JP2013145239A - 基板を位置決めして検査するためのオフセット補正方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマ処理の間に、基板を処理中心点により正確に位置あわせし、基板の誤整列による欠陥を最小限にすることができる検査モジュールを提供する。
【解決手段】カメラおよび光学機器用包囲体は、カメラに対して取付けられて回転すべく構成されることで、基板に向けて光が導向されることを可能とする。上記カメラは、カメラ取付け部材に対して取付けられ、該カメラ取付け部材は、上記カメラが１８０°平面上で回転するのを可能とすることで、上記基板の平面概観、底部概観および側面概観の内の少なくともひとつの画像を上記カメラが捕捉することを許容すべく構成される。検査モジュールは、背面ライト機構を更に含み、該背面ライト機構は、上記基板に対する照明を提供することで上記カメラが上記画像を捕捉することを可能とすべく構成され、上記画像は、上記基板と背景との間のコントラストを示す。
【選択図】図７

Description

プラズマ処理の進歩により、半導体分野の成長は促進された。概略的に述べると、単一
の処理済み基板から切り出されたダイ（ｄｉｅ）からは複数の半導体デバイスが作成され
得る。基板を処理するために、該基板は、プラズマ処理チャンバ内の基板チャックの頂部
上に載置され得る。上記基板チャック上に上記基板を位置決めすると、該基板のどの部分
が処理されてデバイスを形成し得るかが決定され得る。

基板を基板チャックの中心点に整列させる方法は、実現されている。一例においては、
処理モジュール内にセンサが載置されることで、基板チャックに関する基板の位置が決定
され得る。別の例においては、案内型のロボット式アームの如き整列用固定具が採用され
ることで、基板は、基板チャックと整列して位置決めされ得る。（たとえば基板チャック
の中心点などの）ハードウェア中心点に対する整列は、一定の精度を以て実施され得るが
、ハードウェア中心点に対する整列は、処理中心点に対する整列と常に等しいものでは無
い。

本明細書において論じられる如く、ハードウェア中心点とは、基板チャックの如きハー
ドウェアの中心点を指している。同様に本明細書において論じられる如く、処理中心点と
は、プラズマ処理の焦点中心を指している。理想的には、焦点中心から任意の所定の径方
向距離にて、（たとえばエッチング速度などの）処理結果は、同一のままである。たとえ
ば、処理中心点から１００ｍｍの距離にては、この焦点処理中心から１００ｍｍの半径を
有する円の回りを辿るときに、エッチング速度は、実質的に一定のままであることが期待
される。

しかし、チャンバ構成の個別特性に依れば、処理中心点がハードウェア中心点と常に同
一では無いこともある。結果として、ハードウェア中心点に対する整列のみに基づくと、
基板処理の間において誤整列が引き起こされることがある。製造者は、歩留まりの向上に
苦慮し続けることから、プラズマ処理の間において基板を処理中心点に対して更に正確に
中心合わせすることで、基板の誤整列により引き起こされるデバイス欠陥を最小限とする
努力は継続的に為されている。

本発明は、一実施例において基板の画像を捕捉するベベル検査モジュールに関する。該
モジュールは、基板を支持する基板チャックを含む。上記モジュールは、回転モータも含
み、該回転モータは、上記基板チャックに対して取付けられると共に、該基板チャックを
回転させることで上記基板の回転を許容すべく構成される。上記モジュールは、カメラを
更に含む。上記モジュールは、上記カメラに対して取付けられた光学機器用包囲体であっ
て、回転すべく構成されることで上記基板に向けた光の導向を可能にするという光学機器
用包囲体も含む。上記モジュールは、またカメラ取付け部材も含み、該カメラ取付け部材
に対しては、上記カメラが設置される。上記カメラ取付け部材は、上記カメラが１８０°
平面上で回転するのを可能とすることで上記カメラが上記画像を捕捉することを許容すべ
く構成され、上記画像は、上記基板の平面概観、底部概観および側面概観の内の少なくと
もひとつを含む。上記モジュールは、更に、上記基板に対する照明を提供することで上記
カメラが上記画像を捕捉することを可能とすべく構成された背面ライト機構であって、上
記画像は、上記基板と背景との間のコントラストを示すという背面ライト機構を含む。

別実施例において本発明は、処理チャンバにおけるチャックの処理中心点を算出する方
法に関する。該方法は、処理済み基板の縁部の画像を、ベベル検査モジュールを採用する
ことにより捕捉する段階を含む。該方法は、また、干渉縞に対して上記処理済み基板の上
記縁部から一群の距離を測定する段階も含む。上記一群の距離は、一群の配向度にて測定
される。上記方法は、更に、上記一群の配向度に対する上記一群の距離のグラフ表現であ
る偏心プロット図形を生成する段階を含む。上記方法は、更に、上記偏心プロット図形に
対して曲線適合式を適用することにより上記処理中心点を算出する段階も含む。

更に別の実施例において本発明は、処理チャンバにおけるチャックの処理中心点を決定
する画像処理方法に関する。該方法は、処理済み基板の画像を、ベベル検査モジュールを
採用することにより捕捉する段階を含む。該方法は、また、上記画像をフィルタリングし
、該画像からノイズを除去すると共に上記処理済み基板の縁部を強調する段階も含む。該
方法は、更に、干渉縞に対し、上記処理済み基板の上記縁部からの一群の間隔を測定する
段階を含む。該一群の間隔は、一群の配向度にて測定される。上記方法は、また、上記一
群の配向度に対する上記一群の間隔のグラフ表現である偏心プロット図形を生成する段階
も含む。上記方法は、更に、上記偏心プロット図形に対して曲線適合式を適用することに
より上記処理中心点を算出する段階を含む。

本発明は、添付図面において、限定的にではなく例示的にのみ示されると共に、図面中
において同一の参照番号は、同一の要素を指している。

一実施例における典型的な基板処理システムの概観のブロック図である。 一実施例における処理の前および後における基板を示す図である。 一実施例において、基板中心点から種々の角度および距離にて選択され得る異なるデータ点を示す簡略図である。 一実施例における各データ点に対する径方向測定を示す図である。 一実施例における所定配向度に対するエッチング変化特性を示す簡単なグラフである。 一実施例における一定のエッチング速度に対する実質的に同心的な円の簡略図である。 一実施例において相当に偏心された一定のエッチング速度の円における方位角方向に対する径方向箇所を示すグラフである。 一実施例において基板チャックに対する処理中心点を計算する各ステップを示す簡単なフローチャートである。 一実施例において処理中心点を決定するアルゴリズムを示す図である。 光学的計測ツールにより測定されつつある基板のブロック図である。 一実施例においてベベル検査モジュール（ＢＩＭ）を備えたプラズマ処理システムの概観のブロック図である。 一実施例におけるＢＩＭのシステム概略図である。 一実施例におけるカメラ取付け部材上のカメラおよび光学機器用包囲体を拡大したシステム概略図である。 一実施例におけるＢＩＭの断面図である。 一実施例においてＢＩＭにより捕捉された画像であって、基板の縁部に沿い生ずるアーク放電を示すという画像の一例を示す図である。 一実施例においてＢＩＭにより生成された画像であって、誤整列を識別する上で利用され得るという画像の一例を示す図である。 一実施例において、配向度に対する、一定のエッチング速度となる中心点からの距離を示す簡単なグラフである。 一実施例においてＢＩＭにより捕捉された画像を利用して基板チャックに対する処理中心点を計算する各ステップを示す簡単なフローチャートである。 一実施例においてＢＩＭにより捕捉された画像を操作して障害検出を実施する画像処理フローチャートである。 一実施例においてＢＩＭにより捕捉されて閾値処理を表す画像の例を示す図である。 一実施例においてＢＩＭにより捕捉されて干渉縞を有する基板の画像の例を示す図である。

本発明のこれらのおよび他の特徴は、本発明の詳細な説明において且つ添付の図面にお
いて、以下において更に詳述される。

本発明は、次に、添付図面中に示された本発明の幾つかの実施例に関して詳述される。
以下の記述において、多くの特定の詳細は、本発明の完全な理解を提供すべく示される。
但し当業者であれば、本発明は、これらの特定の詳細の幾分かまたは全てが無くても実施
され得ることは明らかであろう。他の場合、本発明を不必要に不明瞭としないために、公
知の処理ステップおよび／または構造は、詳細には記述されていない。

本明細書にて、以下においては、方法および技術を含む種々の実施例が記述される。本
発明は、また、本発明の技術の実施例を達成するコンピュータ可読命令が記憶されるコン
ピュータ可読媒体を含む製品も包含し得ることを念頭に置くべきである。コンピュータ可
読媒体としては、たとえば、コンピュータ可読コードを記憶する半導体的、磁気的、光磁
気的、光学的な、または、他の形態のコンピュータ可読媒体が挙げられる。更に本発明は
、また、本発明の実施例を実施する装置も包含し得る。斯かる装置としては、本発明の実
施例に関する機能を実施すべく専用とされ且つ／又はプログラム可能とされた回路が挙げ
られる。斯かる装置の例としては、適切にプログラムされた場合における汎用コンピュー
タおよび／または専用演算デバイスが挙げられると共に、本発明の実施例に関する種々の
機能に対して適合されたコンピュータ／演算デバイスおよび専用の／プログラム可能な回
路の組み合わせが挙げられる。

以下の開示内容においてエッチングは、向上のために上記中心合わせ技術が採用され得
る用途として考察される。但し、本明細書において開示される中心合わせ技術は（たとえ
ば蒸着の如き）他の任意の形式の処理に対して適用され得ることを念頭に置くべきである
。更にこの技術は、処理が（均一および／または不均一に）同心的であるという任意の用
途に対して適用可能である。

本発明の実施例に依れば、処理チャンバの基板チャックに対する処理中心点を計算する
円形定常エッチング速度方法（ｃｉｒｃｕｌａｒ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｅｔｃｈ ｍｅｔ
ｈｏｄ）が提供される。本発明の実施例において、基板オフセット（すなわち、チャック
のハードウェア中心点からチャックの処理中心点までのオフセット）は、処理の間におい
てチャックに対して幾何学的に中心合わせされた試験基板に対して為されたエッチング速
度測定値から推定され得る。計算された基板オフセットに依り、搬送モジュール内のロボ
ット式アームは、チャックの処理中心点の座標を以てプログラムされることで、チャック
の処理中心点に対する次続的な基板の中心合わせが促進されて、優れた均一性による処理
が可能とされ得る。

概略的に、ロボット式アームは、基板を基板チャックのハードウェア中心点に載置すべ
く採用され得る。しかし、上述された如く、与えられたツールの個別特性の故にハードウ
ェア中心点および処理中心点は、常に同一では無いこともある。もし基板が処理中心点に
対して更に正確に中心合わせされ得るならば、処理均一性は改善されることで、基板縁部
に近いところで十分な結果を得ること、および、基板の更なる部分を使用してデバイスに
対するダイを作成することが可能とされる。先行技術において、ハードウェア中心点を用
いる整列の方法は、開ループ整列とされることがあり、これは、通常はオフセット信号の
フィードバックを許容しない。先行技術と異なり、処理中心点を採用する上記方法は、基
板位置の閉ループ・フィードバックを可能とすることから、処理中心点の制御を許容する
。

本発明の実施例は、処理の間にチャックのハードウェア中心点に対して幾何学的に中心
合わせされた基板に対して為された一群の測定値からのデータを補外することにより処理
中心点を決定する方法を提供する。一実施例においては、基板に対する一群の処理前測定
データ点が、処理に先立ち収集され得る。一実施例においては、同一の基板に関する測定
箇所に対して一群の処理後測定データ点が、処理後に収集され得る。

各データ点に対する処理前測定値と処理後測定値との間の差を計算することにより、除
去された薄膜層の量が決定され得る。換言すると、一群の処理前および処理後の測定値か
らは、エッチング深度が計算され得る。基板の厚みを計算する上で一群の処理前測定デー
タ点は必要ではないが、処理前および処理後の測定値の両方を含めることにより、各デー
タ点に対して更に正確なエッチング深度が計算され得る。処理前測定データ点を求めるこ
との代替策として、たとえば未処理基板の製造者により提供される仕様データから、測定
前の厚みに関する仮定が為され得る。

たとえば、基板オフセットを決定するためにエッチング速度が計算されつつあるという
状況を考える。一実施例において、各データ点に対するエッチング速度は、エッチング深
度を基板処理時間により除算することで算出され得る。本明細書において、種々の実施方
式は、エッチング速度を用いて論じられ得る。但し、本発明は、エッチング速度に限定さ
れるのではなく、エッチング深度を以て採用されても良い。

一実施例において、処理前および処理後の測定値は、また、各データ点に対する半径（
本明細書においては、基板のデータ点箇所と幾何学的中心点とを結ぶラインに沿い測定さ
れた距離として定義される）も含み得る。一例において、データ点１は、基板の中心点か
ら１４８．２ｍｍである。エッチング速度は、各データ点に対して計算されていることか
ら、各データ点に対する半径（Ｒ）は、今や、各エッチング速度に対して関連付けられ得
る。更に、各データ点に対する配向度も決定され得る。本明細書において該用語が採用さ
れる様に、配向度とは、基準半径ラインからの角度オフセットを指している。故にデータ
点は、以下のひとつ以上により特性記述され得る：その処理前エッチング深度、その処理
後エッチング深度、その算出エッチング速度、基板の幾何学的中心点からの、その径方向
距離、および、その配向度。

一実施例において、各配向度（θ）に対しては、エッチング変化特性が決定され得る。
本明細書において論じられる如く、配向度（θ）とは、基板上において固定された基準半
径ラインから０°〜３６０°に亙る角度を指す。配向度の例としては、限定的なものとし
てで無く、０°、４５°、９０°、１８０°、２７０°などが挙げられる。

更に、一実施例においては、各エッチング速度に対し、実質的に同心的なひとつ以上の
円が決定され得る。一例においては、１，０００オングストローム／分のエッチング速度
に対し、１，０００オングストローム／分のエッチング速度を有する複数のデータ点が基
板上に決定され得る。これらのデータ点は、基板の処理中心点の回りに実質的に同心的な
円を形成する。もし、基板がチャックの処理中心点に対して中心合わせされていれば、す
なわち、基板の幾何学的中心点が処理の間においてチャックの処理中心点と一致していれ
ば、種々のエッチング速度に対する複数の同心的な円は、上記基板の幾何学的中心点の回
りに中心合わせされる傾向があることを銘記されたい。但し、この時点において基板の処
理中心点は、未知であり、且つ試験基板は、ロボットの幾何学的中心点に対して中心合わ
せされていることから、種々のエッチング速度に対する複数の同心的な円に対する中心点
は、基板の幾何学的中心点からオフセットされるであろう。本発明の実施例は、この事実
を利用し、チャックの処理中心点とロボットの中心点との間のオフセットを算出する。

一実施例において、所定のエッチング速度に対して基板上で実質的に同心的な円の各々
は、実質的に正弦波状の曲線としてグラフ的にも表され得る。換言すると、所定のエッチ
ング速度に対し、その所定のエッチング速度が見出される半径ライン上の箇所と、基板の
幾何学的中心点との間の距離は、基板の幾何学的中心点の回りにおいて３６０°回転する
ときに正弦波状に変化する。上記所定のエッチング速度に整合する所定位置に対する偏心
プロット図形（ｏｆｆ−ｃｅｎｔｅｒｅｄ ｐｌｏｔ）上の各点は、特定の配向度（θ）
に対する基板の幾何学的中心点からの径方向距離（Ｅ）を表す。

一実施例においては、各エッチング速度に対して偏心プロット図形が生成され得る。そ
の場合に基板オフセットは、少なくともひとつの偏心プロット図形を知ることにより計算
され得る。偏心プロット図形からは、曲線適合式（たとえば、フーリエ変換からのフーリ
エ級数式、最小二乗法など）が採用されることで、ハードウェア（すなわち幾何学的）中
心点からの処理中心点のオフセットが数学的に計算され得る。基板オフセットが一旦決定
されたなら、真空雰囲気搬送モジュールのロボット式アームは、基板チャックの処理中心
点に対する新たな座標を以て、処理チャンバに対してプログラムされ得る。

本発明の特徴および利点は、以下における図面に対する参照および考察により更に良好
に理解され得る。

図１は、処理中心点が決定され得るという一実施例における典型的な基板処理システム
の概観のブロック図を示している。プラズマ処理システム１００は、複数の基板保持箇所
を含み得、該箇所によれば、基板が大気雰囲気搬送モジュール１０２から真空雰囲気搬送
モジュール１０４を経てひとつ以上の処理モジュール（１０６、１０８、１１０および１
１２）へと移動し、最終的には、該プラズマ処理システム１００に戻るときに、該基板は
処理され得る。

たとえば、基板が処理されつつある状況を考える。処理されるに先立ち、基板１１４上
の種々の箇所における該基板の厚みが測定され得る。屈折薄膜層を含み得る基板１１４は
、計測ツール１１６により測定され得る。基板１１４の厚みを測定する上では、種々の測
定箇所における複数のデータ点が収集され得る。一実施例においては、２つ以上のデータ
点が収集され得る。別実施例においては、基板１１４上の異なる箇所における約１００〜
２００個のデータ点が選択され得る。

処理前測定が一旦完了されたなら、基板１１４は、正面開口式カセット一体型搬送／保
管箱（ＦＯＵＰ）１１８上に載置され得る。大気雰囲気搬送モジュール１０２内のロボッ
ト式アーム１２０は、基板１１４を整列器１２２まで移動させ得る。整列器１２２におい
て基板１１４は、（処理中心点は、未だ確定されていないことから、試験基板に対する場
合である様に）チャックの幾何学的中心点に対して適切に中心合わせされ得る。一旦中心
合わせされたなら、ロボット式アーム１２０は、エアロック・モジュール（ＡＬ１２４お
よびＡＬ１２６）の一方へと基板１１４を移動させ得る。大気雰囲気搬送モジュール１０
２と真空雰囲気搬送モジュール１０４との間における環境に適合するという上記エアロッ
ク・モジュールの機能によれば、基板１１４は、損傷されずに２つの加圧環境間を移動し
得る。

ＡＬ１２４の如きエアロック・モジュールから、基板１１４は、真空雰囲気搬送モジュ
ール１０４内のロボット式アーム１２８により、処理モジュール（１０６、１０８、１１
０および１１２）の内のひとつの処理モジュール内へと移動され得る。基板１１４が一旦
処理（たとえばエッチング）されたなら、ロボット式アーム１２８は、基板１１４を真空
雰囲気搬送モジュール１０４から大気雰囲気搬送モジュール１０２を通してＦＯＵＰ１１
８へと移動させ得る。

ＦＯＵＰ１１８から、基板１１４は、測定されるべく計測ツール１１６まで移動され得
る。処理の後で基板１１４の厚みを測定する上では、処理に先立ち測定されていた複数の
同一データ点箇所の内の幾つかもしくは全てが、基板処理の後で再び測定され得る。一例
において、処理前測定の間において１２０箇所にて１２０個のデータ点が収集されていた
なら、処理後測定の間においては少なくとも同じ１２０箇所に対するデータが再び収集さ
れ得る。

図２Ａは、一実施例における処理の前および後における基板を示している。基板２０２
は、薄膜層２０４を有し得る。薄膜層２０４は、たとえば、計測ツールが該基板の厚みを
測定するのを許容し得る屈折材料であり得る。処理に先立ち、上記計測ツールは、基板２
０２の底部から薄膜層２０４まで（すなわち距離２０８）を測定し得る。

未処理基板にそれほどの欠陥が無ければ、基板２０２上における各データ点に対する処
理前測定値は、相当に類似する傾向がある。一例において、データ点１における基板の厚
みは、データ点２における基板の厚みと殆ど同一であり得るが、未処理基板の製造の間に
生じた僅かな変動性により僅か厚みの差が引き起こされ得る。処理に先立ち、基板は、実
質的に平坦である傾向があると共に、上記薄膜層は、該基板の表面に亙り実質的に均一に
分布される傾向がある。

一実施例において、基板上の薄膜層厚みが均一に分布されていると想定されるならば、
処理前測定は、省略されても良い。薄膜層が付加される前後において基板に存在し得る可
能的な厚みの差の故に、処理前測定に依れば上記技術は、一実施例において、基板上の異
なる箇所における該基板の厚みの差を考慮することが許容され得る。

処理の後、薄膜層２０４の一部分は、基板１１４からエッチングされ得る。薄膜層２０
４は、今や、エッチング済み薄膜層２０６として示される。処理の結果として上記薄膜層
の厚みは、今や基板上の異なる箇所にて変化している。参照番号２１０は、たとえば基板
２０２上の所定箇所における該基板の新たな厚みを表している。基板処理の後で実施され
得る処理後測定によれば、種々の箇所において基板の新たな厚みが測定され得る。

図２Ｂは、一実施例において測定され得る異なるデータ点を例示する簡略図である。基
板概観２５０は、異なる配向度（たとえば０°、４５°、９０°など）における複数のデ
ータ点を示している。処理前および処理後の測定の両方において、同一の基板箇所に対す
る厚みデータが収集され得る。一実施例において、各データ点の収集は、手動的に実施さ
れ得る。別実施例においては、処理前および処理後の測定を実施するための走査パターン
が特定かつ採用され得る。

一実施例において、処理前および処理後の測定値からは、エッチング深度が計算され得
る。本明細書において論じられる如くエッチング深度という語句は、薄膜層化された基板
の部分であって、エッチングされた部分を指している。換言すると、エッチング深度は、
所定の基板箇所に対する処理前測定データと処理後測定データとの間の差である。

一実施例においてエッチング深度は、そのエッチング深度を基板の処理所要時間で除算
することによりエッチング速度として表され得る。一例において、基板箇所は、約０．５
ミリメートルの処理前測定値を有し得る。基板が一旦処理されたなら、同一箇所における
基板の厚みは、今や０．３７５ミリメートルである。エッチング深度は、処理前および処
理後の測定値の間の差であるとすると、所定箇所（たとえば０°の配向度、１１５ｍｍの
半径）におけるエッチング深度は、０．１２５ｍｍである。もし基板１１４に対する処理
時間が２分間であれば、エッチング速度は、その箇所に対して０．０６２５オングストロ
ーム／分である。エッチング速度が一旦決定されたなら、基板上のデータ点の各々は今や
エッチング速度に対して関連付けられ得る。

一実施例においては、基板の厚みの測定に加え、収集された各データ点に対する基板の
幾何学的中心点からの径方向距離も計測ツールが測定し得る。

図２Ｃは、一実施例における各データ点に対する径方向測定を示している。一実施例に
おいて基板概観２６０は、データ点２７０および２７２を示している。データ点２７０に
対しては、半径２７８が関連付けられ、且つ、データ点２７２に対しては、半径２７６が
関連付けられる。収集され得る各データ点に対し、（基板チャック上に幾何学的に中心合
わせされた試験基板に対するハードウェア中心点と一致する）基板の幾何学的中心点から
の径方向距離が測定され得る。

チャック上の特定のデータ点の箇所は、基準半径ラインからのその半径およびその配向
度により特定され得る。

図３は、一実施例における所定配向度に対するエッチング変化特性を示す簡単なグラフ
を示している。図２Ｂおよび図２Ｃから理解され得る如く、ひとつの配向度は、基板の幾
何学的中心点からの距離に従い変化する複数のエッチング速度を有し得る。グラフ図３０
０は、６０°の配向度（θ）に対する複数の半径（Ｒ）に対してプロットされた複数のエ
ッチング速度（η）を示している。一実施例においては、各配向度（たとえば、０°、４
５°、９０°など）に対して（たとえばエッチング速度変化特性などの）エッチング変化
特性がプロットされ得る。

種々の配向角度に対して種々のエッチング変化特性が一旦確立されたなら、各エッチン
グ速度に対する実質的に同心的な円が決定され得る。一実施例においては、所定のエッチ
ング速度を有するデータ点に対する半径を決定するために線形補間もしくは三次スプライ
ンが実施され得る。一例において、（図３に見られる如く）６０°の配向度における１，
０００オングストローム／分のエッチング速度は、１４５ミリメートルの半径を有し得る
。図３において理解される如く、異なる配向度における同一のエッチング速度は、異なる
半径を有し得る。各配向度に対し、径方向測定値は、１，０００オングストローム／分の
同一エッチング速度に対して決定され得る。

図４は、一実施例における一定のエッチング速度に対する実質的に同心的な円の簡略図
を示している。基板概観４００は、基板４０２および同心的な円４０４を示している。一
実施例において各エッチング速度に対しては、（図３に見られる如く）複数のエッチング
変化特性から補外され得る複数の半径（たとえばＲ１ ４０６およびＲ２ ４０８）が採
用されることで、実質的に同心的な円４０４が生成され得る。

図５は、一実施例において相当に偏心された一定のエッチング速度の円における方位角
方向に対する径方向箇所を示すグラフを示している。グラフ図５００は、（たとえば１，
０００オングストローム／分などの）一定のエッチング速度に対する複数の配向度（θ）
に対してプロットされると共に、斯かるエッチング速度を有する基板箇所と基板の幾何学
的中心点との間の距離を表す複数の半径（Ｅ）を示している。もし基板の幾何学的中心点
が基板の処理中心点と一致していたなら、（たとえば図５に示された）偏心プロット図形
は、実質的に平坦であろうことを銘記されたい。

各エッチング速度に対し、図５に類似した偏心プロット図形がプロットされ得る。一実
施例において偏心プロット図形は、実質的に正弦波状の形状を有し得る。一実施例におい
て処理中心点は、少なくともひとつの偏心プロット図形から計算され得る。

偏心プロット図形が一旦プロットされたなら、曲線適合式（たとえば、フーリエ変換か
らのフーリエ級数式、最小二乗法など）が採用されて式１に対するパラメータが決定され
得る。

図６は、一実施例において基板チャックに対する処理中心点を計算する各ステップを示
す簡単なフローチャートを示している。

第１ステップ６０２においては、基板が配備される。一実施例において該基板は、薄膜
層（たとえば屈折薄膜層）を有し得る。

次のステップ６０４において、基板は、処理に先立ち測定され得る。一実施例において
、薄膜層を備えた基板の厚みは、複数のデータ点にて測定され得る。各データ点を手動的
に測定する代わりに、各データ点を収集すべく走査パターンが採用され得る。

次のステップ６０６にて、基板は、プラズマ処理チャンバ内にで処理され得る一方、該
基板は、チャックの幾何学的中心点に対して幾何学的に中心合わせされる。一実施例にお
いて、上記基板は、全体的に処理されなくても良い。一例において上記基板は、薄膜層の
一部分を除去するに十分な持続時間に亙り処理されるだけで良い。

上記基板がプラズマ処理チャンバから一旦取出されたなら、次のステップ６０８にて、
該基板は、測定され得る。一実施例においては、処理前測定値を収集する際に採用され得
たのと同一の走査パターンが、処理後測定値を収集するために利用され得る。

次のステップ６１０にて、各データ点は、処理され得ると共に、処理中心点がアルゴリ
ズム的に決定され得る。

図７は、一実施例において処理中心点を決定するアルゴリズムを示している。

第１のステップ７０２にては、各データ点に対するエッチング深度が計算され得る。エ
ッチング深度を計算するために、データ点に対する測定箇所の処理前測定値が、処理後測
定値から減算され得る。

次のステップ７０４にては、各データ箇所に対するエッチング速度が計算され得る。エ
ッチング速度を計算するために、データ点に対するエッチング深度は、基板処理時間によ
り除算され得る。

次のステップ７０６にては、各配向度に対する（たとえばエッチング速度変化特性など
の）エッチング変化特性が生成され得る。一例においては、特定の配向度における各デー
タ点に対するエッチング速度がプロットされて、エッチング変化特性が生成され得る。

次のステップ７０８にては、エッチング変化特性を曲線適合することにより、所定のエ
ッチング速度を有する各配向度に対する位置（Ｅ）が決定され得る。

次のステップ７１０にては、各エッチング速度に対して偏心曲線がプロットされ得る。
一例においては、特定の配向度におけるエッチング速度に対する半径が上記エッチング変
化特性から補外され得る。各エッチング変化特性に対して一定のエッチング速度における
半径が一旦補外されたなら、実質的に正弦波状の偏心プロット図形が生成され得る。

次のステップ７１２にては、曲線適合式（たとえば、フーリエ変換からのフーリエ級数
式、最小二乗法など）が採用されることで、基板オフセットに対する各パラメータが決定
され得る。もし基板の幾何学的中心点がチャックの処理中心点と一致していたなら、（た
とえば図５に示された）偏心プロット図形は、実質的に平坦であろうことを銘記されたい
。数学的手法としての曲線適合、および、そのための種々の技術は、当業者に公知である
。

図６に戻ると、最後のステップ６１２にて各パラメータが一旦決定されたなら、各パラ
メータは（たとえば大気雰囲気搬送モジュール、真空雰囲気搬送モジュールなどの）搬送
モジュール内のロボット式アームに対して伝えられ得る。結果として上記ロボット式アー
ムは今や、処理の間において次続的な基板がチャックの処理中心点に対して中心合わせさ
れ得る如く、該基板を基板チャック上でオフセットさせる正しい座標を有し得る。

本明細書における式１および各図は、本発明の特定の例示的な実施方式に追随している
が、本発明は、円形定常エッチング速度方法に従い種々の等しい様式で実施され得ること
を理解すべきである。幾何学的に中心合わせされた試験基板から処理結果測定値が求めら
れて、ひとつ以上のエッチング速度の同心的な円の生成が促進され得る限りにおいて、単
一もしくは複数の同心的な円の中心点と、（処理の間においてチャックに対して幾何学的
に中心合わせされた試験基板に対する上記基板の幾何学的中心点と一致する）チャックの
幾何学的中心点との間のオフセットを決定すべく、種々の数学的技術が適用され得る。上
記オフセットが一旦決定されたなら、オフセット情報は、上記ツールに対して提供される
ことで、次続的な基板は、（チャックの幾何学的中心点とは対照的に）チャックの処理中
心点に対して中心合わせされ得る。

本発明の実施例から理解され得る様に、上記円形定常エッチング速度方法は、処理チャ
ンバの基板チャックに対する処理中心点を決定するアルゴリズムを提供する。基板チャッ
クの処理中心点を特定することにより、この方法は、生じ得る誤整列を本質的に補正する
ことから、基板処理の間において生じ得る不整合の割合が減少され得る。更に、現在の計
測ツールを採用して処理前および処理後の測定値を収集することにより、この方法を達成
する上では付加的で高価な購入物を必要としない、と言うのも、殆どの工場にて計測ツー
ルは一般的に利用可能だからである。これに加え、この方法によれば、上記式から基板間
の差を除去することにより、エッチングの間におけるチャンバ性能の更に正確な特性記述
が許容される。

先行技術においてユーザが直面する別の問題は、障害検出である。一枚の基板からは複
数の半導体デバイスが作成され得る。各デバイスの品質を確実とするために、基板は、処
理の全体に亙り定期的に測定され得る。

概略的に、障害検出は、基板処理の一体的部分である。本明細書において論じられる如
く、障害検出とは、基板および／または基板処理において欠陥を識別するプロセスを指し
ている。障害検出の例としては、限定的なものとしてで無く、誤整列の識別、基板上の欠
陥の識別、基板処理における欠陥の識別、および、薄膜除去の識別が挙げられる。

先行技術においては、障害検出を実施する種々の方法が在る。一例においては、光学的
計測ツールが採用され、基板上の欠陥が識別されることを許容し得る該基板の画像が生成
され得る。図８は、先行技術の光学的計測ツールにより測定されつつある基板のブロック
図を示している。たとえば、基板８０２が処理されたという状況を考える。障害検出を実
施すべく、光学的計測ツール８０４が採用され得る。画像を捕捉する上で、光学的計測ツ
ール８０４は、基板８０２の十分な画像を捕捉すべく表面から反射されるべき光に依存し
得る。

一例において、光学的計測ツール８０４は、点８０６および８０８にて基板の十分な画
像を取り込み得る、と言うのも、光が平坦な表面から反射されつつあるときに該光は、複
数の方向には跳ね返らない傾向だからである。但し、光は（たとえば湾曲したもしくは角
度付けされた）非平坦な表面からは複数の方向に跳ね返ることから、基板縁部（点８１０
）に沿い該基板の画像を捕捉する上で光学的計測ツール８０４は更に困難さを有し得る。

基板縁部の画像を捕捉すべく、電子顕微鏡検査法が採用され得る。但し、電子顕微鏡検
査法は、基板の画像を捕捉する上では高価な技術であり、実施するためには高価なツール
および高レベルの技術専門知識を必要とする。

第１に、電子顕微鏡検査法は、基板が真空で視認されることを必要とする、と言うのも
、電子顕微鏡検査法は、他の電子により影響され得る繊細な機器とされる傾向があるから
である。これに加え、サンプル・サイズの制限の故に電子顕微鏡検査法は、通常、基板を
更に小寸の断片へと破断することを必要とする。結果として電子顕微鏡検査法は、通常は
、基板処理の間におけるインライン計測ツールとしては使用されない。電子顕微鏡検査法
は、基板全体を収容するに十分なほど大寸とされ得るが、所有のコストは非常に不経済で
あり得る。これに加えて電子顕微鏡検査法は、概略的に、基板の組成に影響し得る特殊な
調製を必要とする。

先行技術において、基板処理は、概略的に基板の縁部から離間して実施されてきた。故
に、光学的計測ツールが基板の縁部に沿う十分な画像を捕捉できなくても、問題は引き起
こされなかった。しかし、基板の縁部に沿う処理を制御し得ないので、基板上の貴重な資
源が損なわれてきた。近年、新たなツールは、基板の縁部に沿う処理に焦点を合わせてい
る。しかし、この種のツールに障害検出を実施させ得る形式の画像を提供する上で、先行
技術の計測ツールおよび方法は十分でない。

本発明の実施例に依れば、基板縁部における明瞭かつ鮮明な画像を捕捉するベベル検査
モジュール（ｂｅｖｅｌ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ）（ＢＩＭ）が提供され
る。本発明の実施例においてＢＩＭは、基板のベベル縁部の十分な画像の捕捉を更に助長
する環境を生成し得るハードウェアを含み得る。本発明の実施例は、また、上記画像を操
作し、基板縁部を包含する処理領域に対する障害検出を実施する段階も含む。

たとえば、縁部に沿いまたは縁部の近傍にて基板が処理されつつある状況を考える。基
板の縁部に沿い処理することにより、基板の資源は最大化され得る。しかし、最大化は、
実質的に欠陥なしで処理が達成されたときにのみ行われ得る。先行技術において、基板の
縁部の回りの領域は概略的に損なわれていた、と言うのも、障害検出を実現することは困
難だったからである。

本発明の実施例は、先行技術においては捕捉が困難であった（たとえば基板の縁部に沿
う）画像を捕捉するベベル検査モジュール（ＢＩＭ）を提供する。本発明のひとつの見地
にて本発明者等は、本明細書において、斯かる環境を生成するために上記ＢＩＭの種々の
構成要素は、異なる視点および角度において画像を捕捉する融通性を有する必要があるこ
とを見出した。

一実施例において、カメラ、光学機器用包囲体、カメラ取付け部材などの如きハードウ
ェアは、調節可能な位置決め機能を以て実施されることから、該ハードウェアの位置決め
における融通性が提供される。別の例にて本発明者等は、本明細書において、照明が不十
分であると明瞭かつ鮮明な画像を捕捉する機能が妨げられることを見出した。一実施例に
おいて上記ＢＩＭは、付加的な照明（たとえば背面照明）を提供することから、背景と基
板との間のコントラストを提供する。

一実施例において上記ＢＩＭは、プラズマ処理システムに対して取付けられ得るスタン
ドアロン・ツールである。上記ＢＩＭをプラズマ処理システムに対して取付けることによ
り、該ＢＩＭは、基板処理の間におけるインライン計測ツールとして採用され得る。

本発明の特徴および利点は、以下における図面に対する参照および考察により更に良好
に理解され得る。

図９は、一実施例においてベベル検査モジュール（ＢＩＭ）を備えたプラズマ処理シス
テムの全体図のブロック図を示している。本明細書において、種々の実施方式は、プラズ
マ処理システムを用いて論じられ得る。しかし、本発明は、プラズマ処理システムに限定
されるので無く、ベベル縁部の観察を所望し得る任意の処理システムと共に採用され得る
。

プラズマ処理システム９００は、複数の基板保持箇所を含み得、該箇所によれば、基板
が大気雰囲気搬送モジュール９０２から真空雰囲気搬送モジュール９０４を経てひとつ以
上の処理モジュール（９０６、９０８、９１０および９１２）へと移動し、最終的には、
該プラズマ処理システム９００に戻るときに、該基板は処理され得る。

基板９１４は、正面開口式カセット一体型搬送／保管箱（ＦＯＵＰ）９１８上に載置さ
れ得る。大気雰囲気搬送モジュール９０２内のロボット式アーム９２０は、基板９１４を
整列器９２２まで移動させ得る。整列器９２２にて、基板９１４は、適切に中心合わせさ
れ得る。一旦中心合わせされたなら、ロボット式アーム９２０は、基板９１４をＢＩＭ９
１６へと移動し得る。一実施例において、ＢＩＭ９１６は、整列器を含み得る。もし上記
ＢＩＭの一部として整列器が含まれるなら、整列器９２２は不要とされ得る。

ＢＩＭ９１６においては、基板９１４の処理前画像が取り込まれ得る。ＢＩＭ９１６が
処理前画像の取り込みを一旦完了したなら、ロボット式アーム９２０は、基板９１４をエ
アロック・モジュール（ＡＬ９２４およびＡＬ９２６）の一方へと移動させ得る。大気雰
囲気搬送モジュール９０２と真空雰囲気搬送モジュール９０４との間における環境に適合
するという上記エアロック・モジュールの機能によれば、基板９１４は、損傷されずに２
つの加圧環境間を移動し得る。

ＡＬ９２４の如きエアロック・モジュールから、基板９１４は、真空雰囲気搬送モジュ
ール９０４内のロボット式アーム９２８により、処理モジュール（９０６、９０８、９１
０および９１２）の内のひとつの処理モジュール内へと移動され得る。処理の間において
、基板９１４は、定期的に分析され得る。一例において、処理モジュール９０６内におい
て処理が完了した後、ロボット式アーム９２８は、基板９１４を処理モジュール９０６か
ら真空雰囲気搬送モジュール９０４およびＡＬ９２４を通してロボット式アーム９２０へ
と搬送し得る。ロボット式アーム９２０は、インライン検査を実施するために基板９１４
をＢＩＭ９１６へと移動し得る。検査が一旦完了されたなら、基板９１４は、各処理モジ
ュールの内のひとつの処理モジュールへと戻し移動されて処理が継続され得る。ＢＩＭ９
１６は、プラズマ処理システムに対して接続され得ることから、インライン計測は、処理
の全体に亙り定期的に実施され、操作者は、基板９１４の分析を実施し得る。

一実施例において、ＢＩＭ９１６は、プラズマ処理システム９００から切り離され得る
。ＢＩＭ９１６は、依然として、自身が接続された如く同様のサポートを提供し得るが、
付加的なステップが実施されるべきこともある。ＢＩＭ９１６をプラズマ処理システム１
００に接続することにより、手動的な干渉なしでインライン計測が実施され得る。

図１０は、一実施例におけるＢＩＭのシステム概略図を示している。ＢＩＭ１０００は
、包囲体１００２を有し得、該包囲体によればＢＩＭ１０００は、大気雰囲気搬送モジュ
ールに対して直接的に取付けられ得る。一実施例においては、大気雰囲気搬送モジュール
に対して直接的に接続されることにより、ＢＩＭ１０００は、基板処理の間においてイン
ライン計測の実施を可能とし得る。

ＢＩＭ１０００は、通過用開口１００４を有し得、該開口から基板は、基板チャック１
００６上へと載置され得る。ＢＩＭ１０００は、また、基板および基板ノッチを識別し得
るノッチ／ウェハ縁部センサ１００８も含み得る。ノッチ／ウェハ縁部センサ１００８は
、図９の整列器９２２と同様に挙動し得る。もしノッチ／ウェハ縁部センサ１００８がＢ
ＩＭ１０００内に含まれるなら、整列器は選択的モジュールとされ得る。

ＢＩＭ１０００は、また、基板が基板チャック１００６の頂部上に配設された時点を識
別し得る真空センサ／スィッチ１０１０も含み得る。一例において、真空センサ／スィッ
チ１０１０が“オン”位置に在るとき、基板は、基板チャック１００６に対して強固に取
付けられ、ロボット式アームが該基板を取り外すことが阻止される。真空センサ／スィッ
チ１０１０が“オフ”位置に在るとき、上記ロボット式アームは、ＢＩＭ１０００から基
板を取り外し得る。

ＢＩＭ１０００は、また、入力／出力盤であるインタフェース・カード１０１２も含み
得る。インタフェース・カード１０１２は、ＢＩＭ１０００により利用され得る電子機器
のコントローラとして作用し得る。ＢＩＭ１０００は、また、インタフェース・カード１
０１２に対して接続され得るコンピュータ１０１４も含み得る。

ＢＩＭ１０００は、また、画像の取り込みを可能とするカメラ１０１６および光学機器
用包囲体１０１８も含み得る。光学機器用包囲体１０１８は、カメラ１０１６から延在さ
れ得る。カメラ１０１６および光学機器用包囲体１０１８は、カメラ取付け部材１０２０
上に取付けられる。ＢＩＭ１０００は、また、背景に対する照明を提供する背面ライト１
０２２も含み得る。

図１１は、一実施例におけるカメラ取付け部材上のカメラおよび光学機器用包囲体を拡
大したシステム概略図を示している。ＢＩＭ１１００は、カメラ１１０４から延在され得
る光学機器用包囲体１１０２を含み得る。カメラ１１０４は、カメラ取付け部材１１０６
に対して取付けられ得る。

一実施例においてカメラ取付け部材１１０６は、矢印１１１６により示された方向に伸
縮され得る。カメラ取付け部材１１０６を調節することにより、カメラ１１０４および光
学機器用包囲体１１０２の位置が修正されることで、基板のサイズおよび／または分析さ
れつつある基板領域のサイズが考慮され得る。一例において、カメラ取付け部材１１０６
は、調節されるべきこともある、と言うのも、基板のサイズは、２００ミリメートル〜３
００ミリメートルで変化するからである。

一実施例において、カメラ１１０４は、矢印１１１２により示された如く垂直方向に移
動されることで、該カメラ１１０４は、異なる有効距離にて画像を捕捉し得る。別実施例
において、カメラ１１０４は、矢印１１１４により示された如く横方向に移動されること
で、該カメラ１１０４は、基板のサイズおよび／または分析されつつある基板領域のサイ
ズに対して更に調節され得る。更に別の実施例において、カメラ１１０４は、矢印１１１
０により示された如く回転することで、該カメラ１１０４は、基板の異なる概観（たとえ
ば、頂部、底部および側部）を捕捉し得る。一例において、カメラ１１０４は、基板の平
面概観を捕捉すべく調節され得る。別の例において、カメラ１１０４は、基板のベベル縁
部の直接的概観（たとえば側面概観）を捕捉すべく調節され得る。

一実施例においては、光学機器用包囲体１１０２も調節され得る。一例において、光学
機器用包囲体１１０２は、矢印１１０８により示された如く回転することで、該光学機器
用包囲体は、異なる角度にて照明を提供可能とされ得る。

調節されるというカメラ１１０４、光学機器用包囲体１１０２およびカメラ取付け部材
１１０６の機能に依れば、ＢＩＭ１１００に対しては、異なる角度、有効距離および位置
にて画像を捕捉する融通性が提供される。故に、捕捉され得る画像の形式の制御は、洗練
され得る。上述された如く、上記ＢＩＭのハードウェアは、調節可能な部分を以て実現さ
れることから、該ハードウェアの位置決めにおける融通性が提供される。

図１２は、一実施例におけるＢＩＭの断面図を示している。基板の画像が取り込まれつ
つあるという状況を考える。ＢＩＭ１２００は、基板チャック１２０４の頂部上に載置さ
れた基板１２０２を含み得る。基板チャック１２０４は、回転モータ１２０６に対して接
続されることで、基板１２０２の回転を可能とし得る。回転する機能によれば、基板チャ
ック１２０４は、カメラ１２０８に対する所定位置へと基板１２０２を移動させることで
、該基板１２０２の画像を捕捉して該基板１２０２の異なる箇所の画像の捕捉を許容し得
る。

ＢＩＭ１２００は、カメラ取付け部材１２１０も含み得る。カメラ取付け部材１２１０
に対しては、カメラ１２０８および光学機器用包囲体１２１２が取付けられ得る。光学機
器用包囲体１２１２は、レンズ１２１４、レンズ１２１６およびビームスプリッタ１２１
８を含み得る。

照明は、ライト１２２２により提供され得る。一実施例においてライト１２２２は、発
光ダイオード（ＬＥＤ）とされ得る。一実施例においてライト１２２２は、三波長ＬＥＤ
とされ得る。複数の波長を提供することにより、膜厚、変化特性および／または屈折率が
変化するにつれて照明は変化され得る。一例において、大きな屈折率を有する薄膜の画像
を捕捉するには、更に短い波長のＬＥＤが利用され得る。光１２２２は、外側からビーム
スプリッタ１２１８を介して光学機器用包囲体１２１２へと流入し得、該ビームスプリッ
タは、光１２２２をレンズ１２１４に向けて下方に導向し得る。

基板縁部と背景との間のコントラストを高めるために、背面ライト１２２４が配備され
得る。基板は、丸み付けされ得るベベル縁部を有し得ることから、光は、基板から跳ね返
り、良好な画像の捕捉が阻止されることがある。先行技術においては、背面ライトが配備
されないこともあり、基板の縁部が明瞭には限定され得ないという画像に帰着する。一実
施例においてＢＩＭ１２００は、基板１２０２の縁部の強調を助力し得る背面ライト１２
２４を含み得る。背面ライト１２２４を付加することにより、基板の縁部と背景との間に
はコントラストが提供される。換言すると、基板１２０２の縁部が照明されることで、カ
メラ１２０８および光学機器用包囲体１２１２は、基板の縁部を背景から明確に区別する
該基板１２０２の縁部の画像を捕捉し得る。

一実施例においてレンズ１２１４の視野は、カメラ１２０８により撮影されつつある領
域を増減すべく変更され得る。これに加え、レンズ１２１４の倍率は変更され得る。一例
において、更に短い波長のＬＥＤは、明瞭な画像を生成するために更に大きな倍率を必要
とし得る。

図１０、図１１および図１２は、ＢＩＭの種々の概観を示している。理解され得る如く
上記ＢＩＭの実施例は、障害検出に採用され得る明瞭かつ鮮明な画像の提供を助長する環
境を提供する。一例において上記ＢＩＭは、調節され、移動され、且つ／又は、回転され
るという融通性を有する構成要素を含むことから、上記カメラ、光学機器用包囲体および
基板は、明瞭な画像が捕捉され得る如く位置決めされ得る。更に、付加的な照明が提供さ
れることで、基板の縁部と背景との間のコントラストを示す画像が取り込まれ得る。

上記ＢＩＭによれば、更に明瞭かつ更に鮮明な画像が生成されることで、基板の縁部に
沿い障害検出が行われ得る。次の各図は、ＢＩＭにより捕捉された画像が障害検出を実施
すべく利用され得る様式を示している。

一実施例において、ＢＩＭにより生成され得る画像の明瞭さの故に、今や基板の縁部に
沿う欠陥が検出され得る。

図１３は、一実施例においてＢＩＭにより捕捉された画像であって、基板の縁部に沿い
生ずるアーク放電を示すという画像の一例を示している。画像１３００は、処理の間に生
じたアーク放電の例であり得るピット痕１３０２、１３０４、１３０６、１３０８、１３
１０および１３１２を示している。先行技術においては、基板の縁部から離間して生じ得
るアーク放電の画像を捕捉すべく光学的計測ツールが採用され得る。しかし、先行技術の
光学的計測ツールは、概略的に、基板縁部に沿う明瞭な画像を捕捉する機能を有さない。
基板処理の間に縁部に沿い生じ得るアーク放電の如き欠陥を識別するために、ＢＩＭが採
用されることで、基板の縁部の鮮明で明瞭な画像が捕捉され得る。

図１４は、一実施例においてＢＩＭにより生成された画像であって、誤整列を識別する
上で利用され得るという画像の一例を示している。画像１４００は、基板縁部の所定領域
の画像を示している。ライン１４０２は、基板の縁部を表し得る。ライン１４０４は、基
板が平坦であり得る最後の点を表し得る。ライン１４０６は、薄膜層が全体的に除去され
た箇所を表し得る。曲線１４０８は、処理の間において生じ得る複数の干渉縞（たとえば
１４１０、１４１２）を表し得る。各干渉縞は、基板の縁部からの距離であって、エッチ
ング速度が一定であり得るという距離を表し得る。

ライン１４０６からライン１４０２までの距離が種々の配向度（θ）において実質的に
同一であるなら、基板は、処理チャンバにおいて実質的に中心合わせされ且つ誤整列は、
最小限もしくは実質的にゼロである。但し、ライン１４０２からライン１４０６までであ
るという基板の縁部からの距離が、種々の配向度（θ）にて同一でなければ、誤整列が存
在し得る。配向度（θ）に対し、基板の縁部からの複数の距離をプロットすることにより
、偏心プロット図形が生成され得る。もし付加的な偏心プロット図形が所望されるなら、
ライン１４０６は、上記複数の干渉縞の内のひとつの干渉縞により置き換えられ得る。一
例においては、ライン１４０２から干渉縞１４１２まで、基板の縁部からの複数の距離に
対して偏心プロット図形が生成され得る。

図１５は、一実施例において偏心プロット図形（すなわち、配向度に対する、一定のエ
ッチング速度となる中心点からの距離）を示す簡単なグラフである。

グラフ図１５００は、複数の配向度（θ）に対してプロットされた、基板の縁部からの
複数の距離（Ｅ）を示している。理解され得る如く、図１５は、図５と類似している。主
な相違は、図１５においては、距離が基板の中心点からではなく基板の縁部からであるこ
とである。各干渉縞に対し、偏心プロット図形がプロットされ得る。一実施例において上
記偏心プロット図形は、実質的に正弦波状の形状を有し得る。一実施例において処理中心
点は、少なくともひとつの偏心プロット図形から計算され得る。

偏心プロット図形が一旦プロットされたなら、曲線適合式（たとえば、フーリエ変換か
らのフーリエ級数式、最小二乗法など）が採用されることで、式２に対するパラメータが
決定され得る。

図１６は、一実施例においてＢＩＭにより捕捉された画像を利用して基板チャックに対
する処理中心点を計算する各ステップを示す簡単なフローチャートを示している。

第１のステップ１６０２においては、基板が提供される。一実施例において、上記基板
は薄膜層（たとえば屈折薄膜層）を有し得る。

次のステップ１６０４においては、基板の縁部における領域がプラズマ処理チャンバ内
で処理され得る。一例において、処理され得る上記領域は、基板の縁部から３ミリメート
ルを越える基板区画を含まない。

基板がプラズマ処理チャンバから一旦取出されたなら、次のステップ１６０６にて、上
記ＢＩＭは、基板の処理済み領域の複数の画像を捕捉し得る。

次のステップ１６０８においては、異なる配向度にて、ひとつの干渉縞に対して基板の
縁部から複数の距離が測定され得る。

次のステップ１６１０においては、基板の縁部からの上記複数の距離が配向度（θ）に
対してプロットされることで、偏心プロット図形が生成され得る。偏心プロット図形は、
各干渉縞に対してプロットされ得るが、基板オフセットはひとつの偏心プロット図形によ
り決定され得る。

次のステップ１６１２にては、曲線適合式（たとえば、フーリエ変換からのフーリエ級
数式、最小二乗法など）が採用され、基板オフセットに対する各パラメータが決定され得
る。当業者であれば、曲線適合式に精通しているであろう。結果として、更なる考察は、
提供されない。上記式２に対して各パラメータが一旦決定されたなら、最後のステップ１
６１４にて、各パラメータは、搬送モジュール（たとえば、真空雰囲気搬送モジュール、
大気雰囲気搬送モジュールなど）におけるロボット式アームに対して伝えられ得る。結果
として上記ロボット式アームは、今や、基板が基板チャックの処理中心点へと案内され得
る如く、該基板を基板チャック上でオフセットさせる正しい座標を有し得る。

図１７は、一実施例においてＢＩＭにより捕捉された画像を操作して障害検出を実施す
る画像処理フローチャートを示している。

第１のステップ１７０２にて、ＢＩＭは、基板の画像を捕捉し得る。一実施例において
、画像はカラーとされ得る。

次のステップ１７０４にて、上記画像は、コンピュータ・システムへとアップロードさ
れ得ると共に、該画像のデジタル・ファイルが生成され得る。

次のステップ１７０６にて、上記画像は、通常は、８ビット画像であるというグレース
ケール画像へと変換され得る。

次のステップ１７０８にては、平滑化処理およびｃａｎｎｙ処理が実施され得る。平滑
化処理およびｃａｎｎｙ処理とは、画像からノイズが除去され得ると共に画像の縁部が強
調され得るというフィルタリング技術を指している。

次のステップ１７１０にては、閾値処理が実施され得る。閾値処理とは、上記画像を８
ビット画像から１ビット画像へと変換することを指している。換言すると、上記画像の縁
部のみが今や視認され得る。ＢＩＭにより捕捉された画像の例に対する閾値処理を示す図
１８を参照されたい。領域１８０２は、処理に先立つ基板の画像を表し得る。領域１８０
４は、閾値処理が実施された後の基板の画像を表し得る。該画像から理解され得る如く、
干渉縞の縁部、膜厚、および、ベベル縁部以外の全てが排除され得る。一実施例において
は、付加的なフィルタリングが実施されることで、ベベル縁部と第１干渉縞とに対するラ
インのみが残存するまで、画像内に存在し得る付加的ノイズが除去され得る。

次のステップ１７１２にては、上記ラインが抽出され得ると共に、間隔が計算されるこ
とで、基板の縁部からの距離が決定され得る。本明細書において論じられる如く、上記間
隔とは、基板の縁部と、第１干渉縞との間の距離を指している。ステップ１７０２乃至１
７１２は、異なる配向度における画像に対して反復され得る。一実施例において、間隔デ
ータは、少なくとも４つの異なる配向度に対して抽出され得る。

次のステップ１７１４にて、上記複数の間隔は、配向度に対してプロットされることで
、正弦波状曲線であり得る偏心プロット図形が生成され得る。

次のステップ１７１６にては、曲線適合式（たとえば、フーリエ変換からのフーリエ級
数式、最小二乗法など）が採用されて、基板オフセットに対する各パラメータが決定され
得る。

最後のステップ１７１８にては、調節された処理中心点に対する各パラメータが（たと
えば大気雰囲気搬送モジュール、真空雰囲気搬送モジュールなどの）搬送モジュールにお
けるロボット式アームに対して伝えられ得る。

図１９は、一実施例においてＢＩＭにより捕捉されて干渉縞を有する基板の画像の例を
示している。ライン１９０２は、基板の縁部を表し得る。ライン１９０４からライン１９
０６まで、薄膜層は、処理の間において取り除かれ得る。曲線１９０８は、処理の間にお
いて生じ得る複数の干渉縞を表し得る。本明細書において論じられる如く、干渉縞とは、
反射光の振幅の最大値もしくは最小値を指している。以下の式３は、連続的な２つの干渉
縞間の厚みを計算すべく利用され得る。

連続的な２つの干渉縞の厚み変化は計算され得る、と言うのも、波長および屈折率の両
方が既知変数だからである。上記波長は、ＢＩＭにおいて画像を捕捉すべく採用され得る
上記ＬＥＤの波長に対して関連付けられる。上記薄膜の屈折率は、既知であると共に、基
板に対して適用され得る薄膜の種類に依存する。一例において、上記波長は、５００ナノ
メータであり且つ屈折率は２．５である。この例に対する厚み変化は、１００ナノメータ
である。換言すると、干渉縞間の厚み（１９１０）は各々１００ナノメータである。

各干渉縞に対し、基板の縁部からの距離が計算され得る。一例において、干渉縞１９１
４に対する基板の縁部からの距離（１９１２）は、約１，８７５ミリメートルである。故
に曲線１９０８は、特定の配向度に対する基板の厚み変化特性を表し得る。

一実施例において、上記厚み変化特性は、エッチング深度変化特性へと変換され得る。
上記薄膜層の厚みは、既知であることから、厚み変化（Δｔ）は、元の膜厚から減算され
ることで、エッチング深度が決定され得る。各厚み変化に対し、エッチング深度が計算さ
れ得る。エッチング深度が一旦特定されたなら、上述の発明性のある円形定常エッチング
速度方法が採用されることで、基板オフセットが決定され、最終的には、処理チャンバに
対する基板チャックの処理中心点が決定され得る。

本発明の実施例から理解され得る如く、上記ＢＩＭは、基板を損なわずに該基板のベベ
ル縁部の明瞭かつ鮮明な画像を捕捉し得るインライン検査ツールを提供する。明瞭かつ鮮
明な画像によれば、ベベル縁部に沿う障害検出が実施されることで、基板における誤整列
および欠陥が識別かつ解決され得る。これに加え、障害検出を実施する上記機能によれば
、基板の縁部に沿い行われ得る処理の更に良好な制御が可能とされる。更に、上記式から
基板を排除することにより、チャンバ性能の更に正確な特性記述が達成され得る。

本発明は、幾つかの実施例に関して記述されたが、本発明の有効範囲内に収まる変更物
、置換物および均等物が在る。同様に、本明細書において上記発明の名称、発明の概要、
および、要約は、便宜のために提供されており、本明細書における各請求項の有効範囲を
解釈するために使用されるべきではない。更に、本出願において、一群の“ｎ”個とは、
その群におけるゼロ個以上の“ｎ”個を指している。また、本発明の方法および装置を実
現する多くの代替的な様式が在ることも銘記すべきである。故に、以下の添付の請求項は
、本発明の精神および有効範囲内に収まる斯かる変更物、置換物および均等物の全てを包
含すると解釈されるべきことが意図される。

本発明は、基板の画像を捕捉するベベル検査モジュールに関する。該モジュールは、基板を支持する基板チャックを含む。上記モジュールは、回転モータも含み、該回転モータは、上記基板チャックに対して取付けられると共に、該基板チャックを回転させることで上記基板の回転を許容すべく構成される。上記モジュールは、カメラを更に含む。上記モジュールは、上記カメラに対して取付けられた光学機器用包囲体であって、回転すべく構成されることで上記基板に向けた光の導向を可能にするという光学機器用包囲体も含む。上記モジュールは、またカメラ取付け部材も含み、該カメラ取付け部材に対しては、上記カメラが設置される。上記カメラ取付け部材は、上記カメラが１８０°平面上で回転するのを可能とすることで上記カメラが上記画像を捕捉することを許容すべく構成され、上記画像は、上記基板の平面概観、底部概観および側面概観の内の少なくともひとつを含む。上記モジュールは、更に、上記基板に対する照明を提供することで上記カメラが上記画像を捕捉することを可能とすべく構成された背面ライト機構であって、上記画像は、上記基板と背景との間のコントラストを示すという背面ライト機構を含む。

更に、本発明は、処理チャンバにおけるチャックの処理中心点を決定する画像処理方法に関する。該方法は、処理済み基板の画像を、上記ベベル検査モジュールを採用することにより捕捉する段階を含む。該方法は、また、上記画像をフィルタリングし、該画像からノイズを除去すると共に上記処理済み基板の縁部を強調する段階も含む。該方法は、更に、干渉縞に対し、上記処理済み基板の上記縁部からの一群の間隔を測定する段階を含む。該一群の間隔は、一群の配向度にて測定される。上記方法は、また、上記一群の配向度に対する上記一群の間隔のグラフ表現である偏心プロット図形を生成する段階も含む。上記方法は、更に、上記偏心プロット図形に対して曲線適合式を適用することにより上記処理中心点を算出する段階を含む。

処理の後、薄膜層２０４の一部分は、基板２０２からエッチングされ得る。薄膜層２０
４は、今や、エッチング済み薄膜層２０６として示される。処理の結果として上記薄膜層
の厚みは、今や基板上の異なる箇所にて変化している。参照番号２１０は、たとえば基板
２０２上の所定箇所における該基板の新たな厚みを表している。基板処理の後で実施され
得る処理後測定によれば、種々の箇所において基板の新たな厚みが測定され得る。

図１０は、一実施例におけるＢＩＭ１０００のシステム概略図を示している。ＢＩＭ１０００は、図の如く、外郭として箱状の包囲体１００２を有し、その内部に基板チャック１００６やカメラ１０１６等の構成部材が収納されることにより、本実施例のＢＩＭ１０００を構成している。該包囲体１００２によればＢＩＭ１０００は、大気雰囲気搬送モジュールに対して直接的に取付けられ得る。一実施例においては、図９に示したように、大気雰囲気搬送モジュールに対して直接的に接続されることにより、ＢＩＭ１０００は、基板処理の間においてインライン計測の実施を可能とし得る。

Claims (29)

1. 基板の画像を捕捉し、該画像から得られた一群の測定データにより、処理チャンバにおけるチャックの処理中心点を特定するための画像処理を行うベベル検査モジュールであって、
   上記基板を支持する基板チャックと、
   回転モータであって、上記基板チャックは、該回転モータに対して取付けられ、該回転モータは、上記基板チャックを回転させることで上記基板の回転を許容する回転モータと、
   上記基板上の画像を捕捉するカメラと、
   上記カメラに対して取付けられた光学機器用包囲体であって、回転することで上記基板に向けた光の導向をする光学機器用包囲体と、
   カメラ取付け部材であって、上記カメラは、該カメラ取付け部材上に設置されており、該カメラ取付け部材は、上記カメラが１８０°平面上で回転することで上記カメラが上記画像を捕捉することを許容すべく構成され、上記画像は、上記基板の平面概観、底部概観および側面概観の内の少なくともひとつを含むカメラ取付け部材と、
   上記基板に対する照明を提供することで上記カメラが上記画像を捕捉する背面ライト機構であって、上記画像は、上記基板と背景との間のコントラストを示す背面ライト機構と、
   上記カメラで捕捉した一群の測定データを、該測定データから発生するオフセンタープロットから誘導される基板オフセットのためのパラメータを取得するために処理することにより、上記処理チャンバの上記基板チャックのハードウェア中心点に対する処理中心点を特定するコンピュータと、
   上記一群の測定データを入力するために上記コンピュータに操作式にカップリングされているインタフェース・カードと、
   基板オフセットのための上記パラメータに基づいて上記基板チャックに上記基板を載置することで、前記処理中心点に対して、少なくとも基板の誤整列を防止するロボット式アームと、
   を備えて成るベベル検査モジュール。
2. 前記ベベル検査モジュールは、プラズマ処理システムに対して直接、取付け可能なように、外郭として箱状の包囲体を更に含む、請求項１記載のベベル検査モジュール。
3. 前記基板および基板ノッチを識別すべく構成されたノッチ／ウェハ縁部センサを更に含む、請求項１記載のベベル検査モジュール。
4. 前記基板が検査されている間に該基板が抜き取られるのを阻止すべく構成された真空センサ／スィッチを更に含む、請求項１記載のベベル検査モジュール。
5. 前記カメラ取付け部材は、調節可能に構成されることで、該カメラ取付け部材は、前記基板のサイズを考慮すべく調節する、請求項１記載のベベル検査モジュール。
6. 前記カメラは、垂直方向、横方向および回転方向の内の少なくともひとつの方向に調節することで、該カメラは、前記基板の前記平面概観、前記底部概観および前記側面概観の内の少なくともひとつを含む前記画像を捕捉すべく調節する、請求項１記載のベベル検査モジュール。
7. 前記カメラにより捕捉された前記画像は、前記基板の縁部を前記背景から区別する、請求項１記載のベベル検査モジュール。
8. 前記画像からの一群の測定データが補外されて、前記基板における欠陥が識別される、請求項７記載のベベル検査モジュール。
9. 前記画像から補外された一群の測定データは、膜厚変化特性を生成すべく採用される、請求項７記載のベベル検査モジュール。
10. 前記画像から補外された一群の測定データは、誤整列を識別すべく採用される、請求項７記載のベベル検査モジュール。
11. 処理チャンバにおけるチャックの処理中心点を、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のベベル検査モジュールを用いて算出する方法であって、
    処理済み基板の縁部の画像を、ベベル検査モジュールを採用することにより捕捉する段階と、
    干渉縞に対して上記処理済み基板の上記縁部から一群の距離を測定する段階であって、該一群の距離は、一群の配向度にて測定される段階と、
    上記一群の配向度に対する上記一群の距離のグラフ表現である偏心プロット図形を生成する段階と、
    上記偏心プロット図形に対して曲線適合式を適用することにより上記処理中心点を算出する段階とを備えて成る方法。
12. 前記偏心プロット図形を一群の偏心プロット図形から選択する段階と、
    上記一群の偏心プロット図形を一群の干渉縞に対して生成する段階とを更に備えて成る、請求項１１記載の方法。
13. 前記偏心プロット図形として正弦波状曲線を生成する段階を更に備えて成る、請求項１１記載の方法。
14. 前記曲線適合式として、フーリエ変換からのフーリエ級数式を使用する段階を更に備えて成る、請求項１１記載の方法。
15. 前記曲線適合式として、正弦波式に対する最小二乗法を使用する段階を更に備えて成る、請求項１１記載の方法。
16. 前記処理チャンバ内にロボット式アームが設けられ、該ロボット式アームに対して前記処理中心点の座標を伝える段階を更に備えて成る、請求項１１記載の方法。
17. 前記処理済み基板内に屈折薄膜層を含める段階を更に備えて成る、請求項１１記載の方法。
18. 前記ベベル検査モジュール内にカメラを含める段階と、
    上記カメラをカメラ取付け部材に対して取付ける段階と、
    上記カメラが１８０°平面上で回転することで上記カメラが前記処理済み基板の前記画像を捕捉することを許容すべく、上記カメラ取付け部材を構成する段階と、
    上記カメラに対して光学機器用包囲体を取付ける段階と、
    上記光学機器用包囲体を回転すべく構成することで、上記処理済み基板に向けて光が導向される段階と、
    基板チャックを回転モータに対して取付けて上記処理済み基板が回転することにより、上記カメラが上記処理済み基板の前記縁部の上記画像を捕捉する段階と、
    背面ライト機構を使用して上記基板に対する照明を提供することで上記カメラが上記画像を捕捉する段階であって、上記画像は、上記処理済み基板と背景との間のコントラストを示す段階とを更に備えて成る、請求項１１記載の方法。
19. 処理チャンバにおけるチャックの処理中心点を、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のベベル検査モジュールを用いて特定する画像処理方法であって、
    処理済み基板の画像を、ベベル検査モジュールを採用することにより捕捉する段階と、
    上記画像をフィルタリングし、該画像からノイズを除去すると共に上記処理済み基板の縁部を強調する段階と、
    干渉縞に対し、上記処理済み基板の上記縁部からの一群の間隔を測定する段階であって、該一群の間隔は、一群の配向度にて測定する段階と、
    上記一群の配向度に対する上記一群の間隔のグラフ表現である偏心プロット図形を生成する段階と、
    上記偏心プロット図形に対して曲線適合式を適用することにより上記処理中心点を算出する段階とを備えて成る、方法。
20. 前記画像をグレースケール画像へと変換する段階を更に備えて成る、請求項１９記載の方法。
21. 前記フィルタリング段階において平滑化処理およびｃａｎｎｙ処理技術を使用する段階を更に備えて成る、請求項１９記載の方法。
22. 前記フィルタリング段階において閾値処理技術を使用する段階を更に備えて成る、請求項１９記載の方法。
23. 前記偏心プロット図形として正弦波状曲線を生成する段階を更に備えて成る、請求項１９記載の方法。
24. 前記曲線適合式として、フーリエ変換からのフーリエ級数式を使用する段階を更に備えて成る、請求項１９記載の方法。
25. 前記曲線適合式として、正弦波式に対する最小二乗法を使用する段階を更に備えて成る、請求項１９記載の方法。
26. 前記処理チャンバ内にロボット式アームが設けられ、該ロボット式アームに対して前記処理中心点の座標を伝える段階を更に備えて成る、請求項１９記載の方法。
27. 前記処理済み基板内に屈折薄膜層を含める段階を更に備えて成る、請求項１９記載の方法。
28. 前記偏心プロット図形を一群の偏心プロット図形から選択する段階と、
    上記一群の偏心プロット図形を一群の干渉縞に対して生成する段階とを更に備えて成る、請求項１９記載の方法。
29. 前記ベベル検査モジュール内にカメラを含める段階と、
    上記カメラをカメラ取付け部材に対して取付ける段階と、
    上記カメラが１８０°平面上で回転することで上記カメラが前記処理済み基板の前記画像を捕捉することを許容すべく、上記カメラ取付け部材を構成する段階と、
    上記カメラに対して光学機器用包囲体を取付ける段階と、
    上記光学機器用包囲体を回転することで、上記処理済み基板に向けて光が導向される段階と、
    基板チャックを回転モータに対して取付けて上記処理済み基板が回転することにより、上記カメラが上記処理済み基板の前記縁部の上記画像を捕捉する段階と、
    背面ライト機構を使用して上記基板に対する照明を提供することで上記カメラが上記画像を捕捉する段階であって、上記画像は、上記処理済み基板と背景との間のコントラストを示す段階とを更に備えて成る、請求項１９記載の方法。

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