JP5662504B2 - 基板の位置決めオフセットの補正方法 - Google Patents

Description

プラズマ処理の進歩は、半導体産業の成長を促進してきた。一般的に言えば、処理され
た単一の基板から切り出されたダイからは、複数の半導体デバイスを生成することができ
る。基板を処理するために、基板は、プラズマ処理チャンバ内の基板チャックの上部に設
置することができる。基板を基板チャックに位置決めすることによって、デバイスを形成
するために基板のどの部分を処理したらよいかを決定することができる。

基板チャック中心への基板の位置合わせには、いくつかの方法が利用される。ある例に
おいて、基板チャックに対して基板を位置決めするためにセンサを処理モジュール内に設
置することができる。別の例において、基板を基板チャックと同心に位置合わせするため
に、案内ロボットアームなどのアライメント治具を採用することができる。ハードウェア
中心（たとえば、基板チャックの中心）への位置合わせは、ある程度の精度で行なうこと
ができるが、処理中心への位置合わせと必ずしも一致しないかもしれない。

本明細書で論じられるように、ハードウェア中心は、基板チャックなどのハードウェア
の中心を指す。また、本明細書で論じられるように、処理中心は、プラズマ処理の焦点中
心を指す。理想的に、焦点中心からのいかなる半径方向距離においても、処理の結果（た
とえば、エッチング速度）は変わらない。たとえば、処理中心から１００ｍｍの距離にお
いて、この焦点にある処理中心から１００ｍｍの半径を有する円の周りをたどるときエッ
チング速度は実質的に一定のままであると予想される。チャンバ構成の特異性によって、
処理中心は、ハードウェア中心と必ずしも同じでないかもしれない。結果的に、ハードウ
ェア中心だけに基づいて位置合わせすると、基板を処理する間に心ずれが生じるおそれが
ある。メーカは、歩留りを向上させるよう絶えず努力しているので、基板の心ずれによっ
て生じるデバイスの欠陥を最小にするために、プラズマ処理中は、基板の中心を処理中心
により正確に置くような努力が常になされる。

本発明は、一実施形態において、処理チャンバ内のチャックに対する処理中心を計算す
る方法に関する。この方法は、基板を処理する前に表面に膜を有する基板の厚さを測定す
ることを含む、前処理測定データ点の組を生成することを含む。測定することは、基板
の幾何学的中心からの方位の組と距離の組とにおいて行なわれる。
また、この方法は、基板を処理した後に基板の厚さを測定することを含む、後処理測定データ点の組を生成することを含む。測定することは、基板の幾何学的中心からの少な
くとも方位の組と距離の組とにおいて行なわれる。
この方法は、さらに、前処理測定データ点の組を後処理測定データ点の組と比較してエッチング深さの組を計算することを含む。
また、この方法は、さらに、方位の組に対するエッチングプロファイルの組を生成することを含む。
この方法は、さらに、エッチングプロファイルの組から半径の組を外挿することを含む。半径の組は第１のエッチング深さに関連する。
この方法は、さらに、半径の組と方位の組との、具体的な方位に対する基板の幾何学的中心からの半径方向距離のグラフ表示である偏心プロットを生成することを含む。
この方法は、さらに、公知の曲線適合式を偏心プロットに適用することによって処理中心を計算することを含む。

別の実施形態において、本発明は、内部で実施されるコンピュータ可読コードを内部に
有するプログラム記憶媒体を備える製品に関する。コンピュータ可読コードは、処理チャ
ンバ内のチャックに対する処理中心を計算するように構成される。
この製品は、基板を処理する前に表面に膜を有する基板の厚さを測定することを含む、前処理測定データ点の組を生成するコンピュータ可読コードを含む。測定することは、基板の幾何学的中心からの方位の組と距離の組とにおいて行なわれる。
また、この製品は、基板を処理した後で基板の厚さを測定することを含む後処理データ測定点の組を生成するコンピュータ可読コードを含む。測定することは、基板の幾何学
的中心からの少なくとも方位の組と距離の組とにおいて行なわれる。
この製品は、さらに、エッチング深さの組を計算するために、前処理測定データ点の組を後処理測定データ点の組と比較するコンピュータ可読コードを含む。
また、この製品は、さらに、方位の組に対するエッチングプロファイルの組を生成するコンピュータ可読コードを含む。
この製品は、さらに、エッチングファイルの組から半径の組を外挿するコンピュータ可読コードを含む。半径の組は、第１のエッチング深さに関連する。
この製品は、さらに、半径の組と方位の組との、具体的な方位に対する基板の幾何学的中心からの半径方向距離のグラフ表示である偏心プロットを生成するコンピュータ可読コードを含む。
この製品は、さらに、公知の曲線適合式を偏心プロットに適用することによって処理中心を計算するコンピュータ可読コードを含む。

さらに別の実施形態において、本発明は、処理チャンバ内のチャックに対する処理中心
を計算するコンピュータ実行方法に関する。
この方法は、基板を処理する前に表面に膜を有する基板の厚さを測定することを含む、前処理測定データ点の組を生成することを含む。測定することは、基板の幾何学的中心
からの方位の組と距離の組とにおいて行なわれる。
また、この方法は、基板を処理した後に基板の厚さを測定することを含む後処理測定データ点の組を生成することを含む。測定することは、基板の幾何学的中心からの少なくとも方位の組と距離の組とにおいて行なわれる。
この方法は、さらに、エッチング深さの組を計算するために、前処理測定データ点の組を後処理測定データ点の組と比較することを含む。
また、この方法は、さらに、方位の組に対するエッチングプロファイルの組を生成することを含む。
この方法は、さらに、エッチングプロファイルの組から半径の組を外挿することを含む。半径の組は、第１のエッチング深さに関連する。
この方法は、さらに、半径の組と方位の組との、具体的な方位に対する基板の幾何学的中心からの半径方向距離のグラフ表示である偏心プロットを生成することを含む。
この方法は、さらに、公知の曲線適合式を偏心プロットに適用することによって処理中心を計算することを含む。

上述の概要は、本明細書に開示される本発明の多くの実施形態の一つのみに関するもの
で、本明細書において特許請求の範囲に記述される本発明の範囲を制限するものではない。
本発明の上述の特徴および他の特徴は、本発明の詳細な説明の中で以下の図と併せて以
下においてさらに詳しく記載する。

本発明は、添付図面の各図において、制限のためではなく例として示されており、図面
では同様の参照番号は同様の要素を示す。
一実施形態において、典型的な基板処理システムの概要のブロック図を示す。 一実施形態において、処理前および処理後の基板を示す。 一実施形態において、測定対象としうる種々のデータ点を説明する簡単な略図を示す。データ点は、様々な角度と基板中心からの距離とにおいて選択することができる。 一実施形態において、各データ点に対する半径測定を示す。 一実施形態において、方位に対するエッチングプロファイルを説明する簡単なグラフを示す。 一実施形態において、一定のエッチング速度に対して実質的に同心円の簡単な略図を示す。 一実施形態において、十分に偏心した一定のエッチング速度円の半径方向位置と方位角方向を示すグラフを示す。 一実施形態において、基板チャックに対する処理中心を計算するステップを説明する簡単なフローチャートを示す。 一実施形態において、処理中心を決定するアルゴリズムを示す。 光計測ツールによって測定されている基板のブロック図を示す。 一実施形態において、ベベル検査モジュール（ＢＩＭ）を有するプラズマ処理システムの概要のブロック図を示す。 一実施形態において、ＢＩＭの系統図を示す。 一実施形態において、カメラマウント上のカメラと光学系筐体の拡大図の系統図を示す。 一実施形態において、ＢＩＭの断面図を示す。 一実施形態において、基板のエッジに沿って生じるアーク放電を示す、ＢＩＭによって取り込まれた画像の例を示す。 一実施形態において、心ずれを確認する際に利用できる、ＢＩＭによって生成される画像の例を示す。 一実施形態において、中心からの距離と一定エッチング速度の方位とを説明する簡単なグラフを示す。 一実施形態において、ＢＩＭによって取り込まれる画像を利用して基板チャックに対する処理中心を計算するステップを説明する簡単なフローチャートを示す。 一実施形態において、異常検出を実施するＢＩＭによって取り込まれる画像を操作する画像処理フローチャートを示す。 一実施形態において、閾値を示す、ＢＩＭによって取り込まれる画像の例を示す。 一実施形態において、ＢＩＭによって取り込まれる、干渉縞を有する基板の画像の例を示す。

本発明を、添付図面に示す本発明の少数の実施形態を参照してここで詳しく説明する。
以下の説明では、本発明が十分に理解されるように多くの詳しい情報が記載される。
しかし、これらの詳しい情報の一部または全部がなくても本発明を実施しうることは、
当業者にとって明らかであろう。他の例では、本発明が無用に分かりにくくなることのな
いように、周知の処理ステップおよび／または構造を詳しく記載していない。

以下において、方法と技法を含む様々な実施形態が記載される。
本発明は、本発明による実施形態の技法を実施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を対象とする場合があることにも留意されたい。コンピ
ュータ可読媒体は、コンピュータ可読コードを記憶する、たとえば、半導体、磁気、光磁
気、光、または他の形態のコンピュータ可読媒体を含んでいてもよい。
さらに、本発明は、本発明の実施形態を実施する装置を対象とすることもある。このよ
うな装置は、本発明の実施形態に関するタスクを実行するために、専用および／またはプ
ログラム可能な回路を含んでいてもよい。このようは装置の例は、適切にプログラムされ
た汎用コンピュータおよび／または専用コンピューティングデバイスを含み、本発明の実
施形態に関する様々なタスクに適合されたコンピュータ／コンピューティングデバイスお
よび専用／プログラム可能な回路の組合せを含んでもよい。

以下の開示において、改善すべき心出し方法を採用しうる用途としてエッチングが議論
される。ただし、本明細書で開示される心出し方法は他のいかなる種類の処理（たとえば
、蒸着）にも適用しうることに留意されたい。さらに、この方法は、処理が同心（均一お
よび／または不均一）であるいかなる用途にも適用される。

本発明の実施形態に従って、処理チャンバの基板チャックに対する処理中心を計算する
円形一定エッチング速度法（ｃｉｒｃｕｌａｒ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｅｔｃｈ ｒａｔｅ
ｍｅｔｈｏｄ）が提供される。本発明の実施形態において、基板のオフセット（すなわ
ち、チャックのハードウェア中心からチャックの処理中心までのオフセット）は、処理の
間にチャックの真上に幾何学的中心が置かれていた試験基板で行なわれるエッチング速度
測定から推測されてもよい。計算された基板オフセットでは、チャックの処理中心の真上
での後に続く基板の心出しを容易にして処理の均一性を改善するために、トランスファモ
ジュール内のロボットアームをチャックの処理中心の座標を用いてプログラムしてもよい
。

一般に、基板を基板チャックのハードウェア中心に設置するために、ロボットアームを
採用してもよい。しかし、前述のように、ハードウェア中心と処理中心は、所与のツール
の特異性に起因して必ずしも一致するとは限らない。基板の中心を処理中心により正確に
置くことができる場合、処理の均一性が改善され、基板エッジのより近くで満足な処理結
果が得られ、基板のより多くをデバイスのダイの形成に使用することができるようになる
。
先行技術において、ハードウェア中心を用いる位置合わせの方法は、開ループ位置合わ
せであってもよく、開ループ位置合わせでは、通常、オフセット信号をフィードバックす
ることができない。先行技術とは異なり、処理中心を採用する方法では、基板位置の閉ル
ープフィードバックが可能となり、したがって、処理中心を制御することができる。

本発明の実施形態は、処理の際にチャックのハードウェア中心の真上に幾何学的中心が
ある基板からの測定データの組を外挿することによって処理中心を決定する方法を提供する。一実施形態において、基板に対する前処理測定データ点の組を処理に先立って収集してもよい。一実施形態において、同じ基板上の測定位置に対する後処理測定データ点の組を処理の後に収集してもよい。

各データ点に対する前処理測定値と後処理測定値の差を計算することによって、除去されている塗膜層の量を決定してもよい。言い換えれば、エッチング深さは、前処理の組と後処理の測定値から計算することができる。前処理測定データ点の組は、基板の厚さの計算には必要でないが、前処理と後処理の両方の測定値を含めることによって各データ点に対するより正確なエッチング深さを計算することができる。
前処理測定データ点を得ることに代わる手段として、たとえば、未加工基板メーカによ
って提供される仕様書データから前処理測定厚さについて仮定を置くことができる。

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ている状況を考
えてみよう。各データ点に対するエッチング速度は、一実施形態において、エッチング深
さを基板の処理時間で割ることによって計算することができる。本明細書において、様々
な実施方法がエッチング速度を用いて議論されることがある。しかし、本発明では、エッ
チング速度に限定せずにエッチング深さを採用することができる。

一実施形態において、前処理測定と後処理測定は、各データ点に対して半径（本明細書
では、データ点の位置と基板の幾何学的中心をつなぐ線に沿って測定される距離として定
義される）を含んでもよい。ある例において、データ点１は、基板の中心から１４８．２
ｍｍ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ので、各データ点に
対する半径（Ｒ）の値は、ここでは、各エッチング速度に関連している可能性がある。
さらに、各データ点に対する方位も決定することができる。本明細書で採用される方位
という用語は、基準半径線からの角度オフセットを指す。
したがって、データ点は、データ点の前処理エッチング深さ、データ点の後処理エッチ
ング深さ、データ点の計算エッチング速度、基板の幾何学的中心からのデータ点の半径方
向距離、およびデータ点の方位の１つまたは複数によって特徴付けられる可能性がある。

一実施形態において、エッチングプロファイルは、各方位（θ）に対して決定すること
ができる。本明細書で論じられるように、方位（θ）は、固定の基準半径方向線からの基
板上の０°〜３６０°の角度を指す。方位の例は、０°、４５°、９０°、１８０°、２
７０°などを含むが、これらに限定されない。

さらに、一実施形態において、１つまたは複数の実質的な同心円を各エッチング速度に
対して決定することができる。ある例において、１０００Å／ｍｉｎのエッチング速度を
有する複数のデータ点を基板上で決定することができる。
これらのデータ点は、基板の処理中心を中心として実質的な同心円を形成する。基板の
中心がチャックの処理中心の真上にある場合、すなわち、処理の際に基板の幾何学的中心
がチャックの処理中心と一致している場合、様々なエッチング速度に対する同心円の中心
は、基板の幾何学的中心に置かれる傾向があることに留意されたい。
ただし、基板の処理中心は、この時点で未知であり、かつ試験基板の中心は、ロボット
の幾何学的中心の真上にあるので、様々なエッチング速度に対する同心円の中心は、基板
の幾何学的中心から偏位していることになる。本発明の実施形態では、この事実を利用し
てチャックの処理中心とロボットの中心とのオフセットを計算する。

一実施形態において、所与のエッチング速度に対する基板上の実質的な各同心円は、グ
ラフを使って実質的な正弦曲線として表すことができる。言い換えれば、所与のエッチン
グ速度に対して、所与のエッチング速度が見られる半径線上の位置と基板の幾何学的中心
との距離は、基板の幾何学的中心を中心として３６０°回転すると、正弦波状に変化する
。所与のエッチング速度に対応する所与の位置に対する偏心プロット上の各点は、具体的
な方位（θ）に対する基板の幾何学的中心からの半径方向距離（Ｅ）を表す。

一実施形態において、偏心プロットは、各エッチング速度に対して生成することができ
る。この後、基板オフセットは、少なくとも１つの偏心プロットを知ることによって計算
することができる。偏心プロットから処理中心とハードウェア（すなわち、幾何学的）中
心とのオフセットを数値計算するために、公知の曲線適合式（たとえば、フーリエ変換からのフーリエ級数式、最小二乗適合など）を採用することができる。いったん基板オフセットが決定されると、真空トランスファモジュールのロボットアームを、処理チャンバに対する基板チャックの処理中心の新たな座標を用いてプログラムすることができる。

本発明の特徴と長所は、以下の図と議論を参照すると一層よく理解されるかもしれない。
図１は、一実施形態において、処理中心を決定しうる典型的な基板処理システムの概要
のブロック図を示す。プラズマ処理システム１００は、基板が大気トランスファモジュー
ル１０２から真空トランスファモジュール１０４に移動し、さらに、１つまたは複数の処
理モジュール（１０６、１０８、１１０、および１１２）に移動し、最終的にプラズマ処
理システム１００から出ていくまでの間に基板を処理できる複数の基板保持位置を含んで
いてもよい。

たとえば、基板が処理されている状況を考えてみよう。処理に先立って、基板上の様々
な位置で基板１１４の厚さを測定することができる。基板１１４は、光屈折性のある塗膜層を含んでいてもよく、計測ツール１１６によって測定することができる。基板１１４の厚さを測定する際に、様々な測定位置において複数のデータ点を収集することができる。一実施形態において、２つまたはそれ以上のデータ点を収集することができる。別の実施形態において、約１００〜２００のデータ点を基板１１４上の種々の位置で選択することができる。

いったん前処理測定が終了すると、基板１１４は、半導体ウエハ収納容器（ＦＯＵＰ）
１１８に設置することができる。大気トランスファモジュール１０２内のロボットアーム
１２０は、基板１１４をアライナ１２２に移動することができる。
アライナ１２２において、基板１１４の中心は、正確にチャックの幾何学的中心の真上
にある可能性がある（処理中心は、まだ確定されていないので、これは試験基板の場合に
言えることである）。いったん中心に置かれると、ロボットアーム１２０は、基板１１４
をエアロックモジュール（ＡＬ１２４とＡＬ１２６）の一方に移動することができる。
エアロックモジュールが大気トランスファモジュール１０２と真空トランスファモジュ
ール１０４の間の環境を整合させる能力によって、基板１１４は、２つの与圧環境の間を
損傷することなく移動することができる。

基板１１４は、ＡＬ１２４などのエアロックモジュールから、真空トランスファモジュ
ール１０４内のロボットアーム１２８によって処理モジュール（１０６、１０８、１１０
、および１１２）のうちの１つの内に移動することができる。いったん基板１１４が処理
（たとえば、エッチング）されると、ロボットアーム１２８は、基板１１４を大気トラン
スファモジュール１０２経由して真空トランスファモジュール１０４からＦＯＵＰ１１８
に移動することができる。

基板１１４は、測定のためにＦＯＵＰ１１８から計測ツール１１６に移動することがで
きる。処理の後で基板１１４の厚さを測定する際、処理に先立って測定されている同じデ
ータ点位置の一部または全部を処理の後に再び測定することができる。ある例において、
１２０のデータ点が前処理測定の間に１２０箇所で測定されている場合、少なくとも同じ
１２０箇所に対するデータを処理後の測定の際に再び測定することができる。

図２Ａは、一実施形態において、処理前および処理後の基板を示す。基板２０２は、塗
膜層２０４を有してもよい。塗膜層２０４は、たとえば、基板の厚さを計測ツールによっ
て測定しうる光屈折性材料であってもよい。処理に先立って、計測ツールは、基板２０２の下部から塗膜層２０４まで（すなわち、距離２０８）を測定しうる。

未加工の基板に実質的な欠陥がなければ、基板２０２上の各データ点に対する前処理測
定値は、きわめて似た傾向を示す。ある例において、データ点１における基板の厚さは、
データ点２における基板の厚さとほとんど同じである可能性があり、厚さのわずかな違い
は、未加工の基板の製造中に導入されるわずかな変動要因に起因する。処理に先立って、
基板は、実質的に平坦である傾向があり、塗膜層は、基板の表面全域で実質的に一様に分
布している傾向がある。

一実施形態において、基板上の塗膜層の厚さが一様に分布していると考えられる場合は
、前処理測定を省略することができる。塗膜層が加えられる前と後で基板に厚さの差が存
在しうるため、一実施形態において、前処理測定で基板上の種々の位置における基板の厚
さの差を考慮に入れることができる。

処理の後、塗膜層２０４の一部を基板１１４からエッチングしてもよい。塗膜層２０４
は、この場合、エッチングされた塗膜層２０６として示される。処理の結果、塗膜層の厚
さが、この場合、基板上の位置によって異なる。参照番号２１０は、たとえば、基板上の
所与の位置における基板２０２の新たな厚さを表す。基板の処理後に実施できる後処理測
定では、様々な位置において基板の新たな厚さを測定することができる。

図２Ｂは、一実施形態において、測定対象としうる種々のデータ点を説明する簡単な略
図を示す。基板の図２５０は、種々の方位（たとえば、０°、４５°、９０°など）にお
ける複数のデータ点を示す。前処理と後処理の両測定において、基板の同じ位置に対する
厚さデータを収集することができる。一実施形態において、データ点の収集は、手動で実
施することができる。別の実施形態において、走査パターンを識別して前処理測定と後処
理測定を実施するために採用することができる。

一実施形態において、エッチング深さは、前処理測定と後処理測定から計算することが
できる。本明細書で議論されるように、エッチング深さという用語は、エッチングされて
いる、塗膜層が施された基板の部分を指す。言い換えれば、エッチング深さは、所与の基
板位置に対する前処理測定データと後処理測定データの差である。

一実施形態において、エッチング深さを基板の処理継続時間で割ることによって、エッ
チング深さをエッチング速度として表すことができる。ある例において、基板の位置は、
約０．５ｍｍの前処理測定値を有していてもよい。
いったん基板が処理されると、同じ位置における基板の厚さが、この場合、０．３７５
ｍｍである。エッチング深さは、前処理測定と後処理測定との差であるので、所与の位置
（たとえば、０°の方位、１１５ｍｍの半径）におけるエッチング深さは、０．１２５ｍ
ｍである。基板１１４に対する処理時間が２分であれば、エッチング速度は、その位置に
対して０．０６２５Å／ｍｉｎである。いったんエッチング速度が決定されると、基板上
のデータ点の各々は、この場合、エッチング速度に関連している可能性がある。

一実施形態において、計測ツールは、基板の厚さの測定以外に、収集される各データ点
に対して基板の幾何学的中心からの半径方向距離を測定することができる。図２Ｃは、一
実施形態において、各データ点に対する半径の測定を示す。ある例において、基板の図２
６０は、データ点２７０および２７２を示す。データ点２７０に関連しているのは、半径
２７８であり、データ点２７２に関連しているのは半径２７６である。収集の対象となり
うる各データ点に対して、基板の幾何学的中心（これは、チャック基板上で幾何学的中心
をなす試験基板に対するハードウェア中心と一致する）からの半径方向距離を測定するこ
とができる。

チャック上の具体的なデータ点の位置は、基準半径線からの半径と方位とによって指定
することができる。
図３は、一実施形態において、方位に対するエッチングプロファイルを説明する簡単な
グラフを示す。図２Ｂおよび２Ｃから分かるように、方位は、基板の幾何学的中心からの
距離によって異なる複数のエッチング速度を有しうる。グラフの図３００は、プロットさ
れた複数のエッチング速度（η）と６０°の方位（θ）に対する複数の半径（Ｒ）とを示
す。各方位（たとえば、０°、４５°、９０°など）に対して、一実施形態において、エ
ッチングプロファイル（たとえば、エッチング速度プロファイルなど）をプロットしうる
。

いったん、様々なエッチングプロファイルが様々な方位角に対して確立されると、実質
的な同心円を各エッチング速度に対して決定することができる。一実施形態において、所
与のエッチング速度を有するデータ点に対して半径を決定するために、線形補間または三
次スプライン補間を行なうことができる。ある例において、６０°の方位における１００
０Å／ｍｉｎのエッチング速度は、１４５ｍｍの半径を有しうる（図３から分かるように
）。異なる方位における同じエッチング速度は、図３に見られるように、異なる半径を有
していてもよい。各方位に対して、半径の測定値は、１０００Å／ｍｉｎの同じエッチン
グ速度に対して決定されてもよい。

図４は、一実施形態において、一定のエッチング速度に対する実質的な同心円の簡単な
略図を示す。基板の図４００は、基板４０２と同心円４０４とを示す。各エッチング速度
に対して、複数のエッチングプロファイル（図３に見られるような）から外挿しうる複数
の半径（たとえば、Ｒ１ ４０６とＲ２ ４０８）を、一実施形態において、実質的な同心
円４０４を生成するように採用することができる。

図５は、一実施形態において、十分に偏心した一定のエッチング速度円の半径方向位置
と方位角方向を示すグラフを示す。グラフの図５００は、このようなエッチング速度を有
する基板の位置とプロットされた基板の幾何学的中心との距離と、一定のエッチング速度
（たとえば、１０００Å／ｍｉｎ）に対する複数の方位（θ）とを表す複数の半径（Ｅ）
を示す。基板の幾何学的中心が基板の処理中心と一致している場合、偏心プロット（たと
えば、図５に示される偏心プロット）が実質的に平坦であったことになる。

各エッチング速度に対して、図５に類似した偏心プロットをプロットすることができる
。偏心プロットは、一実施形態において、実質的に正弦波の形状を有してもよい。一実施
形態において、処理中心は、少なくとも１つの偏心プロットから計算されてもよい。

いったん偏心プロットがプロットされると、式１に関するパラメータを決定するために
公知の曲線適合式（たとえば、フーリエ変換からのフーリエ級数式、最小二乗適合など）を採用することができる。

Ｅ_ｎ（θ、γ、Ｒ）＝Ｅ_ａｖｇ＋Δｃ ｃｏｓ（θ−φ_１）＋Δｃ_２ｃｏｓ（２θ−φ_２）
［式１］
パラメータの説明
Ｅ_ａｖｇ 一定エッチング速度に対する基板中心からの平均距離
Δｃ ｃｏｓ（θ−φ_１） 基本波−方位の関数としての偏差
Δｃ_２ｃｏｓ（２θ−φ_２） 第２高調波
Δｃ ２つの中心間の距離測定値
Ｒ 半径
θ 方位
φ オフセットを含む角度

図６は、一実施形態において、基板チャックに対する処理中心を計算するステップを説
明する簡単なフローチャートを示す。

最初のステップ６０２において、基板が提供される。一実施形態において、基板は、塗
膜層（たとえば、光屈折性のある塗膜層）を有してもよい。

次のステップ６０４において、基板を処理に先立って測定することができる。一実施形
態において、塗膜層を有する基板の厚さは、複数のデータ点で測定することができる。デ
ータ点を手動で測定する代わりに、データ点の収集に走査パターンを採用することができ
る。

次のステップ６０６において、基板は、プラズマ処理チャンバ内で処理されてもよいが
、基板の幾何学的中心は、チャックの幾何学的中心の真上に置かれる。一実施形態におい
て、基板は、完全に処理される必要はない。ある例において、基板は、塗膜層の一部を除
去するのに十分な期間処理するだけでよい。

いったんプラズマ処理チャンバから取り出された基板は、次のステップ６０８において
、測定することができる。一実施形態において、場合によっては、前処理測定値の収集に
採用されていていたものと同じ走査パターンを後処理測定値の収集に採用することができ
る。

次のステップ６１０において、データ点を処理することができ、処理中心をアルゴリズ
ムに従って決定することができる。
図７は、一実施形態において、処理中心を決定するアルゴリズムを示す。

第１のステップ７０２において、各データ点に対してエッチング深さを計算することが
できる。エッチング深さを計算するために、データ点に対する測定位置の前処理測定値を
後処理測定値から差し引くことができる。

次のステップ７０４において、各データ位置に対するエッチング速度を計算することが
できる。エッチング速度を計算するために、データ点のエッチング深さを基板の処理時間
で割ることができる。

次のステップ７０６において、エッチングプロファイル（たとえば、エッチング速度プ
ロファイルなど）を各方位に対して生成することができる。ある例において、エッチング
プロファイルを生成するために、具体的な方位における各データ点に対してエッチング速
度をプロットすることができる。

次のステップ７０８において、エッチングプロファイルを曲線に適合させることによっ
て、所与のエッチング速度を有する各方位に対して位置（Ｅ）を決定することができる。

次のステップ７１０において、各エッチング速度に対して偏心曲線をプロットすること
ができる。ある例において、具体的な方位におけるエッチング速度に対して半径をエッチ
ングプロファイルから外挿することができる。いったん一定のエッチング速度における半
径が各エッチングプロファイルに対して外挿されると、実質的に正弦波状の偏心プロット
を生成することができる。

次のステップ７１２において、基板オフセットに関するパラメータを決定するために、
公知の曲線適合式（たとえば、フーリエ変換からのフーリエ級数式、最小二乗適合など）を採用することができる。基板の幾何学的中心がチャックの処理中心と一致している場合、偏心プロット（たとえば、図５に示される偏心プロット）は、実質的に平坦であったことになる。数学的手法としての曲線適合およびこれに代わる様々な手法が当業者に知られている。

図６を再び参照すると、最終ステップ６１２においていったん決定されたパラメータを
、トランスファモジュール（たとえば、大気トランスファモジュール、真空トランスファ
モジュールなど）内のロボットアームに教示することができる。その結果、処理の間に基
板の中心がチャックの処理中心の真上にあるように、ロボットアームは、この場合、基板
チャック上で後に続く基板を偏位させる正確な処理システム座標（以下、単に「座標」と称する。）を有しうる。

本明細書における式１と図は、本発明の具体的な実装例に従っているが、本発明は、円
形一定エッチング速度法に従って様々な同等の方法で実施されてもよいことを理解された
い。１つまたは複数の一定エッチング速度同心円の生成を容易にするために処理結果の測
定値が幾何学的中心に置かれた試験基板から得られる限り、同心円の中心とチャックの幾
何学的中心（これは、処理の際に、チャックの真上に幾何学的中心がある試験基板用の基
板の
幾何学的中心と一致する）のオフセットを決定するために様々な数学的手法を適用す
ることができる。いったんオフセットが決定されると、後に続く基板の中心をチャックの
処理中心（チャックの幾何学的中心とは対照的に）の真上に置くことができるようにオフ
セット情報をツールに提供することができる。

本発明の実施形態から分かるように、円形一定エッチング速度法は、処理チャンバの基
板チャックに対する処理中心を決定するアルゴリズムを提供する。この方法は、基板チャ
ックの処理中心を明らかにすることによって、起こりうる心ずれを実質的に補正し、これ
によって、基板を処理する際に発生しうる不適合の割合を低減する。
さらに、この方法では、前処理測定値と後処理測定値の収集に現行の計測ツールを採用
することによって、計測ツールをほとんどの製造工場で一般的に利用することができるの
で、この方法の実現には、新たに高価な購入品を必要としない。さらに、この方法では、
式から基板の差を排除することによって、エッチングの際にチャンバ性能のより正確な特
性解析が可能になる。

先行技術においてユーザが抱えるもう一つの問題は、異常検出である。１つの基板から
は複数の半導体デバイスを生成することができる。デバイスの品質を保証するために、処
理を通じて基板を周期的に測定してもよい。

一般に、異常検出は、基板処理に不可欠な部分である。本明細書で論じられるように、
異常検出は、基板および／または基板処理における欠陥を識別する処理を指す。異常検出
の例として、心ずれの識別、基板表面の欠陥の識別、基板を処理中の欠陥の識別、および
膜間隔の識別が挙げられるが、これらに限定されない。

先行技術における異常検出を実施する方法は、様々である。ある例において、基板表面
の欠陥を識別しうる基板の画像を生成するために、光計測ツールを採用することができる。
図８は、先行技術の光計測ツールによって測定されている基板のブロック図を示す。た
とえば、基板８０２が処理されている状況を考えてみよう。異常検出を実施するために、
光計測ツール８０４を採用することができる。画像を取り込む際に、光計測ツール８０４
は、基板８０２の満足な画像を取り込むために表面から反射される光に頼ることがある。

ある例において、平面から反射されている光は、多方向に跳ね返る傾向がないので、光
計測ツール８０４は、基板の点８０６および８０８における満足な画像を撮影できる可能
性がある。しかし、光は、非平坦な（たとえば、湾曲したり角があったりする）面で多方
向に跳ね返るので、光計測ツール８０４は、基板エッジ（点８１０）に沿って基板の画像
を取り込むことが比較的困難であるかもしれない。

基板エッジの画像を取り込むために、電子顕微鏡を採用することができる。しかし、電
子顕微鏡は、基板の画像を取り込む方法として高価であり、これを実現するためには高価
なツールと高いレベルの技術的知見を必要とする。

第１に、電子顕微鏡は、他の電子による影響を受ける可能性のあるどちらかというと高
感度機器となる傾向があるので、基板を真空中で観察する必要がある。さらに、サンプル
サイズに制限があるため、電子顕微鏡では、通常、基板を細かく分割する必要がある。そ
の結果、電子顕微鏡は、通常、基板を処理する際にインライン計測ツールとして使用され
ることはない。電子顕微鏡は、基板全体を受け入れるのに十分な大きさである場合もある
が、所有コストがきわめて高くつく可能性がある。さらに、電子顕微鏡は、一般に、基板
の組成に影響を与える可能性のある特別な準備を必要とする。

先行技術において、基板の処理は、一般に、基板エッジを避けて行なわれてきた。した
がって、光計測ツールで基板エッジに沿って満足な画像を取り込むことができないことが
問題をもたらすことはなかった。しかし、基板エッジに沿った処理を制御できないために
、基板表面の貴重な資産が捨てられてきた。近年、新たなツールは、基板エッジに沿った
処理に重点を置いている。しかし、先行技術の計測ツールと計測方法は、この種のツール
に代わって異常検出を実施しうる画像の種類を提供するには十分でない。

本発明の実施形態に従って、基板エッジにおける鮮明な画像を取り込むベベル検査モジ
ュール（ＢＩＭ）が提供される。本発明の実施形態において、ＢＩＭは、基板のベベルエ
ッジの満足な画像の取込みにより繋がりやすい環境を生成しうるハードウェアを含んでも
よい。また、本発明の実施形態は、基板エッジを包含する処理領域に対して異常検出を行
なうために画像を操作することを含む。

たとえば、基板がエッジに沿ってあるいはエッジの近くで処理されている状況を考えて
みよう。基板をそのエッジに沿って処理すると、基板の資産を最大化することができる。
ただし、最大化は、処理が実質的に欠陥のない状態で実現される場合にのみ起こりうる。
先行技術では、異常検出を実施することが困難であったため、基板エッジ付近の領域は、
一般に捨てられていた。

本発明の実施形態は、先行技術において取り込むことが困難であった画像（たとえば、
基板のエッジに沿った）を取り込むためにベベル検査モジュール（ＢＩＭ）を提供する。
本発明の一態様において、このような環境を生成するために、ＢＩＭの様々なコンポーネ
ントは、種々の視野と角度における画像を取り込むための柔軟性を有する必要があること
を、本発明者らは、本明細書において認識している。
一実施形態において、カメラ、光学系筐体、カメラマウントなどのハードウェアは、調
整可能な位置決め機能とともに実装されており、したがって、ハードウェアの位置決めの
柔軟性を備えている。別の例において、不十分な照明が鮮明な画像を取り込む能力を妨げ
ていたことを、本発明者らは、本明細書において認識している。一実施形態において、Ｂ
ＩＭは、追加照明（たとえば、バックライト）を提供しており、したがって、背景と基板
の間のコントラストを提供する。

一実施形態において、ＢＩＭは、プラズマ処理システムに取り付けうるスタンドアロン
ツールである。ＢＩＭをプラズマ処理システムに取り付けることによって、基板を処理す
る際にＢＩＭをインライン計測ツールとして採用することができる。

本発明の特徴と長所は、以下の図と議論を参照すると一層よく理解されるかもしれない
。
図９は、一実施形態において、ベベル検査モジュール（ＢＩＭ）を有するプラズマ処理
システムの概要のブロック図を示す。本明細書において、プラズマ処理システムを用いて
様々な実装を議論することがある。しかし、本発明は、プラズマ処理システムに限定され
ず、ベベルエッジを観察したい場合の任意の処理システムに採用することができる。

プラズマ処理システム９００は、基板が大気トランスファモジュール９０２から真空ト
ランスファモジュール９０４に移動し、さらに、１つまたは複数の処理モジュール（９０
６、９０８、９１０、および９１２）に移動して、最終的にプラズマ処理システム９００
から出て戻るまでの間は、基板の処理を可能にする複数の基板保持位置を含んでいてもよ
い。

基板９１４は、半導体ウエハ収納容器（ＦＯＵＰ）９１８に設置することができる。大
気トランスファモジュール９０２内のロボットアーム９２０は、基板９１４をアライナ９
２２に移動させることができる。アライナ９２２において、基板９１４を正確に中心に置
くことができる。いったん中心に置かれると、ロボットアーム９２０は、基板９１４をＢ
ＩＭ９１６に移動させることができる。一実施形態において、ＢＩＭ９１６はアライナを
含んでいてもよい。アライナがＢＩＭの一部として含まれる場合は、アライナ９２２を不
要とすることができる。

ＢＩＭ９１６において、基板９１４の前処理画像を撮影することができる。いったんＢ
ＩＭＩ９１６が前処理画像の撮影が終了すると、ロボットアーム９２０は、基板９１４を
エアロックモジュール（ＡＬ９２４とＡＬ９２６）の一方に移動することができる。エア
ロックモジュールが大気トランスファモジュール９０２と真空トランスファモジュール９
０４の間の環境を整合させる能力によって、基板９１４は、２つの与圧環境の間を損傷す
ることなく移動することができる。

基板９１４は、真空トランスファモジュール９０４内のロボットアーム９２８によって
、ＡＬ９２４などのエアロックモジュールから処理モジュール（９０６、９０８、９１０
、および９１２）のうちの１つの中に移動することができる。処理している間に、基板９
１４を周期的に解析することができる。
ある例において、処理が処理モジュール９０６で終了した後、ロボットアーム９２８は
、基板９１４を処理モジュール９０６から真空トランスファモジュール９０４を通じ、さ
らにＡＬ９２４を経由してロボットアーム９２０に移動することができる。
ロボットアーム９２０は、インライン検査を実施するＢＩＭ９１６に基板９１４を移動
することができる。いったん検査が終了すると、処理を継続するために基板９１４を処理
モジュールの１つの中に戻すことができる。ＢＩＭ９１６をプラズマ処理システムに接続
できるので、オペレータが基板９１４を解析しうるようにインライン計測が処理を通じて
周期的に実施されてもよい。

一実施形態において、ＢＩＭ９１６を、プラズマ処理システム９００から分離すること
ができる。ＢＩＭ９１６は、それでも接続されているのと同じように支援を提供すること
ができるが、追加ステップが実施されなければならない可能性がある。ＢＩＭ９１６をプ
ラズマ処理システム１００に接続することによって、インライン計測を人手による介入な
しで実施することができる。

図１０は、一実施形態において、ＢＩＭの系統図を示す。ＢＩＭ１０００は、場合によ
っては、ＢＩＭ１０００を大気トランスファモジュールに直接装着しうる筐体１００２を
有してもよい。一実施形態において、大気トランスファモジュールに直接結合することに
よって、ＢＩＭ１０００は、基板を処理している間にインライン計測を行なうこともでき
る。

ＢＩＭ１０００は、フライ開口部１００４を有してもよく、基板は、フライ開口部１０
０４から基板チャック１００６に設置されてもよい。また、ＢＩＭ１０００は、ノッチお
よびウエハエッジセンサ１００８を含んでもよく、ノッチおよびウエハエッジセンサ１０
０８は、基板と基板ノッチを識別することもできる。ノッチおよびウエハエッジセンサ１
００８は、図９のアライナ９２２と同様に動作しうる。ノッチおよびウエハエッジセンサ
１００８がＢＩＭ１０００に含まれる場合は、アライナはオプションモジュールであって
もよい。

また、ＢＩＭ１０００は、基板が基板チャック１００６の上部に配置される時期を識別
しうる真空センサおよびスイッチ１０１０を含んでもよい。ある例において、真空センサ
およびスイッチ１０１０が「オン」位置にあるとき、基板は、基板チャック１００６にし
っかり取り付けられており、ロボットアームによる基板の取外しが阻止される。真空セン
サおよびスイッチ１０１０が「オフ」位置にあるとき、ロボットアームは、基板をＢＩＭ
１０００から取り外すことができる。

また、ＢＩＭ１０００は、、入出力ボードであるインタフェースカード１０１２を含ん
でもよい。インタフェースカード１０１２は、ＢＩＭ１０００に利用可能な電子回路のコ
ントローラの機能を果たすことができる。また、ＢＩＭ１０００は、インタフェースカー
ド１０１２に接続できるコンピュータ１０１４を含んでもよい。

また、ＢＩＭ１０００は、画像を撮影できるカメラ１０１６と光学系筐体１０１８とを
含んでもよい。光学系筐体１０１８は、カメラ１０１６から延在してもよい。カメラ１０
１６と光学系筐体１０１８は、カメラマウント１０２０に装着される。また、ＢＩＭ１０
００は、背景に照明を提供するバックライト１０２２を含んでもよい。

図１１は、一実施形態において、カメラマウント１１０６上のカメラ１１０４と光学系筐体１１０２の拡大図の系統図を示す。ＢＩＭ１１００は、カメラ１１０４から延在しうる光学系筐体１１０２を含んでもよい。カメラ１１０４は、カメラマウント１１０６に取り付けられてもよい。

一実施形態において、カメラマウント１１０６は、矢印１１１６で示される方向に延び
縮みさせてもよい。カメラマウント１１０６を調整することによって、カメラ１１０４と
光学系筐体１１０２との位置を、基板のサイズおよび／または解析中の基板領域のサイズ
が明らかになるように補正することができる。ある例において、基板のサイズが２００ｍ
ｍから３００ｍｍに変化するとき、カメラマウント１１０６の調整を必要とする可能性が
ある。

一実施形態において、カメラ１１０４を矢印１１１２で示される垂直方向に移動して、
カメラ１１０４に種々の範囲の画像を取り込むことができる。
別の実施形態において、カメラ１１０４を矢印１１１４で示される横方向に移動して、
基板のサイズおよび／または解析中の基板領域のサイズに合わせてカメラ１１０４をさら
に調整することができる。さらに別の実施形態において、カメラ１１０４を矢印１１１０
で示されるように回転して、基板の種々の視野（たとえば上面、下面、および側面）をカ
メラ１１０４に取り込むことができる。ある例において、基板の上面図を取り込むように
カメラ１１０４を調整することができる。
別の例において、基板のベベルエッジ（たとえば、側面図）の直接視野を取り込むよう
にカメラ１１０４を調整することができる。

一実施形態において、光学系筐体１１０２も調整することができる。ある例において、
光学系筐体１１０２を矢印１１０８で示されるように回転して、光学系筐体によって種々
の角度で照明を提供することができる。

カメラ１１０４、光学系筐体１１０２、およびカメラマウント１１０６を調整する能力
によって、画像を種々の角度、範囲、および位置で取り込む柔軟性がＢＭＩ１１００に提
供される。したがって、取り込める画像の種類の制御を改善することができる。前述の通
り、ＢＩＭのハードウェアは、調整可能な部品が実装されており、したがって、ハードウ
ェアの位置決めに柔軟性を提供している。

図１２は、一実施形態において、ＢＩＭの断面図を示す。基板の画像が撮影されている
状況を考えてみよう。ＢＩＭ１２００は、基板チャック１２０４の上部に配置される基板
１２０２を含んでもよい。基板チャック１２０４は、基板１２０２を回転させうる回転モ
ータ１２０６に結合されてもよい。この回転能力によって、基板チャック１２０４は、基
板１２０２をカメラ１２０８に対する所定位置に移動して、基板１２０２の画像を取り込
み、基板１２０２の種々の位置における画像を取り込むことができる。

また、ＢＩＭ１２００は、カメラマウント１２１０を含んでもよい。カメラマウント１
２１０に装着されるものとして、カメラ１２０８と光学系筐体１２１２が含まれてもよい
。光学系筐体１２１２は、レンズ１２１４、レンズ１２１６、およびビームスプリッタ１
２１８を含んでもよい。

照明は、光１２２２から提供することができる。一実施形態において、光１２２２は、
発光ダイオード（ＬＥＤ）であってもよい。一実施形態において、光１２２２は、３波長
ＬＥＤであってもよい。複数の波長を有することによって、膜厚、プロファイル、および
／またはインデックスの変化に応じて照度を変えることができる。ある例において、より
高いインデックスを有する膜の画像を取り込むために、より短い波長のＬＥＤを利用する
ことができる。光１２２２は、外部からビームスプリッタ１２１８を経由して光学系筐体
１２１２に流れ込むことができ、光１２２２をレンズ１２１４に向けて下方に導くことが
できる。

基板エッジと背景のコントラストを高めるために、バックライト１２２４を提供するこ
とができる。基板は、場合によっては、丸みを帯びたベベルエッジを有することがあるの
で、光は、基板で反射して、良好な画像の取込みを妨げるおそれがある。先行技術におい
て、バックライトが提供されずに、基板のエッジを明確に規定できない画像が得られるこ
とがある。
一実施形態において、基板１２０２のエッジを際立たせる助けとなりうるバックライト
１２２４をＢＩＭ１２００に含むことができる。バックライト１２２４の追加によって、
基板エッジと背景のコントラストが提供される。言い換えれば、基板１２０２のエッジに
光が当てられて、カメラ１２０８と光学系筐体１２１２は、基板のエッジを背景からはっ
きりと分離する基板１２０２のエッジの画像を取り込むことができる。

一実施形態において、カメラ１２０８によって撮影されている領域を増減するようにレ
ンズ１２１４の視野を変えることができる。さらに、レンズ１２１４の倍率は、変更する
ことができる。ある例において、比較的短い波長のＬＥＤは、鮮明な画像を生成するため
に比較的高い倍率を必要とする可能性がある。

図１０、１１、および１２は、ＢＩＭの種々の図を示す。これらの図から分かるように
、ＢＩＭの実施形態は、異常検出に採用できる鮮明な画像を提供することに繋がる環境を
提供する。ある例において、ＢＩＭは、調整、移動、および／または回転に柔軟性を有す
るコンポーネントを含んでおり、したがって、鮮明な画像が取り込まれるように、カメラ
、光学系筐体、および基板を位置決めすることができる。
さらに、追加照明を提供することができ、したがって、基板のエッジと背景のコントラ
ストを示す画像を撮影することができる。

ＢＩＭを用いると、より鮮明な画像が生成されて基板のエッジに沿って欠陥を検出する
ことができる。次の数枚の図は、ＢＩＭによって取り込まれた画像を異常検出に利用する
方法を示す。

一実施形態において、ＢＩＭによって生成できる明瞭な画像によって、基板のエッジに
沿った欠陥を検出することができる。
図１３は、一実施形態において、基板のエッジに沿って生じるアーク放電を示す、ＢＩ
Ｍによって取り込まれた画像の例を示す。画像１３００は、処理の間に生じうるアーク放
電の例であると考えられ窪み点１３０２、１３０４、１３０６、１３０８、１３１０、お
よび１３１２を示す。
先行技術において、基板のエッジから離れたところで生じる可能性のあるアーク放電の
画像を取り込むために、光計測ツールを採用することができる。しかし、先行技術の光計
測ツールは、一般に、基板エッジに沿った鮮明な画像を取り込む能力を有していない。エ
ッジに沿って基板を処理している間に生じうるアーク放電などの欠陥を識別するために、
ＢＩＭを採用すると基板エッジの鮮明な画像を取り込むことができる。

図１４は、一実施形態において、心ずれの識別に利用できるＢＩＭによって生成される
画像の例を示す。画像１４００は、基板エッジの領域の画像を示す。線１４０２は、基板
のエッジを表している可能性がある。線１４０４は、基板が平坦である場合の最後の点を
表している可能性がある。線１４０６は、塗膜層が完全に除去されている点を表している
可能性がある。曲線１４０８は、処理の間に生じうる複数の干渉縞（たとえば、１４１０
、１４１２）を表している可能性がある。各干渉縞は、エッチング速度が一定でありうる
基板のエッジからの距離を表している可能性がある。

線１４０６から線１４０２までの距離が種々の方位（θ）において実質的に同じであれ
ば、基板は、実質的に処理チャンバの中心に置かれており、心ずれはごくわずかであるか
、または実質的にゼロである。しかし、基板エッジからの距離、すなわち、線１４０２か
ら線１４０６までが種々の方位（θ）において同じでなければ、心ずれが存在する可能性
がある。基板のエッジからの複数の距離と方位（θ）とをプロットすることによって、偏
心プロットを生成することができる。さらなる偏心プロットが望まれる場合は、線１４０
６を干渉縞の１つで置き換えてもよい。ある例において、線１４０２から干渉縞１４１２
までの基板のエッジからの複数の距離に対して、偏心プロットを生成することができる。

図１５は、一実施形態において、偏心プロット（すなわち、中心からの距離と一定エッ
チング速度の方位）とを説明する簡単なグラフを示す。

グラフの図１５００は、プロットされた基板のエッジ（Ｅ）からの複数の距離と複数の
方位（θ）とを示す。図から分かるように、図１５は、図５に似ている。主な違いは、図
１５では、距離が基板の中心からではなく基板のエッジからであることである。各干渉縞
に対して、偏心プロットをプロットしてもよい。偏心プロットは、一実施形態において、
実質的に正弦波の形状を有していてもよい。一実施形態において、処理中心を少なくとも
１つの偏心プロットから計算することができる。

いったん偏心プロットがプロットされると、式２に関するパラメータを決定するために
公知の曲線適合式（たとえば、フーリエ変換からのフーリエ級数式、最小二乗適合など）を採用することができる。

Ｅ_ｎ（θ）＝Ｅ_ａｖｇ＋Δｃ ｃｏｓ（θ−φ_１）＋Δｃ_２ｃｏｓ（２θ−φ_２） ［式２］
パラメータの説明
Ｅ_ａｖｇ 干渉縞に対する基板エッジからの平均距離
Δｃ ｃｏｓ（θ−φ_１） 基本波−方位の関数としての偏差
Δｃ_２ｃｏｓ（２θ−φ_２） 第２高調波
Δｃ ２つの中心間の距離測定値
θ 方位
φ オフセットを含む角度

図１６は、一実施形態において、ＢＩＭによって取り込まれる画像を利用して基板チャ
ックに対する処理中心を計算するステップを説明する簡単なフローチャートを示す。

第１のステップ１６０２において、基板が提供される。一実施形態において、基板は、
塗膜層（すなわち、光屈折性のある塗膜層）を有していてもよい。

次のステップ１６０４において、基板のエッジの領域をプラズマ処理チャンバ内で処理
することができる。ある例において、処理できる領域は、基板のエッジから３ｍｍを超え
る基板部分を含まない。

いったん基板がプラズマ処理チャンバから取り出されると、次のステップ１６０６にお
いて、ＢＩＭは、基板の処理された領域の複数の画像を取り込むことができる。

次のステップ１６０８において、干渉縞に対する基板のエッジからの複数の距離を種々
の方位において測定することができる。

次のステップ１６１０において、偏心プロットを生成するために、基板エッジからの複
数の距離を方位（θ）に対してプロットすることができる。偏心プロットは、各干渉縞に
対してプロットすることができるが、基板オフセットは、１つの偏心プロットによって決
定することができる。

次のステップ１６１２において、基板オフセットに関するパラメータを決定するために
、公知の曲線適合式（たとえば、フーリエ変換からのフーリエ級数式、最小二乗適合など）を採用することができる。当業者は、曲線適合式を熟知している。そのため、これ以上の議論は省略する。いったんパラメータが前述の式２に関して決定されると、最終ステップ１６１４において、パラメータをトランスファモジュール（たとえば、真空トランスファモジュール、大気トランスファモジュールなど）内のロボットアームに教示することができる。その結果、基板が基板チャックの処理中心に案内されるように、ロボットアームは、ここで基板チャック上の基板を偏位させる正確な座標を有しうる。

図１７は、一実施形態において、異常検出を実施するＢＩＭによって取り込まれる画像
を操作する画像処理フローチャートを示す。

第１のステップ１７０２において、ＢＩＭは、基板の画像を取り込むことができる。一
実施形態において、画像はカラーであってもよい。

次のステップ１７０４において、画像をコンピュータシステムにアップロードすること
ができ、画像のデジタルファイルを生成することができる。

次のステップ１７０６において、画像を、通常は、８ビット画像であるグレースケール
画像に変換することができる。

次のステップ１７０８において、スムーズフィルタおよびキャニーフィルタを実行する
ことができる。スムーズフィルタおよびキャニーフィルタは、ノイズを画像から除去して
画像のエッジを際立たせることができるフィルタ技術を指す。

次のステップ１７１０において、閾値を実施することができる。閾値は、画像を８ビッ
ト画像から１ビット画像に変換することを指す。言い換えれば、画像のエッジのみをここ
では見ることができる。閾値を示す、ＢＩＭによって取り込まれた画像の例については、
図１８を参照されたい。領域１８０２は、処理に先立って基板の画像を表すことができる
。領域１８０４は、閾値が実施された後の基板の画像を表すことができる。画像から分か
るように、干渉縞のエッジ、膜厚、およびベベルエッジ以外のすべてを排除することがで
きる。一実施形態において、ベベルエッジと第１の干渉縞に対する線だけが残るまで存在
しうるほかのノイズを除去するために、さらなるフィルタ処理が実施されてもよい。

次のステップ１７１２において、基板のエッジからの距離を決定するために、線を抽出
してギャップを計算することができる。本明細書で論じられるように、ギャップは、基板
のエッジと第１の干渉縞との距離を指す。ステップ１７０２から１７１２までは、種々の
方位における画像に対して繰り返されてもよい。一実施形態において、少なくとも４つの
方位に対してギャップデータを抽出することができる。

次のステップ１７１４において、偏心プロットを生成するために、複数のギャップを方
位に対してプロットすることができる。偏心プロットは正弦曲線であってもよい。

次のステップ１７１６において、基板オフセットに関するパラメータを決定するために
、公知の曲線適合式（たとえば、フーリエ変換からのフーリエ級数式、最小二乗適合など）を採用することができる。

最終ステップ１７１８において、調整された処理中心に関するパラメータをトランスフ
ァモジュール（たとえば、大気トランスファモジュール、真空トランスファモジュールな
ど）内のロボットアームに教示することができる。

図１９は、一実施形態において、ＢＩＭによって取り込まれる、干渉縞を有する基板の
画像の例を示す。線１９０２は、基板のエッジを表している可能性がある。線１９０４か
ら線１９０６までの塗膜層は、処理の際に除去されている可能性がある。曲線１９０８は
、処理の際に生じうる複数の干渉縞を表している可能性がある。本明細書で論じられるよ
うに、干渉縞は、反射光の振幅の最大値または最小値を指す。下記の式３は、連続する２
つの干渉縞間の厚さを計算するために利用することができる。

Δｔ＝λ／２ｎ ［式３］
パラメータの説明
Δｔ 連続する２つの干渉縞間の厚さ変化
λ 波長
ｎ 膜のインデックス

波長とインデックスは、いずれも既知変数であるので、連続する２つの干渉縞の厚さの
変化を計算することができる。波長は、ＢＩＭ内の画像を取り込むために採用できるＬＥ
Ｄの波長に関連している。膜のインデックスは、既知であり、基板に適用できる膜の種類
に依存する。ある例において、波長は５００ｎｍであり、インデックスは２．５である。
この例では、厚さの変化が１００ｎｍである。言い換えれば、干渉縞（１９１０）間の厚
さは各々１００ｎｍである。

各干渉縞に対して、基板のエッジからの距離を計算することができる。ある例において
、干渉縞１９１４に対する基板（１９１２）のエッジからの距離は、約１８７５ｍｍであ
る。したがって、曲線１９０８は、具体的な方位における基板の厚さプロファイルを表し
ている可能性がある。

一実施形態において、厚さプロファイルをエッチング深さプロファイルに変換すること
ができる。塗膜層の厚さは、既知であるので、エッチング深さを決定するためには、幅の
変化（Δｔ）を当初の膜厚から差し引いてもよい。厚さの各変化に対して、エッチング深
さを計算することができる。いったんエッチング深さが識別されると、基板オフセットと
、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とを決定するために、前述
の本発明による円形一定エッチング速度法を採用することができる。

本発明の実施形態から分かるように、ＢＩＭは、基板を捨てることなく基板のベベルエ
ッジの鮮明な画像を取り込むことができるインライン検査ツールを提供する。鮮明な画像
を用いると、異常検出をベベルエッジに沿って実施して、基板の心ずれと欠陥を識別して
分離することができる。さらに、異常検出を実施する能力によって、基板のエッジに沿っ
て行なわれる処理をよりよく制御することができる。さらに、基板を式から排除すること
によって、チャンバ性能のより正確な特性解析を実現することができる。

本発明は、複数の好ましい実施形態について説明されているが、本発明の範囲に入る代替、置換、および等効物がある。また、本明細書には、便宜上、表題、概要、および要約が記載されており、これらは、本明細書の特許請求の範囲を理解するために利用されるべきではない。本発明の方法と装置の実施には、多くの代替方法があることにも留意されたい。本明細書では、様々な例が提供されているが、これらの例は、本発明に関する実例であって本発明に関する制限を意図するものではない。さらに、本出願において、「ｎ」項目の集合は、集合内におけるゼロまたはそれより多くの項目を指す。したがって、以下に添付される特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨と範囲に包含されるそのようなすべての代替、置換、および等効物を含むものと解釈されるものとする。
適用例１：プラズマ処理チャンバ内の複数の基板の処理方法であって、該複数の基板は、該処理中に前記プラズマ処理チャンバのチャックに配置されており、本処理方法は、第１の基板のために前処理測定データ点のセットを生成させるステップであって、前記第１の基板は、前記複数の基板とは異なっており、前記セットの生成ステップは、前記プラズマ処理チャンバ内で前記第１の基板を処理する前に表面に、膜を有する前記第１の基板の厚みを測定し、該測定は、前記第１の基板の方位のセットと、前記第１の基板の幾何学的中心からの距離のセットとにおいて実行されるステップと、前記第１の基板が前記チャックに対して幾何学中心合わせするように前記第１の基板を配置するステップと、前記第１のプラズマ処理チャンバ内で前記第１の基板の前記プラズマ処理を実行するステップと、前記第１の基板のために後処理測定データ点のセットを生成するステップであって、該後処理測定データ点のセットを生成する前記ステップは、少なくとも前記第１の基板の方位のセットと、前記第１の基板の幾何学的中心からの距離のセットとにおいて実行されるステップと、前記後処理測定データ点のセットと前記前処理測定データ点のセットから一定のエッチングレートサークルを確認するステップであって、該一定のエッチングレートサークルは、第１のエッチングレートを有したエッチング位置のサークルを表すステップと、前記一定のエッチングレートサークルの中心を決定するステップであって、該中心は、前記チャックの処理中心を表すステップと、その後、前記プラズマ処理チャンバ内の前記基板の前記処理のために前記チャックに前記複数の基板を配置する際に前記チャックの前記処理中心に関するデータを使用するステップと、を含んでいることを特徴とする処理方法。
適用例２：前記一定のエッチングレートサークルを確認するステップは、立方スプライン技術を利用することを特徴とする請求項１記載の処理方法。
適用例３：前記一定のエッチングレートサークルを確認するステップは、リニアインターポレーション技術を利用することを特徴とする請求項１記載の処理方法。
適用例４：前記一定のエッチングレートの前記中心を決定するステップは、中心外れプロットの生成を含み、該中心外れプロットは、複数の半径Ｅ（θ）と、前記一定のエッチングレートサークルのためのその関連方位θとのプロットを表しており、前記複数の半径Ｅ（θ）は、所定の方位θのための、前記第１の基板の前記幾何学中心と、前記第１のエッチングレートを有した前記エッチング位置の一つとの間の差異として計算されることを特徴とする請求項１記載の処理方法。
適用例５：前記中心外れプロットにカーブフィッティングを実行し、下記等式のためのパラメータを決定するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項４記載の処理方法。
Ｅｎ（θ）＝Ｅａｖｇ＋Δｃ ｃｏｓ（θ−φ１）＋Δｃ２ｃｏｓ（２θ−φ２）［式２］
パラメータの説明
Ｅａｖｇ 干渉縞に対する基板エッジからの平均距離
Δｃ ｃｏｓ（θ−φ１） 基本波−方位の関数としての偏差
Δｃ２ｃｏｓ（２θ−φ２） 第２高調波
Δｃ ２つの中心間の距離測定値
θ 方位
φ 前記チャックの前記処理中心と、前記第１の基板の前記幾何学中心との間のオフセットの角度
適用例６：前記カーブフィッティングは、最小二乗フィット技術の利用を含んでいえることを特徴とする請求項５記載の処理方法。
適用例７：前記カーブフィッティングは、フーリエ変換技術の利用を含んでいることを特徴とする請求項５記載の処理方法。
適用例８：前記プラズマ処理チャンバにおける前記基板の前記処理のために、前記チャックに前記基板を配置する際に前記チャックの前記処理中心に関するデータをその後に使用するステップは、前記チャックに前記基板を配置するために採用されたロボットアームに、前記パラメータの少なくとも一つを提供することを含んでいることを特徴とする請求項５記載の処理方法。
適用例９：前記プラズマ処理チャンバにおける前記基板の前記処理のために、前記チャックに前記基板を配置する際に前記チャックの前記処理中心に関するデータをその後に使用するステップは、前記チャックに前記基板を配置するために採用されたロボットアームに、前記チャックの前記処理中心に関する情報を提供することを含んでいることを特徴とする請求項１記載の処理方法。
適用例１０：前記プラズマ処理チャンバにおける前記基板の前記処理のために、前記チャックに前記基板を配置する際に前記チャックの前記処理中心に関するデータをその後に使用するステップは、前記チャックの前記処理中心と、前記基板の幾何学中心との間のオフセットに関する情報を前記チャックに前記基板を配置するために採用されるロボットアームに提供することを含んでいることを特徴とする請求項１記載の処理方法。

Claims (8)

1. プラズマ処理チャンバ内の複数の基板の処理方法であって、該複数の基板は、該処理中に前記プラズマ処理チャンバのチャックに配置されており、
   本処理方法は、
   第１の基板のために前処理測定データ点の組を生成させるステップであって、前記第１の基板は、前記複数の基板とは異なっており、前記前処理測定データ点の組の生成ステップは、前記プラズマ処理チャンバ内で前記第１の基板を処理する前に、表面に膜を有する前記第１の基板の厚みを測定し、該測定は、前記第１の基板の方位の組と、前記第１の基板の幾何学的中心からの距離の組とにおいて実行されるステップと、
   前記第１の基板が前記チャックに対して幾何学中心合わせされるように、前記第１の基板を配置するステップと、
   前記プラズマ処理チャンバ内で前記第１の基板の前記プラズマ処理を実行するステップと、
   前記第１の基板のために後処理測定データ点の組を生成するステップであって、該後処理測定データ点の組を生成する前記ステップは、少なくとも前記第１の基板の方位の組と、前記第１の基板の幾何学的中心からの距離の組とにおいて実行されるステップと、
   前記後処理測定データ点の組と、前記前処理測定データ点の組とから一定のエッチング速度円を確認するステップであって、該一定のエッチング速度円は、第１のエッチング速度を有したエッチング位置の円を表すステップと、
   前記一定のエッチング速度円の中心を決定するステップであって、該中心は、前記チャックの処理中心を表すステップと、
   その後、前記プラズマ処理チャンバ内の前記基板の前記処理のために前記チャックに前記複数の基板を配置する際に、前記チャックの前記処理中心に前記基板を案内するステップと、
   を含んでいることを特徴とする処理方法。
2. 前記一定のエッチング速度円を確認するステップは、三次スプライン補間技術を利用することを特徴とする請求項１記載の処理方法。
3. 前記一定のエッチング速度円を確認するステップは、線形補間技術を利用することを特
   徴とする請求項１記載の処理方法。
4. 前記一定のエッチング速度円の前記中心を決定するステップは、偏心プロットの生成を含み、該偏心プロットは、複数の半径Ｅ（θ）と、前記一定のエッチング速度円のためのその関連方位θとのプロットを表しており、前記複数の半径Ｅ（θ）は、所定の方位θのための、前記第１の基板の前記幾何学中心と、前記第１のエッチング速度を有した前記エッチング位置の一つとの間の差異として計算されることを特徴とする請求項１記載の処理方法。
5. 前記偏心プロットに曲線適合式を実行し、下記等式のためのパラメータを決定するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項４記載の処理方法。
   Ｅｎ（θ）＝Ｅａｖｇ＋Δｃｃｏｓ（θ−φ１）＋Δｃ２ｃｏｓ（２θ−φ２） ［式２］
   パラメータの説明
   Ｅａｖｇ 干渉縞に対する基板エッジからの平均距離
   Δｃ ｃｏｓ（θ−φ１） 基本波−方位の関数としての偏差
   Δｃ２ｃｏｓ（２θ−φ２） 第２高調波
   Δｃ ２つの中心間の距離測定値
   θ 方位
   φ 前記チャックの前記処理中心と、前記第１の基板の前記幾何学中心との間のオフセットの角度
6. 前記プラズマ処理チャンバ内の前記基板の前記処理のために、前記チャックに前記複数の基板を配置する際に前記チャックの前記処理中心に前記基板を案内するステップは、前記チャックに前記基板を配置するために採用されたロボットアームに、前記パラメータの少なくとも一つを提供することを含んでいることを特徴とする請求項５記載の処理方法。
7. 前記プラズマ処理チャンバ内の前記基板の前記処理のために、前記チャックに前記複数の基板を配置する際に前記チャックの前記処理中心に前記基板を案内するステップは、前記チャックに前記基板を配置するために採用されたロボットアームに、前記チャックの前記処理中心に関する情報を提供することを含んでいることを特徴とする請求項１記載の処理方法。
8. 前記プラズマ処理チャンバ内の前記基板の前記処理のために、前記チャックに前記複数の基板を配置する際に前記チャックの前記処理中心に前記基板を案内するステップは、前記チャックの前記処理中心と、前記基板の幾何学中心との間のオフセットに関する情報を前記チャックに前記基板を配置するために採用されるロボットアームに提供することを含んでいることを特徴とする請求項１記載の処理方法。