特表 2023-502872 複数のウェハー検査システム（ＷＩＳ）モジュールを較正するためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-01-26

(54)【発明の名称】複数のウェハー検査システム（ＷＩＳ）モジュールを較正するためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20230119BHJP

   G01N 21/00 20060101ALI20230119BHJP

   G01N 21/27 20060101ALI20230119BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 J

G01N21/00 B

G01N21/27 A

H01L21/66 P

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022525607

(86)(22)【出願日】2020-09-29

(85)【翻訳文提出日】2022-06-29

(86)【国際出願番号】 US2020053305

(87)【国際公開番号】W WO2021091634

(87)【国際公開日】2021-05-14

(31)【優先権主張番号】62/930,089

(32)【優先日】2019-11-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】514028776

【氏名又は名称】トーキョー エレクトロン ユーエス ホールディングス，インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】カーカシ，マイケル

(72)【発明者】

【氏名】岩城 浩之

(72)【発明者】

【氏名】▲鶴▼田 豊久

(72)【発明者】

【氏名】田所 真任

【テーマコード（参考）】

2G059

4M106

【Ｆターム（参考）】

2G059AA05

2G059BB16

2G059EE02

2G059EE13

2G059FF01

2G059HH01

2G059HH02

2G059KK04

2G059MM14

4M106AA01

4M106BA04

4M106CA21

4M106CA39

4M106CA48

4M106CA55

4M106DB04

4M106DB20

4M106DJ18

4M106DJ19

(57)【要約】

ウェハー検査システムモジュールを較正するためのシステム及び方法の様々な実施形態が本明細書に開示される。より具体的には、本開示は、ＷＩＳモジュール内に含まれるカメラシステムによって基板から取得されたマルチスペクトルバンド値を較正するためのシステム及び方法の様々な実施形態を提供する。一実施形態では、マルチスペクトルバンド値は、赤色、緑色及び青色（ＲＧＢ）値である。以下でより詳細に説明するように、本明細書に開示される較正方法は、所定のパターンの厚さ変化又は色変化を有するテストウェハーを使用して、マルチスペクトルバンドオフセット値を生成し得る。マルチスペクトルバンドオフセット値は、基板から取得されたマルチスペクトルバンド値に適用されて、複数のＷＩＳモジュール内に含まれるカメラシステム同士の間のスペクトル応答性の差を補償する、較正されたＲＧＢ値を生成し得る。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の１つ以上の特性を監視するための複数のウェハー検査システム（ＷＩＳ）モジュールを含むシステムであって、各ＷＩＳモジュールは、
前記基板が前記ＷＩＳモジュール内に配置されるとき、前記基板からマルチスペクトルバンド値を取得するように構成されたカメラシステムと、
前記カメラシステムから前記マルチスペクトルバンド値を受信するように結合されたコントローラであって、前記カメラシステムから受信された前記マルチスペクトルバンド値にマルチスペクトルバンドオフセット値を適用して、前記複数のＷＩＳモジュール内に含まれる前記カメラシステム同士の間のスペクトル応答性の差を補償する、較正されたマルチスペクトルバンド値を生成するように構成される、コントローラと
を含む、システム。

【請求項2】

前記コントローラは、プログラム命令及びデータを記憶するように構成されたコンピュータ可読媒体と、前記記憶されたプログラム命令を実行するように構成されたプロセッサとを含み、前記プログラム命令及びデータは、
前記マルチスペクトルバンドオフセット値が記憶される少なくとも１つのマルチスペクトルバンドオフセットテーブルと、
少なくとも１つの共通モデルであって、前記コントローラは、前記較正されたマルチスペクトルバンド値に前記少なくとも１つの共通モデルを適用して、前記基板上で検出された色差を膜厚（ＦＴ）又は限界寸法（ＣＤ）値に変換するように構成される、少なくとも１つの共通モデルと
を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記プログラム命令及びデータは、複数の共通モデルと、複数のマルチスペクトルバンドオフセットテーブルとを含み、各共通モデル及び各マルチスペクトルバンドオフセットテーブルは、前記基板の表面に塗布され得る異なる材料に対応する、請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記基板の前記１つ以上の特性を監視する前に、前記コントローラ又は追加のコントローラのいずれかは、
前記複数のＷＩＳモジュールのそれぞれを通されたテストウェハーからマルチスペクトルバンド値を取得することであって、前記テストウェハーは、前記テストウェハーにわたる所定のパターンの厚さ変化又は色変化を含む、取得することと、
前記テストウェハーから取得された前記マルチスペクトルバンド値を、サンプルウェハーから取得されたマルチスペクトルバンド値と比較して、複数の前記マルチスペクトルバンドオフセット値を決定することと
により、少なくとも１つのマルチスペクトルバンドオフセットテーブル内に記憶される前記複数のマルチスペクトルバンドオフセット値を生成するように構成される、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記コントローラ又は追加のコントローラのいずれかは、前記テストウェハーから取得された前記マルチスペクトルバンド値を、サンプルウェハーから取得されたマルチスペクトルバンド値と、
前記テストウェハーから取得された前記マルチスペクトルバンド値及び前記サンプルウェハーから取得された前記マルチスペクトルバンド値の３Ｄ散布図を生成することと、
前記３Ｄ散布図の各カラーセルに含まれる、前記テストウェハーに関する前記マルチスペクトルバンド値を平均化することと、
前記３Ｄ散布図の各カラーセルに含まれる、前記サンプルウェハーに関する前記マルチスペクトルバンド値を平均化することと、
前記３Ｄ散布図の各カラーセルにおける、前記テストウェハーに関する平均マルチスペクトルバンド値と、前記サンプルウェハーに関する前記平均マルチスペクトルバンド値との間の差又は比率を決定して、前記少なくとも１つのマルチスペクトルバンドオフセットテーブル内に記憶される前記複数のマルチスペクトルバンドオフセット値を生成することと
によって比較するように構成される、請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

前記テストウェハー上の前記所定のパターンの厚さ変化は、所定のパターンのウェッジ、ラジアル、ステップ、凹状構造又は凸状構造を含む、請求項４に記載のシステム。

【請求項7】

前記テストウェハーは、所定のパターンの色変化を含み、前記テストウェハー上の前記所定のパターンの色変化は、前記テストウェハー上に転写又は印刷されるいくつかの異なる色サンプルを含む、請求項４に記載のシステム。

【請求項8】

前記マルチスペクトルバンド値は、赤色、緑色及び青色（ＲＧＢ）値である、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

少なくとも１つ以上のウェハー検査システム（ＷＩＳ）モジュールによって生成されたマルチスペクトルバンド値を較正する方法であって、前記少なくとも１つ以上のＷＩＳモジュールの各々は、前記ＷＩＳモジュール内に配置されたテストウェハー、サンプルウェハー又は基板からマルチスペクトルバンド値を取得するように構成されたカメラシステムと、前記マルチスペクトルバンド値を受信及び較正するように結合されたコントローラとを含み、前記方法は、
前記基板を前記ＷＩＳモジュールの少なくとも１つの中に提供して、前記基板に関するマルチスペクトルバンド値を取得することと、
前記基板から取得された前記マルチスペクトルバンド値にマルチスペクトルバンドオフセット値を適用して、複数のＷＩＳモジュール内に含まれるカメラシステム同士の間のスペクトル応答性の差を補償する、較正されたマルチスペクトルバンド値を生成することと
を含む、方法。

【請求項10】

前記較正されたマルチスペクトルバンド値に共通モデルを適用して、前記基板上で検出された色差を膜厚（ＦＴ）又は限界寸法（ＣＤ）値に変換することを更に含む、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記基板を前記ＷＩＳモジュールの少なくとも１つの中に提供する前に、
前記テストウェハーを複数のＷＩＳモジュールに通して、前記ＷＩＳモジュールの各々から前記テストウェハーに関するマルチスペクトルバンド値を取得することであって、前記テストウェハーは、前記テストウェハーにわたる所定のパターンの厚さ変化又は色変化を含む、取得することと、
前記テストウェハーから取得された前記マルチスペクトルバンド値を、前記サンプルウェハーから取得されたマルチスペクトルバンド値と比較して、マルチスペクトルバンドオフセット値を決定することと、
前記マルチスペクトルバンドオフセット値を前記ＷＩＳモジュールのそれぞれの中に記憶することと
を更に含む、請求項９に記載の方法。

【請求項12】

前記マルチスペクトルバンド値を前記比較することは、
前記テストウェハーから取得された前記マルチスペクトルバンド値及び前記サンプルウェハーから取得された前記マルチスペクトルバンド値の３Ｄ散布図を生成することと、
前記３Ｄ散布図の各カラーセルに含まれる、前記テストウェハーに関する前記マルチスペクトルバンド値を平均化することと、
前記３Ｄ散布図の各カラーセルに含まれる、前記サンプルウェハーに関する前記マルチスペクトルバンド値を平均化することと、
前記３Ｄ散布図の各カラーセルにおける、前記テストウェハーに関する平均マルチスペクトルバンド値と、前記サンプルウェハーに関する前記平均マルチスペクトルバンド値との間の差又は比率を決定して、前記マルチスペクトルバンドオフセット値を生成することと
を含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記テストウェハーを通す前に、前記テストウェハーにわたる前記所定のパターンの厚さ変化又は色変化を有する前記テストウェハーを作製することを更に含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

前記テストウェハーを前記作製することは、
コーティングされたテストウェハーを、リフト装置のプログラム可能なアレイを有するホットプレート上に提供することと、
前記コーティングされたテストウェハーと前記ホットプレートとの間にウェッジエアギャップを作製して、前記コーティングされたテストウェハーにわたる温度差をもたらすことであって、前記テストウェハーにわたる所定のパターンのウェッジを生じさせる、もたらすことと
を含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記テストウェハーを前記作製することは、可変ノズル位置と組み合わされたマルチコート方法を使用して、前記テストウェハーにわたる所定のパターンの半径方向に依存する厚さ変化を作製することを含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項16】

前記テストウェハーを前記作製することは、現像剤又は溶媒との可変現像接触時間と組み合わされた線形スキャン低インパクトパドル方法を使用して、前記テストウェハー上に所定のパターンのウェッジを作製することを含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項17】

前記テストウェハーを前記作製することは、可変エッジ露光、それに続く露光後ベーク（ＰＥＢ）プロセス及び現像（ＤＥＶ）プロセスを使用して、前記テストウェハー上に所定のパターンの厚さ変化を作製することを含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項18】

前記テストウェハーを前記作製することは、線形スキャンステージ露光システムを有する単一のランプ又はマルチランプ露光システムを使用して、架橋、酸化、結合破壊又は脱保護を介して前記テストウェハー上に所定のパターンの厚さ変化を作製することを含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項19】

前記テストウェハーを前記作製することは、ステッパ／スキャナを使用して、オープンフレームドーズステッピングを露光し、前記テストウェハーをレジストでコーティングし、その後、露光後ベーク（ＰＥＢ）プロセス及び現像（ＤＥＶ）プロセスを行って、前記テストウェハー上に所定のパターンの段階状の厚さ変化を作製することを含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項20】

前記テストウェハーを前記作製することは、カラープリンタを使用して、前記テストウェハー上にいくつかの異なる色サンプルを転写又は印刷することを含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項21】

前記テストウェハーは、基板が処理されている間、オンザフライで作製される、請求項１３に記載の方法。

【請求項22】

前記マルチスペクトルバンド値は、赤色、緑色及び青色（ＲＧＢ）値である、請求項９に記載の方法。

【請求項23】

カメラは、可視光カメラ、マルチスペクトルイメージングカメラ又はハイパースペクトルイメージングカメラである、請求項９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０１９年１１月４日に出願された「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＴＯ ＣＡＬＩＢＲＡＴＥ Ａ ＰＬＵＲＡＬＩＴＹ ＯＦ ＷＡＦＥＲ ＩＮＳＰＥＣＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ（ＷＩＳ）ＭＯＤＵＬＥＳ」という名称の米国仮特許出願第６２／９３０，０８９号明細書に対する優先権を主張し、その開示は、全体として参照により本明細書に明示的に組み込まれる。

【0002】

本開示は、基板の検査に関する。具体的には、本開示は、ウェハー検査システム（ＷＩＳ）モジュールを較正するための新規なシステム及び方法を提供する。一実施形態では、本明細書に開示されるシステム及び方法は、基板処理システム内での半導体ウェハーなどの基板の処理前、処理中又は処理後に利用され得る。

【背景技術】

【0003】

従来の基板処理システムは、フォトレジストコーティング、露光及びフォトレジスト現像ステップを含むフォトリソグラフィプロセスを利用する。これらのステップで利用される材料及びプロセスは、全て基板上での膜厚、限界寸法のターゲティング、ラインラフネス及び均一性に影響を与え得る。基板処理における形状が縮小し続けるにつれて、基板上に構造を形成することに対する技術的課題が増大する。

【0004】

従来の基板処理システムでは、多くの場合、ウェハー検査システム（ＷＩＳ）を使用して、１つ以上の処理ステップの実施中又は実施後に基板（例えば、半導体ウェハー）を検査する。例えば、従来のＷＩＳは、ウェハーの表面に塗布された層の膜厚（ＦＴ）を、ウェハーが塗布後ベーク（ＰＡＢ）作業を受けて、層が硬化するか又は固まった後に決定するために使用され得る。別の例では、従来のＷＩＳは、ウェハーが現像されて構造が形成された後、ウェハー上に形成された構造の限界寸法（ＣＤ）を決定するために使用され得る。場合により、ウェハー検査システムによって取得されたデータは、プロセス制御のための高度なプロセス制御（ＡＰＣ）システム及び／又はウェハー上の欠陥を検出するための故障検出システムに提供され得る。

【0005】

一部のウェハー検査システム（ＷＩＳ）モジュールは、ウェハー上の色差を監視し、色差をＦＴ値又はＣＤ値に関連付ける。しかしながら、２つの類似しているが、別個のＷＩＳモジュール同士の間のハードウェアの差により、各ＷＩＳモジュールが色を異なって解釈する場合がある。これにより、同じ層又は同じウェハーを検査している場合でも、各ＷＩＳモジュールは、異なる検査結果を生成することがある。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

ウェハー検査システムモジュールを較正するためのシステム及び方法の様々な実施形態が本明細書に開示される。より具体的には、本開示は、ＷＩＳモジュール内に含まれるカメラシステムによって基板から取得されたマルチスペクトルバンド値を較正するためのシステム及び方法の様々な実施形態を提供する。一実施形態では、マルチスペクトルバンド値は、赤色、緑色及び青色（ＲＧＢ）値である。以下でより詳細に説明するように、本明細書に開示される較正方法は、所定のパターンの厚さ変化又は色変化を有するテストウェハーを使用して、マルチスペクトルバンドオフセット値を生成し得る。マルチスペクトルバンドオフセット値は、基板から取得されたマルチスペクトルバンド値に適用されて、複数のＷＩＳモジュール内に含まれるカメラシステム同士の間のスペクトル応答性の差を補償する、較正されたマルチスペクトルバンド値を生成し得る。

【0007】

一実施形態によれば、本明細書で提供されるシステムは、一般に、基板の１つ以上の特性を監視するための複数のウェハー検査システム（ＷＩＳ）モジュールを含み得る。そのような実施形態では、各ＷＩＳモジュールは、（１）基板がＷＩＳモジュール内に配置されるとき、基板からマルチスペクトルバンド値を取得するように構成されたカメラシステムと、（２）カメラシステムからマルチスペクトルバンド値を受信するように結合されたコントローラであって、カメラシステムから受信されたマルチスペクトルバンド値に複数のマルチスペクトルバンドオフセット値を適用して、複数のＷＩＳモジュール内に含まれるカメラシステム同士の間のスペクトル応答性の差を補償する、較正されたマルチスペクトルバンド値を生成するように構成される、コントローラとを含み得る。

【0008】

別の実施形態によれば、方法は、少なくとも１つ以上のウェハー検査システム（ＷＩＳ）モジュールによって生成されたマルチスペクトルバンド値を較正するものであり、少なくとも１つ以上のＷＩＳモジュールの各々は、ＷＩＳモジュール内に配置されたテストウェハー、サンプルウェハー又は基板からマルチスペクトルバンド値を取得するように構成されたカメラシステムと、マルチスペクトルバンド値を受信及び較正するように結合されたコントローラとを含む。本方法は、（１）ＷＩＳモジュールの少なくとも１つの中に基板を提供して、基板に関するマルチスペクトルバンド値を取得することと、（２）基板から取得されたマルチスペクトルバンド値にマルチスペクトルバンドオフセット値を適用して、複数のＷＩＳモジュール内に含まれるカメラシステム同士の間のスペクトル応答性の差を補償する、較正されたマルチスペクトルバンド値を生成することとを含み得る。

【0009】

本発明及びその利点のより詳細な理解は、添付の図面と併せて以下の説明を参照することによって得ることができ、図面では、同様の参照番号が同様の特徴を示す。しかしながら、添付の図面は、開示される概念の例示的な実施形態のみを示し、したがって範囲を限定するものと見なすべきではなく、開示される概念を他の同等に効果的な実施形態にも適用できることに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】ウェハーにわたる色差を監視するためのカメラシステム及びコントローラを含むウェハー検査システム（ＷＩＳ）モジュールのブロック図である。

【図2A】所定のパターンの厚さ変化を有するテストウェハーの一実施形態を示す斜視図である。

【図2B】図２Ａに示すテストウェハーの側面図である。

【図2C】厚さ変化を有するテストウェハーを形成するための例示的な方法を示す。

【図2D】厚さ変化を有するテストウェハーを形成するための例示的な方法を示す。

【図2E】厚さ変化を有するテストウェハーを形成するための例示的な方法を示す。

【図2F】厚さ変化を有するテストウェハーを形成するための例示的な方法を示す。

【図2G】厚さ変化を有するテストウェハーを形成するための例示的な方法を示す。

【図2H】厚さ変化を有するテストウェハーを形成するための例示的な方法を示す。

【図2I】厚さ変化を有するテストウェハーを形成するための例示的な方法を示す。

【図2J】厚さ変化を有するテストウェハーを形成するための例示的な方法を示す。

【図2K】厚さ変化を有するテストウェハーを形成するための例示的な方法を示す。

【図2L】厚さ変化を有するテストウェハーを形成するための例示的な方法を示す。

【図2M】厚さ変化を有するテストウェハーを形成するための例示的な方法を示す。

【図2N】厚さ変化を有するテストウェハーを形成するための例示的な方法を示す。

【図3】所定のパターンの色変化を有するテストウェハーの一実施形態を示す上面図である。

【図4】複数のＷＩＳモジュール内に含まれるカメラシステムによって基板から取得されたＲＧＢ値を較正するための方法の一実施形態を示すフローチャート図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

ウェハー検査システム（ＷＩＳ）モジュールを較正するためのシステム及び方法の様々な実施形態が本明細書に開示される。より具体的には、本開示は、ＷＩＳモジュール内に含まれるカメラシステムによって基板から取得されたマルチスペクトルバンド値を較正するためのシステム及び方法の様々な実施形態を提供する。マルチスペクトルバンド値は、それぞれ対応するスペクトルバンド（すなわち波長のバンド）にわたって取得される積分強度であり得る。したがって、例えば、赤色、緑色及び青色のスペクトルバンドは、それぞれ関連付けられたスペクトルバンド値を有することができ、その値は、その波長のバンドについて検出された強度である。以下でより詳細に説明するように、本明細書に開示される較正方法は、所定のパターンの厚さ変化又は色変化を有するテストウェハーを使用して、マルチスペクトルバンドオフセット値を生成し得る。基板から取得されたマルチスペクトルバンド値にマルチスペクトルバンドオフセット値を適用して、複数のＷＩＳモジュール内に含まれるカメラシステム同士の間のスペクトル応答性の差を補償する、較正されたマルチスペクトルバンド値を生成することができる。一実施形態では、マルチスペクトルバンド値は、赤色、緑色及び青色（ＲＧＢ）値である。

【0012】

本明細書に記載されるように、基板からスペクトル値を取得するためにカメラシステムが提供される。本明細書で利用されるカメラ及び技術は、マルチスペクトルイメージングカメラ及び技術であり得るか、又は更にハイパースペクトルイメージングカメラ及び技術であり得る。そのようなカメラ及び技術は、マルチスペクトルバンドからスペクトル情報を取得することができ、スペクトルバンドは、１つ以上の波長であり得る。１つの例示的な実施形態では、カメラ及び技術は、従来の可視の赤色、緑色、青色（ＲＧＢ）スペクトル情報をキャプチャし得る。以下で論じるように、ＲＧＢ技術は、単に例示的なスペクトルバンドとして利用される。しかしながら、これは、単なる例示であり、技術及び装置は、他の可視及び非可視バンドにおけるスペクトル情報に同様に適用可能であることが認識されるであろう。したがって、いくつかの例では、特定のＲＧＢ帯域が与えられるが、全ての例は、他のスペクトルバンドの情報を用いて利用され得る。更に、ＲＧＢの例は、３つの帯域のスペクトル情報を提供するが、本明細書で説明する手法は、４つ以上又は３つ未満の帯域の情報に適用できることが認識されるであろう。更に、帯域は、狭帯域（１つの波長でさえある）又は広帯域であり得、例えば広ＲＧＢ帯域などであるが、これらに限定されない。更に、本明細書で使用される用語「カメラ」は、可視スペクトル情報を収集する光学センサに限定されない。むしろ、用語「カメラ」は、スペクトルイメージング情報を収集する任意の光学検出器を指す。利用されるカメラは、多様な光学検出器、例えばマルチスペクトルカメラ（ハイパースペクトルカメラのサブセットを含む）、従来の可視光カメラ及び複数の波長に関するスペクトル情報を提供する他のカメラのいずれかであり得る。使用され得る例示的なカメラには、２０２０年５月２１日に出願されたＣｈｅｎらによる「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ ｏｆ ａ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｕｓｉｎｇ Ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ」という名称の米国特許出願公開第１６／８８００３４号明細書及び２０２０年５月２１日に出願されたＣｈｅｎらによる「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ ｏｆ ａ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｕｓｉｎｇ Ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ」という名称の米国特許出願公開第１６／８８００４２号明細書に開示されている光学検出器が含まれ、これらの両方の開示は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。

【0013】

上述したように、ウェハー検査システムは、多くの場合、基板処理システム内での１つ以上の処理ステップの実施中又は実施後に基板（例えば、半導体ウェハー）を検査するために使用される。例えば、ＷＩＳは、ウェハーの表面に塗布された層の膜厚（ＦＴ）を、ウェハーが塗布後ベーク（ＰＡＢ）作業を受けて、層が硬化するか又は固まった後に決定することができる。別の例では、ＷＩＳは、ウェハー上に形成された構造の限界寸法（ＣＤ）を、ウェハーが現像されて構造が形成された後に決定することができる。

【0014】

いくつかのウェハー検査システム（ＷＩＳ）モジュールは、カメラを使用して基板上の色差を監視し、色差を膜厚（ＦＴ）又は限界寸法（ＣＤ）値に関連付ける。残念ながら、カメラに依存する現在のＷＩＳモジュールは、同じ層又は同じウェハーを検査する場合でも、常に均一な検査結果を生成するとは限らない。例えば、２つの類似しているが、別個のＷＩＳモジュールは、ＷＩＳモジュール同士の間のハードウェアの差（例えば、光源のスペクトル／強度の差、カラーセンサのスペクトル応答性の差、ウェハーの傾きの差、曲面鏡の差）に起因して、同じフィルム及び／又は同じ基板の色を異なって解釈する場合がある。これらの差に起因して、共通モデル（例えば、基板上で検出された色差を特定の材料に対するＦＴ又はＣＤに関連付けるか又は変換する単一の数学モデル）を、その材料を検査する全てのＷＩＳモジュールに適用することは、困難である。

【0015】

所与の材料に対して色差をＦＴ又はＣＤに変換するために使用される共通モデルに線形オフセット（例えば、単一の色オフセット）を適用することにより、複数のＷＩＳモジュールのスペクトル出力を較正する試みがなされてきた。残念ながら、共通モデルに単一のカラーオフセットを適用すると、依然として、モジュールにおいて使用されるカメラシステムのスペクトル応答性の差に起因して、複数のＷＩＳモジュールにわたって均一な検査結果を生成することができない。例えば、２つの別々のカメラシステムのＲＧＢスペクトル出力を、ウェハー上に形成された二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）層の厚さの変化と比較すると、緑色（及び赤色）スペクトル波長に対するよりも青色スペクトル波長に対して、カメラシステムのスペクトル応答性の極めて大きい不一致が検出され得る。更に、カメラシステムのスペクトル応答性の不一致も材料によって変化する。これにより、共通モデルに単一のカラーオフセットを適用することによって複数のＷＩＳモジュール同士の間で均一な検査結果を実現することは、困難である。

【0016】

本開示は、複数のＷＩＳモジュールを較正するためのシステム及び方法の様々な実施形態を提供し、各ＷＩＳモジュールは、ＷＩＳモジュール内に配置された基板から赤色、緑色及び青色（ＲＧＢ）値を取得するように構成されたカメラシステムを含む。更に、カメラシステムからＲＧＢ値を受信するためにコントローラが結合され、コントローラは、カメラシステムから受信されたＲＧＢ値に複数のＲＧＢオフセット値を適用して、複数のＷＩＳモジュール内に含まれるカメラシステム同士の間のスペクトル応答性の差を補償する、較正されたＲＧＢ値を生成するように構成される。較正されたＲＧＢ値が生成されると、較正されたＲＧＢ値に共通モデルを適用して、基板上で検出された色差を膜厚（ＦＴ）又は限界寸法（ＣＤ）値に変換することができる。

【0017】

図１は、（半導体ウェハーなどの）基板の１つ以上の特性を、基板を処理するために１つ以上の処理ステップ（例えば、コーティングプロセス、ベークプロセス、現像プロセスなど）が実施された後に監視するために使用され得るウェハー検査システム（ＷＩＳ）モジュール１００の一実施形態を示す。より具体的には、図１は、基板上の色差を監視するためのカメラシステム１０８と、カメラシステムによって検出された色差を膜厚（ＦＴ）又は限界寸法（ＣＤ）値に関連付けるコントローラ１１０とを使用する、ＷＩＳモジュール１００の一実施形態を示す。

【0018】

いくつかの実施形態では、ＷＩＳモジュール１００は、基板処理システム内で基板が処理されるときに基板を検査するために、基板処理システム内に一体化され得る。他の実施形態では、ＷＩＳモジュール１００は、基板処理システムの外側に配置されたスタンドアロンモジュールであり得る。しかしながら、図１に示すＷＩＳモジュール１００は、単なる例示であることと、本明細書に記載される方法を使用して、基板上の色差を監視するためのカメラシステムと、色差を膜厚（ＦＴ）又は限界寸法（ＣＤ）値に関連付けるコントローラとを利用するＷＩＳモジュールの他の実施形態を較正できることとが認識されるであろう。

【0019】

図１に示すように、ＷＩＳモジュール１００は、外壁１０２によって境界が定められ、基板（例えば、ウェハー）１０６が検査のためにＷＩＳモジュール内に配置される間、基板を支持するための支持構造体１０４を含む。カメラシステム１０８は、ＷＩＳモジュール１００内に配置される。いくつかの実施形態では、図１に示すように、カメラシステム１０８は、カメラシステム１０８の視野（ＦＯＶ）が基板１０６の上面全体をキャプチャするように、外壁１０２の内面に結合され、基板１０６の上方でセンタリングされ得る。しかしながら、図１に示すカメラ位置は、単なる一例であることと、他の実施形態では、カメラシステム１０８は、代わりに、ＷＩＳモジュール１００内に配置され得ることとが認識されるであろう。更に、ミラー又は他の光学系を利用して、ＷＩＳモジュールの他の場所に配置され得るカメラシステムに画像を導き得る。例えば、図１のカメラの位置にミラーを配置して、図１の基板１０６の平面に平行な平面に配置されたカメラに画像を導くことができる。

【0020】

カメラシステム１０８は、一般に、光源及び光受容センサを含み得る。しかしながら、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）画像センサカメラ、相補的金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）画像センサカメラ、Ｎ型金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）画像センサカメラ、インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ）画像センサカメラ、インジウムアンチモン（ＩｎＳｂ）画像センサカメラなどを含むが、これらに限定されない多様なカメラシステムが利用され得ることに留意されたい。

【0021】

カメラシステム１０８内に含まれる光源は、典型的には、可視スペクトルを有する光源であり得るか、又は波長がより長い光源であり得る。例えば、可視スペクトル、近赤外（ＮＩＲ）、短波赤外（ＳＷＩＲ）及び中波赤外（ＭＩＲ）の光源は、基板１０６の表面を照射するためにカメラシステム１０８内で使用され得る例示的な光源を表す。

【0022】

カメラシステム１０８の光受容センサ（例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、ＮＭＯＳなど）は、基板１０６の表面から反射された光を検出し、検出された光を生のＲＧＢ値のラインスキャン又はマトリックスに変換する。カメラシステム１０８から出力されたＲＧＢ値は、更なる処理のためにコントローラ１１０に提供される。

【0023】

コントローラ１１０は、一般に、記憶されたプログラム命令及び／又はデータを有するコンピュータ可読媒体１１２と、コンピュータ可読媒体１１２内に記憶されたプログラム命令を実行するためのプロセッサ１１４とを含み得る。図１に示すように、コンピュータ可読媒体１１２内に記憶されたプログラム命令及び／又はデータは、共通モデル１１６及び少なくとも１つのＲＧＢオフセットテーブル１１８の１つ以上を含み得る。いくつかの実施形態では、別々の共通モデル１１６及び別々のＲＧＢオフセットテーブル１１８は、様々な異なる材料及び／又は層に対してコンピュータ可読媒体１１２内に記憶され得る。例えば、分析は、様々な下層を伴う様々な上層を有する基板上で実施され得る。下層は、シリコン、アモルファスシリコン、ポリシリコン、二酸化ケイ素、他の酸化物、炭化ケイ素、他の炭化物、窒化ケイ素、他の窒化物などを含むが、これらに限定されない多様な層のいずれかであり得る。更に、下層に適用される上層の材料は、レジスト層、二酸化ケイ素層、反射防止コーティング（ＡＲＣ）層（底部反射防止コーティング又は上面反射防止コーティング）、シリコン反射防止層、スピンオンカーボン層、スピンオンガラス層などを含むが、これらに限定されない多様な層のいずれかであり得る。したがって、プログラム命令及びデータは、複数の共通モデル及び複数のＲＧＢオフセットテーブルを含み得、各共通モデル及び各ＲＧＢオフセットテーブルは、基板の異なる表面タイプに適用され得る異なる材料に対応する。

【0024】

いくつかの実施形態では、ＲＧＢオフセットテーブル１１８を生成するためのプログラム命令は、コンピュータ可読媒体１１２内にも記憶され、プロセッサ１１４によって実行され得る。代わりに、そのような処理は、ＷＩＳモジュール１００とは別のコントローラによって実施され得る。

【0025】

以下でより詳細に説明するように、コントローラ１１０は、特定の材料に関するＲＧＢオフセットテーブル１１８を、カメラシステム１０８から出力された生のＲＧＢ値に適用して、較正されたＲＧＢ値を生成し得る。較正されたＲＧＢ値が生成されると、コントローラ１１０は、較正されたＲＧＢ値に、対応する共通モデル１１６を適用して、基板１０６上で検出された色差を膜厚（ＦＴ）又は限界寸法（ＣＤ）値に変換し得る。カメラシステム１０８から出力されたＲＧＢ値に共通モデル１１６及びＲＧＢオフセットテーブル１１８を適用することにより、コントローラ１１０は、別々のＷＩＳモジュール内に含まれるカメラシステム同士の間のスペクトル応答性の差を補償し、したがって基板１０６に適用された所与の材料に対して均一な検査結果（例えば、均一なＦＴ値又はＣＤ値）が生成される。

【0026】

以下でより詳細に説明するように、所定のパターンの厚さ変化及び／又は色変化を有する１つ以上のテストウェハーを使用して、ＲＧＢオフセットテーブル１１８の１つ以上が生成され得る。本開示は、所定のパターンの厚さ変化及び／又は色変化を有するテストウェハー並びにそのようなテストウェハーを作製するための方法の様々な実施形態を企図する。そのような実施形態では、特定の材料を使用して作製されたテストウェハーを使用して、その材料に関するＲＧＢオフセットテーブル１１８を生成することができる。

【0027】

いくつかの実施形態では、テストウェハーを使用して、基板処理システムの同じトラック内（又はトラック同士の間）に含まれる複数のＷＩＳモジュールが較正され得る。他の実施形態では、テストウェハーを使用して複数のスタンドアロンＷＩＳモジュールを較正し得る。

【0028】

いくつかの実施形態では、基板が処理を受けている間（すなわち使用中）、テストウェハーがオンザフライ（on-the-fly）で作製され得る。他の実施形態では、テストウェハーは、１つ以上のＷＩＳモジュールを較正する必要が生じる前のある時点で作製され得る。例えば、事前に作製されたテストウェハーは、通常の自動較正ルーチンのためにスタンバイステーションにおけるトラックに載置され得、トラック同士の間の手動較正ルーチンのためにウェハーキャリア内に載置され得る。

【0029】

本明細書に記載されるプロセッサは、多様な形態で実現され得ることに留意されたい。一例では、プロセッサ１１４は、コンピュータであり得る。別の例では、プロセッサ１１４は、本明細書に記載される機能を提供するようにプログラムされた１つ以上のプログラム可能な集積回路を含み得る。例えば、１つ以上のプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）など）、プログラマブルロジックデバイス（例えば、コンプレックスプログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ））、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）など）及び／又は他のプログラム可能な集積回路（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）など）をソフトウェア又は他のプログラム命令でプログラムして、本明細書に記載されるプロセッサ１１４に関する機能性を実装することができる。

【0030】

ソフトウェア又は他のプログラム命令は、１つ以上の非一時的なコンピュータ可読媒体であるコンピュータ可読媒体１１２内に記憶させることができることと、ソフトウェア又は他のプログラム命令は、プロセッサ１１４によって実行されると、本明細書に記載されるプロセス、機能及び／又は性能をプロセッサに実行させることとに更に留意されたい。非一時的なコンピュータ可読媒体の例としては、コンピュータ可読メモリ（例えば、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリなど）及びコンピュータ可読記憶装置（例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＤＤ）、フロッピーディスク、ＤＶＤ、ＣＤ－ＲＯＭなど）が挙げられるが、これらに限定されない。他の変形形態も実現され得る。

【0031】

上述したように、本明細書で説明される較正方法は、テストウェハーを使用してＲＧＢオフセットテーブル１１８を生成する。いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるテストウェハーは、ウェハーにわたる所定のパターンの厚さ変化を有し得る（例えば、図２Ａ～図２Ｂを参照されたい）。他の実施形態では、テストウェハーは、ウェハーにわたる所定のパターンの色変化を有し得る（例えば、図３を参照されたい）。これらのテストウェハーを一連のＷＩＳモジュールに通すことにより、コントローラ１１０（又は別のプロセッサ）が、複数のＷＩＳモジュール同士の間の出力差を補償するＲＧＢオフセットテーブル１１８を構築することが可能になる。いくつかの実施形態では、コントローラ１１０（又は別のプロセッサ）は、テストウェハーを利用して、基板１０６に適用され得る複数の材料又は層のそれぞれに対して別々のＲＧＢオフセットテーブル１１８を作成し得る。

【0032】

所定のパターンの厚さ変化を有するテストウェハーを作製することができる多くの異なる方法が存在する。本開示は、所定のパターンの厚さ変化（例えば、ウェッジ、ラジアル、ステップ、凹状構造、凸状構造など）を有するテストウェハーを基板処理トラック内で作製するための少なくとも５つの異なる方法と、基板処理トラックを使用して、且つ基板処理トラックの外側にある追加のツール及び／又はプロセスを使用してテストウェハーを作製するための２つの異なる方法とを企図する。しかしながら、当業者は、所定のパターンの厚さ変化を有するテストウェハーを形成するために、本明細書に明示的に記述されない追加の方法がどのように使用され得るかを理解するであろうことが認識されるであろう。

【0033】

第１の実施形態では、リフト装置のプログラム可能なアレイを有するホットプレート（例えば、米国特許第９，９７８，６１８号明細書に記載されている）を使用して、テストウェハー上に所定のパターンのウェッジ（wedges）を作製することができる。第１の実施形態では、コーティングされたウェハーがホットプレート上に提供され、及びコーティングされたウェハーとホットプレートとの間にウェッジエアギャップが作製されて、ウェハーにわたる温度差をもたらす。ベーク（bake）エアギャップ条件の差に起因して、温度差は、ウェハーにわたる厚さ変化のパターン（例えば、ウェッジ）を生じさせる。第１の実施形態では、テストウェハーは、実質的にいかなる材料を使用しても作製され得る。そのような実施形態は、ベーク効果によるポリマーマトリックス中に残留している溶媒の差を直接包含する。更に、そのような実施形態は、温度に依存する架橋の量に基づいて厚さ変化が引き起こされ得る熱ベースの架橋材料の使用を包含し得る。

【0034】

第２の実施形態では、可変ノズル位置と組み合わされたマルチコート方法を使用して、テストウェハーにわたる所定のパターンの半径方向に依存する厚さ変化を作製することができる。図２Ａ及び図２Ｂは、半径方向に依存する厚さ変化を有するテストウェハー２００の一例を示す。例示を目的として図示するように、急激な厚さ変化が示されているが、厚さ変化は、急激でなくてもよいか、又は連続的で漸進的な変化であり得ることが認識されるであろう。可変ノズル位置の使用により、多様な方法を利用して、異なるコーティング厚さを有するテストウェハーを作製することができる。図２Ｃ～図２Ｈは、コーティングと溶媒の適用との両方に可変ノズル位置を使用する方法を示す。図２Ｉ～図２Ｌは、コーティングのためにのみ可変ノズル位置を使用する方法を示す。図２Ｍ～図２Ｎは、溶媒を適用するためにのみ可変ノズル位置を使用する方法を示す。

【0035】

図２Ｃ～図２Ｈに示すように、最初に、テストウェハーの中心に配置されたコーティングノズル２０５を使用して、テストウェハー２００に層２１２がスピンコーティングされ得る。スピンコーティングの毎分回転数（ＲＰＭ）は、標準ＲＰＭ値であり得る。次いで、図２Ｄに示すように、層２１２の一部を除去するために、溶媒ノズル２１０を用いて溶媒が適用され得る。図２Ｄに示すように、テストウェハー上に層２１２の一部分２１２Ａを残すように、溶媒ノズルは、中心からオフセットされ得る。この時点において、テストウェハーは、ベークプロセスを受け得る。次に、図２Ｅに示すように、テストウェハーの中心からオフセットされたコーティングノズル２０５を使用し、層２１２を形成するために使用されたものよりも高いＲＰＭを使用して、層２１２と異なる厚さの層２１４がテストウェハーに塗布され得る。次いで、図２Ｆに示すように、テストウェハー上の層２１４の一部分２１４Ａを残すように、図２Ｄに示すよりも溶媒ノズル２１０がなお更にオフセットされた状態で溶媒がテストウェハーに塗布され得る。次いで、更なるベークプロセスが実施され得る。次いで、図２Ｇに示すように、層２１２又は層２１４と異なる更に別の厚さの層２１６は、図２Ｅのオフセットよりも更に大きくテストウェハーの中心からオフセットされたコーティングノズル２０５を使用して、層２１４を形成するために使用されたものよりも更に高いＲＰＭにおいてテストウェハーに塗布され得る。テストウェハーは、再びベークプロセスを受け得る。異なる厚さの層２１２Ａ、２１４Ａ及び２１６の層並びに／又は層の一部分を有する、結果として得られたテストウェハー２００を図２Ｈに示す。図２Ｃ～図２Ｈの実施形態は、３回のコーティングステップに限定されず、むしろ、プロセスは、より多くの別々のコーティングステップを利用して、テストウェハーにわたるより多くの厚さ変化を提供し得ることが認識されるであろう。

【0036】

図２Ｉ～図２Ｌは、連続層を形成するための、コーティングノズル２０５を移動させることによってテストウェハー上に厚さ変化を形成する例示的な方法を示す。そのような実施形態では、コーティングは、加算的（additive）であり、その結果、テストウェハーにわたって中心からエッジまで凹状プロファイルが得られる。図に示すように、コーティングノズル２０５は、層２２０を形成するためにセンタリングされ得る。次いで、ベークプロセスが実施され得る。次いで、図示するように、コーティングノズルを漸進的に移動させて、各層２２２、２２４及び２２６が形成され得る（各層が形成された後にベークが続く）。

【0037】

図２Ｍ～図２Ｎは、溶媒ノズル２１０の移動に基づく技術を示す。図２Ｍ～図２Ｎの実施形態では、プロセスは、減算的（subtractive）であり、その結果、テストウェハーにわたって中心からエッジまで凸状プロファイルが得られる。図２Ｍに示すように、テストウェハーは、層２３０でコーティングされる。次いで、図２Ｎに示すように、溶媒ノズルが、移動矢印２４０によって示すように中心位置からエッジ位置に移動する間、溶媒ノズル２１０から溶媒が適用される。溶媒をそのように適用する結果、図示するような厚さプロファイルの漸進的な変化を有する層２３０Ａがもたらされ得る。

【0038】

第３の実施形態では、現像液又はエッチャント（例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）又は溶媒）及び線形スキャン低インパクトパドル方法を使用して、テストウェハー上に所定のパターンの厚さ変化（例えば、ウェッジ）を作製することができる。例示的な実現形態では、ＴＭＡＨがリンスで除去される前に、標準（例えば、２．３６％）又はより高い濃度のＴＭＡＨを材料との可変現像接触時間（例えば、ノズルスキャン速度によって定義される）と組み合わせることができる。別の例示的な実現形態では、溶媒を同様の線形スキャン低インパクトパドル方法で使用して、テストウェハー上に所定のパターンの厚さ変化を作製することができる。第３の実施形態では、様々な異なる材料を使用することができるが、各材料に若干のレシピ最適化（例えば、ノズルスキャン速度）を利用し得る。

【0039】

第４の実施形態では、テストウェハーは、ステッパ／スキャナ上で露光され得、テストウェハー上で露光されるドーズ量（doses）は、レジストに対して０～Ｅｏ（クリアするためのエネルギー）で変化する。この実施形態では、部分的なサブＥｏ（クリアするためのエネルギー）露光を使用して、所定のパターンの厚さ変化を作製することができる。例えば、コーティングされる材料及び使用される露光技術に応じて、元のコーティング厚さの０～１００％の異なる厚さ変化が得られ得る。例示的な実現形態では、ウェハーエッジ露光（ＷＥＥ）システムを使用して、変化するレジスト厚さを有するテストウェハーを作製することができる。ＷＥＥシステムでは、例えば、ハードウェア（例えば、低速回転中にアパーチャサイズを変化させることにより）又はプログラムされたステップ反射防止コーティング（ＡＲＣ）露光プロセスにより、可変エッジ露光を実施することができる。ＷＥＥシステムで処理されると、テストウェハーは、露光後ベーク（ＰＥＢ）プロセス、その後の現像（ＤＥＶ）プロセスを受けることができる。可変露光と共にＤＥＶプロセスを使用する場合、０～１００％の全範囲にわたる厚さ変化が得ることができる。現像プロセスがない場合、露光の脱保護事象からの副生成物のガス放出に起因して、厚さ変化は、依然として膜厚の最大２０％の損失を引き起こし得る。かなりの数の厚さステップ／バリエーションがテストウェハー上に作製されることを確実にするために、ＤＥＶプロセスにおいて希釈現像液を使用して、露光領域の溶媒和プロセスを遅ら得る。このような方法は、レジスト材料に特に適している。露光に基づく架橋を有するＡＲＣプロセスでは、厚さへの架橋の影響は、架橋副生成物のガス放出の有無に関する性質に依存し得る。典型的には、副生成物がガス放出しない場合、最大１５％の膜厚損失が生じ得、架橋の割合に応じて副生成物がガス放出し得る場合、５０％以上の膜厚損失が生じ得る。

【0040】

第５の実施形態では、他のトラックベースの露光システムを使用して、例えばレジスト層において所定のパターンの厚さ変化を作製することができる。様々な露光波長の使用を含む様々な機構を利用することができる。例えば、そのようなシステムを使用して、大部分ではないにしてもいくつかの材料に対して、架橋、酸化、結合破壊又は脱保護を介して、パターン化された厚さ変化をテストウェハー上に作製することができる。いくつかの実施形態では、１７２ｎｍ（ナノメートル）及び３６５ｎｍなどの２つの露光波長を使用し得るが、中紫外線範囲までの他の波長も知られている。一実施形態では、酸化及び／又は結合破壊機構が利用され得る。この実施形態では、短波長ＵＶ光（例えば、ピーク値１７２ｎｍ）を使用して、有機物質における結合を破壊することができる。空気中では、オゾンの更なる生成により、これらの汚染物質が酸化されて二酸化炭素及び水になる。別の機構では、架橋が利用される。例えば、一部の架橋触媒は、１７２ｎｍで反応し得る。他の架橋触媒は、深紫外線及び中紫外線の波長に合うように調整され得る。更に、脱保護機構は、典型的には、光酸発生剤（ＰＡＧ）吸収に基づいて誘起され得る。ＰＡＧは、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、３６５ｎｍの波長に合うように調整される。トラックベースシステムの一例では、露光バーの下をスキャンするステージを有するラインバー露光を利用することができる。このシステムでは、（とりわけ）スキャン速度を使用して、プログラムに基づいて、スキャンにわたって露光線量を制御／誘導し、スキャン方向に勾配を形成することができる。線形スキャンステージ露光システムを有する単一のランプ（lamp）及び／又はマルチランプ露光システムを使用して、テストウェハーを１７２ｎｍ付近で露光することができる。例示的な実現形態では、これらのシステムの１つ以上を使用して、例えばスキャン速度（線形スキャンステージ露光システムを有する単一のランプの場合）又はランプ電力構成（マルチランプ露光システムの場合）を介して可変酸化を実現することができる。これらの実施形態では、膜厚変化は、露光時間に応じて元の膜厚の０～１００％であり得る。架橋に基づく膜厚損失は、架橋副生成物のガス放出の有無に関する性質に依存する。典型的には、副生成物がガス放出しない場合、最大１５％の膜厚損失が見られ得、誘起された架橋の割合に応じて副生成物がガス放出し得る場合、５０％以上の膜厚損失が生じ得る。現像プロセスなしの脱保護の場合、脱保護レベルの変化により、脱保護事象からの副生成物のガス放出に関連して０～２０％の膜厚損失が生じ得るが、現像ありでは、同じ脱保護レベルにおいて０～１００％の膜厚損失を生じさせ得る。

【0041】

最初の５つの実施形態では、基板処理トラック内の（インサイチュの（in-situ to））システム／処理モジュールを使用して、テストウェハー上に所定のパターンの厚さ変化を作製するための方法を説明してきた。次の一連の実施形態では、基板処理トラック並びに基板処理トラックの外部にある追加のツール及びプロセスを使用して、テストウェハー上において、所定のパターンのプログラムされた厚さ変化を作製するための方法が説明される。

【0042】

第６の実施形態では、細かい段階状のオープンフレームドーズステッピングでレジストがコーティングされたテストウェハーは、ステッパ／スキャナで露光され得、この場合、テストウェハー上に露光されるドーズは、レジストに対して０～Ｅｏ（クリアするためのエネルギー）で変化し、その後、ＰＥＢ及びＤＥＶ処理を行って、テストウェハーにわたる所定のパターンの段階状の厚さ変化が作製される。最も単純な形態では、第６の実施形態で作製されたテストウェハーは、ミアンダ状（meander）のドーズでの露光プロセスとして露光され得る。しかしながら、ＷＩＳの光学的な系統的効果が複数のＷＩＳモジュールについてのＲＧＢオフセット決定に影響を及ぼすことを防止するために、ランダムで細かいオープンフレームドーズステッピングプロセスが場合により好ましい。この方法は、追加の処理なしでレジスト材料に適用することができる。

【0043】

第７の実施形態では、第６の実施形態に従って作製されたテストウェハーは、その後の処理を受けることができる。例えば、第６の実施形態で作製されたレジストは、同様の段階状の厚さ変化を他の関心のある材料に転写するためのマスキング層として機能し得る。

【0044】

本開示は、所定のパターンの色変化を有するテストウェハーを作製することができる方法も企図する。例えば、カラープリンタ技術及び低粗さ基板（例えば、ポリエチレン）を使用して、図３に示すようなカラー印刷されたテストウェハー３００を作製することができる。この実施形態では、カラープリンタを使用して、カラー印刷されたテストウェハー３００上に異なる色サンプルが転写され得る。色サンプルは、広範囲の色をカバーし得る。一例では、色の範囲は、可視スペクトルの色をカバーし得、なぜなら、一般的なカメラシステムは、そのような範囲に応答するからである。広範囲のカラーパレットを使用すると、広範囲のスペクトル反射率の結果に対応する色がもたらされ得、この色は、様々な厚さを有する様々な材料（及び様々な下層）が形成し得るものである。そのようなカラーパレットにより、カメラを較正して戻すことができるグラウンドトゥルースカラー（カラーパレットの作成における変動が殆どないと想定して）を確立することができる。較正後、ＷＩＳモジュールにわたってグラウンドトゥルースカラーが同じように観察される場合、その材料に関するスペクトル反射率の結果は、異なるＷＩＳモジュールにわたって同様に見え得る。図３のカラーパレットは、全て異なる色であり得る。代替的な実施形態では、基板の位置に依存し得るシステム変動に起因するスペクトル変動を検出することができるように、同じカラーパレットが基板にわたって異なる位置で繰り返され得る。

【0045】

特定の材料（例えば、ＳｉＯ_２）に対するテストウェハーが作製された後、このテストウェハーは、例えば、ＷＩＳモジュール１００などの一連のＷＩＳモジュールを通されて、ＲＧＢオフセットテーブル１１８が作成され、その材料を含む基板１０６を検査するとき、このＲＧＢオフセットテーブルを使用して、各ＷＩＳモジュールによって生成された生のＲＧＢ値を較正することができる。テストウェハーが所与のＷＩＳモジュール１００内に配置される間、テストウェハーから反射された光がカメラシステム１０８によって検出され、生のＲＧＢ値のラインスキャン又はマトリックスに変換され、これがコントローラ１１０に提供される。コントローラ１１０は、各ＷＩＳモジュールから、テストウェハーに関して取得されたＲＧＢ値を受信し、テストウェハーに関して取得されたＲＧＢ値を、サンプルウェハー（例えば、半導体処理システムによって処理された又は半導体処理システム内で処理されているウェハー）に関して取得されたＲＧＢ値と比較して、各カラーチャネル（赤色、緑色、青色）に関するオフセット値を決定する。

【0046】

いくつかの実施形態では、コントローラ１１０は、テストウェハー及びサンプルウェハーから取得されたＲＧＢ値の３Ｄ散布図を生成し、３Ｄ散布図の各カラーセルに含まれる、テストウェハーに関するＲＧＢ値を平均化し、且つサンプルウェハーに関するＲＧＢ値を平均化することにより、ＲＧＢ値を比較することができる。平均ＲＧＢ値が決定されると、各カラーチャネル（赤色、緑色及び青色）に関するオフセット値（例えば、デルタ又は比率など）は、以下の式に従って計算される。

【数1】

【0047】

上記の式では、各色チャネルに関するオフセット値（例えば、Ｒ_{ｄｅｌｔａ}又はＲ_{ｒａｔｉｏ}）は、３Ｄ散布図の各カラーセル内における、テストウェハー（Ｒ_ｔｅｓｔ）に関するＲＧＢ値と、サンプルウェハー（Ｒ_{ｓａｍｐｌｅ}）に関するＲＧＢ値との間の差（ｄｅｌｔａ）又は比率を決定することによって計算することができる。Ｒチャネルに関してのみ示されているが、同様の式を使用して、Ｇチャネル及びＢチャネルに関するオフセット値（例えば、Ｇ_{ｄｅｌｔａ}又はＧ_{ｒａｔｉｏ}及びＢ_{ｄｅｌｔａ}又はＢ_{ｒａｔｉｏ}など）を計算できることに留意されたい。いくつかの実施形態では、補間法（例えば、線形、スプライン、シェパード、クリギングなど）をデータに適用することができる。補間法を使用すると、設定された数の個別のカラーパレットカラーから連続的なカラー応答を作成することが可能になる。したがって、テストウェハーにおける色の数は、モデルがサポートする基板上で検出される色の数より少なくてもよい。

【0048】

特定の材料に関するＲＧＢオフセット値が決定されると、それらは、各ＷＩＳモジュール内にＲＧＢオフセットテーブル１１８として記憶され、テストウェハー上に設けられたものと同じ材料を含む基板１０６を検査するとき、その後、ＷＩＳモジュールによって取得されたＲＧＢ値を較正するために使用され得る。しかしながら、ＲＧＢオフセット値の記憶は、ＷＩＳモジュールの外部、例えば別々の接続されたコンピューティングユニット又は処理ユニットでも行われ得る。その後、特定の材料を含む基板１０６がＷＩＳモジュール１００内に提供される場合、その材料のＲＧＢオフセットテーブル１１８を使用して、カメラシステム１０８によって基板１０６から取得された生のＲＧＢ値を較正することができる。少なくとも１つの共通モデル１１６を、カメラシステム１０８から受信された生のＲＧＢ値ではなく、較正されたＲＧＢ値に適用することにより、コントローラ１１０は、別々のＷＩＳモジュール内に含まれるカメラシステム同士の間のスペクトル応答性の差を補償し、したがって基板１０６に適用された所与の材料に対して均一な検査結果（例えば、均一なＦＴ値又はＣＤ値）が生成される。

【0049】

いくつかの実施形態では、ＲＧＢオフセットテーブル１１８内に記憶されたＲＧＢオフセット値を、基板１０６から取得された生のＲＧＢ値に適用して、ＲＧＢパラメータ空間内の任意の位置に対して較正されたＲＧＢ値を生成することができる。例えば、較正された赤色値は、以下の式に従って計算することができる。
Ｒ_{ｃａｌｉｂｒａｔｅｄ}＝Ｒ_{ｓａｍｐｌｅ}＋Ｒ_{ｄｅｌｔａ}（Ｒ_{ｓａｍｐｌｅ}，Ｇ_{ｓａｍｐｌｅ}，Ｂ_{ｓａｍｐｌｅ}）
Ｒ_{ｃａｌｉｂｒａｔｅｄ}＝Ｒ_{ｓａｍｐｌｅ}×Ｒ_{ｒａｔｉｏ}（Ｒ_{ｓａｍｐｌｅ}，Ｇ_{ｓａｍｐｌｅ}，Ｂ_{ｓａｍｐｌｅ}）

【0050】

ここでも、Ｒ値について示されているが、同様の式を使用して、ＲＧＢパラメータ空間内の任意の位置においてＧ値及びＢ値を較正できることに留意されたい。

【0051】

図４は、本明細書に記載される較正技術を実装する方法の一実施形態を示す。より具体的には、図４は、所定のパターンの厚さ変化又は色変化を有するテストウェハーを使用して、ウェハー検査システム（ＷＩＳ）モジュールによって生成されたＲＧＢ値を較正する方法４００の一実施形態を示す。厳密に限定するわけではないが、図４に示す方法を使用して、基板処理システム内に一体化され得る複数のＷＩＳモジュール及び／又は基板処理システムに結合されたスタンドアロンＷＩＳモジュールを較正し得る。上述したように、各ＷＩＳモジュールは、一般に、ＷＩＳモジュール内に配置されたテストウェハー、サンプルウェハー又は基板から赤色、緑色及び青色（ＲＧＢ）値を取得するためのカメラシステム１０８と、ＲＧＢ値を受信及び較正するように結合されたコントローラ１１０とを含み得る。

【0052】

図４に示す方法は、単なる例示に過ぎず、追加の方法は、本明細書に記載される技術を利用できることが認識されるであろう。記載されたステップは、排他的であることを意図しないため、図４に示す方法に追加のステップを追加できることを更に留意されたい。その上、ステップの順序は、異なる順序が生じ得、且つ／又は様々なステップが組み合わされて若しくは同時に実施され得るため、図４に示す順序に限定されない。更に、本明細書で提供される技術は、図４のステップのいくつかを省略し得る。

【0053】

図４に示すように、いくつかの実施形態では、方法４００は、テストウェハーを複数のＷＩＳモジュールに通して、ＷＩＳモジュールの各々を通されたテストウェハーに関するＲＧＢ値を取得することによって開始し得る（ステップ４１０において）。テストウェハーは、テストウェハーにわたる所定のパターンの厚さ変化又は色変化を含むウェハーである。ステップ４２０において、方法４００は、テストウェハーから取得されたＲＧＢ値を、サンプルウェハーから取得されたＲＧＢ値と比較して、赤色、緑色及び青色（ＲＧＦ）オフセット値を決定する。ステップ４３０において、ＲＧＢオフセット値は、少なくとも一時的に各ＷＩＳモジュール内に記憶される。

【0054】

ステップ４４０において、基板は、ＷＩＳモジュールの少なくとも１つの中に提供されて、基板に関するＲＧＢ値が取得される。ステップ４５０において、ステップ４２０において決定されたＲＧＢオフセット値は、ステップ４４０において基板から取得されたＲＧＢ値に適用されて、較正されたＲＧＢ値が生成され、これが、複数のＷＩＳモジュール内に含まれるカメラシステム同士の間のスペクトル応答性の差を補償する。ステップ４６０において、較正されたＲＧＢ値に共通モデルが適用されて、基板上で検出された色差が膜厚（ＦＴ）又は限界寸法（ＣＤ）値に変換される。共通モデルを、ステップ４１０において取得した生のＲＧＢ値ではなく、ステップ４５０において生成された較正されたＲＧＢ値に適用することにより、方法４００は、別々のＷＩＳモジュール内に含まれるカメラシステム同士の間のスペクトル応答性の差を補償し、したがって基板に適用された所与の材料に対して均一な検査結果（例えば、均一なＦＴ値又はＣＤ値）が生成される。

【0055】

上述したように、いくつかの実施形態では、図４の全てのステップよりも少ないステップを利用し得る。例えば、ウェハー検査システム（ＷＩＳ）モジュールによって生成されたＲＧＢ値を較正するために、１つの例示的な方法を使用し得、ＷＩＳモジュールは、ＷＩＳモジュール内に配置されたテストウェハー、サンプルウェハー又は基板から赤色、緑色及び青色（ＲＧＢ）値を取得するように構成されたカメラシステムと、ＲＧＢ値を受信及び較正するように結合されたコントローラとを含む。この方法は、図４のステップ４４０及びステップ４５０のみを含み得る。

【0056】

いくつかの実施形態では、方法４００は、（ステップ４１０において）テストウェハーを通す前に、所定のパターンの厚さ変化を有するテストウェハーを作製し得る。所定のパターンの厚さ変化を有するテストウェハーは、上述した方法のいずれかを使用して作製され得る。

【0057】

例えば、第１の実施形態では、所定のパターンの厚さ変化を有するテストウェハーは、コーティングされたテストウェハーを、リフト装置のプログラム可能なアレイを有するホットプレート上に提供することと、コーティングされたテストウェハーとホットプレートとの間にウェッジエアギャップを作製して、コーティングされたテストウェハーにわたる温度差をもたらすことであって、テストウェハーにわたる所定のパターンのウェッジを生じさせる、もたらすこととによって作製され得る。第２の実施形態では、所定のパターンの厚さ変化を有するテストウェハーは、可変ノズル位置と組み合わされたマルチコート方法を使用して、テストウェハーにわたる所定のパターンの半径方向に依存する厚さ変化を作製することによって作製され得る。第３の実施形態では、所定のパターンの厚さ変化を有するテストウェハーは、現像剤又は溶媒との可変現像接触時間と組み合わされた線形スキャン低インパクトパドル方法を使用して、テストウェハー上に所定のパターンのウェッジを作製することによって作製され得る。第４の実施形態では、上述したように、所定のパターンの厚さ変化を有するテストウェハーは、可変エッジ露光、それに続く露光後ベーク（ＰＥＢ）プロセス及び現像（ＤＥＶ）プロセスを使用して、テストウェハーで使用される特定の方法及び材料に応じて元の膜厚の０～１００％の所定のパターンを作製することによって作製され得る。第５の実施形態では、所定のパターンの厚さ変化を有するテストウェハーは、架橋、酸化、結合破壊又は脱保護機構に関して上述したように、線形スキャンステージ露光システムを有する単一のランプ又はマルチランプ露光システムを使用して、テストウェハーで使用される特定の方法及び材料に応じて元の膜厚の０～１００％の所定のパターンの所定のパターンを作製することによって作製され得る。第６の実施形態では、所定のパターンの厚さ変化を有するテストウェハーは、ステッパ／スキャナを使用して、オープンフレームドーズステッピングでレジストがコーティングされたテストウェハーを露光し、その後、露光後ベーク（ＰＥＢ）プロセス及び現像（ＤＥＶ）プロセスを行って、テストウェハー上に所定のパターンの段階状の厚さ変化を作製することによって作製され得る。

【0058】

他の実施形態では、方法４００は、（ステップ４１０において）テストウェハーを通す前に、所定のパターンの色変化を有するテストウェハーを作製し得る。例えば、所定のパターンの色変化を有するテストウェハーは、図３に示すように、カラープリンタを使用していくつかの異なる色サンプルをテストウェハー上に転写又は印刷することによって作製され得る。

【0059】

いくつかの実施形態では、方法４００は、基板が処理を受けている間、テストウェハーをオンザフライで作製し得る。他の実施形態では、テストウェハーは、事前に作製され、通常の自動較正ルーチンのためにスタンバイステーションに格納され得るか、又は手動較正ルーチンのためにウェハーキャリアに格納され得る。

【0060】

上述したように、本明細書で利用されるカメラ及び技術は、マルチスペクトルイメージングカメラ及び技術であり得るか、又は更にハイパースペクトルイメージングカメラ及び技術であり得る。そのようなカメラ及び技術は、マルチスペクトルバンドからスペクトル情報を取得することができ、スペクトルバンドは、１つ以上の波長であり得る。上述したいくつかの例示的な実施形態では、カメラ及び技術は、従来の可視の赤色、緑色、青色（ＲＧＢ）スペクトル情報をキャプチャし得る。ＲＧＢ技術は、単に例示的なスペクトルバンドとして利用される。しかしながら、これは、単なる例示であり、技術及び装置は、他の可視及び非可視バンドにおけるスペクトル情報に同様に適用可能であることが認識されるであろう。したがって、いくつかの例では、特定のＲＧＢ帯域が与えられるが、全ての例は、他のスペクトルバンドの情報を用いて利用され得る。更に、ＲＧＢの例は、３つの帯域のスペクトル情報を提供するが、本明細書で説明する手法は、４つ以上又は３つ未満の帯域の情報に適用できることが認識されるであろう。更に、帯域は、狭帯域（１つの波長でさえある）又は広帯域であり得、例えば広ＲＧＢ帯域などであるが、これらに限定されない。利用されるカメラは、多様な光学センサ、例えばマルチスペクトルカメラ（ハイパースペクトルカメラのサブセットを含む）、従来の可視光カメラ及び複数の波長に関するスペクトル情報を提供する他のカメラのいずれかであり得る。

【0061】

本明細書に開示される方法の実施形態は、液体分配ユニット、ベーキングユニット又は複合ベークモジュールなどの処理ユニット内で広範囲の基板が処理される前、その間又はその後に利用され得ることが認識されるであろう。基板は、基板のパターニングが望ましい任意の基板であり得る。例えば、一実施形態では、基板は、その上に１つ以上の半導体処理層（それらの全てが一緒に基板を構成し得る）が形成された半導体基板であり得る。したがって、一実施形態では、基板は、多様な構造及び層をもたらす複数の半導体処理工程が施された半導体基板であり得、それらの全てが基板処理技術において知られており、それらは、基板の一部と考えることができる。例えば、一実施形態では、基板は、その上に１つ以上の半導体処理層が形成された半導体ウェハーであり得る。

【0062】

本発明の更なる修正形態及び代替実施形態は、本明細書の記載を考慮して当業者に明らかになるであろう。したがって、本明細書の記載は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実施する方法を当業者に教示する目的のためのものである。本明細書に示され、且つ記載された本発明の形態及び方法は、現在好ましい実施形態として解釈されるべきであることを理解されたい。本明細書で例示及び記載されたものの代わりに均等な技術を使用することができ、本発明の特定の特徴は、他の特徴の使用とは無関係に利用することができ、これらは、全て本発明の本明細書の記載の利益を享受した後に当業者に明らかになるであろう。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図2F】

【図2G】

【図2H】

【図2I】

【図2J】

【図2K】

【図2L】

【図2M】

【図2N】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】