JP6141271B2 - 局所パージングによる大気分子汚染管理 - Google Patents

Description

［関連出願の相互参照］
本願は以下に挙げる出願（複数の場合がある）（「関連出願」）に関し、これらの関連出願から利用可能でかつ有効な最先の出願日（複数の場合がある）の利益を主張する（たとえば、特許仮出願以外について利用可能な最先の優先日を主張する、または関連出願（複数の場合がある）の親出願、祖父出願、曾祖父出願等のありとあらゆる出願に関する特許仮出願ついての、米国特許法（ＵＳＣ３５）第１１９条（ｅ）項の下における利益を主張する）。

（関連出願）
米国特許商標庁の法定外要件のため、本願は、２０１１年７月４日に出願された、Ｈｉｄｏｎｇ Ｋｗａｋ、Ｗａｒｄ Ｄｉｘｏｎ、Ｔｏｒｓｔｅｎ Ｋａａｃｋ、Ｎｉｎｇ Ｙｉ Ｎｅｉｌ Ｗａｎｇ、およびＪａｇｊｉｔ Ｓａｎｄｈｕを発明者とする、特許出願第６１／５０４，２７１号の「ＡＴＭＯＳＰＨＥＲＩＣ ＭＯＬＥＣＵＬＡＲ ＣＯＮＴＡＭＩＮＡＴＩＯＮ（ＡＭＣ） ＣＯＮＴＲＯＬ ＷＩＴＨ ＮＩＴＲＯＧＥＮ ＬＯＣＡＬ ＰＵＲＧＩＮＧ ＡＦＴＥＲ ＡＭＣ ＣＬＥＡＮ」と題する米国特許仮出願の正規の（非仮）特許出願を構成する。

本発明は光計測学の分野に関し、特にウェハの表面の部分を局所的にパージして、測定精度を改善するためのシステムおよび方法に関する。

産業上の利用はより厳しい仕様の半導体デバイスを必要とし続けている。需要の高まりに応えるために、大部分の現代的な半導体製作プロセスは、シリコンウェハ等の所与の半導体ウェハに形成される薄膜についての特性情報を得るための薄膜度量衡システムおよび他の光学システムを含む。たとえば、薄膜は特に酸化物層、窒化物層、および／または金属層を含むことがある。結果として生じる半導体の適切な性能を保証するために、各薄膜の厚さおよび組成等の特性は製造プロセスの間厳しく管理されなければならない。したがって、半導体製造プロセスを通した多様なステップで光学システムが使用される。

米国出願公開第２００８／０２５２８８９号

しかしながら、最も現代的な光学システムの精度は、薄膜の表面に蓄積し、エリプソメータまたは他の光学システムによって測定されるまたは解析される膜厚または他の物理的特性を乱すことがある大気分子汚染「ＡＭＣ」によって制限されている。大気分子汚染物質は、エネルギービームの使用または十分に高温への加熱等のさまざまな技法で薄膜の表面から除去できる。ただし、ＡＭＣはＡＭＣ除去と特性測定値の採取との合間に蓄積し続ける。したがって、正確な特性の測定および観察を行うためには薄膜表面清掃後の薄膜表面でのＡＭＣの再蓄積を妨げることが必要である。よって、本発明はＡＭＣ蓄積を制御するための有効かつ相対的に安価な解決策を提供することにより上述の問題を克服する。

パージングガスを用いたウェハの表面の部分の局所的なパージングのためのシステムおよび方法が開示される。一態様では、システムはパージングガスでウェハの表面の部分をパージするための局所パージングツールを含んでよく、局所パージングツールは、パージングチャンバの空洞内部にパージングガスを封じ込めるように構成されたパージングチャンバと、チャンバの空洞からウェハの表面の部分にパージングガスを拡散するように構成された、パージングチャンバの表面の透過性部分と、照明光源から受け取られる照明をウェハの表面の部分の測定場所に伝達するように構成され、測定場所から反射される照明を検出器に伝達するようにさらに構成されたアパーチャとを含む。

別の態様では、システムは局所的にパージされたウェハで光学計測を実行するためのシステムを含んでよく、システムは照明光源と、ウェハの表面の部分の測定場所から反射される照明を受け取るように構成された検出器と、ウェハの表面の一部をパージするように構成された局所パージングツールを含む局所パージングシステムであって、局所パージングツールがパージングチャンバの空洞内部にパージングガスを封じ込めるように構成されたパージングチャンバ、チャンバの空洞からウェハの表面の部分にパージングガスの一部を拡散するように構成されたパージングチャンバの表面の透過性部分、および照明光源から受け取られた照明をウェハの表面の部分の測定場所に伝達するように構成され、測定場所から反射された照明を検出器に伝達するようにさらに構成されたアパーチャとを含む局所パージングシステムとを含む。システムは局所パージングツールに流体的に接続されたパージガスソースをさらに含んでよい。

別の態様では、ウェハの表面の薄膜の厚さ測定値の厚さ補正値を決定するための方法が、相対湿度とウェハの表面の薄膜の測定厚さの間の相関関係を確立するステップと、ウェハの表面の部分の測定場所に近接する環境の初期の湿度水準測定値を取得するステップと、測定場所から薄膜の厚さ測定値を取得するステップであって、ウェハの表面の部分が厚さ測定値取得時に局所的にパージされる、厚さ測定値を取得するステップと、測定場所に近接する環境の以後の湿度水準測定値を取得するステップであって、以後の測定値が薄膜の厚さ測定値と関連付けられる、以後の湿度水準測定値を取得するステップと、初期の湿度水準測定値と以後の湿度水準測定値の差を計算するステップと、相対湿度と測定厚さの間の確立された相関関係、および初期の湿度水準測定値と以後の湿度水準測定値の計算された差を活用して薄膜の厚さ測定値の厚さ補正値を決定するステップとを含む。

上記一般的な説明と以下の発明を実施するための形態の両方とも例示的かつ説明的にすぎず、本発明を請求される通りに必ずしも制限しないことが理解されるべきである。明細書に組み込まれ、明細書の一部を構成する添付図面は本発明の実施形態を示し、一般的な説明と共に本発明の原理を説明する働きをする。

本開示の多数の優位点は、添付図面を参照することによって当業者によってよりよく理解され得る。

局所的にパージされたウェハで光学計測を実行するためのシステムのブロック図である。 局所パージングツールを作動させるためのシステムのブロック図である。 パージガスソースから局所パージングツールへのパージングガスの流れを制御するためのシステムのブロック図である。 厚さ補正値を決定するためのシステムのブロック図である。 局所パージングツールの概念図である。 局所パージングツールの長手方向断面の概念図である。 局所パージングツールの長手方向断面からのパージングガス流れの概念図である。 ウェハの表面の部分に近接して位置付けられる局所パージングツールの概念図である。 局所パージングツールのパージングチャンバの表面の透過性部分の概念図である。 厚さ補正値を決定するための方法の流れ図である。

ここで添付図面に示される、開示された主題を詳しく参照する。

図１Ａから図３を概して参照し、ウェハの表面の部分を局所的にパージするためのシステムおよび方法を本開示に従って説明する。光学システムは、半導体の製造で一般に利用されるシリコンウェハ等の基板上に形成される薄膜の物理的特性を測定するまたは解析するために一般的に活用される。炭化水素および他の汚染物質等の大気分子汚染（「ＡＭＣ」）はウェハの表面に蓄積し、光学システムが、光学システムによって測定中または解析中の１枚または複数のウェハの物理的特性に関する適切な情報を入手するのを妨げる。本発明は、窒素、アルゴン、ネオンガス等を含むがこれらに限定されるものではないパージングガスを用いたウェハの表面の少なくとも一部の局所パージングによってウェハの表面でのＡＭＣの蓄積を防ぐためのシステムおよび方法を対象としている。

本開示を通して使用されるように、用語「ウェハ」は概して半導体材料または非半導体材料から形成される基板を指す。たとえば、半導体材料または非半導体材料は、単結晶シリコン、ガリウムヒ素、およびリン化インジウムを含むが、これらに限定されるものではない。ウェハは１つまたは複数の層を含んでよい。たとえば、係る層はレジスト、誘電材料、導電材料、および半導体材料を含んでよいが、これらに限定されるものではない。技術では多くの異なるタイプの係る層が既知であり、本明細書に使用される用語ウェハは、すべてのタイプの係る層が上に形成され得るウェハを包含することを目的とする。

本開示を通して使用されるように、用語「薄膜」は概してウェハに形成される１つまたは複数の層を指す。たとえば、係る層はレジスト、誘電材料、導電材料、および半導体材料を含んでよいが、これらに限定されるものではない。技術では多くの異なるタイプの係る層が既知であり、本明細書に使用される用語薄膜は、ウェハに形成され得るすべてのタイプの係る層を包含することを目的とする。

本開示を通して使用されるように、用語「光学システム」は概して、厚さ、組成、サイズ、形状、構造、構成、導電性、反射性、または任意の他の物理的測定値等の薄膜またはウェハの１つまたは複数の物理的特性を検出するために照明を活用する任意のシステムを指す。たとえば、光学システムは分光エリプソメータ、単一波長エリプソメータ、分光反射率計、単一波長反射率計、または任意の他の度量衡システムを含んでよいが、これらに限定されるものではない。本発明は度量衡システムに関連して説明されるが、本開示要素のいくつかまたはすべてを、測定を行うために光学技術を活用する検査システムまたは任意の他のシステムに拡張できることがさらに意図される。

図１Ａは、ウェハ１１２の表面の局所的にパージされた部分で計測を実行するためのシステム１００を示す。一実施形態では、システム１００は、ウェハ１１２の表面の部分の計測を提供するための光学システム１０７を含んでよい。システム１００は、ウェハ１１２の表面の部分でのＡＭＣの蓄積を妨げるためにパージングガスでウェハ１１２の表面の部分を局所的にパージするように構成された局所パージングシステム１０１をさらに含んでよい。ウェハ１１２の表面の部分は、ウェハ１１２の物理的特性の内の１つまたは複数の計測を提供するために、光学システム１０７が照明（たとえば、可視光、真空紫外線、紫外線、赤外線等）を伝達する測定場所を含んでよい。

図１Ｂを参照すると、局所パージングシステム１０１は、ウェハ１１２の表面の部分にパージングガスを拡散するように構成された局所パージングツール１０２を含んでよい。局所パージングツール１０２は、ウェハ１１２の表面の部分に近接して局所パージングツール１０２を手動でまたはコンピュータを利用して配置することによってウェハ１１２の表面の部分をパージするように構成されてよい。コンピュータを利用した配置を活用する一実施形態では、コンピューティングシステム１２６は、局所パージングツール１０２に機械的に結合された作動アーム１３３に通信で結合されてよい。コンピューティングシステム１２６は、所望される位置および向きに局所パージングツール１０２を適切に配置するための命令を作動アーム１３３に提供するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、所望される位置は、ユーザが選択するウェハ１１２の表面の部分に近接する位置であってよい。他の実施形態では、所望される位置は、測定場所に基づいてコンピューティングシステム１２６が決定する位置であってよい。作動アーム１３３は、１台または複数のモータ、サーボ、ステップモータ、液圧応用機械、ロボティクス、または局所パージングツール１０２を回転させるもしくは並進させるための任意の他の装置もしくは構成部品を含んでよい。コンピューティングシステム１２６は、作動アルゴリズム１３１を含むプログラム命令１３０で構成された、フラッシュメモリ素子、ソリッドステートメモリ素子、光メモリ素子、ランダムアクセスメモリ素子または他のスタティックメモリ素子もしくはダイナミックメモリ素子等の少なくとも１つのキャリア媒体１２８を含んでよい。局所パージングツール１０２等の機械的に結合された機器をロボット制御で回転させるまたは並進させるための電気信号を介して作動できるモータ、サーボまたは他の装置を制御するためのアルゴリズム等の作動アルゴリズムが技術で既知である。

図１Ｃを参照すると、局所パージングシステム１０１は局所パージングツールに流体的に接続されるパージガスソース１０３を含んでよい。パージガスソース１０３は、局所パージングツール１０２にパージングガスを供給するように構成されてよい。パージガスソース１０３は、加圧タンクまたは任意の他の加圧容器等のパージングガスを封じ込めるための任意の適切な容器であってよい。

追加の実施形態では、局所パージングシステム１０１は、パージガスソース１０３と局所パージングツール１０２との間で流体的に接続される流量制御装置１２４を含んでよい。流量制御装置１２４は、パージングガスが局所パージングツール１０２に供給される速度を制御するように構成されてよい。流量制御装置１２４は、１つまたは複数のバルブ、調節器、ポンプ、または流量制御装置１２４を局所パージングツール１０２に流体的に接続する少なくとも１本の導管１０５を通ってパージングガスが移動する圧力または速度を調節するための任意の他の手段を含んでよい。

追加の実施形態では、流量制御装置１２４は、パージングガスが局所パージングツール１０２に流れる速度を設定するための命令を流量制御装置１２４に提供するように構成されたコンピューティングシステム１２６に通信で接続されてよい。コンピューティングシステム１２６は、流量制御アルゴリズム１３２を含むプログラム命令１３０で構成された、フラッシュメモリ素子、ソリッドステートメモリ素子、光メモリ素子、ランダムアクセスメモリ素子または他のスタティックメモリ素子もしくはダイナミックメモリ素子等の少なくとも１つのキャリア媒体１２８を含んでよい。流量制御装置１２４に含まれてよい圧力バルブを構成するためのアルゴリズム等の流量制御アルゴリズム１３２が技術で既知である。たとえば、流量制御アルゴリズム１３２は、流量制御装置１２４に、圧力バルブの機械的特性と所望される流量の間の相関関係に基づいて圧力バルブを作動させるように命令してよい。いくつかの実施形態では、１０から１００ＬＰＭ（毎分リットル）のユーザが選択した速度が、パージングガスでウェハ１１２の表面の部分を局所的にパージするための所望される流量であってよい。１０から１００ＬＰＭ範囲外の他の流量が、特定のパージングガスの特性および下にある薄膜またはウェハ１１２の組成に応じて所望となることがある。上述の流量範囲はほんの一例として含まれ、決してシステムを制限することを目的としていない。

図１Ｄを参照すると、局所パージングシステムは測定場所に近接する環境の湿度水準を測定するために構成された湿度センサ１３６を含んでよい。環境は、ウェハ１１２の表面の部分に近接する局所的にパージされた環境であってよい。湿度センサ１３６はコンピューティングシステム１２６に通信で結合されてよく、コンピューティングシステム１２６に湿度水準測定値を伝達するようにさらに構成されてよい。コンピューティングシステム１２６は湿度センサ１３６から湿度水準測定値を受け取るように構成され、ウェハ１１２の薄膜の厚さ測定値の厚さ補正値を決定するようにさらに構成されてよい。厚さ補正値は、測定場所に近接する環境の湿度水準の変化、および相対湿度水準と薄膜の測定厚さの間の相関関係に基づいた、エラーレベル、偏差、歪み、または薄膜の測定厚さに対する調整であってよい。一実施形態では、相対湿度水準と薄膜の測定厚さの間の相関関係は、キャリア媒体でプログラミングされた既知の値を含んでよい。別の実施形態では、相関関係は較正アルゴリズムによって決定されてよい、または相関関係はユーザが選択した値であってよい。コンピューティングシステム１２６は、厚さ補正アルゴリズム１３４を含むプログラム命令１３０で構成された、フラッシュメモリ素子、ソリッドステートメモリ素子、光メモリ素子、ランダムアクセスメモリ素子または他のスタティックメモリ素子もしくはダイナミックメモリ素子等の少なくとも１つのキャリア媒体１２８を含んでよい。

一実施形態では、厚さ補正アルゴリズム１３４は、コンピューティングシステム１２６が、（ｉ）相対湿度水準と薄膜の測定厚さの間の相関関係を確立するステップと、（ｉｉ）測定場所に近接する環境の初期の湿度水準測定値を取得するステップと、（ｉｉｉ）光学システムの検出器１０６からウェハ１１２の薄膜の厚さ測定値を取得するステップと、（ｉｖ）環境の以後の湿度水準測定値を取得するステップであって、以後の湿度水準測定値が薄膜の測定厚さと関連付けられる、以後の湿度水準測定値を取得するステップと、（ｖ）初期の湿度水準測定値と以後の湿度水準測定値の差を計算するステップと、（ｖｉ）相対湿度水準と薄膜の測定厚さの間の相関関係、および初期の湿度水準測定値と以後の湿度水準測定値の計算された差を活用して厚さ補正値を決定するステップの内の１つまたは複数を完了することを要求してよい。厚さ補正アルゴリズム１３４の上述の説明によって示唆される薄膜の測定厚さの厚さ補正値を決定する方法３００をさらに詳しく説明する。

いくつかの実施形態では、湿度センサ１３６は、局所パージングツール１０２付きの局所パージングシステム１０１に関連して上述されたが、係るシステムに限定されない。代わりに、湿度センサ１３６はウェハ１１２の表面の測定場所に近接する任意の大気管理環境内に配置されてよい。

図２Ａから図２Ｅは、局所パージングツール１０２の多くの態様および多様な実施形態を示す。図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、局所パージングツール１０２は、パージングチャンバ２０２の内部部分を構成するパージング空洞２１６内部にパージングガスを封じ込めるように構成されたパージングチャンバ２０２を含んでよい。局所パージングツール１０２は、パージガスソース１０３からパージングガスを受け取るように構成され、受け取られたパージングガスの一部をパージングチャンバ２０２のパージング空洞２１６に伝達するようにさらに構成されたガス吸気口２１４をさらに含んでよい。局所パージングツール１０２は、ガス吸気口２１４とパージングチャンバ２０２との間にガス吸気チャンバ２１２をさらに含んでもよい。

図２Ｃを参照すると、ガス吸気チャンバ２１２は、ガス吸気チャンバ２１２の内部部分を構成するガス吸気空洞２２０内部に、ガス吸気口２１４を通してパージガスソース１０３から受け取られたパージングガスの一部を封じ込めるように構成されてよい。ガス吸気チャンバ２１２は、パージングチャンバ２０２のパージング空洞２１６の実質的な部分を通してパージングガスの一部を分配するようにさらに構成されてよい。ガス吸気チャンバ２１２は、ガス吸気口２１４を通して受け取られたパージングガスを、パージング空洞２１６を通して実質的に均等に分配できるようにしてよい。たとえば、ガス吸気チャンバ２１２は、ガス吸気チャンバ２１２を通してガス吸気口２１４からパージングチャンバ２０２に流れるパージングガスを分散させるための構造要素を含んでよい。いくつかの実施形態では、パージングチャンバ２０２はガス吸気チャンバ２１２の要素の内の１つまたは複数を含んでよい。

図２Ｂに示されるように、局所パージングツール１０２はパージングチャンバ２０２の表面の透過性部分２０６を含んでよい。透過性部分２０６は、ウェハ１１２の表面の部分を局所的にパージするためにパージング空洞２１６内部からパージングガスを拡散するように構成されてよい。透過性部分２０６は、パージングガスが透過可能な多孔質材を含んでよい。図２Ｅを参照すると、透過性部分２０６は第１の部分２２６および第２の部分２２８をさらに含んでよい。第２の部分２２８とは異なる速度でパージングガスを拡散するように第１の部分２２６を構成し得るように、第１の部分２２６は第２の部分２２８とは異なる等級の透過性媒体であってよい。たとえば、いくつかの実施形態では、パージングガスがウェハ１１２の表面の部分の残りに拡散される速度よりも速い速度でパージングガスを測定場所近傍で拡散することが望ましいことがある。

図２Ａに示されるように、局所パージングツール１０２は、光学システム１０７から照明を受け取るように構成されたアパーチャ２０８をさらに含んでよい。アパーチャ２０８は、光学システム１０７の検出器に照明を伝達するようにさらに構成されてよい。局所パージングツール１０２は、アパーチャ２０８がウェハ１１２の表面の部分の測定場所に近接して位置し得るように位置付けされてよい。アパーチャ２０８は、光学システム１０７から受け取られる照明を測定場所に伝達するように構成されてよい。アパーチャ２０８は、測定場所から反射される照明を（収集アームを介して）光学システム１０７の検出器１０６に伝達するようにさらに構成されてよい。したがって、アパーチャは、光学システム１０７が照明を活用して、局所パージングツール１０２に近接する測定場所でウェハ１１２の物理的特性を測定または解析できるように構成されてよい。

一実施形態では、アパーチャ２０８はパージングチャンバ２０２の表面の透過性部分２０６内部に位置してよい。この点で、アパーチャは、光学システム１０７の照明光源から照明を受け取るように構成される一方で、透過性部分２０６を通して拡散されるパージングガスによる測定場所の局所パージングを可能にしてよい。特に、図２Ｃは、局所パージングツール１０２の一実施形態におけるパージングガス流れ２１８を示す。透過性部分２０６から拡散されるパージングガスは、測定場所を含むウェハ１１２の表面の部分がパージされ得るようにウェハ１１２の表面の部分に流れてよい。また、ＡＭＣがアパーチャ２０８に進入してウェハ１１２の表面の局所的にパージされた部分を汚染できないように、パージングガスはウェハ１１２の表面の部分から逸れて、ウェハ１１２の表面の部分から離れた方向でアパーチャ２０８を通って流れてもよい。

別の実施形態では、アパーチャ２０８はパージングチャンバ２０２の表面の透過性部分２０６の第２の部分２２８に位置してよい。パージングガスがアパーチャ周辺で拡散される速度が、パージングガスがウェハ１１２の表面の部分の残りに拡散される速度と異なるように、第２の部分２２８は第１の部分２２６とは異なる速度でパージングガスを拡散するように構成されてよい。たとえば、第２の部分２２８は第１の部分２２６よりも高い等級の多孔質材を含んでよく、したがってパージングガスはアパーチャ２０８の周辺でより速い速度で拡散される。さらに、アパーチャ２０８は、パージングガスがウェハ１１２の表面の局所的にパージされた部分の残り全体で拡散される速度よりも速い速度で測定場所に近接して拡散されるように測定場所に近接して位置してよい。

図２Ａに示されるように、局所パージングツール１０２は、エネルギービームソースを働かせるように、またはウェハ１１２の表面の部分からＡＭＣを移動させるためのエネルギービームを受け取るように構成されたビームポート２２４をさらに含んでよい。エネルギービームソースおよびウェハの表面からＡＭＣを移動させるためのエネルギービームは、ＫＬＡ−ＴＥＮＣＯＲ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのｉＤＥＳＯＲＢＥＲ技術に使用されるもの等、技術で既知である。ビームポート２２４は、ウェハ１１２の表面の部分の局所パージングの前にまたはウェハ１１２の表面の部分の局所パージングと同時に表面の部分からＡＭＣを取り除くためにエネルギービームの少なくとも一部をウェハ１１２の表面の部分に伝達するようにさらに構成されてよい。

追加の態様では、ウェハ１１２の表面の部分がパージされ得るように、ウェハ１１２の表面に近接する所望される位置または向きで局所パージングツール１０２の並進移動または回転移動の内の少なくとも１つを可能にするために、局所パージングツール１０２が作動アーム（不図示）に機械的に結合されるように構成されてよい。図２Ａを参照すると、局所パージングツール１０２は、作動アームが局所パージングツール１０２を所望される位置に作動させ得るように作動アームを機械的に働かせるように構成されたブラケット２１０を含んでよい。いくつかの実施形態では、所望される位置はユーザによって選択された位置または測定場所に従って決定された位置であってよい。

再び図１Ａを参照し、システム１００の一実施形態をさらに詳しく説明する。システム１００はウェハ１１２を受け取るように構成されてよい。ウェハ１１２は１枚または複数の薄膜を含んでよい。ウェハ１１２は、ウェハ１１２の表面の部分の測定場所で照明を受け取るように構成されてよい。ウェハ１１２は、測定場所から照明を反射するようにさらに構成されてよい。システムは、計測の過程でウェハ１１２を保持するように構成された試料ステージ１１４をさらに含んでよい。試料ステージ１１４は、所望される位置または向きにウェハ１１２を作動させるようにさらに構成されてよい。試料ステージ１１４は、ウェハ１１２が測定場所で照明を受け取ることができるようにする位置にウェハ１１２を作動させるようにさらに構成されてよい。

システム１００は、ウェハ１１２の１つまたは複数の物理的特性を測定するために計測を提供するように構成された光学システム１０７をさらに含んでよい。光学システム１０７は、ウェハ１１２の表面の部分に照明を提供するために構成された照明アーム１０８を含んでよい。照明アーム１０８は、ウェハ１１２の表面の部分に照明を提供するための照明光源１０４を含んでよい。照明光源１０４は、（たとえば、真空紫外線、紫外線、可視、赤外線等の）電磁スペクトル内の１つまたは複数の波長で一般に識別される、技術で既知の１つまたは複数の照明光源を含んでよい。照明アーム１０８は、照明光源１０４から受け取られる照明を偏光させるための偏光子１１６をさらに含んでよい。偏光子１１６は、特に直線偏光子等の技術で既知の１つまたは複数の偏光素子を含んでよい。照明アーム１０８は、照明光源１０４から受け取られる照明を変調するために１つまたは複数の照明光学素子１１８（たとえば、リターダ、１／４波長板、焦点光学部品、位相変調器等）をさらに含んでよい。照明アーム１０８は、照明光源１０４からウェハ１１２の表面の部分の測定場所に照明を伝達するようにさらに構成されてよい。測定場所は、照明アーム１０８から受け取られる照明の少なくとも一部を反射してよい。

光学システム１０７は、ウェハ１１２の表面の部分の測定場所から反射される照明を受け取るように構成された収集アーム１１０を含んでよい。収集アーム１１０は、測定場所から反射される照明を受け取るように構成された検出器１０６を含んでよい。検出器１０６は、照明の特性（たとえば、振幅、位相、極性、周波数等）を解析するまたは測定するための分光計等の技術で既知の任意の適切な検出器であってよい。収集アーム１１０は、測定場所から反射される照明を偏光させるためにアナライザ１２２をさらに含んでよい。アナライザ１２２は、特に直線偏光子等の技術で既知の１つまたは複数の偏光素子を含んでよい。収集アーム１１０は、測定場所から反射される照明を変調するために１つまたは複数の収集光学素子１２０（たとえば、リターダ、１／４波長板、焦点光学部品、位相変調器等）をさらに含んでよい。

システム１００は、パージングガスでウェハ１１２の表面の部分を局所的にパージするために構成された局所パージングシステム１０１をさらに含んでよい。局所パージングシステム１０１のパージガスソース１０３はウェハ１１２の表面の部分全体でパージングガスを拡散して、ウェハ１１２の表面の部分でのＡＭＣの蓄積を妨げるために局所パージングツール１０２にパージングガスを供給するように構成されてよい。局所パージングツール１０２のアパーチャ２０８は、光学システム１０７の照明アーム１０８から照明を受け取るように構成されてよい。アパーチャ２０８は、照明アーム１０８から受け取られる照明をウェハ１１２の表面の部分の測定場所に伝達するようにさらに構成されてよい。アパーチャ２０８は、測定場所から反射される照明を光学システム１０７の収集アーム１１０に伝達するようにさらに構成されてよい。この点で、光学システム１０７は、ウェハ１１２の表面の部分が局所的にパージされる間に、ウェハ１１２の表面の部分の測定場所でのウェハ１１２の物理的特性の内の１つまたは複数を測定するように構成されてよい。

一実施形態では、システム１００はウェハ１１２の薄膜の厚さを測定するために構成されてよい。光学システム１０７の照明アーム１０８は、局所パージングツール１０２のアパーチャ２０８を通して測定場所に照明を伝達してよい。測定場所から反射される照明は局所パージングツール１０２のアパーチャ２０８を通して光学システム１０７の収集アーム１１０に伝達されてよい。収集アーム１１０は、検出器１０６によって受け取られた照明に関する情報をコンピューティングシステム１２６に送信するようにさらに構成されてよい。コンピューティングシステム１２６は、偏光解析法に一般に使用されるそれらのアルゴリズム等の技術で既知のアルゴリズムを活用して薄膜の厚さを決定するようにさらに構成されてよい。

追加の実施形態では、システム１００は以下で説明する方法３００を用いてウェハ１１２の薄膜の厚さ測定値を補正するために構成されてよい。薄膜の厚さ測定は、ウェハ１１２の表面でのＡＭＳ蓄積等の大気変数によって歪曲されることがある。補正された厚さ値に厚さ測定値を調整するための厚さ補正値は、相対湿度水準と薄膜の測定厚さの間の相関関係を活用することで決定され得る。図１Ｄを参照すると、システム１００は、ウェハ１１２の表面の部分に近接する環境の湿度水準を検出するように構成された１台または複数の湿度センサ１３６を含んでよい。一実施形態では、湿度センサ１３６は、局所パージングツール１０２のパージングチャンバ２０２の空洞２１６内部に位置してよい。別の実施形態では、湿度センサ１３６は、局所パージングツール１０２の外面に位置してよい。上述の例は、湿度センサ１３６に考えられる場所を示すことだけを目的としているが、ウェハ１１２の表面の部分に近接した環境に関して湿度センサ１３６の配置を制限するように解釈されるべきではない。湿度センサ１３６は、キャリア媒体１２８でプログラム命令１３０から厚さ補正アルゴリズム１３４を実行するように構成されたコンピューティングシステム１２６に通信で結合されてよい。

図３を参照し、厚さ測定値の厚さ補正値を決定するための方法を本発明の一実施形態に従って示す。方法３００は、（ｉ）ステップ３０２、相対湿度水準と薄膜の測定厚さの間の相関関係を確立すること、（ｉｉ）ステップ３０４、測定場所に近接する環境の初期の湿度水準測定値を取得すること、（ｉｉｉ）ステップ３０６、光学システム１０７を用いてウェハ１１２の表面の部分の測定場所でウェハ１１２の薄膜の厚さ測定を行うこと、（ｉｖ）ステップ３０８、環境の以後の湿度水準測定値を取得することであって、以後の湿度水準測定値が薄膜の測定厚さに関係する、以後の湿度水準測定値を取得すること、（ｖ）ステップ３１０、初期の湿度水準測定値と以後の湿度水準測定値の差を計算すること、および（ｖｉ）ステップ３１２、相対湿度水準と薄膜の測定厚さの間の相関関係および初期の湿度水準測定値と以後の湿度水準測定値の計算された差を活用して厚さ補正値を決定することを含んでよい。

ステップ３０２で、相対湿度水準と薄膜の測定厚さの間の相関関係は、既知の値または近似値を活用することで確立されてよい。たとえば、相関関係はコンピューティングシステム１２６のキャリア媒体１２８でプログラミングされた標準値もしくは許容値であってよい、または相関関係値はユーザが選択した値であってよい。代わりに、相対湿度水準と薄膜の測定厚さの間の相関関係値は、以下のステップ、つまり（ｉ）薄膜の初期の厚さ測定値を取得するステップと、（ｉｉ）初期の厚さ測定値と関連付けられる初期の湿度水準測定値を取得するステップと、（ｉｉｉ）薄膜の以後の厚さ測定値を取得するステップと、（ｉｖ）以後の厚さ測定値と関連付けられる以後の湿度水準測定値を取得するステップと、（ｖ）初期の厚さ測定値と以後の厚さ測定値の差を計算するステップと、（ｖｉ）初期の湿度水準測定値と以後の湿度水準測定値の差を計算するステップと、（ｖｉｉ）初期の厚さ測定値と以後の厚さ測定値の計算された差、および初期の湿度水準測定値と以後の湿度水準測定値の計算された差を活用して相対湿度と測定厚さの間の相関関係を決定するステップの内の１つまたは複数を含む較正方法によって確立されてよい。

ステップ３０４で、初期の湿度水準は湿度センサ１３６からコンピューティングシステム１２６に通信されてよい。一実施形態では、湿度センサ１３６は、ＡＭＣをウェハ１１２の表面の部分から移動するまたは取り除くときとほぼ同時にまたは直後に初期湿度水準測定を行うように構成されてよい。ＡＭＣはエネルギービームを用いてまたはウェハ１１２もしくはウェハ１１２の表面の部分を十分に高温に加熱することで取り除き得る。

ステップ３０６で、システム１００の光学システム１０７の検出器１０６は、ウェハ１１２の表面の部分の測定場所から反射される照明を受け取ることによってウェハの薄膜の１回または複数の測定を行うように構成されてよい。検出器１０６は、測定場所から反射される照明に関するデータをコンピューティングシステム１２６に通信するようにさらに構成されてよい。コンピューティングシステム１２６は、測定場所から反射される照明に関する、検出器１０６から受信されるデータを活用してウェハ１１２の薄膜の厚さ測定値を計算するようにさらに構成されてよい。

ステップ３０８で、湿度センサ１３６は１回または複数の以後の湿度水準測定を行ってよく、その内の１つは厚さ測定が光学システム１０７によって行われたときの湿度水準に一致するまたは関係する。湿度センサ１３６は、厚さ測定に一致するまたは関係する以後の湿度水準をコンピューティングシステム１２６に通信してよい。

ステップ３１０で、コンピューティングシステム１２６は、光学システム１０７によって行われる厚さ測定に一致する、初期の湿度水準と以後の湿度水準との差を計算するように構成されてよい。コンピューティングシステム１２６は、初期の湿度水準測定値と以後の湿度水準測定値の数学的な差を見つけ出すことで差を計算するように構成されてよい。代わりに、コンピューティングシステム１２６は、高度な数学技法（たとえば、多項式近似、微分方程式、数値変換等）を活用して差を計算するように構成されてもよい。

ステップ３１２で、コンピューティングシステム１２６は、初期の湿度水準測定値と以後の湿度水準測定値の差と、相対湿度水準と薄膜の測定厚さの相関関係の間の数学的な関係性を活用してエラーレベル、偏差、歪み、調整または他の補正変数等の厚さ補正値を決定するようにさらに構成されてよい。コンピューティングシステム１２６は、薄膜の厚さ測定値に厚さ補正値を適用して、ウェハ１１２の薄膜の補正された厚さ値を決定するようにさらに構成されてよい。

本開示を通して説明する多様なステップが単一コンピューティングシステム１２６によって、または代わりに複数コンピューティングシステム１２６によって実行されてよいことが認識されるべきである。さらに、光学システム１０７または局所パージングシステム１０１等のシステム１００の異なるサブシステムは、上述されたステップの内の少なくとも一部を実行するために適したコンピューティングシステムを含んでよい。したがって、上記説明は本発明に対する制限としてではなく、単に実例として解釈されるべきである。さらに、１つまたは複数のコンピューティングシステム１２６は、本明細書に説明する方法実施形態のいずれかの任意の他のステップ（複数の場合がある）を実行するように構成されてよい。

コンピューティングシステム１２６は、パーソナルコンピューティングシステム、メインフレームコンピューティングシステム、ワークステーション、画像コンピュータ、並列プロセッサ、または技術で既知の任意の他の装置を含んでよいが、これらに限定されるものではない。一般に、用語「コンピューティングシステム」は、メモリ媒体からの命令を実行する１台または複数のプロセッサを有する任意の装置を包含すると広義に定義されてよい。

本明細書に説明する方法等の方法を実装するプログラム命令１３０は、キャリア媒体１２８で送信されてよい、またはキャリア媒体１２８に記憶されてよい。キャリア媒体は、有線伝送リンク、ケーブル伝送リンク、または無線伝送リンク等の伝送媒体であってよい。また、キャリア媒体１２８は、読取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、磁気ディスクもしくは光ディスク、または磁気テープ等の記憶媒体を含んでもよい。

本明細書に説明する方法のすべては、記憶媒体の方法実施形態の内の１つまたは複数のステップの結果を記憶することを含んでよい。結果は本明細書に説明する結果のいずれかを含んでよく、技術で既知の任意の方法で記憶されてよい。記憶媒体は本明細書に説明する任意の記憶媒体または技術で既知の任意の他の適切な記憶媒体を含んでよい。結果を記憶した後、記憶媒体で結果にアクセスし、本明細書に説明する方法実施形態またはシステム実施形態のいずれかで結果を使用し、ユーザに表示するためにフォーマットし、別のソフトウェアモジュール、方法またはシステム等によって使用することができる。さらに、結果は「恒久的に」、「半恒久的に」、「一時的に」またはある期間記憶されてよい。たとえば、記憶媒体はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であってよく、結果は記憶媒体で必ずしも無期限に持続しなくてもよい。

上述された方法の実施形態のそれぞれが、本明細書に説明する任意の他の方法（複数の場合がある）の任意の他のステップ（複数の場合がある）を含んでよいことがさらに意図される。さらに、上述された方法の実施形態のそれぞれは、本明細書に説明するシステムのいずれかによって実行されてよい。

当業者は、本明細書に説明するプロセスおよび／またはシステムおよび／または他の技術を達成できる多様な手段（たとえば、ハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェア）があること、および好ましい手段が、プロセスおよび／またはシステムおよび／または他の技術が展開される状況に伴い変わることを理解する。たとえば、実装者が、速度および精度が最重要であると判断する場合、実装者はおもにハードウェアおよび／またはファームウェアの手段を選んでよい。代わりに、柔軟性が最重要である場合、実装者は主にソフトウェア実装を選んでよい。またはさらに再び代わりに、実装者はハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェアの何らかの組合せを選んでよい。したがって、本明細書に説明するプロセスおよび／または装置および／または他の技術を達成し得るいくつかの考えられる手段があり、その手段の内のいずれも、活用される任意の手段が、手段が展開される状況および実装者の特定の懸念（たとえば、速度、柔軟性、または予測性）に応じた選択肢であり、その内のいずれかが変わることがあるという点で他よりも本質的に優れていない。当業者は、実装の光学的な態様が通常光学的に配向されたハードウェア、ソフトウェアおよびまたはファームウェアを利用することを認識する。

当業者は、本明細書に示されるやり方で装置および／またはプロセスを説明し、その後エンジニアリング方式を使用して、説明した係る装置および／またはプロセスをデータ処理システムの中に統合することが技術で一般的であることを認識する。すなわち本明細書に説明する装置および／またはプロセスの少なくとも一部を、妥当な量の実験作業を介してデータ処理システムの中に統合することができる。当業者は、典型的なデータ処理システムが一般に、システムユニット筐体、ビデオ表示装置、揮発性メモリおよび不揮発性メモリ等のメモリ、マイクロプロセッサおよびデジタルシグナルプロセッサ等のプロセッサ、オペレーティングシステム、ドライバ、グラフィックユーザインタフェース、およびアプリケーションプログラム等の計算エンティティ、タッチパッドまたは画面等の１台または複数の対話装置、および／またはフィードバックループおよび制御モータ（たとえば、位置および／または速度を感知するためのフィードバック、構成要素および／または量を移動させるおよび／または調整するための制御モータ）を含む制御システムの内の１つまたは複数を含むことを認識する。典型的なデータ処理システムは、データコンピューティング／通信システムおよび／またはネットワークコンピューティング／通信システムに通常見られるもの等の市販の適切なあらゆる構成要素を活用して実装されてよい。

本明細書に説明する主題は、異なる他の構成要素の中に含まれる、または異なる他の構成要素と接続されるいろいろな構成要素を示すことがある。示されている係るアーキテクチャが単に例示的であること、および実際には、同じ機能性を達成する多くの他のアーキテクチャを実装できることが理解されるべきである。概念的な意味では、同じ機能性を達成するための構成要素のどのような構成も、所望される機能性が達成されるように効果的に「関連付けられる」。したがって、特定の機能性を達成するために本明細書で結合される任意の２つの構成要素は、アーキテクチャまたは中間構成要素に関わりなく所望される機能性が達成されるように互いと「関連付けられる」として見ることができる。同様に、このように関連付けられる任意の２つの構成要素を、所望される機能性を達成するために互いに「接続されている」または「結合されている」として見なすことができ、このように関連付けられることが可能な任意の２つの構成要素を、所望される機能性を達成するために互いと「結合可能」であると見なすこともできる。結合可能の特定の例は、物理的に接合可能な構成要素および／または物理的に相互作用する構成要素および／または無線で相互作用可能な構成要素および／または無線で相互作用する構成要素および／または論理的に相互作用する構成要素および／または論理的に相互作用可能な構成要素を含むが、これらに制限されるものではない。

本明細書に説明する本主題の特定の態様を示し、説明してきたが、本明細書の教示に基づき、本明細書に説明する主題およびそのより幅広い態様から逸脱することなく変更および修正を加え得ること、したがって添付の特許請求の範囲は係るすべての変更および修正を、本明細書に説明する主題の真の精神および範囲内にあるとしてその範囲内に包含するべきであることが当業者に明らかになる。

さらに、本発明が添付特許請求の範囲によって定義されることが理解されるべきである。

本発明の特定の実施形態を示してきたが、本発明の多様な変更形態および実施形態が、上記開示の範囲および精神から逸脱することなく当業者によって作成され得ることは明らかである。したがって、本発明の範囲は本明細書に添付される特許請求の範囲によってのみ制限されるべきである。

本開示およびその付随する優位点の多くが上述の説明によって理解されると考えられ、開示されている主題から逸脱することなく、またはその重要な優位点のすべてを犠牲にすることなく構成要素の形式、構造および配置において多様な変更をなしてよいことは明らかである。説明している形式は単に例示的にすぎず、係る変更を包含し、含むことが以下の特許請求の範囲の意図である。

Claims (15)

1. パージングチャンバの空洞内部にパージングガスを封じ込めるように構成された前記パージングチャンバと、
   ウェハの表面の部分に前記チャンバの前記空洞からパージングガスを拡散するように構成された、前記パージングチャンバの表面の透過性部分であって、透過性媒体を備える第１の部分と、異なった等級の透過性媒体を備える第２の部分を備え、前記第２の部分が前記第１の部分よりも速い速度でパージングガスを拡散する透過性部分と、
   照明光源から受け取られる照明を前記ウェハの前記表面の前記部分の測定場所に伝達するように構成され、前記測定場所から反射される照明を検出器に伝達するようにさらに構成されたアパーチャと
   を備えるパージングガスでウェハの表面の部分をパージするための局所パージングツール。
2. 前記局所パージングツールが、パージガスソースからパージングガスを受け取るように構成され、パージングガスを前記パージングチャンバの前記空洞に伝達するようにさらに構成されたガス吸気口をさらに備える、請求項１に記載の局所パージングツール。
3. 前記局所パージングツールが、エネルギービームソースから発するエネルギービームを前記ウェハの前記表面の前記部分に伝達して、前記ウェハの前記表面の前記部分から大気分子汚染を移動させるように構成されたビームポートをさらに備える、請求項１に記載の局所パージングツール。
4. 前記局所パージングツールが、前記ウェハの前記表面の前記部分に近接する位置に前記局所パージングツールを作動させるように構成された作動アームに機械的に結合されるように構成される、請求項１に記載の局所パージングツール。
5. 前記アパーチャが前記パージングチャンバの前記表面の前記透過性部分内部に位置する、請求項１に記載の局所パージングツール。
6. 前記アパーチャが前記パージングチャンバの前記表面の前記透過性部分の前記第２の部分内部に位置する、請求項１に記載の局所パージングツール。
7. 局所的にパージされたウェハに光学計測を実行するためのシステムであって、
   照明光源と、
   ウェハの表面の部分の測定場所から反射される照明を受け取るように構成された検出器と、
   前記ウェハの前記表面の前記部分をパージするように構成された局所パージングツールを備える局所パージングシステムであって、前記局所パージングツールが
   パージングチャンバの空洞内部にパージングガスを封じ込めるように構成された前記パージングチャンバと、
   前記チャンバの前記空洞からパージングガスの一部を前記ウェハの前記表面の前記部分に拡散するように構成された前記パージングチャンバの表面の透過性部分であって、透過性媒体を備える第１の部分と、異なった等級の透過性媒体を備える第２の部分を備え、前記第２の部分が前記第１の部分よりも速い速度でパージングガスを拡散する透過性部分と、
   前記照明光源から受け取られる照明を前記ウェハの前記表面の前記部分の前記測定場所に伝達するように構成され、前記測定場所から反射される照明を前記検出器に伝達するようにさらに構成されたアパーチャと
   を備える前記局所パージングシステムと
   を備え、
   前記局所パージングシステムが前記局所パージングツールに流体的に接続されるパージガスソースをさらに備える
   システム。
8. 前記システムが、
   偏光子および１つまたは複数の照明光学素子を含む照明アームであって、前記照明光源から前記測定場所に前記局所パージングツールの前記アパーチャを通して照明を伝達するように構成される前記照明アームと、
   アナライザおよび１つまたは複数の収集光学素子を含む収集アームであって、前記測定場所から反射される照明を前記局所パージングツールの前記アパーチャを通して受け取るように構成され、前記局所パージングツールの前記アパーチャから受け取られる照明を前記検出器に伝達するようにさらに構成された前記収集アームと
   をさらに備える、請求項７に記載のシステム。
9. 前記局所パージングシステムが、前記パージガスソースと前記局所パージングツールとの間のパージングガスの流量を制御するように構成された流量制御装置をさらに備える、請求項７に記載のシステム。
10. 前記局所パージングシステムが、前記流量制御装置に通信で結合されるコンピューティングシステムをさらに備え、前記コンピューティングシステムが流量を設定するための命令を前記流量制御装置に送信するように構成される、請求項９に記載のシステム。
11. 前記局所パージングシステムが、前記局所パージングツールに機械的に結合され、前記ウェハの前記表面の前記部分に近接する位置に前記局所パージングツールを作動させるように構成された作動アームをさらに備える、請求項７に記載のシステム。
12. 前記局所パージングシステムが、前記作動アームに通信で結合されるコンピューティングシステムをさらに備え、前記コンピューティングシステムが、前記ウェハの前記表面の前記部分に近接する前記位置に前記局所パージングツールを作動させるための前記作動アームに命令を送信するように構成される、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記局所パージングシステムが、前記ウェハの前記表面の前記部分から大気分子汚染を移動させるために、前記局所パージングツールのビームポートを通してエネルギービームを前記ウェハの前記表面の前記部分に伝達するように構成されたエネルギービームソースをさらに備える、請求項７に記載のシステム。
14. 前記システムが前記ウェハの薄膜の厚さを測定するように構成される、請求項７に記載のシステム。
15. 前記システムが、
    前記ウェハの前記表面の前記測定場所に近接する環境の前記湿度水準を検出するために構成された湿度センサと、
    相対湿度と前記ウェハの薄膜の測定厚さの間の相関関係を確立する、
    前記測定場所に近接する環境の初期の湿度水準測定値を取得する、
    前記測定場所に近接する前記環境の以後の湿度水準測定値を取得し、前記以後の測定値が前記ウェハの前記薄膜の厚さ測定値に関係する、
    前記初期の湿度水準測定値と前記以後の湿度水準測定値の差を計算する、
    相対湿度と前記ウェハの前記薄膜の測定厚さの間の前記確立された相関関係、および前記初期の湿度水準測定値と前記以後の湿度水準測定値の前記計算された差を活用して前記厚さ測定値の厚さ補正値を決定する
    ように構成された１台または複数のコンピューティングシステムと
    をさらに備える、請求項１４に記載のシステム。
    

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