测量电子装置制造机器中移动叶片上的产品特性的方法和系统与流程

1.本说明书一般涉及控制电子装置制造中使用的系统(例如各种处理腔室) 的晶片(基板)产量的质量。更具体地，本说明书涉及在从处理腔室运输晶片 时对晶片的后处理光学检验。


背景技术：

2.现代材料的制造经常涉及各种沉积技术，例如化学气相沉积(cvd)或物 理气相沉积(pvd)技术，其中，一种或多种选定类型的原子沉积在由真空处 理(例如，沉积、蚀刻等)腔室提供的低或高真空环境中保持的晶片(基板) 上。以这种方式制造的材料可能包单晶、半导体膜、精细涂层和实际应用(例 如电子装置制造)中使用的许多其他物质。这些应用中的许多应用严重依赖于 处理腔室中生长的材料的纯度。对于维持腔室间环境的隔离并最小化其暴露于 环境大气和其中的污染物的需求，引发了样品操作和腔室检验的各种机械手技 术。提高此类机械手技术的精度、可靠性和效率提出了许多技术挑战，这些挑 战的成功解决对于电子装置制造的持续进步至关重要。鉴于对腔室制造产品质 量的要求不断提高，这一点尤为重要。


技术实现要素：

3.在一个实施方式中，公开了一种光学装置，具有第一光源以将第一光束引 导到产品的表面上的第一部位(location)，该产品正在从处理腔室运输。第一光 束用来在第一部位处产生第一反射光。光学装置进一步具有光学传感器。光学 传感器用来收集表示第一反射光的方向的第一数据和表示第一多个值的第二 数据，所述第一多个值表征第一多个波长中的对应一个波长处的第一反射光的 强度，第一多个波长的每个波长属于第一波长范围。光学装置进一步包括与光 学传感器通信的处理装置。处理装置用于使用第一数据确定产品的表面的位置 (position)，检索校准数据，并使用产品的表面的位置、第二数据和校准数据确 定表示产品的质量的第一特征。
4.在另一个实施方式中，公开了一种具有多个n个光源的光学装置，n个光 源中的每个光源用来将光束引导到正在从处理腔室运输的产品的表面上的多 个m个部位。n个光源中的每个光源用来在m个部位的每个部位处产生反射 光。该光学装置进一步具有多个n个光学传感器，n个光学传感器中的每个光 学传感器被构造为检测具有在多个n个波长范围的相应范围内的波长的光。n 个光学传感器中的每个光学传感器用于检测由n个光源中的相应一个光源在 产品的表面上的m个部位中的每个部位处产生的反射光。n个光学传感器中的 每个光学传感器进一步用来收集m个强度数据，其中m个强度数据中的每个 强度数据表示表征在m个部位中的相应一个部位处产生的反射光的强度的多 个值，反射光的强度对应于多个波长中的一个波长，其中多个波长中的每个波 长属于多个n个波长范围中的相应范围。光学装置进一步具有与n个光学传感 器中的每个光学传感器通信的处理装置。处理
装置用来使用来自n个光学传感 器中的每个光学传感器的m个强度数据来确定表示产品的质量的至少一个特 征。
5.在另一个实施方式中，公开了一种方法，该方法包括将由第一光源产生的 第一光束引导到产品的表面上的第一部位，该产品正在从处理腔室运输。第一 光束在第一部位处产生第一反射光。该方法进一步包括由第一光学传感器收集 表示第一反射光的方向的第一数据和表示第一多个值的第二数据，第一多个值 表征第一反射光在第一多个波长中的对应一个波长处的强度，第一多个波长中 的每个波长属于第一波长范围。该方法进一步包括使用由第一光学传感器获得 的第一数据确定产品的表面的位置。该方法进一步包括检索校准数据，并使用 产品的表面的位置、第二数据和校准数据确定表示产品的质量的第一特征。
附图说明
6.图1a示出能够支持对在移动叶片上运输的晶片的精确光学检验的制造机 器的一个示例性实施方式。
7.图1b示出在一个示例性实施方式中能够支持对在图1a的制造机器内的 移动叶片上运输的晶片的精确光学检验的电子模块。
8.图2示出受到由移动机械叶片(robot blade)运输的晶片的倾斜影响的光学 检验装置设置。
9.图3a示出采用衍射光栅的光学检验装置设置。
10.图3b示出受到由移动机械叶片运输的晶片的倾斜影响的图3a的光学检 验装置设置。
11.图4a描绘了发出范围从ir范围(800nm)到低至uv范围(200nm)的 光的典型光源的一个示例性光谱。
12.图4b示出在一个示例性实施方式中晶片倾斜对反射率测量的影响。
13.图5a示出能够支持对在移动叶片上运输的晶片的精确光学检验的光学检 验装置的一个示例性实施方式的俯视图。
14.图5b示出能够支持对在移动叶片上运输的晶片的精确光学检验的光学检 验装置的另一示例性实施方式。
15.图6a-图6c示出能够支持对在移动叶片上运输的晶片的精确光学检验的 光学检验装置的一个示例性实施方式的操作的侧视图。
16.图7示出能够支持对在移动叶片上运输的晶片的精确光学检验的光学检 验装置的光传输系统的示例性实施方式。
17.图8是对由移动叶片运输的晶片的精确光学检验的方法的一种可能的实 施方式的流程图。
18.图9描绘了根据本公开内容的一个或多个方面操作并且能够支持对在移 动叶片上运输的晶片的精确光学检验的示例处理装置的框图。
具体实施方式
19.在此公开的多个实施方式在晶片正在从处理腔室(可包括沉积腔室、蚀刻 腔室
等)传送时提供对处理过的晶片的非接触精密光学检验。例如，所公开的 多个实施方式可帮助精确地确定晶片的光学、物理和形态特性，例如它们的均 匀性、平滑度(smoothness)、厚度、折射率、反射率等，并提供一种不需要减 缓制造过程的高效质量控制工具。
20.机械手系统允许把要处理的晶片快速而高效地传输到处理腔室中，并从处 理腔室中自动取回已处理的晶片。机械手传输/取回系统大大提高了制造过程 的产量，但带来了一些特定的质量控制挑战。至少需要检查一些(理想情况下 是所有)处理过的晶片是否符合工艺规范。然而，(例如，随机地或在每个第n个晶片的处理之后)停止制造过程以测试不时输出的晶片具有许多缺点。因 此，与未经受相同测试的那些输出的晶片相比，被测试的晶片暴露于(例如， 测试腔室的)测试环境更长的时间段。这会在测试过程中引入固有的不精确性， 此外，还会导致晶片产量的不均匀性，其中未经测试的晶片可能具有与测试过 的晶片有些不同的特性(例如，由于更长地暴露给后处理环境而导致测试过的 晶片可能具有更多的污染物)。此外，停止制造过程然后重新启动制造过程， 即使是偶尔执行，也会降低晶片制造的速度。
21.产量不均匀、拖长时间暴露于测试环境以及减缓制造过程的问题可以通过 在晶片正在从处理腔室运输到装载/卸载时进行晶片测试(使用光学检验方法) 来解决。光学检验装置可具有光源和光学传感器，所述光源将光束引导至晶片 的表面上的一个或多个目标部位，并且所述光学传感器检测从表面反射的光并 获得对于宽范围波长λ的用于表面上的每个目标部位的反射率r(λ)数据。根据 所使用的光源和光学传感器，可以获得可见光、红外(ir)和紫外(uv)光 谱的一些部分的反射率数据。基于反射率数据，处理装置(例如，配备处理器 和存储器的计算系统)可以确定晶片的各种特征：来自晶片的晶片的均匀性(例 如，晶片厚度的均匀性)(通过比较晶片多个部位的反射率r(λ)、污染物的数 量(通过将反射率r(λ)与存储在存储器中的基准反射率进行比较)、晶片的表 面的平滑度(通过检测非镜面—漫反射—反射的程度)等。
22.因为可以在晶片正在移动时执行光学检验数据的收集，所以这种运动可能 引入误差，导致晶片的不精确表征。例如，由于机械叶片运动，晶片可能会经 历上-和-下(竖直)或左-和-右(水平)平行位移，以及围绕三个空间轴之一 的角度倾斜。例如，晶片可能会围绕机械叶片速度的水平方向(x方向，如图 2所示)发生倾斜
‑‑‑
滚动(roll)。晶片可能会围绕垂直于叶片速度的水平方 向(y方向)发生倾斜
‑‑‑
俯仰(pitch)。此外，晶片可能会经历围绕竖直方向 (z方向)的倾斜
‑‑‑
偏航(yaw)。如果没有精密仪器，任何这些平行位移和/ 或角倾斜都可能很小并且无法检测到。然而，需要高精度校准的光路仍然可能 受到倾斜和/或位移的显着影响。例如，如果晶片的厚度范围在1-100nm之间， 仅几埃的位移可能会导致确定反射率r(λ)或折射率n(λ)或任何其他可用于表征 晶片的光学量，例如反射率的偏振依赖性(dependence)、反射时偏振面的角度 旋转、发光强度(luminescence intensity)等时的重大错误。因此，在所需规格范 围内的晶片可能会错误地出现在规格范围之外。相反，运动误差可能掩盖晶片 超出规格的事实。
23.本公开内容的多个方面和多个实施方式解决了可以在晶片制造中使用的 光学检验技术的这个和其他缺点。本文描述了一种光学检验装置，能够测量晶 片在运输期间的光学响应，检测晶片位移/倾斜，并使用校准数据分析光学响 应以补偿检测到的位移。光学检验工具可以配备光源，以将入射光引导到晶片 的表面，并且可以进一步配备光传感器，以
检测从晶片反射的光。光源和光传 感器的操作可以与晶片的运动同步，使得入射光在一组预先确定的测试部位从 晶片反射，这些测试部位可以被选择以最大化检验工艺的范围和效率。
24.如果使用宽带光学传感器在宽范围波长λ(例如500-600nm或更大)内收 集晶片光学响应数据，则设计和校准此类宽带传感器以检测和补偿该整个波长 范围内的倾斜/位移可能是一项非常复杂的任务。因此，在本公开内容的一些 实施方式中，光学检验工具可以具有多个“色差(chromatic)”光学传感器， 每个色差传感器检测50-100nm宽(在一些实施方式中为100-200nm宽，或在 其他实施方式中为20-50nm宽)范围内的光。每个色差传感器可以被设计和校 准以在窄波长范围内检测和补偿由晶片的倾斜和/或位移引起的测量的晶片光 学响应中的误差。使用多个色差传感器而不是一个宽带传感器，可以通过确保 每个传感器检测在更窄波长λ范围内通过更均匀的光路传播的光来提供显著优 势。此外，色差传感器的特征在于它们的各种光学部件(例如透镜、反射镜、 光纤、衍射光栅、光学涂层等)的色散(dispersion)较少。在一些实施方式中， 可以设计和操作多个色差传感器以探测同一组目标测试部位。结果，许多窄范 围色差传感器可产生一组跨越宽范围波长λ(例如，跨越可见光谱、ir和/或 uv光谱的整个或主要部分)的互补光学响应。
25.所公开的多个实施方式涉及使用处理腔室(可包括沉积腔室、蚀刻腔室等) 的多种制造技术，例如化学气相沉积技术(cvd)、物理气相沉积(pvd)、 等离子体增强cvd、等离子增强pvd、溅射沉积、原子层cvd、燃烧cvd、 催化cvd、蒸发沉积、分子束外延技术等。所公开的多个实施方式可用在使 用真空沉积腔室(例如，超高真空cvd或pvd、低压cvd等)以及大气压 沉积腔室的技术中。所公开的多个实施方式对于确定被测试材料的形态可以是 有利的，例如正在被沉积的不同材料的相对浓度(例如，硅与氮的比率)，或 者同一材料的各种类型的相对存在(例如，晶体硅与非晶硅)。所公开的多个 实施方式也可以有利于确定被测试系统的几何形状，例如沉积在晶片上的各种 膜的厚度(和成分)等。
26.图1a表示制造机器100的一种示例性实施方式，该制造机器能够支持对 在移动叶片上运输的晶片的精确光学检验。在一个实施方式中，制造机器100 包括装载站102、传送腔室104和一个或多个处理腔室106。处理腔室106可 以经由传送端口(未示出)与传送腔室104连接。与传送腔室104相关的处理 腔室的数量可以变化(作为示例，图1a中指示了三个处理腔室)。传送腔室 104可以包括机械手108、机械叶片110和光学检验工具，所述光学检验工具 用于在处理腔室106之一中处理之后由机械叶片110运输的晶片112的精确光 学检验。传送腔室104可以保持在高于(或低于)大气压(温度)的压强(温 度)下。机械叶片110可附接到足以将机械叶片110移动到处理腔室106中以 在晶片的处理完成之后取回腔室116中的晶片的可伸展臂。
27.机械叶片110可通过狭缝阀端口(未示出)进入处理腔室106，同时处理 腔室106的盖保持关闭。处理腔室106可以包含处理气体、等离子体和用于沉 积工艺的各种颗粒。处理腔室106内部可能存在磁场。处理腔室106的内部可 以保持在不同于处理腔室106外部的温度和压强的温度和压强下。
28.光学检验工具(装置)可以具有一个或多个测量头114。每个测量头114 可以包括色差光学传感器。测量头114中的一些或全部可包括专用色差光源以 产生在可由该测量头114的光学传感器检测的范围内的光。在一些实施方式 中，单个光源可产生跨越由多于一
个光学传感器可检测的波长的光。光学检验 装置的测量头114的多个光学传感器能够感测来自晶片的可见光、ir光、uv 光或其他电磁辐射。在一些实施方式中，光源可以安装在检验装置外部，例如 安装在传送腔室104、装载站102或处理腔室106内部。
29.在一些实施方式中，来自晶片112的辐射可以是响应于来自一个或多个光 源的入射光对晶片112的照射而产生的反射辐射。如果晶片材料对于所使用的 特定波长是不透明的并且晶片的厚度超过该波长的穿透深度，则辐射可以基本 上从晶片的表面反射。在其他实施方式中，反射辐射可源自晶片的整个横截面， 例如在晶片对被检测的特定波长透明或晶片的厚度小于光的穿透深度的情况 下。在一些实施方式中，来自晶片的辐射可以是透射通过晶片的辐射。例如， 光源可以放在晶片112的一侧上(例如，在晶片上方或下方)，而光学传感器 可以放在晶片112的另一侧上(分别在晶片下方或上方)。在这样的实施方式 中，机械叶片110可以仅覆盖晶片112的底表面的一些部分，而使底表面的其 他部分暴露以促进光穿过晶片112的厚度的传输。
30.计算装置118可以控制机械手108和光学检验装置的操作，包括测量头 114的操作和由测量头114获得的数据的处理。计算装置118可以与机械手108 的电子模块150通信。在一些实施方式中，可以无线地执行这样的通信。
31.图1b表示在一个示例性实施方式中能够支持对在制造机器100内的移动 叶片上运输的晶片的精确光学检验的电子模块150。电子模块150可包括微控 制器152和耦合到微控制器152的存储器缓冲器154。存储器缓冲器154可以 用于在将检验数据传输到计算装置118之前收集和存储光学检验数据。在一些 实施方式中，可使用无线通信电路传输检验数据。在其他实施方式中，可使用 电子模块150和计算装置118之间的有线连接来传输数据。在一些实施方式中， 光学检验数据可以在被传输到计算装置118之前首先被存储(缓冲)在存储器 缓冲器154中。在其他实施方式中，在收集数据时检验数据可被传输到计算装 置118，而不存储在存储器缓冲器154中。在一些实施方式中，无线或有线连 接可以是连续的。在其他实施方式中，无线或有线连接可以周期性地建立或在 完成检验或一些其他触发事件时(例如，当存储器缓冲器154接近满时)建立。 电子模块150可进一步包括功率元件156和加电电路(power-up)158。在一些实 施方式中，功率元件156可以是电池。在一些实施方式中，功率元件156可以 是电容器。功率元件156可以是从电站180可再充电的。例如，电池或电容器 可以在与电站180接触(例如，经由充电坞站)时被再充电。在一些实施方式 中，充电站可以被连接(例如，经由有线连接)到功率元件156。在一些实施 方式中，充电站180和功率元件156之间的连接可以是无线的。在一些实施方 式中，充电站180可包括功率发射器并且功率元件156可包括功率接收器。当 功率元件156的功率低时，功率元件156可发送信标(beacon)信号以寻找电站 180并且电站180可向功率元件156提供功率信号直到功率元件156被再充电 至所需电平。
32.微控制器152可耦合到一个或多个测量头114(图1b中描绘了一个示例 性测量头)。测量头114可包括光源164和光学传感器166。电子模块150还 可包括加速计168以促进机械叶片110的精确伸展和角旋转(angular rotation)。 电子模块150还可以包括温度传感器170以检测晶片112附近的温度。
33.电子模块150可进一步包括无线通信电路，亦即用于从计算装置118接收 无线指令并将光学检验数据传输到计算装置118的无线电电路。例如，在一个 实施方式中，无线电
电路可包括rf前端模块160和天线162(例如，uhf天 线)，天线162可以是内部陶瓷天线。电池可以是耐高温类型，例如锂离子电 池，可暴露于450摄氏度的腔室温度一小段时间，例如一到八分钟。
34.图1b中所示的一些部件可放在机械手108的静止部分上或放在机械手 108的静止部分处。例如，微控制器152、存储器缓冲器154和rf前端160 可如此放置。电子模块150的其他部件可以放在机械叶片110上。例如，加速 计168和温度传感器170可如此放置。在一些实施方式中，电子模块150的一 些部件可放在机械手108的静止部分和可延伸机械叶片110两者上，例如，功 率元件156可如此放置。在一些实施方式中，可以使用两个单独的微控制器， 其中一个微控制器放在机械手108的静止部分上，而另一个微控制器放在光学 检验装置上。在一些实施方式中，温度传感器167可以是测量头114的一部分 (如其中显示的虚线框所示)。温度传感器167可以与全局(global)温度传 感器170分开并且可以独立地测量基板温度并且提供信息以补充光学数据以 便补偿晶片的光学特性的温度引起的变化。在一些实施方式中，温度传感器 167可被包括在每个测量头114中，用于精确测量晶片上的测试部位处的温度。 在一些实施方式中，可仅在一些测量头114中包括温度传感器167(例如，温 度传感器167仅被包括在前传感器和/或后传感器中)。在一些实施方式中， 温度传感器167可不被包括在测量头114中，而是可定位在测量头114之间。
35.在一些实施方式中，由rf前端160和天线162促进的无线连接可以支持 微控制器152和计算装置118之间的通信链路。在一些实施方式中，与机械手 108集成的微控制器152可以具有足以将信息传送到计算装置118的最小计算 功能，其中可以发生大部分信息处理。在其他实施方式中，微控制器152可以 执行大部分计算，而计算装置118可以为特定的处理密集型任务提供计算支 持。计算装置118接收的数据可以是从传送腔室104、处理腔室106内部获得 的数据、由光学检验装置产生的数据、临时或永久存储在存储器缓冲器154 中的数据等。存储在存储器缓冲器154中和/或传输到计算装置118或从计算 装置118传输的数据可以是原始格式或处理过的格式。
36.在一个实施方式中，光学检验装置可以(使用微控制器152和/或计算装 置118的处理能力)将光源产生的光束引导到晶片112的表面上的一个或多个 部位(而晶片正在由机械叶片110运输)。光学检验装置从测量头114的每个 光学传感器收集反射光数据。在一些实施方式中，可以有n个光学传感器，每 个传感器收集关于晶片的m个部位中的每个部位的反射光数据(例如，反射 率r(λ)、折射率n(λ)、偏振数据等)。使用来自测量头114的反射光数据，微 控制器152和/或计算装置118可以(例如，使用三角测量(triangulation)技 术)确定晶片在m个部位中的所有或一些部位处的倾斜和位移，并检索校准 数据，它可以描述特定角的倾斜/位移可以如何影响反射光数据。例如，在确 定晶片112的折射率n(λ)时，特定的倾斜角可以转化为已知误差。微控制器152 和/或计算装置118可以基于反射光数据和校准数据确定在m个部位中的一些 或所有部位处的晶片112的一个或多个特征(例如，晶片的一个或多个光学特 性)，例如折射率、消光系数或光学衰减(折射率的虚部)、晶片厚度和类似 特征。微控制器152(或计算装置118)然后可以输出(并存储在存储器缓冲 器154中)表示晶片112的质量的一个或多个特征，例如晶片112的厚度、表 征均匀性、平滑度、不存在污染物等。
37.在一些实施方式中，反射光数据可包括关于反射光的偏振的信息。例如， 入射在
晶片的表面上的光可以是线性(圆、椭圆)偏振的。例如，入射光可以 是s偏振光(或p偏振光)。通过检测反射光中的p偏振(或分别为s偏振) 的量，光学检验装置可以确定晶片的倾斜角之一。例如，如果入射光是s偏振 并且入射平面平行于叶片的运动速度，则反射光中p偏振的存在可能表明晶片 具有滚动倾斜。类似地，如果入射平面垂直于叶片的运动速度，则反射光中p 偏振的存在可能表明晶片具有俯仰倾斜。通过测量这两个示例中的p偏振量， 光学处理装置可以确定相应倾斜的角度。
38.类似地，可使用圆或椭圆(左手或右手)偏振入射光来执行偏振数据的收 集。在一些实施方式中，为了促进偏振数据的收集，一些测量头114可以被设 置为使得各个光束的入射/反射平面对于不同的测量头被不同地定向。例如， 第一测量头114可以使用平行于叶片运动方向的入射/反射平面进行操作，而 第二测量头可以具有垂直于该方向的入射/反射平面。在一些实施方式中，偏 振信息也可以不仅用作位置数据-以检测晶片的表面的定向-还用于确定晶片 的形态，例如晶片的块(bulk)和表面的均匀性和各向同性(例如，表面的平 滑度)。
39.在一个实施方式中，制造机器100的计算装置118可包括叶片控制模块 120、检验控制模块122(以控制光源和光学传感器的操作)和晶片质量控制 模块124，以及中央处理单元(cpu)、软件和存储器(如图9所示)。在一 些实施方式中，叶片控制模块120、检验控制模块122和晶片质量控制模块124 的一些功能可由微控制器152和存储器缓冲器154实现为电子模块150的一部 分。
40.图2表示受到正在由移动机械叶片110运输的晶片的倾斜影响的光学检验 装置设置200。图2的顶图表示晶片112在其表面水平的情况下被运输的理想 情况。由光源210产生的入射光与表面的法线成角度α，法线与竖直方向重合。 反射光与竖直方向成相同角度α并由光学传感器220吸收。图2的底图表示晶 片112由于机械叶片110的运动而经历倾斜的情况。示出的倾斜(仅用于示意 性示例目的)是距水平方向达角度β的俯仰倾斜(倾斜角被夸张用于说明的目 的)。结果，虽然入射光与竖直方向成相同的角度α，但反射光与竖直方向成 角度α+2β。因此，反射光在与图2的顶图中所示的部位不同的部位处撞击光 学传感器220。采用窄带色差光学传感器的本公开内容的多个实施方式使得设 计这样的光学传感器220变得更容易：在这样的光学传感器220中从倾斜(或 移位)的晶片112反射的光所遵循的不同光路导致更少的检测误差。例如，与 优化宽带传感器的各种光路相反，针对色差传感器使用的更窄波长范围优化各 种光学元件(透镜、反射镜等)的涂层可能更容易。
41.图3a表示采用衍射光栅的光学检验装置设置300。图3a中示出的是晶 片112在其表面水平的情况下被运输的理想情况。从晶片112反射的光可以进 入光谱仪狭缝310并且与衍射光栅320相互作用。衍射光栅320可以将反射光 分成可以遵循不同光路的光谱分量。例如，波长为λ1的第一反射光(用短划线 示意性表示)可以采用光路abc和a1b1c1，而波长为λ2的第二反射光(用点 划线示意性表示)可以采用光路abe和a1b1e1。聚焦镜330(在一些实施方 式中可以用聚焦透镜代替)可以将第一光聚焦到光学检测器340的部位d并 且可以将第二光聚焦到光学检测器340的部位f。
42.图3b表示图3a的受到由移动机械叶片110运输的晶片的倾斜影响的光 学检验装置设置。图3a的第一反射光的光路abcd(用短划线表示)的修改 示意性地示于图3b中。由于倾斜角，第一反射光的光路为a'b'c'd'(以实线 显示)，使得第一反射光在与在从水平晶片
反射的情况下的原始部位d不同 的部位d'处撞击光学检测器340。光路abcd的长度(可能具有来自图3a
‑ꢀ
图3b中未明确示出的附加光学元件的反射光可能经历的附加反射/折射)可能 非常显著，在一些实施方式中达到数十厘米。因此，即使对于小倾斜角β，路 径abcd和a'b'c'd'的长度差异可能很大(波长的数十或甚至百分之一)，并 且检测点d'与参考点的位移d也可能相当显著。
43.如果每个光学传感器被设计为检测更有限的(与使用宽带传感器范围相 比)波长范围内的反射光，采用窄带色差光学传感器的本文描述的多个实施方 式允许更容易和更精确地优化反射光的各种波长的光路。此外，使每个光学传 感器检测其自身有限波长范围内的光使得传感器的校准(针对各种倾斜角和/ 或平行位移)成为一项更直截了当的任务，并有助于在晶片112偏离理想的水 平运输路径时进行更精确的测量。
44.图4a-图4b表示优化和校准宽带光学传感器以解决机械叶片运输期间晶 片倾斜和位移的挑战。图4a描绘了发光范围从ir范围(800nm)到低至uv 范围(200nm)的典型光源的一个示例性光谱。光谱可能具有许多尖锐的发射 峰(如图所示)和随波长显着变化的宽的强度连续谱(continuum of intensity)(图 示的连续谱在450nm处的强度是800nm处强度的约四倍)。图4b表示在一 个示例性实施方式中的晶片倾斜对反射率测量的影响。根据光学传感器的特定 实现，各种波长的光路可能会受到倾斜的不同影响。例如，在所描述的实施方 式中，检测到的uv范围内的反射率被抑制，而ir范围内的反射率得到增强。 检测到的反射率的相对误差可以是几个百分比(
±
4％，在图4b所示的情况 下)，尽管在其他实施方式中，误差可能或多或少显著。特别是，误差可能会 在尖锐的发射峰附近增加。因为，如图4b所示，相对误差可随波长变化，所 以在测量头114具有专用于窄光学范围的色差光学传感器220的情况下，针对 各种倾斜校准此类误差可以更有效。这种色差传感器具有明显更均匀的倾斜引 起的误差，并且这种误差可以易于考虑使用校准程序。例如，在图4b所示的 情况下，使用五个构造为检测200-300nm、300-400nm、400-500nm、500-600 nm和600-700nm范围内的光的100nm窄范围检测器，这可确保相对误差的 改变在任何100nm范围内的0.1
–
0.2％之内。
45.在每个色差光学传感器的工作范围内具有更均匀的光学性能，这通过例如 优化每个光谱范围内的信噪比性能来提高倾斜/位移补偿的精度。例如，考虑 到传感器的特定工作范围，可以优化每个色差传感器的涂层和几何形状(例如， 光学元件的布置、要使用的光路的设计)。色差传感器的使用可以允许用更少 的路径敏感元件替换一些元件(例如光谱仪光栅)，这些元件的特征在于它们 的光路对晶片的倾斜/位移的敏感性提高。色差传感器的使用还可以解决光谱 的一些部分的过饱和问题。例如，宽带传感器在光源的强uv发射和波的更低 长波长反射的图4a和图4b中描述的情况下的使用，可导致宽带传感器对光 谱的长波长部分的灵敏度降低。另一方面，色差传感器允许采用多种方法来解 决这种饱和问题。例如，可以选择性地增强对应于具有低反射率的波长的信号。 这可以通过使用滤光器(滤除传感器工作范围外的光)、通过增加传感器的工 作波长范围内的光源强度、包括使用窄范围光源(例如在一些实施方式中的激 光器、发光二极管)等来实现。
46.校准工艺可使用一个或多个基准晶片来执行。基准晶片可以以受控方式倾 斜(或给出平行位移)，并且此类晶片的光学响应(例如，折射率、反射率的 依赖性等)可以得到测量和存储(例如，在计算装置118的存储器中)。在一 些实施方式中，可以使用具有不同程度
的化学和形态均匀性、表面平滑度、厚 度和其他相关晶片特征的基准晶片来执行校准工艺。可以对晶片检验中使用的 每个色差传感器执行校准工艺。在晶片检验期间，处理装置可以确定被检验晶 片的表面的位置，例如，使用下面描述的三角测量方法。可以根据表面距参考 位置(例如，距水平参考平面)的位移来指定该表面的该位置。该表面的该位 置可进一步根据倾斜(滚动(roll)、俯仰(pitch)、偏航(yaw))角来指定。
47.图5a表示能够支持在移动叶片上运输的晶片的精确光学检验的光学检验 装置的一个示例性实施方式500的俯视图。光学检验装置可包括n个测量头 114(图5a中所示的具有n＝5个头的装置)，其布置在单行中，与机械叶片 110的运动方向共线(collinear)(如箭头所示)。在各种实施方式中，每个测量 头114可以具有有50-100nm波长工作范围的光学传感器。在一些实施方式中， 波长范围可以更大，例如，100-200nm。在一些实施方式中，一个或多个测量 头114可以包括工作范围为500-700nm的宽带传感器。一些或所有测量头114 可以包括光源以产生相应光学传感器的工作范围内的入射光。一些测量头114 可以使用来自相同(例如，宽带)光源的光并且过滤掉恰好在相应传感器的工 作范围之外的从晶片反射的光。在一些实施方式中，单个光源可以与所有测量 头114一起使用。
48.机械叶片110运输晶片112(例如，在多个处理腔室106的一个处理腔室 中处理之后)时，测量头114可靠近晶片112的表面上的m个测量部位510 (在图5a中示出m＝4个部位)。这可以依序发生，使得最右边的测量头114 首先靠近最左边的测量部位，然后从左边到第二个部位，到第三个部位等等。 在一些实施方式中，两个测量头114之间的距离可以与两个测量部位510之间 的距离相同，使得两个(或更多)测量头可以同时执行数据收集。在其他实施 方式中，两个测量头114之间的距离可以不同于两个测量部位510之间的距离， 并且一些或所有测量头114可以在不同(例如，错开的)时间从各个测量部位 510收集数据。在一些实施方式中，检验控制模块122可以基于由叶片控制模 块120提供的指示测量部位510接近测量头114时的精确时刻的时序信息来对 测量头114的操作计时。叶片控制模块120的操作可与测量头114的操作精确 同步，从而在晶片上的目标测量部位与测量头114的采集区域对准的正确时刻 执行光学数据采集。在一些实施方式中，叶片控制模块120的操作可以与测量 头114的操作以这样一种方式精确同步：使得第一个(最后一个)目标测量部 位与晶片的边缘重合，以确定边缘的特性。在一些实施方式中，当图案化晶片 被测试时，操作可以被同步以确定已经实现图案规则性的精度。
49.检验控制模块122可确定第j个测量部位510与第k个测量头114对准时 的精确时刻。该对准可以使得由适当的光源(例如，第k个测量头的专用窄范 围光源或多个头之间共享的宽带光源)产生的光从对准部位510反射，使得反 射光撞击到第k个测量头114的光学传感器。光源可以被激活一小段时间，以 预期测量部位510到达对准点附近，并且当测量部位510离开对准点时关闭。 或者，光源可提供具有固定持续时间的脉冲和基于机械叶片110的速度选择的 强度。例如，对于更快的叶片操作，脉冲的持续时间可以更短，而强度可以是 成比例增加，以便相同(或大致相同)数量的反射光到达光学传感器。在一些 实施方式中，脉冲的固定持续时间可以在微秒范围内，而连续脉冲之间的间隔 随着机械叶片的速度而增加以保持相同的采样密度。
50.在一些实施方式中，测量头114的操作和光学数据采集的同步可以由叶片 控制模块120执行(例如，使用机械手软件)。例如，叶片控制模块120可以 知道产品(例如，上面沉
积膜的晶片)的尺寸、测量头114的部位以及处理腔 室106的布局。因此，叶片控制模块120可将测量部位与测量头114对准的精 确时间传送给检验控制模块122，并且检验控制模块122可使测量头114朝向 测量部位发出光。在一些实施方式中，可以使用一个或多个专用光学传感器来 执行测量头114的操作和光学数据采集的同步，所述光学传感器检测产品的边 缘(或产品的一些其他表示性特征)到达光学检验区。基于机械叶片110的速 度(例如，由叶片控制模块120提供)以及从专用光学传感器到测量头114 的距离，检验控制模块122可以在当测量部位与测量头l14对准时的精确情况 下操作测量头114。在一些实施方式中，测量头114可以连续操作并提供连续 (或准连续(quasi-continuous))的光学数据流。然后可以使用同步信息将测量 的光学数据关联(例如，映射)到产品上的特定部位。
51.在一些实施方式中，一个或多个测量头114可以起到一个或多个专用光学 传感器的作用。例如，第一测量头114可以连续输出光信号并且可以检测产品 的边缘何时与第一测量头114对准(例如，通过检测从边缘反射的光入射到第 一测量头114的光学传感器上的时刻)。在一些实施方式中，第二测量头114、 第三测量头114等可类似地输出连续光信号。这些测量头114的边缘到达时间 可用于更精确地估计(与仅使用第一测量头114来检测边缘到达的情况相比) 产品的运动，以及用于更精确地估计目标测量部位何时将与测量头114对准。 在一些实施方式中，第一测量头114、第二测量头114、第三测量头114等的 产品到达时间可用于校正由(与叶片控制模块120一起操作的)检验控制模块 122提供的预期到达时间。例如，这可以如下执行。最初，目标测量部位与测 量头114对准的时间可以从检验控制模块122(基于由叶片控制模块120提供 的机械叶片110的速度，以及关于腔室106的空间布局)做出的估计中获知。 随后，当产品的边缘与第一测量头114对准时，检验控制模块122可检测预期 边缘到达时间与实际边缘到达时间之间的差异，并将第一校正引入叶片/产品 的估计动态中。同样地，当产品的边缘与第二测量头114对准时，检验控制模 块122可以检测到(基于第一测量头114的边缘检测而校正的)新的预期边缘 到达时间与实际边缘到达时间之间的另一个差异，并可以对叶片/产品的估计 动态引入第二校正。第二校正可以小于第一校正。可以对每个后续测量头重复 该过程，从而提供对产品动态的更精确确定。在其他实施方式中，同步信息可 用于将测量的光学数据映射到产品上的特定部位。
52.在上面的例子中，产品的边缘被用作检测参考。在一些实施方式中，产品 的其他特征可以用作检测参考。例如，可以如此使用脊、槽、产品的两个部分 之间的边界(例如，两个裸片(die)之间的边界)、产品的表面上的特定图案和 类似特征。
53.图5b表示能够支持对在移动叶片上运输的晶片的精确光学检验的光学检 验装置的另一个示例性实施方式550。图5b所示的光学检验装置可具有n个 测量头114(在所描绘的示例中n＝10)，以非共线方式布置并且被设计成探 测测量部位510的二维分布。因为一些测量部位510可被测量头114的仅一些 (而非全部)测量头114探测，所以测量头114中的一些光学传感器和/或光 源可以是加倍的(duplicative)(例如，具有相同的波长工作范围)。例如，图 5b中的三排测量头114中的每一排中的最右边的测量头114中的那些传感器 可以是具有相同工作范围600-700nm的ir传感器。在一些实施方式中，机械 叶片110可以能够旋转晶片112(例如，围绕晶片的中心)，使得晶片的平行 运动与晶片的旋转运动的组合可用于测量过程的优化。例如，在一些实施方式 中，可以使用两种运动的组合来最大化测量头114可访问的数量或各种测量部 位510，从而可以检验晶片112的尽可能宽的区域。
54.图6a-图6c表示能够支持对由移动叶片上运输的晶片的精确光学检验的 光学检验装置的一个示例性实施方式600的操作的侧视图。为简洁起见，仅描 绘了两个测量部位510和两个测量头114，并且晶片的倾斜被隐含但未明确指 示。如以示例性方式在图6a中表示(在各种实施方式中，实际光路可能不同) 的那样，当机械叶片110向左运输晶片足够远时，使得第一测量部位510-1与 第一测量头114-1对准，第一测量头114-1的光源可被激活以产生入射在第一 测量部位510-1上的光。入射光(具有第一波长范围)可产生从第一测量部位 510-1反射的光以被第一测量头114-1检测。同时，第二测量头510-2可以处 于空闲状态并且可以关闭第二测量头114-2的光源(例如，以优化功耗)。
55.如图6b所示，当机械叶片110运输晶片使得第一测量部位510-1与第二 测量头114-2对准时，第二测量头114-2的光源可被激活以产生入射第一测量 部位510-1上的光。这允许关于第二波长范围(第一波长范围和第二波长范围 分别用符号λ1和λ2示意性指示)探测第一测量部位510-1的光学响应。如果测 量部位之间的距离与测量头之间的距离相同，则可以同时激活第一测量头 114-1以从第二测量部位510-2收集数据(关于第一波长范围)。
56.如图6c所示，当机械叶片110运输晶片使得第二测量部位510-2与第二 测量头114-2对准时，第二测量头114-2的光源可再次被激活以产生入射在第 二测量部位510-2上的光。这允许在第二波长范围内探测第二测量部位510-2 的光学响应。同时，第一测量头114-1可以处于空闲状态并且第一测量头114-1 的光源可以关闭。
57.图6a-图6b中描绘的操作旨在说明使用多个光学传感器依序探测晶片的 多个部位的总的构思；部位和光学传感器的数量以及实际元件的几何布置可能 与图6a-图6b中描绘的不同。即使图示显示了来自晶片的光的接近沿法线方 向入射/反射，在一些实施方式中可以不需要是这种情况，其中可以使用成角 度的入射/反射来代替。
58.图7表示能够支持对在由移动叶片上运输的晶片的精确光学检验的光学 检验装置的光传输系统的示例性实施方式700。第一测量头可包括光源710-1 和光学传感器720-1。光源710-1可以是旨在仅与光学传感器720-1一起使用 的专用光源。在一些实施方式中，光源710-1可以是窄带光源，例如发光二极 管、激光器等。在一些实施方式中，光源710-1可以是宽带光源，该宽带光源 的光谱分布附加的光学元件(例如，滤波器、吸收器等)变窄。由光源710-1 产生的光可以一经从晶片112反射就被光学传感器720-1检测到。
59.第二测量头可以包括光源710-2和光学传感器720-2。光源710-2可以是 用来仅与光学传感器720-2一起使用的专用光源。在一些实施方式中，来自光 源710-2的光可以通过光纤730-1传输到晶片112的表面，以实现入射到晶片 112上的光的增强的方向性。光纤730-1可以被设计成支持特定范围波长的传 输，例如光学传感器720-2的工作范围波长。例如，光纤的材料可以具有在ir 范围内足够小的折射率n(λ)，使得ir光能够从光纤逸出(escape from)。另一方 面，折射率可以在uv范围内具有实质的虚部(负责光衰减)，使得uv光在 光纤730-1内部被吸收并且被阻止到达晶片112。
60.在一些实施方式中，第三测量头和第四测量头可具有单独的光学传感器 (分别为传感器720-3和720-4)，但共享公共光源710-3。可以使用单独的光 纤730-2和730-3将来自光源710-3的光传输到晶片。在一些实施方式中，通 过光纤730-2和730-3传输的光可以具有基本相似的光谱含量。在一些实施方 式中，虽然传输到晶片112的光(入射光)可能类似，
但是在反射光到达光学 传感器720-3和720-4之前，可以使用滤光器来使反射光的光谱分布变窄。在 一些实施方式中，光纤不仅可以用来将入射光传输到晶片112，而且可以用来 将反射光传播到光学传感器。例如，如图7所示，光纤740可用于将反射光传 输到光学传感器720-4。
61.在一些实施方式中，由光源710(例如，光源710-1至710-4中的任一个 或所有)产生的光可以是相干光束，例如激光束。在其他实施方式中，光源 710可以产生自然光、线偏振光、圆偏振光或椭圆偏振光、部分偏振光、聚焦 光等。光源710可产生连续光束或多个离散脉冲信号。光源710可产生准直光 束、聚焦光束或扩展光束。在一些实施方式中，光源710可包括一个或多个单 色光束，所述单色光束具有在靠近某个中心频率/波长的窄频率/波长区域内的 频率/波长。
62.光学传感器720(例如，传感器720-1至720-4中的任一个或所有)可以 是互补金属氧化物半导体(cmos)传感器，或者可以使用电荷耦合器件 (ccd)，或者任何其他已知的光检测技术。光学传感器720可包括任何数量 的已知光学元件，例如反射镜、透镜、吸收器、偏振器、光栅、准直器等。在 一些实施方式中，一些或所有光学传感器720可以具有与一些或其他光学传感 器720的波长工作范围的中心不同的(centered differently)波长工作范围的中 心。在一些实施方式中，光学传感器720可以具有它们的工作范围的部分重叠。
63.光学传感器720可以与微控制器152(和/或计算装置118)通信并且能够 促进三角测量。亦即，除了强度数据之外，至少一些光学传感器可以能够收集 位置数据以确定表示在测量部位处产生的反射光的方向的位置数据。该位置数 据可用于确定至少在一些测量部位510处的晶片的表面的位置。
64.例如，在光学三角测量方法中，检验控制模块122可以推断入射在晶片 112的表面上(例如由任何光源710产生)的光束的轴对应的线与从晶片112 反射的光束的轴相交的点。在一个实施方式中，可以将入射光束的方向校准到 光学三角测量方法中，并且可以使用例如由相应的光学传感器720捕获的反射 光束强度的角度分布从最大反射光束强度确定反射光束的方向。
65.确定了交点的坐标(x，y，z)后，检验控制模块122可以将该点与晶片 上的测量部位(例如，晶片的表面上的部位)相关。检验控制模块122还可以 从叶片控制模块120中检索数据，以确定该测量部位在当前时刻的预期位置 (给定机械叶片110的部位)。通过比较预期坐标和实际坐标之间的差异，检 验控制模块122可以将该差异与使用来自其他部位和/或其他光学传感器的三 角测量数据确定的类似差异进行比较。根据多个这样的测量，检验控制模块可 以确定晶片在一些或所有测量部位510处的倾斜角(例如，滚动、俯仰和偏航) 角和平行位移(沿三个空间方向)。
66.晶片质量控制模块124然后可以检索校准数据。校准数据可以包含一(一 组)表格，或一(一组)数学公式，或关于各种波长λ的倾斜角或位移距离与 针对测量的晶片的光学响应(例如，反射率)的倾斜/位移校正之间的任何其 他类型的对应关系。这种对应关系可以针对离散的一组波长，例如各个扬声器 的每个工作范围10(20，或任何其他数量)个。在一些实施方式中，该离散 的一组波长可以是准连续的。在一些实施方式中，晶片质量控制模块124可以 使用与校准数据一起检索的倾斜/位移校正来补偿检测到的倾斜/位移。此外， 在一些实施方式中，叶片控制模块120可以使用倾斜/位移数据来调整机械叶 片110的
位置以减少倾斜/位移。在这样的实施方式中，当晶片在各种测量头 之间传送时，倾斜/位移可以改变(随着叶片控制模块120控制以减少它们)。 因此，每个后续测量头可以收集额外的倾斜/位移数据以确保当前数据尽可能 精确地反映晶片的实际当前定位。
67.图8是对由移动叶片运输的晶片的精确光学检验的方法800的一种可能实 施方式的流程图。方法800可以使用图1-图7中所示的系统和部件或它们的任 何组合来执行。方法800可以使用单个光学传感器或多个光传感器来执行。方 法800可以使用单个光源或多个光源来执行。方法800的一些方框可以是可选 的。在一些实施方式中，可以响应于来自计算装置118或微控制器152的指令 来执行方法800的一些或所有方框。计算装置118可以具有耦合到一个或多个 存储装置的一个或多个处理装置(例如中央处理单元)。可以在不将制造系统 (例如制造机器100)脱离生产过程的情况下执行方法800。在一些实施方式 中，方法800可以在通过机械手的机械叶片正在从处理腔室取回晶片时实施， 例如在机械叶片110正在经传送腔室104向装载站102运输处理过的晶片时。 例如，机械手108可以(经传送端口)将机械叶片110从传送腔室104延伸到 处理腔室106中并且从处理过的晶片在处理腔室106中的位置(116)取回处 理过的晶片。机械叶片110随后可以退回到传送腔室104中。然后机械手108 可将机械叶片110朝向装载站102旋转，在装载站102处，处理过的晶片112 可以被冷却、被净化气流从污染物中净化、被放置在接收舱。可以在晶片在传 送腔室104内部时或在晶片在装载站102内部时执行光学检验。在一些实施方 式中，可以在净化前执行光学检验；在其他实施方式中，可以在净化之后执行 光学检验。可以在机械叶片110执行标准检索程序时执行光学检验，而不会减 慢机械叶片的运动。因此，可以在不延迟制造过程的情况下执行光学检验。
68.方法800可涉及处理装置(微控制器152，单独或与计算装置118通信) 使得当晶片正在被移动叶片从处理腔室运输时，由第一光源产生的第一光束被 引导到晶片的表面上的第一部位(方框810)。入射在晶片表面上的第一光束 可以在第一部位产生第一反射光。
69.第一光学传感器可检测第一反射光并收集表示第一反射光方向的第一数 据(方框820)。第一数据可以包括位置数据，诸如关于第一反射光的角度分 布的信息，例如第一反射光的最大强度方向、角度分布的宽度等。第一光学传 感器还可收集第二数据，第二数据可以是强度数据。强度数据可以表示表征第 一多个波长λj的对应一个处的第一反射光的强度i的第一多个值i(λj)，第一 多个波长中的每个波长属于第一波长范围λ1(方框830)。
70.在方框840，方法800可以继续以处理装置使用从光学传感器获得的第一 数据来确定晶片的表面的位置。该表面的位置可以相对于某个参考位置(例如 参考平面)来确定。例如，可以用描述滚动、俯仰和偏航中的一些或全部的一 个、两个或三个倾斜角来指定表面的位置。晶片表面的位移例如可以指定为距 参考平面的竖直偏移。
71.在一些实施方式中，方法800可以使用具有多于一个光学传感器(和可选 地，多于一个光源)的光学检验装置来执行。在这样的实施方式中，方法800 可以在可选方框850处继续，以处理装置使第二光束被引导到晶片的表面上的 第一部位。在一些实施方式中，第二光束可以由不同于第一光源的第二光源产 生(例如，第二光束可以具有不同的光谱分布)。在其他实施方式中，第二光 束可以由同一个第一光源产生。当第一部位与第二光学传感器对准(或大约要 对准)时，第二光束可(例如，通过光纤或通过直接传播)被传输到晶片
的表 面上的第一部位。第二光束可以在第一部位产生第二反射光。在具有n》2个光 学传感器的实施方式中，当第一部位与相应的传感器对准时，处理装置可以类 似地将第三(第四，等)光束引导到晶片的表面上的第一部位，并且第三(第 四，等)光束可以产生来自第一部位的第三(第四，等)反射光。
72.在可选方框860，方法800可以继续通过第二光学传感器收集可以是强度 数据的第三数据。强度数据可以表示表征第二多个波长λk的对应一个处的第二 反射光的强度的第二多个值i(λk)，第二多个波长中的每个波长属于第二波 长范围λ2。第二波长范围λ2的中心可以不同于第一波长范围λ1的中心。在 一些实施方式中，第三数据可进一步包括从第二部位获得的位置数据，可以用 于补充从第一部位获得的位置数据。在一些实施方式中，来自第二部位的位置 数据可用于更精确地确定晶片的倾斜/位移。例如，如果晶片由机械叶片刚性 支撑，则可以预期两个部位的倾斜角相同。因此，如果来自两个(或更多)部 位的位置数据表明倾斜角度不同，这可能归因于测量误差。为了减少这种误差 的影响，可以将倾斜角计算为使用来自多个部位的位置数据确定的倾斜角的某 个平均值(例如，作为平均值)。在叶片允许晶片在运输期间弯曲的其他实施 方式中，所确定的倾斜角的各种值可以被视为在对应部位处的实际倾斜角。在 一些实施方式中，第三数据可以仅包括强度数据而不包括位置数据。例如，处 理装置可基于由第一传感器而不是由第二传感器收集的第一数据来确定晶片 的倾斜。例如，只有第一传感器可包括三角测量设置，而其余传感器可仅收集 强度数据。
73.类似地，方法800可采用附加的(第三，等)传感器，所述传感器可收集 附加的(第四，等)数据，所述数据表示附加的(第三，等)多个值，所述值 表征属于附加的(第三，等)波长范围(λ3、λ4，等)的(第三，等)多个波 长的对应一个处的附加的(第三，等)反射光的强度。
74.在方框870，方法800可以继续以处理装置检索校准数据。校准数据可以 存储在一个或多个存储装置中，例如存储缓冲器154或计算装置118的存储装 置。使用校准数据、晶片的表面的位置和第二数据，执行方法800的处理装置 可以确定表示晶片的质量的一个或多个特征(880)。“晶片的质量”在本文 中是指晶片或附着在上面的材料的任何特性，例如沉积在晶片的表面上的(一 个或多个)膜的质量。例如，在表示晶片质量的特征中可以是晶片在第一部位 处的厚度、沉积在晶片上的膜在第一部位处的厚度、晶片在第一部位处的均匀 性、沉积在晶片上的膜在第一部位处的均匀性、晶片的表面在第一部位处的平 滑度、或沉积在晶片上的膜在第一部位处的平滑度。
75.图9描绘了根据本公开内容的一个或多个方面操作并且能够支持在移动 叶片上传输的晶片的精确光学检验的示例处理装置900的方框图。在一个实施 方式中，处理装置900可以是图1a的计算装置118或图1b的微控制器152。
76.示例处理装置900可以连接到lan、内联网、外联网和/或因特网中的其 他处理装置。处理装置900可以是个人计算机(pc)、机顶盒(stb)、服务 器、网络路由器、交换机或桥接器，或者能够执行指定该装置要采取的行动的 一组指令集(依序或其他)的任何装置。此外，虽然仅示出了单个示例处理装 置，但术语“处理装置”也应被视为包括单独或联合执行一组(或多组)指令 以执行本文讨论的任何一种或多种方法的处理装置(例如计算机)的任何集合。
77.示例处理装置900可以包括处理器902(例如cpu)、主存储器904(例 如只读存储器(rom)、闪存、动态随机存取存储器(dram)(例如同步 dram(sdram))等)、静态存储器906(例如，闪存、静态随机存取存 储器(sram)等)和辅助存储器(例如，数据存储装置918)，可经由总线 930彼此通信。
78.处理器902表示一个或多个通用处理装置，例如微处理器、中央处理单元 或类似装置。尤其是，处理器902可以是复杂指令集计算(cisc)微处理器、 精简指令集计算(risc)微处理器、超长指令字(vliw)微处理器、实现其 他指令集的处理器或实现指令集组合的处理器。处理器902也可以是一个或多 个专用处理装置，例如专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、 数字信号处理器(dsp)、网络处理器或类似装置。根据本公开内容的一个或 多个方面，处理器902可以被配置为执行指令，实现对由移动叶片运输的晶片 的光学检验的方法800。
79.示例处理装置900可进一步包括网络接口装置908，可通信地耦合到网络 920。示例处理装置900可进一步包括视频显示器910(例如，液晶显示器(lcd)、触摸屏或阴极射线管(crt))、字母数字输入装置912(例如键 盘)、输入控制装置914(例如光标控制装置、触摸屏控制装置、鼠标)和信 号生成装置916(例如，扬声器)。
80.数据存储装置918可包括计算机可读存储介质(或者尤其是，非暂时性计 算机可读存储介质)928，在该介质上存储一组或多组可执行指令922。根据 本公开内容的一个或多个方面，可执行指令922可以包括实现由移动叶片运输 的晶片的精确光学检验的方法800的可执行指令。
81.可执行指令922还可在由示例处理装置900、主存储器904和处理器902 (也构成计算机可读存储介质)执行期间完全地或至少部分地驻留在主存储器 904和/或处理装置902内。可执行指令922可进一步经由网络接口装置908 在网络上发送或接收。
82.虽然计算机可读存储介质928在图9中示出为单个介质，但术语“计算机 可读存储介质”应被视为包括存储一组或多组操作指令的单个介质或多个介质 (例如，集中式或分布式数据库，和/或相关的缓存和服务器)。术语“计算 机可读存储介质”还应视为包括能够存储或编码一组指令以用于机器执行的任 何介质，这些指令使机器执行本文所述的任何一个或多个方法。因此，术语“计 算机可读存储介质”应视为包括但不限于固态存储器以及光和磁介质。
83.应当理解，以上描述旨在是说明性的，而不是限制性的。在阅读和理解以 上描述后，许多其他实现示例对于本领域技术人员来说将是显而易见的。尽管 本公开内容描述了具体示例，但是应当认识到，本公开内容的系统和方法不限 于这里描述的示例，而是可以在所附权利要求书的范围内进行修改来实践。因 此，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的。因此，本公开内容的范 围应当参考所附权利要求书以及这些权利要求书被赋予的等效物的全部范围 来确定。
84.上述方法、硬件、软件、固件或代码集的实现可经由存储在由处理元件可 执行的机器可存取、机器可读、计算机可存取或计算机可读介质上的指令或代 码来实现。“存储器”包括以机器(例如计算机或电子系统)可读的形式提供 (即存储和/或传输)信息的任何机制。例如，“存储器”包括随机存取存储 器(ram)，诸如静态ram(sram)或动态ram(dram)；rom；磁 或光存储介质；闪存装置；电气存储装置；光存储装置；声学存储装置以及适 合以
机器(例如计算机)可读的形式存储或传输电子指令或信息的任何类型的 有形机器可读介质。
85.在整个说明书中对“一个实施方式”或“一实施方式”的引用意味着结合 该实施方式描述的特定特征、结构或特征被包括在本公开内容的至少一个实施 方式中。因此，在本说明书的各个地方出现的短语“在一个实施方式中”或“在 一实施方式中”不一定都指代同一实施方式。此外，特定特征、结构或特征可 以在一个或多个实施方式中以任何合适的方式组合。
86.在前述说明书中，已经参考具体示例性实施方式给出了详细描述。然而， 很明显，在不脱离所附权利要求书中阐述的本公开内容的更广泛的精神和范围 的情况下，可以进行各种修改和改变。因此，说明书和附图被认为是说明性的 而不是限制性的。此外，实施方式的前述使用、实施方式和/或其他示例性语 言不一定指同一实施方式或同一示例，而是可以指不同的和有区别的实施方 式，以及潜在地相同的实施方式。
87.词语“示例”或“示例性”在本文中用于表示用作示例、实例或说明。在 此描述为“示例”或“示例性”的任何方面或设计不必然被解释为优选或优于 其他方面或设计。而是使用词语“示例”或“示例性”旨在以具体方式呈现构 思。本技术中使用的术语“或”旨在表示包含的“或”而不是排他的“或”。 也就是说，除非另有说明，或从上下文中清楚，“x包括a或b”旨在表示任 何自然包容性排列。也就是说，如果x包括a；x包括b；或x包括a和b 两者，则在上述任何一种情况下都满足“x包括a或b”。此外，除非另有说 明或从上下文清楚指向单数形式，否则在本技术和所附权利要求书中使用的冠 词“一”通常应被解释为表示“一个或多个”。此外，全文使用术语“一实施 方式”或“一个实施方式”或“一实施方式”或“一个实施方式”并不旨在表 示同一实施方式或实施方式，除非如此描述。此外，本文使用的术语“第一”、
ꢀ“
第二”、“第三”、“第四”等意在作为区分不同元素的标号，并且根据它 们的数字指定可不必然具有顺序含义。

技术特征：
1.一种光学装置，包括：第一光源，用来将第一光束引导到产品的表面上的第一部位，所述产品正在从处理腔室运输，其中所述第一光束用来在所述第一部位处产生第一反射光；光学传感器，用来：收集表示所述第一反射光的方向的第一数据；收集表示第一多个值的第二数据，所述第一多个值表征在第一多个波长中的对应一个波长处的所述第一反射光的强度，所述第一多个波长中的每个波长属于第一波长范围；和处理装置，与所述光学传感器通信，用来：使用所述第一数据确定所述产品的所述表面的位置；检索校准数据；和使用所述产品的所述表面的所述位置、所述第二数据和所述校准数据，确定表示所述产品的质量的第一特征。2.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述第一数据包括所述第一反射光的角度分布的表示。3.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述产品的所述表面的所述位置包括所述产品的所述表面上的所述第一部位距参考位置的位移。4.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述产品的所述表面的所述位置包括所述产品的所述表面的倾斜，并且其中所述校准数据用于补偿所述产品的所述表面的所述倾斜。5.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述第一波长范围不超过50nm。6.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述第二数据进一步表示在所述第一反射光的所述多个波长中的对应一个波长处的所述第一反射光的多个偏振值。7.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述产品包括晶片和沉积在所述晶片上的一个或多个膜，并且其中表示所述产品的所述质量的所述第一特征包括所述一个或多个膜的至少一个膜在所述第一部位处的厚度。8.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述产品包括晶片和沉积在所述晶片上的一个或多个膜，并且其中表示所述产品的所述质量的所述第一特征与所述一个或多个膜的至少一个膜在所述第一部位处的均匀性相关。9.根据权利要求1所述的光学装置，其中表示所述产品的所述质量的第一特征与所述产品的所述表面在所述第一部位处的平滑度相关。10.根据权利要求1所述的光学装置，其中所述处理装置用来响应于所述第一部位被运输到与所述第一光束的方向对准的位置而使所述第一光源将所述第一光束引导至所述第一部位。11.根据权利要求10所述的光学装置，其中：所述第一光源进一步用来响应于第二部位被运输到与所述第二光束的方向对准的位置，将第二光束引导到所述产品的所述表面上的所述第二部位，其中所述第二光束用来在所述第二部位处产生第二反射光；所述光学传感器进一步用来收集表示第二多个值的第三数据，所述第二多个值表征在所述第一多个波长中的对应一个波长处的所述第二反射光的强度；和所述处理装置进一步用来使用所述第三数据、所述第一数据和所述校准数据确定表示
所述产品的所述质量的第二特征。12.根据权利要求11所述的光学装置，其中所述处理装置用来响应于第二部位被运输到与第二光束的方向对准的位置而使所述第一光源将所述第二光束引导至到所述产品的所述表面上的所述第二部位。13.根据权利要求11所述的光学装置，其中所述产品包括晶片和沉积在所述晶片上的一个或多个膜，并且其中表示所述产品的所述质量的所述第二特征包括所述一个或多个膜的至少一个膜在所述第二部位处的厚度或均匀性中的至少一个。14.根据权利要求1所述的光学装置，进一步包括：第二光源，用来将第二光束引导到所述产品的所述表面上的所述第一部位，所述第二光束用来在所述第一部位处产生第二反射光；和第二光学传感器，用来收集表示第二多个值的第三数据，所述第二多个值表征在第二多个波长中的对应一个波长处的所述第二反射光的强度，所述第二多个波长中的每个波长属于第二波长范围，其中所述第二波长范围的中心不同于所述第一波长范围的中心；并且其中为了确定表示所述产品的所述质量的所述第一特征，所述处理装置进一步用来使用所述第三数据。15.根据权利要求1所述的光学装置，其中表示所述产品的所述质量的所述第一特征包括所述产品的光学特性，其中所述光学特性包括所述产品的折射率或所述产品的消光系数中的至少一个。16.一种光学装置，包括：多个n个光源，所述n个光源中的每个光源用来将光束引导到正在从处理腔室运输的产品的表面上的多个m个部位，其中所述n个光源中的每个光源用来在所述m个部位的每个部位处产生反射光；多个n个光学传感器，所述n个光学传感器中的每个光学传感器被构造为检测具有在多个n个波长范围的相应范围内的波长的光，其中所述n个光学传感器中的每个光学传感器用于：检测由所述n个光源中的相应一个光源在所述产品的所述表面的所述m个部位中的每个部位处产生的反射光；收集m个强度数据，其中所述m个强度数据中的每个强度数据表示表征在所述m个部位中的相应一个部位处产生的反射光的强度的多个值，所述反射光的所述强度对应于多个波长之一，其中所述多个波长中的每个波长属于所述多个n个波长范围中的相应范围；和处理装置，与所述n个光学传感器中的每个光学传感器通信，所述处理装置用于：使用来自所述n个光学传感器中的每个光学传感器的所述m个强度数据，确定表示所述产品的质量的至少一个特征。17.根据权利要求16所述的光学装置，其中所述n个光学传感器中的至少一个光学传感器用来收集所述m个部位中的至少一个部位的位置数据，所述位置数据表示所述产品的倾斜，并且其中为了确定所述产品的所述质量的所述至少一个特征，所述处理装置进一步用来使用所述位置数据。18.根据权利要求16所述的光学装置，其中所述产品被运输，使得所述m个部位中的每个部位与由所述n个光源中的每个光源所引导的相应光束依序对准。
19.根据权利要求16所述的光学装置，其中所述多个n个波长范围中的每个波长范围的中心不同于所述多个n个波长范围中的任何其他一个波长范围的中心。20.根据权利要求16所述的光学装置，其中来自所述n个光源中的至少一个光源的光束用于获得正在从所述处理腔室运输的所述产品的运动的确定，其中获得的确定用于同步以下检测：对随着所述产品的运动而在所述产品的所述表面的所述m个部位中的一个或多个部位产生的反射光的检测。21.一种方法，包括：将由第一光源产生的第一光束引导到产品的表面上的第一部位，所述产品正在从处理腔室运输，其中所述第一光束用来在所述第一部位处产生第一反射光；由第一光学传感器收集表示所述第一反射光的方向的第一数据；由所述第一光学传感器收集表示第一多个值的第二数据，所述第一多个值表征在第一多个波长中的对应一个波长处的所述第一反射光的强度，所述第一多个波长中的每个波长属于第一波长范围；使用所述第一光学传感器获得的所述第一数据确定所述产品的所述表面的位置；检索校准数据；和使用所述产品的所述表面的位置、所述第二数据和所述校准数据，确定表示所述产品的质量的第一特征。22.根据权利要求21所述的方法，其中所述产品的所述表面的所述位置包括所述产品的所述表面上的所述第一部位的位移或所述产品的所述表面的倾斜中的至少一个。23.根据权利要求21所述的方法，所述产品包括晶片和沉积在所述晶片上的膜，并且其中表示所述产品的所述质量的所述第一特征包括所述晶片在所述第一部位处的厚度、所述膜在所述第一部位处的厚度、所述晶片在所述第一部位处的均匀性、所述膜在所述第一部位处的均匀性、所述晶片的表面在所述第一部位处的平滑度或所述膜的表面在所述第一部位处的平滑度中的至少一个。24.根据权利要求21所述的方法，进一步包括：将由第二光源产生的第二光束引导到所述产品的所述表面上的所述第一部位，所述第二光束用来在所述第一部位处产生第二反射光；和由第二光学传感器收集表示第二多个值的第三数据，所述第二多个值表征在第二多个波长中的对应一个波长处的第二反射光的强度，所述第二多个波长中的每个波长属于第二波长范围，其中所述第二波长范围的中心不同于所述第一波长范围的中心；并且其中确定表示所述产品的所述质量的所述第一特征包括使用所述第三数据。

技术总结
公开的实施方式描述了一种光学检验装置，包括：光源，用来将光束引导到晶片的表面上的部位，所述晶片正在从处理腔室运输，其中所述光束用来产生反射光；光学传感器，用来收集表示第一反射光的方向的第一数据，收集表示多个值的第二数据，所述多个值表征在多个波长中的对应一个波长处的反射光的强度；和处理装置，与所述光学传感器通信，用来使用所述第一数据确定所述晶片的表面的位置；检索校准数据；和使用所述晶片的表面的位置、所述第二数据和所述校准数据，确定表示晶片的质量的特征。确定表示晶片的质量的特征。确定表示晶片的质量的特征。


技术研发人员：托德
受保护的技术使用者：应用材料公司
技术研发日：2021.08.18
技术公布日：2022/3/8