專利名稱：識別基板上的薄膜的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子裝置制造，且更明確而言，涉及識別置于腔室中基板上薄膜的方
法與設(shè)備。
背景技術(shù)：
于電子裝置制造工藝中，通常重要的是在于處理工具中操作基板的同時能夠檢測已沉積在、或已置于基板上的層和/或膜(如銅層)。例如，某些膜材料可能無法與某些腔室或工藝兼容，而將基板送入不兼容的腔室可能會造成腔室的損傷。用于進行膜檢測的傳統(tǒng)裝置在復(fù)雜度、成本、時間與使用簡易度上有諸多缺點。 一般而言，傳統(tǒng)裝置需把基板從欲進行分析的處理工具移出。因此需提供一膜檢測裝置，其提供操作功能、用途、形成參數(shù)、應(yīng)用、低成本及設(shè)定簡易度的組合，以及在處理工具內(nèi)也能進行薄膜檢測的操作。
發(fā)明概述 于本發(fā)明某些方面中，提供一種用于檢測膜的方法。 一種用以檢測電子裝置處理
工具內(nèi)放置的電子裝置中的膜的方法，包括將一膜檢測設(shè)備的安裝件耦接至該電子裝置處
理工具的觀察窗(view port);利用設(shè)于該安裝件內(nèi)的光能量源來照射該電子裝置處理工
具內(nèi)的電子裝置；經(jīng)由耦接至該安裝件的光學(xué)系統(tǒng)來傳遞一指示膜存在的波長；接收由該
基板反射的光能量；以及依據(jù)所接收的光能量，利用光學(xué)檢測器來檢測膜存在與否。 于本發(fā)明另一實施方面中，提供一種檢測膜的設(shè)備。本發(fā)明包括將該設(shè)備耦接至
該電子裝置處理工具的觀察窗的安裝件；設(shè)于該安裝件內(nèi)并可照射該電子裝置處理工具內(nèi)
的電子裝置的光能量源；用以發(fā)送可指示膜存在的波長的光學(xué)系統(tǒng)；以及經(jīng)定位以接收由
該基板所反射并通過該光學(xué)系統(tǒng)的光能量的光學(xué)檢測器，該光學(xué)系統(tǒng)適于檢測膜的存在與否。 于本發(fā)明另一實施方面中，提供一種檢測膜的系統(tǒng)。該用于檢測電子裝置中的膜
的系統(tǒng)包括電子裝置處理工具；適于耦接至該電子裝置處理工具的觀察窗的安裝件；設(shè)于
該安裝件內(nèi)的光能量源，該光能量源適于照射該電子裝置處理工具內(nèi)的該電子裝置；耦接
至該安裝件的光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)適于發(fā)送指示該膜存在的波長；以及經(jīng)定位以接收該
基板所反射并通過光學(xué)系統(tǒng)的光能量的光學(xué)檢測器，該光學(xué)系統(tǒng)適于檢測膜的存在與否。 本發(fā)明其它特征及實施方面經(jīng)由下文詳細說明、權(quán)利要求以及附圖將更可清楚地領(lǐng)會。 附圖簡要說明

圖1繪示本發(fā)明第一范例設(shè)備實施例的分解透視圖。
圖2繪示圖1的范例設(shè)備實施例的側(cè)視圖。
圖3繪示圖2范例設(shè)備實施例沿線3-3的橫截面圖。 圖4繪示圖1范例設(shè)備實施例一部分的分解詳細透視圖。 圖5繪示圖4的部件的范例實施例的詳細視圖。 圖6繪示本發(fā)明該第一范例設(shè)備實施例的正面透視圖。 圖7繪示本發(fā)明一范例設(shè)備實施例的底視透視圖。 圖8繪示圖1該范例設(shè)備實施例的一部分的分解詳細透視圖。 圖9繪示本發(fā)明一范例系統(tǒng)實施例的透視圖。 圖10繪示本發(fā)明一范例系統(tǒng)實施例的部分底視透視圖。 圖11繪示操作實施本發(fā)明第一方法的本發(fā)明設(shè)備一范例實施例。 圖12繪示操作實施本發(fā)明第二方法的本發(fā)明設(shè)備的一范例實施例。 圖13繪示本發(fā)明第二范例設(shè)備實施例的前視透視圖。 詳細說明 依據(jù)本發(fā)明，所提供用以檢測電子裝置中或其上的膜的設(shè)備(膜檢測設(shè)備)包括多個有用特征。附圖繪示了本發(fā)明膜檢測設(shè)備的一或多個實施例的特征及操作。 —或多個實施例中，膜檢測設(shè)備設(shè)有單一安裝件，該安裝件易于耦接至一或多種電子裝置處理工具(例如，傳送腔室、處理腔室等)的多個觀察窗(viewing port)。該電子
裝置處理工具諸如加州圣塔克拉拉市應(yīng)用材料公司所制造的061^1^3@或:￡1^1^&@處理工
具。安裝件可經(jīng)設(shè)計以防止薄膜檢測設(shè)備所使用的光(如光譜能量)由觀察窗的窗口反射，否則該光的反射可能影響該膜檢測工藝。為檢測可能置于處理工具中一基板上其它數(shù)層下的薄膜，該膜檢測設(shè)備包括一或多個范圍可介于紅外(約1500nm)至遠紫外(約150nm)的光譜能量源("光源")、一或多個適于檢測該光源發(fā)射的波長和/或自基板的二次發(fā)射的光學(xué)檢測器、一或多個漫射器(diffuser)、以及一或多個對被測特定膜具靈敏性的窄帶濾光器。由于某些情況下，二次發(fā)射或位移發(fā)射(shiftedemission)是由基板上的膜所反射，故該濾光器波長可與光源所發(fā)射的波長不同。選擇適合的濾光器便無需作特別校準。為協(xié)助檢測，膜檢測設(shè)備也可包括適于阻斷環(huán)境光源的特征以降低背景信號。也可包括其它裝置以修正光路徑以降低基板上幾何圖形的影響。前述裝置可包括但不限于透鏡、窗口、準直器及漫射器。也可提供自動(如經(jīng)由控制軟件)和/或手動機構(gòu)以在操作期間控制光源所發(fā)射的能量強度及光學(xué)檢測器所取得的能量強度。 膜檢測設(shè)備也包括多個改善安全性及可靠度的特征。例如于某些實施例中，膜檢測設(shè)備包括封圍件，該封圍件具有擋板以限制和/或避免操作者不慎暴露于光能量源，并在開啟該封圍件時提供連接以避免切斷電源。于一或多個實施例中，該設(shè)備可包括安全連鎖開關(guān)以避免不慎暴露在超出視覺安全波長范圍的光能量。 若適合，也可單獨或合并使用穩(wěn)定的光源(例如以固定波長發(fā)射的固態(tài)光源)。此種光源也可被選擇用于長效穩(wěn)定的服務(wù)(例如，在傳統(tǒng)膜檢測裝置中使用的光源的服務(wù)的多達500至1000倍)。光源可設(shè)計在極短時間內(nèi)開啟，以讓該光源僅在作測量及判定(無須重復(fù)校準)所需的短時間下啟動而節(jié)省可觀的能量。光源的極快速開啟與短暫使用也有助于安全性。例如，在使用紫外光或紅外光源時，暴露在它們之下可能會有危險，該光源僅在短時間啟動同時也滿足其它安全條件(如擋板、封圍件關(guān)閉)。 此外，于某些實施例中，薄膜檢測設(shè)備可作為存在感應(yīng)器(presence sensor)使用以判定基板是否已置于工藝設(shè)備中。存在感應(yīng)器可包括分離光源及光學(xué)檢測器組件。
本發(fā)明也提供用于聯(lián)系并控制本發(fā)明膜檢測設(shè)備的控制系統(tǒng)和/或軟件。該控制系統(tǒng)可包括一或多個邏輯電路以便執(zhí)行并記錄膜檢測設(shè)備的校準；確定基板存在與否；連接至制造設(shè)備中的其它控制系統(tǒng)。 于某些實施例中，本發(fā)明可利用一專用于市售可得(如，應(yīng)用材料公司的
Centura iEndura )的傳送腔室蓋件觀察窗(簡單的快速牢固安裝(bolt-on))的安裝構(gòu)件。已知此安裝構(gòu)件可輕易適用在其它類型及形式的設(shè)備。 設(shè)計本發(fā)明以正常阻斷周圍光源以達工藝均一性。此為設(shè)計固有部分，無須額外工程方法或解決辦法。 本發(fā)明設(shè)計以限制或避免操作員不慎暴露于光能量源。其它特征包括內(nèi)建的安全
斷路開關(guān)(視需要)及工程安全解決辦法，例如將連接線路設(shè)計成能避免圍封件在不中斷電源下開啟。無論個別組件或采用組合方式，這些措施都能強化操作員及安裝員的安全?，F(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備通常需要復(fù)雜或笨拙的安全擋板才能達到相同效果。 本發(fā)明設(shè)計成小型單元(模塊)快速牢固安裝組件，其與現(xiàn)有技術(shù)中組裝在不同部件且組件散繞在系統(tǒng)周圍不同。 本發(fā)明設(shè)計為能與如06加1 ^@及￡1^11^@基板處理系統(tǒng)等市售可得系統(tǒng)接口對
接(如，安插和運作)。接口設(shè)計非常簡單以便加強彈性，然而其也能容易地適用其它平臺及系統(tǒng)。本發(fā)明視需要也可包含更復(fù)雜的系統(tǒng)接口 (如連續(xù)數(shù)據(jù)傳送)，但操作并不一定須要安裝及使用此種接口。 與更適于分析任務(wù)及復(fù)雜分析的射譜儀及光譜儀不同的是，本發(fā)明設(shè)計成任務(wù)專用型。射譜儀及光譜儀可用于協(xié)助判定適用此裝置的感應(yīng)范圍，然而，一旦配置本發(fā)明，無論在使用或安裝上都無需此儀器。 本發(fā)明配置在制造期間很簡單且對適度技術(shù)組合具高度耐受性。該裝置利用標準商用窄帶濾光器及選擇光源而調(diào)整至想要的波長帶或數(shù)段波長帶。若需任何特別校準則可少量配置。 視狀況也可單獨或合并使用固態(tài)光源和/或其它固定波長能量源，對于長效穩(wěn)定的服務(wù)選擇這些(為現(xiàn)有技術(shù)光源的使用壽命的500-1000倍)。這些裝置在正常服務(wù)期間不會明顯劣化，故也可視為是永久服務(wù)。較佳光源也是"立即啟動"，不會有可察覺的熱機時間。這表示這些光源可僅在需作測量及作判定的短時間啟動。因此，光源無需重復(fù)校準且會有更佳的服務(wù)壽命。此外這些光源僅為現(xiàn)有技術(shù)光源成本的0. 05%，操作時不會產(chǎn)生聲音噪聲，且操作時使用的能量少于1%。 本發(fā)明所使用的立即啟動光源也具安全強化設(shè)計。在使用紫外光或紅外光源時，僅會在所有安全連鎖條件都符合時短暫供給能量予光源。 本發(fā)明的原位校準可通過在校準基板沿單一基板移動順序或量變曲線移動(如以水平方式移動基板以讓基板主要表面的多個部分通過系統(tǒng)下方)時，啟動系統(tǒng)來掃描校準基板的方式達成。此方式完全不同于采用射譜儀及光譜儀或其它更復(fù)雜手段的現(xiàn)有技術(shù)感應(yīng)器。 本發(fā)明相較于現(xiàn)有技術(shù)工具僅需1%至2%的時間及復(fù)雜度，故無需技術(shù)層次較高的安裝員及操作員。
本發(fā)明也可視為是"工藝異常(processs excursion)"感應(yīng)裝置?，F(xiàn)有技術(shù)工具是設(shè)計成廣用的"分析儀器"，且雖然這些現(xiàn)有技術(shù)工具可適于執(zhí)行類似功能，但這些工具已證明在配置、安裝、使用及維護上都過于昂貴、困難且耗時。 本發(fā)明在安裝及使用上都無需特別窗口、光纖、真空密封或任何其它上述特征?，F(xiàn)有的真空密封在安裝或使用期間也不會遭破壞。因此可非?？焖俚倪M行安裝及服務(wù)而無需改變基板制造工藝或腔室。 于某些實施例中，本發(fā)明包括光譜能量源或多重光源，其波長可在遠紅外線( 1500納米)至遠紫外線( 150納米)的范圍，視感應(yīng)可靠度的需要。 可加入可選擇性配置的集成安全連鎖開關(guān)以避免技術(shù)員及操作員不慎暴露于超出視覺安全波長范圍、或久看后并不舒服的光能量下。若需要也可以可選擇性配置視覺安全觀察窗窗口。 也可以可選地配置單獨的基板存在光發(fā)射器及檢測器裝置。多數(shù)情況下，此功能也可由主要膜感應(yīng)器來進行。本發(fā)明可包括自動或手動構(gòu)件以在服務(wù)操作期間控制光能量源的強度并作為半自動校準程序的部分。本發(fā)明也包括自動或手動構(gòu)件以在服務(wù)操作期間控制感應(yīng)裝置的取得或靈敏性并作為半自動校準程序的部分。 本發(fā)明可包括光感應(yīng)器或一組感應(yīng)器以檢測光能量源發(fā)射的波長，和/或來自所感應(yīng)基板的二次發(fā)射。 本發(fā)明也包括一或多個濾光器，其專用于所檢測半導(dǎo)體基板膜類型的敏感性。應(yīng)注意該濾光器波長可與結(jié)合的光能量源相同或不同，因在某些情況中即便光能量源本身是單色的，二次發(fā)射或位移發(fā)射或其組合也會被檢測到。濾光器的安置設(shè)計成可視需要而輕易重新裝配。 本發(fā)明可包括將感應(yīng)器限定在特定區(qū)域或范圍的光學(xué)路徑。此路徑可包含透鏡、窗口、準直器、漫射器、及其它強化此功能且也協(xié)助阻斷受感應(yīng)基板上幾何圖案影響的裝置。 本發(fā)明可包括位于光感應(yīng)器與主設(shè)備間的接口裝置。本發(fā)明可包括適于在生產(chǎn)及服務(wù)條件下，執(zhí)行及記錄組件校準的邏輯電路。本發(fā)明可包括依據(jù)該校準對正被感應(yīng)的基板膜做出決定的邏輯電路。本發(fā)明可包括能判定基板是否存在于感應(yīng)裝置的觀看范圍中(包括未提供基板葉片面開口的情況)的邏輯電路。本發(fā)明可包括具有執(zhí)行半自動校準程序的構(gòu)件的邏輯電路。視需要其也可包括手動校準的構(gòu)件。本發(fā)明可包括一邏輯電路，其包含以即插及運作的方式連接至基板處理設(shè)備控制邏輯的構(gòu)件。此構(gòu)件也可容易地適用于其它系統(tǒng)及設(shè)備。 本發(fā)明可包括一能操作而不會限制基板處理機械臂葉片及支撐臂移動的機械結(jié)構(gòu)及光學(xué)路徑。本發(fā)明可包括一安裝幾何形狀(mounting geometry)，其可防止真空腔室窗口的第一及第二表面反射不當?shù)挠绊懻鄯档母袘?yīng)光信號。本發(fā)明可包括可選的用于自我校準的集成參考目標表面(integral referencetarget surface)或標準目標表面以協(xié)助控制校準。 可設(shè)機械陣列裝置以容納及排列光能量源并引導(dǎo)其輸出至一匯聚點或受控的照射區(qū)域。 本發(fā)明于其它實施例中可包括前述特征，視需求可設(shè)一個以上的光譜能量源(多
7色聚集光源(polychromatic aggregate source))。于某些實施例中，可安置一或多個專用于所檢測半導(dǎo)體基板膜類型的敏感性的濾光器。應(yīng)注意該濾光器波長可與結(jié)合的光能量源相同或不同，因在某些情況中會需要檢測二次發(fā)射或位移發(fā)射或其組合。于某些實施例中，該能量源中的光波長可依所需而同步、接續(xù)或選擇性進行。 本發(fā)明于另一實施例中包括前述實施例發(fā)明，除了配合光譜感應(yīng)器使用可選配置的磁場及射頻場感應(yīng)構(gòu)件。若可行，可將感應(yīng)線圈安置在靠近欲檢驗的基板處，而在某些實施例中，機械地置換先前已存在的腔室觀測窗口及安裝部。 本發(fā)明于另一實施例中包括前述實施例發(fā)明，除了使用一共軸光源或類似構(gòu)件，該共軸光源會受分光鏡、多排光纖、鏡子的影響。可使用共軸光源以取代會聚光源。該共軸光源可配合會聚光源使用，也可個別、同步或組合使用以控制測量。 回到圖1，現(xiàn)將描述說明本發(fā)明一特定實施例。分解透視圖繪示了本發(fā)明膜檢測設(shè)備100實施例。示范設(shè)備100包括適于支撐上方漫射器104且由外管外罩106所環(huán)繞的光能量供應(yīng)基座組件102。該外管外罩106也耦接至底板108，該底板108支撐光感應(yīng)器組件110且由擋板外罩112所環(huán)繞。 設(shè)備100適于在一處理工具的觀察窗(未示出)處輕易連接至該處理工具(未示出，例如傳送腔室、處理腔室等)。連接時，該設(shè)備配置以經(jīng)由該觀察窗照射及掃描處理工具內(nèi)的基板。光能量供應(yīng)基座組件102下部的形狀適配于該觀察窗的架構(gòu)(未示出)內(nèi)，以使該組件102的底部環(huán)形表面202 (圖2)與該觀察窗的透明材料(如石英窗口 )齊平及該組件102的外凸緣204(圖2)突出該觀測端口框架以促進接附(例如通過螺栓)。于某些實施例中，該設(shè)備100的結(jié)構(gòu)部件(例如，外罩、底板等)可由鋁或任何其它可行材料制成。
上方漫射器104可由乳白玻璃制成，其為半透明的但在光能量下非透明。于某些實施例，一乳白玻璃薄層(如約0.05至約0. 3mm厚，且較佳約0. lmm厚)可熔接至一較厚(如約6mm厚)的透明玻璃以形成上方漫射器104。該上方漫射器104水平配置且與中心光能量路徑一致，該光能量路徑由處理工具觀察窗向上延伸，通過光能量供應(yīng)基座組件102中心，通過上方漫射器104，通過底板108(其可包括一或多個濾光器)中的孔，并進入光感應(yīng)器組件110。 外管外罩106(以及擋板外罩112)適于遮檔光能量供應(yīng)基座組件102及阻止周圍光進入光感應(yīng)器組件110，以及保護操作員免于暴露在來自光能量供應(yīng)基座組件102的光能量。雖然外管外罩106圖示成管狀，也可使用其它形狀。 光學(xué)感應(yīng)器組件110安置于底板108上并由該底板所支撐。光感應(yīng)器組件110可響應(yīng)接收光能量(包括處理工具目標范圍的能量波長)產(chǎn)生一信號，該信號指示出檢測到特定目標范圍的能量波長。于某些實施例中，例如Veritylnstruments公司所量產(chǎn)的ModelPM100-V檢測器組件，便可作為光感應(yīng)器組件110。于此實施例中，該感應(yīng)器組件110可作成可置換或可升級的模塊組件，以與設(shè)備100電路剩余部分分離。于其它實施例中，例如下文有關(guān)圖13所述，該光學(xué)感應(yīng)器組件110可作成該設(shè)備100的控制器的集成組件。于某些實施例中，該底板108也可將光學(xué)帶通濾光器306 (圖3)支撐在光學(xué)感應(yīng)器組件110及上方漫射器104間的孔中或附近。然而如前文所述，也可使用額外及其它類型的濾光器。
擋板外罩112遮蓋設(shè)備100頂部并圍封該光學(xué)感應(yīng)器組件110以及該控制器及其它電路(圖1中不可見)。如同外管外罩106，該擋板外罩112可防止周圍光進入光學(xué)感應(yīng)
8器組件110并保護操作員避免暴露在來自該光學(xué)能量供應(yīng)基座102的光能量。
參照圖2，設(shè)備100的側(cè)視圖說明圖1中不同組件彼此如何適配。應(yīng)注意為了清楚，圖1和圖2省略了緊固件。如前文所述，設(shè)備100的下方環(huán)形表面202與處理工具觀察窗的窗口表面齊平。也如前文所述，組件102外凸緣204可突出該觀察窗框架以利于連接。該外凸緣204包括多個孔洞讓組件能穩(wěn)固但可分離地連接至處理工具(如經(jīng)由螺栓)。
參照圖3，其繪示范例設(shè)備100的橫截面圖。該橫截面圖沿圖2的線3-3所繪得。應(yīng)注意提及圖1和圖2時所述組件的組件符號均與圖1和圖2組件符號相同。于圖3中繪示該光學(xué)能量供應(yīng)基座組件102及設(shè)備100的其它組件。更明確而言，下方漫射器302圖示為安置于該內(nèi)部漫射管304內(nèi)。此外，光學(xué)帶通濾光器306圖示為置于上方漫射器104及光感應(yīng)器組件110之間。同樣的，控制器308繪制在由屏蔽罩112所支撐的控制電路310上。該控制電路310經(jīng)由纜線312耦接至光感應(yīng)器組件110。 如同上方漫射器104，下方漫射器302可由乳白玻璃制成。于某些實施例中，一乳白玻璃薄層(如約0. 05mm至約0. 3mm厚且優(yōu)選約0. lmm厚)可熔接至較厚的透明玻璃部分(如約6mm厚)以形成下方漫射器302。于某些實施例中，下方漫射器302可設(shè)置以使乳白玻璃層位于下方漫射器302的上表面上，以進一步有效地將漫射器302安置于內(nèi)部漫射管304中。 內(nèi)部漫射管304可由鋁形成并包括一內(nèi)表面305，該內(nèi)表面305以不規(guī)則紋理材質(zhì)涂布以進一步分散通過漫射管304的光能量并使該光能量隨機化。于某些實施例中，該內(nèi)部漫射管304的內(nèi)表面305可作電鍍以形成粗糙的氧化層。該電鍍層的厚度可大約為32微英寸RMS。 控制器308及控制電路310可包括一處理器、邏輯電路、和/或任何適于使用該裝置IOO來進行本發(fā)明方法的硬件與軟件的組合。例如，控制器308可包括程序代碼，該程序代碼可響應(yīng)于接收指示基板存在的信號以啟動光能量供應(yīng)基座組件102來照射處理工具中的基板。于某些實施例中，該控制器308可包括程序代碼，該代碼可使用光能量供應(yīng)基座組件102來檢測處理工具中的基板的存在。于某些實施例中，該控制器308可包括程序代碼，用以依據(jù)從光感應(yīng)器組件110接收的信號(指出檢測到來自基板的特定波長的光能量)發(fā)送指示出已在基板上檢測到特定材料的信號至主系統(tǒng)或處理工具控制器。于某些實施例中，該控制器308可包括用以校準該設(shè)備100的程序代碼，以控制光能量源的強度，和/或調(diào)整增加光學(xué)感應(yīng)器組件110中的感應(yīng)器。該控制器308及控制電路310也可包括接口端口 、內(nèi)存、時鐘、電源及其它支持控制器308操做的組件。 參照圖4，繪示了光能量供應(yīng)基座組件102的分解透視圖。應(yīng)注意為了清楚省略了緊固件。該光能量供應(yīng)基座組件102包括一基座安裝件402以支撐下方漫射器302及光能量源陣列404，并如前文所述耦接至一處理工具的觀察窗。該光能量供應(yīng)基座組件102還包括內(nèi)部漫射管304及用以固定上方漫射器104的上方支撐件408。該內(nèi)部漫射管304適于自基座安裝件402延伸至上方支撐件406，從而界定出一路徑供基板反射的光能量流至光感應(yīng)器組件IIO。間隔物410(如0型環(huán))可安置在上方支撐件408中的溝槽內(nèi)，以使外管外罩106以光能量供應(yīng)基座組件102為中心并避免兩者間有相互的移動。該間隔物410也可用于固定并維持光能量供應(yīng)基座組件102及控制電路310間的纜線。
除了提供可輕易地、能移除地并固定地將設(shè)備IOO耦接至處理工具觀察窗的裝置，該基座安裝組件402包括多個孔以支撐下方漫射器302及光能量源陣列404。特別是，這些孔包括多個用于LED或其它能量源的大致法向的開口，及一對用于基板存在檢測發(fā)射器/感應(yīng)器對的有角度開口。 參照圖5，其繪示了光能量源陣列404。所示范例陣列404包括六個發(fā)光二極管502。然而，任何類型及數(shù)量的可用光源均可配合基座安裝件402中的孔數(shù)目來使用。如前文所指出，可使用多種不同類型的光源以產(chǎn)生范圍介于紅外線(約1500nm)至遠紫外線(約150nm)的光譜能量。 于圖5所示的某些實施例中，該光能量源陣列404還可包括發(fā)射器504及感應(yīng)器506，其兩者可用以形成基板存在檢測發(fā)射器/感應(yīng)器對。除纜線外，光能量源陣列404還可包括一適于連接至控制電路310接口端口的連接器508，以使設(shè)備的制造與維護更為簡易。 圖6和7分別繪示了膜檢測設(shè)備100的正面及底面透視圖。應(yīng)注意該設(shè)備100可具有一相較于其將要安裝的處理工具的蓋件為低的輪廓。所欲垂直直徑主要界定內(nèi)部漫射管304長度，且隨著內(nèi)部漫射管長度增加，漫射量也會增加以改善該設(shè)備100的信噪比。關(guān)于圖7，應(yīng)注意設(shè)于下方漫射器302周圍的發(fā)光二極管502的相對位置，以能發(fā)射均勻范圍的交疊圓錐狀"視場"至基板上。也應(yīng)注意的是平坦的環(huán)形表面202可與處理工具的觀察窗窗口齊平。 參照圖8，其提供該光能量供應(yīng)基座組件102的下部的詳細分解透視圖。特別是，圖8繪示了下方漫射器302、內(nèi)部漫射管304、發(fā)光二極管502、發(fā)射器504以及感應(yīng)器506的相對位置，以及每個是如何配接至該基座安裝件402內(nèi)或其上。該發(fā)射器504及感應(yīng)器506圖示出呈約22. 5度角以讓發(fā)射器504的光能量反射離開基板并由感應(yīng)器506接收。然也可采用其它可實施的角度。 參照圖9，其示出本發(fā)明示范系統(tǒng)實施例的透視圖。兩個膜檢測設(shè)備100圖示為耦接至處理工具(如傳送腔室)的一部分的蓋件902。該蓋件902包括多個觀察窗904，每個包括框架906及透明窗口材料908。本發(fā)明設(shè)備100圖示為以平坦環(huán)形表面202拴接至兩個觀察窗904的框架906 (圖8)，而該平坦環(huán)形表面202與該框架906內(nèi)的透明窗口材料908齊平。于所示配置中，除了經(jīng)由透明窗口材料908，周圍光線無法進入設(shè)備100中。
參照圖IO，其圖示薄膜檢測設(shè)備1000的第二示范實施例的透視圖。應(yīng)注意此實施例與圖1示范實施例類似，但外罩形狀與尺寸略有不同。此設(shè)備1000也包括一調(diào)整件1002以改變上方漫射器的位置。該設(shè)備1000圖示耦接至一蓋件(為簡明已省略)的觀察窗904的框架906。 光能量線1004圖示為自發(fā)射器504發(fā)出，通過透明窗口材料908，由基板表面1006反射，通過該透明窗口材料908，并由感應(yīng)器506所接收。如圖所示，當基板存在時，光能量線1004自基板表面1006反射而檢測到基板。若基板不存在，則光能量線1004便不會反射回感應(yīng)器506，而設(shè)備1000便能判定基板不存在。 參照圖ll，其提供圖IO所概示射線軌跡的橫截面圖。如同圖IO，光能量線1004自發(fā)射器504發(fā)出，通過該透明窗口材料908，自基板表面1006反射，通過該透明窗口材料908，并由感應(yīng)器506接收。如圖所示，當基板存在時，光能量線1004會自基板表面1006折回而檢測到基板。若基板不存在，則光能量線1004便不會折回感應(yīng)器506，此時設(shè)備1000
10便能判定基板不存在。 應(yīng)注意的是，雖然不會影響所示判定基板存在的方法，但某些光能量線1102是由透明窗口材料908折回而射向下方漫射器302。因此，當使用本發(fā)明來檢測基板上膜存在與否時，最好關(guān)閉發(fā)射器504。 參照圖12，其提供標出光譜能量的某些路徑的射線軌跡圖。該射線軌跡以膜檢測設(shè)備1200的第三范例實施例的橫截面圖來表示。圖12的范例設(shè)備1200的不同特征則更詳細繪示于圖13。 設(shè)備1200使射線1204由發(fā)光二極管502發(fā)出。這些射線1204形成均勻、交疊的圓形狀能量區(qū)而由基板1006反射回到下方漫射器302。發(fā)光二極管502的波長經(jīng)選擇以使產(chǎn)生的能量線1204在由該欲檢測材料反射時比其它材料反射的檢測效果為好。因此，目標檢測材料存在時，可反射較多能量。在操作中，本發(fā)明設(shè)備可檢測出該基板反射的光譜能量在量上的差異。優(yōu)選地，波長經(jīng)選擇以在由目標檢測材料反射時較其它非目標檢測材料有約20%的強度差異。也可使用其它百分比差異的波長以判定目標檢測材料的存在。
除了存在特定材料外，基板上的電子裝置也會因為其幾何形狀、成像效應(yīng)，及其它因素而不均勻地反射能量。因此，本發(fā)明采用漫射方式來減少幾何形狀、成像效應(yīng)，及其它因素的影響，而維持由存在的特定材料所反射的能量的量。換句話說，采用漫射方式來減少幾何形狀、成像效應(yīng)，及其它因素的影響，而并不影響由基板上的膜所反射的能量的相對量。依據(jù)本發(fā)明的某些實施例，在信噪比小于約2%，且優(yōu)選小于約1%時，可實現(xiàn)精確、可重復(fù)的可靠膜檢測。 在射線1204反射離開基板1006后，射線1102穿過觀測端口的透明窗口材料908，而朝下方漫射器302行進。應(yīng)注意，射線1102反射離開透明窗口材料908后，其會被基座安裝件402阻擋而無法抵達下方漫射器302。事實上，本發(fā)明設(shè)計了一種幾何形狀，使得只有射線1204才可能在反射離開基板1006后抵達下方漫射器302，且最終抵達感應(yīng)器1202。
本發(fā)明實施例使用三個水平的漫射。射線1204首先漫射通過下方漫射器302，接著由該內(nèi)部漫射管304的內(nèi)表面305進一步隨機漫射，并在最終通過上方漫射器104。于某些實施例中，如前文所述使用光學(xué)帶通濾光器或其它濾光器306來過濾特定波長。射線1204接著抵達感應(yīng)器1202，并以該目標檢測材料的預(yù)定波長所檢測的能量的相對量來指示目標檢測材料的存在與否。 參照圖13，其圖示薄膜檢測設(shè)備1200的第三實施例的詳細橫截面圖。對應(yīng)前述特征的組件均采用與前述實施例相同的組件符號。膜檢測設(shè)備1200與膜檢測設(shè)備100的主要差異在于膜檢測設(shè)備1200不含獨立的光感應(yīng)器組件110。取而代之，是將感應(yīng)器1202集成至控制電路310。此差異可進一步大幅降低本發(fā)明的成本與復(fù)雜度。
應(yīng)注意的是文中示范實施例僅為基板膜感應(yīng)器配置的可能范例，然應(yīng)可預(yù)期基本概念范圍內(nèi)的其它變化。換言之，前述說明僅公開本發(fā)明的示范實施例。本發(fā)明所公開設(shè)備與方法范圍內(nèi)的變化均可由本領(lǐng)域技術(shù)人員輕易地理解。因此，雖然本發(fā)明是以特定實施例說明，但應(yīng)了解其它實施例均可落入本發(fā)明精神與范圍內(nèi)，并由下附權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
一種檢測電子裝置處理工具內(nèi)的電子裝置中的膜的設(shè)備，包括安裝件，適于將該設(shè)備耦接至該電子裝置處理工具的觀察窗；光能量源，置于該安裝件內(nèi)并適于照射該電子裝置處理工具內(nèi)的該電子裝置；光學(xué)系統(tǒng)，適于使指示該膜存在的波長通過；以及光學(xué)檢測器，其經(jīng)定位以接收由該基板所反射并通過該光學(xué)系統(tǒng)的光能量，該光學(xué)系統(tǒng)適于檢測該膜存在與否。
2. 權(quán)利要求l的設(shè)備，還包括 額外光能量源；以及額外光學(xué)檢測器，其經(jīng)安置以接收該基板所反射的光能量，其中該額外光能量源及光學(xué)檢測器適于檢測該電子裝置處理工具內(nèi)的該基板存在與否。
3. 權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該安裝件包括孔，該孔設(shè)置用以支撐該光能量源，使得僅有 由該基板反射的光能量抵達該光學(xué)檢測器。
4. 權(quán)利要求l的設(shè)備，還包括外罩，該外罩耦接至該安裝件并適于排除非從該基板所 反射的光能量抵達該光學(xué)檢測器。
5. 權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該光學(xué)系統(tǒng)包括漫射器。
6. 權(quán)利要求l的設(shè)備，其中該光學(xué)系統(tǒng)包括多個漫射器及一濾光器。
7. 權(quán)利要求6的設(shè)備，其中該多個漫射器包括設(shè)置在漫射管任一端上的漫射器。
8. —種檢測電子裝置中的膜的系統(tǒng)，包括 電子裝置處理工具；安裝件，適于耦接至該電子裝置處理工具的觀察窗；光能量源，設(shè)置于該安裝件內(nèi)并適于照射該電子裝置處理工具內(nèi)的該電子裝置； 光學(xué)系統(tǒng)，耦接至該安裝件并適于使指示該膜存在的波長通過；以及 光學(xué)檢測器，其經(jīng)定位以接收由該基板所反射并通過該光學(xué)系統(tǒng)的光能量，該光學(xué)系 統(tǒng)適于檢測該膜的存在與否。
9. 權(quán)利要求8的系統(tǒng)，還包括 額外光能量源；以及額外光學(xué)檢測器，其經(jīng)設(shè)置以接收由該基板所反射的光能量，其中該額外光能量源以及光學(xué)檢測器適于檢測該電子裝置處理工具內(nèi)是否存在該基板。
10. 權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中該安裝件包括一孔，該孔設(shè)置用以支撐該光能量源，使得 僅有由該基板反射的光能量抵達該光學(xué)檢測器。
11. 權(quán)利要求8的系統(tǒng)，還包括外罩，該外罩耦接至該安裝件并適于排除非從該基板所 反射的光能量抵達該光學(xué)檢測器。
12. 權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中該光學(xué)系統(tǒng)包括漫射器。
13. 權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中該光學(xué)系統(tǒng)包括多個漫射器及一濾光器。
14. 權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中該多個漫射器包括設(shè)置在漫射管的任一端上的漫射器。
15. —種檢測電子裝置處理工具內(nèi)的電子裝置中的膜的方法，該方法包括 將膜檢測設(shè)備的安裝件耦接至該電子裝置處理工具的觀察窗；利用位于該安裝件內(nèi)的光能量源，照射該電子裝置處理工具內(nèi)的該電子裝置； 經(jīng)由耦接至該安裝件的光學(xué)系統(tǒng)發(fā)送指示該膜存在的波長； 接收反射自該基板的光能量；以及依據(jù)所接收的光能量，利用光學(xué)檢測器來檢測膜的存在與否。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于檢測電子裝置處理工具內(nèi)一電子裝置中的膜的系統(tǒng)、設(shè)備及方法。本發(fā)明包括適于將該設(shè)備耦接至該電子裝置處理工具的觀察窗的安裝件；置于該安裝件內(nèi)并適于照射該電子裝置處理工具內(nèi)的該電子裝置的光能量源；適于發(fā)送指示該膜存在的波長的光學(xué)系統(tǒng)；以及經(jīng)定位以接收由該基板所反射并通過該光學(xué)系統(tǒng)的光能量的光學(xué)檢測器，該光學(xué)系統(tǒng)適于檢測該薄膜的存在與否。本發(fā)明也公開許多其它特征。
文檔編號G01N21/55GK101779116SQ200880101473
公開日2010年7月14日 申請日期2008年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月1日
發(fā)明者羅納德·維恩·肖爾 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司