(57)【要約】【課題】  集積回路処理装置を使用して集積回路を製造する工程の処理パラメータを感知するセンサーユニットを提供する。【解決手段】  本発明は集積回路処理装置を使用して集積回路を製造する工程の処理パラメータを感知するセンサーユニットである。センサーユニットはウエハ形状のプロフィルを有する基板と基板上又は基板内に配置され、第１の処理パラメータをサンプリングする第１のセンサーを含む。センサーユニットはまた、基板上又は基板内に配置され、第２の処理パラメータをサンプリングする第２のセンサーも含み、第２の処理パラメータは第１の処理パラメータとは異なる。センサーユニットは基板上又は基板内に配置される第１のソースを含み、第１のソースは質問信号を生成し、及び第１のセンサーは第１のソースからの質問信号を使用して第１の処理パラメータをサンプリングする。センサーユニットはまた、基板上又は基板内に配置される第２のソースを含み、第２のソースは質問信号を生成し、及び第２のセンサーは第２のソースからの質問信号を使用して第２の処理パラメータをサンプリングする。第１のセンサー及び第１のソースは、エンドポイントモード又はリアルタイムモードで動作する。これに関して、センサーユニットが集積回路処理装置に配置され、処理を受けている間に、第１のセンサーは第１のパラメータを定期的に又は継続的にサンプリングする。１つの実施形態では、第１のセンサーは温度センサーであり、第２のセンサーは圧力センサー、化学センサー、表面張力センサー又は表面応力センサーである。
2006505940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ形状のプロフィルを有する基板と、
前記基板上又は前記基板内に配置され、第１の処理パラメータをサンプリングする第１のセンサーと、
前記基板上又は前記基板内に配置され、第２の処理パラメータをサンプリングする第２のセンサーを含み、前記第２の処理パラメータが前記第１の処理パラメータとは異なることを特徴とする、
集積回路処理装置を使用して集積回路を製造する工程の処理パラメータを感知するセンサーユニット。
【請求項２】
前記ウエハ形状の基板内に配置され、電力を前記第１のセンサーに提供する少なくとも１つのバッテリーをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のセンサーユニット。
【請求項３】
前記基板上に配置される通信回路系をさらに含み、前記通信回路系が前記第１及び前記第２のセンサーと結合して外部装置にデータを提供し、前記データが前記第１の及び前記第２の処理パラメータに対応するものであることを特徴とする、請求項１に記載のセンサーユニット。
【請求項４】
前記基板上又は前記基板内に配置される第１のソースをさらに含み、前記第１のソースが質問信号を生成し、及び前記第１のセンサーが前記第１のソースからの前記質問信号を使用して前記第１の処理パラメータをサンプリングすることを特徴とする、請求項１に記載のセンサーユニット。
【請求項５】
前記基板上又は前記基板内に配置される第２のソースをさらに含み、前記第２のソースが質問信号を生成し、及び前記第２のセンサーが前記第２のソースからの前記質問信号を使用して前記第２の処理パラメータをサンプリングすることを特徴とする、請求項４に記載のセンサーユニット。
【請求項６】
前記第１のセンサーと前記第１のソースがエンドポイントモードで動作することを特徴とする、請求項４に記載のセンサーユニット。
【請求項７】
前記第２のセンサーがリアルタイムモードで動作することを特徴とする、請求項６に記載のセンサーユニット。
【請求項８】
前記第２のパラメータに対応するデータを記憶するデータ記憶装置をさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載のセンサーユニット。
【請求項９】
前記センサーユニットが、
前記第２のパラメータに対応するデータを圧縮するデータ圧縮回路系と、
前記データ圧縮回路系と結合し、前記第２のパラメータに対応するデータを外部回路系に提供する通信回路系と、
電力を前記データ圧縮回路系と前記通信回路系に提供する少なくとも１つの充電式バッテリーをさらに含むことを特徴とする、請求項７に記載のセンサーユニット。
【請求項１０】
前記第１のセンサーがリアルタイムモードで動作することを特徴とする、請求項１に記載のセンサーユニット。
【請求項１１】
前記第１のパラメータに対応するデータを記憶するデータ記憶装置と、
前記第１のパラメータに対応するデータを圧縮するデータ圧縮回路系と、
前記データ圧縮回路系と結合し、前記第１のパラメータに対応するデータを外部回路に提供する通信回路系と、
電力を前記データ圧縮回路系と前記通信回路系に提供する少なくとも１つの充電式バッテリーをさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載のセンサーユニット。
【請求項１２】
前記センサーユニットが前記集積回路処理装置に配置され、処理を受けている間に、前記第１のセンサーが定期的に又は継続的に前記第１のパラメータをサンプリングすることを特徴とする、請求項１０に記載のセンサーユニット。
【請求項１３】
前記第１のセンサーが温度センサーであり、前記第２のセンサーが圧力センサーであることを特徴とする、請求項１に記載のセンサーユニット。
【請求項１４】
前記第１のセンサーが温度センサーであり、前記第２のセンサーが化学センサーであることを特徴とする、請求項１に記載のセンサーユニット。
【請求項１５】
前記第１のセンサーが温度センサーであり、前記第２のセンサーが表面張力センサーであることを特徴とする、請求項１に記載のセンサーユニット。
【請求項１６】
前記第１のセンサーが温度センサーであり、前記第２のセンサーが表面応力センサーであることを特徴とする、請求項１に記載のセンサーユニット。
【請求項１７】
ウエハ形状のプロフィルを有する基板と、
前記基板上又は前記基板内に配置され、質問信号を生成するソースと、
前記基板上又は前記基板内に配置され、前記ソースからの前記質問信号を使用して第１の処理パラメータをサンプリングする第１のセンサーを含むことを特徴とする、集積回路処理装置を使用して集積回路を製造する工程の第１の処理パラメータを感知するセンサーユニット。
【請求項１８】
前記ソース及び前記第１のセンサーがエンドポイントモードで動作することを特徴とする、請求項１７に記載のセンサーユニット。
【請求項１９】
前記ソース及び前記第１のセンサーがリアルタイムモードで動作することを特徴とする、請求項１７に記載のセンサーユニット。
【請求項２０】
前記第１のパラメータに対応するデータを記憶するデータ記憶装置をさらに含むことを特徴とする、請求項１９に記載のセンサーユニット。
【請求項２１】
前記センサーユニットが、
前記第１のパラメータに対応するデータを圧縮するデータ圧縮回路系と、
前記データ圧縮回路系と結合し、前記第１のパラメータに対応するデータを外部回路系に提供する通信回路系と、
電力を前記データ圧縮回路系と前記通信回路系に提供する少なくとも１つの充電式バッテリーをさらに含むことを特徴とする、請求項１９に記載のセンサーユニット。
【請求項２２】
前記ソースがＶＣＳＥＬ又はＬＥＤであることを特徴とする、請求項１７に記載のセンサーユニット。
【請求項２３】
前記第１のセンサーがＣＭＯＳデバイス、電荷結合素子、又は光ダイオードであることを特徴とする、請求項２２に記載のセンサーユニット。
【請求項２４】
前記第１のパラメータが表面のプロフィルであることを特徴とする、請求項２３に記載のセンサーユニット。
【請求項２５】
前記センサーユニットが、前記ソース及び前記第１のセンサーの上に配置される所定の表層をさらに含むことを特徴とする、請求項２３に記載のセンサーユニット。
【請求項２６】
前記所定の表層が光伝搬又は散乱を容易にする材料から成ることを特徴とする、請求項２５に記載のセンサーユニット。
【請求項２７】
前記センサーユニットが前記集積回路処理装置に配置され、処理を受けている間に、前記第１のセンサーが定期的に又は継続的に前記第１のパラメータをサンプリングすることを特徴とする、請求項１７に記載のセンサーユニット。
【請求項２８】
前記第１のセンサーと結合し、前記第１のパラメータに対応するデータを記憶するデータ記憶装置をさらに含むことを特徴とする、請求項２７に記載のセンサーユニット。
【請求項２９】
前記センサーユニットが、
前記データ圧縮回路系と結合し、前記第１のパラメータに対応するデータを外部回路系に提供する通信回路系と、
電力を前記データ圧縮回路系と前記通信回路系に提供する少なくとも１つの充電式バッテリーをさらに含むことを特徴とする、請求項２７に記載のセンサーユニット。
【請求項３０】
前記ソースがＶＣＳＥＬ又はＬＥＤであり、
前記第１のセンサーがＣＭＯＳデバイス、電荷結合素子、又は光ダイオードであり、及び
前記センサーユニットが、前記ソース及び前記第１のセンサー上に配置される所定の表層をさらに含むことを特徴とする、請求項２９に記載のセンサーユニット。
【請求項３１】
前記第１のセンサーが反射した又は散乱した光の強度をサンプリングすることを特徴とする、請求項３０に記載のセンサーユニット。
【請求項３２】
前記センサーユニットが前記集積回路処理装置に配置され、処理を受けている間に、リアルタイムモードで温度をサンプリングする温度センサーをさらに含むことを特徴とする、請求項３１に記載のセンサーユニット。
【請求項３３】
前記温度センサーが定期的に又は継続的に温度をサンプリングすることを特徴とする、請求項３２に記載のセンサーユニット。
【請求項３４】
ウエハ形状のプロフィルを有する基板と、
前記基板上又は前記基板内に配置され、質問信号を生成する第１のソースと、
前記基板上又は前記基板内に配置される複数の第１のセンサーを含み、前記第１のセンサーが前記質問信号を使用して第１の処理パラメータをサンプリングする第１のセンサーアレイと、
前記基板上又は前記基板内に配置される複数の第２のセンサーを含み、前記第２のセンサーが第２の処理パラメータをサンプリングし、前記第２の処理パラメータが前記第１の処理パラメータとは異なる第２のセンサーアレイを含むことを特徴とする、集積回路処理装置を使用して集積回路を製造する工程の前記第１の処理パラメータを感知するセンサーユニット。
【請求項３５】
前記第２のセンサーがエンドポイントモードで動作することを特徴とする、請求項３４に記載のセンサーユニット。
【請求項３６】
前記センサーユニットが前記集積回路処理装置に配置され、処理を受けている間、前記第２のセンサーがリアルタイムモードで動作し、及び前記第２の処理パラメータを継続的に又は定期的にサンプリングすることを特徴とする、請求項３４に記載のセンサーユニット。
【請求項３７】
前記第１のソース及び前記第１のセンサーがエンドポイントモードで動作することを特徴とする、請求項３４に記載のセンサーユニット。
【請求項３８】
前記第１のソース及び前記第１のセンサーがリアルタイムモードで動作することを特徴とする、請求項３４に記載のセンサーユニット。
【請求項３９】
前記第１のセンサーによりサンプリングされたデータを記憶するデータ記憶装置と、
前記データ記憶装置と結合し、前記第１のパラメータに対応するデータを外部回路系に提供する通信回路系と、
電力を前記第１のソース、前記センサー、前記データ記憶装置及び前記通信回路系に提供する少なくとも１つの充電式バッテリーをさらに含むことを特徴とする、請求項３８に記載のセンサーユニット。
【請求項４０】
前記第１のソースがＶＣＳＥＬ又はＬＥＤであり、
前記第１のセンサーがＣＭＯＳデバイス、電荷結合素子、又は光ダイオードであり、及び
前記センサーユニットが前記第１のソースと前記第１のセンサー上に配置される所定の表層をさらに含むことを特徴とする、請求項３８に記載のセンサーユニット。
【請求項４１】
前記第１のセンサーが反射した又は散乱した光の強度をサンプリングすることを特徴とする、請求項４０に記載のセンサーユニット。
【請求項４２】
前記第２のセンサーが温度センサーであることを特徴とする、請求項４１に記載のセンサーユニット。
【請求項４３】
前記センサーユニットが前記集積回路処理装置に配置され、処理を受けている間に、前記温度センサーがリアルタイムモードで温度をサンプリングすることを特徴とする、請求項４２に記載のセンサーユニット。
【請求項４４】
前記温度センサーが定期的に又は継続的に温度をサンプリングすることを特徴とする、請求項４３に記載のセンサーユニット。
【請求項４５】
前記第２のセンサーが圧力センサーであることを特徴とする、請求項３４に記載のセンサーユニット。
【請求項４６】
前記第２のセンサーが光度センサーであることを特徴とする、請求項３４に記載のセンサーユニット。
【請求項４７】
前記第２のセンサーが化学センサーであることを特徴とする、請求項３４に記載のセンサーユニット。
【請求項４８】
前記第２のセンサーが表面張力センサーであることを特徴とする、請求項３４に記載のセンサーユニット。
【請求項４９】
前記第２のセンサーが表面応力センサーであることを特徴とする、請求項３４に記載のセンサーユニット。
【請求項５０】
前記第２のセンサーが表面プロフィルセンサーであることを特徴とする、請求項３４に記載のセンサーユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
集積回路製造は、例えばフォトリソグラフィー、エッチング処理、ストリップ、拡散、イオン注入、堆積、及び化学機械的平坦化（化学機械研磨すなわち「ＣＭＰ」としても知られる）といった一連の処理工程又はステージから成る。各工程又はステージで、処理及び処理全体、個別の処理、及び個別の処理間の相互作用及び一体化を行う装置を監視するための検査及び測定が行われる。
【背景技術】
【０００２】
通常集積回路製造工程を支えるものは、例えば材料供給、廃棄物処理、支持、物流管理及び自動化といった複雑な構造基盤である。集積回路製造工程は、世界で最も清潔な環境の１つを利用する傾向にある。
【０００３】
集積回路は通常、一般にウエハとして知られる半導体基板上又は内に作られる。ウエハは、４インチから１２インチの径と２分の１から４分の３ミリメートルの範囲の厚さを有する実質的に円形で薄いディスクである。製造工程の間に、材料すなわち層が、集積回路を形成するためにウエハ上に又はウエハ内に加えられ、処理され及び／又はパターンを焼き付けられる。
【０００４】
図１に関連して、集積回路を製造するのに用いられる装置が、機能面で、２つのカテゴリーに分類される。
・処理装置（「ＰＥ」）：この型の装置は物理的又は化学的変化をウエハに対して作り出す；例えばフォトリソグラフィー、エッチング処理、ストリップ、拡散、イオン注入、堆積及び／又は化学機械研磨（「ＣＭＰ」）を行うのに使用される装置である。
・監視装置（「ＭＥ」）：この型の装置は、とりわけ処理が規格に従って動作したことを確かめるために、処理された製品又はテストウエハ上のある一定のパラメータを測定する及び／又は分析する。すなわち、ＭＥｓは処理の完全性を測定する、評価する及び／又は分析する。例えば、ＭＥｓは導電不具合検査、表面分析、光学又は他の型の顕微鏡検査に使用される装置を含む。特に、ある一定のＭＥｓは測定サンプルウエハに対する変化を引き起こす又は変化を必要とする。例えば、ＳＥＭはサンプルウエハのプロフィルを分析するために断面にされた測定サンプルウエハを必要とする。実際、これらのサンプルは、製品ウエハに代わる特別なテストウエハである。
【０００５】
一般に、従来の監視装置は以下のサブシステム又は部品から成る。
１．ソースユニット：すなわち、ソースユニットは、測定サンプルウエハに対する質問（例えば、電磁波、荷電粒子、電界及び電流など）の技術及び構造を生成する及び指図するユニットである。質問の技術は、測定されるパラメータに左右される。例えば、限界寸法（「ＣＤ」）として知られる集積回路上に作られる特徴の最小寸法を測定するとき、電子ビームが使用され、集積回路製造に使用されるものと同じくらい小さい特徴を解明する。
２．感知ユニット：すなわち、ソースユニットからの／による質問に対する測定サンプルの反応をサンプリングする、感知する、検知する及び／又は測定する装置又は回路系である。感知ユニットは、例えば温度、光センサー、イメージセンサー、荷電粒子センサー、電圧及び電流計測器、及び／又は検知器を含む。ＳＥＭを使用してＣＤを測定する例示では、ウエハから反射される又は散乱される電子ビームが集束されて、ウエハ表面上の特徴又はプロフィルの解像度の高い像を形成する。
３．分析及びユーザーインターフェースユニット：すなわち、感知ユニットにより収集された情報を分析する汎用又は専用コンピュータ、アルゴリズム及びソフトウエアに頼り、その結果を例えば処理技術者又は高レベルの生産管理及び分析ソフトウエハに適切なフォーマットで提示するユニットである。
４．ウエハ処理ユニット：すなわち、例えば装填ウエハ、非装填ウエハ、調心ウエハ及び調整ウエハを含む大抵のウエハフォーマット内の測定サンプルを処理することに関与するユニットである。
【０００６】
処理の完全性を査定するにあたって測定される又は検査される異なるパラメータの数を考えると、通常の半導体製造設備に用いられる多くの異なる型のＭＥｓが存在する。ＭＥｓは、その処理を特徴付けるために使用される１つ又はそれ以上のパラメータを検知する、検査する又は測定するために異なる物理的原理を利用する。例えば、薄膜厚を測定するツールは、例えば偏光解析法、反射率測定法、又はシート抵抗を利用してウエハ上に堆積される薄膜を測定する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここには多くの発明が記述され及び示されている。１つの側面では、本発明は、１つ、いくつか又はすべてのＭＥｓの機能及び能力のいくつか又はすべてをウエハ又はウエハに似たものに組み込む。本発明では、ウエハ又はウエハに似たものはその状況及び経験を感知する、サンプリングする、分析する、記憶する及び／又は伝える能力を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これらの活性能力は、様々な異なる方法で実行される。１つの実施形態では、本発明による「活性」ウエハ又はウエハ様のものは、製品ウエハが同一のＰＥに送り込まれるのと実質上同一の方法でＰＥに配置される。ＰＥは、典型的な製品ウエハを処理するのと同一の又は実質上同一の方法で「活性」ウエハ又はウエハ様のものを処理する。さらに、「活性」ウエハ又はウエハ様のものは製品ウエハと同一の又は実質上同一の方法でＰＥを抜け出る。「活性」ウエハ又はウエハ様のものはここではウエハ内装置（「ＥＩＷ」）と呼ばれる。
【０００９】
本発明のある一定の実施形態では、ＥＩＷは、ＰＥを抜け出たあとに、起動する又は以前の処理（例えば堆積処理）の結果としてＥＩＷに対し行われた変化又は変更に関連するある一定のパラメータを感知する、サンプリングする、決定する及び／又は提供することができる。さらに、ＥＩＷはその処理の効果を分析し、その代表的な情報を処理ユニット（例えば、汎用コンピュータ）に記憶する及び／又は伝える。例えば、ＥＩＷが化学気相堆積（「ＣＶＤ」）処理を実行するＰＥに堆積され、その処理を「経験する」場合、ＥＩＷがＰＥから取り除かれたあとに、ＥＩＷはＣＶＤ処理で堆積された層の厚さを、ＥＩＷの表面上の１つ、いくつか又は多くの場所で感知する、サンプリングする、分析する、記憶する及び／又は伝える。この情報は、ＣＶＤ，ＰＥが規格内で適切に行っているか又は規格外で行っているかどうか、及びどのようにしてそれが規格内であるか規格外であるか及びどこが規格内であるか又は規格外であるかを決定するために使用される。このようにして、ＥＩＷはとりわけ、同一のＣＶＤ堆積層の厚さを測定するために設計されたＭＥの機能及び能力を提供している。
【００１０】
ある実施形態では、ＥＩＷは所定の処理をＰＥ内で受けている間にその機能を実行する。これに関して、ＥＩＷは製品ウエハにより経験されるのと同一の又は実質上同一の処理工程又はステージの間に、その「経験」（すなわち、サンプリングされた、測定された、検知された及び／又は分析された情報）を感知する、サンプリングする、測定する、検知する、分析する、記憶する及び／又は伝える。例えば、ＥＩＷがＣＶＤ処理を行うＰＥに配置される場合には、ＥＩＷは堆積された層の厚さをＥＩＷの基板上の１つ、いくつか又はすべての場所で感知する、サンプリングする、測定する及び／又は検知する。ＥＩＷはその処理を通じての一瞬、複数の所定の又は様々な時点、又は継続的にその厚さを感知する、サンプリングする、測定する及び／又は検知する。
【００１１】
ＥＩＷはまた、その情報を記憶する及び／又は例えばコンピュータ及び／又はＰＥによる詳細な分析のために、その情報を対外的に（例えば、無線送信技術を介して）伝える。この情報は、例えばＣＶＤ，ＰＥが規格内で動作しているか、又は規格外で動作しているかを決定するために用いられる。
【００１２】
１つの側面では、本発明は、ＭＥの１つ、いくつか又はすべてを、現在のところ従来のＭＥで行われるこれらの機能の１つ、いくつか又はすべてを行う適切な回路、構造、材料、能力及び／又は知性を有するＥＩＷに縮小する又は削減する装置、システム及び技術である。このようにして、少なくとも一部の産業構造基盤の資本設備が削減される、最小化される、及び／又は効果的に又は実際的に取り除かれる。
【００１３】
本発明のＥＩＷは、以下の利点の１つ、いくつか又はそのすべてを提供する。
・原位置の、全包括的なシステムレベル監視。これに関して、処理が行われている間にＥＩＷは感知し、及び／又は記憶し、及び／又は伝え、収集された処理情報は原位置にある。
・時間系列の記録。処理情報は処理中の異なる時点で収集され、従って事象の時間系列を記録することができる。
・リアルタイム又はほとんどリアルタイムのフィードバック。ある一定の実施形態では、ＥＩＷは処理が行われているときに情報を収集し、その情報はリアルタイムで分析され、処理結果を高める及び／又は最適化する処理状況の調節のために、リアルタイムでＰＥに提供される。
・多くの現存するＰＥ構造基盤とのシームレス統合。多くのＰＥは製品ウエハ又は他の製品基板を取り扱う及び処理するために設計され、ＥＩＷは製品ウエハ又は製品基板と同一又は実質上同一の形状因子、重量、及びその他の機械的及び物理的特徴を有するように作られるので、製造の流れにＥＩＷを導入することにより、現存する製造構造基盤に対して、もしあれば、最小の変化が引き起こされる。
【００１４】
かさねて、ここには多くの発明が記述され、及び示されている。この要約は本発明の範囲を網羅しているわけではない。さらに、この要約は本発明の限界を意図しているわけではなく、そうした方法で解釈すべきではない。本発明のある一定の実施形態、特徴、特性及び利点がここに記載されている一方で、本発明の多くの他の、及び異なる及び／又は同様の実施形態、特徴、特性及び／又は利点が、以下の記述、図面及び請求項から明らかであることを理解されたい。
【００１５】
以下の記述の中で、参照符号が添付の図面に付けられる。これらの図は本発明の異なる側面を示し、必要に応じて、異なる図面の似ている構造、部品、材料及び／又は要素には同様の符号が付けられる。これら具体的に示された以外の構造、材料、部品、回路系、流動体、技術及び／又は要素の様々な組み合わせが意図され、及び本発明の範囲内であることが理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
１つの側面では、本発明は、ウエハ、ウエハに似た基板又はプラットフォーム上又は内に配置された及び／又は組み込まれた所定のソース及び／又はセンサーを有し、製品ウエハ（すなわち、その上に製造された実際の集積回路を有するウエハ）が、例えば集積回路処理装置又は集積回路製造装置といった処理装置又は製造装置で別のやり方で経験するのと同一の又は実質上同一の環境での特定の処理の間に、ある一定のパラメータをサンプリングする、感知する、検知する、特徴付ける、分析する及び／又は検査するウエハ内装置（「ＥＩＷ」）である。
【００１７】
１つの実施形態では、ＥＩＷはウエハ又はウエハに似たものである。ＥＩＷがウエハに似たものであるとき、ＥＩＷは製品ウエハとは異なる物理的形状因子を有する。しかし、処理装置はそのハードウエア及び／又はソフトウエアに対して不利な変更をしないこうしたＥＩＷを取り扱う。例えば、ＥＩＷがＣＶＤ処理を監視する回路系、センサー及び／又はソースを含む場合には、ＥＩＷは製品ウエハと同一の又は実質上同一の平面寸法及び形状を有するが、（わずかに）厚い。こうして、ＥＩＷは厚いウエハのように「ふるまい」、堆積装置は、装置に対してほとんど又は全く変更しないＥＩＷを取り扱う。
【００１８】
本発明のある一定の実施形態では、ＥＩＷはウエハに似たプラットフォーム上又は内に組み込まれたソースを含むが、組み込まれたセンサーは含まない。この型のＥＩＷは「ソース−ＥＩＷ」として知られている。このようにして、ＭＥの複雑性は大いに削減される、というのは、ＭＥは顕著な情報を回復するセンサーだけを必要とするからである。さらに、ソース−ＥＩＷは（内部又は外部の）センサーにより受信され、測定され、サンプリングされ、感知され及び／又は記録される質問信号を生成するソースを含む。ソース−ＥＩＷは従来では利用できない情報を提供する、というのは、それは処理を監視するために、例えば処理を受けた表層構造又は表面の下に配置されるソースを含むからである。
【００１９】
例えば、１つの実施形態では、ソース−ＥＩＷはウエハに似たプラットフォーム内に又はその上に組み込まれた発光要素（例えばＶＣＳＥＬ又はＬＥＤ）アレイを含む。これらのソースは、光を「下」（すなわち、ウエハに似たプラットフォーム内）からウエハの表層構造に方向付けるために用いられる。関連するＭＥは、このソース−ＥＩＷと連動して、（任意の散乱及び／又は干渉後の）光を感知する、検知する、サンプリングする及び／又は測定するために、及び例えばスパンオンフォトレジストといった表層又は表層構造を分析するために使用される。
【００２０】
本発明の別の実施形態では、ＥＩＷはウエハ基板上又は内に組み込まれたセンサーを含むが、組み込まれたソースは含まない。この型のＥＩＷは、「センサー−ＥＩＷ」として知られている。ソース−ＥＩＷのように、センサー−ＥＩＷはＭＥの費用及び複雑性を削減するだけでなく、従来では利用できない情報も提供する。
【００２１】
例えば、センサー−ＥＩＷはウエハに似たプラットフォーム上又は内に組み込まれたイメージセンサーを含む。センサー−ＥＩＷはリソグラフィー装置（例えば光学ステッパー又はスキャナ）内に配置され、製品ウエハの表面上に別の方法で投影される空間像の光度及びイメージパターンを直接感知する、サンプリングする及び／又は測定する。特に、こうしたセンサー−ＥＩＷは、「リソグラフ及びマスク検査の装置と方法」（「System and Method for Lithography and Mask Inspection」）というタイトルの出願Ｎｏ．１０／３９０，８０６（今後は「´８０６出願」）に記載される及び／又は示される任意のイメージセンサー又はシステムであり、それはその全体がここに参照として盛り込まれている。さらに、こうしたセンサー−ＥＩＷは、´８０６出願に記載された及び／又は示された任意の方法、技術及び／又は適用を行う、又はそれらに使用される又は取り入れられる。
【００２２】
センサー−ＥＩＷはまた、表面から突き出る、それ故、平坦でない表面地形を含む部分を作り出す回路系及び部品を含む。その回路系及び部品は、装置内で（自動的に又は手動で）取り扱われるウエハに似たものの上に配置される。従って、こうしたＥＩＷは、製品ウエハに似た形状因子及び／又はプロフィルを有する基板を含み、製品ウエハと似た方法で取り扱われ、及び装置の構造に最小限の変化を与えて又は変化を与えず適切なウエハ処理装置内で用いられる又はそこに配置される。
【００２３】
センサー−ＥＩＷの別の例は、処理工程の間に使用される所定の化学薬品（例えば、腐食液）の濃度を測定する、検知する、及び／又はサンプリングするウエハ基板内又はそれ上に組み込まれる複数のセンサーを有するＥＩＷである。化学薬品の濃度に加え、センサーはまた、処理中のウエハの表面上、ウエハ表面全域、又はウエハ表面の選択された又は様々な場所での化学薬品の濃度分布も測定する、検知する、及び／又はサンプリングする。
【００２４】
本発明の別の実施形態によるＥＩＷは、ソース及びセンサー、すなわち、センサー−ＥＩＷとソース−ＥＩＷのサブシステム、部品、能力及び機能の組み合わせを含む。このようにして、ＥＩＷはさらに完全な検査装置、データ収集装置及び分析装置となる。
【００２５】
図２、図３Ａ及び図３Ｂに関連して、１つの実施形態では、１つの実施形態によるＥＩＷ１０は、ＥＩＷの表面のプロフィル、又はその一部又はその部分を収集する、サンプリングする、検知する及び／又は測定する１つ又はそれ以上の表面プロフィル測定モジュール１２を含む。表面プロフィル測定モジュール１２は、基板１４上又は内に配置される。さらに、制御及びインターフェース回路系１６もまた基板１４上又は内に配置される。このようにして、回路系１６はＥＩＷ１０の表面のプロフィル、又はその選択された又は所定の部分のサンプリング、検知及び／又は測定を容易にする、監視する、着手する及び／又は制御する。
【００２６】
１つの実施形態では、表面プロフィル測定モジュール１２は、質問技術として異なる波長の光又は電磁波を用いる。例えばＥＩＷ１０は、ＥＩＷ１０の基板１４上又は内に組み込まれる又はパッケージ化される光源１８ａ−ｃ（例えば、垂直キャビティ面発光レーザー（「ＶＣＳＥＬ」）又は発光ダイオード（「ＬＥＤ」））を使用する。本実施形態のＥＩＷ１０はまた、光センサー２０ａ−ｏ（例えば、ＣＭＯＳイメージセンサー、ＣＣＤイメージセンサー又は光ダイオード）も含む。
【００２７】
ＥＩＷ１０はまた、例えば、製造／処理の間にＰＥにより堆積される更なる表層又は表層構造２４を引き受ける及び／又は受け取る所定の表層又は表層構造２２（例えば、光伝搬及び／又は散乱を容易にする媒体）も含む。製造中に堆積される更なる表層（又は表層構造）２４は、検査中の堆積処理及び／又はＰＥを特徴付ける、分析する、検知する、検査する、サンプリングする及び／又は感知するために、堆積中又は堆積後に定期的に、断続的に又は継続的に監視される、分析される、サンプリングされる及び／又は検知される。
【００２８】
図３Ａ及び図３Ｂに関連して、表層又は表層構造２２は、光源１８ａ−ｃ及び光センサー２０ａ−ｏに接して、又はそれら上に堆積された又は覆われた誘電性の材料（例えば、数１０ミクロンの桁の厚さのＳｉＯ２又はＳｉ３Ｎ４）の層である。動作中、表層又は表層構造２２は、ソース１８ａ−ｃからの光２６が表面に向かって進み、表層又は表層構造２４により下方に反射／散乱され、及びその後センサー２０ａ−ｏにより検知されるための体積を提供する。センサー２０ａ−ｏに対するソース１８ａ−ｃの位置は、表層構造２４の情報が、センサー２０ａ−ｏにより測定される、サンプリングされる、感知される及び／又は検知される光２６の強度からサンプリングされる、感知される、検知される、抽出される、決定される又は分析されるように設計される。
【００２９】
ソース１８及び／又はセンサー２０の配列、配置、材料及び型は、所定の又は特定の環境でのＥＩＷ１０の動作を高めるために適切に選択される。実際、表層又は表層構造２２（例えば、誘電体媒質）もまた、ＥＩＷが実行される所定の状況又は環境に適合するように適切に選択される。例えば、所定の表層又は表層構造２２は、光２６が表層又は表層構造２４上に入射し、その後測定される前に光２６の伝搬を案内する及び／又は形作るためにパターンを焼き付けられる。
【００３０】
さらに、格子構造が表層又は表層構造２２内に又はその上に組み込まれ、それにより媒体が光の進行のための体積だけでなく、光回折のための体積も提供する。このようにして、表層又は表層構造２４から反射される光は、回折により提供された更なる情報を使用して分析される及び／又は測定される。
【００３１】
さらに、ある一定の実施形態では、ＥＩＷ１０は音響光学変調（「ＡＯＭ」）技術を用い、それは、屈折率格子が動的に変化することを特徴とする。例えば、ＡＯＭモジュールがＥＩＷ１０内又はそれ上に組み込まれる場合には、制御及びインターフェース回路系１６がＡＯＭモジュールを制御するために使用され、それに応じて、複数の異なる音波を駆動して複数の異なる格子構造（例えば、格子の周期及び振幅）を引き起こす。このようにして、センサー２０は表層構造２４の応答を感知する、サンプリングする、測定する、収集する及び／又は検知する。
【００３２】
さらに、所定の表層又は表層構造２２（例えば、誘電体媒質）は、同一の又は異なる材料の複合層から成る。複合誘電体構造は、検査を受けている製造処理の間にＥＩＷ１０上に堆積される、形成される、又は修正される表層又は表層構造２４に関する更なる情報を提供するためにパターンを焼き付けられる。
【００３３】
１つの実施形態では、ソース１８により出力された光の強度が、表層又は表層構造２４に対して異なる照明条件を提供するために変更される、修正される、変化する及び／又は変調される（光源要素間の相対的強度を含む）。さらに、別の実施形態では、複数のソース１８ａ−ｃにより出力される光の相対的な強度は、表層又は表層構造２４に対して依然異なる照明条件を提供するために変更される、修正される、変化する及び／又は変調される。センサー２０により収集される、測定される、検知される及び／又はサンプリングされる情報は、その照明条件下で、表層又は表層構造２４を特徴付けるために、例えば、検査を受けている処理の間に堆積される、加えられる、又は修正される表層又は表層構造２４の厚さ及びプロフィルを特徴付けるために、（例えば、適切な分析ソフトウエア又はアルゴリズムを使用する外部又はウエハ外コンピュータを介して）分析される。
【００３４】
引き続き図２、図３Ａ及び図３Ｂに関連して、ある一定の実施形態では、ＥＩＷ１０は複数のソース１８及び／又は複数のセンサー２０、例えば、ソースアレイ及び／又はセンサーアレイを含む。図３Ａ及び図３Ｂに示される複数のソース及びセンサーは、ｘ及びｙ方向に複製され、二次元アレイを形成する。このようにして、ＥＩＷは表層又は表層構造２４の空間分布を収集する、サンプリングする及び／又は測定する。
【００３５】
注目すべきは、図２、図３Ａ及び図３Ｂに参照されるＥＩＷ構造が、ソースだけ又はセンサーだけを有するように容易に変更され、それ故上述のような対応する「ソース−ＥＩＷ」及び「センサー−ＥＩＷ」を作り出すことである。ＥＩＷの他の全ての記載（例えば、格子層２２）は依然適合する。「ソース−ＥＩＷ」及び「センサー−ＥＩＷ」に関連する上述の利点も適合する。
【００３６】
エンドポイントモード及び／又はリアルタイムモードを使用するＥＩＷ
本発明のいくつかの実施形態では、ＥＩＷはエンドポイントモード及び／又はリアルタイムモードを実行する回路系及び技術を用いる。
【００３７】
エンドポイントモードでは、本発明のＥＩＷは、製品ウエハがＰＥ処理の間に経験するのと同一の又は実質上同一の状況を経験する又は同一の処理を受ける。処理が完了した後、ＥＩＷ上の物理的及び／又は化学的変化の最終結果が測定される、検知される、サンプリングされる、決定される及び／又は分析される。例えば、ＣＶＤ堆積処理の完了後、ソース及び／又はセンサーが誘電体層（例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２））又は導電層（例えば、大量にドープされたシリコン又はアルミニウム）の堆積層の厚さを測定する。従って、エンドポイントモードでは、ソース及び／又はセンサーは、処理の間に、パラメータ（例えば、温度、圧力、光度、化学成分、濃度及び／又は密度、表面張力、応力、成分及び／又は外形、電圧、及び／又は電流）又はその変化を測定する、検知する、感知する、サンプリングすることなくその処理の最終結果を測定する、検知する、感知する、サンプリングする、決定する及び／又は分析する。
【００３８】
図４Ａから図４Ｄに関連して、リアルタイムモードでは、ＥＩＷ１０は処理の実行の間（つまり、測定されたパラメータの時間系列）に、検査中のパラメータ、例えば堆積された層の厚さの変化を時間の関数として監視する、測定する、検知する、感知する、サンプリングする、決定する、分析する及び／又は記録するために使用される。こうして、リアルタイムＥＩＷ１０は、ＥＩＷ１０がＰＥにより「処理」されている間に使用できる及び／又は作動するリアルタイムセンサーユニット２８を含む。これに関して、ＥＩＷ１０はリアルタイムセンサーユニット２８（すなわち、ソース及び／又はセンサー）にリアルタイムの処理「経験」を測定、検知、感知、サンプリング及び／又は記録させることができる。処理工程の終わりで（又は処理工程中）、ＥＩＷ１０は処理経験又は処理結果を反映する又はそれの代表なデータを提供する。（実際のパラメータの又はそのパラメータの代表的な）データはコンピュータ、プロセッサ及び／又は制御装置３０に（例えば、有線、無線及び／又は光学技術を介して）出力され、及び例えば、処理経験の時間系列を再構築するために分析される。
【００３９】
例えば、表面レジストのプロフィルを測定するセンサー及び／又はソース（及び関連する回路系）を有するＥＩＷは、レジストのプロフィルの堆積及び展開の時間系列を示す、記載する及び／又は特徴付けるために使用されるデータを（リアルタイムで又は処理の終わりに）出力する。ある一定の実施形態では、時間系列は全体の処理時間又はその部分を表す。こうした情報は処理開発技術者に処理への見識を提供し、それ故処理又はＰＥのよりよい、又はより精確な又は具体的な特徴付け及び調整を容易にする。
【００４０】
引き続き図４Ａ及び図４Ｂに関連して、１つの実施形態では、ＥＩＷ１０は処理の間に電力を供給される、利用できる又は動作できる部品又は回路系を含む。これに関して、ＥＩＷ１０は電力を外部から受け取る、又はＥＩＷ１０の基板１４上に配置される内蔵型及び／又は組み込まれた電源、例えばバッテリー３２を含み、配置された及び／又は組み込まれたソース及び／又はセンサーをオンにする、連動させる又は使用可能にする。バッテリー３２は再充電でき、ＥＩＷ１０に埋め込まれる薄い形状因子である。ＰＥに及ぼす混乱を最小限にするために、電源（例えば、バッテリー３２）をＥＩＷ１０上又は内に含み、それによりＥＩＷ１０が更に内蔵型の装置及び／又は自給自足型の装置となることが有益である。
【００４１】
別の実施形態では、電力は有線技術又は無線技術を介してＥＩＷ１０に提供される。例えば、電力はＰＥから得られる。
【００４２】
別の実施形態では、リアルタイムＥＩＷはデータ記憶装置３４及び／又は通信回路系３６を含む。もしリアルタイムＥＩＷが、別個のデータ又はある一定の測定の時間系列を代表するデータを感知する、サンプリングする、測定する及び／又は収集するために使用されるならば、そのデータはデータ収集／取得の間に、後の回復又は送信のために、データ記憶装置３４、例えば、ＤＲＡＭ又はフラッシュのような半導体メモリに記憶される。さらに、ある一定の実施形態では、データはＥＩＷからリアルタイム（又はほとんどリアルタイム）で通信回路系３６を介してコンピュータすなわち制御装置３０又は外部データ記憶装置（図示せず）といった外部装置へダウンロードされる。このリアルタイム（又はほとんどリアルタイム）通信リンクは、無線、有線及び／又は光学技術を使用して実行される。
【００４３】
ＥＩＷが有線通信技術を用いる場合には、ウエハに似た基板又はプラットフォーム上に配置されるソケット又はコネクタ３８が外部通信のための装置を提供する（図４Ｂ参照）。ソケット又はコネクタは信号、電力及び接地ピンを含む電気コネクタであり、その際信号は専用の又は一般のプロトコル（例えば、ＲＳ−２３２）を使用して高電圧と低電圧の連続により送信される。データ記憶装置３４が用いられるこれらの実施形態では、記憶されたデータは、上述のように無線、有線及び／又は光学技術を使用して実行される通信リンクを介してＥＩＷからとり出される。
【００４４】
注目すべきは、更なる回路系が無線、有線及び／又は光学通信技術の帯域幅の問題に適合するように実行されることである。例えば、ＥＩＷと外部装置（例えばコンピュータ）間の通信は、センサーによるデータ収集の帯域幅ほど高くない光学の、有線の及び／又は無線の所定帯域幅を経由する。こうして、適切な回路系（例えば、データを圧縮する及び／又はデータをバッファに格納するデータ圧縮回路系４０）がＥＩＷ１０上又は内で実行され、所定の通信技術に適合させる。
【００４５】
ＥＩＷ１０が、例えば測定されたパラメータの時間系列の代表的なデータのリアルタイム通信を行う回路系を含む場合の実施形態では、ＥＩＷ１０はリアルタイムフィードバック、すなわち処理及び／又はＰＥのリアルタイムの適合、調整及び／又は制御を容易にする。例えば、ＥＩＷがＣＭＰの間に膜厚を測定するために用いられる場合には、ＥＩＷ１０は、ＥＩＷ１０の基板１４の表面全域の膜厚分布のフィードバックをリアルタイムで提供する。これらの実施形態により、ＰＥがウエハのある一定の領域の圧力を調節することが可能となる、又は研磨が望ましい規格に到達する又は達成したときに処理が止まる。
【００４６】
注目すべきは、ある一定の実施形態では、無線通信方法がＰＥの動作に対する混乱を最小限にすることである。これは、特に、ＰＥが通信手段を含まない及びＥＩＷが、実際問題として、こうした制約のある環境を妥協して解決することを妨げる処理制約下にあるという状況の場合である。
【００４７】
リアルタイムのデータ取得及び／又は分析を容易にするこれらの実施形態では、ＥＩＷ１０はＰＥの生産及びその装置を使用して製造される集積回路の品質、生産及び費用を向上させる又は最適化するために用いられる。ＰＥからセンサーへ、その後（データを処理する及び／又は修正手段又は応答手段を決定する）コンピュータへ、その後装置へ戻る制御ループは、処理及び／又はＰＥの向上又は最適化を容易にする型の制御ループである。これに関して、本実施形態のＥＩＷ１０により、ＰＥ及び／又は処理の断続的な、定期的な及び／又は継続的な調節及び／又は適合が可能となる又は促進される。つまり、ＰＥ及び処理は、ＥＩＷ１０が装置に入る及び出る、及びその装置により処理を受けるときに調整される又は適合される。
【００４８】
注目すべきは、いくつかの又は全てのリアルタイムデータ分析が、ＥＩＷ上に置かれた回路系及び装置、例えば制御装置１６により行われることである。こうして本実施形態では、外部コンピュータすなわち制御装置３０が回避される。これはデータ分析が計算上広域でないときに特に有益である。
【００４９】
さらに、別の実施形態では、いくつかの又は全てのリアルタイムデータ分析はＰＥ装置により実施される又は行われる。本実施形態では、外部コンピュータすなわち制御装置３０及びＥＩＷ上のデータ分析機能は不必要である。
【００５０】
更に注目すべきは、ＥＩＷがリアルタイムモード及びエンドポイントモードの実行を容易にする回路系を可能にすること及び／又は装備することである。このようにして、両モードの動作及び／又は分析が利用できる。
【００５１】
複数のパラメータをサンプル及び／又は記録する複数のセンサー及び／又はソースをもつＥＩＷ
図５Ａから図５Ｅに関連して、本発明の別の実施形態によるＥＩＷ１０は、同一のパラメータ及び／又は異なるパラメータを測定する複数の異なる型のセンサー、例えば、物理的、化学的、光学的及び／又は電気的パラメータを測定する、感知する、サンプリングする、及び／又は検知するセンサーを含む。実際、センサーはＥＩＷ１０の基板又はプラットフォーム１４上のアレイに配置される又は所定の又は任意のパターンに配される。例えば、ＣＭＰといった複雑な処理では、化学成分及び／又は濃度、ウエハ上に印加される圧力、及び／又は残っている金属膜厚を含む複数のパラメータを同時に監視することが有益である。さらに、同様の又は同一の情報を得るために複数の及び／又は異なる光源（例えば、複数のＬＥＤデバイス及び／又は複数のＶＣＳＥＬアレイ）を提供することが有益である。
【００５２】
注目すべきは、例えば電力供給技術及び回路系の論議、及び通信リンク、通信技術及び通信回路系の論議が、本発明のこの側面に完全に適用できることである。簡潔にするために、これらの議論は繰り返さない。
【００５３】
ＥＩＷの集積化及びパッケージ化
本発明のＥＩＷは、モノリシック構造（つまり、ウエハ内に一体化され及び同一の元のウエハ基板上に製造される回路系、センサー及び／又はソース）から成る、又はウエハに似たプラットフォーム内又はその上でパッケージ化される及び相互結合される個別部品（つまり、センサー、ソース、回路部品）、又はその組み合わせ（つまり、ウエハ内で組み込まれるいくつかの回路系、センサー及び／又はソースとウエハ上で組み込まれるいくつかの部品の混合装置）から成る。
【００５４】
モノリシックＥＩＷは、例えば、ＶＬＳＩ又はＬＳＩ集積技術を使用して基板内に組み込まれる電子機器（つまり、センサー、ソース及び／又は関連する制御、送信及び／又は記憶電子機器）を含む。現在の技術状況を考えると、電源（もしあれば）及び／又はコネクタ（もしあれば）は、個別の部品として組み込まれる可能性が高い。実際、１つの実施形態では、ＥＩＷのプロフィルを最小限にするために電源が基板の空洞、孔又は切り出しに配置される。（例えば、上述のように、ここに参照として盛り込まれている´８０６出願を参照のこと）。
【００５５】
注目すべきは、ＥＩＷ１０の複雑性及び費用を削減するという理由で好ましい方法である個別方法及び混合方法では、基板（又はその部分）が、典型的な製品ウエハのような形状をしたプリント基板のようになることである。上述のように、個別又はハイブリッド実施形態では、ある一定の電子機器が個々に及び分離して作られる。これらの個別部品はＥＩＷの基板上に組み込まれる前にパッケージ化される又はパッケージ化されない。実際、ＥＩＷのある一定の電子機器が個別部品から成る状況では、ＥＩＷのプロフィルをさらに最小化するために、表面実装型デバイス、パッケージ化されていない金型及び又は基板の空洞、孔又は切り出しを用いることが有益である。従って、個別型及びハイブリッド型のＥＩＷのある一定の実施形態では、ＥＩＷは実際の製品ウエハより厚いが、処理装置により（手動で又は自動的に）取り扱われ及び処理され、ほとんど又は全く装置に変化を与えない範囲の厚さである。
【００５６】
従って、要するに、本発明のある一定の実施形態によるＥＩＷは、ほとんど製品ウエハのようにＰＥ内での実行を容易にするプロフィル（例えば、高さ及び形状、及び適切であれば平面度）を含み、処理中には、製品ウエハのそれと実質上同じような形状又は外見を維持する。さらに、ウエハ形状のプラットフォーム又は基板により、処理装置のロボット利用のローダーによる自動的な取り扱いが可能となる。さらに、電力は、（再充電式又はそれ以外の）バッテリー及び／又は処理装置によりセンサー及び／又はソースに供給される。そしてデータ／コマンド送信は、有線、無線及び光学技術を使用して達成される。
【００５７】
再利用可能なＥＩＷ
ある一定の実施形態では、ＥＩＷは再利用される又は再利用可能である。これに関して、所定の処理での使用後、ＰＥがＥＩＷ上で又は内で引き起こした又は作り出した物理的変化が、もしあれば、「逆になる」。このようにして、ＥＩＷは同一の又は異なる処理を特徴付けるために再利用される。例えば、ＥＩＷがレジスト開発処理を測定する及び／又は検査するために用いられた場合には、データ収集及びデータ分析の後に、開発されたレジストが取り除かれる（例えば、ストリッピングされる）。これに関して、レジストが取り除かれ、それによってＥＩＷの基礎を成す表面がさらされる。それはレジスト除去処理の間又はその後も損傷を受けていない状態である。こうして、レジストが除去された後、ＥＩＷは、例えば、別のスピンコートされたフォトレジスト処理を測定する及び／又は検査するために再び用いられる。
【００５８】
別の実施形態では、ＥＩＷは「消耗品」として取り扱われ、１回だけ又は数回使用され、その後廃棄される又はリサイクルされる。
【００５９】
ＥＩＷ基板、プラットフォーム又はワークピース１４
本発明の多くの側面が、基板が半導体ウエハである集積回路製造との関連で記述されてきた（又は記述される）。別の適用又は産業では、懸案事項の基板又は製造途中の製品は、異なる形状因子を持ち、異なる材料から作られる。例えば、フラットパネルディスプレイの製造では、基板又は製造途中の製品は高品質のガラス板である。ハードディスクドライブの部品の製造では、基板又は製造途中の製品はウエハに似ているが、集積回路を製造するのに使用されるもの以外の材料から成る。プリント基板（ＰＣＢ）の製造では、基板又は製造途中の製品は回路基板である。
【００６０】
従って、本発明は、本発明が実施される特定の適用の所定の基板の形状因子及び／又は材料を使用して実行される。こうした基板は、ここに記載された機能及び能力の１つ、いくつか又は全てを含む。実際、他の機能及び能力は本発明が実施される特定の適用に左右されることが望ましい。
【００６１】
例として、本発明によるＥＩＷは、マスク製造を分析するために実行される。簡潔に言うと、背景として、集積回路業界では、集積回路は（例えば、シリコン又はガリウムヒ素のような別の型の半導体から作られる）ウエハ上に製造される。製造工程の重要な段階は、マスクの製造である。光リソグラフィーでは、マスクは１つの側面上にパターンを焼き付けられたクロムが覆われた高品質のガラス（例えば、水晶）である。マスク製造後、クロム層は、製品ウエハ上で複製される回路パターン（又はその部分）の原本を含む。
【００６２】
本発明の１つの実施形態では、以前記述された特質／特徴の１つ、いくつか又は全てを有するＥＩＷが、マスク製造工程を監視するためにマスク又はマスク形状のものの中で実行される。これに関して、マスク又はマスクに似たものは、ＥＩＷの基板上又は内に組み込まれるセンサー、ソース、及び／又は測定／通信電子機器を用いて作られる。本実施形態のＥＩＷは「マスク−ＥＩＷ」として記載される。
【００６３】
１つの実施形態では、マスク−ＥＩＷはマスク製造中（例えば、電子ビームのマスク書き込み中及び／又はマスクレジストの焼付け中）に温度、温度分布、温度勾配及び／又は温度変動を監視するためにマスク上に又はその中に配置される又は組み込まれる温度センサーを用いて製造される。別の実施形態では、ＥＩＷはウェットエッチング処理中に腐食液の濃度及び／又は腐食液の強さを検知する、監視する及び／又は測定する化学センサーを用いる。
【００６４】
更に別の実施形態では、マスク−ＥＩＷは光センサー、光センサーアレイ、及び電子機器、通信機器及び電力を含み、それによりマスク−ＥＩＷがチャック又は投影リソグラフィーシステム（例えば、ステッパー又はスキャナ）のマスクステージ上に配置される。本実施形態は、光度分布及びリソグラフィー装置の照明又は光学サブシステムに関連する別のパラメータを測定するために使用される。原位置の調整、向上化及び最適化は上述のように達成される。
【００６５】
本発明は、製造工程又はＰＥを監視する複数のソース及び／又はセンサー及び／又は技術を使用して実行される。以下に記述するように、ＥＩＷ内に又はそれ上に組み込まれる多くの異なる型のソース及び／又はセンサーが（単独で又は組み合わさって）存在する。
【００６６】
シート抵抗の測定技術を用いて導電フィルムの厚さを測定するＥＩＷ
１つの実施形態では、ＥＩＷはシート抵抗を使用して材料の厚さを測定する、検知する、及び／又はサンプリングする。これに関して、導電膜のシート抵抗（Ｒｓ）は方形領域の抵抗として定義され、
Ｒｓ＝ρ／ｄ
で表される。ここで、ρは導電体の抵抗率、及びｄは膜厚である。
【００６７】
従って、抵抗率が既知である一定の材料には、膜厚はシート抵抗を使用して決定される。
【００６８】
シート抵抗の測定に対して、１つの実施形態では、本発明はvan der Pauw技術を用いる（例えば、ここに参照として盛り込まれているvan der Pauwによる１９５８年のPhilips Res. Repts.13,1-9に記載の「A Method of Measuring Specific Resistivity and Hall Effect of Discs of Arbitrary Shapes」及び、van der Pauwによる１９５８年のPhilips Tech. Rev.20,220-224に記載の「A Method of Measuring the Resistivity and Hall Coefficient on Lamellae of Arbitrary Shape」を参照のこと）。こうした測定に対して共通する形状は、大体方形のサンプルの４つの角に４つの電気接点を有する（例えば、図６を参照のこと）。
【００６９】
van der Pauw技術は、サンプルの厚さが均一又は実質上又は相対的に均一であり、接触領域が小さく、及び接点が全てサンプルの周辺上にあるならば、任意の形状のサンプルに適用できることがわかる。この場合、van der Pauwは
exp（−πＲＣＤ，ＡＢ／Ｒｓ）＋exp（−πＲＢＤ，ＡＣ／Ｒｓ）＝１
と、明示される。ここで、ＲＣＤ，ＡＢはＣとＤ間の電位差をＡからＢへ進む電流で割ることにより決定される抵抗、及びＲＢＤ，ＡＣはＢとＤ間の電位差をＡからＣへ進む電流で割ることにより決定される抵抗である。
【００７０】
測定された抵抗値ＲＣＤ，ＡＢ及びＲＢＤ，ＡＣを使用して、シート抵抗はvan der Pauwの方程式／関係を解くことにより決定される。既知の抵抗率を用いて、膜厚は決定される。注目すべきは、van der Pauw方法が、４探触子のシート抵抗測定技術としても一般に呼ばれることである。
【００７１】
図７Ａ及び図７Ｂに関連して、ＥＩＷ１０はシート抵抗測定技術を組み込む。特に、図７Ｂに関連して、ＥＩＷ１０は４つの探触子を伴うメタルパッド５２として示される複数のvan der Pauw似の構造を含む。本実施形態のＥＩＷ１０もまた、電源（例えば、バッテリー３２）、例えば、同期、クロック発生、メモリ管理、インターフェース管理、インターチップ通信、及び／又は較正及び補正（例えば、温度補正）を提供する制御及びインターフェース回路系１６を含む。制御及びインターフェース回路系１６はまた、ファームウェアが中に存在するマイクロプロセッサ、メモリデバイス、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、及び／又はＡＳＩＣを含む又はそれらから成る。
【００７２】
本実施形態のＥＩＷ１０はまた、測定電子機器、例えば電流源、電流測定、電圧測定、及びＡＤＣ／ＤＡＣ回路系／部品を有する電圧及び電流計測器５４も含む。さらに、データ記憶装置３４は、ＥＩＷ１０の基板上又は内に存在し、処理中に測定される、サンプリングされる、検知される及び／又は収集されるデータを記憶する。データ記憶装置３４はフラッシュメモリのような非揮発性メモリ又はＤＲＡＭのような揮発性メモリである。ＥＩＷ１０は有線、光学及び／又は無線送信技術を用いる。
【００７３】
注目すべきは、本実施形態によるＥＩＷ１０が、他の実施形態のように、例えばその望ましい使用に応じて調整されることである。つまり、ＥＩＷ１０は上述された回路系のいくつか又は全てを含む。例えば、電力及び通信は（上述のように）様々な異なる方法で実行される。簡潔にするために、これらの並べ替え及び議論は繰り返さない。さらに、本実施形態のＥＩＷはソース−ＥＩＷ又はセンサー−ＥＩＷである。
【００７４】
図８に関連して、１つの実施形態では、本実施形態のＥＩＷ１０は、基板１４内に部分的に「埋め込まれる」が、ＥＩＷ１０の表面上にさらされている４探触子構造５２を使用して製造される。これに関して、電極Ｃ及びＤが示されている。電極Ａ及びＢ（図示せず）は同一方法で実行される。監視される導電膜５６は、基板１４の表面に接して（又はその上に）配置され、電極Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤと電気的に接触する。このようにして、その配置がvan der Pauw構造又は４探触子構造５２を形成する。
【００７５】
導電膜５６の堆積又は研磨の間、ＥＩＷ１０は所定の、任意の又は定期的な時間間隔でシート抵抗を感知し、サンプリングし、測定し及び／又は検知し、及びそれ故膜厚及び膜厚対時間の配列を記録する及び／又は伝える。実際、シート抵抗は堆積処理又は研磨処理の一部又は全体で、定期的に又は継続的にサンプリングされる、測定される及び／又は検知される。このようにして、ＥＩＷは堆積処理又は研磨処理のさらに完全な特性を提供する情報を得る。
【００７６】
図９及び図１０に関連して、堆積された材料を、図８に示されたパッド構造の代わりに、又はそれに加えて、線／空間又は接点のような形状に形成する場合、堆積された材料のシート抵抗のサンプリング、測定及び／又は検知を容易にするＥＩＷ１０内又はそれ上に組み込まれたベースパッド５８を用いることが有益である。これに関して、組み込まれたベースパッド５８は、更なる材料６０の堆積の前にＥＩＷ１０により「提供される」。更なる導電材料６０は、ベースパッド５８上に堆積されて、ベースパッド５８と電気接触する望ましいパターンを形成する。
【００７７】
注目すべきは、任意の望ましいパターンが組み込まれたベースパッド５８上に形成されることである。
【００７８】
引き続き図９及び図１０に関連して、シート抵抗と膜厚の間の関係は、上述のvan der Pauw方程式から逸脱している。しかし、パッド５８と堆積層６０ａ−６０ｄ（図９）、６０ａ−６０ｅ（図１０（Ａ））及び６０ａ−６０ｔ（図１０（Ｂ））の両方のパターン及び既知の抵抗率を用いて、測定されたシート抵抗と膜厚間の関係は、第１原理の方程式（例えばマックスウェル方程式）を使用して導き出される及び／又は数的に解決される。
【００７９】
注目すべきは、シート抵抗を測定するために４探触子センサーを使用する多くの技術が存在することであり、そのすべてが、現在既知であろうとのちに開発されようと、本発明の範囲内にあると意図されていることである。例えば、図１１に関連して、４探触子技術は、電流が電極Ａ及びＢの間に印加／供給され、電圧降下が電極Ｃ及びＤ間で測定される場合に示される。その関係は、
ＲＣＤ，ＡＢ＝Ｒｓ＊（Ｌ／Ｗ）
で表される。ここで、ＲＣＤ，ＡＢはＣとＤ間の電位差をＡからＢへ進む電流で割ることにより決定される抵抗、ＬはＣとＤ間の距離、及びＷは導電線の線幅である。
【００８０】
注目すべきは、シート抵抗を監視するために構成されたＥＩＷ１０の適用が多数存在することである。例えば、その適用は（１）膜成長又は堆積（例えば、スパッタリング、ＣＶＤ、ＬＰＣＶＤ、及びＰＥＣＶＤ）処理の監視及び（２）研磨及びラップ仕上げ処理（例えば、ＣＭＰ）の監視を含む。
【００８１】
導電フィルム技術を用したＣＤの一様性と分布を測定するＥＩＷ
図１１の実施形態もまた、限界寸法（「ＣＤ」）測定用の電気テスト構造をサンプリングするために用いられる。上述のように、この構造を表現する関係は、
ＲＣＤ，ＡＢ＝Ｒｓ＊（Ｌ／Ｗ）
で表される。こうして、シート抵抗「Ｒｓ」が（例えば、テスト構造の近くに配されたvan der Pauwから）既知であり、ＣとＤの間の線の長さ「Ｌ」が既知である場合には、線幅はＲＣＤ，ＡＢの測定から決定される。この技術は、電気テストを使用して線幅を測定する半導体製造に広く使用される。
【００８２】
図１２に関連して、ＥＩＷ１０は線幅測定を決定する構造を含む。ＥＩＷ１０は複数の場所で、例えば、それぞれの線幅テスト構造付近に配置される関連する４探触子構造を伴うメタルパッド５２とともに、基板１４全域で、４探触子構造を伴うメタルパッド５２ａ−ｉのアレイ６２でテスト構造を含む。
【００８３】
ＥＩＷ１０は、図７Ａ、図７Ｂ、図８及び図９に関して上述されたように組み込まれた電極及び／又は電子機器（電流ソース、電流及び電圧計測器、及び制御機器）を含む。動作中、ＰＥは、内蔵型電極（つまり、電極Ａ−Ｄ）とともに、電気的線幅テスト構造を形成する更なる導電パッド６０を作り出す又は堆積させる。ＥＩＷ１０はまた、図７Ａ、図７Ｂ、図８及び図９の実施形態と連動して記載されたように、処理の後及び／又は処理中に、ウエハ全域の線幅分布を感知し、検知し、サンプリングし及び決定し、同時にそれを特徴付ける及び／又は分析する。
【００８４】
さらに、ＥＩＷ１０の内蔵型電極（電極Ａ−Ｄ）の場所は、所定の製品の特定の又は選択された場所又は部分のＣＤを測定するためにあらかじめ決められる及び／又は選択される。例えば、最先端のマイクロプロセッサ（つまり、所定の製品）のトランジスタに関連する１つ、いくつか又は全ての線の線幅を監視することが望ましい。測定される線及び関連する線幅の情報は、センサー５２ａ−ｇ又はＥＩＷ１０を「レイアウトする」ために用いられる。つまり、電極及びセンサー５２ａ−ｇの関連する電子機器は、指定された１つ又はそれ以上の線幅を測定するために空間的に位置決めされる又は配置される。これに関して、ＥＩＷ１０は特定の製品又は集積回路装置（つまり、マイクロプロセッサ）の製造で有利に実行されるＣＤ測定ツールとなる。それを行う１つの利点は、指定されたＥＩＷが、設計される及び製造される実際の回路を反映する情報を提供することであり、それは簡単なテスト構造だけを使用する測定からは利用できない。
【００８５】
ＥＩＷの別の実施例
本発明のＥＩＷは、幅広い種類の感知及び／又はサンプリングセンサー及び技術、例えば温度センサー、圧力センサー、電圧センサー、イオンセンサー、光センサー、及び／又は化学センサーを使用して実行される。これらのセンサー（及びアクチュエータ）のいくつかは半導体技術を基盤とし、それは本発明のＥＩＷのウエハ又はウエハに似たプラットフォーム上又は内の一体化を容易にする。こうした構造により、ＥＩＷが、現在の集積回路製造工程の実行によりよく適合するプロフィルを維持することが可能となる。
【００８６】
これらのセンサーの多くは、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術を基盤としている。これらのセンサーは、通常、集積回路製造に使用されるのと同様の処理を使用してシリコンウエハから又はそれ上に製造される。こうして、本発明のＥＩＷはウエハ又はウエハ形状の基板内又はそれ上に組み込まれるＭＥＭＳセンサー（及びアクチュエータ）を使用して実行され、処理の監視、測定及び／又はサンプリング機能を行う。
【００８７】
温度センサー
上述のように、本発明の１つの実施形態によるＥＩＷは温度センサーを含む。図１３Ａ及び図１３Ｂに関連して、ＥＩＷ１０の基板上又は内に配置された又は組み込まれた温度センサー６４ａ−ｅは、例えばマスク製造中に、温度分布、温度勾配及び／又は温度変動を検知する、サンプリングする、測定する、及び／又は監視するために用いられる。温度センサーは、例えばサーモカップル及びサーモ抵抗（サーミスタ）である。
【００８８】
サーモカップル
簡潔に言うと、背景として、２つの異なる金属（例えば、銅と鉄）が一緒に回路内に持ち込まれるとき、その接点は異なる温度で保持され、その後小さい電圧が発生し、電流がその間を流れる。
【００８９】
図１４に関連して、温度センサー６４は、温度Ｔａで感知接点６６を有し、及び温度Ｔｂで参照接点６８を有するサーモカップルを含む。高抵抗電圧計７０は、サーモカップルにより成長した電圧を測定する、感知する、サンプリングする及び／又は検知する。
【００９０】
開路電圧（つまり、無限の入力インピーダンスを伴う理想的な電圧計により測定される）は、温度差（Ｔａ−Ｔｂ）、及び２つの材料のゼーベック係数の差（Ｐａ−Ｐｂ）と関連し、及び以下の方程式
Ｖ＝（Ｐａ−Ｐｂ）（Ｔａ−Ｔｂ）
を使用して導き出される。ここで、「Ｖ」は、２００℃の桁の温度差を持つ金属のサーモカップルに対して、通常ミリボルト、又は十ミリボルトの桁である。
【００９１】
サーモカップルもまた、半導体材料から成る。半導体材料はしばしば、金属よりも良い熱電効果を示す。本発明の１つの実施形態では、ＥＩＷ１０は、基板１４上又は内に組み込まれる又は配置される１つ又はそれ以上の半導体のサーモカップルを含む。サーモカップルは、例えば、連続して、個別のサーモカップルより大きい出力電圧を有するサーモパイルを作るために相互接続される。
【００９２】
しかし、シリコンの高い熱伝導率が大きな温度勾配（Ｔａ−Ｔｂ）の維持を困難にすることがわかる。こうして、感知要素を大量のシリコンウエハから熱的に孤立させることが有益である。これは、シリコンから機械加工される又は製造されるブリッジ又はビーム上に装置を製造することにより行われる。
【００９３】
サーモ抵抗
本発明の１つの実施形態では、サーモカップルはサーモ抵抗を含む。簡潔に言うと、背景として、金属の電気抵抗率は温度によって変化する。２００℃を超えると、抵抗率は温度とともにほとんど直線的に変化する。このほとんど直線の領域では、温度（Ｔ）につれての抵抗率（ｒ）の変化は、
ｒ＝Ｒ（１＋ａＴ＋ｂＴ２）
で特徴付けられる。ここで、「Ｒ」は参照温度（０℃）での材料の抵抗率であり、「ａ」及び「ｂ」は用いられた金属特有の定数である。注目すべきは、プラチナがしばしば用いられることである。これはなぜなら、その抵抗変化が温度とともに直線的である（つまり、「ｂ」が特に小さい）からである。
【００９４】
抵抗ブリッジネットワークを用いて抵抗の変化を検知することが有益である、というのは、金属サーモ抵抗は一般に、比較的小さい抵抗を有し、その温度につれての抵抗の変化率（抵抗の温度係数（ＴＣＲ））は特に大きくないからである。
【００９５】
１つの実施形態では、本発明は所定の処理（例えば、マスクの製造）の温度分布、温度勾配及び／又は温度変動を感知する、サンプリングする及び／又は検知する半導体サーモ抵抗（又はサーミスタ）を用いる。半導体サーモ抵抗は、金属酸化物又はシリコンから形成される。一般に、半導体サーモ抵抗は、金属（例えば、プラチナ）サーモ抵抗ほど正確又は安定的ではない。しかし、半導体サーモ抵抗は、製造費用がかからない傾向があり、本発明によるＥＩＷの基板内又はそれ上にさらに容易に組み込まれる。
【００９６】
サーミスタの温度の抵抗係数は、大いに非線形であり、負であり、装置により消費される電力にかなり左右される。抵抗率は、通常、装置により電力が消費されない２５℃での抵抗率に対して表され、通常５００オームから１０メガオーム間の範囲である。
【００９７】
注目すべきは、負のＴＣＲのために、抵抗が、抵抗を流れる電流が抵抗を熱くし、抵抗率が落ち、さらなる電流が流れ、その温度が増大するという自己発熱ループに陥ることである。しかし、大きなＴＣＲにより、サーミスタがブリッジ構造と結合せずに振幅回路と直接結合されることが可能となる。適切な較正技術が、任意の非線形性事項に対処するために用いられる。
【００９８】
特に、マイクロエンジニアリング技術が温度センサーを向上させるために様々な方法で使用される。上述のように、こうした技術は、感知要素をデバイスの残りから熱的に孤立させるために使用される。また、センサーアレイは１つのセンサーからの信号より大きい信号を提供するために実行される。センサーが小さく、熱的に孤立している場合、その後その応答時間（センサーが環境の温度変化に応答して熱くなる／冷える時間）が極めて速い。シリコン基盤のセンサーを用いると、電子機器が集積回路（例えば、チップ上でセルフテストで行われる較正）、ウエハ又は基板内又はその上に組み込まれる場合に有利である。
【００９９】
熱流量センサー
本発明の１つの実施形態によるＥＩＷは、熱流量センサーを含む。図１５Ａ、図１５Ｂ及び図１５Ｃに関連して、上述のような温度センサー６４、及び／又は熱流量センサー７２は本発明のＥＩＷ１０の基板１４内又はその上に組み込まれ、例えばスパッタリング、化学気相堆積（「ＣＶＤ」）又はプラズマ励起化学気相堆積（「ＰＥＣＶＤ」）といった所定の集積回路処理工程の間の（温度及び温度分布に加えて）質量流量を検知する、サンプリングする、測定する、及び／又は監視する。
【０１００】
気体及び液体の流量が温度センサー６４を使用して監視される多くの方法が存在する。質量流量を検知する、サンプリングする、測定する、及び／又は監視する全ての技術及び構造は、現在既知であるにせよのちに展開されるにせよ、こうした技術及び構造が本発明のＥＩＷ内又はその上で実行されるという条件で、本発明の範囲内であることが意図される。例えば、１つの実施形態では、第１のセンサーは、流体がセンサーに入ったときにその温度を測定し、第２のセンサーはそれがセンサーを出るとき（流体が発熱エレメントを通過した後）の温度を測定する。第１のセンサーと第２のセンサーにより測定された温度差は質量流量に反比例する。
【０１０１】
別の実施形態では、ＥＩＷ１０は（フィードバック制御用の温度センサーを伴う発熱エレメントを使用して）一定温度に維持される温度センサーを用い、及び温度を維持するのに必要な電力を測定する、検知する、サンプリングする及び／又は感知する。必要とされる電力は、センサー一面の材料の質量流量に比例する。
【０１０２】
放射センサー
焦電センサー
図１６に関連して、本発明の１つの実施形態では、ＥＩＷ１０は、例えば処理チャンバー内のウエハ上の電磁放射に関連する入射された熱エネルギーを感知する、検知する、測定する及び／又は監視する１つ又はそれ以上の焦電センサー７４を含む。簡潔に言うと、背景として、焦電センサーは分極した結晶（例えば、酸化亜鉛）の焦電効果上で動作する。これらの結晶は、入射された熱エネルギーの量に応じて変化する内蔵型電気分極レベルを有する。
【０１０３】
焦電センサー７４は一般に、高いインピーダンス装置である。こうして、焦電センサー７４はしばしば電界効果トランジスタを使用して緩衝される。焦電センサー７４は使用環境温度を自動的にゼロにする。こうして、この状況下で、センサー７４は素早い変動に応答する。
【０１０４】
焦電センサー７４を有するＥＩＷ１０は、例えば処理チャンバー内のウエハ上に入射した熱エネルギーを監視する。本実施形態によるＥＩＷは、例えば、焼き付け（アニール）チャンバー及び急速加熱処理（ＲＴＰ）チャンバーで用いられる。
【０１０５】
注目すべきは、焦電センサー７４に用いられる結晶が、しばしば圧電効果と焦電効果を示すことである。従って、ＥＩＷ１０の基板１４上又は内のセンサー７４の結晶を、結晶上の歪みを回避する方法で実行することが有益である。
【０１０６】
更に注目すべきは、例えば、電力供給技術及び回路系、及び通信リンク、通信技術及び通信回路系についての先の議論が、本発明のこの側面にすべて適合するということである。簡潔にするために、これらの議論は繰り返さない。
【０１０７】
焦電センサーの物理的過程及び実行についての詳細な記述は、例えば２００１年John Willey & Sons, IncorporatedのGardner氏らによるMicrosensors, MEMS and Smart Devicesに見ることができ、その内容全てがここに参照として盛り込まれている。
【０１０８】
光導電センサー及び光起電センサー
図１７に関連して、本発明の１つの実施形態では、ＥＩＷ１０はウエハ上の放射線を感知する、サンプリングする、検知する、測定する及び／又は監視する１つ又はそれ以上の光導電及び／又は光起電センサー７６を含む。簡潔に言うと、光導電及び／又は光起電センサーは、光導電効果及び／又は光起電効果を利用する。光導電材料は、放射線にさらされているときに、電気的に導電する。光起電材料は、放射線にさらされているときに、電界を示す。両方の型の装置は、半導体形状で、及び具体的にはＭＥＭＳフォーマットで製造される。物理的過程及び実行の詳細な記述は、例えば２００１年John Willey & Sons, IncorporatedのJ.W.Gardner氏らによるMicrosensors, MEMS and Smart Devicesに見ることができ、それは上述のようにここに参照として盛り込まれている。
【０１０９】
更に注目すべきは、例えば、電力供給技術及び回路系、及び通信リンク、通信技術及び通信回路系についての先の議論が、本発明のこれらの実施形態にすべて適合するということである。簡潔にするために、これらの議論は繰り返さない。
【０１１０】
マイクロアンテナ
本発明の別の実施形態では、ＥＩＷ１０はウエハの表面上又は表面での放射線を感知する、サンプリングする、検知する、測定する及び／又は監視する１つ又はそれ以上のマイクロアンテナを含む。放射線アンテナは半導体フォーマット及び／又はＭＥＭＳフォーマットで作られ、放射エネルギーを収集し、電気信号を出力する。物理的過程及び実行の詳細な記述は、例えば２００１年のJ.W.Gardner氏らによるMicrosensors, MEMS and Smart Devicesに見ることができる（それは、上述のように、その内容全てがここに参照として盛り込まれている）。
【０１１１】
機械センサー
本発明のＥＩＷは、加速、減速、移動、気体又は液体の流量、力、トルク、位置、角度、圧力、及び／又は応力を含むがこれに限定されるものではない多くのパラメータを感知する、サンプリングする、検知する、測定する及び／又は監視する１つ又はそれ以上の機械センサーを含む。これらのセンサーはＭＥＭＳ技術を基盤とする。これらのパラメータは集積回路製造の工程に重要であり、例えば、ＣＭＰでは、研磨時のウエハ表面に印加される力及びこれに伴う圧力が、研磨率を決定するときの重要なパラメータである。ウエハ全域の研磨率の均一性は、これに伴う薄膜の均一性を決定し、それは立ち代って、集積回路装置の性能及び生産に広範囲に渡る影響を及ぼす。ここに記載された機械センサーの例に加え、Gardner氏らによるMicrosensores, MEMS and Smart Devices（上述のように、ここに参照として盛り込まれている）に記載された及び示されたこれらのセンサーもまた用いられる。
【０１１２】
圧力センサー
図１８に関連して、本発明の１つの実施形態では、ＥＩＷ１０はある一定の処理、例えば堆積処理を感知する、サンプリングする、検知する、測定する及び／又は監視する１つ又はそれ以上の圧力センサー７８を含む。これに関して、膜の１つの面上には（絶対圧力測定用の）真空の空洞があり、膜のもう一方の面は測定される圧力にさらされる。その膜の変形が、例えば圧電抵抗器又は容量性技術を使用して、感知される、サンプリングされる、検知される及び／又は監視される。
【０１１３】
圧電抵抗器及び圧電センサー
本発明の１つの実施形態では、ＥＩＷ１０はある一定の処理中、例えば気体圧力が処理で制御されるパラメータであるＣＭＰの間又は乾式処理の間に引き起こされる、生じる又は経験する応力、又は応力関連のパラメータ又は効果を感知する、検知する、測定する及び／又はサンプリングする圧電抵抗器及び／又は圧電圧力センサーを含む。
【０１１４】
簡潔に言うと、背景として、印加された歪みを有する材料の抵抗の変化が、圧電抵抗器効果として特徴付けられる。圧電抵抗器は、ｎ型又はｐ型デバイスにするために不純物でドープされた少量のシリコンで製造される。
【０１１５】
動作中、圧電材料に印加される力に応えて、帯電が材料の表面上に引き起こされる。引き起こされた帯電は、印加された力に比例する。圧電材料に印加された力は、結晶全域の電位を測定する、サンプリングする、検知する又は感知することにより決定される。圧電結晶は微細構造上に堆積される及びパターンを焼き付けられる酸化亜鉛及びＰＺＴ（ＰｂＺｒＴｉＯ３、ジルコン酸チタン酸鉛）を含む。
【０１１６】
１つの実施形態では、圧電抵抗器はＥＩＷ１０の基板１４内又はそれ上に組み込まれ、特定の処理により引き起こされるウエハ上又は内の応力を感知する、検知する、サンプリングする及び／又は測定するために圧力センサーとして用いられる。応力に関連する情報はＣＭＰ処理を特徴付けるのに有用である、というのは、ＣＭＰは研磨効果を実現するために圧力を当てにしているからである。本発明の本実施形態のＥＩＷ１０は、ウエハ上の圧力を当てにする又はその圧力を押し込む別の処理工程、例えば、気体圧力が処理の重要及び／又はきつく制御される側面であるこれらの乾式処理工程を特徴付けるのにも有用である。
【０１１７】
更に注目すべきは、例えば、電力供給技術及び回路系、及び通信リンク、通信技術及び通信回路系についての先の議論が、すべて本発明のこれらの実施形態に適合するということである。簡潔にするために、これらの議論は繰り返さない。
【０１１８】
静電容量センサー
図１９に関連して、１つの実施形態では、ＥＩＷ１０は、処理中に引き起こされる、生じる及び／又は経験する比較的高い精度（ナノメートル以下）での小さな移動（ミクロンから数１０ミクロン）を感知する、検知する、測定する及び／又はサンプリングする１つ又はそれ以上の静電容量センサー８０を含む。簡潔に言うと、背景として、絶縁体により分離される２つの並行する導電プレートに対して、プレート間の静電容量は
Ｃ＝εＡ／ｄ
で表される。ここで、Ａはプレートの領域であり、ｄはプレート間の距離であり、εはプレート間の材料の誘電定数である。
【０１１９】
注目すべきは、上述の表現が、プレートの周囲がプレート間の距離よりかなり大きいと想定すると、プレートの縁での効果が無視されることである。
【０１２０】
上記の関係から、測定された静電容量が２つのプレート間の距離に反比例することが容易にわかる。従って、静電容量センサー８０（及び関連する静電容量測定回路系８２）を、ＥＩＷ１０の基板１４内又はそれ上に組み込むことにより、ＥＩＷ１０は半導体の処理工程又はステージで引き起こされる移動を感知する、検知する、測定する、サンプリングする及び／又は監視する。注目すべきは、静電容量を正確に測定する技術が、電子工学の当業者によく知られていることである。
【０１２１】
さらに注目すべきは、上述の電力供給技術及び回路系、及び通信リンク、通信技術及び通信回路系が、すべて本発明の本実施形態に適合するということである。簡潔にするために、これらの議論は繰り返さない。
【０１２２】
化学センサー
上述のように、本発明のＥＩＷ１０は、物理的及び／又は化学的反応、及び製品ウエハが別のやり方でさらされる化学環境（例えば、図５Ａ、図５Ｃ、図５Ｄ及び図５Ｅを参照のこと）による、所定の層又は構造の物理的及び／又は化学的特性の変化に関連する多くの異なる型のパラメータを感知する、サンプリングする、検知する、測定する及び／又は監視する１つ又はそれ以上の化学センサー４４を含む。化学センサー４４は通常化学的に敏感な層から成り、その物理的特性は物理的又は化学的反応を介してある一定の化学物質にさらされるときに変化する。これらの物理的変化は、感知トランスデューサにより感知される又はサンプリングされる。注目すべきは、多くの型の化学センサーが本発明のＥＩＷ１０上又は内で実行されることである。こうして、ＥＩＷ上又は内に組み込まれる多くの化学センサーは、現在既知であろうと、のちに展開されようと、本発明の範囲内にあると意図されている。例えば、１９８９年のAcademic PressでのMadou氏らによるChemical Sensing with Solid-State Devicesに記載され及び示される化学センサーが実行される。１９８９年のAcademic PressでのMadou氏らによるChemical Sensing with Solid-State Devicesの内容全体は、ここに参照として盛り込まれている。
【０１２３】
本発明の１つの実施形態では、化学センサー４４は、イオン感応電界効果トランジスタである。これに関して、図２０に関連し、ＥＩＷ１０は溶液中の特定のイオン濃度（活性レベル）を感知する、サンプリングする、検知する、測定する及び／又は監視する１つ又はそれ以上のイオン感応電界トランジスタ８４を含む。ＩＳＦＥＴは通常図２１に記載のエンハンスメントモードの金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）構造を基盤としている、又は主にそれに似ている又は類似している。
【０１２４】
イオン感応電界効果トランジスタセンサー（ＩＳＦＥＴｓ）
簡潔に言うと、背景として及び図２１に関連して、ＭＯＳＦＥＴは二酸化ケイ素（酸化物）の薄層により半導体（シリコン）ウエハから絶縁されたゲート電極を含む。半導体（つまり基板）の大部分はｐ型シリコンを作るために不純物でドープされ、この材料では、電流は正孔と呼ばれる正電荷キャリアにより運ばれる（というのは、正電荷キャリアは、実際、負に電荷された電子を欠くからである）。ゲートの一方の面は、不純物でドープされたシリコンの小さい領域であり、それにより負に電荷された電子がこれらｎ型シリコンでは主なキャリアとなり、ソースとドレイン、ｎ型及びｐ型シリコンがダイオードを形成するために使用される。電流はｐ型からｎ型へ流れるが、通常逆には流れない。シリコン基板の大部分は回路の大抵の負の部分と接続され、基板とトランジスタ（ゲート、ドレイン、ソース）の動作との干渉を妨げる又は制限する。
【０１２５】
動作中、正の電圧はＭＯＳＦＥＴのゲートに印加される。それに応じて、ゲート付近の領域からの正孔は拒絶され、電子が付着する。これがドレインとソースの間に狭いチャネルを形成し、そこでは大部分の電荷キャリアが電子である。その後電流がこのチャネルを通って流れ、流れる電流の量は、どれだけチャネルが大きいかに左右され、及び従ってゲートに印加される電圧に左右される。
【０１２６】
図２２に関連して、ＩＳＦＥＴ８４は、イオン感応膜、ソース及びドレインを含む。ＭＯＳＦＥＴのゲートは、ＩＳＦＥＴのイオン感応膜を表す又はそれに類似する。ＩＳＦＥＴは、溶液中に浸される。溶液中のイオンは、イオン感応膜と相互作用する。つまり、溶液中に高濃度の正イオンが存在する場合には、所定の濃度の正イオンがイオン感応膜上又はその付近で堆積し、それによってソース及びドレイン間に広いチャネルを形成する。イオン感応膜での又はその付近の正電荷イオンが低濃度では、チャネルは低いイオン濃度のために狭くなる。
【０１２７】
１つの実施形態では、ＩＳＦＥＴチャネルが、感知が行われる最適な又は十分な寸法に対してバイアスをかけられることを確実にするために、その溶液が参照電極により参照電位で維持される。一般に、参照電位はドレインからソースへ流れる一定の電流を維持するために調節され、そのため、イオン濃度は基板電位に対する溶液参照電位と直接関連がある。
【０１２８】
特に、ＩＳＦＥＴ８４はＥＩＷ１０の基板１４内又はそれ上に組み込まれ、例えば、ウェットエッチング処理、レジスト開発処理、及びＣＭＰ処理の溶液中のイオン濃度の監視、感知、サンプリング及び／又は検知を可能にする。
【０１２９】
ＭＥＭＳセンサー／構造及び技術
ＭＥＭＳセンサー／構造は異なる型のセンサーを構築するために用いられる。注目すべきは、多くの型のＭＥＭＳセンサー／構造が本発明のＥＩＷ上又は内で実行されることである。こうして、ＥＩＷ上又は内に組み込まれたすべてのＭＥＭＳセンサー／構造は、現在既知であろうと後に展開されようと、本発明の範囲内にあると意図されている。例えば、２００１年のGardner氏らによるMicrosensors, MEMS and Smart Devices（これは上述のように、参照として盛り込まれている）に記載されるＭＥＭＳセンサー／構造が本発明で実行される。
【０１３０】
共振センサー
図２３に関連して、本発明の１つの実施形態では、ＥＩＷ１０は例えば堆積処理の処理状況を感知する、サンプリングする、検知する、測定する及び／又は監視する１つ又はそれ以上の共振センサー８６を含む。簡潔に言うと、背景として、共振センサーは超精密機械加工されたビーム又はブリッジを基盤とし、それらはその共振周波数を振動させるために駆動される。その装置の共振周波数の変化が、例えば埋め込まれた圧電抵抗器を使用して監視される、検知される及び／又は測定される。こうした変化はまた、同様に光学技術を使用しても監視される、検知される又は測定される。
【０１３１】
図２４（Ａ）に関連して、薄膜上での共振のために駆動されるブリッジの共振周波数は、例えば、ブリッジ（固定金具間）に印加される力、長さ、厚さ、幅、質量及びブリッジが製造される材料の弾力係数に関連する。膜が変形される（例えば、図２４（Ｂ）参照）場合、ブリッジの１つ面に他よりも大きい圧力が存在する。こうして、ブリッジに印加される力が変化し、その結果ブリッジの共振周波数が変化する。従って、共振センサーは堆積処理を監視するために用いられる。その際ブリッジ上に堆積された材料がブリッジの質量を変化させ、それ故その共振周波数を変化させ、それにより例えば堆積された材料の厚さを監視することが可能となる。
【０１３２】
弾性表面波によるセンサー及びアクチュエータ
図２５に関連して、本発明の１つの実施形態では、ＥＩＷ１０は、所定の処理中の温度、放射線及び／又は材料及び／又は基板１４の粘度を感知する、サンプリングする、検知する、測定する及び／又は監視する１つ又はそれ以上のＳＡＷセンサー８８を含む。簡潔に言うと、弾性表面波は通常無線周波数電気信号により圧電効果を介して生成される。ＳＡＷセンサー８８により検知可能な異なるパラメータを感知するために設計される及び作られる多くの異なるセンサーが存在する。ＳＡＷセンサーはＭＥＭＳ技術を使用して実行され、ＥＩＷ１０内又はその上に容易に組み込まれる。ＳＡＷセンサー８８は、温度、放射線及び／又は粘度を含むがこれに限定されるものではないパラメータを感知するために設計される。ＳＡＷセンサーの詳細な記述は、例えば２００１年のGardner氏らによるMicrosensors, MEMS and Smart Devicesに見ることができ、それは上述のように、参照として盛り込まれている。
【０１３３】
さらに注目すべきは、上述された電力供給技術及び回路系、及び通信リンク、通信技術及び通信回路系が、すべて本発明の本実施形態に適合するということである。簡潔にするために、これらの議論は繰り返さない。
【０１３４】
ここには多くの発明が記載され及び示されている。本発明のある一定の実施形態、特徴、特性及び利点が記載され及び示される一方で、本発明の多くの他の、及び異なる及び／又は同様の実施形態、特徴、特性及び利点がその記述及び図から明らかであることを理解されたい。こうして、ここに記載され及び示された本発明の実施形態、特徴、特性及び利点は包括的なものではなく、本発明のこうした他の、同様の、及び異なる実施形態、特徴、特性及び利点が本発明の範囲内にあることを理解されたい。
【０１３５】
さらに、注目すべきは、本発明が一般に集積回路製造との関連で記載される一方で、本発明は、例えば、ハードディスクドライブ、ハードディスクドライブ用の磁性薄膜ヘッド、フラットパネルディスプレイ、プリント基板を含む他の装置、部品及び／又はシステムを製造する工程で実行される。実際、本発明は、現在既知であるにしろ後に展開されるにしろ、本発明から恩恵を受ける任意の装置、部品及び／又はシステムの製造に用いられる。
【０１３６】
さらに、本発明によるＥＩＷはここに記載されるセンサー及び／又はソースの１つ、いくつか又は全てを含む。さらに、本発明によるＥＩＷは、１つ又はそれ以上の同一又は異なるセンサー及びソース（及び関連する電子機器）を含む。実際、１つの型のセンサーを実行することにより、１つ以上のパラメータ（例えば、温度、圧力及び／又は流体流量）の検知、サンプリング、測定、及び／又は監視を可能にする又は容易にする情報が提供される。従って、センサー及び／又はソースの全ての組み合わせ及び／又は並べ替えは、本発明の範囲内にあると意図される。
【０１３７】
本発明によるＥＩＷは、基板内又はそれ上に組み込まれる、又はそれ上に（別個の装置という形状で）配置される、又はその組み合わせであるセンサー及び／又はソースを含む。例えば、本発明の１つの実施形態によるＥＩＷは、組み込まれた圧力センサー及び別個の光センサーを含む。
【０１３８】
さらに、本発明によるＥＩＷは、製造中の処理環境及び／又は処理状況の情報を同時に又は連続的に感知する、サンプリングする、検知する、測定する、及び／又は監視するように構成される。例えば、本発明の１つの実施形態によるＥＩＷは、同一のセンサー又は複数の同一又は異なるセンサー（温度専用の１つ又はそれ以上の同一又は異なるセンサー及び圧力専用の１つ又はそれ以上の同一又は異なるセンサー）を使用して、温度及び圧力を（同時に又は連続的に）検知する、サンプリングする、測定する、及び／又は監視する。このようにして、こうしたＥＩＷは、ある一定の処理工程に対する２つの重要な処理条件である温度及び圧力動作パラメータに対処する。
【０１３９】
さらに、本発明によるＥＩＷは、例えば、実際の処理中の処理環境の代表的な感知された、サンプリングされた及び／又は検知されたデータ、従って、又はその組み合わせを提供するようプログラミングされる。例えば、本発明の１つの実施形態によるＥＩＷは、（１）のちの送信のためにデータを常駐の記憶装置に記憶する温度センサー（又は複数の温度センサー）及び（２）リアルタイム又はほとんどリアルタイムで外部装置にデータを送信する圧力センサー（又は複数の圧力センサー）を使用して、所定の処理の温度及び圧力を検知する、サンプリングする、測定する、及び／又は監視する。このようにして、こうしたＥＩＷは、第１の動作パラメータ（例えば、圧力）に関するある一定の重要な情報を即座に（つまりリアルタイムで）提供し、一方で第２の動作パラメータ（例えば、温度）がその後に提供される。実際、複数のパラメータに関する重要な情報はリアルタイム（又はほとんどリアルタイム）で提供され、一方で他のパラメータは検査中の処理が完了した後に提供される。
【０１４０】
特に、そのシステム、装置及び部品（例えば、電気ソース及び通信配置、通信回路系及び通信技術）の実施形態、及び´８０６出願に記載され及び示される方法、適用及び／又は技術は、ここに参照として盛り込まれている。簡潔にするため、これらの記述及び説明図はここでは繰り返さない。
【０１４１】
最後に、注目すべきは、「回路系」又は「電子機器」という用語が、回路（集積回路にせよそうでないにせよ）、こうした回路のグループ、プロセッサ、ソフトウエアを実行するプロセッサ、又は回路（集積回路にせよそうでないにせよ）、こうした回路のグループ、プロセッサ及び／又はソフトウエアを実行するプロセッサの組み合わせを意味することである。「回路」という用語は、単一の部品又は、能動的及び／又は受動的であり、望ましい機能を提供する又は行うために一緒に結合された多数の部品を意味する。「データ」という用語は、アナログ形式にせよデジタル形式にせよ電流又は電圧信号を意味する。「サンプリングすること」又は「サンプリングする」又はその種の言い回しは、とりわけ、記録すること、測定すること、検知すること、監視すること、及び／又は感知することを意味する。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】典型的な集積回路製造工程のハイレベル図である。
【図２】本発明の１つの実施形態による表面プロフィル測定ＥＩＷの概略的な図である。
【図３Ａ】本発明の１つの実施形態による表面プロフィル測定ＥＩＷのプロファイリングモジュールの断面図である。
【図３Ｂ】本発明の１つの実施形態による表面プロフィル測定ＥＩＷのプロファイリングモジュールの断面図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態によるＥＩＷの概略的な図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態によるＥＩＷの概略的な図である。
【図４Ｃ】本発明の実施形態によるＥＩＷの概略的な図である。
【図４Ｄ】本発明の実施形態によるＥＩＷの概略的な図である。
【図５Ａ】本発明のある一定の実施形態による、複数のパラメータを測定するＥＩＷの概略的な図である。
【図５Ｂ】本発明のある一定の実施形態による、複数のパラメータを測定するＥＩＷの概略的な図である。
【図５Ｃ】本発明のある一定の実施形態による、複数のパラメータを測定するＥＩＷの概略的な図である。
【図５Ｄ】本発明のある一定の実施形態による、複数のパラメータを測定するＥＩＷの概略的な図である。
【図５Ｅ】本発明のある一定の実施形態による、複数のパラメータを測定するＥＩＷの概略的な図である。
【図６】例示的な van der Pauwのシート抵抗測定構造である。
【図７Ａ】本発明の実施形態による、４探触子のシート抵抗測定技術を使用して導電膜厚を監視するＥＩＷの概略的な図である。
【図７Ｂ】本発明の実施形態による、４探触子のシート抵抗測定技術を使用して導電膜厚を監視するＥＩＷの概略的な図である。
【図８】本発明の１つの実施形態によるシート抵抗ＥＩＷの断面図である。
【図９】本発明の１つの実施形態による内蔵型又は組み込まれた導電パッドを有するシート抵抗ＥＩＷの断面図である。
【図１０】本発明の１つの実施形態による、変更された４探触子のシート抵抗測定技術を使用して、導電膜厚を監視するＥＩＷのブロック図である。
【図１１】本発明の１つの実施形態による例示的な４探触子の線幅測定構造である。
【図１２】本発明の１つの実施形態による、シート抵抗測定センサーアレイを含むＥＩＷのブロック図である。
【図１３Ａ】本発明の実施形態による、温度センサーアレイを含むＥＩＷのブロック図である。
【図１３Ｂ】本発明の実施形態による、温度センサーアレイを含むＥＩＷのブロック図である。
【図１４】本発明の１つの実施形態によるサーマルカップルの概略的な図である。
【図１５Ａ】本発明の実施形態による、熱流量センサーアレイを含む、ＥＩＷのブロック図である。
【図１５Ｂ】本発明の実施形態による、熱流量センサーアレイを含む、ＥＩＷのブロック図である。
【図１５Ｃ】本発明の実施形態による、熱流量センサーアレイを含む、ＥＩＷのブロック図である。
【図１６】本発明のいくつかの実施形態による、複数の焦電センサーを含むＥＩＷのブロック図である。
【図１７】本発明のいくつかの実施形態による、複数の光導電及び光起電センサーを含むＥＩＷのブロック図である。
【図１８】本発明のいくつかの実施形態による、複数の圧力センサーを含むＥＩＷのブロック図である。
【図１９】本発明のいくつかの実施形態による、複数の静電容量センサーを含むＥＩＷのブロック図である。
【図２０】本発明のいくつかの実施形態による、複数のイオン感応ＦＥＴ（「ＩＳＦＥＴｓ」）を含むＥＩＷのブロック図である。
【図２１】例示的なＭＯＳＦＥＴの断面図である。
【図２２】本発明の１つの実施形態によるＩＳＦＥＴの概略図である。
【図２３】本発明のいくつかの実施形態による複数の共振センサーを含むＥＩＷのブロック図である。
【図２４】本発明のある一定の実施形態による共振センサーの断面図である。
【図２５】本発明のいくつかの実施形態による、複数のＳＡＷセンサーを含むＥＩＷのブロック図である。
【符号の説明】
【０１４３】
１０  ＥＩＷ
１２  表面プロフィル測定モジュール
１４  基板
１６  制御及びインターフェース回路系
１８  光源
２０  光センサー
２２  表層又は表層構造
２４  更なる表層又は表層構造
２６  光
２８  リアルタイムセンサーユニット
３０  コンピュータ、プロセッサ及び／又は制御装置
３２  バッテリー
３４  データ記憶装置
３６  通信回路系
３８  ソケット又はコネクタ
４０  データ圧縮回路系
４２  物理センサー
４４  化学センサー
４６  光学センサー
４８  電気センサー
５２  ４つの探触子を伴うメタルパッド
５４  電圧及び電流計測器
５６  導電膜
５８  組み込まれたベースパッド
６０  更なる導電材料
６２  メタルパッドアレイ
６４  温度センサー
６６  感知接点
６８  感知接点
７０  高抵抗電圧計
７２  熱流量センサー
７４  焦電センサー
７６  光導電及び／又は光起電センサー
７８  圧力センサー
８０  静電容量センサー
８２  容量測定回路
８４  イオン感応電界トランジスタ
８６  共振センサー
８８  ＳＡＷセンサー
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
2006505940.tif 000007
【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
2006505940.tif 000009
【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
2006505940.tif 000011
【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
2006505940.tif 000015
【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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