(57)【要約】製造プロセス（８０，１００，２００）において、１以上の複数の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）を用いて半導体ウエハー（４，５４，７５，１１０）を計測するシステムと方法が開示されている。計測システムクラスター（２，７０，１１２，１１４，１１６，１５０，２０２，２３０，２４０）は、１以上の計測システム選択基準に従い、ウエハー（４，５４，７５，１１０）を１以上の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）に移送させるためのシステム（２０，７４，２５４）に沿って、このような複数の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）を有している。使用する計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）は、ウエハー（４，５４，７５，１１０）に関連するプロセス値を計測するために要求される、必要精度と能力を満たした状態で、システム全体としての処理量と効率が改善されるように、使用可能性情報（２７１，２７２，２７３）と処理量情報（２８１，２８２，２８３）に基づいて選択される。
2004535666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体機器製造プロセス（８０，１００，２００）においてウエハー（４，５４，７５，１１０）のプロセス値を計測するための計測システムクラスター（２，７０，１１２，１１４，１１６，１５０，２０２，２３０，２４０）であって、
第１と第２の計測計器（７１，７２，７３，２１０，２１２，２１４）を有し、第１と第２の計測計器のおのおのが、ウエハー（４，５４，７５，１１０）に関連する少なくとも１つのプロセス値を計測する、第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）と、
製造プロセス（８０，１００，２００）において加工されたウエハー（４，５４，７５，１１０）を受け取り、プロセス値を計測するための計測システム選択基準に従い、第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）のうちの少なくとも１つを選択して、ウエハー（４，５４，７５，１１０）を供給する、ウエハー移送システム（２０，７４，２５４）と、
を具備する計測システムクラスター（２，７０，１１２，１１４，１１６，１５０，２０２，２３０，２４０）。
【請求項２】
計測システム選択基準に従い、ウエハー移送システム（２０，７４，２５４）に計測システム選択結果（２５２）を提供する計測システム選択ロジック要素（３４，２５０）であって、計測システム選択結果（２５２）に従い、ウエハー移送システム（２０，７４，２５４）が、第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）のうちの少なくとも１つにウエハー（４，５４，７５，１１０）を供給する、計測システム選択ロジック要素（３４，２５０）を具備する請求項１に記載の計測システムクラスター（２，７０，１１２，１１４，１１６，１５０，２０２，２３０，２４０）。
【請求項３】
計測システム選択基準は、ウエハー（４，５４，７５，１１０）に関連する能力要求情報（２５６）、第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）に関連する計測システム能力情報（２６１，２６２，２６３）、第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）に関連する使用可能性情報（２７１，２７２，２７３）、第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）の必要性の予想、及び第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）に関連する処理量情報（２８１，２８２，２８３）のうちの少なくとも１つを具備する、請求項２に記載の計測システムクラスター（２，７０，１１２，１１４，１１６，１５０，２０２，２３０，２４０）。
【請求項４】
ウエハー識別情報（２５７）に従い能力要求情報（２５６）が導かれるような、ウエハー識別情報（２５７）を計測システム選択ロジック要素（３４，２５０）に提供する光学的文字認識システム（４４，２５８）を具備する、請求項３に記載の計測システムクラスター（２，７０，１１２，１１４，１１６，１５０，２０２，２３０，２４０）。
【請求項５】
計測システム選択ロジック要素（３４，２５０）は、能力要求情報（２５６）及び計測システム能力情報（２６１，２６２，２６３）に従い、ウエハー（４，５４，７５，１１０）に要求される能力を有する選択された計測システムを表示した、計測システム選択結果（２５２）を提供する、請求項３に記載の計測システムクラスター（２，７０，１１２，１１４，１１６，１５０，２０２，２３０，２４０）。
【請求項６】
計測システム選択ロジック要素（３４，２５０）は、計測システム能力情報（２６１，２６２，２６３）及び処理量情報（２８１，２８２，２８３）に従い、ウエハー（４，５４，７５，１１０）に要求される能力を持った最高の処理量を有する使用可能な選択された計測システムを表示した計測システム選択結果（２５２）を提供する、請求項３に記載の計測システムクラスター（２，７０，１１２，１１４，１１６，１５０，２０２，２３０，２４０）。
【請求項７】
第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）は相互校正される、請求項１に記載の計測システムクラスター（２，７０，１１２，１１４，１１６，１５０，２０２，２３０，２４０）。
【請求項８】
第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）のうちの少なくとも１つから、計測されたプロセス値を受け取り、計測されたプロセス値に従いプロセスフィードバック（６６，６８，１２２，１２６）を提供する、ＡＰＣシステム（６４，１３０，２０６）を具備する、請求項１に記載の計測システムクラスター（２，７０，１１２，１１４，１１６，１５０，２０２，２３０，２４０）。
【請求項９】
ウエハー移送システム（２０，７４，２５４）と第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）とに関連して運転され、ＡＰＣシステム（６４，１３０，２０６）を具備するコンピュータシステム（３０）、を具備する請求項８に記載の計測システムクラスター（２，７０，１１２，１１４，１１６，１５０，２０２，２３０，２４０）。
【請求項１０】
コンピュータシステム（３０）は、計測システム選択基準に従い、ウエハー移送システム（２０，７４，２５４）に計測システム選択結果（２５２）を提供する計測システム選択ロジック要素（３４，２５０）であって、計測システム選択結果（２５２）に従い、ウエハー移送システム（２０，７４，２５４）が、第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）のうちの少なくとも１つにウエハー（４，５４，７５，１１０）を供給する、計測システム選択ロジック要素（３４，２５０）を有している、請求項９に記載の計測システムクラスター（２，７０，１１２，１１４，１１６，１５０，２０２，２３０，２４０）。
【請求項１１】
計測システム選択基準は、ウエハー（４，５４，７５，１１０）に関連する能力要求情報（２５６）、第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）に関連する計測システム能力情報（２６１，２６２，２６３）、第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）に関連する使用可能性情報（２７１，２７２，２７３）、及び第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）に関連する処理量情報（２８１，２８２，２８３）のうちの少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の計測システムクラスター（２，７０，１１２，１１４，１１６，１５０，２０２，２３０，２４０）。
【請求項１２】
ウエハー識別情報（２５７）に従い能力要求情報（２５６）が導かれるような、ウエハー識別情報（２５７）を計測システム選択ロジック要素（３４，２５０）に提供する光学的文字認識システム（４４，２５８）を具備する、請求項１１に記載の計測システムクラスター（２，７０，１１２，１１４，１１６，１５０，２０２，２３０，２４０）。
【請求項１３】
計測システム選択ロジック要素（３４，２５０）は、能力要求情報（２５６）及び計測システム能力情報（２６１，２６２，２６３）に従い、ウエハー（４，５４，７５，１１０）に要求される能力を有する選択された計測システムを表示した計測システム選択結果（２５２）を提供する、請求項１１に記載の計測システムクラスター（２，７０，１１２，１１４，１１６，１５０，２０２，２３０，２４０）。
【請求項１４】
計測システム選択ロジック要素（３４，２５０）は、計測システム能力情報（２６１，２６２，２６３）及び処理量情報（２８１，２８２，２８３）に従い、ウエハー（４，５４，７５，１１０）に要求される能力を持った最高の処理量を有する使用可能な選択された計測システムを表示した計測システム選択結果（２５２）を提供する、請求項１３に記載の計測システムクラスター（２，７０，１１２，１１４，１１６，１５０，２０２，２３０，２４０）。
【請求項１５】
コンピュータシステム（３０）は、第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）に関連する校正情報（３６）を具備し、第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）は、相互校正される、請求項１に記載の計測システムクラスター（２，７０，１１２，１１４，１１６，１５０，２０２，２３０，２４０）。
【請求項１６】
製造プロセス（８０，１００，２００）からウエハー（４，５４，７５，１１０）を受け取り、ウエハー保持装置（２４）からウエハー（４，５４，７５，１１０）を荷おろしし、荷おろしされたウエハー（４，５４，７５，１１０）をウエハー移送システム（２０，７４，２５４）に移送する運転が可能な荷おろしステーション（２２，２２０）を具備する、請求項１に記載の計測システムクラスター（２，７０，１１２，１１４，１１６，１５０，２０２，２３０，２４０）。
【請求項１７】
ウエハー移送システム（２０，７４，２５４）からウエハー（４，５４，７５，１１０）を受け取り、ウエハー（４，５４，７５，１１０）をウエハー保持装置（２４）に積み込む、荷積みステーション（４２，２２２）を具備する、請求項１に記載の計測システムクラスター（２，７０，１１２，１１４，１１６，１５０，２０２，２３０，２４０）。
【請求項１８】
ウエハー移送システム（２０，７４，２５４）は、ロボット（２１６）を具備する、請求項１に記載の計測システムクラスター（２，７０，１１２，１１４，１１６，１５０，２０２，２３０，２４０）。
【請求項１９】
少なくとも１つの製造プロセスステップの実行が可能であり、加工されたウエハーをウエハー移送システム（２０，７４，２５４）に供給するプロセスツール（５６，６８，７６，７９，１０２，１０４，１０６，２０４）を具備する、請求項１に記載の計測システムクラスター（２，７０，１１２，１１４，１１６，１５０，２０２，２３０，２４０）。
【請求項２０】
第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）のうちの少なくとも１つから、計測されたプロセス値を受け取り、計測されたプロセス値に従いプロセスフィードバック（６６，６８，１２２，１２４，１２６）を提供するＡＰＣシステム（６４，１３０，２０６）を具備する、請求項１９に記載の計測システムクラスター（２，７０，１１２，１１４，１１６，１５０，２０２，２３０，２４０）。
【請求項２１】
ＡＰＣシステム（６４，１３０，２０６）は、プロセスツール（５６，６８，７６，７９，１０２，１０４，１０６，２０４）にプロセスフィードバック（６６，６８，１２２，１２４，１２６）を提供し、プロセスツール（５６，６８，７６，７９，１０２，１０４，１０６，２０４）は、プロセスフィードバック（６６，６８，１２２，１２４，１２６）に従い，少なくとも１つの製造プロセスステップを実行する、請求項２０に記載の計測システムクラスター（２，７０，１１２，１１４，１１６，１５０，２０２，２３０，２４０）。
【請求項２２】
半導体機器製造プロセス（８０，１００，２００）におけるウエハー（４，５４，７５，１１０）を検査するウエハー検査システムであって、
ウエハー（４，５４，７５，１１０）に関連する少なくとも１つのプロセス値を計測可能な計測計器（２１０，２１２，２１４）を有する計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）と、
ウエハー（４，５４，７５，１１０）上の少なくとも１つの工学的に認識可能な文字（character）によりウエハー識別情報（２５７）を提供する光学的文字認識システム（４４，２５８）と、
を具備するウエハー検査システム。
【請求項２３】
おのおの第１と第２の計測計器（２１０，２１２，２１４）を有する第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）と、製造プロセス（８０，１００，２００）にて加工されたウエハー（４，５４，７５，１１０）を受け取り、ウエハー識別情報（２５７）とプロセス値を計測するための少なくとも１つの計測システムの選択に従い、第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）のうちの１つに選択的にウエハー（４，５４，７５，１１０）を移送するウエハー移送システム（２０，７４，２５４）とを具備する請求項２２に記載の検査システム。
【請求項２４】
ウエハー識別情報（２５７）と少なくとも１つの計測システム選択基準に従い、計測システム選択結果（２５２）をウエハー移送システム（２０，７４，２５４）に提供する計測システム選択ロジック要素（３４，２５０）を具備し、ウエハー移送システム（２０，７４，２５４）は、計測システム選択結果（２５２）に従い、ウエハー（４，５４，７５，１１０）を、第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）のうちの少なくとも１つに移送する、請求項２３に記載の検査システム。
【請求項２５】
計測システム選択基準のうちのすくなくとも１つは、ウエハー（４，５４，７５，１１０）に関連する能力要求情報（２５６）、第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）に関連する計測システム能力情報（２６１，２６２，２６３）、第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）に関連する使用可能性情報（２７１，２７２，２７３）、及び第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）に関連する処理量情報（２８１，２８２，２８３）のうちの少なくとも１つを具備する、請求項２４に記載の検査システム。
【請求項２６】
計測システム選択ロジック要素（３４，２５０）は、  ウエハー（４，５４，７５，１１０）に要求される能力を持った最高の処理量を有する使用可能な選択された計測計器を表示した、計測システム選択結果（２５２）を提供する、請求項２５に記載の検査システム。
【請求項２７】
半導体機器製造プロセス（８０，１００，２００）におけるウエハー（４，５４，７５，１１０）に関連するプロセス値を計測する方法であって、
製造プロセス（８０，１００，２００）から、ウエハー（４，５４，７５，１１０）を受け取り、
計測システム選択基準に従い、第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）のうちの少なくとも１つに、選択的に、ウエハー（４，５４，７５，１１０）を供給し、
第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）のうちの少なくとも１つを用いて、プロセス値を計測する、
工程を具備する方法。
【請求項２８】
第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）のうちの少なくとも１つに、選択的に、ウエハー（４，５４，７５，１１０）を供給する方法であって、
ウエハー（４，５４，７５，１１０）を識別し、
ウエハー（４，５４，７５，１１０）識別にしたがってプロセス値を計測するために要求される計測能力を決定し、
要求される能力（２５６）と第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）に関連する計測システム能力情報（２６１，２６２，２６３）に従い  第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）のうちの少なくとも１つに選択する
工程を具備する請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）の少なくとも１つを選択する工程は、計測システム使用可能性情報（２７１，２７２，２７３）と処理量情報（２８１，２８２，２８３）とに応じてウエハーに対する要求計測能力を持ち最高の処理能力を有する第１と第２の計測システム（１０，１２，１４，５８，６０，６２，７１，７２，７３）から使用可能な計測システムを選択する工程を具備する、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
半導体機器製造プロセス（８０，１００，２００）において、半導体ウエハー（４，５４，７５，１１０）に関連するプロセス値の計測に用いる設定情報を作り出すシステムであって、
ウエハー（４，５４，７５，１１０）を計測するのに用いられるオフライン計測計器と、
計測値にしたがって設定情報をつくり、設定情報を半導体機器製造プロセス（８０，１００，２００）に関連するプロセス計測システムに供給するためのオフライン計測計器に関連して運転可能な、設定情報発生装置とを具備し、
半導体機器製造プロセス（８０，１００，２００）において、設定情報は、半導体ウエハー（４，５４，７５，１１０）に関連するプロセス値を計測するためのプロセス計測システムにより使用可能である、システム。
【請求項３１】
設定情報は、処方とデータベースのうちの少なくとも１つを具備する請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
半導体サンプルの幾何学的特徴を評価するために走査型電子顕微鏡（SEM）（２１０）と併せてスキャタロメータを操作する方法であって、
スキャタロメータ（２１２）で基準用サンプル１式を計測し、特性を示す数値をコンピュータで決定し、
走査型電子顕微鏡（SEM）（２１０）で前記基準用サンプル１式を計測し、特性を示す数値を物理学的に決定し、
コンピュータで導き出される値と、物理学的に導き出される値との相関係数を決定し、そして、
スキャタロメータ（２１２）でテストサンプル１式を測定し、特性を示す数値としてコンピュータで決定し、当該数値を相関係数に従い調整する、
工程を具備するスキャタロメータを操作する方法。
【請求項３３】
前記相関係数は、前記コンピュータで決定された数値と前記物理学的に決定された数値との関係を定義する多項式に従って導き出される請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
さらに、計測システムクラスター（２，７０，１１２，１１４，１１６，１５０，２０２，２３０，２４０）内のあらゆる計器（７１，７２，７３，２１０，２１２，２１４）の、他のあらゆる計器（７１，７２，７３，２１０，２１２，２１４）にたいする関連付けをおこなう工程を具備する請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
クラスターのあらゆる計測計器（２１０，２１２，２１４）の、他のあらゆる計測計器（２１０，２１２，２１４）にたいする関連付けは、SEM（２１０）に対するスキャタロメータ（２１２）の関連付けと、スキャタロメータ（２１２）に対するSEM（２１０）の関連付けとを双方向にできるようにすることを具備する、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
さらに、第１の計測計器（２１０，２１２，２１４）上の基準用サンプルと第２の計測計器（２１０，２１２，２１４）上の基準用サンプルとの相関係数の計測と、当該相関係数を他の計器の少なくとも１つに適用する工程とを具備する、請求項３２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の生産及び加工に係り、具体的には、半導体ウエハー加工に関すプロセスパラメータの計測システムと手順に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願
本出願は、２００１年４月２６日付け米国出願出願、暫定的出願番号６０／２８６，４８５に基づく優先権の利益を主張する。
【０００３】
半導体工業において、装置の密度を上げようとする傾向が続いている。このような高密度を達成するため、半導体ウエハー上の素子のサイズを縮小する方向で、ずっと努力が続けられている。このような、素子の高実装密度を成し遂げるため、部品のサイズをより小さくする必要がある。このために、部品間の配線の幅やスペース及び様々な部品の角や端部のような外見的な構成を考慮に入れてもよい。
【０００４】
隣り合う部品間のスペースを密にした小さな部品という条件を満たすために、分解能の高いフォト・リトグラフと同時に分解能の高い測定学と検査計器と体制が必要である。一般に、リトグラフィは様々なメディア間でパターンを転送する手順に関する。リトグラフィは、集積回路に用いられるもので、例えば、光線に感度を持つフィルム（例えば、フォトレジスト）でシリコンウエハーが覆われ、（紫外線、Ｘ線、又は電子ビーム等の）照射源が、マスターテンプレート（例えば、マスク又はレチクル）を介在させることでフィルム表面を選択的に照射して、特定のパターンを作り出す。次に、フォトレジストフィルム上の露光されたパターンは、フォトレジストのタイプ（すなわち、陽画又は陰画、このようにして、さらなる処理のためにシリコンウエハー上に必要なフォトレジストパターンを残す）により、露光部又は非露光部のどちらかを溶かす現像液と呼ばれる溶液で現像される。リトグラフィ処理に加えて、部品やスペースの縮小に対応させるためには、半導体ウエハーの製造において他の処理ステップも高度な分解能と検査機器が必要となる。計測機器や装置は、製造物の研究開発のみならず製造ラインの品質コントロールへの応用に関連して半導体機器の検査に用いられる。半導体製造プロセス中にある特別な部品を計測し観察することが出来れば、さらに良い製品を製造したり不良品を削減したりすること等が可能となる。例えば、機器の限界寸法（ＣＤｓ）やオーバーレイの精度の計測は、製品の要求される品質を達成するため、１以上のこのような製造プロセスの調整を行うために行われている。従って、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭｓ）、アトミックフォースマイクロメータ（ＡＦＭｓ）、スキャタロメータ、分光エリプソメータ（ＳＥｓ）、その他のような、半導体装置の部品を描いたり記録したりするために様々な計測技術や検査ツールや計器が開発されている。この文脈で用いられるスキャタロメータは、計測された光学的特性から得られたパラメータを変換する演算手順を採用する光学計器である。典型的には、スキャタロメータは、計器に採用されて、波長より短い側面の寸法から得られるものを計測するために用いられる。スキャタロメータ用の光学計器は、例えば薄膜測定技術に用いられるものと同じでも良い。従って、有効な手順があるなら、パターン化されていない薄膜を特徴づけるために良く用いられるＳＥを、スキャタロメータとして用いてもよい。このことはリフレクトメータについても同様である。場合によっては、スキャタロメータの光学計器部分は具体的に後方散乱を測定するために設計されたものでも良い。これから導かれるのは、「ＳＥ」は、標準的な薄膜計測、すなわち膜の厚み、及び／又は光学的特性、に用いられる分光エリプソメータの設計に用いられるということである。
【０００５】
このような計測計器は、単独、オフラインで典型的に用いられ、例えば、特別なプロセスツールで処理された１以上のウエハーが計測又は検査され、計測したプロセス値（例えば、ＣＤｓ、オーバーレイレジストレーション、膜圧、材料特性、部品数）が許容値にあるかどうか、及び／又はウエハー内に処理中の不具合があるかどうかの決定を行う。単独型の計測計器は、プロセスツールに組み込まれることなく、多数のプロセスツールの点検のために使われる。計測や検査は、２以上のこのような計測計器を使って実施され、異なった計器を用いて特性が測定される。計測計器が単独型のシステムであるため、計測値を得る前に、ウエハーを、プロセスツールと計測機器との間で移送させなければならない。一般計測計器が単独型の特性を持ち、このような計器間で移送を行う結果、半導体製造設備におけるかなりの停止期間が発生し、高価なプロセスツールが、製造プロセスにおいて問題が存在するため、最終決定を保留したまま停止する。
【０００６】
加えて、２以上の連続する計測システムを直列にしてウエハーを計測しなければならないため、ウエハーに対し最も低い処理量を持った計測計器が検査プロセスにおけるボトムネックとなり、このことが、工程の停止期間をさらに悪化させる。さらに、既存の半導体ウエハー製造プロセスにおける測定計器又は計測計器は、ある計器は特定の特性に関して寸法上の問題を認識する一方、他の計器は認識しないというように、同じ特性の測定結果が異なることがある。このように、計測システムや手順を改善し、製造設備において製造中のウエハーの十分な特性計測と検査をタイムリーに行い、工程の停止期間を減らしたり改善したりすることの必要性が存在する。
【０００７】
発明の概要
本発明の特徴を基本的に理解してもらうために、本発明の簡単な概要を以下に述べる。この概要は、本発明の広い範囲で概観するものではない。これは、本発明のキー又は必須要件を特定するものでもなければ、本発明の範囲の輪郭を描くものでもない。むしろ、本概要の唯一の目的は、本発明の概念を、以降に述べるより詳細な説明の前置きとして、単純化して説明することである。本発明は、依存のシステムに関する前述の欠点を軽減させる複数の計測計器や計測ツールを２以上用いて、製造設備における半導体ウエハーの計測と検査の方法とシステムを提供するものである。一群の計測システムは、選択基準に従って１以上の計測装置にウエハーを移送するシステムと、複数の計測計器とからなる。従って、計測システムは、使用可能性、処理量、能力及び／又は他の考慮を払って選択され、全体としての処理量と効率が、ウエハーに関して計測するプロセス値（例えば、ＣＤｓ、オーバーレイレジストレーション、その他）に要求される精度内になるよう改善される。
【０００８】
加えて、本発明は、例えばＣＤ−ＳＥＭとスキャタロメータのように、少なくとも２つの計測システムの応答データ間での相関や相互校正を容易にする。特に、ウエハー（例えば、積層構造中の１以上の層）は、照射した光の波長の散乱に関する応答データを受け取るスキャタロメータにより計測することができる。ウエハーは、ＣＤ−ＳＥＭ装置の特性である他の応答データを受け取るＣＤ−ＳＥＭにより、計測することが出来る。スキャタロメータからの応答データとＣＤ−ＳＥＭからの応答データとは相関関係がある。相関計算結果に基づき、スキャタロメータは、将来のスキャタロメータによる計測値が、ＣＤ−ＳＥＭによる応答データと同じようになるまで調整される。この相関計算は、加工時間、コスト、精度及び効率のニーズ及び要求に応じて採用される計測システムを変更或いは手直しすることを容易にする。
【０００９】
本発明の１つの特徴によれば、一群の計測システムは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭｓ）、アトミックフォースマイクロメータ（ＡＦＭｓ）、スキャタロメータ、分光エリプソメータ（ＳＥｓ）、その他のような、ウエハーに関するプロセス値を計測するために選択的に採用される２以上の計測計器からなる。種々の計器は、お互いに接続されて、校正用情報のような情報を共有し、相互校正が可能となる。計測群はさらに、ロボットのように、少なくとも１つの計測システム選択基準に従って、ウエハーを選択的に１以上の計測装置に提供するような運転が可能な、ウエハー移送機構又はシステムにより構成されている。この選択基準は、例えば、種々の計測計器の能力、使用可能性及び処理量を考慮に入れても良く、これにより、要求された計測に用いるために最高の処理能力を持った使用可能な計測計器のように、選択された計測装置が当該ウエハー（例えば、組になった加工中のウエハー）の要求する適切な計測能力を持つ。
【００１０】
加えて、本発明は、例えばＣＤ−ＳＥＭとスキャタロメータのような少なくとも２つの計測システムでの計測値の相関計算又は相互校正を容易にする。特に、例えば特定の現場で違った金型の基準ウエハーのような、複数の基準用見本は、スキャタロメータにより計測される。基準用の現場では、ＣＤ−ＳＥＭで計測することも出来る。スキャタロメータとＣＤ−ＳＥＭによる計測値は相関計算される。相関計算に基づき、将来、例えば製造サンプルに対するスキャタロメータによる測定値が、ＣＤ−ＳＥＭにより計測された場合の測定値と近似するよう調整することが出来る。この相関計算は、加工時間、コスト、精度及び効率のニーズ及び要求に応じて採用される計測システムを変更或いは手直しすることを容易にする。
【００１１】
本発明の他の特徴によれば、ウエハー上の光学的に認識可能な少なくとも１つの文字によりウエハーの識別を行う光学的文字認識システム（ＯＣＲ）のみならず、ウエハーに関係する少なくとも１つのプロセス値を計測する計測計器を有するウエハー計測又は検査システムが提供される。この文脈で文字とは、情報を示すものを意味する。例えば、文字はアルファベットでも又はバーコードでも良い。光学的文字認識システムは、このようにして、ロット番号やデータコードその他、計測されたウエハーの文字ベースの引証のような印字や刻印を読み取り、要求される計測のために適当な計測計器の選択のために提供する。計測システムは、加工工程の一部をなす１以上のプロセスツールに組み込まれ、加工中のウエハーは、それ以上の機械や人間が介在することなしに、直接計測システムに送られる。
【００１２】
本発明のもう１つの特徴によれば、半導体加工処理におけるウエハーに関するプロセス値の計測のための手順が提供される。加工工程からウエハーを受け取り、計測システム選択基準に従って選択的に１以上の計測装置に提供する。これに関連して、選択基準には、最大の処理能力と要求精度又はウエハーの計測に必要とする他の処理能力を持つ使用可能な計測計器を用いることを含めることが可能であり、これにより、システムの全体的な処理量が改善される。さらに、例えばウエハー上の１以上の光学的文字を読み取ることで計測されるウエハーを特定すること、ウエハーの個性に従ってプロセス値の計測に必要な計測能力を決定すること、及び、必要な計測能力と使用可能な計測計器に関する計測システム能力情報に従い最適な計測計器を選択することを、さらにこの方法の中に含めても良い。
【００１３】
前記の及び関連する部門の完遂のために、本発明は、以下に詳細説明する特徴を具備する。以下の説明と添付図は発明の様々な形態の実施例を詳細に図示しながら開示するものである。しかし、これらの実施例は、本発明の本質が用いられる様々な形態の一部しか示していない。本発明の他の形態や進歩的及び新規的特徴は、図面を考慮して以下の発明の詳細な説明により明らかになるであろう。
【００１４】
発明の詳細な説明
本発明の様々な実施形態について図面を参照して説明する。ここでは、同じ参照番号は一貫して同じ要素に用いる。本発明は、多数の計測計器やシステムを１以上用いる製造プロセスにおける半導体ウエハーの計測及び／又は検査のシステムと方法を提供する。計測システムクラスターは、１以上の選択基準に従って１以上の計測システムにウエハーを移送するシステムと、このような複数の計測システムとを有するものとして提供される。計測計器又はシステムは、使用可能性及び処理能力に基づいて選択され、全体としての処理量と効率が、ウエハーに関するプロセス値の計測に要求される精度内になるよう改善される。
【００１５】
図１では、本発明の様々な形態を実施する典型的な計測システムクラスター２が描かれている。クラスター２は、半導体製造プロセスにおけるウエハー４に関連するプロセス値（例えば、オーバーレイレジストレーション、フォトレジスト層の欠陥、要素サイズ、要素間のスペース、微小な欠陥、化学的欠陥、その他）を計測するのに都合よく用いられる。計測システムクラスター２は、関連する計測計器（図示せず）を有する複数の計測システム１０，１２，及び１４を具備する。例えば、システム１０，１２，及び１４は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭｓ）、アトミックフォースマイクロメータ（ＡＦＭｓ）、スキャタロメータ、分光エリプソメータ（ＳＥｓ）又は加工中の半導体ウエハー４に関連するプロセス値の計測に適合させた他の計測計器を具備する。
【００１６】
クラスター２は、さらに、カセット２４や他のウエハー移送装置からウエハー４をおろす荷おろしステーション２２を経由して、加工プロセスで加工されたウエハー４を受け取るロボットや他の自動ウエハー移送装置のようなウエハー移送システム２０により構成されている。ウエハー移送システム２０は、次に、以下に詳細に説明する計測システム選択基準に従って、選択的に、ウエハー４を１以上の計測システム１０，１２，及び／又は１４に提供する。次いで、ウエハーの適切な加工を確かめるため及び／又は加工工程における欠陥や間違いを検出するため、１以上のプロセス値（図示せず）が計測され及び／又は検査される。典型的なクラスターシステム２は、さらに、計測システム選択ロジック３４及び校正情報３６を備えるコンピュータシステム３０を具備する。荷おろしステーション２２、ウエハー移送システム２０及びコンピュータシステム３０のみならず、計測システム１０，１２，及び１４もネットワーク４０で繋がれており、計測情報、計測システム選択情報、校正情報３６及び他の制御情報とデータが、計測システムクラスター２の様々な構成要素により共有される。
【００１７】
いったん、ウエハー４に関するプロセス値が計測システム１０，１２，及び／又は１４により計測されると、ウエハー移送システム２０は、下流側のプロセスツール（図示せず）のような、加工工程における他のシステムに移送するために、ウエハー送出カセット２４にウエハーを積み込む荷積みステーション４２に、ウエハー４を渡す。各々異なった、ウエハーの積み下ろし戦略を持った多くの配置の代案がある。例えば、荷おろしステーション２２と荷積みステーション４２とを、両方の機能を備えた積みおろしステーションとすることが出来る。積みおろしステーションにより、ウエハーは計測の後、到着したときと同じカセットに戻される。加えて、クラスター２は、単一又は２以上の積みおろし装置を装備しても良いし、さらに／又は、２以上の荷積みステーション及び／又は荷おろしステーションを装備することとしても良い。さらに、クラスター２は、光学的文字認識システム（ＯＣＲ）４４を備え、ウエハー識別情報（図示せず）をネットワーク４０を経由して計測システム選択ロジック要素３４に伝達し、要素３４は、ウエハー４の計測又は検査に用いるのに最適な計測システム１０，１２，及び／又は１４を選択する。典型的なクラスター２はウエハー４をＯＣＲシステム４４を用いて識別するが、例えば、カセット２４に組み込んだものや公知の他の方法のような技術をウエハー４の識別のために用いても良い。しかしながら、コード情報、データコード、その他がウエハー４上に直接印字又は刻印され、ＯＣＲシステム４４がウエハーの識別を間違える可能性をうまく減らすことは評価される。
【００１８】
コンピュータシステム３０の計測システム選択ロジック要素３４により、１以上の選択基準（例えば、以下に図８とともに図示し詳述する）に従って計測システムが選択されウエハー移送システム２０に伝えられる。そこで、ウエハー移送システム２０は、ウエハー４を計測システムの選択結果に基づいて少なくとも１つの計測システム１０，１２，及び／又は１４へ送る。例えば、計測システム選択基準は、計測システム１０，１２，及び１４に関する能力情報、使用可能性情報及び処理量情報とともに、ウエハー４に関連する、能力要求情報を含めることができる。選択はさらに、システム１０，１２，及び／又は１４の要求される計測順序に従ってすることとしても良い。
【００１９】
能力情報は、ＯＣＲシステム４４からのウエハー識別情報に従って獲得し、計測のために必要とする精度のみならず型式や寸法もシステム２により測定される。ロジック要素３４による計測システムの選択は、さまざまな計測システム１０，１２，及び／又は１４の計測能力も考慮に入れる。例えば計測システム１０，１２，及び／又は１４のうちの１つ以上は必要な精度内で与えられた計測をすることができる一方、他はできないかもしれない。さらに、計測システム１０，１２，及び／又は１４の各々は、違った処理能力を持ちうる。例えば、ＳＥＭ計器は３０ウエハー／時間（ｗｐｈ）の処理が可能であり、スキャタロメータは１５０ｗｐｈの処理まで可能であり、分光エリプソメータは７５から８０ｗｐｈの処理が可能である。与えられた計測業務を遂行するための計測システムの選択においては、したがって、計測システム選択ロジック要素３４は、計測のための必要な測定能力の範囲内で最高の処理量が確保できる計測システムをうまく選択することが可能となる。
【００２０】
この点について、計測システム選択ロジック要素３４は、ウエハー移送システム２０を経由するウエハー４の移送計画において、どの計測システム１０，１２，及び／又は１４が、現在有用なのかを考慮することができる。このように、計測システム選択ロジック要素３４は、（ＯＣＲシステム４４によるウエハーの識別から得られた又は導き出された）能力要求情報及び計測システム能力情報に基づくウエハー４に要求される能力を有するものとして選択された計測システム１０，１２，又は１４を指し示すことで選択を行う。さらに、この選択は、計測システム有用情報と処理情報に従い、ウエハー４に必要な能力を持った最高の処理量を持つ計測システムに反映される。
【００２１】
さまざまな計測システム１０，１２，及び１４がクラスター２と相互接続されているので、また、ネットワーク４０を介して情報を共有しているので、計測システム１０，１２，及び／又は１４は、相互校正が可能である。この点について、コンピュータシステム３０の校正情報３６は、さまざまな計測システム１０，１２，及び１４間で共有することが可能であり、これにより、計測システム１０，１２，又は１４の内の１つの計測計器によりなされた計測値は他の計器でなされたものと同等となる。典型的なクラスターシステム２は、このように、加工工程における単独型計測ステーション間でウエハー４の過剰な受け渡しを軽減するだけでなく、相互校正をおこなう点で単独型計測ステーションよりはるかに優れたものである。
【００２２】
情報は上流側（又は、例えば、下流側）のプロセスツール（例えば、フォトレジストトラック、ステッパ、その他）に送られ、プロセスフィードバック（又は、フィードフォワード）として採用され、例えば、加工中のウエハー４の欠陥を軽減するために計測データに基づき、プロセスツールが製造加工ステップを実行する、オンラインでの閉ループプロセスコントロールを行うことが可能となる。代案あるいは組み合わせとして、計測値（例えば、及び／又は検出した欠陥）情報を高度なプロセスコントロール（ＡＰＣ）システム（図示せず）に伝送してもよく、これにより、今度は、フィードバック及び／又はフィードフォワードのやり方でプロセスツールにプロセス調整値を伝達することが可能となる。この点では、処理量及び／又は使用可能性情報の少なくとも１つを基準に最適な計測システムを選択することが、本発明に基づいて加工工程の停止をなくすかあるいは極めて少なくして、実時間で、あるいはほぼ実時間での計測及び／又は欠陥検出を可能とすることで、関連するプロセスツールの停止を軽減するために用いられるのと同様に、単独のシステム２の中に一群の計測システム１０，１２，及び１４を集合させたことにより、移送時間を軽減させることは、評価される。さらに、典型的な計測クラスター２は、図６及び７に示すように、プロセスツールに組み込まれ、プロセスツールは、ウエハー４について１以上の製造加工ステップを実行するために運転され、加工されたウエハー４をウエハー移送システム２０に移す。
【００２３】
図２に目を通すと、ウエハー製造プロセス５０は、ウエハー５４が順次最初のプロセスツール５６から直列に並んだ計測計器システム５８，６０，及び６２へと進んでゆく様子が分かる。システム５８，６０，及び６２は、計測情報をＡＰＣシステム６４に伝送し、次いで、ＡＰＣシステム６４は、フィードバックインフォメーション６６（例えば、プロセス調整情報やコントロール情報）をプロセスツール５６に送る。その後、ウエハー５４は、２番目の（例えば、下流）プロセスツール６８に送られる。図２で分かるように、計測システム５８，６０，及び６２からの計測値は同時に作られることはなく、さらにウエハー５４は、システム５８，６０，及び６２間を（例えば、一般的には人手により）移送しなければならないので、ＡＰＣシステム６４は、プロセスツール５６にタイプリーにフィードバックすることはできない。
【００２４】
さて図３によれば、本発明は、一群の計測計器又はシステム７１，７２，及び７３を、ウエハー移送システム２０に沿って計測システムクラスター７０内に配備し、クラスター又はシステム７０は、製造プロセス８０中で、通常はカセット又はＦＯＵＰ中で、上流のプロセスツール７６からウエハー７５を受け取る。システム７０は、図１の典型的なクラスター２での動作と同様の動作が行われ、そこでは、１以上の計測システム選択基準に基づき、ウエハー移送システム７４が選択的にウエハー７５をプロセスツール７６から１以上の計測計器又はシステム７１，７２，及び７３に提供する。計測システム選択基準には、例えば、計測能力、計測要求能力、使用可能性、製造プロセス８０スケジュールに基づき予想される要求事項及び／又は処理容量を含めても良い。一群の計測システム７１−７３や特定の検査のために最適な計測システムを選択するウエハー移送システム７４の運転の結果達成された時間短縮により、タイムリーに計測情報（例えば、オーバーレイレジストレーション、ＣＤ寸法、要素サイズ、要素間のスペース）をフィードバック７８としてプロセスツール７６にタイムリーな方法で伝達できるようになり、このことにより、旧来のシステム（例えば図２）によるプロセス値の計測に関連する停止時間は、本発明により都合よく軽減される。計測されるとすぐに、ウエハー７５は、計測システムクラスター７０から２番目の（例えば、下流）プロセスツール７９に送られる。図示されてはいないが、計測情報は、例えば下流のプロセスツール７９へのフィードフォワードとして使っても良い。システム７０は、フィードフォワード又はフィードバック情報として用いられたとき、一連の計測計器システム５８，６０，及び６２に対して、図２に示されたものと同じ利益をもたらす。
【００２５】
もうひとつの半導体装置製造プロセス１００が図４に描かれており、ここでは、本発明の他の利点が示されている。プロセス１００は、プロセスツール１０２，１０４，及び１０６及び関連する計測システムクラスター１１２，１１４，及び１１６を具備し、各々、図１の一般的なシステム２と同様に、ウエハー１１０に関連する１以上のプロセス値を計測するように動作する。どんな計測システムクラスター１１２，１１４，及び１１６も、計測システムの集合とすることができる。さらに、クラスターとツール、例えばツール１０２に対するクラスター１１２、の関係をツールに組み込むことができ、クラスターはサポートとウエハーの移送及び／その他の設備を共有する。計測システムクラスター１１２，１１４，及び１１６は、プロセスツール１０２，１０４，及び１０６と同様に、ネットワークを介してお互いに交信し、相互に情報が伝達される。ＡＰＣシステム１３０も動作可能なようにネットワーク１２０に接続され、計測システム１１２，１１４，及び１１６からプロセスフィードバック、又はフィードフォワード又はさまざまなプロセスツール１０２，１０４，及び／又は１０６のために、及びその他のそのような計測情報の処理のために、計測情報（例えば、ＣＤｓ、オーバーレイレジストレーション、その他）を受け取ることができる。例えば、ＡＰＣシステム１１２は、１以上のさまざまなプロセスツール１０２，１０４，及び／又は１０６に対する欠陥等級分けを行っても良く、それにより製造プロセス１００におけるこのような欠陥の数を削減するために、調整を行うことが可能となる。
【００２６】
計測システムクラスター１１２，１１４，及び１１６には、APCシステムを含めることができ、そうすれば、プロセスツール１０２，１０４，及び１０６とそこで各々のプロセスステップのタイムリーな調整のために、フィードバック情報１２２，１２４，および１２６を各々プロセスツール１０２，１０４，及び１０６に送ることができる。代案又は組み合わせたものとして、このようなフィードバック情報は、計測システムクラスター１１２，１１４，及び／又は１１６から、ネットワーク１２０を経由して、１以上のプロセスツール１０２，１０４，及び／又は１０６に送られることとしても良い。さらに、本発明により、クラスター１１２，１１４，及び／又は１１６間で校正情報が共有され、それによりクラスター１１２，１１４，及び／又は１１６及び／又はそこにある要素計測計器システムは、全体の工程１００で統一的な基準に従いそこでの計測がなされるような、相互校正がなされる。  統一的な基準は、工程１００そのものよりも大きな領域に適用することができる。例えば、全体の製造設備や製造設備を結合したものにさえも適用できる。
【００２７】
工程１００は、ネットワークを介して、クラスター１１２，１１４，及び１１６内に単独型計測システムクラスター１５０を装備することができる。例えば、クラスター１１２，１１４，及び１１６は、上述したような関連ツールに組み込んでもよく、最初の計測ウエハー１１０は、この関連ツールにより処理され、クラスター１５０は簡単に多くの情報源からウエハーの計測を行うため設けられる。さらに、クラスター１５０は、処方作成装置１５２、データベース生成装置１５４、欠陥等級化システム１５６とともに、クラスター１１２，１１４，及び１１６内にある計測計器（図示せず）も装備することができる。処方とは、ウエハーの計測において、物理的な計測に対する計測システムパラメータと基礎的な物理計測量を有用な情報に変換するための手順を含む計測計器のための指示事項一式である。例えば、リフレクトメータ計測計器について言えば、処方には、ダイの大きさと位置を含むウエハーのレイアウトについての情報、ウエハー上のどのダイを計測するのか、１以上のダイを計測すべき現場（一般には、ダイの構成の照会）、ダイの構成の識別と位置づけのためのパターン認識パラメータ、反射強度ため組み込まれた時間の長さ、計測場所における薄膜層を含むモデルを基準にした手順、どのパラメータが既知なのかまたどちらを計測すべきなのかを記載した仕様書、その他が含まれる。処方には、この例で示したものより多くの情報を含ませても良い。一般的なリフレクトメータと異なった特性の計器は、その適切な処方には異なった情報を必要とする。
【００２８】
一般的に、データベースには、計器により収集された基本的な物理情報をウエハーの処理状態に関する有用な情報に変換する手助けをするための情報が含まれる。一例として、データベース生成装置１５４からのリフレクトメータのデータベースは、計測された光学的な反射値の絶対値をＣＤ又は薄膜の厚みに変換する手助けをすることができる。手順はデータベースを利用する。例えば、スキャタロメータの場合、１つの手順に対する演算時間が多すぎるとき、後で迅速に使用するために、手順の部分的な結果をデータベースに記憶しておくことは有効なことである。クラスター１５０は、加工プロセスにおかれた計測システムクラスター１１２，１１４，及び１１６の計器に、ネットワーク１２０を介してアップロードすることができる、データベース及び／又は手順を生成するために用いられる。このようにして、クラスター１１２，１１４，１１６が加工中のウエハーを計測するのに用いられている間、単独型計測システムクラスター１５０は、加工プロセスにおかれたクラスター１１２，１１４，及び／又は１１６に用いるための設定操作（処方及び／又はデータベース生成）を行うためにうまく用いられる。
【００２９】
ここで、図５を参照すると、もう１つの典型的な本発明の実施例が描かれており、ここでは、計測システムクラスター２０２は、プロセスツール２０４及びＡＰＣシステム２０６を含む製造プロセス２００の一部となっている。プロセスツール２０４と同様にシステム２０２と２０６は、相互にネットワーク２０８を介して交信することが可能である。代案又は組み合わせたものとして、ＡＰＣシステム２０６は、計測システムクラスター２０２と直接交信することが可能である。計測システムクラスター２０２は、図１の典型的なシステム２と同様の方法で、プロセスツール２０４から移送されるウエハー（図示せず）に関するプロセス値の計測のために製造プロセス２００中に装備される。システム２０２は、ウエハーのプロセス値を計測でき、真空をつくりだすポンプとシール装置（図示せず）も装備可能な、スキャニングエレクトロンマイクロスコープ（ＣＤ−ＳＥＭ）システム２１０を有している。システムクラスター２０２は、さらに、オプティカルスキャタロメータ２１２と分光エリプソメータ（ＳＥｓ）２１４を有しており、ロボットはそれらに、すでに図示し説明したように１以上の選択基準に基づき選択的にウエハーを供給する。先に注記したように、オプティカルスキャタロメータ２１２には分光エリプソメータ（ＳＥｓ）が含まれる。オプティカルスキャタロメータ２１２にはまた、リフレクトメータが含まれる。
【００３０】
ウエハーは、荷おろしステーション２２０を介してロボット２１６に送られ、例えば、ウエハーをカセット（図示せず）のようなウエハー保持装置から取り出し、集中的なシステム２０２で適切な計測が完了したらすぐ、ウエハーは、荷積みステーション２２２で、適切なカセットに荷おろしする。すでに図示し説明したような計測システムにより、システム２０２のロボット２１６は、計測システム２１０，２１２，及び２１４に関する能力情報、使用可能性情報及び処理能力情報のみならず、加工中のウエハーに関する要求能力情報のように、１以上の選択基準に基づき、１以上の要素計測システム又は計器２１０，２１２，及び／又は２１４から選択して、ウエハーを供給する。
【００３１】
多くの代案としての配置があり、図１と一緒に上述した通り、ウエハーの積み下ろしに関して各々異なった考え方に基づいている。
【００３２】
能力情報には、計測値の必要精度とともに、システム２０２で計測すべき要素の型式や寸法を示す情報が含まれる。選択は、システム２１０，２１２，及び／又は２１４の計測能力を考慮に入れる。例えば、１以上のシステム２１０，２１２，及び／又は２１４は、要求精度内で与えられた計測が可能であるのに対し、他は可能ではないかもしれない。さらに、各システム２１０，２１２，及び／又は２１４は各々異なった処理能力を持っている。例えば、ＳＥＭ２１０は、３０ウエハー／時間（ｗｐｈ）の処理が可能であり、スキャタロメータ２１２は１５０ｗｐｈの処理まで可能であり、分光エリプソメータは７５から８０ｗｐｈの処理が可能である。本発明の特徴によれば、ロボット２１６は、特定の計測責務のため必要とされる計測能力内で、最高の処理能力を発揮できる計測計器にウエハーを移送する。この点について、計測能力に対する要求値は、例えば、ＯＣＲシステム（図示せず）又は他の識別装置又は技術から得られる特定のウエハーの識別情報から得られる。
【００３３】
この点について、選択基準には、計測能力、又は、ロボット２１６を介してウエハーを移送するときの計画における計測システム又は計器２１０，２１２，及び／又は２１４の現在の使用可能性を考慮に入れてよい。このように、ロボット２１６は、要求能力情報（例えば、ウエハー識別情報から取得又は獲得したもの）や計測システム能力情報（例えば、特定の計器２１０，２１２，及び／又は２１４が特定の計測をする能力があるかどうか）に従い、ウエハーに対する要求される能力を具備するとして選択された計測システム２１０，２１２，又は２１４にウエハーを移送することができる。さらに、この選択は、計測システム有用情報と処理情報に従い、ウエハーに必要な能力を持った最高の処理量を持つ計測システム２１０，２１２，及び／又は２１４に反映される。このように、高い処理能力を持つスキャタロメータ２１２が他のウエハーを計測するのに使われている場合は、ロボット２１６は、ウエハーを、処理能力が低くても、うまい具合にＣＤ−ＳＥＭ２１０に移送することが可能である。代わりに積み下ろしステーションを増やした配置とし、処理能力と効率を最適化するために柔軟性を追加することもできる。
【００３４】
加えて、計測システム２１０，２１２，及び／又は２１４は、計測システム間で交換や切り替えが容易なように、相互校正しても良い。つまり、スキャタロメータ２１２で生成され算出された計測値は、ＣＤ−ＳＥＭ２１０により算出された計測値と似るよう関連付けることができる。この相互校正２１７の技術は、データの解釈を拡張して、スキャタロメータ２１２で生成された製品サンプルの計測値を、ＣＤ−ＳＥＭ２１０で生成されたものと互換性があるようにすることを容易にする。
【００３５】
例えば、参照ウエハー（例えば、フォーカスエクスポージャーマトリックスウエハー（focus-exposure matrix wafer）又は、テストウエハー）は、組み込まれたオプティカルスキャタロメータ２１２により計測され、スキャタロメータによるライン幅の計測値が実時間で又はデータベースと比較することで又は数学的データベースと比較することで計算される。ウエハーもまたＣＤ−ＳＥＭによるライン幅を生成するためにＣＤ−ＳＥＭ２１０により計測される。ＣＤ−ＳＥＭによるライン幅とスキャタロメータによるライン幅の計測値との関係は、数学的に分析され、相関関数として参照するのに適した連続曲線を定義する多項式として表される。相関係数は、同じ加工プロセスにおいても、プロセスステップ（例えば接触するゲート）によって変化するので、プロセスステップごとに固有の相関係数を持つ。スキャタロメータは、従って、新しい未知のウエハーのライン幅の計測に用いても良い。スキャタロメータによるライン幅は上述の通り、理論的な計算値と比較して算出される。算出されたライン幅は、続いて、ＣＤ−ＳＥＭ２１０を使ったとしたら得られると期待される値に近づくよう相関係数により修正される。
【００３６】
さて、図６と７を参照すると、本発明は、計測システムクラスターにＡＰＣシステム２０６とプロセスツール２０４のうちの１つ又は両方が一体化されたものが提供されている。例えば、図６では、統合された計測システムクラスター２３０は、計器２１０，２１２，及び２１４とロボット２１６と積みおろしステーション２２０及び２２２により構成されている。もうひとつの例が図７に描かれており、ここでは、統合されたシステム２４０は、計器２１０，２１２，及び２１４、ロボット２１６、積みおろしステーション２２０及び２２２、ＡＰＣシステム２０６、及びプロセスツール２０４により構成されている。この例では、システム２４０は必ずしも縮尺をあわせていないこと、プロセスツール２０４は、物理的には、システム２４０内の他の構成要素よりかなり大きいかもしれず、この場合は、プロセスツール２０４に一群の計測要素が統合されることになる。このような要素の統合は、プロセスツール２０４からのウエハーが直接ロボット２１６に導かれることから、ウエハーがある要素から他の要素へと（例えば、時々人手により）過剰に物理的な移送がなされることを削減又は省略することができること、及び、荷積み及び荷おろしステーション２２２及び２２０は、各々、システム２４０に必要とされないことは、さらに評価すべき点である。
【００３７】
本発明は、このように、計測及び／又は検査情報とその他前もって保存していなかったフィードバック情報をタイムリーに提供するために、知的な計測計器の選択を提供する。このような知的な選択の一つの例を図８に示す。ここでは、典型的な計測システム選択ロジック要素２５０が描かれている。ロジック要素２５０は、上述のように、図１の計測システム選択ロジック要素３４と同様に動作し、これにより、１以上の選択基準が、計測システムクラスター（例えば図１のクラスター２）において、２以上の計測計器又はシステムから選択を行うために用いられる。例えば、選択ロジック要素２５０は、コンピュータシステム（例えば、図１のコンピュータシステム３０）のようなものに、ソフトウエア、ハードウエア、及び／又はその組み合わせ、として提供される。
【００３８】
模範的なロジック要素２５０は、ウエハー移送システム２５４に計測システム選択２５２結果を提供するために用いられる種々の情報から構成される。例えば、能力要求情報２５６は、例えば、上述のＯＣＲシステムを使って、ウエハー上に印字された１以上の文字を光学的にスキャンすることで得られるウエハー識別情報２５７から導き出される。能力情報２５６には精度その他の情報が含まれ、それによって、選択ロジック要素２５０は、特定の計測又は検査の責務を果たすために適切な１以上の計測計器を選択することができる。例えば選択ロジック要素２５０は、特定の責務に対する能力要求２５６と、計測システム能力情報２６１，２６２，２６３、及び計測システムクラスター（図１の例えば、システム１０，１２，及び１４）内における計測計器（図示せず）に対応する関連事項とを比較し、どの計測システムが能力要求２５６に合致するかを決定する。
【００３９】
加えて、計測システム選択２５２は、計測システム利用可能性あるいは使用可能性情報２７１，２７２，２７３、及びクラスター内における計測システムに対応する関連事項に基づくことができる。例えば、ある計測計器が、現在使用中なのか、まさに使われようとしているのか、使用不可能なのか、保守中等の予定が入っているのかを確かめるために、情報２７１，２７２、及び／又は２７３その他は、意見を求められ或いは質問されるであろう。このようにして、ウエハー移送システム２５４は、最初の計測システムが現在使用中の場合、もう１つの計測システムにウエハーを移送することが可能となり、並行して或いは同時にクラスター内で２以上の計測システムが動作するので、クラスターの観点からは、さらに計測処理の加速化が可能となる。さらなる考慮として、選択ロジック要素２５０は、最高の処理能力を持ち、使用可能な計測システムをうまく選択するために、計測システムの処理量情報２８１，２８２，２８３、その他に意見を求める。さらに加えて、計測システム選択２５２は、例えば図３に示されたような製造プロセス８０の製造スケジュール２６０に基づく必要性の予想にも基づいても良い。製造スケジュール２６０には、特定のプロセスツール例えば７６及び７９の性能の理にかなったサンプリングを可能とする情報が含まれている。
【００４０】
本発明の他の特徴は、半導体製造プロセスにおけるプロセス値を計測するための方法を提供する。ここで、図９を参照すると、本発明に従う典型的な方法３００が描かれている。ここに一連の種々の事象や動作のブロックとして典型的な方法３００が描かれ記述されているが、本発明は、このようなブロックに描かれた手順に限定されるものではない。例えば、ある動作または事象は、本発明によれば、ここに描かれた手順とは別に、他の動作又は事象と共に、違う順序で及び／又は同時に発生するように出来る。さらに、図示されたブロック、事象、又は動作の全てを、本発明による方法の中で実行しなくても良い。加えて、本発明による典型的な方法３００と本発明による他の方法は、ここに図示され記載されていない装置及びシステムと共同して実行されるだけでなく、ここに図示され記載された装置及びシステムと共同して実行されることは評価される。
【００４１】
３０２から始まり、ウエハーは３０４で製造プロセスから受け取られる。例えば、ウエハーは、計測システムクラスター１０，１２，及び１４（例えば、図１のシステム２）において、プロセスツールから受け取られる。３０６では、ウエハーが（例えば、その上にある少なくとも１つの文字を読み取るＯＣＲを用いるか又は他の手段で）識別され、それにより計測能力要求が決定される。その後、３０８において、要求される計測能力を有する使用可能な計測計器（例えば、計測システムクラスター内の要素計測装置）の決定がなされる。このような決定は、製造スケジュールに基づく必要性の予想を考慮に入れても良い。３１０では、要求される計測能力を有し、かつ、最大の処理能力を有する使用可能な計測計器が選択される。３１０で選択された計測システム又は計器を用いて、３１２でウエハーが計測され、この方法３００は３１４で終了する。
【００４２】
本発明は、示された実施形態により図示し説明したが、当業者が本明細書及び図面を理解し、等価な変更や修正を行うことが起こることは理解できる。特に、上述の要素（組立て工程、装置、回路、システム、その他）により実行される種々の機能に関し、このような要素を記述するために使った項目（「方法」に関するものも含む）は、明記しない限り、構成的には開示した構成と異なっていたとしても、本発明の特徴を典型的に示すものとしてここに示された機能が実行できる限り、記述した要素の機能を果たすどんな要素にも対応するものである。この点で、本発明は、本発明のさまざまな方法において、コンピュータで実施可能な動作及び／又は事象を実施する指令を有するコンピュータで読み出し可能な媒体のみならず、１以上のコンピュータシステムも含むことがわかる。様々な形態の通信、例えばコンピュータシステムの要素間またはシステム間での通信は、実施形態により黙示的に含まれている。
【００４３】
加えて、本発明の特定の特徴については、いくつかの実施例のうちの１つについてのみ公開したが、このような特徴についても、どんな出願より望ましく有益な他の１以上の実施例と結合してもよい。さらに、用語「含む」「含んでいる」、「有する」、「有している」、及びこれらの変形は、詳細な説明及び特許請求の範囲で使われているが、これらの用語は、用語「具備する（comprising）」と同様で、すべてを含む意味で使われる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、本発明の１つ以上の実施形態による計測システムクラスターの一例を描いた概略図である。
【図２】図２は、プロセスツールと単独型の計測システムを具備する製作工程を描いた概略図である。
【図３】図３は、本発明に係る典型的な計測システムクラスターを具備する製作工程を描いた概略図である。
【図４】図４は、本発明に係る高度なプロセスコントロールシステムのみならず関連するプロセスツールに対するフィードバックトして、計測システムクラスターを採用した製作工程を描いた概略図である。
【図５】図５は、プロセスツールと高度なプロセスコントロールシステムの操作に関連する他の典型的な計測システムクラスターを描いた概略図である。
【図６】図６は、プロセスツールとの通信操作に関連する他の典型的な計測システムクラスターを描いた概略図である。
【図７】図７は、プロセスツールとＡＰＣシステムと共に製作工程に組み込まれた他の典型的な計測システムクラスターを描いた概略図である。
【図８】図８は、本発明に係る他の形態による典型的な計測システム選択ロジック要素を描いた概略図である。
【図９】図９は、本発明に係る典型的な手順を描いた概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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