでは、Ｖ２の値は約６．１ボルトであった。方程式（１）にこの値を当てはめると、抵抗が高いことが示される（即ち、実質的に開回路）。アニーリング後、第１のサンプルの電圧Ｖ２は約５．１ボルトであり、第２のサンプルの電圧Ｖ２は約４．３であった。方程式（１）で２つのサンプルの抵抗値を計算すると、それぞれ５１０オーム及び２３９オームであった。電気的活性化の程度を評価するために、このプロセスをｉｎ−ｓｉｔｕ又はｅｘ−ｓｉｔｕで行ってもよい。アニーリングのプロセスの間にこの測定をモニタリングとして行うことによって、パス抵抗の点から、電気活性化の程度を正確に制御することができる。
【００１４】
図３は、プロセスを同時にモニター及び制御するための電気接触とレーザー分光法とを含む装置３００を図解するものである。この装置の方法は、プロセスを駆動及びモニターする手段である。例えば、レーザー光線１０は、光学部品４０によって基材１０１の点５０に集束されており、製造プロセス（例えば、レジストの除去、熱アニーリング及び／若しくは活性化、アブレーション、表面下インプラントの活性化（subsurface implant activation）、光学的に励起された化学物質の蒸着、又は他の様々なプロセス）に使用され得る。同時に、レーザーによって誘導されるこのプロセスは、光学発光を発生させ得る。この光学発光は、回収レンズ３９３によって回収され、分光計３９５に入力される。詳細は、共同所有の米国特許出願番号第１１／６８９，４１９号（参照により、本明細書に組み込まれるものとする）に示されている。また、製造プロセスが進むにつれ、基材１０１上の電極１１０と接触しているプローブ１２０は、伝導度を基材１０１上の電気特性の標識としてモニターし得る。また、所望のプロセス効果をもたらすバイアス、加熱、又は電荷密度の効果を基材１０１に引き起こすために、プローブ制御器３７７によってプローブ１２０を介して電極１１０に電圧及び電流が加えられ得る。
【００１５】
基材ステージ１５０、プローブ制御器３７７、システム制御器３７５、分光計３９５、及びレーザー光線１０を提供するレーザー・システム（不図示）は、プロセッサ３７３の制御下にあり得る。したがって、プロセス・モニターを、製造プロセスを提供するように適合させることができることがわかる。また、スパッタ蒸着、イオン・ミリング、イオン・インプランテーション、蒸発、化学蒸着（レーザーを用いる方法以外の方法で誘導されるもの）などの他のプロセスは、プロセス制御及び製造の上記の例と共に展開される。さらに、プロセスをモニター及び制御するために、他の形態の光検出が使用され得る。これらには、ラマン分光法、偏光解析法、回折法、反射率測定、散乱法、及び当該技術分野で公知の他の分光法が含まれる。
【００１６】
図４は、本発明のある実施形態における、イオン・インプラントの活性化に関するモニタリングの６つの例が示されている。空の基材がインプラントされるこれらの例では、光線１３０がイオン活性化に使用される間に、シートの抵抗を測定するのに電極パッド１１０と同等の代替物として４点プローブを使用してもよい（不図示）。パターン化された基材に関しては、アニーリングされた接触領域、量子井戸領域などの部分を接触プローブ点として使用することができる。測定は、例えば光線１３０（走査される若しくは固定された集束光線、又はより広い光線）による照射に応じた抵抗率／伝導度を測定することによって実施することができる。この測定をインプラント活性化の間に行うことで、この工程を制御及び最適化する場合がある。或いは、図２Ａ〜２Ｄを参照しながら説明したように、レーザー走査をインプランテーションの後に行い、活性化を制御する場合がある。
【００１７】
図５は、直接製造５００の一例を図解するものである。図５は、図２Ａの構成と実質的に同様である。例えば、プロセス効果を達成するために（例えば、伝導チャンネル２３５を発生させるために）光線１３０が走査されるとき、接触電極１１０ａ及び１１０ｂはそれぞれプローブ１２０ａ及び１２０ｂと接触しており、プロセスが進むにしたがって抵抗率／伝導度を測定する。光源１３０による代表的なプロセスとして、アブレーション、アニーリング、活性化、結晶再成長などが挙げられる。所定の電流又は電圧の値が示す所望の終点において、プロセスを終了させてもよい。この場合、光線が処理機能を担い、電気測定によってプロセスが制御される。或いは、光源は、基材１０１上の電極パッド１１０に加えられる電気バイアスによって制御されるプロセスをモニターする非破壊プローブとして使用され得る。
【００１８】
図６Ａ及び６Ｂは、直接製造（様々な方法で実施され得る）の一例を図解するものである。例えば、図６Ａでは、プロセスが行われる層６０１の試験領域６５０においてプローブ１２０ａ及び１２０ｂが基材１０１と接触する。領域６５０は、伝導性電極、絶縁体、又は抵抗接点（様々な方法で形成される）、又はプロセスステップ前の基材である場合がある。他のプローブ（不図示）が、基材１０１のベースを介して接触してもよい。基材１０１が処理される（例えば、アブレーション、イオン・インプランテーション、アニーリングなど）にしたがって、プローブ１２０ａと１２０ｂとの間の抵抗率の測定値は、処理によって増加又は減少する。同様に、プローブ１２０ａ及び１２０ｂの１つ又は両方によって測定される抵抗率も変化する場合があり、その変化は、走査レーザーによるアニーリングなどの処理の特性によって、表面にわたって均質でない場合がある。したがって、プローブ１２０ａ及び１２０ｂは、異なる測定値を示すことがある。この場合、これらの測定を容易にするために、図２Ａの回路２００の構成要素（不図示）を適切に改変する。或いは、他の処理（例えば、熱アニーリング又はイオン・インプランテーション）と共に他の適切な回路（不図示）を使用することで、領域６５０に電圧バイアス又は電流を加えてもよく、その場合、特定の特性を有する領域が層６０１内の領域６５０の中又はその下に形成され得る。
【００１９】
図６Ｂは、図６Ａのプロセスの他の形態を図解するものである。この例では、層６０１はエッチング又はアブレーションによって除去される。プローブ１２０ａと１２０ｂとの間及び／又は基材１０１に加えられる電圧及び／又は電流を制御することにより、領域６５０における物質の除去を選択的に高める、又は防止することができる。
【００２０】
図７は、ｉｎ−ｓｉｔｕでのプロセスのモニタリング、最適化、及び製造の組み合わせの方法７００のダイアグラムである。方法７００は、所望の終点におけるデバイスのパフォーマンス目標と共にプロセスのパラメータを設定するステップ（ブロック７１０）を含む。基材１０１上の電極１１０は、処理、モニタリング、制御、及びプロセスの最適化のための電圧及び電流を加える回路に連結した複数のプローブ１２０と接触する（ブロック７２０）。処理を行うため、並びに／又はモニタリング、制御、及び最適化のための光源を提供するために、レーザー光源１３０が基材１０１に照射される（ブロック７３０）。可能な全ての構成が示されていないが、ブロック７２０のステップ（即ち、電気処理及び／又はモニタリング）及びブロック７３０（即ち、光学的な処理及び／又はモニタリング）のステップは、基材１０１での特定のデバイス製造の必要に応じて、同時に、二者択一的に、又は連続的に行われる。
【００２１】
光学的及び電気的なプロセスとは異なるプロセス法を含む他のプロセスで方法７００は進行する（ブロック７４０）。プロセスをモニターし、進行している製造プロセスを制御及び最適化するためのデータを提供するために、電気特性分析（ブロック７５０）及び光学発光スペクトルの分析（７６０）が、個別又は同時に行われ得る。ブロック７１０で設定されたプロセスのパラメータにしたがって、測定されたパラメータがプロセスの終点目標と比較される（ブロック７７０）。プロセスの目標条件が満たされている場合（即ち、ＹＥＳ）は、プロセスは終了する。プロセスの目標が未だ満たされていない場合（即ち、ＮＯ）は、プロセス操作の条件を適合させながら、終了条件（ブロック７８０）が満たされるまでにブロック７１０からこの方法が繰返される。
【００２２】
図８Ａ〜８Ｃは、製造を最適化するためにプロセスをモニター及び制御する様々な方法を図解するものである。図８Ａは、ｉｎ−ｓｉｔｕでのモニタリング、最適化、及び製造の組み合わせに関する図７の方法７００を本質的に組み込むｉｎ−ｓｉｔｕ法８０００を図解するものである。第１のプロセス（プロセスＡ）は、ブロック８０１０の第１のステーション（ステーション１）に提供又はそこで実施される。ステーション１は、真空処理チャンバ又は他の作業場であってもよい。方法８０００は、方法７００と実質的に同様に進行し、図８Ａのブロック８０１０〜８０５０は、実質的にブロック７１０〜７７０に相当する。終点が検出されない場合（ブロック８０５０におけるＮｏ）は、ブロック８０１０に戻り、再びプロセスＡがｉｎ−ｓｉｔｕで行われる。ブロック８０５０で終点が検出された場合（即ち、Ｙｅｓ）は、プロセスＡは終了し（図７のブロック７８０に相当する）、ブロック８１６０の第２のステーション（ステーションＢ）で第２のプロセス（プロセスＢ）へと処理が継続する。
【００２３】
図８Ｂは、ｅｘ−ｓｉｔｕ法８２００を図解するものである。この方法では、第１のステーション（ステーション１）で第１のプロセス（プロセスＡ）が行われ、完成する（ブロック８２１０）。そこで、プロセス中のデバイス又は基材は、ブロック８２２０の第２のステーション（ステーション２）（プロセス評価に適合したチャンバ又はワークステーションである）に移動される。プロセスＡの結果を確認するために、上記のように、ブロック８２３０でデバイス又は基材に対して光学的及び／又は電気的な測定が行われる。次に、ブロック８２４０でこの光学的及び／又は電気的な測定値が分析される（例えば、デバイス、構成要素、及び基材の特定の領域の光学スペクトル及び電気的な特性に関して）。ブロック８２５０では、ブロック８２４０の分析によってプロセスＡの結果が合格するものであるかどうかが決定される。結果が満足するものである（即ち、「合格」）場合は、基材又はデバイスは、ブロック８２６０における他の処理（プロセスＢ）のために第３のステーション（ステーション３）に移動される。結果が満足するものでない（即ち、「合格」ではない）場合は、基材は、例えばプロセスＡによる処理を再び行うためにステーション１に戻され場合がある、又はプロセスＡが合格結果をもたらす可能性を高めるために次の基材に対するステーション１のプロセスＡ（ブロック８２１０）の操作パラメータが改変される場合がある。
【００２４】
図８Ｃは、インライン法８３００を図解するものである。この方法では、最初にステーション１（ブロック８３１０）でプロセスＡが行われ、完成する。次に、ブロック８３２０、８３３０、及び８３４０（図８Ｂのブロック８２３０、８２４０、及び８２５０と実質的に同等である）では、プロセスＡの結果が合格するものであるかどうかを決定するために、基材又はデバイスの特性が測定される。結果が満足するものである（即ち、「合格」）場合は、基材又はデバイス上に第２のプロセス（プロセスＢ）が行われる（ブロック８３５０で）。プロセスＢは、同じステーション（ステーション１）で行われる場合もあれば、異なるステーション（ステーション２）で行われる場合もある。プロセスＢがステーション２で行われる場合は、デバイス又は基材はステーション２に移動される。その場合、ステーション２も、デバイス又は基材に対するプロセスＢの結果を測定できるように装備されている場合がある。プロセスの結果が満足するものではない（即ち、「合格」ではない）場合は、基材又はデバイスは、例えばステーション１（又は、満足できない処理が行われた他のステーション）に戻され、同じ処理が繰返される。測定結果にしたがって、現在処理が行われている基材又は次の基材に対するプロセスのパラメータが改変される場合がある。したがって、インライン・プロセスのモニタリング及び最適化が様々な方法で行われ得ることを理解されたい。
【００２５】
また、上記に挙げたプロセスに関して説明したように、プロセスの終点終了を制御することによってプロセスを最適化及び制御することができる。
【００２６】
また、「手段」という用語を用いる請求項のみが、米国特許法１１２条第６項にしたがって解釈されるべきである。さらに、明細書における制限は、その制限が請求項に明確に含まれていない限り、如何なる請求項にも含まれないものとする。したがって、他の実施形態も添付の特許請求の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のある実施形態における、ｉｎ−ｓｉｔｕでのプロセスのモニタリング、制御、及び製造のための装置を図解する図である。
【図２Ａ−Ｂ】本発明のある実施形態における、光誘起プロセスのｉｎ−ｓｉｔｕ電気モニタリングを図解する図である。
【図２Ｃ】本発明のある実施形態における、ｉｎ−ｓｉｔｕでのプロセスのモニタリング、制御、及び製造に使用される測定回路の予想される挙動を図解する図である。
【図２Ｄ】本発明のある実施形態における、ｉｎ−ｓｉｔｕでのプロセスのモニタリング、制御、及び製造に使用される測定回路の代表的な結果を示す図である。
【図３】本発明のある実施形態における、ｉｎ−ｓｉｔｕでのプロセスの光学的及び電気的なモニタリング、制御、及び製造のための代表的なシステムを示す図である。
【図４】本発明のある実施形態における、イオン・インプラントの活性化のモニタリングに関する６つの形態を図解する図である。
【図５】本発明のある実施形態における、直接製造の方法の一例を図解する図である。
【図６Ａ−Ｂ】本発明のある実施形態における、直接製造の方法の例を図解する図である。
【図７】ある実施形態における、ｉｎ−ｓｉｔｕでのプロセスのモニタリング、最適化、及び製造の組み合わせに関する方法のダイアグラムである。
【図８Ａ】様々な実施形態における、ｉｎ−ｓｉｔｕでのプロセスのモニタリングの方法に関するダイアグラムである。
【図８Ｂ】様々な実施形態における、ｅｘ−ｓｉｔｕでのプロセスのモニタリングの方法に関するダイアグラムである。
【図８Ｃ】様々な実施形態における、インラインでのプロセスのモニタリングの方法に関するダイアグラムである。
【図１】
2008263200.tif 000004
【図２Ａ−Ｂ】
2008263200.tif 000005
【図２Ｃ】
2008263200.tif 000006
【図２Ｄ】
2008263200.tif 000007
【図３】
2008263200.tif 000008
【図４】
2008263200.tif 000009
【図５】
2008263200.tif 000010
【図６Ａ−Ｂ】
2008263200.tif 000011
【図７】
2008263200.tif 000012
【図８Ａ】
2008263200.tif 000013
【図８Ｂ】
2008263200.tif 000014
【図８Ｃ】
2008263200.tif 000015