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TW202208810A - 測量電子裝置製造機器中的移動葉片上的產品的性質的方法及系統 - Google Patents

測量電子裝置製造機器中的移動葉片上的產品的性質的方法及系統 Download PDF

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TW202208810A
TW202208810A TW110130464A TW110130464A TW202208810A TW 202208810 A TW202208810 A TW 202208810A TW 110130464 A TW110130464 A TW 110130464A TW 110130464 A TW110130464 A TW 110130464A TW 202208810 A TW202208810 A TW 202208810A
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陶德J 伊根
艾菲雪克 葛許
愛德華Ｗ 布迪亞多
國衡 趙
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美商應用材料股份有限公司
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Abstract

揭示的實施方案描述一種光學檢驗裝置，包含：光源，用於將光束引導到晶圓的表面上的部位，晶圓從處理腔室進行運輸，其中光束用於產生反射光；光學感測器，用於收集表示第一反射光的方向的第一資料，收集表示複數個值的第二資料，複數個值的特徵在於複數個波長中的對應一個波長處的反射光的強度；以及處理裝置，與光學感測器通訊，用於使用第一資料確定晶圓的表面的位置；檢索校準資料；以及使用晶圓的表面的位置、第二資料、及校準資料，確定表示晶圓的品質的特徵。

Description

測量電子裝置製造機器中的移動葉片上的產品的性質的方法及系統
本說明書一般涉及控制電子裝置製造中使用的系統（例如，各種處理腔室）的晶圓（基板）產量的品質。更具體地，本說明書涉及在從處理腔室運輸晶圓時對晶圓的後處理光學檢驗。
現代材料的製造經常涉及各種沉積技術（例如，化學氣相沉積（CVD）或物理氣相沉積（PVD）技術），其中一種或多種選定類型的原子沉積在由真空處理（例如，沉積、蝕刻等）腔室提供的低或高真空環境中保持的晶圓（基板）上。以這種方式製造的材料可能包括單晶、半導體膜、精細塗層、及實際應用（例如，電子裝置製造）中使用的許多其他物質。這些應用中的許多應用嚴重依賴於處理腔室中生長的材料的純度。對於維持腔室間環境的隔離並最小化其暴露於環境大氣和其中的污染物的需求，引發了樣品操作及腔室檢驗的各種機器人技術。提高此類機器人技術的精度、可靠性、及效率提出了許多技術挑戰，這些挑戰的成功解決對於電子裝置製造的持續進步至關重要。鑒於對腔室製造產品品質的要求不斷提高，這一點尤為重要。
在一個實施方案中，揭示了一種光學裝置，具有第一光源以將第一光束引導到產品的表面上的第一部位（location），該產品正在從處理腔室運輸。第一光束用於在第一部位處產生第一反射光。光學裝置進一步具有光學感測器。光學感測器用於收集表示第一反射光的方向的第一資料以及表示第一複數個值的第二資料，第一複數個值表徵第一複數個波長中的對應一個波長處的第一反射光的強度，第一複數個波長的每個波長屬於第一波長範圍。光學裝置進一步包括與光學感測器通訊的處理裝置。處理裝置用於使用第一資料確定產品的表面的位置（position），檢索校準資料，並使用產品的表面的位置、第二資料和校準資料確定表示產品的品質的第一特徵。
在另一個實施方案中，揭示了一種具有複數個n個光源的光學裝置，n個光源中的每個光源用於將光束引導到正在從處理腔室運輸的產品的表面上的複數個m個部位。n個光源中的每個光源用於在m個部位的每個部位處產生反射光。該光學裝置進一步具有複數個n個光學感測器，n個光學感測器中的每個光學感測器經配置以偵測具有在複數個n個波長範圍的相應範圍內的波長的光。n個光學感測器中的每個光學感測器用於偵測由n個光源中的相應一個光源在產品的表面上的m個部位中的每個部位處產生的反射光。n個光學感測器中的每個光學感測器進一步用於收集m個強度資料，其中m個強度資料中的每個強度資料表示表徵在m個部位中的相應一個部位處產生的反射光的強度的複數個值，反射光的強度對應於複數個波長中的一個波長，其中複數個波長中的每個波長屬於複數個n個波長範圍中的相應範圍。光學裝置進一步具有與n個光學感測器中的每個光學感測器通訊的處理裝置。處理裝置用於使用來自n個光學感測器中的每個光學感測器的m個強度資料來確定表示產品的品質的至少一個特徵。
在另一個實施方案中，揭示了一種方法，該方法包括以下步驟：將由第一光源產生的第一光束引導到產品的表面上的第一部位，該產品正在從處理腔室運輸。第一光束用於在第一部位處產生第一反射光。該方法進一步包括以下步驟：由第一光學感測器收集表示第一反射光的方向的第一資料以及表示第一複數個值的第二資料，第一複數個值表徵第一反射光在第一複數個波長中的對應一個波長處的強度，第一複數個波長中的每個波長屬於第一波長範圍。該方法進一步包括以下步驟：使用由第一光學感測器獲得的第一資料確定產品的表面的位置。該方法進一步包括以下步驟：檢索校準資料，並使用產品的表面的位置、第二資料和校準資料確定表示產品的品質的第一特徵。
本文揭示的實施方案在晶圓正在從處理腔室（可包括沉積腔室、蝕刻腔室等）轉移時提供對處理過的晶圓的非接觸精密光學檢驗。例如，所揭示的實施方案有助於精確地確定晶圓的光學、物理和形態特性（例如，均勻性、平滑度（smoothness）、厚度、折射率、反射率等），並提供一種不需要減緩製造處理的高效品質控制工具。
機器人系統允許把要處理的晶圓快速而高效地遞送到處理腔室中，並從處理腔室中自動取回已處理的晶圓。機器人遞送/取回系統大幅提高了製造處理的產量，但帶來了一些特定的品質控制挑戰。至少需要檢查一些（理想情況下是所有）處理過的晶圓是否符合處理規範。然而，（例如，隨機地或在每個第n個晶圓的處理之後）停止製造處理來測試不時輸出的晶圓具有許多缺點。因此，與未經受相同測試的那些輸出的晶圓相比，被測試的晶圓暴露於（例如，測試腔室的）測試環境更長的時間段。這會在測試程序中引入固有的不精確性，此外，還會導致晶圓產量的不均勻性，其中未經測試的晶圓可能具有與測試過的晶圓有些不同的特性（例如，由於更長地暴露給後處理環境而導致測試過的晶圓可能具有更多污染物）。此外，停止製造處理然後重新開機製造處理，即使是偶爾執行，也會降低晶圓製造的速度。
產量不均勻、拖長時間暴露於測試環境以及減緩製造處理的問題可以通過在晶圓正在從處理腔室運輸到裝載/卸載時進行晶圓測試（使用光學檢驗方法）來解決。光學檢驗裝置可以具有光源及光學感測器，光源將光束引導至晶圓的表面上的一或更多個目標部位，而光學感測器偵測從表面反射的光並獲得對於寬範圍波長λ的用於表面上的每個目標部位的反射率R（λ）資料。根據所使用的光源及光學感測器，可以獲得可見光、紅外（IR）和紫外（UV）光譜的一些部分的反射率資料。基於反射率資料，處理裝置（例如，配備處理器及記憶體的計算系統）可以確定晶圓的各種特徵：來自晶圓的晶圓的均勻性（例如，晶圓厚度的均勻性）（通過比較晶圓的多個部位的反射率R（λ）、污染物的數量（通過將反射率R（λ）與儲存在記憶體中的基準反射率進行比較）、晶圓的表面的平滑度（通過偵測非鏡面—漫反射—反射的程度）、及類似者。
因為可以在晶圓正在移動時執行光學檢驗資料的收集，所以這種運動可能引入誤差，導致晶圓的不精確表徵。例如，由於機械葉片運動，晶圓可能會經歷上下（豎直）或左右（水平）平行位移，以及圍繞三個空間軸之一的角度傾斜。例如，晶圓可能會圍繞機械葉片速度的水平方向（x方向，如圖2A所示）發生傾斜（滾動）。晶圓可能會圍繞垂直於葉片速度的水平方向（y方向）發生傾斜（俯仰）。此外，晶圓可能會經歷圍繞豎直方向（z方向）的傾斜（偏航）。如果沒有精密儀器，任何這些平行位移及/或角傾斜都可能很小並且無法偵測到。然而，需要高精度校準的光學路徑仍然可能受到傾斜及/或位移的顯著影響。例如，如果晶圓的厚度範圍在1-100 nm之間，僅幾埃的位移可能會導致確定反射率R（λ）或折射率n（λ）或任何其他可用於表徵晶圓的光學量，例如反射率的偏振依賴性、反射時偏振面的角度旋轉、發光強度等時的重大錯誤。因此，在所需規格範圍內的晶圓可能會錯誤地出現在規格範圍之外。相反，運動誤差可能掩蓋晶圓超出規格的事實。
本揭示的態樣與實施方案解決了可以在晶圓製造中使用的光學檢驗技術的這個及其他缺點。本文描述了一種光學檢驗裝置，能夠測量晶圓在運輸期間的光學回應，偵測晶圓位移/傾斜，並使用校準資料分析光學回應以補償偵測到的位移。光學檢驗工具可以配備光源，以將入射光引導到晶圓的表面，並且可以進一步配備光感測器，以偵測從晶圓反射的光。光源及光感測器的操作可以與晶圓的運動同步，使得入射光在一組預先確定的測試部位從晶圓反射，這些測試部位可以被選擇以最大化檢驗處理的範圍及效率。
如果使用寬頻光學感測器在寬範圍波長λ（例如500-600 nm或更大）內收集晶圓光學回應資料，則設計及校準此類寬頻感測器以偵測及補償該整個波長範圍內的傾斜/位移可能是一項非常複雜的任務。因此，在本揭示的一些實施方案中，光學檢驗工具可以具有多個「色差」光學感測器，每個色差感測器偵測50-100nm寬（在一些實施方案中為100-200nm寬，或在其他實施方案中為20-50nm寬）範圍內的光。每個色差感測器可以被設計及校準，以在窄波長範圍內偵測及補償由晶圓的傾斜及/或位移引起的測量的晶圓光學回應中的誤差。使用多個色差感測器而不是一個寬頻感測器，可以通過確保每個感測器偵測在更窄波長範圍λ內通過更均勻的光學路徑傳播的光來提供顯著優勢。此外，色差感測器的特徵在於各種光學部件（例如，透鏡、反射鏡、光纖、衍射光柵、光學塗層等）的色散較少。在一些實施方案中，可以設計及操作多個色差感測器，以探測同一組目標測試部位。結果，許多窄範圍色差感測器可以產生一組跨越寬範圍波長λ（例如，跨越可見光譜、IR及/或UV光譜的整個或主要部分）的互補光學回應。
所揭示的實施方案涉及使用處理腔室（可包括沉積腔室、蝕刻腔室、及類似者）的多種製造技術（例如，化學氣相沉積技術（CVD）、物理氣相沉積（PVD）、電漿增強CVD、電漿增強PVD、濺射沉積、原子層CVD、燃燒CVD、催化CVD、蒸發沉積、分子束磊晶技術等）。所揭示的實施方案可以用在使用真空沉積腔室（例如，超高真空CVD或PVD、低壓CVD等）以及大氣壓沉積腔室的技術中。所揭示的實施方案對於確定被測試材料的形態可以是有利的（例如，正在被沉積的不同材料的相對濃度（例如，矽與氮的比率），或者同一材料的各種類型的相對存在（例如，晶體矽與非晶矽））。所揭示的實施方案也可以有利於確定被測試系統的幾何形狀（例如，沉積在晶圓上的各種膜，薄膜的厚度（及成分）等）。
圖1A表示製造機器100的一種示例性實施方案，該製造機器能夠支援對在移動葉片上運輸的晶圓的精確光學檢驗。在一個實施方案中，製造機器100包括裝載站102、轉移腔室104、及一或更多個處理腔室106。處理腔室106可以經由轉移埠（未示出）與轉移腔室104連接。與轉移腔室104相關的處理腔室的數量可以變化（作為示例，圖1A中指示了三個處理腔室）。轉移腔室104可以包括機器人108、機械葉片110、及光學檢驗工具，光學檢驗工具用於在處理腔室106之一中處理之後由機械葉片110運輸的晶圓112的精確光學檢驗。轉移腔室104可以保持在高於（或低於）大氣壓（溫度）的壓力（溫度）下。機械葉片110可以附接到足以將機械葉片110移動到處理腔室106中以在晶圓的處理完成之後取回腔室116中的晶圓的可伸展臂。
機械葉片110可以通過狹縫閥埠（未示出）進入處理腔室106，同時處理腔室106的蓋保持關閉。處理腔室106可以包含處理氣體、電漿、及用於沉積處理的各種顆粒。處理腔室106內部可能存在磁場。處理腔室106的內部可以保持在不同於處理腔室106外部的溫度及壓力的溫度及壓力下。
光學檢驗工具（裝置）可以具有一或更多個測量頭114。每個測量頭114可以包括色差光學感測器。測量頭114中的一些或全部可以包括專用色差光源，以產生在可以由該測量頭114的光學感測器偵測的範圍內的光。在一些實施方案中，單個光源可以產生跨越由多於一個光學感測器可偵測的波長的光。光學檢驗裝置的測量頭114的複數個光學感測器能夠感測來自晶圓的可見光、IR光、UV光、或其他電磁輻射。在一些實施方案中，光源可以安裝在檢驗裝置外部（例如，安裝在轉移腔室104、裝載站102、或處理腔室106內部）。
在一些實施方案中，來自晶圓112的輻射可以是回應於來自一或更多個光源的入射光對晶圓112的照射而產生的反射輻射。如果晶圓材料對於所使用的特定波長是不透明的並且晶圓的厚度超過該波長的穿透深度，則輻射可以基本上從晶圓的表面反射。在其他實施方案中，反射輻射可以源自晶圓的整個橫截面，例如在晶圓對被偵測的特定波長透明或晶圓的厚度小於光的穿透深度的情況下。在一些實施方案中，來自晶圓的輻射可以是透射通過晶圓的輻射。例如，光源可以放在晶圓112的一側上（例如，在晶圓上方或下方），而光學感測器可以放在晶圓112的另一側上（分別在晶圓下方或上方）。在這樣的實施方案中，機械葉片110可以僅覆蓋晶圓112的底表面的一些部分，而使底表面的其他部分暴露以促進光穿過晶圓112的厚度的透射。
計算裝置118可以控制機器人108與光學檢驗裝置的操作，包括測量頭114的操作以及由測量頭114獲得的資料的處理。計算裝置118可以與機器人108的電子模組150通訊。在一些實施方案中，可以無線地執行這樣的通訊。
圖1B表示在一個示例性實施方案中能夠支援對在製造機器100內的移動葉片上運輸的晶圓的精確光學檢驗的電子模組150。電子模組150可以包括微控制器152以及耦接到微控制器152的記憶體緩衝器154。記憶體緩衝器154可以用於在將檢驗資料傳送到計算裝置118之前收集及儲存光學檢驗資料。在一些實施方案中，可使用無線通訊電路傳送檢驗資料。在其他實施方案中，可以使用電子模組150與計算裝置118之間的有線連接來傳送資料。在一些實施方案中，光學檢驗資料可以在被傳送到計算裝置118之前首先被儲存（緩衝）在記憶體緩衝器154中。在其他實施方案中，在收集資料時，檢驗資料可以被傳送到計算裝置118，而不儲存在記憶體緩衝器154中。在一些實施方案中，無線或有線連接可以是連續的。在其他實施方案中，無線或有線連接可以週期性地建立或在完成檢驗或一些其他觸發事件時（例如，當記憶體緩衝器154接近滿時）建立。電子模組150可以進一步包括功率元件156與啟動電路158。在一些實施方案中，功率元件156可以是電池。在一些實施方案中，功率元件156可以是電容器。功率元件156可以是從功率站180可再充電的。例如，電池或電容器可以在與功率站180接觸（例如，經由充電塢站）時被再充電。在一些實施方案中，充電站可以被連接（例如，經由有線連接）到功率元件156。在一些實施方案中，充電站180與功率元件156之間的連接可以是無線的。在一些實施方案中，充電站180可以包括功率發射器，而功率元件156可以包括功率接收器。當功率元件156的功率低時，功率元件156可以發送信標（beacon）訊號以尋找功率站180，而功率站180可以向功率元件156提供功率訊號直到功率元件156被再充電至所需位準。
微控制器152可以耦接到一或更多個測量頭114（圖1B中描繪了一個示例性測量頭）。測量頭114可以包括光源164與光學感測器166。電子模組150亦可以包括加速度計168，以促進機械葉片110的精確伸展及角旋轉。電子模組150亦可以包括溫度感測器170以偵測晶圓112附近的溫度。
電子模組150可以進一步包括無線通訊電路（亦即，用於從計算裝置118接收無線指令並將光學檢驗資料傳送到計算裝置118的無線電電路）。例如，在一個實施方案中，無線電電路可以包括RF前端模組160與天線162（例如，UHF天線），天線162可以是內部陶瓷天線。電池可以是耐高溫類型（例如，鋰離子電池），可以暴露於攝氏450度的腔室溫度一小段時間（例如，一到八分鐘）。
圖1B中所示的一些部件可以放在機器人108的靜止部分上或放在機器人108的靜止部分處。例如，微控制器152、記憶體緩衝器154、及RF前端160可以如此放置。電子模組150的其他部件可以放在機械葉片110上。例如，加速度計168與溫度感測器170可以如此放置。在一些實施方案中，電子模組150的一些部件可以放在機器人108的靜止部分與可延伸機械葉片110兩者上（例如，功率元件156可以如此放置）。在一些實施方案中，可以使用兩個單獨的微控制器，其中一個微控制器放在機器人108的靜止部分上，而另一個微控制器放在光學檢驗裝置上。在一些實施方案中，溫度感測器167可以是測量頭114的一部分（如其中顯示的虛線框所示）。溫度感測器167可以與全域溫度感測器170分開，並且可以獨立地測量基板溫度以及提供資訊，以補充光學資料以便補償晶圓的光學特性的溫度引起的變化。在一些實施方案中，溫度感測器167可以被包括在每個測量頭114中，用於精確測量晶圓上的測試部位處的溫度。在一些實施方案中，可以僅在一些測量頭114中包括溫度感測器167（例如，溫度感測器167僅被包括在前感測器及/或後感測器中）。在一些實施方案中，溫度感測器167可以不被包括在測量頭114中，而是可以定位在測量頭114之間。
在一些實施方案中，由RF前端160和天線162促進的無線連接可以支援微控制器152與計算裝置118之間的通訊鏈路。在一些實施方案中，與機器人108整合的微控制器152可以具有足以將資訊傳輸到計算裝置118的最小計算功能，其中可以發生大部分資訊處理。在其他實施方案中，微控制器152可以執行大部分計算，而計算裝置118可以為特定的處理密集型任務提供計算支援。計算裝置118接收的資料可以是從轉移腔室104、處理腔室106內部獲得的資料、由光學檢驗裝置產生的資料、臨時或永久儲存在記憶體緩衝器154中的資料等。儲存在記憶體緩衝器154中及/或傳送到計算裝置118或從計算裝置118傳送的資料可以是原始格式或處理過的格式。
在一個實施方案中，光學檢驗裝置可以（使用微控制器152及/或計算裝置118的處理能力）將光源產生的光束引導到晶圓112的表面上的一或更多個部位（而晶圓正在由機械葉片110運輸）。光學檢驗裝置從測量頭114的每個光學感測器收集反射光資料。在一些實施方案中，可以具有n個光學感測器，每個感測器收集關於晶圓的m個部位中的每個部位的反射光資料（例如，反射率R（λ）、折射率n（λ）、偏振資料等）。使用來自測量頭114的反射光資料，微控制器152及/或計算裝置118可以（例如，使用三角測量（triangulation）技術）確定晶圓在m個部位中的所有或一些部位處的傾斜和位移，並檢索校準資料，它可以描述特定角的傾斜/位移可以如何影響反射光資料。例如，在確定晶圓112的折射率R（λ）時，特定的傾斜角可以轉化為已知誤差。微控制器152及/或計算裝置118可以基於反射光資料和校準資料確定在m個部位中的一些或所有部位處的晶圓112的一或更多個特徵（例如，晶圓的一或更多個光學特性）（例如，折射率、消光係數或光學衰減（折射率的虛部）、晶圓厚度、及類似者）。微控制器152（或計算裝置118）然後可以輸出（並儲存在記憶體緩衝器154中）表示晶圓112的品質的一或更多個特徵（例如，晶圓112的厚度、表徵均勻性、平滑度、不存在污染物等）。
在一些實施方案中，反射光資料可以包括關於反射光的偏振的資訊。例如，入射在晶圓的表面上的光可以是線性（圓、橢圓）偏振的。例如，入射光可以是s偏振光（或p偏振光）。通過偵測反射光中的p偏振（或分別為s偏振）的量，光學檢驗裝置可以確定晶圓的傾斜角之一。例如，如果入射光是s偏振並且入射平面平行於葉片的運動速度，則反射光中p偏振的存在可能表明晶圓具有滾動傾斜。類似地，如果入射平面垂直於葉片的運動速度，則反射光中p偏振的存在可能表明晶圓具有俯仰傾斜。通過測量這兩個示例中的p偏振量，光學處理裝置可以確定相應傾斜的角度。
類似地，可使用圓或橢圓（左手或右手）偏振入射光來執行偏振資料的收集。在一些實施方案中，為了促進偏振資料的收集，一些測量頭114可以被設置為使得各個光束的入射/反射平面對於不同的測量頭被不同地定向。例如，第一測量頭114可以使用平行於葉片運動方向的入射/反射平面進行操作，而第二測量頭可以具有垂直於該方向的入射/反射平面。在一些實施方案中，偏振資訊也可以不僅用作位置資料（以偵測晶圓的表面的定向），還用於確定晶圓的形態（例如，晶圓的塊（bulk）和表面的均勻性和各向同性（例如，表面的平滑度））。
在一個實施方案中，製造機器100的計算裝置118可以包括葉片控制模組120、檢驗控制模組122（以控制光源和光學感測器的操作）和晶圓品質控制模組124，以及中央處理單元（CPU）、軟體和記憶體（如圖9所示）。在一些實施方案中，葉片控制模組120、檢驗控制模組122和晶圓品質控制模組124的一些功能可以由微控制器152和記憶體緩衝器154實現為電子模組150的一部分。
圖2表示受到正在由移動機械葉片110運輸的晶圓的傾斜影響的光學檢驗裝置設置200。圖2的頂圖表示晶圓112在其表面水平的情況下被運輸的理想情況。由光源210產生的入射光與表面的法線成角度α，法線與豎直方向重合。反射光與豎直方向成相同角度α並由光學感測器220吸收。圖2的底圖表示晶圓112由於機械葉片110的運動而經歷傾斜的情況。示出的傾斜（僅用於示意性示例目的）是距水平方向達角度β的俯仰傾斜（傾斜角被誇張用於說明的目的）。結果，雖然入射光與豎直方向成相同的角度α，但反射光與豎直方向成角度α+2β。因此，反射光在與圖2的頂圖中所示的部位不同的部位處撞擊光學感測器220。採用窄帶色差光學感測器的本揭示內容的複數個實施方案使得設計這樣的光學感測器220變得更容易：在這樣的光學感測器220中從傾斜（或移位）的晶圓112反射的光所遵循的不同光路導致更少的偵測誤差。例如，與最佳化寬頻感測器的各種光路相反，針對色差感測器使用的更窄波長範圍最佳化各種光學元件（透鏡、反射鏡等）的塗層可能更容易。
圖3A表示採用衍射光柵的光學檢驗裝置設置300。圖3A中示出的是晶圓112在其表面水平的情況下被運輸的理想情況。從晶圓112反射的光可以進入光譜儀狹縫310並且與衍射光柵320相互作用。衍射光柵320可以將反射光分成可以遵循不同光學路徑的光譜分量。例如，波長為λ1的第一反射光（用短劃線示意性表示）可以採用光路ABC和A1B1C1，而波長為λ2的第二反射光（用點劃線示意性表示）可以採用光路ABE和A1B1E1。聚焦鏡330（在一些實施方案中可以用聚焦透鏡代替）可以將第一光聚焦到光學偵測器340的部位D，並且可以將第二光聚焦到光學偵測器340的部位F。
圖3B表示圖3A的受到由移動機械葉片110運輸的晶圓的傾斜影響的光學檢驗裝置設置。圖3A的第一反射光的光路ABCD（用短劃線表示）的修改示意性地示於圖3B中。由於傾斜角，第一反射光的光路為A'B'C'D'（以實線顯示），使得第一反射光在與在從水平晶圓反射的情況下的原始部位D不同的部位D'處撞擊光學偵測器340。光路ABCD的長度（可能具有來自圖3A-圖3B中未明確示出的附加光學元件的反射光可能經歷的附加反射/折射）可能非常顯著，在一些實施方案中達到數十釐米。因此，即使對於小傾斜角β，路徑ABCD和A'B'C'D'的長度差異可能很大（波長的數十或甚至百分之一），並且偵測點D'與參考點的位移D也可能相當顯著。
如果每個光學感測器被設計為偵測更有限的（與使用寬頻感測器範圍相比）波長範圍內的反射光，採用窄帶色差光學感測器的本文描述的複數個實施方案允許更容易和更精確地優化反射光的各種波長的光學路徑。此外，使每個光學感測器偵測其自身有限波長範圍內的光使得感測器的校準（針對各種傾斜角及/或平行位移）成為一項更直截了當的任務，並有助於在晶圓112偏離理想的水平運輸路徑時進行更精確的測量。
圖4A-圖4B表示最佳化和校準寬頻光學感測器以解決機械葉片運輸期間晶圓傾斜和位移的挑戰。圖4A描繪了發出範圍從IR範圍（800nm）到低至UV範圍（200nm）的光的典型光源的一個示例性光譜。光譜可能具有許多尖銳的發射峰（如圖所示）和隨波長顯著變化的寬的強度連續譜（continuum of intensity）（圖示的連續譜在450 nm處的強度是800 nm處強度的約四倍）。圖4B示出在一個示例性實施方案中晶圓傾斜對反射率測量的影響。根據光學感測器的特定實現，各種波長的光學路徑可能會受到傾斜的不同影響。例如，在所描述的實施方案中，偵測到的UV範圍內的反射率被抑制，而IR範圍內的反射率得到增強。偵測到的反射率的相對誤差可以是幾個百分比（±4%，在圖4B所示的情況下），儘管在其他實施方案中，誤差可能或多或少顯著。特別是，誤差可能會在尖銳的發射峰附近增加。因為，如圖4B所示，相對誤差可以隨著波長變化，所以在測量頭114具有專用於窄光學範圍的色差光學感測器220的情況下，針對各種傾斜校準此類誤差可以更有效。這種色差感測器具有明顯更均勻的傾斜引起的誤差，並且這種誤差可以易於考慮使用校準程式。例如，在圖4B所示的情況下，使用經配置以偵測200-300 nm、300-400 nm、400-500 nm、500-600 nm和600-700 nm範圍內的光的五個100 nm窄範圍偵測器，這可確保相對誤差的改變在任何100 nm範圍內的0.1-0.2%之內。
在每個色差光學感測器的工作範圍內具有更均勻的光學性能，這通過例如最佳化每個光譜範圍內的訊噪比性能來提高傾斜/位移補償的精度。例如，考慮到感測器的特定工作範圍，可以最佳化每個色差感測器的塗層和幾何形狀（例如，光學元件的佈置、要使用的光學路徑的設計）。色差感測器的使用可以允許用更少的路徑敏感元件替換一些元件（例如光譜儀光柵），這些元件的特徵在於其光學路徑對於晶圓的傾斜/位移的敏感性提高。色差感測器的使用還可以解決光譜的一些部分的過飽和問題。例如，寬頻感測器在光源的強UV發射和波的更低長波長反射的圖4A和圖4B中描述的情況下的使用，可以導致寬頻感測器對光譜的長波長部分的靈敏度降低。另一方面，色差感測器允許採用多種方法來解決這種飽和問題。例如，可以選擇性地增強對應於具有低反射率的波長的訊號。這可以藉由使用濾光器（濾除感測器工作範圍外的光）、藉由增加感測器的工作波長範圍內的光源強度、包括使用窄範圍光源（例如在一些實施方案中的雷射器、發光二極體）等來實現。
校準處理可以使用一或更多個基準晶圓來執行。基準晶圓可以利用受控方式傾斜（或給出平行位移），並且此類晶圓的光學回應（例如，折射率、反射率的依賴性等）可以得到測量和儲存（例如，在計算裝置118的記憶體中）。在一些實施方案中，可以使用具有不同程度的化學和形態均勻性、表面平滑度、厚度和其他相關晶圓特徵的基準晶圓來執行校準處理。可以對晶圓檢驗中使用的每個色差感測器執行校準處理。在晶圓檢驗期間，處理裝置可以確定被檢驗晶圓的表面的位置（例如，使用下面描述的三角測量方法）。可以根據表面距參考位置（例如，距水準參考平面）的位移來指定該表面的該位置。該表面的該位置可以進一步根據傾斜（滾動、俯仰、偏航）角來指定。
圖5A表示能夠支援對在移動葉片上運輸的晶圓的精確光學檢驗的光學檢驗裝置的一個示例性實施方案500的頂視圖。光學檢驗裝置可以包括n個測量頭114（圖5A中所示的具有n=5個頭的裝置），其佈置在單行中，與機械葉片110的運動方向共線（collinear）（如箭頭所示）。在各種實施方案中，每個測量頭114可以具有有50–100nm波長工作範圍的光學感測器。在一些實施方案中，波長範圍可以更大（例如，100-200nm）。在一些實施方案中，一或更多個測量頭114可以包括工作範圍為500-700nm的寬頻感測器。一些或所有測量頭114可以包括光源以產生相應光學感測器的工作範圍內的入射光。一些測量頭114可以使用來自相同（例如，寬頻）光源的光並且過濾掉恰好在相應感測器的工作範圍之外的從晶圓反射的光。在一些實施方案中，單一光源可以與所有測量頭114一起使用。
機械葉片110運輸晶圓112（例如，在處理腔室106中的一個處理腔室中處理之後）時，測量頭114可以靠近晶圓112的表面上的m個測量部位510（在圖5A中示出m=4個部位）。這可以依序發生，使得最右邊的測量頭114首先靠近最左邊的測量部位，然後從左邊到第二個部位，到第三個部位等等。在一些實施方案中，兩個測量頭114之間的距離可以與兩個測量部位510之間的距離相同，使得兩個（或更多）測量頭可以同時執行資料收集。在其他實施方案中，兩個測量頭114之間的距離可以不同於兩個測量部位510之間的距離，並且一些或所有測量頭114可以在不同（例如，錯開的）時間從各個測量部位510收集資料。在一些實施方案中，檢驗控制模組122可以基於由葉片控制模組120提供的指示測量部位510接近測量頭114時的精確時刻的時序資訊來對測量頭114的操作計時。葉片控制模組120的操作可與測量頭114的操作精確同步，從而在晶圓上的目標測量部位與測量頭114的採集區域對準的正確時刻執行光學資料獲取。在一些實施方案中，葉片控制模組120的操作可以與測量頭114的操作以這樣一種方式精確同步：使得第一個（最後一個）目標測量部位與晶圓的邊緣重合，以確定邊緣的特性。在一些實施方案中，當圖案化晶圓被測試時，操作可以被同步以確定已經實現圖案規則性的精度。
檢驗控制模組122可以確定第j個測量部位510與第k個測量頭114對準時的精確時刻。該對準可以使得由適當的光源（例如，第k個測量頭的專用窄範圍光源或複數個頭之間共用的寬頻光源）產生的光從對準部位510反射，使得反射光撞擊到第k個測量頭114的光學感測器。光源可以被啟動一小段時間，以預期測量部位510到達對準點附近，並且當測量部位510離開對準點時關閉。可替代地，光源可以提供具有固定持續時間的脈衝和基於機械葉片110的速度選擇的強度。例如，對於更快的葉片操作，脈衝的持續時間可以更短，而強度可以是成比例增加，以便相同（或大致相同）數量的反射光到達光學感測器。在一些實施方案中，脈衝的固定持續時間可以在微秒範圍內，而連續脈衝之間的間隔隨著機械葉片的速度而增加以保持相同的採樣密度。
在一些實施方案中，測量頭114的操作和光學資料獲取的同步可以由葉片控制模組120執行（例如，使用機器人軟體）。例如，葉片控制模組120可以知道產品（例如，上面沉積膜的晶圓）的尺寸、測量頭114的部位以及處理腔室106的佈局。因此，葉片控制模組120可以將測量部位與測量頭114對準的精確時間轉移給檢驗控制模組122，並且檢驗控制模組122可以使測量頭114朝向測量部位發出光。在一些實施方案中，可以使用一或更多個專用光學感測器來執行測量頭114的操作和光學資料獲取的同步，光學感測器偵測產品的邊緣（或產品的一些其他表示性特徵）到達光學檢驗區。基於機械葉片110的速度（例如，由葉片控制模組120提供）以及從專用光學感測器到測量頭114的距離，檢驗控制模組122可以在當測量部位與測量頭l14對準時的精確情況下操作測量頭114。在一些實施方案中，測量頭114可以連續操作並提供連續（或准連續（quasi-continuous））的光學資料流程。然後可以使用同步資訊將測量的光學資料關聯（例如，映射）到產品上的特定部位。
在一些實施方案中，一或更多個測量頭114可以起到一或更多個專用光學感測器的作用。例如，第一測量頭114可以連續輸出光訊號並且可以偵測產品的邊緣何時與第一測量頭114對準（例如，藉由偵測從邊緣反射的光入射到第一測量頭114的光學感測器上的時刻）。在一些實施方案中，第二測量頭114、第三測量頭114等可以類似地輸出連續光訊號。這些測量頭114的邊緣到達時間可用於更精確地估計（與僅使用第一測量頭114來偵測邊緣到達的情況相比）產品的運動，以及用於更精確地估計目標測量部位何時將與測量頭114對準。在一些實施方案中，第一測量頭114、第二測量頭114、第三測量頭114等的產品到達時間可以用於校正由（與葉片控制模組120一起操作的）檢驗控制模組122提供的預期到達時間。例如，這可以如下執行。最初，目標測量部位與測量頭114對準的時間可以從檢驗控制模組122（基於由葉片控制模組120提供的機械葉片110的速度，以及關於腔室106的空間佈局）做出的估計中獲知。隨後，當產品的邊緣與第一測量頭114對準時，檢驗控制模組122可以偵測預期邊緣到達時間與實際邊緣到達時間之間的差異，並將第一校正引入葉片/產品的估計動態中。同樣地，當產品的邊緣與第二測量頭114對準時，檢驗控制模組122可以偵測到（基於第一測量頭114的邊緣偵測而校正的）新的預期邊緣到達時間與實際邊緣到達時間之間的另一個差異，並可以對葉片/產品的估計動態引入第二校正。第二校正可以小於第一校正。可以對每個後續測量頭重複該處理，從而提供對產品動態的更精確確定。在其他實施方案中，同步資訊可以用於將測量的光學資料映射到產品上的特定部位。
在上面的例子中，產品的邊緣被用作偵測參考。在一些實施方案中，產品的其他特徵可以用作偵測參考。例如，可以如此使用脊、槽、溝槽、產品的兩個部分之間的邊界（例如，兩個晶粒（die）之間的邊界）、產品的表面上的特定圖案和類似特徵。
圖5B表示能夠支援對在移動葉片上運輸的晶圓的精確光學檢驗的光學檢驗裝置的另一個示例性實施方案550。圖5B所示的光學檢驗裝置可以具有n個測量頭114（在所描繪的示例中n=10），以非共線方式佈置並且被設計成探測測量部位510的二維分佈。因為一些測量部位510可以被測量頭114的僅一些（而非全部）測量頭114探測，所以測量頭114中的一些光學感測器及/或光源可以是加倍的（duplicative）（例如，具有相同的波長工作範圍）。例如，圖5B中的三排測量頭114中的每一排中的最右邊的測量頭114中的那些感測器可以是具有相同工作範圍600-700 nm的IR感測器。在一些實施方案中，機械葉片110可以能夠旋轉晶圓112（例如，圍繞晶圓的中心），使得晶圓的平行運動與晶圓的旋轉運動的組合可以用於測量過程的最佳化。例如，在一些實施方案中，可以使用兩種運動的組合來最大化測量頭114可存取的數量或各種測量部位510，從而可以檢驗晶圓112的盡可能寬的區域。
圖6A-圖6C表示能夠支援對由移動葉片上運輸的晶圓的精確光學檢驗的光學檢驗裝置的一個示例性實施方案600的操作的側視圖。為簡潔起見，僅描繪了兩個測量部位510和兩個測量頭114，並且晶圓的傾斜被隱含但未明確指示。如以示例性方式在圖6A中表示（在各種實施方案中，實際光學路徑可能不同）的那樣，當機械葉片110向左運輸晶圓足夠遠時，使得第一測量部位510-1與第一測量頭114-1對準，第一測量頭114-1的光源可以被啟動以產生入射在第一測量部位510-1上的光。入射光（具有第一波長範圍）可以產生從第一測量部位510-1反射的光以被第一測量頭114-1偵測。同時，第二測量頭510-2可以處於空閒狀態並且可以關閉第二測量頭114-2的光源（例如，以最佳化功耗）。
如圖6B所示，當機械葉片110運輸晶圓使得第一測量部位510-1與第二測量頭114-2對準時，第二測量頭114-2的光源可以被啟動以產生入射第一測量部位510-1上的光。這允許針對第二波長範圍（第一波長範圍和第二波長範圍分別用符號λ1和λ2示意性指示）探測第一測量部位510-1的光學回應。如果測量部位之間的距離與測量頭之間的距離相同，則可以同時啟動第一測量頭114-1以從第二測量部位510-2收集資料（針對第一波長範圍）。
如圖6C所示，當機械葉片110運輸晶圓使得第二測量部位510-2與第二測量頭114-2對準時，第二測量頭114-2的光源可以再次被啟動以產生入射在第二測量部位510-2上的光。這允許在第二波長範圍內探測第二測量部位510-1的光學回應。同時，第一測量頭510-1可以處於空閒狀態，並且第一測量頭510-1的光源可以關閉。
圖6A-圖6B中描繪的操作意欲說明使用多個光學感測器依序探測晶圓的多個部位的整體構思；部位和光學感測器的數量以及實際元件的幾何佈置可能與圖6A-圖6B中描繪的不同。即使圖示顯示了來自晶圓的光的接近沿著法線方向入射/反射，在一些實施方案中可以不需要是這種情況，其中可以使用成角度的入射/反射來代替。
圖7表示能夠支援對在由移動葉片上運輸的晶圓的精確光學檢驗的光學檢驗裝置的光遞送系統的示例性實施方案700。第一測量頭可以包括光源710-1和光學感測器720-1。光源710-1可以是意欲僅與光學感測器720-1一起使用的專用光源。在一些實施方案中，光源710-1可以是窄帶光源（例如，發光二極體、雷射器等）。在一些實施方案中，光源710-1可以是寬頻光源，該寬頻光源的光譜分佈附加的光學元件（例如，濾波器、吸收器等）變窄。由光源710-1產生的光可以在從晶圓112反射之後就被光學感測器720-1偵測到。
第二測量頭可以包括光源710-2和光學感測器720-2。光源710-2可以是用於僅與光學感測器720-2一起使用的專用光源。在一些實施方案中，來自光源710-2的光可以通過光纖730-1遞送到晶圓112的表面，以實現入射到晶圓112上的光的增強的方向性。光纖730-1可以被設計成支援特定範圍波長的遞送（例如，光學感測器720-2的工作範圍波長）。例如，光纖的材料可以具有在IR範圍內足夠小的折射率n（λ），使得IR光能夠從光纖逸出（escape from）。另一方面，折射率可以在UV範圍內具有實質的虛部（負責光衰減），使得UV光在光纖730-1內部被吸收並且被阻止到達晶圓112。
在一些實施方案中，第三測量頭和第四測量頭可以具有單獨的光學感測器（分別為感測器720-3和720-4），但共用公共光源710-3。可以使用單獨的光纖730-2和730-3將來自光源710-3的光遞送到晶圓。在一些實施方案中，通過光纖730-2和730-3遞送的光可以具有基本相似的光譜含量。在一些實施方案中，雖然遞送到晶圓112的光（入射光）可能類似，但是在反射光到達光學感測器720-3和720-4之前，可以使用濾光器來使反射光的光譜分佈變窄。在一些實施方案中，光纖不僅可以用於將入射光遞送到晶圓112，而且可以用於將反射光傳播到光學感測器。例如，如圖7所示，光纖740可以用於將反射光遞送到光學感測器720-4。
在一些實施方案中，由光源710（例如，光源710-1至710-4中的任一個或所有）產生的光可以是相干光束（例如，雷射光束）。在其他實施方案中，光源710可以產生自然光、線偏振光、圓偏振光或橢圓偏振光、部分偏振光、聚焦光等。光源710可以產生連續光束或複數個離散脈衝訊號。光源710可以產生準直光束、聚焦光束、或擴展光束。在一些實施方案中，光源710可以包括一或更多個單色光束，該單色光束具有在靠近一些中心頻率/波長的窄頻率/波長區域內的頻率/波長。
光學感測器720（例如，感測器720-1至720-4中的任一個或所有）可以是互補金屬氧化物半導體（CMOS）感測器，或者可以使用電荷耦合器件（CCD），或者任何其他已知的光偵測技術。光學感測器720可以包括任何數量的已知光學元件（例如，反射鏡、透鏡、吸收器、偏振器、光柵、準直器等）。在一些實施方案中，一些或所有光學感測器720可以具有與一些或其他光學感測器720的波長工作範圍的中心不同的波長工作範圍的中心。在一些實施方案中，光學感測器720可以具有其工作範圍的部分重疊。
光學感測器720可以與微控制器152（及/或計算裝置118）通訊，並且能夠促進三角測量。亦即，除了強度資料之外，至少一些光學感測器可以能夠收集位置資料，以確定表示在測量部位處產生的反射光的方向的位置資料。該位置資料可以用於確定至少在一些測量部位510處的晶圓的表面的位置。
例如，在光學三角測量方法中，檢驗控制模組122可以推斷入射在晶圓112的表面上（例如，由任何光源710產生）的光束的軸對應的線與從晶圓112反射的光束的軸相交的點。在一個實施方案中，可以將入射光束的方向校準到光學三角測量方法中，並且可以使用例如由相應的光學感測器720捕獲的反射光束強度的角度分佈從最大反射光束強度確定反射光束的方向。
確定了交點的座標（x，y，z）之後，檢驗控制模組122可以將該點與晶圓上的測量部位（例如，晶圓的表面上的部位）相關。檢驗控制模組122亦可以從葉片控制模組120中檢索資料，以確定該測量部位在當前時刻的預期位置（給定機械葉片110的部位）。藉由比較預期座標和實際座標之間的差異，檢驗控制模組122可以將該差異與使用來自其他部位及/或其他光學感測器的三角測量資料確定的類似差異進行比較。根據複數個這樣的測量，檢驗控制模組可以確定晶圓在一些或所有測量部位510處的傾斜角（例如，滾動、俯仰和偏航）角和平行位移（沿著三個空間方向）。
然後，晶圓品質控制模組124可以檢索校準資料。校準資料可以包含一（組）表格，或一（組）數學公式，或關於各種波長λ的傾斜角或位移距離與針對測量的晶圓的光學回應（例如，反射率）的傾斜/位移校正之間的任何其他類型的對應關係。這種對應關係可以針對離散的一組波長（2例如各個喇叭的每個工作範圍10（20，或任何其他數量）個）。在一些實施方案中，該離散的一組波長可以是准連續的。在一些實施方案中，晶圓品質控制模組124可以使用與校準資料一起檢索的傾斜/位移校正來補償偵測到的傾斜/位移。此外，在一些實施方案中，葉片控制模組120可以使用傾斜/位移資料來調整機械葉片110的位置以減少傾斜/位移。在這樣的實施方案中，當晶圓在各種測量頭之間轉移時，傾斜/位移可以改變（隨著葉片控制模組120控制來減少）。因此，每一後續測量頭可以收集額外的傾斜/位移資料以確保當前資料盡可能精確地反映晶圓的實際當前定位。
圖8是對由移動葉片運輸的晶圓的精確光學檢驗的方法800的一種可能實施方案的流程圖。方法800可以使用圖1-圖7中所示的系統和部件或其任何組合來執行。方法800可以使用單一光學感測器或複數個光感測器來執行。方法800可以使用單一光源或複數個光源來執行。方法800的一些方塊可以是可選擇的。在一些實施方案中，可以回應於來自計算裝置118或微控制器152的指令來執行方法800的一些或所有方塊。計算裝置118可以具有耦接到一或更多個記憶體裝置的一或更多個處理裝置（例如，中央處理單元）。可以在不將製造系統（例如，製造機器100）脫離生產處理的情況下執行方法800。在一些實施方案中，方法800可以在藉由機器人的機械葉片正在從處理腔室取回晶圓時實施（例如，在機械葉片110正在通過轉移腔室104向裝載站102運輸處理過的晶圓時）。例如，機器人108可以（通過轉移埠）將機械葉片110從轉移腔室104延伸到處理腔室106中，並且從處理過的晶圓在處理腔室106中的位置（116）取回處理過的晶圓。隨後，機械葉片110可以退回轉移腔室104。然後，機器人108可以將機械葉片110朝向裝載站102旋轉，在裝載站102處，處理過的晶圓112可以被冷卻、被淨化氣流從污染物中淨化、被放置在接收艙。可以在晶圓在轉移腔室104內部時或在晶圓在裝載站102內部時執行光學檢驗。在一些實施方案中，可以在淨化前執行光學檢驗；在其他實施方案中，可以在淨化之後執行光學檢驗。可以在機械葉片110執行標準檢索程式時執行光學檢驗，而不會減慢機械葉片的運動。因此，可以在不延遲製造處理的情況下執行光學檢驗。
方法800可以涉及處理裝置（微控制器152，單獨或與計算裝置118通訊）使得當晶圓正在被移動葉片從處理腔室運輸時，由第一光源產生的第一光束被引導到晶圓的表面上的第一部位（方塊810）。入射在晶圓表面上的第一光束可以在第一部位產生第一反射光。
第一光學感測器可以偵測第一反射光並收集表示第一反射光方向的第一資料（方塊820）。第一資料可以包括位置資料（例如，關於第一反射光的角度分佈的資訊，例如第一反射光的最大強度方向、角度分佈的寬度等）。第一光學感測器亦可以收集第二資料，而第二資料可以是強度資料。強度資料可以表示表徵第一複數個波長λj的對應一個處的第一反射光的強度I的第一複數個值I（λj），第一複數個波長中的每個波長屬於第一波長範圍Λ1（方塊830）。
在方塊840處，方法800可以繼續，而讓處理裝置使用從光學感測器獲得的第一資料來確定晶圓的表面的位置。該表面的位置可以相對於某個參考位置（例如，參考平面）來確定。例如，可以利用描述滾動、俯仰和偏航中的一些或全部的一個、兩個或三個傾斜角來指定表面的位置。晶圓表面的位移例如可以指定為距參考平面的豎直偏移。
在一些實施方案中，方法800可以使用具有多於一個光學感測器（和可選擇地，多於一個光源）的光學檢驗裝置來執行。在這樣的實施方案中，方法800可以在可選擇方塊850處繼續，而讓處理裝置使第二光束被引導到晶圓的表面上的第一部位。在一些實施方案中，第二光束可以由不同於第一光源的第二光源產生（例如，第二光束可以具有不同的光譜分佈）。在其他實施方案中，第二光束可以由相同的第一光源產生。當第一部位與第二光學感測器對準（或大約要對準）時，第二光束可以（例如，藉由光纖或藉由直接傳播）被遞送到晶圓的表面上的第一部位。第二光束可以在第一部位產生第二反射光。在具有＞2個光學感測器的實施方案中，當第一部位與相應的感測器對準時，處理裝置可以類似地將第三（第四等）光束引導到晶圓的表面上的第一部位，並且第三（第四等）光束可以產生來自第一部位的第三（第四等）反射光。
在可選擇方塊860處，方法800可以繼續，而藉由第二光學感測器收集可以是強度資料的第三資料。強度資料可以表示表徵第二複數個波長λk的對應一個處的第二反射光的強度的第二複數個值I（λk），第二複數個波長中的每個波長屬於第二波長範圍Λ2。第二波長範圍Λ2的中心可以不同於第一波長範圍Λ1的中心。在一些實施方案中，第三資料可以進一步包括從第二部位獲得的位置資料，可以用於補充從第一部位獲得的位置資料。在一些實施方案中，來自第二部位的位置資料可以用於更精確地確定晶圓的傾斜/位移。例如，如果晶圓由機械葉片剛性支撐，則可以預期兩個部位的傾斜角相同。因此，如果來自兩個（或更多）部位的位置資料表明傾斜角度不同，這可能歸因於測量誤差。為了減少這種誤差的影響，可以將傾斜角計算為使用來自多個部位的位置資料確定的傾斜角的某個平均值（例如，作為平均值）。在葉片允許晶圓在運輸期間彎曲的其他實施方案中，所確定的傾斜角的各種值可以被視為在對應部位處的實際傾斜角。在一些實施方案中，第三資料可以僅包括強度資料而不包括位置資料。例如，處理裝置可以基於由第一感測器而不是由第二感測器收集的第一資料來確定晶圓的傾斜。例如，只有第一感測器可以包括三角測量設置，而其餘感測器可以僅收集強度資料。
類似地，方法800可以採用附加的（第三等）感測器，該感測器可以收集附加的（第四等）資料，該資料表示附加的（第三等）複數個值，該等值表徵屬於附加的（第三等）波長範圍（Λ3、Λ4等）的（第三等）複數個波長的對應一個處的附加的（第三等）反射光的強度。
在方塊870處，方法800可以繼續，以處理裝置檢索校準資料。校準資料可以儲存在一或更多個記憶體裝置中（例如，記憶體緩衝器154或計算裝置118的記憶體裝置）。使用校準資料、晶圓的表面的位置和第二資料，執行方法800的處理裝置可以確定表示晶圓的品質的一或更多個特徵（880）。「晶圓的品質」在本文中是指晶圓或附著在上面的材料的任何特性（例如，沉積在晶圓的表面上的（一或更多個）膜的品質）。例如，在表示晶圓品質的特徵中可以是晶圓在第一部位處的厚度、沉積在晶圓上的膜在第一部位處的厚度、晶圓在第一部位處的均勻性、沉積在晶圓上的膜在第一部位處的均勻性、晶圓的表面在第一部位處的平滑度、或沉積在晶圓上的膜在第一部位處的平滑度。
圖9描繪了根據本揭示的一或更多個態樣操作並且能夠支援在移動葉片上遞送的晶圓的精確光學檢驗的示例性處理裝置900的方塊圖。在一個實施方案中，處理裝置900可以是圖1A的計算裝置118或圖1B的微控制器152。
示例性處理裝置900可以連接到LAN、內聯網、外聯網、及/或網際網路中的其他處理裝置。處理裝置900可以是個人電腦（PC）、機上盒（STB）、伺服器、網路路由器、交換機或橋接器，或者能夠執行指定該裝置要採取的行動的一組指令集（依序或其他）的任何裝置。此外，儘管僅圖示單一示例性處理裝置，但術語「處理裝置」亦應視為包括單獨或共同執行一組（或多組）指令以執行本文所述的任何一或更多種方法的處理裝置（例如，電腦）的任何集合。
示例性處理裝置900可以包括處理器902（例如，CPU）、主記憶體904（例如，唯讀記憶體（ROM）、快閃記憶體、動態隨機存取記憶體（DRAM）（例如，同步DRAM（SDRAM））等）、靜態記憶體906（例如，快閃記憶體、靜態隨機存取記憶體（SRAM）等）、及次要存放裝置（例如，資料儲存裝置918），其可經由匯流排930彼此通訊。
處理器902表示一或更多個通用處理裝置，例如微處理器、中央處理單元、或類似者。更特定言之，處理器902可以是複雜指令集計算（CISC）微處理器、簡化指令集計算（RISC）微處理器、非常長的指令字元（VLIW）微處理器、實現其他指令集的處理器、或實現指令集的組合的處理器。處理器902亦可以是一或更多個專用處理裝置，例如特定應用積體電路（ASIC）、可程式化邏輯陣列閘（FPGA）、數位訊號處理器（DSP）、網路處理器、或類似者。根據本揭示的一或更多個態樣，處理器902可以被配置為執行指令，實現對由移動葉片運輸的晶圓的光學檢驗的方法800。
示例性處理裝置900可以進一步包括網路介面裝置908，可通訊地耦接到網路920。示例性處理裝置900可以進一步包括視訊顯示器910（例如，液晶顯示器（LCD）、觸控式螢幕或陰極射線管（CRT））、字母數字輸入裝置912（例如，鍵盤）、輸入控制裝置914（例如，游標控制裝置、觸控式螢幕控制裝置、滑鼠）、及訊號產生裝置916（例如，喇叭）。
資料儲存裝置918可以包括電腦可讀取儲存媒體（或者尤其是，非暫時性電腦可讀取儲存媒體）928，在該媒體上儲存一組或多組可執行指令922。根據本揭示的一或更多個態樣，可執行指令922可以包括實現由移動葉片運輸的晶圓的精確光學檢驗的方法800的可執行指令。
可執行指令922亦可在藉由示例性處理裝置900、主記憶體904和處理器902（亦構成電腦可讀取儲存媒體）執行期間完全地或至少部分地駐留在主記憶體904及/或處理裝置902內。可執行指令922可以進一步經由網路介面裝置908在網路上發送或接收。
儘管電腦可讀取儲存媒體928在圖9中示出為單一媒體，但術語「電腦可讀取儲存媒體」應視為包括儲存一組或多組操作指令的單一媒體或多個媒體（例如，集中式或分散式資料庫，及/或相關的快取和伺服器）。術語「電腦可讀取儲存媒體」亦應視為包括能夠儲存或編碼一組指令以用於機器執行的任何媒體，這些指令使機器執行本文所述的任何一或更多個方法。因此，術語「電腦可讀取儲存媒體」應視為包括但不限於固態記憶體以及光和磁媒體。
應理解，以上描述意欲是說明性的，而不是限制性的。在閱讀和理解以上描述後，該領域具有通程知識者將可以理解許多其他實現示例。儘管本揭示描述具體示例，但應理解，本揭示的系統和方法並不限於本文描述的示例，而是可以在所附請求項的範圍內進行修改來實踐。因此，說明書和附圖被認為是說明性的而不是限制性的。因此，本揭示的範圍應參考所附請求項以及這些請求項被賦予的等效物的全部範圍來確定。
上述方法、硬體、軟體、韌體或代碼集的實現可以經由儲存在由處理元件可執行的機器可存取、機器可讀取、電腦可存取或電腦可讀取媒體上的指令或代碼來實現。「記憶體」包括以機器（例如，電腦或電子系統）可讀取的形式提供（亦即，儲存及/或發送）資訊的任何機制。例如，「記憶體」包括隨機存取記憶體（RAM）（例如，靜態RAM（SRAM）或動態RAM（DRAM））；ROM；磁或光儲存媒體；快閃記憶體裝置；電儲存裝置；光儲存裝置；聲學儲存裝置以及適合以機器（例如，電腦）可讀取的形式儲存或遞送電子指令或資訊的任何類型的有形機器可讀取媒體。
在整個說明書中對「一個實施方案」或「一實施方案」的引用意味著結合該實施方案描述的特定特徵、結構或特性被包括在本揭示的至少一個實施方案中。因此，在本說明書的各個地方出現的短語「在一個實施方案中」或「在一實施方案中」不一定都指代同一實施方案。此外，特定特徵、結構或特性可以在一或更多個實施方案中以任何合適的方式組合。
在前述說明書中，已經參考具體示例性實施方案給出了詳細描述。然而，很明顯，在不脫離所附請求項中闡述的本揭示的更廣泛的精神和範圍的情況下，可以進行各種修改和改變。因此，說明書與圖式係視為說明性而非限制性。此外，實施方案的前述使用、實施方案及/或其他示例性語言不一定指同一實施方案或同一示例，而是可以指不同的和有區別的實施方案，以及潛在地相同的實施方案。
詞語「示例」或「示例性」在本文中用於表示用作示例、實例或說明。本文描述為「示例」或「示例性」的任何態樣或設計並不必然被解釋為較佳或優於其他態樣或設計。相反地，使用詞語「示例」或「示例性」意欲以具體方式呈現構思。本申請案中使用的術語「或」意欲表示包含的「或」而不是排他的「或」。亦即，除非另有說明，或從上下文中清楚，「X包括A或B」意欲表示任何自然包容性排列。亦即，若X包括A；X包括B；或X包括A和B兩者，則在上述任何一種情況下都滿足「X包括A或B」。此外，除非另有說明或從上下文清楚指向單數形式，否則在本申請案和所附請求項中使用的冠詞「一」通常應解釋為表示「一或更多個」。此外，全文使用術語「一實施方案」或「一個實施方案」或「一實施方案」或「一個實施方案」並非意欲表示同一實施方案或實施方案，除非如此描述。此外，本文所使用的術語「第一」、「第二」、「第三」、「第四」等係意指作為區分不同元件，而並不必然具有根據其數字標號的順序意義。
100:製造機器 102:裝載站 104:轉移腔室 106:處理腔室 108:機器人 110:機械葉片 112:晶圓 114:測量頭 114-1:測量頭 114-2:測量頭 116:腔室 118:計算裝置 120:葉片控制模組 122:檢驗控制模組 124:晶圓品質控制模組 150:電子模組 152:微控制器 154:記憶體緩衝器 156:功率元件 158:啟動電路 160:RF前端模組 162:天線 164:光源 166:光學感測器 167:溫度感測器 168:加速度計 170:溫度感測器 180:功率站 200:光學檢驗裝置設置 210:光源 220:光學感測器 300:光學檢驗裝置設置 310:光譜儀狹縫 320:衍射光柵 330:聚焦鏡 340:光學偵測器 500:實施方案 510:測量部位 510-1:測量部位 510-2:測量部位 550:實施方案 600:實施方案 700:實施方案 710-1:光源 710-2:光源 710-3:光源 720-1:光學感測器 720-2:光學感測器 720-3:光學感測器 720-4:光學感測器 730-1:光纖 730-2:光纖 730-3:光纖 740:光纖 800:方法 810:方塊 820:方塊 830:方塊 840:方塊 850:方塊 860:方塊 870:方塊 880:方塊 900:處理裝置 902:處理器 904:主記憶體 906:靜態記憶體 908:網路介面裝置 910:視訊顯示器 912:字母數字輸入裝置 914:輸入控制裝置 916:訊號產生裝置 918:資料儲存裝置 920:網路 922:指令 928:電腦可讀取儲存媒體 930:靜態記憶體
圖1A示出能夠支援對在移動葉片上運輸的晶圓的精確光學檢驗的製造機器的一個示例性實施方案。
圖1B示出在一個示例性實施方案中能夠支援對在圖1A的製造機器內的移動葉片上運輸的晶圓的精確光學檢驗的電子模組。
圖2示出受到由移動機械葉片（robot blade）運輸的晶圓的傾斜影響的光學檢驗裝置設置。
圖3A示出採用衍射光柵的光學檢驗裝置設置。
圖3B示出受到由移動機械葉片運輸的晶圓的傾斜影響的圖3A的光學檢驗裝置設置。
圖4A描繪了發出範圍從IR範圍（800nm）到低至UV範圍（200nm）的光的典型光源的一個示例性光譜。
圖4B示出在一個示例性實施方案中晶圓傾斜對反射率測量的影響。
圖5A示出能夠支援對在移動葉片上運輸的晶圓的精確光學檢驗的光學檢驗裝置的一個示例性實施方案的頂視圖。
圖5B示出能夠支援對在移動葉片上運輸的晶圓的精確光學檢驗的光學檢驗裝置的另一示例性實施方案。
圖6A-圖6C示出能夠支援對在移動葉片上運輸的晶圓的精確光學檢驗的光學檢驗裝置的一個示例性實施方案的操作的側視圖。
圖7示出能夠支援對在移動葉片上運輸的晶圓的精確光學檢驗的光學檢驗裝置的光遞送系統的示例性實施方案。
圖8是對由移動葉片運輸的晶圓的精確光學檢驗的方法的一種可能的實施方案的流程圖。
圖9描繪了根據本揭示的一或更多個態樣操作並且能夠支援對在移動葉片上運輸的晶圓的精確光學檢驗的示例性處理裝置的方塊圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
110:機械葉片
112:晶圓
114:測量頭
510:測量部位
550:實施方案

Claims (24)

  1. 一種光學裝置，包含： 一第一光源，用於將一第一光束引導到一產品的一表面上的一第一部位，該產品正在從一處理腔室運輸，其中該第一光束用於在該第一部位處產生一第一反射光； 一光學感測器，用於： 收集表示該第一反射光的一方向的一第一資料； 收集表示第一複數個值的一第二資料，該等第一複數個值表徵在第一複數個波長中的對應一個波長處的該第一反射光的強度，該等第一複數個波長中的每個波長屬於一第一波長範圍；以及 一處理裝置，與該光學感測器通訊，用於： 使用該第一資料確定該產品的該表面的一位置； 檢索校準資料；以及 使用該產品的該表面的該位置、該第二資料和該校準資料，確定表示該產品的一品質的一第一特徵。
  2. 如請求項1所述的光學裝置，其中該第一資料包含該第一反射光的一角度分佈的一表示。
  3. 如請求項1所述的光學裝置，其中該產品的該表面的該位置包含該產品的該表面上的該第一部位距一參考位置的一位移。
  4. 如請求項1所述的光學裝置，其中該產品的該表面的該位置包含該產品的該表面的一傾斜，並且其中該校準資料用於補償該產品的該表面的該傾斜。
  5. 如請求項1所述的光學裝置，其中該第一波長範圍不超過50nm。
  6. 如請求項1所述的光學裝置，其中該第二資料進一步表示在該第一反射光的該等複數個波長中的對應一個波長處的該第一反射光的複數個偏振值。
  7. 如請求項1所述的光學裝置，其中該產品包含一晶圓和沉積在該晶圓上的一或更多個膜，並且其中表示該產品的該品質的該第一特徵包含該一或更多個膜的至少一個膜在該第一部位處的一厚度。
  8. 如請求項1所述的光學裝置，其中該產品包含一晶圓和沉積在該晶圓上的一或更多個膜，並且其中表示該產品的該品質的該第一特徵與該一或更多個膜的至少一個膜在該第一部位處的一均勻性相關。
  9. 如請求項1所述的光學裝置，其中表示該產品的該品質的該第一特徵與該產品的該表面在該第一部位處的一平滑度相關。
  10. 如請求項1所述的光學裝置，其中該處理裝置用於回應於該第一部位被運輸到與該第一光束的一方向對準的一位置而使該第一光源將該第一光束引導至該第一部位。
  11. 如請求項10所述的光學裝置，其中： 該第一光源進一步用於回應於一第二部位被運輸到與一第二光束的一方向對準的一位置，將該第二光束引導到該產品的該表面上的一第二部位，其中該第二光束用於在該第二部位處產生一第二反射光； 該光學感測器進一步用於收集表示第二複數個值的一第三資料，該等第二複數個值表徵在該等第一複數個波長中的對應一個波長處的該第二反射光的強度；以及 該處理裝置進一步用於使用該第三資料、該第一資料和該校準資料確定表示該產品的該品質的一第二特徵。
  12. 如請求項11所述的光學裝置，其中該處理裝置用於回應於一第二部位被運輸到與一第二光束的一方向對準的一位置而使該第一光源將該第二光束引導至該產品的該表面上的該第二部位。
  13. 如請求項11所述的光學裝置，其中該產品包含一晶圓和沉積在該晶圓上的一或更多個膜，並且其中表示該產品的該品質的該第二特徵包含該一或更多個膜的至少一個膜在該第二部位處的一厚度或一均勻性中的至少一個。
  14. 如請求項1所述的光學裝置，進一步包含： 一第二光源，用於將一第二光束引導到該產品的該表面上的該第一部位，該第二光束用於在該第一部位處產生一第二反射光；以及 一第二光學感測器，用於收集表示第二複數個值的一第三資料，該等第二複數個值表徵在第二複數個波長中的對應一個波長處的該第二反射光的強度，該等第二複數個波長中的每個波長屬於一第二波長範圍，其中該第二波長範圍的中心不同於該第一波長範圍的中心；並且 其中為了確定表示該產品的該品質的該第一特徵，該處理裝置進一步用於使用該第三資料。
  15. 如請求項1所述的光學裝置，其中表示該產品的該品質的該第一特徵包含該產品的一光學特性，其中該光學特性包含該產品的一折射率或該產品的一消光係數中的至少一個。
  16. 一種光學裝置，包含： 複數個n個光源，該等n個光源中的每個光源用於將一光束引導到正在從一處理腔室運輸的一產品的一表面上的複數個m個部位，其中該等n個光源中的每個光源用於在該等m個部位的每個部位處產生一反射光； 複數個n個光學感測器，該等n個光學感測器中的每個光學感測器經配置以偵測具有在複數個n個波長範圍的一相應範圍內的一波長的光，其中該等n個光學感測器中的每個光學感測器用於： 偵測由該等n個光源中的相應一個光源在該產品的該表面的該等m個部位中的每個部位處產生的一反射光； 收集m個強度資料，其中該等m個強度資料中的每個強度資料表示表徵在該等m個部位中的相應一個部位處產生的該反射光的強度的複數個值，該反射光的該強度對應於複數個波長之一，其中該等複數個波長中的每個波長屬於該等複數個n個波長範圍中的該相應範圍；以及 一處理裝置，與該等n個光學感測器中的每個光學感測器通訊，該處理裝置用於： 使用來自該等n個光學感測器中的每個光學感測器的該等m個強度資料，確定表示該產品的該品質的至少一個特徵。
  17. 如請求項16所述的光學裝置，其中該等n個光學感測器中的至少一個光學感測器用於收集該等m個部位中的至少一個部位的位置資料，該位置資料表示該產品的該傾斜，並且其中為了確定該產品的該品質的該至少一個特徵，該處理裝置進一步用於使用該位置資料。
  18. 如請求項16所述的光學裝置，其中該產品被運輸，而使得該等m個部位中的每個部位與由該等n個光源中的每個光源所引導的一相應光束依序對準。
  19. 如請求項16所述的光學裝置，其中該等複數個n個波長範圍中的每個波長範圍的中心不同於該等複數個n個波長範圍中的任何其他一個波長範圍的中心。
  20. 如請求項16所述的光學裝置，其中來自該等n個光源中的至少一個光源的一光束用於獲得正在從該處理腔室運輸的該產品的一運動的確定，其中獲得的該確定用於同步以下偵測：對隨著該產品的該運動而在該產品的該表面的該等m個部位中的一或更多個部位產生的該反射光的偵測。
  21. 一種方法，包含以下步驟： 將由一第一光源產生的一第一光束引導到一產品的一表面上的一第一部位，該產品正在從一處理腔室運輸，其中該第一光束用於在該第一部位處產生該第一反射光； 由一第一光學感測器收集表示該第一反射光的一方向的一第一資料； 由該第一光學感測器收集表示第一複數個值的一第二資料，該等第一複數個值表徵在第一複數個波長中的對應一個波長處的該第一反射光的強度，該等第一複數個波長中的每個波長屬於一第一波長範圍； 使用該第一光學感測器獲得的該第一資料確定該產品的該表面的一位置； 檢索校準資料；以及 使用該產品的該表面的該位置、該第二資料和該校準資料，確定表示該產品的一品質的一第一特徵。
  22. 如請求項21所述的方法，其中該產品的該表面的該位置包含該產品的該表面上的該第一部位的一位移或該產品的該表面的一傾斜中的至少一個。
  23. 如請求項21所述的方法，該產品包含一晶圓和沉積在該晶圓上的一膜，並且其中表示該產品的該品質的該第一特徵包含該晶圓在該第一部位處的一厚度、該膜在該第一部位處的一厚度、該晶圓在該第一部位處的一均勻性、該膜在該第一部位處的一均勻性、該晶圓的該表面在該第一部位處的一平滑度或該膜的該表面在該第一部位處的一平滑度中的至少一個。
  24. 如請求項21所述的方法，進一步包含以下步驟： 將由一第二光源產生的一第二光束引導到該產品的該表面上的該第一部位，該第二光束用於在該第一部位處產生一第二反射光；以及 由一第二光學感測器收集表示第二複數個值的一第三資料，該等第二複數個值表徵在第二複數個波長中的對應一個波長處的該第二反射光的強度，該等第二複數個波長中的每個波長屬於一第二波長範圍，其中該第二波長範圍的中心不同於該第一波長範圍的中心；並且 其中確定表示該產品的該品質的該第一特徵包括使用該第三資料。
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