(57)【要約】  発光測定のための方法、システム及び装置が開示される。装置は、プラズマ処理チャンバの壁に配置される光学ウインドウを介してプラズマ発光スペクトルを収集するための収集システムを備える。光学系は、プラズマ処理チャンバにわたって複数の不一致光線を走査するように構成されたミラーと、プラズマ発光スペクトルを測定するために、プラズマから光信号を収集し、光信号を分光器へ方向づけるためのテレセントリック結合器と、を有する。
2020527705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光測定のための装置であって、前記装置は、
プラズマ処理チャンバの壁に配置される光学ウインドウを介してプラズマ発光スペクトルを収集するための収集システムを備え、
その光学系は、
前記プラズマ処理チャンバにわたって複数の不一致光線を走査するように構成されたミラーと、
プラズマから光信号を収集し、前記プラズマ発光スペクトルを測定するための分光器へ前記光信号を方向づけるためのテレセントリック結合器と、を有する、
装置。
【請求項２】
前記テレセントリック結合器は、少なくとも１つの収集レンズと、少なくとも１つの結合レンズと、を有する、
請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの収集レンズ又は前記少なくとも１つの結合レンズはアクロマティックレンズである、
請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記テレセントリック結合器は、さらに、前記複数の不一致光線の直径を画定するための前記少なくとも１つの収集レンズと前記少なくとも１つの結合レンズとの間に配置される開口を有する、
請求項２記載の装置。
【請求項５】
前記ミラーは走査ミラーである、
請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記走査ミラーは、ガルバノメータ走査ステージ上に取り付けられ、ガルバノメータ走査ステージによって走査される、
請求項５記載の装置。
【請求項７】
走査ミラーは、ステッピングモータ上に取り付けられ、前記ステッピングモータによって走査される。
請求項５記載の装置。
【請求項８】
前記収集システムは、さらに、前記複数の不一致光線の回転の中心を前記光学ウインドウへ又は前記光学ウインドウの近傍へシフトさせるためのミラーシステム、を有する、
請求項５記載の装置。
【請求項９】
前記ミラーシステムは、転送ミラーと、折り返しミラーと、を有し、
前記転送ミラーは、収集した前記光信号を前記折り返しミラーに転送するように構成されており、
前記折り返しミラーは、収集した前記光信号を前記ミラーに転送するように構成されている、
請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記テレセントリック結合器は、
前記ミラーからの前記光信号を収集するように構成された収集トリプレットレンズと、
収集される前記光信号を、前記分光器に結合される光学ファイバの端部に集束するように構成された２つの結合トリプレットレンズと、を有する、
請求項１記載の装置。
【請求項１１】
前記装置は、さらに、前記プラズマ発光スペクトルを、前記プラズマ処理チャンバの壁に配置される第２光学ウインドウを介して収集するための第２収集システムを有し、
前記第２光学ウインドウは、前記光学ウインドウの中心軸に対して垂直な中心軸を有する、
請求項１記載の装置。
【請求項１２】
前記収集システムは、さらに、前記ミラーと、前記テレセントリック結合器と、前記分光器とを保持する線形アークステージを有し、
前記線形アークステージは、前記光学ウインドウの中心軸に関して半径方向に移動し、前記プラズマ処理チャンバにわたって前記複数の不一致光線を走査させる、ように構成されている、
請求項１記載の装置。
【請求項１３】
前記ミラーは、折り返しミラーである、
請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記複数の不一致光線は、前記プラズマ処理チャンバにわたって前記光学ウインドウの中心軸の２５°走査される、
請求項１記載の装置。
【請求項１５】
前記分光器は、超広帯域高解像度分光器である、
請求項１記載の装置。
【請求項１６】
前記収集システムは、低開口数を有する、
請求項１記載の装置。
【請求項１７】
前記光信号は、２１本の不一致光線から収集される、
請求項１記載の装置。
【請求項１８】
プラズマ処理システムであって、
プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバの壁に配置される光学ウインドウと、
前記光学ウインドウを介してプラズマ発光スペクトルを収集する収集システムと、
前記プラズマ発光スペクトルを測定するために前記収集システムに結合される分光器と、
を備え、
前記収集システムは、
前記プラズマ処理チャンバにわたって複数の不一致光線を走査するように構成されたミラーと、
プラズマからの光信号を収集し、前記光信号を前記分光器へ方向づけるためのテレセントリック結合器と、
を有する、
システム。
【請求項１９】
発光測定のための方法であって、
プラズマ処理チャンバの壁に光学ウインドウを配置するステップと、
前記光学ウインドウを介してプラズマ発光スペクトルを収集する収集システムを提供するステップであって、前記収集システムはミラーとテレセントリック結合器とを有する、ステップと、
前記ミラーを用いて前記プラズマ処理チャンバにわたって複数の不一致光線を走査させるステップと、
前記テレセントリック結合器を介してプラズマから光信号を収集するステップと、
前記プラズマ発光スペクトルを測定するための分光器に光信号を方向づけるステップと、
を含む、方法。
【請求項２０】
前記方法はさらに、
複数の不一致光線の回転中心を前記光学ウインドウに又は前記光学ウインドウの近傍にミラーシステムを用いてシフトさせるステップであって、前記ミラーシステムは少なくとも転送ミラー及び折り返しミラーを有する、ステップを含む、
請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年７月１２日に出願された、「ＳＰＡＴＩＡＬＬＹ  ＲＥＳＯＬＶＥＤ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＥＭＩＳＳＩＯＮ  ＳＰＥＣＴＲＯＳＣＯＰＹ  （ＯＥＳ）  ＩＮ  ＰＬＡＳＭＡ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ（プラズマ処理における空間分解発光分光法（ＯＥＳ））」と題する米国特許出願第１５／６４８，０３５号（整理番号ＴＴＩ−２４７）に基づく優先権を主張し、その内容全体は参照により本明細書に組み込まれる。さらに、本出願は、２０１４年１０月３１日に出願された「ＳＰＡＴＩＡＬＬＹ  ＲＥＳＯＬＶＥＤ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＥＭＩＳＳＩＯＮ  ＳＰＥＣＴＲＯＳＣＯＰＹ  （ＯＥＳ）  ＩＮ  ＰＬＡＳＭＡ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ（プラズマ処理における空間分解発光分光法（ＯＥＳ））」（整理番号ＴＴＩ−２４２）と題する米国特許出願第１４／５３０，１６４号（整理番号ＴＴＩ−２４２）を参照により組み込むものであり、その内容全体は参照により本明細書に組み込まれ、２０１３年１１月１日に出願された「ＳＰＡＴＩＡＬＬＹ  ＲＥＳＯＬＶＥＤ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＥＭＩＳＳＩＯＮ  ＳＰＥＣＴＲＯＳＣＯＰＹ  （ＯＥＳ）  ＩＮ  ＰＬＡＳＭＡ  ＥＴＣＨＩＮＧ（プラズマエッチングにおける空間分解発光分光法（ＯＥＳ））」（整理番号ＴＴＩ−２４２ＰＲＯＶ）と題する、米国仮特許出願第６１／８９８，９７５号の利益及び優先権を主張する。
【０００２】
技術分野
本発明は、プラズマ発光分光法（ＯＥＳ）を用いて半導体プラズマ処理における化学種の濃度を測定する方法、コンピュータ方法、システム、及び装置に関する。特に、これは、化学種濃度の二次元分布を特定することができるプラズマ発光の二次元分布を特定することに関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体デバイス、ディスプレイ、光電装置（photovoltaics）の製造は、一連のステップで進められ、各ステップは、最大のデバイス収率のために最適化されたパラメータを有する。プラズマ処理において、収率に強く影響する制御されたパラメータには、プラズマ化学、特に局所的プラズマ化学、即ち、処理される基板の近位にあるプラズマ環境中の種々の化学種の局所濃度がある。特定の化学種、特にラジカル等の過渡的な化学種は、プラズマ処理の結果に大きな影響を及ぼし、これらの化学種の局所的な濃度の上昇は、処理がより速い領域を生じさせ、これが処理ステップにおいて、最終的には製造されるデバイスにおいて不均一性をもたらすことが知られている。
【０００４】
プラズマプロセスの化学的性質は、プラズマを励起するために供給される１つ以上のＲＦ又はマイクロ波パワー、プラズマ処理チャンバに供給されるガス流量及びガスの種類、プラズマ処理チャンバ内の圧力、処理中の基板の種類、プラズマ処理チャンバに届けられるポンピング速度等の多数のプロセス変数を制御することによって直接又は間接的に制御される。発光分光法（ＯＥＳ）は、プラズマ処理における、プロセス開発及び監視（process development and monitoring）のための有用なツールであることが証明されている。発光分光法では、ラジカル等の、特に関心のある特定の化学種の存在及び濃度は、取得されたプラズマの発光（即ち、光）スペクトルから推定され、特定のスペクトル線の強度及びその比率は、化学種の濃度に相関する。この技術の詳細な説明は、例えば、Ｇ．Ｓｅｌｗｙｎ，”Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｆｏｒ  Ｐｌａｓｍａ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”（プラズマ処理の光学診断技術），ＡＶＳ  Ｐｒｅｓｓ，１９９３に見出すことができ、ここでは簡潔にするために繰り返さない。
【０００５】
特にプラズマプロセス開発における発光分光法の使用が比較的一般的になってきたが、それは、通常、プラズマ処理チャンバの内側のプラズマ内の単一の細長い容積からの発光スペクトルを取得することによって行われる。この容積の正確な形状及びサイズは、プラズマからの発光を収集するために用いられる光学系によって特定される。かかる発光信号の収集は本質的に、光線として知られる、細長い容積の長さに沿ったプラズマ発光スペクトルの平均化をもたらし、したがってプラズマ発光の局所的変化についての全ての情報、及び、したがって化学種濃度の局所的変化も、一般的に失われる。
【０００６】
プラズマプロセスの開発において、また、実際には、新規な改良されたプラズマ処理システムの開発においてさえ、処理中の基板の上の関心のある化学種の二次元分布を知ることは有用であり、したがって、例えば、システム設計及び／又は処理パラメータの変更は、基板全体にわたる処理結果の変動を最小限にするために行われることができる。プラズマ発光分光技術のさらなる応用は、例えばエッチング処理中にエッチングされたものとは異なる化学組成の基板層に到達するエッチングステップに関連する、プラズマ中に存在する化学種の進展及び急激な変化（the evolution of and abrupt change）を監視することによって、プラズマ処理ステップの終点を特定することである。基板の全表面にわたるプラズマ処理ステップの終点を特定する能力は、デバイス収率の増加に寄与する。プラズマ処理ステップの早過ぎる終了が行われなくなるからである。
【０００７】
関心領域を横断する多重光線に沿った、既知の積分測定から可変の空間分布を特定するために、例えばＸ線トモグラフィー等の他の技術分野で広く使用されている１つの技術は、アベル変換又はラドン変換を用いた断層反転である。しかしながら、効果的であるためには、この技術は、大量の取得データ、即ち大量の光線を必要とし、これは、プラズマ処理チャンバの壁に内蔵された１つ又は少数のウインドウ又は光学ポートを介したプラズマへの制限された光学アクセスしか有さない半導体処理ツールにおいては実用的ではない。断層撮影技術は一般に計算処理上も非常に集中的である。また、化学種濃度の局所的な変化は、半径方向、さらには円周方向（即ち、方位角方向）の両方に急激な勾配がなく、概して平滑な性質のものであることも分かっている。したがって、ＯＥＳ測定への断層撮影アプローチに伴うオーバーヘッドなしに、プラズマ発光スペクトルの二次元分布を取得することができる、簡単で、高速で、比較的低コストのプラズマ発光分光技術及びシステムを有することが有利であろう。
【０００８】
最も注目すべきは、円周方向の変動は小さいかもしれないが、いくつかの先行技術が想定しているように、それらは存在しないわけではなく、理想的な技術とシステムは依然としてこれらの変動を確実に捕捉できなければならないであろう。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の態様は、発光測定のための装置であって、プラズマ処理チャンバの壁に配置される光学ウインドウを介してプラズマ発光スペクトルを収集するための収集システムを有する装置を含む。光学系は、プラズマ処理チャンバにわたって複数の不一致光線（non-coincident rays）を走査するように構成されたミラーと、プラズマから光信号を収集し、プラズマ光学放出スペクトルを測定するための分光器へ光信号を方向づけるためのテレセントリック結合器と、を有する。
【００１０】
代替的実施形態は、プラズマ発光測定システムであって、プラズマ処理チャンバと、プラズマ処理チャンバの壁に配置される光学ウインドウと、光学ウインドウを介してプラズマ発光スペクトルを収集する収集システムと、プラズマ発光スペクトルを測定するために収集システムに結合される分光器と、を有するプラズマ光学放出測定システムを含む。収集システムは、プラズマ処理チャンバにわたって複数の不一致光線を走査するように構成されたミラーと、プラズマからの光信号を収集し、光信号を分光器へ方向づけるためのテレセントリック結合器と、を有する。
【００１１】
さらに、本発明の他の一実施形態は、発光測定のための方法であって、プラズマ処理チャンバの壁に光学ウインドウを配置するステップと、光学ウインドウを介してプラズマ光学放出スペクトルを収集する収集システムを提供するステップであって、収集システムはミラーとテレセントリック結合器とを有する、ステップと、ミラーを用いてプラズマ処理チャンバにわたって複数の不一致光線を走査するステップと、テレセントリック結合器を介してプラズマから光学信号を収集するステップと、プラズマ発光スペクトルを測定するための分光器に光信号を方向づけるステップと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本発明及びそれに伴う利点のより完全な理解は、添付の図面と併せて考慮される以下の詳細な説明を参照することによって直ちに明らかになるであろう。
【図１】実施態様による発光分光法（ＯＥＳ）測定システムを備えるプラズマ処理システムを模式的に示す側面図である。
【図２】実施態様によるＯＥＳ測定システムを備えるプラズマ処理システムを模式的に示す上面図である。
【図３】実施態様によるＯＥＳ測定システムを用いて得られる例示的なプラズマ発光スペクトルを示す図である。
【図４】実施態様による、ＯＥＳ測定システムに用いられる光学系を模式的に示す図である。
【図５】他の実施態様による、ＯＥＳ測定システムに用いられる光学系を模式的に示す図である。
【図６】実施態様による、光学系の実施形態を模式的に示す拡大図である。
【図７】実施態様による、ＯＥＳ測定システム及び付随する方法を用いて測定されるプラズマ発光の二次元分布を例示的に示す図である。
【図８】他の実施態様による、ＯＥＳ測定システムに用いられる光学系を模式的に示す図である。
【図９】他の実施態様による、光学系の実施形態を模式的に示す拡大図である。
【図１０】図８の光学系を備えるプラズマ処理システムを模式的に示す上面図である。
【図１１】他の実施態様による、光学系の実施形態を概略的に示す拡大図である。
【図１２】他の実施態様による、ＯＥＳ測定システムに用いられる光学系の系統図である。
【図１３】再構成された発光強度のパターンの例示的な結果を模式的に示す図である。
【図１４】実施形態による、発光測定のための方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の説明では、本発明の完全な理解を容易にするために、プラズマ発光分光分析システムの特定の幾何学的形状、及び、種々の構成要素及びプロセスの説明のような特定の詳細が、説明の目的で、制限の目的ではなく、説明される。しかしながら、これらの具体的な詳細から逸脱する他の実施形態において、本発明が実施されることができることを理解されたい。
【００１４】
以下の説明において、処理中のワークピースを表す基板という用語は、半導体ウエハ、液晶表示パネル（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、光電（ＰＶ）デバイスパネル等の用語と互換的に使用することができ、それらの全ての処理は特許請求の範囲内に入るものである。
【００１５】
本明細書を通じて、「一実施形態」又は「実施形態」は、実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、材料又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味するが、あらゆる実施形態にそれらが存在することを意図するものではない。したがって、本明細書全体を通して、様々な箇所における「一実施形態において」又は「実施形態において」という表現の出現は、必ずしも本発明の同じ実施形態を指しているわけではない。さらに、複数の、特定の特徴、構造、材料又は特性は、１つ以上の実施形態において、任意の適切な方法で組み合わせることができる
【００１６】
様々な動作は、本発明の理解に最も役立つ方法で、複数の個別の動作として説明される。しかしながら、説明の順序は、これらの動作が必然的に順序に依存することを意味すると解釈されるべきではない。特に、これらの動作は、提示順に実行される必要はない。説明された動作は、説明された実施形態とは異なる順序で実行されてもよい。様々な追加の動作が実行されてもよく、及び／又は、説明された動作が追加の実施形態において省略されてもよい。
【００１７】
図１は、プラズマ発光分光法（ＯＥＳ）システム１５を備えるプラズマ処理システム１０の実施態様を示す。プラズマ処理システム１０は、プラズマ処理チャンバ２０を備えており、このプラズマ処理チャンバ２０の内部には、静電チャック等の、処理されるべき基板４０を受け入れるための基板ホルダ３０が配置されている。高周波（ＲＦ）及び／又はマイクロ波電力はプラズマ処理チャンバ２０に供給され（図示せず）、基板４０の近位でプラズマ５０を点火し、維持する。ここで、プラズマ５０からのエネルギー化学種は、基板４０上でのプラズマ処理ステップを実行するために使用される。処理ガスはプラズマ処理チャンバ２０に流入し（図示せず）、ポンプシステム（図示せず）が設けられ、所望のプロセス圧力でプラズマ処理チャンバ２０内の真空を維持することができる。プラズマ処理ステップの例には、プラズマエッチング、プラズマ強化化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）、プラズマ強化原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）などが含まれる。本明細書に記載されるシステム及び方法は、任意の種類のプラズマ処理に適用可能である。
【００１８】
プラズマ発光分光（ＯＥＳ）システム１５は、少なくとも１つの光学検出器６０を介してプラズマ発光スペクトルを取得するために使用され、光学検出器６０は、取得されるプラズマ発光スペクトルをコントローラ８０に通信し、コントローラ８０によって制御される。コントローラ８０は、汎用コンピュータであってもよく、プラズマ処理システム１０の近位に配置されてもよく、又は遠隔に配置されて、イントラネット又はインターネット接続を介して光検出器６０に接続されてもよい。
【００１９】
光検出器６０は、プラズマ５０内の細長い略鉛筆状の空間容積６５からのプラズマ発光を収集するように構成された光学系を有する。プラズマ処理チャンバへの光学的アクセスは、光学ウインドウ７０によって提供される。光学ウインドウ７０は、用途及びプラズマ５０の化学的性質がどの程度攻撃的であるかに応じて、ガラス、石英、溶融シリカ、又はサファイア等の材料を含むことができる。容積６５、以下「光線」６５と称する、は、プラズマ発光スペクトルが収集される空間の部分を画定し、収集されるスペクトルは、光線６５に沿って及び光線６５内に位置する全ての点から収集されるプラズマ発光スペクトルへの寄与の積分を表す。光検出器６０の幾何学的形状及び構成に依存して、光線６５内の各点の寄与は等しくなく、光効率によって重み付けされ、支配されることに留意されたい（以下でより詳細に述べられる）。典型的な構成では、光線６５は、基板表面からの光学干渉を低減するように、基板４０の表面と実質的に平行に配向され、基板４０の表面から小さい距離に維持され、さらに、基板表面の近位のプラズマ化学をサンプリングするために基板４０に十分接近して保たれている。
【００２０】
コントローラ８０は、前述のように、プラズマ発光分光システム１５を制御し、空間位置及び波長の関数として（１）プラズマ光学強度分布を計算し、計算されたプラズマ光学強度分布から（２）対象化学種の空間分布を計算するために使用される。この情報は、その後、プロセス開発、プラズマ処理ツール開発、その場プラズマプロセス監視、プラズマプロセス故障検出、プラズマプロセス終点検出等に使用され得る。
【００２１】
図１は、処理中の基板４０の近位の、プラズマ処理チャンバ２０内に位置するプラズマ５０を横断する１つの光線６５を示している。本発明の一実施形態では、図２に示すように、プラズマ発光スペクトルをサンプリングするために複数の光線１００が用いられることができ、例えば、図１のプラズマ処理システム１０を概略的に示す上面図である。図２の例示的な実施形態では、２つの光検出器６０が使用され、それぞれ７本の光線の１００から、プラズマ光発光スペクトルを収集することができる。光線１００は、最大量の空間情報が基板４０上のプラズマ５０から取得されるように、不一致である必要がある。光検出器６０当たりの光線１００の数は、２〜９本、及びそれ以上に変化することができる。また、単一の光学ウインドウ７０のみによってプラズマ処理チャンバ２０への光学的アクセスが提供される別の実施形態では、単一の光学検出器６０は、それに関連する光線の扇１００と共に使用されることができる。あるいは、各々が関連付けられた光線の扇を有する第３の又はそれ以上の光検出器が使用されてもよい。各光線１００の角度は、その光学検出器６０の中心線に対して、θｉとして画定される。図２に示されるように、プラズマ処理チャンバ内のすべての点がその極座標、即ち（ｒ，θ）によって画定されることができる。
【００２２】
後に詳細に説明するように、光検出器６０の構成に応じて、関連する光線１００の扇からの全てのプラズマ発光スペクトルを同時に収集することができる。これは、複数の光学系及びチャネルを有する光学検出器６０の実施形態に適しており、全ての光線１００からの同時収集を可能にする。あるいは、プラズマ発光スペクトルは、光学検出器６０に関連する光線１００に沿って連続的に取得することができる。後者は、光線１００が角度θから別の角度へ走査されるにつれてプラズマ発光スペクトルが収集される走査実施形態に適している。当然のことながら、この走査及び収集は、プラズマ化学の急速な変化が基板全体にわたって検出され得るように、十分に速く行われる必要がある。
【００２３】
図３は、１つの光検出器６０を用いて、１つの光線１００から、角度θで取得されるプラズマ発光スペクトルの例を示す。スペクトルでは、典型的には約２００ｎｍ〜約８００ｎｍの範囲の波長Ｍの強度が収集される。発光分光に使用される典型的な分光器のＣＣＤは、波長範囲にまたがる４０９６ピクセルを有するが、ピクセルの数は、収集されるスペクトルの用途及び要求される分解能に応じて、２５６ピクセルから６５５３６ピクセルまで変化し得る。
【００２４】
関連する光線１００の扇から光検出器６０によって収集されるプラズマ発光スペクトルは、コントローラ８０に通信され、コントローラ８０は、通信されたデータをさらに処理するために使用され、プラズマ発光の空間分布を計算し、そこから化学種濃度の空間分布を計算し得る。本発明の一態様は、各波長に対するプラズマ発光の空間分布の高速計算のためのアルゴリズムであり、これは、終点検出、故障検出等のための、プラズマプロセスのその場監視を可能にする。
【００２５】
図４は、光検出器６０の実施形態を示し、ここでは、単一のマルチチャネル分光器３１０が、光線３０５Ａ〜Ｅからのプラズマ発光スペクトルを同時に収集するために使用される。本明細書に示される例示的な実施形態は、明瞭化のために、５本の光線３０５Ａ〜Ｅを有するが、その数は、２〜９本及び９本よりもさらに多い数であってもよい。光検出器６０は、各光線３０５Ａ〜３００Ｅのための光学系３００Ａ〜３００Ｅを備えており、全てが、プラズマ処理チャンバ２０の壁に取り付けられた光学ウインドウ７０の近位に配置されている。光線３０５Ａ〜Ｅは、基板４０（図示せず）の関連部分をカバーするように、発散的に配置される。収集されたプラズマ発光スペクトルは、それぞれの光ファイバ３２０Ａ〜Ｅを介して、光学系３００Ａ〜Ｅからマルチチャネル分光器３１０に供給される。光学系３００Ａ〜３００Ｅについては、後述する。図４の実施形態は、プラズマ光発光スペクトルを同時に収集する能力があるため、高速診断に適している。
【００２６】
図５は、後により詳細に述べられる、代替的実施形態を示し、ここでは、単一チャネル分光器３１０が使用され、光線３０５Ａ〜３０５Ｅが走査ミラー４００によって形成され、この走査ミラー４００は、制御可能に走査されて光線３０５Ａ〜３０５Ｅを掃引し、その間に、プラズマ発光スペクトルは、単一光学系３００を介して分光器３１０によって取得される。この実施形態は、プラズマ発光スペクトルの連続的収集に適しており、したがって、よりゆっくりと進展するプラズマプロセスの診断により適している。走査ミラー４００は、ガルバノメータステージ４１０に取り付けられ、ガルバノメータステージ４１０によって作動され得る。あるいは、走査ミラー４００は、ステッピングモータ（a stepper motor）４１０上に取り付けられ、これによって走査されてもよい。ここでは光線３０５Ａ〜Ｅの数は、５本として示されているが、実際には、ガルバノメータステージ又はステッピングモータ４１０を制御するためのコントローラソフトウェアの設定によって決定される。
【００２７】
空間の正確な容積がサンプリングされることを確実にするために、図４の光学系３００Ａ〜３００Ｅ及び図５の光学系３００は、光線３０５Ａ〜３０５Ｅが、光学系の所与のターゲットコストに対して到達できるように、可能な限り小さい発散角で、コリメートされるように構成される必要がある。
【００２８】
光学系３００Ａ〜３００Ｅ及び３００の例示的実施形態を図６に示す。テレセントリック結合器としても知られる光学系３００Ａ〜Ｅは、光線３０５Ａ〜Ｅによって画定されるプラズマ５０内の空間の容積からプラズマ発光スペクトルを収集し、収集したプラズマ発光スペクトルを、光ファイバ３２０Ａ〜Ｅ又は３２０の端部３９０に方向づけるタスクを有し、したがって、図４又は図５の実施形態の分光器３１０に伝達され得る。光線３０５Ａ〜３０５Ｅの直径は、プレート内に形成される任意の開口３５０によって規定される。代替的実施形態では、レンズ等の他の光学構成要素を使用して、光線３０５Ａ〜３０５Ｅの直径を画定することができる。例示的な光線の直径は４．５ｍｍであるが、用途に応じて約１ｍｍから２０ｍｍまで変化し得る。収集された光線３０５Ａ〜Ｅは、任意の開口と組み合わせて光線３０５Ａ〜Ｅを画定する収集レンズ３６０Ａ及び３６０Ｂの組み合わせを通過する。収集系及び光線３０５Ａ〜Ｅの開口数は、概して非常に低く、例えば、約０．００５であり、結果として得られる光線３０５Ａ〜Ｅは、最小発散角を有し、実質的にコリメートされる。光学系３００Ａ〜Ｅ又は３００の他端には、別の一対のレンズ、すなわち、結合レンズ３７０Ａ及び３７０Ｂがあり、これらは、集められた発光スペクトルを光ファイバ３２０Ａ〜Ｅ又は３２０の端部３９０上に集束させるのに役立つ。系で使用される全てのレンズは、好ましくは、より要求の厳しい用途のためにアクロマティック又はアポクロマチックでさえあり、このことは、光学系３００Ａ〜Ｅ又は３００が、典型的には２００ｎｍから８００ｎｍの広範囲の波長にわたって、場合によっては１５０ｎｍまで低くなっても、満足に動作するように、各レンズの焦点距離が波長にともなって変化しないことを保証する。スペクトルの紫外（ＵＶ）部分、すなわち３５０ｎｍ以下の部分の性能を向上させるために、ＵＶグレードの材料を全ての光学部品に使用する。
【００２９】
全ての光学ハードウェア構成について、そこからプラズマ発光スペクトルが取得される光線３０５Ａ〜Ｅ内のすべての点に適用される重み付け係数である光学効率ｗを知ることが重要である。光学効率ｗは、光学設計ソフトウェアを用いるシミュレーションによって、又は、較正された光源を用い、それらを光線３０５Ａ〜Ｅを横切ってかつ光線３０５Ａ〜Ｅに沿って移動させ、光線３０５Ａ〜Ｅ内の所与の位置から光ファイバ端部３９０への光の結合の効率を特定する実験によって、特定することができる。光学効率ｗは、プラズマ発光の空間分布を特定するためのアルゴリズムにおいて使用される。
【００３０】
前述したように、プラズマ発光分光（ＯＥＳ）システム１５のタスクは、Ｍ個の測定波長λのそれぞれについて、プラズマ発光の二次元強度分布を特定することである。
【００３１】
指数ｉで数学的に示されている図２の各光線１００について、収集される光検出器出力Ｄｉは次のように定義できる。
【００３２】
【数１】
2020527705.tif 000003
ここで、Ｉ（ｒ，θ）は、光線１００内及びそれに沿った位置（ｒ，θ）でのプラズマ発光強度であり、ｗ（ｒ，θ）は、光検出器ｉによる位置（ｒ，θ）からの光収集の光学効率である。結果として得られる光検出器出力Ｄｉは、基板の周囲の点Ａから点Ｂへの直線経路に沿ったこれらの量の積の積分を表し（図２を参照）、基板４０の周囲の外側のプラズマからの寄与はこのモデルでは無視される（これらの領域ではプラズマ密度、したがってプラズマ発光が一般に低いため、これは有効な仮定である）。
【００３３】
Ｎ個の光検出器及び光線、あるいは光線１００のＮ個の走査位置を有するプラズマ発光分光システム１５においては、Ｍ個の測定波長λの各々についてＮ個の収集された強度が存在する。したがって、ある波長λでのプラズマ発光の空間分布を再構成するためには、Ｎ個のパラメータを有する関数形を仮定しなければならない。パラメータの数が制限されているため、プラズマ発光の分布のための基底関数の妥当な選択がなされる必要がある。選択される基底関数は、基板４０にわたるプラズマ発光の円周方向の変動を十分に再現できるように、半径座標ｒと円周座標θの両方で変化する必要がある。
【００３４】
このタスクに特に適した基底関数のクラスの１つは、ゼルニケ多項式
【００３５】
【数２】
2020527705.tif 000004
である。
ゼルニケ多項式は、半径座標ｒに依存する項と円周座標θに依存する項の積として定義される。即ち、
【００３６】
【数３】
2020527705.tif 000005
である。
【００３７】
表１に、最初の１８次のゼルニケ多項式を示す。ここでは、一般的に使用される数学表記法
【００３８】
【数４】
2020527705.tif 000006
を使用して示す。
【００３９】
【表１】
2020527705.tif 000007
【００４０】
一般に、この適用では、ゼルニケ多項式の場合と同様に、それらが直交であり、導関数が単位円上で連続している限り、他の基底関数を選択できる。ただし、この適用では、ゼルニケ多項式が好適である。比較的少数の項を使用して、半径方向と円周方向の両方の極座標での関数の非常に複雑な変化を記述することができるという性質のためである。
【００４１】
ゼルニケ多項式
【００４２】
【数５】
2020527705.tif 000008
を、収集される検出器出力に代入すると、
【００４３】
【数６】
2020527705.tif 000009
が得られる。
ここで、ａｐは、各基底関数に関連するフィッティングパラメータ、すなわち、ゼルニケ多項式次数である。
【００４４】
収集される検出器出力Ｄｉが、選択される基底関数、フィッティングパラメータ、及び光学効率に関して定義されるので、Ｄｉのフィッティングパラメータａｐを特定する問題は、以下の式を最小化すること、つまり最小二乗問題を解くことになる。
【００４５】
【数７】
2020527705.tif 000010
又は
【００４６】
【数８】
2020527705.tif 000011
ここで、Ｄｉｍｅａｓｕｒｅｄは、測定したプラズマ光学スペクトルの光線ｉにおける強度を表す。この最小化アルゴリズムは、Ｍ個の測定波長λごとに繰り返される必要がある。この最小二乗問題を解くための多くの方法が当技術分野で知られている。最小二乗問題の次元は比較的小さいので、プラズマ発光スペクトルが測定される時間の各瞬間に、全ての波長に対して効率的に解くことができ、さらに、かかる計算は高速で連続的に繰り返されることができ、多数のＭ個の波長に対するプラズマ発光の高速に進展する二次元分布の特定を可能にする。その後、これらのものから、終点検出、故障検出、プロセス開発（process development）、処理ツール開発（processing tool development）などに使用できる、基板４０にわたる化学種濃度の時間変化する二次元分布を特定することができる。
【００４７】
図７は、本発明の一実施形態による方法で特定された、かかるプラズマ発光強度分布の一例を示す。図示された分布は、比較的少ない数の項、即ち、Ｎ＝１８にもかかわらず、プラズマ発光強度の半径方向及び円周方向の変化の両方が良好に捕捉されることを明らかに示す。
【００４８】
図８は、単一チャネル分光器３１０が使用される代替的実施形態を示す。光線３０５Ａ〜Ｅは、走査ミラー４００と、ミラー系８００とによって形成され、ミラー系８００は、図８に点Ｃによって示されるように、走査ミラー４００に関連するステッピングモータ４１０の位置から光学ウインドウ７０へ又は光学ウインドウ７０の実質的に近傍へ光線３０５Ａ〜Ｅの回転中心を移動する（即ち、点Ｃは回転中心を表す）。光学ウインドウ７０は、典型的に小さく（即ち直径１インチ）、したがって、プラズマ５０にわたって光線３０５Ａ〜Ｅを掃引するために（例えば、プラズマ処理チャンバ２０の中心軸の角度θｍａｘ＝２５°）、光線３０５Ａ〜Ｅは、光学ウインドウ７０において最小の可動域を有する。したがって、光線３０５Ａ〜Ｅの回転中心は、光学ウインドウ７０の実質的に近傍又は光学ウインドウ７０において構成される。ここに記載される構成を使用することにより、６８．５ｍｍ×８ｍｍ以上の寸法を有するウインドウを使用することが可能である。ウインドウ寸法（即ち、上限）は、汚染、チャンバのＵＶ及びＲＦリーク、及びプラズマ処理チャンバ２０の壁における利用可能な空間等の要因によって制限される。一実施形態では、ウインドウは、ビームの走査平面に対応する平面内に大きな寸法を有する矩形の形状を有してもよい。これは、リークと空間の要件を満足しながらウインドウのサイズを最小化するという利点を有する。
【００４９】
走査ミラー４００は、ステッピングモータ４１０を使用して光線３０５Ａ〜Ｅを掃引するように制御可能に走査され、一方、プラズマ発光スペクトルは、単一の光学系３００を介して分光器３１０によって取得される。
【００５０】
ミラーシステム８００は、転送ミラー８０２と、折り返しミラー８０４とを含むことができる。各収集される光線３０５Ａ〜Ｅ又は６５（即ち、収集される光線３０５を有するプラズマからの光信号）は、収集される光線３０５を反射して収集される光線３０５を折り返しミラー８０４に伝達する転送ミラー８０２によって伝達される。折り返しミラー８０４は、収集される光線３０５を水平（方位角）から垂直同心へ反射し、収集される光線３０５を光学系３００へ反射する走査ミラー４００へ伝達する。ミラー系８００及び光学系３００は、静止している。ミラー系８００、走査ミラー４００、光学系３００、及び分光器３１０は、プラズマ処理チャンバ２０の近位に取り付けられてもよい。
【００５１】
走査ミラー４００が掃引されると、化学種濃度の空間分布の高い空間分解能が得られる。例えば、走査ミラー４００は、プラズマ発光スペクトルが取得される間、ゆっくりと掃引され得る。取得されるプラズマ発光スペクトルは、−θｍａｘ°、＋θｍａｘ°の間の任意の位置に関連する。したがって、本明細書に記載される走査設定を使用して、非常に正確な空間分解能が得られ得る。
【００５２】
図９は、一実施形態による、図８の光学システム３００の実施形態を拡大して模式的に示す図である。光学系３００は、本明細書中で前述するように、収集される光線３０５によって画定されるプラズマ５０内の空間の容積からのプラズマ発光スペクトルを収集し、収集されるプラズマ発光スペクトルを光ファイバ３２０の端部３９０へ方向づけるタスクを有し、したがって、それを分光器３１０に伝達することができる。光学系３００は、小さなＮＡを有するテレセントリック結合器を含む。収集される走査光線のサイズは、収集経路に沿って直径を約３〜５ｍｍの範囲で変化することができる。
【００５３】
収集される光線３０５（即ち、走査ミラー４００から反射される光線）は、第１収集レンズ９０２を通過する。その後、光線は、例えば６００μｍの直径を有するテレセントリック開口９０８を通過することができる。その後、２つの結合レンズ９０４及び９０６は、収集される光発光スペクトルを光ファイバ３２０の端部３９０上に集束させるように機能する。一例では、光ファイバ３２０は、６００μｍの直径を有する。収集システム３００はまた、２つの結合レンズ９０４と９０６との間に配置される任意のフィルタを含むこともできる。
【００５４】
収集システム３００の開口数は非常に低く、例えば０．００５である。レンズ９０２、９０４、９０６は、有効焦点距離がそれぞれ３０ｍｍ、１２．５ｍｍ、１２．５ｍｍ、直径がそれぞれ１２．５ｍｍ、６．２５ｍｍ、６．２５ｍｍのアクロマティックレンズである。
【００５５】
再び図８を参照すると、走査ミラー４００は、少なくとも１０ｍｍ×１０ｍｍの寸法を有することができる。転送ミラー８０２は、球状ミラーであってもよい。走査ミラー４００及び転送ミラー８０２は、特定の波長領域（例えばＵＶ）での反射を増加させるための、アルミニウムの頂部の誘電体の多層フィルム、アルミニウムコーティング、又は一酸化ケイ素（ＳｉＯ）オーバーコートを有することができる。転送ミラーの８０２の半径は、１００ｍｍ〜１２０ｍｍであってもよい。一実施形態では、転送ミラーの８０２半径は１０９．４１１ｍｍである。転送ミラー８０２は、光学ウインドウ７０の外縁から６８．４ｍｍの距離に配置されてもよい。折り返しミラー８０４は、走査ミラー４００の平面から７１．５ｍｍの距離に配置されてもよい。
【００５６】
分光器３１０は、０．４ｎｍのスペクトル分解能を有し、２００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長範囲を有する超広帯域（ＵＢＢ）高分解能分光器であってもよい。
【００５７】
図１０は、図８の光学系を備えるプラズマ処理システムを模式的に示す上面図である。プラズマ処理チャンバ２０は、図８の２つの光学系を備えることができる。光学系は、走査モジュールと称される。各走査モジュールは、ＸからＹまでの光線位置のデータを収集するように構成されることができる。一実施形態では、各走査モジュールは、５〜５０個の光線位置のデータを収集するように構成されることができ、より良好な精度を提供し、高い空間分解能で事象を検出することができる。図１０において、光線３０５の１つの位置が示されている。本明細書中に前述したように、光線３０５の走査角度は、−θｍａｘ°、＋θｍａｘ°（例えば、θｍａｘ＝２５°又は３０°）から変化してもよい。分光器３１０からのデータは、本明細書で前述したように処理され、二次元（２Ｄ）ＯＥＳ強度分布を得ることができる。各モジュールは、単一チャネル分光器３１０を含むことができ、あるいは、２つのチャネルを有する単一の分光器が２つの走査モジュールに使用されることができる。より高い空間分解能を提供するために、さらなる走査モジュールを使用することもできる。光学ウインドウ７０（すなわち、各走査モジュールの光学ウインドウ７０）は、プラズマ処理チャンバ２０の側壁上に互いに垂直又は実質的に垂直に配置されてもよい。プラズマ処理チャンバ２０の構成によって、光学ウインドウ７０は、用途及びプラズマの化学的性質がどの程度攻撃的であるかに応じて、石英、溶融シリカ、又はサファイアであり得る。
【００５８】
図１１は、図５又は図８の光学系３００の実施形態を拡大して模式的に示す図である。光学系３００は、反射され収集されるプラズマ発光スペクトルを走査ミラー４００から光ファイバ３２０の端部３９０へと方向付けるタスクを有し、従って、本明細書中で前述したように、分光器３１０に伝達することができる。収集される光線３０５は、例えば４０ｍｍの有効焦点距離を有する、トリプレットレンズ１１０２であり得る収集レンズを通過する。収集される光線３０５は、例えば直径７ｍｍの任意のマスク開口１１０８を通過することができる。マスク開口１１０８は、走査ミラー４００とトリプレットレンズ１１０２との間に配置されてもよい。その後、収集される光線３０５は、例えば１．２０ｍｍの直径を有する、任意のテレセントリック開口１１１０を通過することができる。別の実施形態では、レンズ等の他の光学コンポーネントが、光線３０５の直径を画定するために用いられることができる。
【００５９】
２つの結合トリプレットレンズ１１０４及び１１０６は、収集される発光スペクトルを光ファイバ３２０の端部３９０上に集束させるように機能する。一実施形態では、結合トリプレットレンズ１１０４及び１１０６は、１５ｍｍの有効焦点距離を有するトリプレットレンズであってもよい。結合トリプレットレンズ１１０４及び１１０６の有効焦点距離は、光ファイバ３２０のタイプ及び直径の関数である。  
【００６０】
システムで使用される全てのレンズは、好ましくは、より要求の厳しい用途のためにアクロマティック又はアポクロマチックでさえあり、このことは、光学システム３００Ａ〜Ｅ又は３００が典型的には２００ｎｍから１０００ｎｍの広範囲の波長にわたって、場合によっては１５０ｎｍまで低くなっても、満足に動作するように、各レンズの焦点距離が波長にともなって変化しないことを保証する。スペクトルのＵＶ部分、すなわち３５０ｎｍ以下における性能を向上させるために、石英、溶融シリカ、フッ化カルシウム（ＣａＦ下２）等のＵＶグレードの材料が、全ての光学部品に使用されている。
【００６１】
図１２は、単一チャネル分光器３１０が使用される代替的実施形態を模式的に示す図である。プラズマ発光スペクトルは、１つ又は２つのモジュールを用いて順次取得することができる。各モジュールは、線形アークステージ１２０４を含むことができる。分光器３１０、光学系３００、及び折り返しミラー１２０２は、線形アークステージ１２０４上に取り付けられる。折り返しミラー１２０２は、プラズマ処理チャンバ２０から収集される光線３０５を受光し、収集される光線３０５を光学システム３００へ反射するように配置される。線形アークステージ１２０４は、収集される光線３０５を掃引するために制御可能に走査され、一方、プラズマ発光スペクトルは、単一の光学系３００を介して分光器３１０によって取得される。線形アークステージ１２０４は、コントローラ８０を介して制御することができる。図１２の点Ｃは、線形アークステージ１２０４の回転中心を示す。単一の光学系３００は、図９又は図１１に示され、説明されるものであり得る。一実施例では、線形アークステージ１２０４は、８５°の走査角度及び１６３．２ｍｍの長さを有することができる。線形走査速度は、０．３５ｍ／ｓから２．２ｍ／ｓまで変化し得る。したがって、走査速度は、プラズマ発光分光システム１５の適用に応じて、空間分解能と速度との間のトレードオフを最適化するように調整することができる。
【００６２】
図６、９及び１１の光学系３００のさらなる実施形態において、収集した光線３０５を操作するために、他の光学コンポーネント、例えばミラー、プリズム、レンズ、空間光変調器、デジタルミラー装置等が用いられることができる。図４〜６及び図８〜１２の光学系３００の構成及びコンポーネントレイアウトは、必ずしも図４〜６及び図８〜１２に示す通りである必要はないが、収集される光線３０５は、追加の光学コンポーネントを用いて折り返され、操作されることができ、プラズマ発光分光システム１５を、プラズマ処理チャンバ２０の壁に取り付けるのに適したコンパクトパッケージにパッケージングするのを容易にすることができる。
【００６３】
本発明者らは、光発光分布のパターンを再構成し、再構成されたパターンをエッチングパターンと比較する、いくつかの実験を行った。
【００６４】
図１３は、再構成された発光強度のパターンの例示的な結果を模式的に示す。発光線（an emission line）の強度（すなわち、塩化ケイ素については５２２．４５ｎｍ）は、基板４０上の局所エッチングの強度に関連する塩化ケイ素（ＳｉＣｌ）の濃度を示す。図１３は、５２２．５ｎｍでの、本明細書に記載されるプラズマＯＥＳシステム１５によって収集された発光の実際の分布と、実際のエッチングレートとの間の比較を示す。プロット１３０２、１３０４、及び１３０６は、種々のプラズマ処理条件における種々の試料の実際のエッチング速度を示す。プロット１３０８、１３１０、及び１３１２は、それぞれ、プロット１３０２、１３０４、及び１３０６に関連する試料に対する再構成された発光分布を示す。
【００６５】
本明細書に記載の装置及び方法を用いて、エッチングの均一性を監視することができる。
例えば、この装置は、基板を別の装置に移送することなく、種々のプラズマ処理条件についてエッチング均一性を監視するために、プロセス開発中又はプロセス展開中に（during process development）使用されることができ、種々の処理をより高速にすることができる。
【００６６】
結果は、エッチングの厚さと、反応物と生成物の両方を含むプラズマエッチングに関する種によって与えられる再構成されたＯＥＳ分布との強い相関関係を示す。ＯＥＳ分布及び酸化物エッチングプロファイルの均一性は、同じ傾向、例えば、プロット１３０８と比較したプロット１３０２に従う。より良好なエッチング均一性を有する基板は、ＯＥＳ分布とのより低い相関を示す（例えば、プロット１３０２と比較してプロット１３０６）。
【００６７】
図１４は、一実施例による発光測定方法１４００を示すフローチャートである。１４０２において、光学ウインドウは、プラズマ処理チャンバ（例えば、プラズマ処理チャンバ２０）の壁に配置される。１４０４において、収集システムは、光学ウインドウを介してプラズマ発光スペクトルを収集するために提供される。収集システムはミラーとテレセントリック結合器とを有する。テレセントリック結合器は、少なくとも１つの収集レンズ（例えば、収集レンズ３６０Ａ及び３６０Ｂ）と、少なくとも１つの結合レンズ（例えば、図９の結合レンズ９０４及び９０６）と、を含むことができる。１４０６において、複数の不一致光線は、ミラーを用いてプラズマ処理チャンバにわたって走査される。
走査は、コントローラ８０によって制御することができる。１４０８において、光信号は、テレセントリック結合器を介してプラズマから収集される。ステップ１４１０において、光信号は、プラズマ発光スペクトルを測定するための分光器に方向付けられる。
【００６８】
当業者は、上記教示に照らして多くの改変及び変形が可能であることを理解することができる。当業者は、図面に示された様々な構成要素の様々な均等な組み合わせ及び置換を認識するであろう。したがって、本発明の範囲は、この詳細な説明によってではなく、添付の特許請求の範囲によって限定されることが意図される。
【００６９】
上記の開示は、下記の実施態様も含む。
【００７０】
（１）  発光測定のための方法であって、プラズマ処理チャンバの壁に光学ウインドウを配置するステップと、光学ウインドウを介してプラズマ発光スペクトルを収集する収集システムを提供するステップであって、収集システムはミラーとテレセントリック結合器とを有する、ステップと、ミラーを用いてプラズマ処理チャンバにわたって複数の不一致光線を走査するステップと、テレセントリック結合器を介してプラズマから光信号を収集するステップと、プラズマ発光スペクトルを測定するための分光器に光信号を方向づけるステップと、を含む。
【００７１】
（２）  特徴（１）の方法であって、テレセントリック結合器は、少なくとも１つの収集レンズと、少なくとも１つの結合レンズと、を有する。
【００７２】
（３）  特徴（２）の方法であって、少なくとも１つの収集レンズ又は少なくとも１つの結合レンズはアクロマティックレンズである。
【００７３】
（４）  特徴（２）の方法であって、テレセントリック結合器は、さらに、複数の不一致光線の直径を画定するために、少なくとも１つの収集レンズと少なくとも１つの結合レンズとの間に配置される開口を有する。
【００７４】
（５）  特徴（１）乃至（４）のうちのいずれかの方法であって、ミラーは走査ミラーである。
【００７５】
（６）  特徴（５）の方法であって、走査ミラーは、ガルバノメータ走査ステージ上に取り付けられ、ガルバノ走査ステージによって走査される。
【００７６】
（７）  特徴（５）の方法であって、走査ミラーは、ステッピングモータ上に取り付けられ、ステッピングモータによって走査される。
【００７７】
（８）  特徴（５）の方法であって、収集システムは、さらに、複数の不一致光線の回転の中心を光学ウインドウへ又は光学ウインドウの近傍へシフトするためのミラーシステム、を有する。
【００７８】
（９）  特徴（８）の方法であって、ミラーシステムは、転送ミラーと、折り返しミラーと、を有し、転送ミラーは、収集した光信号を前記折り返しミラーに転送するように構成されており、折り返しミラーは、収集した光信号を前記ミラーに転送するように構成されている。
【００７９】
（１０）  特徴（１）の方法であって、テレセントリック結合器は、ミラーからの光信号を収集するように構成された収集トリプレットレンズと、収集される光信号を、分光器に結合される光学ファイバの端部に集束するように構成された２つの結合トリプレットレンズと、を有する。
【００８０】
（１１）  特徴（１）の方法であって、方法はさらに、第２収集システムを用いるプラズマ処理チャンバの壁に配置される第２光学ウインドウを介してプラズマ発光スペクトルを収集するステップを含む。第２光学ウインドウの中心軸は、光学ウインドウの中心軸と直角をなす。
【００８１】
（１２）  特徴（１）の方法であって、収集システムは、さらに、ミラーと、テレセントリック結合器と、分光器とを保持する線形アークステージを有し、線形アークステージは、光学ウインドウの中心軸に関して半径方向に移動し、複数の不一致光線をプラズマ処理チャンバにわたって走査させるように構成されている。
【００８２】
（１３）  特徴（１２）の方法であって、ミラーは折り返しミラーである。
【００８３】
（１４）  特徴（１）乃至（１３）のうちのいずれかの方法であって、複数の不一致光線は、前記プラズマ処理チャンバにわたって光学ウインドウの中心軸の２５°走査される。
【００８４】
（１５）  特徴（１）乃至（１４）のうちのいずれかの方法であって、分光器は、超広帯域高解像度分光器である。
【００８５】
（１６）  特徴（１）乃至（１５）のうちのいずれかの方法であって、収集システムは、低開口数を有する。
【００８６】
（１７）  特徴（１）乃至（１４）のうちのいずれかの方法であって、光信号は、２１本の不一致光線から収集される。
【図１】
2020527705.tif 000012
【図２】
2020527705.tif 000013
【図３】
2020527705.tif 000014
【図４】
2020527705.tif 000015
【図５】
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【図６】
2020527705.tif 000017
【図７】
2020527705.tif 000018
【図８】
2020527705.tif 000019
【図９】
2020527705.tif 000020
【図１０】
2020527705.tif 000021
【図１１】
2020527705.tif 000022
【図１２】
2020527705.tif 000023
【図１３】
2020527705.tif 000024
【図１４】
2020527705.tif 000025
【国際調査報告】
2020527705.tif 000026
2020527705.tif 000027