KR102674160B1 - 수직 입사 원위치 프로세스 모니터 센서 - Google Patents

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Abstract

플라스마 처리 챔버에서의 원위치 에칭 모니터링을 위한 장치, 시스템 및 방법이 제공된다. 장치는 입사광 빔을 생성하는 지속파 광대역 광원, 기판에 수직 입사로 지향되는 입사광 빔으로 기판 상의 영역을 조명하도록 구성되는 조명 시스템, 기판 상의 조명된 영역으로부터 반사되는 반사광 빔을 집광하고, 검출기로 반사광 빔을 지향시키도록 구성되는 집광 시스템, 및 처리 회로망을 포함한다. 처리 회로망은 배경 광을 억제하도록 반사광 빔을 처리하고, 참조 광 빔, 및 배경 광을 억제하도록 처리되는 반사광 빔에 기반하여 기판 또는 기판 상에 형성되는 구조체들의 특성을 결정하고, 결정된 특성에 기반하여 에치 프로세스를 제어하도록 구성된다.

Description

수직 입사 원위치 프로세스 모니터 센서
본 출원은 “수직 입사 원위치 프로세스 모니터 센서”라는 명칭으로 2018년 7월 31일자로 출원된 미국 가출원 제 16/051,082호의 우선권을 주장하며, 그 전체가 참조로 본원에 포함된다.
본 발명은 원위치 에치 프로세스 모니터링에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 플라스마 에치 프로세스의 실시간 원위치 필름 특성 모니터링을 위한 방법, 시스템 및 장치에 관한 것이다.
플라스마 에치 프로세스는 반도체 디바이스, 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 및 일부 광전지(PV)를 제조하는 프로세스에서 포토리소그래피와 함께 통상적으로 사용된다.
반도체 디바이스와 같은 많은 타입의 디바이스에서, 플라스마 에치 프로세스는 제2 재료층 위에 가로놓이는 상단 재료층에서 수행되고, 에치 프로세스가 상단 재료층에서 개구부 또는 패턴을 형성하였으면, 밑에 놓인 제2 재료층을 계속해서 에칭하지 않고 에치 프로세스가 정확히 중단되는 것이 중요하다. 에치 프로세스의 지속 기간은 밑에 놓인 재료의 상단에서 정확한 에치 중단을 달성하거나, 에칭된 특징부들의 정확한 수직 치수를 달성하도록 정확히 제어되어야 한다.
에치 프로세스를 제어하기 위해 다양한 방법이 활용되며, 다양한 방법의 일부는, 예를 들어 에칭되는 층의 재료와 상이한 화학 조성의 밑에 놓인 재료층에 에치 프로세스가 진행하였는지 여부를 추론하도록 플라스마 처리 챔버에서의 가스의 화학적 성질을 분석하는 것에 의존한다.
대안적으로, 에치 프로세스 동안 에칭된 층을 직접 측정하고, 일정 수직 특징부가 이루어졌으면 에치 프로세스를 정확히 중단시키기 위한 피드백 제어를 제공하는 데 원위치 측량학 디바이스(광학 센서)가 사용될 수 있다. 예를 들어 포괄적 스페이서 응용에서, 필름 두께 모니터링을 위한 원위치 광학 센서에 대한 목적은 터치다운(소프트 랜딩) 수 나노미터 전에서 이방성 산화물 에치를 중단시키며, 그 후 이상적인 스페이서 윤곽을 달성하기 위해 등방성 에칭으로 전환하는 것이다. 게다가, 원위치 측량학 디바이스는 에치 프로세스를 제어하고/하거나 이후의 프로세스(예를 들어, 일정 사양을 벗어난 치수를 보정하는 프로세스)를 제어하는 데 사용될 수 있는 구조체의 크기에 대한 정보를 결정하도록 에치 프로세스 동안 필름 및 에치 특징부의 실시간 실제 측정에 사용될 수 있다.
전술한 “배경 기술” 설명은 본 발명의 맥락을 전반적으로 제공하기 위한 것이다. 본 배경 기술 부문에 설명되는 정도까지의 발명자의 작업뿐만 아니라 출원 시에 달리 종래 기술로서의 자격을 얻지 않을 수 있는 설명의 양태들은 본 발명에 대하여 종래 기술로서 명시적으로 및 암묵적으로 인정되지 않는다.
본 발명의 일 양태는 플라스마 처리 챔버에서의 원위치 에칭 모니터링에 대한 장치를 포함한다. 장치는 지속파 광대역 광원, 기판에 수직 입사로 지향되는 입사광 빔으로 기판 상의 영역을 조명하도록 구성되는 조명 시스템, 기판 상의 조명된 영역으로부터 반사되는 반사광 빔을 집광하고, 검출기로 반사광 빔을 지향시키도록 구성되는 집광 시스템, 및 처리 회로망을 포함한다. 처리 회로망은 배경 광을 억제하도록(예를 들어, 필터링하거나 공제하도록) 반사광 빔을 처리하고, 참조 광 빔 및 반사광 빔에 기반하여 기판 또는 기판 상에 형성되는 구조체들의 특성(예를 들어, 두께)을 결정하고, 결정된 특성에 기반하여 에치 프로세스를 제어하도록 구성된다.
본 발명의 다른 양태는 플라스마 처리 시스템을 포함한다. 시스템은 플라스마 처리 챔버 및 영도 AOI(입사각)를 갖는 수직 입사 반사율계를 포함한다. 수직 입사 반사율계는 지속파 광대역 광원, 검출기, 기판에 수직 입사로 지향되는 입사광 빔으로 플라스마 처리 챔버에 배치되는 기판 상의 영역을 조명하도록 구성되는 조명 시스템, 기판 상의 조명된 영역으로부터 반사되는 반사광 빔을 집광하고, 검출기로 반사광 빔을 지향시키도록 구성되는 집광 시스템, 및 처리 회로망을 포함한다. 처리 회로망은 배경 광을 억제하도록 반사광 빔을 처리하고, 참조 광 빔, 및 배경 광을 억제하도록 처리되는 반사광 빔에 기반하여 기판 또는 기판 상에 형성되는 구조체들의 특성을 결정하고, 결정된 특성에 기반하여 에치 프로세스를 제어하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 양태는 원위치 에치 모니터링에 대한 방법을 포함한다. 개시된 방법에서, 입사광 빔은 플라스마 처리 챔버에 배치되는 기판에 수직 입사로 지향되고, 입사광은 기판의 표면 상에 조명된 영역을 생성한다. 게다가, 입사광 빔의 일부는 참조 광 빔을 집광하도록 검출기로 분할된다. 플라스마로부터 생성되는 배경 광 및 반사광 빔은 또한 조명된 영역으로부터 집광된다. 게다가, 반사광 빔은 배경 광을 억제하도록 처리된다. 기판 또는 기판 상에 형성되는 구조체들의 특성은 알고리즘 또는 참조 라이브러리를 이용함으로써 참조 광 빔 및 반사광 빔에 기반하여 결정되고, 에치 프로세스는 결정된 특성에 기반하여 제어된다.
전술한 단락들은 일반적인 소개로서 제공되었고, 이하의 청구항들의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 추가 이점들과 함께 설명하는 실시예들이 첨부 도면들과 함께 취해지는 이하의 상세한 설명을 참조하여 가장 양호하게 이해될 것이다.
본 발명 및 본 발명의 수반되는 이점들 중 많은 것이, 첨부 도면들과 관련되어 고려될 때 이하의 상세한 설명을 참조하여 더 양호하게 이해됨에 따라, 본 발명 및 본 발명의 수반되는 이점들 중 많은 것의 보다 완벽한 이해가 손쉽게 얻어질 것이다.
도 1은 일부 실시예들에 따른 에치 프로세스 모니터링에 대한 시스템의 개략도이다.
도 2는 일부 실시예들에 따른 예시적인 광학 모듈의 개략도이다.
도 3a는 일부 실시예들에 따른 참조 빔을 얻는 제1 예시적 구성의 개략도이다.
도 3b는 일부 실시예들에 따른 참조 빔을 얻는 제2 예시적 구성의 개략도이다.
도 3c는 일부 실시예들에 따른 참조 빔을 얻는 제3 예시적 구성의 개략도이다.
도 3d는 일부 실시예들에 따른 참조 빔을 얻는 제4 예시적 구성의 개략도이다.
도 4a는 일부 실시예들에 따른 광학 변조/셔터 모듈의 블록도이다.
도 4b는 일부 실시예들에 따른 셔터의 타이밍도를 나타내는 개략도이다.
도 5는 일부 실시예들에 따른 에치 프로세스의 원위치 모니터링에 대한 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 예시적인 결과들을 나타내는 개략도이다.
도 7은 일부 실시예들에 따른 제어기의 예시적인 블록도이다.
유사 참조 번호들이 수개의 도면 전체에 걸쳐 동일하거나 상응하는 부분들을 지정하는 도면들을 이제 참조하면, 이하의 설명은 반도체 제조에서의 패턴화되거나 패턴화되지 않은 웨이퍼의 플라스마 프로세스의 실시간 원위치 필름 특성 모니터링에 대한 시스템 및 연관된 방법론에 관한 것이다.
“하나의 실시예(one embodiment)” 또는 “일 실시예(an embodiment)”에 대한 본 명세서 전체에 걸친 참조는 실시예와 관련되어 설명하는 특정 특징, 구조, 재료 또는 특성이 적어도 일 실시예에 포함되는 것을 의미하지만 이들이 모든 실시예에서 존재한다는 것을 나타내지 않는다. 따라서, 본 명세서를 통한 다양한 장소에서의 “하나의 실시예에서(in one embodiment)”란 어구들의 출현들은 반드시 동일한 실시예를 언급하고 있지는 않다. 더욱이, 특정 특징들, 구조들, 재료들 또는 특성들은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있다.
도 1은 일 예에 따른 광학 센서(101)가 구비되는 플라스마 처리 시스템(100)의 개략 측면도이다. 플라스마 처리 시스템(100)은 플라스마 처리 챔버(124)를 더 포함한다.
광학 센서(101)는 광학 모듈(102)(조명 및 집광), 광원(104), 셔터(106), 분광계(112) 및 제어기(114)를 포함하는 영도 입사각(AOI)으로의 수직 입사 반사율계일 수 있다. 광학 센서(101)는 광원(104)으로부터 입사광 빔(120)을 생성하고 분석을 위해 반사광 빔(122)을 수광한다. 입사광 빔(120) 및 반사광 빔(122)은 플라스마 처리 챔버(124)에서 기판(116)에 대한 법선을 따라 전파한다. 광학 모듈(102)은 조명 시스템(108) 및 집광 시스템(110)을 더 포함한다. 광학 센서(101)는 플라스마 처리 챔버(124)에서의 플라스마 에칭 프로세스 동안 기판(116) 상의 조명된 영역(118)으로부터의 반사광 빔(122)을 측정하도록 구성된다. 조명된 영역(118)은 기판(116)의 크기에 따라 조정 가능할 수 있다. 일 실시예에서, 광학 모듈(102)은 플라스마 처리 챔버(124) 외부에 위치될 수 있다. 다른 실시예에서, 광학 모듈(102)은 플라스마 처리 챔버에 설치될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 광학 모듈(102)은 튜브 내부에 설치될 수 있고, 튜브는 스테인리스 스틸 또는 알루미늄 합금으로 만들어지고 플라스마 처리 챔버(124)의 상단 벽을 통해 플라스마 처리 챔버(124)로 삽입된다.
광학 센서(101)에서, 광원(104)은 기판 조명을 위한 입사광 빔(120)을 형성하는 데 사용된다. 일 실시예에서, 광원(104)은 ENERGETIQ의 EQ-99X LDLSTM과 같은 (9000 시간 초과의) 장수명 전구로 광역 스펙트럼 UV(자외선)-Vis(가시 광선)-NIR(근적외선)(즉, 190 ㎚ 내지 2000 ㎚)에 걸친 매우 높은 밝기를 갖는 광을 제공하는 지속파(CW) 광대역 광원과 같은 광대역 광원, 예를 들어 레이저 구동 플라스마 광원(LDLS)이다. 일 실시예에서, 광원(104)은 선택적 셔터(106)에 의해 변조된 후에 조명 시스템(108)에 파이버 결합될 수 있다. 다른 실시예에서, 광원(104)은 셔터(106)를 통과하지 않고 직접 조명 시스템(108)에 파이버 결합될 수 있다.
광원(104)은 플라스마 처리 챔버(124) 또는 광학 센서(101)를 하우징하는 임의의 인클로저에 근접하게 장착될 수 있거나 근접하게 장착되지 않을 수 있고, 원거리로 장착되는 경우에, 입사광 빔(120)은 광섬유, 또는 본원에 후술하는 바와 같은 미러, 프리즘 및 렌즈와 같은 광학 구성 요소들의 세트에 의해 플라스마 처리 챔버(124)에 근접한 다른 구성 요소들로 공급될 수 있다. 광학 센서(101)는 입사 및 반사광 빔들에 대한 중계 광학 기기 구성 부분들 및 편광자들을 포함할 수도 있다. 일 예에서, 중계 광학 기기 구성 부분들은 빔들을 지향시키고 광학 수차들을 최소화하는 데 포물선형 미러들을 사용한다.
입사광 빔(120)은 기판(116) 상의 조명된 영역(118)으로부터 반사되어 반사광 빔(122)을 형성한다. 광학 센서(101)는 또한 분광계(112)와 같은 검출기를 포함한다. 분광계(112)는 반사광 빔(122)의 스펙트럼 강도를 측정하기 위한 측정 채널(즉, 측정 분광계), 및 참조 광 빔(126)의 스펙트럼 강도를 측정하기 위한 참조 채널(즉, 참조 분광계)을 포함하는 2중 채널 광대역 고 SNR(신호 대 잡음비) 분광계일 수 있다. 분광계(112)의 측정 채널은 집광 시스템(110)에 파이버 결합될 수 있다.
입사광 빔(120)이 기판(116)으로 수직 입사로 지향되기 전에, 입사광 빔(120)의 일부는 분할되어 참조 광 빔(126)으로서의 역할을 하고, 참조 광 빔(126)은 이후에 분광계(112)의 참조 채널(즉, 참조 분광계)로 지향된다. 참조 광 빔(126)을 집광하는 목적은 입사광 빔(120)의 스펙트럼 강도를 모니터링하는 것이므로, 입사광 빔(120)의 강도의 임의의 변화가 측정 프로세스에서 처리될 수 있다. 그러한 강도의 변화들은, 예를 들어 표류가 파장 의존적일 수 있는 광원(104)의 표류하는 출력 파워로 인해 일어날 수 있다. 다른 구현에서, 참조 광 빔(126)의 강도는 하나 이상의 포토다이오드 등에 의해 측정될 수 있다. 예를 들어, 포토다이오드는 참조 광 빔을 검출하고, 전체 조명 스펙트럼(예를 들어, UV-VIS-NIR)에 걸쳐 통합되는 입사광 빔(120)의 강도에 비례하는 참조 신호를 제공할 수 있다.
하나의 구현에서, 참조 광 빔(126)의 강도는 포토다이오드들의 세트를 사용하여 측정될 수 있다. 예를 들어, 포토다이오드들의 세트는 각각 UV-VIS-NIR 파장에 걸치는 3개의 포토다이오드를 포함할 수 있다. 필터가 포토다이오드들의 세트의 각각의 포토다이오드 앞에 설치될 수 있다. 예를 들어, 대역 통과 필터들은 광원(104)의 강도 변화에 대해 스펙트럼의 일부(예를 들어, UV, VIS, NIR)를 모니터링하는 데 사용될 수 있다. 하나의 구현에서, 참조 광 빔은 프리즘 또는 격자를 사용하여 포토다이오드들의 세트로 분산될 수 있다. 따라서, 광원(104)의 스펙트럼 의존적 강도 변화가 참조 분광계를 사용하지 않고 추적되고 보정될 수 있다. 참조 광 빔을 얻는 예시적인 구성들이 이하에 논의되는 도 3a 및 도 3b에 도시된다.
입사광 빔(120)이 셔터(106)에 의해 차단될 때, 입사광 빔(120)은 분광계(112)의 측정 채널에 의해 측정되는 배경 광(즉, 플라스마 처리 챔버에서의 플라스마 광 방출 또는 장비 광과 같은 입사광 빔(120)의 반사광을 나타내지 않는 광)을 처리하기 위해 초퍼 휠 또는 셔터(106)에 의해 변조될 수 있다.
다른 실시예에서, 초퍼 휠 또는 셔터(106)는 광학 센서(101)에서 생략될 수 있다. 입사광 빔(120)은 광원(104)을 통해 직접 조명 시스템(108)에 파이버 결합될 수 있다. 그러한 일 실시예에서, 플라스마 광 방출 또는 장비 광들로 인한 배경 광은 신호 처리 알고리즘들을 통해 반사광 빔으로부터 필터링 아웃될 수 있다.
셔터가 입사광을 차단할 때 플라스마 처리 챔버(124)로부터 집광되는 배경 광의 측정된 스펙트럼 강도, 반사광 빔(122)의 측정된 스펙트럼 강도, 및 참조 광 빔(126)의 측정된 스펙트럼 강도가 제어기(114)에 제공된다. 제어기(114)는 배경 광을 억제하도록 반사광 빔(122)의 측정된 스펙트럼 강도를 처리한다. 예를 들어, 제어기들(114)은 반사광 빔(122)의 스펙트럼 강도로부터 배경 광의 스펙트럼 강도를 공제할 수 있다. 게다가, 참조 광 빔(126)의 측정된 스펙트럼 강도는 입사광 빔(120)의 임의의 강도 변화를 모니터링하도록 제어기(114)에 의해 분석될 수 있고 입사광 빔(120)의 강도 변화들은 측정 프로세스에서 처리될 수 있다. 제어기(114)는 추가로 후술하는 바와 같이 플라스마 에칭 프로세스를 제어하기 위해 참조 광 빔, 및 배경 광을 억제하도록 처리되는 반사광 빔에 기반하여 관심 있는 층에 대한 특성 또는 다수의 특성(예를 들어, 특징부 치수, 광학 특성들)을 결정하기 위해 기계 학습 알고리즘과 같은 특수 알고리즘들을 이용한다.
다른 실시예에서, 셔터(106)는 광학 센서(101)에서 도입되지 않고, 광원(104)은 셔터(106)를 통과하지 않고 직접 조명 시스템(108)에 파이버 결합될 수 있다. 제어기(114)는 반사광 빔(122)의 측정된 스펙트럼 강도로부터 배경 광의 스펙트럼 강도를 계산하기 위해 알고리즘들을 이용할 수 있다. 제어기(114)는 배경 광의 계산된 스펙트럼 강도에 기반하여 배경 광을 억제하도록(예를 들어, 필터링하거나 공제하도록) 반사광 빔(122)의 측정된 스펙트럼 강도를 추가로 처리할 수 있거나, 대안적으로, 배경 광으로부터의 간섭이 충분히 낮으면 배경 조명에 대한 어떤 보정도 필요하지 않을 수 있다.
광학 센서(101) 및 연관된 방법론들은 본원에 후술하는 바와 같이 광학 센서 또는 에치 챔버 구성 요소 표류들을 보정하기 위해 베어 실리콘 웨이퍼와 같은 참조 웨이퍼 상의 주기적 측정들(교정)을 이용할 수도 있다.
도 1을 더 참조하면, 제어기(114)는 광원(104), 셔터(106) 및 분광계(112)와 연결된다. 제어기(114)는 광원(104), 셔터(106) 및 분광계(112)로부터 데이터를 획득하고, 획득된 데이터를 처리할 수 있다. 제어기(114)는 처리된 데이터에 따라 광원(104), 셔터(106) 및 분광계(112)로 명령어들을 송신할 수 있다.
도 2는 일 예에 따른 광학 모듈(102)의 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 광학 모듈(102)은 튜브(222)의 내부에 그리고 상단 상에 통합될 수 있다. 튜브(222)는 스테인리스 스틸, 알루미늄 합금, 유전체 재료 등으로 만들어질 수 있다. 튜브(222)는 플라스마 처리 챔버의 상부 벽(240)을 통해 플라스마 처리 챔버(124)로 삽입될 수 있다. 튜브(222)의 하단 부분은 상부 벽(240)을 통해 돌출될 수 있다. 튜브(222)는 플라스마 처리 챔버의 상단 벽의 중심에 위치될 수 있다. 튜브(222)는 측정 요건들에 의존하여 중심을 벗어나 위치될 수도 있다. 튜브(222)는 상부 벽(240)에 대하여 장착되기 위해 진공 시일(226) 및 진공 시일 플랜지(228)를 사용할 수 있다. 튜브(222)는 튜브(222)의 측부 부분과 연결되고 가스 주입 홀들(234)을 통해 플라스마 처리 챔버(124)로 처리 가스 또는 정화 가스(236)를 주입하는 데 사용될 수 있는 가스 공급 파이프(224)를 선택적으로 포함할 수 있다. 튜브(222)는 플라스마 처리 챔버로부터 튜브 내부로의 오염을 방지하도록 구성되는 하부 윈도우(202)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 하부 윈도우(202)는 천공될 수 있고 가스(236)는 하부 윈도우(202)로부터 벗어나는 것이 가능해질 수 있다. 튜브(222)는 상부 윈도우(204)를 포함할 수도 있다. 상부 윈도우(204)는 튜브(222)의 상부 윈도우(204) 위의 부분이 기압 하에 있고, 튜브의 상부 윈도우(204) 아래의 다른 부분이 진공 하에 있는 진공 시일로서의 역할을 하도록 구성된다. 하부 윈도우(202)는 석영, 용융 실리카 또는 사파이어일 수 있다. 상부 윈도우는 플라스마 처리 챔버(124)에서의 공격적인 화학적 성질들에 대한 윈도우 재료의 내성을 포함할 수 있는 요건들, 및 예를 들어, 스펙트럼의 원자외선 부분에서를 포함하여 필요한 파장을 투과시킬 필요에 따라 석영, 용융 실리카 또는 사파이어일 수도 있다.
광학 모듈(102)은 조명 시스템(108) 및 집광 시스템(110)을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 조명 시스템(108)은 제1 축 이탈 포물선형 미러(212), 제1 편광자(208) 및 빔 스플리터(206)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 축 이탈 포물선형 미러(212)는 90° 축 이탈 포물선형 미러이다. 집광 시스템(110)은 제2 축 이탈 포물선형 미러(220), 제2 로숑 편광자(216) 및 폴드 미러(214)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 축 이탈 포물선형 미러(220)는 다른 90° 축 이탈 포물선형 미러이다. 예시적인 작동에서, 입사광 빔(120)은 광원(104)에 의해 생성되고 파이버(210)를 통해 제1 축 이탈 포물선형 미러(212)로 유도된다. 제1 축 이탈 포물선형 미러(212)는 알루미늄, 금 등과 같은 고반사율 코팅들로 코팅된 미러들일 수 있다. 제1 축 이탈 포물선형 미러(212)는 입사광 빔(120)을 지향시키고 광학 수차들을 최소화하도록 구성된다. 입사광 빔(120)은 제1 축 이탈 포물선형 미러(212)에 의해 제1 편광자(208)로 지향된다.
선택적 제1 편광자(208)는, 존재한다면 기판(116)에 도달하는 입사광 빔(120)에 선형 편광을 부과한다. 제1 편광자(208)는 높은 소광비인, 큰 e- 및 o-광선 분리를 갖는 로숑 편광자, 예를 들어 MgF2 로숑 편광자, 알파-BBO 로숑 편광자 등일 수 있다. 입사광 빔(120)의 편광은 반사율계 신호의 신호 대 잡음비를 증가시키고, 이에 따라 편광되지 않은 입사광 빔과 비교하여 측정 정확성을 개선하고 특징부 치수 측정들의 감도를 개선한다.
제1 편광자(208)를 통과한 후에, 입사광 빔(120)은 빔 스플리터(206)에 도달한다. 빔 스플리터(206)는 기판(116) 쪽으로 수직 입사로 입사광 빔(120)을 지향시키고 조명된 영역(118)을 생성할 수 있다. 빔 스플리터(206)는 입사광 빔(120)의 일부를 추가로 분할하여 참조 광 빔(126)을 형성할 수 있고 참조 광 빔(126)은 이후에 다른 광학 구성 요소들에 의해 분광계(112)의 참조 채널로 지향되며, 이는 도 3a 및 도 3b에 도시된다. 빔 스플리터는 2개의 삼각형 유리 프리즘으로 만들어진 입방체, 반은도금 미러 또는 2색성 미러링된 프리즘 등일 수 있다.
기판(116) 상의 조명된 영역(118)의 크기는 50 미크론에서 60 ㎜(밀리미터) 이상까지 다양할 수 있다. 조명된 영역(118)의 형상은 원형일 수 있지만, 입사광 빔(120) 또는 반사광 빔(122) 중 임의의 것으로 삽입되는 조리개 마스크(미도시)의 사용에 의해 비원형 형상으로 변화될 수도 있다. 조명된 영역(118)의 크기는 기판(116) 상에서 측정되는 구조체들의 크기들 및 특성들에 의존할 수 있고 양호한 신호를 보장하도록 조정 가능할 수 있다. 조명된 영역(118)은 기판(116) 상의 다수의 구조체를 커버할 수 있다. 따라서, 검출된 광학 특성들(예를 들어, 굴절률)은 기판(116) 상의 많은 구조체와 연관된 특징들의 평균치를 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 입사광 빔(120)은 제1 축 이탈 포물선형 미러(212)에 앞서 위치되는 조리개(미도시)를 통과하게 될 수 있다. 조리개는 상이한 형상들(예를 들어, 직사각형, 정사각형)을 갖는 조명된 스팟을 생성하도록 변경될 수 있다. 조리개에 대한 미세한 변경은, 예를 들어 측정되는 구조체들의 크기들 및 특성들에 기반하여 기판 상의 조명된 영역의 크기 및 형상을 효율적으로 최적화하는 데 이용될 수 있다.
그러므로, 입사광 빔(120)은 기판(116)의 표면으로부터 반사되어 반사광 빔(122)을 생성한다. 반사광 빔(122)은 하부 윈도우(202), 상부 윈도우(204) 및 빔 스플리터(206)를 통과하게 된다. 빔 스플리터(206)가 최소 신호 손실로 반사광 빔(122)의 전파를 가능하게 하도록 설계된다는 점이 주목되어야 한다. 반사광 빔(122)은 그 후 폴드 미러(214)에 의해 선택적 제2 로숑 편광자(216)로 지향된다. 제2 로숑 편광자(216)는, 존재한다면 기판(116)으로부터 반사되는 p-편광된 광이 측정되는 것만을 가능하게 하도록 구성된다. 제2 로숑 편광자(216)를 통과한 후에, 반사광 빔(122)은 제2 축 이탈 포물선형 미러(220)를 통과하게 된다. 제2 축 이탈 포물선형 미러(220)를 통과한 후에, 반사광 빔(122)은 광섬유(218)를 통하여 집광되고 분광계(112)의 측정 채널로 지향될 수 있다. 광섬유(218)는 분광계(112)의 측정 채널에 결합된다. 제2 축 이탈 포물선형 미러(220)는 제1 축 이탈 포물선형 미러(212)와 유사할 수 있다. 광학 센서(101)의 다양한 실시예들에서, 신호 대 잡음 요건들 및 다른 측정 요건들에 의존하여, 어떤 편광자들도 사용되지 않을 수 있거나, 하나의 또는 둘 다의 선택적 편광자(208 및 216)가 사용될 수 있다.
추가 실시예들에서, 도 2에 도시된 광학 센서(101)는 입사광 빔(120) 및 반사광 빔(122)을 조향하기 위해 미러, 프리즘, 렌즈, 공간 광 변조기, 디지털 마이크로 미러 디바이스 등과 같은 다른 광학 구성 요소들을 포함할 수 있다. 도 2의 광학 센서(101)의 구성 및 구성 요소 레이아웃은 반드시 도 2에 도시된 바와 정확하게 같을 필요가 없다. 부가 광학 구성 요소들을 통하여, 광 빔들은 플라스마 처리 챔버(124)의 벽 상의 장착에 적절한 컴팩트한 패키징으로 원위치 광학 센서를 패키징하는 것을 용이하게 하도록 구부려지고 조향될 수 있다.
도 3a는 일 예에 따른 참조 광 빔을 얻는 제1 예시적 구성이다. 셔터(106)로부터, 광 출력의 일부는 참조 광 빔(126)으로서의 역할을 할 수 있고 미러(302)에 의해 분광계(112)의 참조 채널로 지향될 수 있다. 참조 광 빔은 렌즈(304)를 사용하여 광섬유로 집중될 수 있다.
도 3b는 일 예에 따른 참조 광 빔을 얻는 제2 예시적 구성이다. 입사광 빔(120)의 경로에서의 빔 스플리터(206)는 입사광 빔의 일부를 분광계(112)의 참조 채널로 지향시키는 데 사용될 수 있다. 프리즘(306)은 참조 광 빔(126)을 광섬유로 집중시키는 데 사용될 수 있다. 하나의 구현에서, 참조 광 빔의 강도는 본원에 앞서 논의된 바와 같은 제어기(114)에 연결되는 하나 이상의 포토 검출기(예를 들어, UV, Vis, NIR)를 사용하여 측정될 수 있다.
도 3c 및 도 3d는 광원 출력에서의 참조 광 빔의 광 강도를 직접 측정하는 제3 및 제4 구성들을 각각 제공한다. 도 3c에서, 광원(104)에 의해 생성되는 광 출력의 일부는 선택적이고 생략될 수 있는 셔터(106), 렌즈(310), 렌즈(312)를 통해 투과하고, 광섬유에 의해 수광될 수 있다. 광섬유는 수광된 광 빔을 조명 시스템으로 추가로 유도한다. 게다가, 광원(104)의 광 출력의 일부는 렌즈(314)를 통해 투과하고, 다른 광섬유에 의해 수광될 수 있다. 다른 광섬유는 분광계(112)의 참조 채널과 추가로 결합될 수 있다. 도 3d에서, 광원(104)의 광 출력의 일부는 렌즈(314)를 통해 투과하고 하나 이상의 포토다이오드(318)에 의해 수광될 수 있다. 포토다이오드들(318)은 수광된 참조 광 빔(126)의 강도를 추가로 측정한다.
도 4a는 일 예에 따른 광학 변조/셔터 모듈의 블록도이다. 하나의 구현에서, 셔터(106)는 플라스마 처리 챔버(124)로의 입사광 빔(120)을 차단하거나 허용하는 2개의 위치 사이에서 전후로 움직일 수 있다. 셔터(106)는 스테퍼 모터를 포함할 수 있다. 스테퍼 모터를 갖는 셔터(106)는 빠른 전환 속도, 그리고 높은 반복성 및 신뢰성을 제공한다. 셔터(106)는 분광계(112)와 동기화되는 셔터 제어기(400)를 통하여 제어될 수 있다. 데이터 획득 모듈(402)은 분광계(112)의 참조 채널 및 분광계(112)의 측정 채널에 연결된다. 하나의 구현에서, 셔터(106)는 연속적 회전 광학 초퍼일 수 있다.
도 4b는 일 예에 따른 셔터(106)의 타이밍도를 나타내는 개략도이다. 고체 촬상 소자(CCD)의 판독해 내기는 명료한 사이클을 갖는다. 셔터가 개방될 때, 입사광 빔(120)은 기판(116)에 도달하므로, 분광계(112)의 측정 채널에 의해 측정된 광은 반사광 빔(122) 및 배경 광(예를 들어, 플라스마 방출 광)을 나타낸다. M번의 사이클(즉, CCD 통합/데이터 판독)이 측정되고 평균화되어 신호 대 잡음비(SNR)를 개선할 수 있다. 셔터가 폐쇄될 때, 입사광 빔(120)은 기판(116)에 도달하지 않으므로, 분광계(112)의 측정 채널에 의해 측정되는 광은 배경 광(예를 들어, 플라스마 방출 광)을 나타낸다. N번의 사이클(즉, CCD 통합/데이터 판독)이 측정되고 평균화되어 SNR을 개선할 수 있다. 따라서, 제어기(114)는 반사광 강도로부터 특징부 치수(예를 들어, 두께)를 결정하기 위해 집광된 강도들을 처리할(예를 들어, 플라스마 강도를 공제할) 수 있다.
물리적 특징들은 수집된 스펙트럼으로부터 다수의 방법을 이용하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 물리적 특징들은 검출된 스펙트럼을 미리 계산되고 미리 저장된 스펙트럼과 매칭하는 라이브러리를 참조함으로써 결정될 수 있다. 하나의 구현에서, 직접적인 물리적 회귀 모델들이 패턴화되지 않은 웨이퍼들에 대한 필름 두께를 얻는 데 사용될 수 있다. 회귀 모델은 2차원 선들과 같은 단순한 패턴들의 임계 치수들(CDs) 및 다른 패턴 파라미터들을 측정하는 데 사용될 수도 있다.
일부 구현에서, 기계 학습 기법들(예를 들어, 신경망, 정보 퍼지 네트워크)이 이용될 수 있다. 통제 트레이닝 방법은 샘플 및 수집된 스펙트럼의 특성들(예를 들어, CD들, 두께들 등) 사이의 관계를 구축하도록 기계 학습 알고리즘을 트레이닝한다. 기계 학습 방법의 트레이닝 단계 동안, 샘플들로부터의 스펙트럼들이 수집된다. 각각의 샘플과 연관된 특성들이 CD 측량학 도구들로부터 얻어질 수 있다. 그 후, 기계 학습 알고리즘은 수집된 스펙트럼 데이터 및 각각의 샘플의 특성들을 사용함으로써 트레이닝된다.
실시간 응용 단계에서, 트레이닝된 기계 학습 알고리즘은 각각의 웨이퍼의 타겟 특성들에 기반하여 타겟 엔드 포인트를 예측하는 데 활용된다. 에칭 프로세스 동안 수집되는 스펙트럼들은 예측된 타겟 엔드 포인트 스펙트럼들과 비교되어 각각의 웨이퍼에 대한 타겟 특성들의 도달을 나타낸다.
도 5는 일 예에 따른 에치 프로세스의 원위치 모니터링에 대한 방법(500)을 나타내는 흐름도이다. 단계(502)에서, 에칭 프로세스 방안이 시작된다. 단계(504)에서 플라스마 에칭의 일정 시간(예를 들어, 시간 A ≥ 0 초) 후에, 방법(500)은 단계(506)로 진행한다. 단계(506)에서, 기판(116)으로부터의 반사광 빔의 스펙트럼 강도, 및 배경 광의 스펙트럼 강도가 측정된다. 제어기(114)는 플라스마 에칭 동안 배경 보정 스펙트럼을 얻기 위해 배경 광을 선택적으로 억제하도록(예를 들어, 공제하거나 필터링하도록) 반사광 빔(122)의 측정된 스펙트럼 강도를 처리한다. 예를 들어, 제어기(114)는 반사광 빔(122)의 스펙트럼 강도로부터 배경 광의 스펙트럼 강도를 공제할 수 있다.
단계(508)에서, 기계 학습 알고리즘 또는 다항 알고리즘과 같은 예측 알고리즘이 트레이닝 모델(514)에 기반하여 획득된 스펙트럼들을 분석하고 기판 또는 기판 상에 형성되는 구조체들의 특정 특성(예를 들어, 두께)을 그러한 스펙트럼과 연관시킨다.
그 후 단계(510)에서, 기판 또는 기판 상에 형성되는 구조체들의 특성이 달성되었다고 판단하는 것에 응하여, 프로세스는 단계(512)로 진행한다. 기판 또는 기판 상에 형성되는 구조체들의 특성이 달성되지 않았다고 판단하는 것에 응하여, 프로세스는 다시 단계(506)로 간다. 단계(512)에서, 제어기(114)는, 프로세스가 완료에 근접하고 있다는 것을 측정이 나타낼 때 에칭 프로세스를 변경할, 예를 들어 방안을 전환하거나 중단시키거나, 방안을 상이한 방안으로 변경할 수 있다.
알고리즘들은 광학 센서 또는 에치 챔버 구성 요소 표류들을 보정하기 위해 베어 실리콘 웨이퍼 및/또는 박막 웨이퍼들과 같은 하나 이상의 참조 기판 상의 주기적 측정들(교정)을 이용할 수도 있다. 시스템의 교정 동안, 빔은 베어(즉, 비패턴화) 실리콘 웨이퍼 또는 알려진 특성들의 다른 웨이퍼로부터 반사될 수 있다. 반사된 빔은, 예를 들어 플라스마 프로세스의 산물들에 의한 윈도우들(예를 들어, 윈도우들(202 및 204))의 흐려짐으로 인한 광학 센서(101)에서의 임의의 변화에 대해 교정하는 데 사용된다. 미리 정해진 수의 웨이퍼가 플라스마 처리 시스템(100)에서 처리되었을 때 재교정이 적용될 수 있다.
도 6은 예시적인 결과들을 나타내는 예시적 개략도이다. 본원에 개시되는 광학 센서(101)에 의한 두께의 검출이 다른 검출 방법들 및 모델들과 비교되었다. 예를 들어, M개의 부위를 갖는 참조 웨이퍼 맵이 이용될 수 있다. 웨이퍼 맵에서의 층 두께의 범위를 나타내는 M개의 부위로부터 N개의 부위가 발명자들에 의해 선택된다. 선택된 N개의 부위는 개략도(600)에서 원형들로 나타내어진다. 개략도(600)에 도시된 도표의 선형성은 본원에 설명하는 광학 센서(101)로 행해지는 측정들(수직축)과 다른 도구(예를 들어, 측량학 도구)로 행해지는 측정들 사이의 양호한 일치를 나타낸다.
다음에, 예시적인 실시예들에 따른 제어기(114)의 하드웨어 기술을 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7에서, 제어기(114)는 본원에 설명하는 프로세스들을 수행하는 CPU(700)를 포함한다. 프로세스 데이터 및 명령어들은 메모리(702)에 저장될 수 있다. 이러한 프로세스들 및 명령어들은 하드 드라이브(HDD)와 같은 저장 매체 디스크(704) 또는 휴대용 저장 매체 상에 저장될 수도 있거나 원격으로 저장될 수 있다. 게다가, 청구되는 진보들은 본 발명의 프로세스의 명령어들이 저장되는 컴퓨터 판독 가능 매체의 형태에 의해 제한되지 않는다. 예를 들어, 명령어들은 CD들, DVD들 상에, 플래시 메모리, RAM, ROM, PROM, EPROM, EEPROM, 하드 디스크, 또는 서버 또는 컴퓨터와 같은 제어기(114)가 통신하는 임의의 다른 정보 처리 디바이스에 저장될 수 있다.
게다가, 청구되는 진보들은 CPU(700), 및 Microsoft® Windows®, UNIX®, Oracle ® Solaris, LINUX®, Apple macOSTM 및 당업자에게 알려져 있는 다른 시스템들과 같은 운영 시스템과 함께 실행하는 운영 시스템의 유틸리티 애플리케이션, 배경 데몬 또는 구성 요소, 또는 이들의 조합으로서 제공될 수 있다.
제어기(114)를 이루기 위해, 하드웨어 요소들은 당업자에게 알려져 있는 다양한 회로망 요소에 의해 실현될 수 있다. 예를 들어, CPU(700)는 미국의 Intel의 Xenon 또는 Core 프로세서 또는 미국의 AMD의 Opteron 프로세서일 수 있거나, 당업자에 의해 인지될 다른 프로세서 타입들일 수 있다. 대안적으로, CPU(700)는 당업자가 인지할 것인 바와 같이 FPGA, ASIC, PLD 상에서 또는 별개의 로직 회로들을 사용하여 구현될 수 있다. 게다가, CPU(700)는 상술한 본 발명의 프로세스들의 명령어들을 수행하도록 병렬로 연동하여 작동하는 다수의 프로세서로서 구현될 수 있다.
도 7에서의 제어기(114)는 또한 네트워크(728)와 인터페이싱하기 위해 미국의 Intel 기업의 Intel Ethernet PRO 네트워크 인터페이스 카드와 같은 네트워크 제어기(706)를 포함한다. 이해될 수 있는 바와 같이, 네트워크(728)는 인터넷과 같은 공중 네트워크, 또는 LAN 또는 WAN 네트워크와 같은 사설 네트워크, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있고, PSTN 또는 ISDN 하위 네트워크들을 포함할 수도 있다. 네트워크(728)는 이더넷 네트워크와 같이 유선일 수도 있거나, EDGE, 3G, 4G 및 5G 무선 셀룰러 시스템들을 포함하는 셀룰러 네트워크와 같이 무선일 수 있다. 무선 네트워크는 WiFi®, Bluetooth®, 또는 알려져 있는 임의의 다른 무선 통신의 형태일 수도 있다.
제어기(114)는 Hewlett Packard® HPL2445w LCD 모니터와 같은 디스플레이(710)와 인터페이싱하기 위해 미국의 NVIDIA 기업의 NVIDIA® GeForce® GTX 또는 Quadro® 그래픽스 어댑터와 같은 디스플레이 제어기(708)를 더 포함한다. 범용 I/O 인터페이스(712)는 키보드 및/또는 마우스(714)뿐만 아니라 디스플레이(710) 상의 또는 이것과 별도의 선택적 터치 스크린 패널(716)과 인터페이싱한다. 범용 I/O 인터페이스는 또한 Hewlett Packard의 OfficeJet® 또는 DeskJet®과 같은 프린터들 및 스캐너들을 포함하는 다양한 주변 장치(718)에 연결된다.
스피커들/마이크로폰(722)과 인터페이싱하여 음향들 및/또는 음악을 제공하도록 Creative의 Sound Blaster® X-Fi Titanium®과 같은 음향 제어기(720)가 또한 제어기(114)에서 제공된다.
범용 저장 장치 제어기(724)는 제어기(114)의 구성 요소들 모두를 상호 연결하기 위한, ISA, EISA, VESA, PCI 등일 수 있는 통신 버스(726)와 저장 매체 디스크(704)를 연결시킨다. 디스플레이(710), 키보드 및/또는 마우스(714)뿐만 아니라 디스플레이 제어기(708), 범용 저장 장치 제어기(724), 네트워크 제어기(706), 음향 제어기(720) 및 범용 I/O 인터페이스(712)의 일반적 특징들 및 기능의 설명은, 이러한 특징들이 알려져 있음에 따라 간결성을 위해 본원에 생략된다.
전술한 설명에서의 특징들을 포함하는 시스템은 사용자들에게 많은 이점을 제공한다. 개시된 수직 입사 원위치 프로세스 모니터 센서는, 영도 입사각(AOI)을 갖는 수직 입사 반사율계가 더 양호한 측정 감도를 가지므로 관련된 기술들에 증가된 감도(신호 대 잡음비)를 제공한다. 게다가, 개시된 센서는, 하나의 광학 모듈만이 필요하므로 더 낮은 비용을 갖는다. 개시된 센서는 컴팩트한 설계를 갖고, 최소 챔버 변경 및 최소 챔버 상 정렬을 필요로 한다. 게다가, 개시된 센서는 증가된 감도로 인해 플라스마 배경 보정에 대한 셔터를 제거할 수 있다. 예를 들어, 기판(116)으로부터 반사되는 p-편광된 광의 집광은 더 양호한 신호 순도를 야기한다. 개시된 센서는 상이한 웨이퍼 구조체들에 사용될 수 있다.
분명하게는, 많은 변경 및 변화가 위의 교시들을 고려하여 가능하다. 그러므로 첨부된 청구항들의 범위 내에서, 본 발명이 상세하게 본원에 설명하는 바와 달리 실행될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 따라서, 전술한 논의는 본 발명의 단지 예시적인 실시예들을 개시하고 설명한다. 당업자에 의해 이해될 것인 바와 같이, 본 발명은 본 발명의 사상 또는 필수적 특성들로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다른 특정 형태들로 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명의 개시는 본 발명뿐만 아니라 다른 청구항들의 범위의 제한이 아닌, 예시적인 것으로 의도된다. 본 발명은, 본원의 교시들의 임의의 손쉽게 인식 가능한 변형예를 포함하여, 어떤 본 발명의 논제 사안도 공중에 전용이지 않도록, 전술한 청구항 전문 용어의 범위를 부분적으로 한정한다.

Claims (20)

  1. 플라스마 처리 챔버에서의 원위치 에칭 모니터링에 대한 장치로서:
    지속파 광대역 광원;
    기판에 수직 입사로 지향되는 입사광 빔으로 기판 상의 영역을 조명하도록 구성되는 조명 시스템;
    상기 기판 상의 상기 조명된 영역으로부터 반사되는 반사광 빔을 집광하고, 검출기로 상기 반사광 빔을 지향시키도록 구성되는 집광 시스템; 및
    배경 광을 억제하도록 상기 반사광 빔을 처리하고, 참조 광 빔, 및 상기 배경 광을 억제하도록 처리되는 상기 반사광 빔에 기반하여 상기 기판 또는 상기 기판 상에 형성되는 구조체들의 특성을 결정하고, 상기 결정된 특성에 기반하여 에치 프로세스를 제어하도록 구성되는 처리 회로망을 포함하며,
    상기 참조 광 빔은 빔 스플리터 또는 미러를 통해 상기 입사광 빔의 일부를 분할함으로써 상기 조명 시스템에 의해 생성되고 그 후에 상기 검출기로 지향되는, 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지속파 광대역 광원으로부터 상기 입사광 빔을 주기적으로 차단하여 상기 집광 시스템이 상기 배경 광을 그에 상응하게 집광하게 하도록 구성되는 셔터를 더 포함하는, 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    2개의 위치 사이에서 상기 셔터를 움직이도록 구성되는 스텝 모터를 더 포함하며, 제1 위치에서, 상기 셔터는 상기 입사광 빔이 상기 플라스마 처리 챔버에 도달하는 것을 차단하도록 구성되고, 제2 위치에서, 상기 셔터는 상기 플라스마 처리 챔버로의 상기 입사광 빔을 허용하도록 구성되는, 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 셔터는 초퍼 휠인, 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지속파 광대역 광원은 190 ㎚ 내지 2000 ㎚의 파장 범위를 갖는 레이저 구동 광대역 광원인, 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 조명 시스템은 제1 로숑 편광자를 포함하고 상기 입사광 빔은 상기 기판으로 지향되기 전에 상기 제1 로숑 편광자를 통과하게 되는, 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 집광 시스템은 제2 로숑 편광자를 포함하고 상기 반사광 빔은 상기 검출기로 지향되기 전에 상기 제2 로숑 편광자를 통과하게 되는, 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 조명 시스템은 상기 기판으로 상기 입사광 빔을 지향시키도록 제1 축 이탈 포물선형 미러 및 빔 스플리터를 포함하는, 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 집광 시스템은 상기 검출기로 상기 반사광 빔을 지향시키도록 제2 축 이탈 포물선형 미러 및 폴드 미러를 포함하는, 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 검출기는 상기 반사광 빔을 수광하는 측정 채널 및 상기 참조 광 빔을 수광하는 참조 채널을 포함하는 2중 채널 광대역 고 SNR(신호 대 잡음비) 분광계인, 장치.
  11. 플라스마 처리 시스템으로서:
    플라스마 처리 챔버; 및
    수직 입사 반사율계로서:
    지속파 광대역 광원;
    검출기;
    기판에 수직 입사로 지향되는 입사광 빔으로 상기 플라스마 처리 챔버에 배치되는 기판 상의 영역을 조명하도록 구성되는 조명 시스템;
    상기 기판 상의 상기 조명된 영역으로부터 반사되는 반사광 빔을 집광하고, 상기 검출기로 상기 반사광 빔을 지향시키도록 구성되는 집광 시스템; 및
    배경 광을 억제하도록 상기 반사광 빔을 처리하고, 참조 광 빔, 및 상기 배경 광을 억제하도록 처리되는 상기 반사광 빔에 기반하여 상기 기판 또는 상기 기판 상에 형성되는 구조체들의 특성을 결정하고, 상기 결정된 특성에 기반하여 에치 프로세스를 제어하도록 구성되는 처리 회로망을 포함하는 수직 입사 반사율계를 포함하며,
    상기 조명 시스템 및 상기 집광 시스템은 튜브 내부에 설치되며,
    상기 튜브는 스테인리스 스틸 또는 알루미늄 합금으로 만들어지고 상기 플라스마 처리 챔버의 상단 벽을 통해 상기 플라스마 처리 챔버로 삽입되는, 시스템.
  12. 플라스마 처리 시스템으로서:
    플라스마 처리 챔버; 및
    수직 입사 반사율계로서:
    지속파 광대역 광원;
    검출기;
    기판에 수직 입사로 지향되는 입사광 빔으로 상기 플라스마 처리 챔버에 배치되는 기판 상의 영역을 조명하도록 구성되는 조명 시스템;
    상기 기판 상의 상기 조명된 영역으로부터 반사되는 반사광 빔을 집광하고, 상기 검출기로 상기 반사광 빔을 지향시키도록 구성되는 집광 시스템; 및
    배경 광을 억제하도록 상기 반사광 빔을 처리하고, 참조 광 빔, 및 상기 배경 광을 억제하도록 처리되는 상기 반사광 빔에 기반하여 상기 기판 또는 상기 기판 상에 형성되는 구조체들의 특성을 결정하고, 상기 결정된 특성에 기반하여 에치 프로세스를 제어하도록 구성되는 처리 회로망을 포함하는 수직 입사 반사율계를 포함하며,
    상기 조명 시스템 및 상기 집광 시스템은 튜브 내부에 설치되며,
    상기 튜브는 진공 시일로서의 역할을 하도록 구성되는 상부 윈도우 및 오염을 방지하도록 구성되는 하부 윈도우를 포함하는, 시스템.
  13. 플라스마 처리 시스템으로서:
    플라스마 처리 챔버; 및
    수직 입사 반사율계로서:
    지속파 광대역 광원;
    검출기;
    기판에 수직 입사로 지향되는 입사광 빔으로 상기 플라스마 처리 챔버에 배치되는 기판 상의 영역을 조명하도록 구성되는 조명 시스템;
    상기 기판 상의 상기 조명된 영역으로부터 반사되는 반사광 빔을 집광하고, 상기 검출기로 상기 반사광 빔을 지향시키도록 구성되는 집광 시스템; 및
    배경 광을 억제하도록 상기 반사광 빔을 처리하고, 참조 광 빔, 및 상기 배경 광을 억제하도록 처리되는 상기 반사광 빔에 기반하여 상기 기판 또는 상기 기판 상에 형성되는 구조체들의 특성을 결정하고, 상기 결정된 특성에 기반하여 에치 프로세스를 제어하도록 구성되는 처리 회로망을 포함하는 수직 입사 반사율계를 포함하며,
    상기 조명 시스템 및 상기 집광 시스템은 튜브 내부에 설치되며,
    상기 튜브는 상기 플라스마 처리 챔버로 처리 가스 또는 정화 가스를 주입하도록 구성되는 가스 공급 파이프를 포함하는, 시스템.
  14. 제11항 내지 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수직 입사 반사율계는 상기 지속파 광대역 광원으로부터 상기 입사광 빔을 주기적으로 차단하여 상기 집광 시스템이 상기 배경 광을 그에 상응하게 집광하게 하도록 구성되는 셔터를 더 포함하는, 시스템.
  15. 제11항 내지 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 시스템은 제1 로숑 편광자를 포함하고 상기 입사광 빔은 상기 기판으로 지향되기 전에 상기 제1 로숑 편광자를 통과하게 되는, 시스템.
  16. 제11항 내지 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집광 시스템은 제2 로숑 편광자를 포함하고 상기 반사광 빔은 상기 검출기로 지향되기 전에 상기 제2 로숑 편광자를 통과하게 되는, 시스템.
  17. 원위치 에칭 모니터링에 대한 방법으로서:
    플라스마 처리 챔버에 배치되는 기판에 수직 입사로 입사광 빔을 지향시키는 단계로서, 상기 입사광은 상기 기판의 표면 상에 조명된 영역을 생성하는 것인 단계;
    참조 광 빔을 집광하도록 검출기로 상기 입사광 빔의 일부를 분할하는 단계;
    상기 플라스마로부터 배경 광을 집광하고 상기 조명된 영역으로부터 반사광 빔을 집광하는 단계;
    상기 배경 광을 억제하도록 상기 반사광 빔을 처리하는 단계;
    알고리즘 또는 참조 라이브러리를 이용함으로써 상기 참조 광 빔 및 상기 반사광 빔에 기반하여 상기 기판 또는 상기 기판 상에 형성되는 구조체들의 특성을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 특성에 기반하여 에치 프로세스를 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
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