專利名稱：高速機(jī)械手運(yùn)輸下修正移動(dòng)引起失真的工件表面成像方法
高速機(jī)械手運(yùn)輸下修正移動(dòng)引起失真的工件表面成像方法背景在半導(dǎo)體處理中，利用可同時(shí)處理數(shù)個(gè)工件的系統(tǒng)。工件可為用于制造極大規(guī)模集成電路，或顯示面板，或太陽(yáng)能陣列的半導(dǎo)體晶片，或者工件可為在光刻中使用的掩模。對(duì)于半導(dǎo)體晶片，晶片可高速地(例如，每秒I. 7米)被機(jī)械手運(yùn)輸通過(guò)工廠接口，以運(yùn)輸至數(shù)個(gè)平行處理腔室或模塊的任一個(gè)。將晶片置于各處理腔室內(nèi)的晶片支撐臺(tái)座的中央為關(guān)鍵且必須為前后一致的。舉例而言，可利用其中的一個(gè)處理腔室在晶片表面沉積膜，同時(shí)在晶片周圍的小的環(huán)狀區(qū)域或區(qū)被遮蔽以避免在周圍區(qū)域沉積膜。此環(huán)狀周圍區(qū)域也可稱為膜環(huán)狀禁區(qū)域?？赏ㄟ^(guò)在薄膜沉積期間的光蝕刻掩模或通過(guò)其它適合技術(shù)而避免在環(huán)狀周圍禁區(qū)域中的膜沉積。舉例而言，可在整體晶片表面上的膜沉積之后從環(huán)狀周圍禁區(qū)域去除膜層。在反應(yīng)腔室中，晶片支撐臺(tái)座上放置晶片的任何錯(cuò)誤或非一致性可造成膜層邊界并非與晶片邊緣同軸。這種非同軸性可造成位于晶片周圍的環(huán)狀禁區(qū)域的半徑寬度隨著方位角度改變，使得在某些情況中，環(huán)狀禁區(qū)域的寬度可能比所需產(chǎn)品規(guī)格相符的所需寬度大或小。 已實(shí)施某些嘗試來(lái)提供晶片放置中的改變或錯(cuò)誤的早期警告當(dāng)晶片被運(yùn)輸進(jìn)出在其中膜層被遮蔽或沉積膜層的處理腔室時(shí)，檢測(cè)膜層的非同軸性。大多數(shù)這些技術(shù)基于當(dāng)晶片在處理工具外部時(shí)的測(cè)量或檢測(cè)。已找到在晶片上原位測(cè)量的特征(例如，非同軸性或不具薄膜的環(huán)狀區(qū)域?qū)挾?，以便在制造范圍中節(jié)省空間且提供更適時(shí)的結(jié)果。然而，薄膜邊緣環(huán)狀禁區(qū)域的寬度或同軸性的精確原位測(cè)量受晶片運(yùn)輸?shù)母咚傧拗啤＿@種高速(及/或加速或減速)可造成晶片圖像失真，而不是晶片的真實(shí)圓形。在先前技術(shù)中，當(dāng)晶片正在移動(dòng)時(shí)，無(wú)法獲得需要高度精確的晶片圖像。因此，一種方式為當(dāng)取得晶片的圖像時(shí)減緩或停止晶片移動(dòng)，從而可精確測(cè)量膜層的同軸性和寬度。這種方式降低生產(chǎn)率。需要一種方式，其中在晶片上的各種表面特征的幾何形狀(例如，薄膜層的同軸性和寬度)可精確地被測(cè)量，而無(wú)須將晶片移動(dòng)從高速移動(dòng)(例如，每秒I. 7米)的機(jī)械手減緩。另一需求為對(duì)晶片精確成像，以便檢測(cè)且定位缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種用于獲得在處理系統(tǒng)中的工件的圖像的方法，所述處理系統(tǒng)包括機(jī)械手，所述機(jī)械手用于沿著工件運(yùn)輸路徑傳遞工件進(jìn)出所述系統(tǒng)的處理腔室。所述方法包括以下步驟在所述工件由所述機(jī)械手而沿著所述工件運(yùn)送路徑的運(yùn)送路徑部分傳遞的同時(shí)，擷取狹長(zhǎng)型靜態(tài)視野的連續(xù)畫面，所述狹長(zhǎng)型靜態(tài)視野相對(duì)于所述運(yùn)送路徑部分橫向延伸。所述方法進(jìn)一步包括以下步驟在擷取所述連續(xù)畫面期間，以狹長(zhǎng)型照明模式(相對(duì)于所述運(yùn)送路徑部分橫向延伸)照射所述運(yùn)送路徑部分；且限定包括所述連續(xù)畫面的所述工件的圖像。所述方法還包括以步驟通過(guò)計(jì)算沿著所述運(yùn)送路徑部分的方向所述畫面的各畫面的相應(yīng)的正確位置來(lái)修正移動(dòng)引起的圖像失真，且通過(guò)將所述圖像中各畫面的位置限定為相應(yīng)的正確位置來(lái)修正所述圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，所述狹長(zhǎng)型靜態(tài)視野的長(zhǎng)度至少為工件直徑且相對(duì)于所述運(yùn)送路徑部分橫向延伸，并且寬度為所述圖像的一個(gè)相片元素的等級(jí)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述失真修正通過(guò)以下步驟執(zhí)行以所述連續(xù)畫面的各畫面中所述工件的寬度與已知工件直徑的比率的函數(shù)，來(lái)計(jì)算所述正確位置。在另一實(shí)施例中，所述失真修正通過(guò)以下步驟執(zhí)行從相對(duì)應(yīng)于所述機(jī)械手的動(dòng)作的機(jī)械手速度狀態(tài)信息來(lái)計(jì)算所述正確位置。在此另一實(shí)施例中，所述機(jī)械手速度狀態(tài)信息是從含有限定預(yù)先決定的機(jī)械手速度狀態(tài)的數(shù)據(jù)的機(jī)械手控制器存儲(chǔ)器而獲得的，或從響應(yīng)于所述機(jī)械手的動(dòng)作的編碼器而獲得。在一個(gè)實(shí)施例中，所述擷取的步驟包括以下步驟從狹長(zhǎng)型陣列的光敏感元件擷取信號(hào)，且其中所述照射的步驟包括以下步驟以一定范圍內(nèi)的入射 角來(lái)照射所述光敏感元件的各個(gè)元件的模式，來(lái)提供陣列的光發(fā)射元件。仍在另一實(shí)施例中，所述運(yùn)送路徑部分對(duì)應(yīng)于平行于所述運(yùn)送路徑部分的Y軸及垂直于所述Y軸的X軸，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟針對(duì)歸因于所述視野與所述X軸之間的錯(cuò)位角的失真修正所述圖像中的X軸坐標(biāo)。此后者實(shí)施例可通過(guò)以下步驟執(zhí)行通過(guò)將在連續(xù)畫面中晶圓中心位置的移動(dòng)與所述錯(cuò)位角的函數(shù)相匹配，來(lái)確定所述錯(cuò)位角，并且利用包括所述錯(cuò)位角的所述函數(shù)的修正因子，來(lái)修正所述X軸坐標(biāo)。在又一實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟修正所述圖像的失真，所述失真來(lái)自所述工件在所述工件的平面內(nèi)的振動(dòng)。此后者實(shí)施例可通過(guò)以下步驟執(zhí)行尋找在所述畫面的連續(xù)畫面中所述晶片的中心的移動(dòng)；通過(guò)所述連續(xù)畫面限定所述晶片的所述中心的平均移動(dòng)；且對(duì)于含有所述晶片中心與所述晶片的所述中心的所述平均移動(dòng)之間的差值的各畫面，以所述差值平移所述圖像。在再一個(gè)實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟修正所述圖像的失真，所述失真來(lái)自所述工件在相對(duì)于所述工件的所述平面為橫向的方向上的振動(dòng)。此后者實(shí)施例可通過(guò)以下步驟執(zhí)行從所述圖像確定工件視半徑，且以所述工件視半徑與已知工件半徑之間的比率來(lái)確定徑向修正因子，并且通過(guò)所述徑向修正因子縮放所述圖像中的徑向位置。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟通過(guò)將所述機(jī)械手的預(yù)先決定的速度狀態(tài)數(shù)據(jù)擬合所述正確位置的所述動(dòng)作，在所述連續(xù)畫面上對(duì)所述正確位置的動(dòng)作平滑化，以產(chǎn)生擬合的機(jī)械手速度狀態(tài)，且從所述擬合的機(jī)械手速度狀態(tài)獲得所述連續(xù)畫面的各畫面的所述正確位置。在另一實(shí)施例中，所述方法通過(guò)以下步驟來(lái)測(cè)量非同軸性確定所述畫面的各畫面中所述工件的中心；在所述連續(xù)畫面上，確定所述工件的所述中心的移動(dòng)；將所述工件的所述中心的所述移動(dòng)與正弦函數(shù)相匹配，且將正弦振幅推斷為所述工件的非同軸性的振幅，且將正弦相位角推斷為所述工件的非同軸性的方向。這些結(jié)果可通過(guò)以下步驟而被使用將所述非同軸性的振幅和所述非同軸性的方向提供作為對(duì)所述機(jī)械手的修正反饋。在又一實(shí)施例中，從各個(gè)平行列的離散光發(fā)射器發(fā)射出相應(yīng)的光的波長(zhǎng)，其中所述列的每列發(fā)射相對(duì)應(yīng)于所述波長(zhǎng)的相應(yīng)波長(zhǎng)的單色光譜。在關(guān)于第一個(gè)實(shí)施例中，取決于待照射的所述工件上的一層中的材料的類型，在擷取所述連續(xù)畫面期間，選擇所述平行列的光發(fā)射器中用于啟動(dòng)的特定列。在關(guān)于第二個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)啟動(dòng)所述列的連續(xù)列的光發(fā)射器，在擷取所述畫面的連續(xù)畫面期間發(fā)射不同的光波長(zhǎng)，由此產(chǎn)生所述工件的彩色圖像。
附圖簡(jiǎn)單說(shuō)明為了達(dá)到且可詳細(xì)理解本發(fā)明的示例性實(shí)施例的方式，本發(fā)明的更具體的說(shuō)明(如上簡(jiǎn)要地概括)可參考附圖中圖示的實(shí)施例。應(yīng)了解某些熟知的處理在此處并無(wú)討論，以免混淆本發(fā)明。圖I描繪根據(jù)第一實(shí)施例的包括晶片圖像擷取裝置的示例性晶片處理系統(tǒng)。圖2A和圖2B分別為根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖I的系統(tǒng)的一部分的平面圖和前視圖。圖3為對(duì)應(yīng)于圖2A的底面視圖。圖4為圖3的圖像擷取裝置的替代實(shí)施例的底面視圖。圖5A為描繪根據(jù)實(shí)施例的圖I中的系統(tǒng)的操作方法的方框圖。
圖5B描繪用于執(zhí)行圖5A的方法的方框172 - I的實(shí)施例的裝置。圖5C描繪用于執(zhí)行圖5A的方法的方框172 - 2的實(shí)施例的裝置。圖6為圖5A的方框172 - 3的處理的方框圖。圖7描繪當(dāng)晶片被機(jī)械手運(yùn)輸時(shí)，由晶片的移動(dòng)而失真的晶片邊緣的原始圖像。圖8為所觀察的晶片寬度的以像素表示的圖，所述寬度為相機(jī)畫面數(shù)的函數(shù)，而用于計(jì)算原始圖像中的最大晶片寬度。圖9示出處理原始圖像的方法所利用的幾何圖形，以去除移動(dòng)引起的失真。

圖10為描繪相機(jī)錯(cuò)位的幾何圖。圖11描繪根據(jù)圖像數(shù)據(jù)確定相機(jī)的錯(cuò)位角度的方法。圖12A、圖12B和圖12C —起描繪使用未失真的晶片圖像來(lái)測(cè)量薄膜層的非同軸性的方法。圖13描繪對(duì)于由晶片沿著X軸振動(dòng)所造成的錯(cuò)誤進(jìn)行修正圖像數(shù)據(jù)的方法。圖14為沿著X軸的晶片中心位置為平移后的畫面數(shù)的函數(shù)的曲線圖，用以執(zhí)行圖13的方法。圖15描繪根據(jù)圖像數(shù)據(jù)對(duì)于由平面外(沿著Z軸)振動(dòng)所造成的錯(cuò)誤進(jìn)行修正徑向測(cè)量的方法。圖16為在圖15的方法中所利用的幾何圖。圖17為未失真的晶片移動(dòng)函數(shù)的平滑化方法的簡(jiǎn)化方框流程圖。為了促進(jìn)了解，盡可能地使用相同的元件符號(hào)以表示在所有圖中通用的相同的元件。應(yīng)考慮一個(gè)實(shí)施例的元件和特征可有益地并入其它實(shí)施例而無(wú)須進(jìn)一步敘述。然而，應(yīng)注意附圖僅說(shuō)明此發(fā)明的示例性實(shí)施例且因此并不被考慮限制本發(fā)明的范圍，因?yàn)楸景l(fā)明容許其它等效的實(shí)施例。具體描述圖I描繪包括真空運(yùn)輸腔室102的晶片處理工具，所述真空運(yùn)輸腔室耦接至四個(gè)晶片處理腔室104，所述腔室均維持在低于大氣壓力下。真空中的機(jī)械手106在處理腔室104的任一者和兩個(gè)負(fù)載鎖定腔室108的任一者之間運(yùn)輸各個(gè)晶片。工廠接口 110處于大氣壓力下，且工廠接口 110包括大氣機(jī)械手112，用于在一或多個(gè)晶片盒114和負(fù)載鎖定腔室108之間運(yùn)輸晶片。負(fù)載鎖定腔室108在工廠接口 110的大氣壓力和真空運(yùn)輸腔室102的真空之間提供過(guò)渡。真空中的機(jī)械手106將各晶片保持在真空中的機(jī)械手葉片116上，而大氣機(jī)械手112將各晶片保持在大氣機(jī)械手葉片118上。機(jī)械手106、112將各晶片沿著晶片運(yùn)送路徑120,以超過(guò)每秒I米的聞速(例如，大約每秒I. 7米)通過(guò)工廠接口而移動(dòng)。機(jī)械手106、112根據(jù)存儲(chǔ)的指令而由機(jī)械手控制器113控制，所述指令限定沿著各種晶片運(yùn)送路徑的各機(jī)械手葉片116、118的速度狀態(tài)(加速、減速、方向等等)。各處理腔室104具有晶片支撐臺(tái)座124，通過(guò)真空中的機(jī)械手106將晶片122放置于所述晶片支撐臺(tái)座124上(或移除晶片122)。在臺(tái)座124上的晶片122的直中可影響罪近晶片邊緣所沉積的薄膜層(例如，膜層)的同軸性。大氣機(jī)械手葉片118上的晶片位置及真空中的機(jī)械手葉片116上的晶片位置，及/或晶片上的光刻掩模的排列或置中影響這種放置。圖像擷取裝置130被放置于晶片運(yùn)送路徑120的所選部分上的固定位置。參照?qǐng)D2A、圖2B和圖3，圖像擷取裝置130包括相機(jī)132、聚焦光學(xué)器件133和光源134。在一個(gè)實(shí)施例中，相機(jī)132被實(shí)施為圖3中所描繪的多個(gè)感光器元件150的單一行或成像陣列。相機(jī)132和光源134可在可見(jiàn)波長(zhǎng)或其它波長(zhǎng)下操作，所述其他波長(zhǎng)例如UV、紅外線或微波。 在一個(gè)實(shí)施例中，光源可具有例如介于200nm和900nm之間的波長(zhǎng)。相機(jī)132具有狹長(zhǎng)的窄的視野(F0V)121，所述視野的(如圖3中所描繪)長(zhǎng)度L橫切于在線相機(jī)132之下的部分的晶片運(yùn)送路徑120。視野121的長(zhǎng)度L受光學(xué)器件133影響?？稍O(shè)計(jì)光學(xué)器件133使得視野121的長(zhǎng)度L超過(guò)感光器元件150的狹長(zhǎng)型陣列的長(zhǎng)度。如圖2A中所顯示，視野121的長(zhǎng)度L延伸跨越晶片122的整個(gè)直徑。如圖2A所描繪，在相機(jī)132的下面的晶片運(yùn)送路徑部分120沿著Y軸，而相機(jī)132的視野121的長(zhǎng)度L沿著X軸延伸。圖2A顯示狹長(zhǎng)型視野121的長(zhǎng)度L橫切于運(yùn)送路徑部分120中晶片行進(jìn)的方向(Y軸)，因?yàn)殚L(zhǎng)度L垂直于晶片行進(jìn)的方向。然而，在其它實(shí)施例中，狹長(zhǎng)型視野121的橫向被布置成相對(duì)于Y軸成銳角，或成介于約10度和約90度之間的任何角度。圖像控制處理器123控制相機(jī)132且處理由相機(jī)132提供的圖像。相機(jī)132擷取晶片122的連續(xù)線圖像(畫面)，且連續(xù)地提供這些圖像至圖像控制處理器123。晶片122的原始圖像由涵蓋整個(gè)晶片的連續(xù)的這些畫面組成。圖像控制處理器123從晶片的原始圖像去除速度狀態(tài)引起的失真。進(jìn)一步，圖像控制處理器123可使用未失真(經(jīng)修正的)晶片圖像而在晶片上實(shí)行各種特征的測(cè)量，例如(舉例而言)，沉積在晶片上的膜層的同軸性；或檢測(cè)某些特征，例如水滴或其它缺陷?；蛘撸瑘D像控制處理器123可使用失真的(未修正的)晶片圖像實(shí)行測(cè)量。在此替代的模式中，可從未修正的圖像，及對(duì)各個(gè)單獨(dú)點(diǎn)或相片元素(像素)實(shí)行的速度引起的失真的補(bǔ)償而提取出測(cè)量數(shù)據(jù)。此修正可通過(guò)使用查找表而實(shí)行。此查找表可通過(guò)將未修正圖像中的各個(gè)像素的位置與修正后的圖像中的相對(duì)應(yīng)像素的位置相關(guān)聯(lián)，而以直接的方式建立于圖像處理器123中。在圖I所描繪的實(shí)施例中，圖像擷取裝置130位于工廠接口 110的內(nèi)部且與位于工廠接口 110中的部分的晶片運(yùn)送路徑120重疊。在替代實(shí)施例中，圖像擷取裝置130'與負(fù)載鎖定腔室108內(nèi)的晶片運(yùn)送路徑120'重疊。圖像擷取裝置130或130'可位于任何適合位置，所述適合位置與圖I的晶片處理工具中的晶片運(yùn)送路徑重疊。如上所述，視野121的長(zhǎng)度L使得相機(jī)132能夠擷取延伸跨越晶片122的直徑的各個(gè)圖像或畫面。由相機(jī)132擷取的各連續(xù)圖像或畫面為一個(gè)(或多個(gè))相片元素(“像素”)長(zhǎng)(沿著晶片運(yùn)送路徑120或Y軸的方向)，且沿著X軸的許多(例如，數(shù)千個(gè))像素寬。相機(jī)132—次擷取一個(gè)畫面。連續(xù)的許多這類畫面提供整個(gè)晶片122的原始圖像。盡管圖描繪相機(jī)具有單列的像素，但在替代實(shí)施例中，相機(jī)可具有多列的像素。原始圖像沿著由相機(jī)132擷取的各畫面的Y軸可具有位置的識(shí)別，且對(duì)各畫面而言，具有在畫面中所有像素的亮度值的列表。如以下將說(shuō)明，晶片的原始圖像由于在圖像擷取期間發(fā)生的晶片的加速或減速而失真。這使原始圖像中的Y軸畫面位置失真。在此處所述的實(shí)施例中，通過(guò)將原始圖像中給出的Y軸畫面位置以正確的Y軸畫面位置取代而修正失真。圖2B的側(cè)面視圖描繪從光源134發(fā)射的光束和照射在相機(jī)132上的光束。如圖3的底部平面視圖所描繪，在一個(gè)實(shí)施例中的相機(jī)132由各個(gè)圖像感測(cè)或光敏元件150的線陣列組成，舉例而言，光敏元件可為各個(gè)光敏二極管。各光敏元件150與在所擷取的圖像中的相片元素或像素相對(duì)應(yīng)。所以，各光敏元件150也可稱為像素。光敏元件150每個(gè)耦接至傳輸電路512,所述傳輸電路512將光敏兀件的平行輸出信號(hào)匯編成所需格式(例如,一連串連續(xù)的各個(gè)像素值)且將格式化的信號(hào)輸出至圖像控制處理器123。
如上述參照?qǐng)D3，光源陣列134由一陣列(例如，線陣列)的各個(gè)光發(fā)射裝置154組成。在一個(gè)實(shí)施例中，光發(fā)射裝置154為發(fā)光二極管(LED)。光源電子電源供應(yīng)器156 f禹接至光源陣列134,以對(duì)各個(gè)光發(fā)射設(shè)備154供電。在一個(gè)實(shí)施例中,光發(fā)射裝置154為相同的類型且發(fā)射相同的波長(zhǎng)光譜。圖2A和圖2B的光源陣列134可從數(shù)個(gè)供應(yīng)商的任何一個(gè)獲得。舉例而言，以下的LED陣列可被用作光源陣列134:由加州的Opto Diode Corporation of Newbury Park發(fā)射830nm波長(zhǎng)的LED陣列；由新罕布什爾州的Stoker Yale, Inc. of Salem發(fā)射620nm波長(zhǎng)的LED陣列。線相機(jī)132可為來(lái)自英國(guó)的e2vTechnologies of Essex,具有12，288光敏元件或像素(相對(duì)應(yīng)于圖3的光敏元件或像素150)的UM8CCD相機(jī)，各像素測(cè)量大約5微米乘以5微米(換言之，在各側(cè)均為5微米)。此類型的CXD相機(jī)可具有26 μ /像素的靜態(tài)分辨率，及沿著移動(dòng)軸(Y軸)70 - 80 μ /像素的分辨率，其中晶片的移動(dòng)大約為每秒I. 7米。表面上，畫面時(shí)間可為大約50微秒/像素且曝光時(shí)間可為大約35微秒。一般而言，相機(jī)132可具有10-40 μ /像素的范圍的靜態(tài)分辨率，在各側(cè)為1_10微米的范圍的像素尺寸，1-5個(gè)像素范圍的畫面寬度(沿著Y軸)，及5，000 - 15，000個(gè)像素范圍的畫面長(zhǎng)度(沿著X軸)。相機(jī)132可操作于10 - 100微秒/畫面的范圍內(nèi)的畫面更新率，及大約5-80微秒/畫面的范圍內(nèi)的曝光時(shí)間。光源陣列134可由離散源組成，所述離散源發(fā)射200 - 900納米的范圍中的單一波長(zhǎng)。此類型的高分辨率相機(jī)的各像素具有非常窄的光錐角，在所述光錐角內(nèi)的光束可被感測(cè)。各像素的這種光錐角可以是如1/10度這么小。舉例而言，這種光錐角引起如下問(wèn)題每當(dāng)從晶片反射時(shí)，因晶片彎曲(wafer bowing)而偏離所希望的入射。晶片彎曲在這類應(yīng)用中是常見(jiàn)的，因?yàn)樘幚砬皇噎h(huán)境可為相對(duì)熱的。結(jié)果，來(lái)自光源陣列134的光無(wú)法由相機(jī)132感測(cè)到。通過(guò)提供圖4中描繪的增強(qiáng)的光源陣列166而克服這種問(wèn)題。圖4的增強(qiáng)的光源陣列166模仿漫射光源的光輸出，對(duì)相機(jī)132的各像素150提供橫跨幾乎連續(xù)范圍的角度的光束。以此方式，不論歸因于晶片彎曲或類似的情況所造成的對(duì)反射光的干擾，至少一個(gè)光束將落入各像素150的光錐角之內(nèi)。在圖4描繪的實(shí)施例中，增強(qiáng)的光源陣列166具有光發(fā)射設(shè)備154的多列168。列168可延伸的長(zhǎng)度不同于相機(jī)132的長(zhǎng)度。增強(qiáng)的光源陣列166可具有大約十個(gè)光發(fā)射裝置154用于相機(jī)132的各像素150，從而相對(duì)于特定像素的不同角度提供光。各光發(fā)射裝置154 (光發(fā)射裝置154可為發(fā)光二極管)以廣的錐角度，舉例而言如20度這么大的角度,而輻射光。因此,在圖4的增強(qiáng)的光源陣列166中照射特定像素150的十個(gè)光發(fā)射設(shè)備154對(duì)像素150提供二維平面中的連續(xù)角度的光束,使得晶片彎曲或其它干擾不會(huì)阻礙光反射至像素的窄的光錐中。以此方式，增強(qiáng)的光源陣列166具有與理想漫射光源相同方式的功能。圖5A描繪一種利用以上裝置測(cè)量或檢測(cè)晶片上的特征的方法。當(dāng)晶片由機(jī)械手以高速(圖5A的方框170)傳遞時(shí)，利用圖像擷取裝置130 (靜置相機(jī)132和光源陣列134)擷取晶片的圖像，以產(chǎn)生包括整個(gè)晶片的原始圖像的連續(xù)的畫面。在一個(gè)實(shí)施例中，晶片在圖像擷取期間繼續(xù)以正常的機(jī)械手運(yùn)輸動(dòng)作高速移動(dòng)(超過(guò)每秒I米)。接下來(lái)，圖像處理器處理原始圖像的數(shù)據(jù)，以去除由機(jī)械手傳遞的晶片的高速移動(dòng)的速度狀態(tài)所造成的圖像的失真(圖5A的方框172)。在擷取到的晶片圖像沿著晶片運(yùn)送路徑120或Y軸的方向的各畫面的位置由于晶片移動(dòng)狀態(tài)的加速或減速而失真。舉例而言，圓形晶片的圖像可變?yōu)榉?圓形。在一個(gè)實(shí)施例中，于方框172中通過(guò)將原始圖像中給出的各畫面的Y軸位置以各畫面的實(shí)際Y軸位置取代來(lái)去除失真。這樣產(chǎn)生未失真的圖像。在失真的或未失真的圖像中定位關(guān)注的邊緣的各種特征，且在未失真的圖像中測(cè)量或檢測(cè)各種特點(diǎn)(圖5A的方框174)。舉例而言，可檢測(cè)晶片的邊緣和膜層的邊緣?？蓽y(cè)量出相對(duì)于晶片邊緣的膜層邊緣的非同軸性，且測(cè)量到缺乏膜層的周圍區(qū)域的半徑寬度且將所述半徑寬度與所需寬度作比較?？商幚砭瑘D像以尋找且精確地定位關(guān)注的特征，例如污染或基準(zhǔn)特征。方框172的操作可根據(jù)圖5A的方框172 - I、172 - 2或172 - 3中表示的不同方法的任一者而執(zhí)行。在方框172 - I的方法中，對(duì)圖像處理器123提供信息，所述信息限定機(jī)械手葉片116或118的移動(dòng)。信息可為由機(jī)械手移動(dòng)控制器113所使用的存儲(chǔ)的指令，以管理機(jī)械手終端受動(dòng)器(葉片)的移動(dòng)?；蛘撸畔⒖蓙?lái)自耦接至機(jī)械手的移動(dòng)編碼器。在任一情況中，由圖像控制處理器123使用信息，以推斷出機(jī)械手終端受動(dòng)器的真實(shí)位置(且因而推斷出晶片的真實(shí)位置)，且由此真實(shí)位置來(lái)計(jì)算當(dāng)前圖像畫面的經(jīng)修正Y軸位置。各畫面的經(jīng)修正的Y軸位置結(jié)合各畫面的圖像數(shù)據(jù)，以形成未失真的圖像。方框172 - I的處理可根據(jù)一個(gè)實(shí)施例而由圖5B示出的裝置執(zhí)行。在圖5B中，機(jī)械手移動(dòng)信息是從可靠的來(lái)源而獲得的。此來(lái)源可為與機(jī)械手控制器113相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器182，所述存儲(chǔ)器182儲(chǔ)存指令、命令或定義，由機(jī)械手控制器113利用所述指令、命令或定義，以管理機(jī)械手106或112的移動(dòng)及圖I的機(jī)械手葉片116或118的移動(dòng)?；蛘?，機(jī)械手移動(dòng)信息的來(lái)源可為編碼器184，所述編碼器118可為機(jī)械手106或112之一的整合的部分，或所述編碼器118可為分開(kāi)的編碼器，所述編碼器耦接至機(jī)械手106或112。圖像控制處理器123中的計(jì)算功能186使用來(lái)自存儲(chǔ)器182或來(lái)自編碼器184的機(jī)械手移動(dòng)信息，以計(jì)算當(dāng)前畫面期間晶片的經(jīng)修正Y軸位置，由此，當(dāng)前畫面的Y軸位置被推導(dǎo)出。在圖像控制處理器123中的圖像處理功能188將原始圖像的Y軸畫面位置以由計(jì)算功能186確定的經(jīng)修正Y軸位置取代。對(duì)由相機(jī)132擷取的各畫面執(zhí)行這種操作。在所有擷取的畫面已經(jīng)因此而被修正之后，圖像處理器123輸出晶片的未失真的圖像。
在圖5A的方框172-2的方法中，圖像控制處理器123使用機(jī)械手移動(dòng)信息來(lái)管理相機(jī)畫面更新率，以便防止由相機(jī)132得到的晶片圖像的失真。如方框172 - I中，圖像控制處理器123存取限定機(jī)械手的移動(dòng)的信息或數(shù)據(jù)。然而，圖像控制處理器123使用此信息推斷出在當(dāng)前畫面的時(shí)間期間晶片沿著Y軸的實(shí)際速度。圖像控制處理器接著根據(jù)先前畫面之后的晶片速度的任何改變，來(lái)調(diào)整相機(jī)132的畫面更新率，以便維持沿著Y軸的晶片速度與相機(jī)畫面更新率之間的固定比率。圖5A的方框172 - 2的處理可由根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖5C示出的裝置而執(zhí)行。在圖5C中，機(jī)械手移動(dòng)信息是從可靠來(lái)源而獲得的。此來(lái)源可為與機(jī)械手控制器113相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器182?；蛘?，機(jī)械手移動(dòng)信息的來(lái)源可為編碼器184。圖像控制處理器123中的計(jì)算功能192使用來(lái)自存儲(chǔ)器182或來(lái)自編碼器184的機(jī)械手移動(dòng)信息，以對(duì)下一個(gè)畫面計(jì)算沿著Y軸的晶片速度。圖像控制處理器123的計(jì)算功能193計(jì)算相機(jī)畫面更新率與由功能192計(jì)算的晶片速度之間的比率。比較器194將畫面更新率與晶片速度的比率與先前畫面的畫面更新率與晶片速度的比率作比較，且畫面更新率計(jì)算功能195確定下一個(gè)畫面的 新的畫面更新率，所述下一個(gè)畫面將相對(duì)于先前畫面或多個(gè)畫面保持畫面更新率與晶片速度的比率固定不變。此新的畫面更新率被應(yīng)用為相機(jī)132的控制輸入。畫面更新率的改變補(bǔ)償晶片移動(dòng)的加速或減速，使得由相機(jī)得到的圖像無(wú)或幾乎無(wú)移動(dòng)狀態(tài)引起的失真。畫面曝光時(shí)間可調(diào)整為與畫面更新率的改變成正比。在圖5A的方框172 - 3的方法中，晶片的原始(失真的)圖像由圖像控制處理器123使用，以實(shí)際計(jì)算各畫面的經(jīng)修正(未失真的)Y軸位置。這是通過(guò)如下步驟完成的首先觀察原始圖像畫面的晶片寬度，且接著使用所觀察的晶片寬度和已知的晶片直徑來(lái)計(jì)算畫面的未失真的Y軸位置。圖像控制處理器123通過(guò)將圖像中各畫面的經(jīng)修正Y軸位置替代由原始(失真的)圖像給定的Y軸位置，建構(gòu)修正的或未失真的圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，圖5A的方框172 - 3的處理并非應(yīng)用為修正晶片的整個(gè)圖像。取而代之地，舉例而言，僅處理失真的圖像的選定的部分，以產(chǎn)生關(guān)于僅選定的部分的未失真圖像的數(shù)據(jù)。舉例而言，若希望計(jì)算膜層的周圍區(qū)域的寬度，則僅對(duì)靠近晶片的邊緣的圖像部分通過(guò)方框172-3的處理來(lái)修正失真。因此，結(jié)果可能不是晶片的未失真的圖像，而是關(guān)于晶片的選定部分的未失真圖像的數(shù)據(jù)。或者，可對(duì)未失真的圖像進(jìn)行分析，且使用查找表修正特定畫面數(shù)或角度位置。圖6詳細(xì)描繪根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖5A的方框172 - 3的處理。在此實(shí)施例中,各畫面的真實(shí)Y軸位置被計(jì)算為各畫面中晶片寬度與已知晶片直徑之間的比率的函數(shù)。處理由收集一張接著一張的晶片的原始畫面的數(shù)據(jù)開(kāi)始(圖6的方框200)。如上所述，由相機(jī)132產(chǎn)生的各圖像畫面為一個(gè)像素寬且數(shù)千個(gè)像素長(zhǎng)。連續(xù)的這類畫面含有整個(gè)晶片的圖像。(在替代實(shí)施例中，畫面可為不只一個(gè)像素寬)。獲得晶片邊緣的圖像(圖6的方框202)。晶片邊緣圖像是通過(guò)傳統(tǒng)邊緣檢測(cè)圖像處理技術(shù)而獲得的。晶片圖像的第一和最后的像素接著被確定用于各畫面，產(chǎn)生圖7描繪的晶片邊緣圖像。圖7的圖表描繪所有畫面的第一和最后像素的位置(由像素?cái)?shù)表現(xiàn))。在圖7中，第一像素由X標(biāo)記表示且最后像素由點(diǎn)表示。歸因于在圖像擷取期間高速機(jī)械手運(yùn)輸?shù)募铀?減速造成的晶片形狀的失真在圖7中為明顯的。獲得各畫面中的晶片寬度(圖6的方框204)。晶片寬度w為畫面數(shù)f的函數(shù)，可限定為W(f)，且被計(jì)算為在相對(duì)應(yīng)畫面中第一晶片像素和最后晶片像素之間的距離。曲線w(f)典型地為拋物線，描繪于圖8中。最大晶片寬度w(f)max相當(dāng)于晶片直徑，且最大晶片寬度w(f)max由曲線w(f)的峰值確定出(圖6的方框206)，所述峰值使用傳統(tǒng)技術(shù)找出。其中發(fā)生w(f)max的畫面數(shù)也被標(biāo)記且限定為fmax (圖6的方框208)。獲得像素到毫米轉(zhuǎn)換因子σ，所述轉(zhuǎn)換因子σ建立像素(相對(duì)應(yīng)于相機(jī)132中的各個(gè)光感測(cè)元件150)之間的距離與晶片表面上以毫米表示的實(shí)際距離的相關(guān)性(圖6的方框210)。通過(guò)將像素中的最大寬度w(f)_除以已知晶片寬度(典型地為300mm)獲得轉(zhuǎn)換因子σ。圖7的原始晶片輪廓是失真的，因?yàn)榫募铀?、減速使沿著晶片運(yùn)送路徑120或圖2A的Y軸的各畫面的外觀位置失真。可通過(guò)將各畫面的外觀Y軸位置以經(jīng)修正的Y軸位置取代而執(zhí)行對(duì)這類失真的修正。根據(jù)特定畫面中所測(cè)量的晶片寬度w(f)對(duì)各畫面計(jì) 算沿著晶片運(yùn)送路徑120或Y軸的晶片移動(dòng)的距離(圖6的方框212)。這種計(jì)算所利用的幾何圖形圖不于圖9中。由機(jī)械手建構(gòu)的圖2A的晶片運(yùn)送路徑120為圖9的Y軸。線相機(jī)132的一般方位相對(duì)應(yīng)于圖I的X軸。沿著晶片運(yùn)送路徑(Y軸)的晶片移動(dòng)的距離為畫面數(shù)f的函數(shù)，此處將被稱為Y軸位置函數(shù)h (f)，其中h代表距離且f代表畫面數(shù)。參照?qǐng)D9，對(duì)于300mm晶片而目，給定的畫面f的晶片寬度w與h相關(guān),表不為如下W(in mm) =w(in pixels) · σ (方程式 la)Θ =SsirT1 (W/300mm)對(duì)于 W〈300_ (方程式 lb)Θ =2sin_1 ⑴對(duì)于 W > 300mm (方程式 lc)d=ff/[2tan ( θ /2)](方程式 Id)h(f)=150mm - d 對(duì)于 f〈fmax (方程式 le)h(f)=150mm+d 對(duì)于 f Sfmax (方程式 If)以上可總結(jié)為如下對(duì)于落入在晶片的直徑內(nèi)的W的值，Y軸位置函數(shù)按照如下計(jì)算對(duì)于晶片的第一半h (f) =150mm - ff/[2tan (sin-1 (ff/300)],其中f〈fmax，以及對(duì)于晶片的第二半h (f) =150mm+ff/[2tan (sin-1 (ff/300)],其中f 彡 fffla,應(yīng)理解以上定義中所給出的晶片直徑和半徑值(300mm和150mm)可應(yīng)用至300mm晶片，且可取決于被處理的晶片的直徑而做修改。在一個(gè)實(shí)施例中，可限定在Y軸位置函數(shù)h(f)中的畫面數(shù)f，使得含有晶片的前緣的畫面為畫面零，相對(duì)應(yīng)于原點(diǎn)。識(shí)別含有晶片的前緣的畫面(圖6的方框214)。在一個(gè)實(shí)施例中，可通過(guò)首先繪制各第一和最后像素的線數(shù)(于圖6的方框202的步驟得到)為靠近晶片前緣的一組畫面的像素?cái)?shù)的函數(shù)來(lái)識(shí)別含有晶片的前緣的畫面。含有晶片的前緣的畫面數(shù)對(duì)應(yīng)于此函數(shù)的最小值且使用傳統(tǒng)技術(shù)得到。在一個(gè)實(shí)施例中，接著平移Y軸位置函數(shù)h(f)的畫面數(shù)，使得前緣畫面數(shù)為零(圖6的方框216)?？蛇x地，在本說(shuō)明書中下文參照?qǐng)D17描述的處理中可平滑Y軸位置函數(shù)h(f)(圖6的方框218)。
對(duì)由相機(jī)132輸出的連續(xù)畫面所獲得的晶片的原始圖像的由移動(dòng)引起的失真進(jìn)行修正(圖6的方框220)。此修正包括各畫面的Y軸坐標(biāo)以h(f)取代。以上對(duì)各畫面的Y軸坐標(biāo)的修正產(chǎn)生晶片的圖像，所述圖像中歸因于沿著Y軸的晶片移動(dòng)的狀態(tài)(加速/減速)的失真已被去除。此修正允許在高速晶片傳輸下進(jìn)行圖像擷取，而無(wú)須在圖像擷取期間停止或減慢晶片傳輸。方框220的操作可進(jìn)一步包括縮放并修正X軸坐標(biāo)。各畫面中關(guān)注的任何特征的X軸坐標(biāo)由像素至毫米縮放因子σ縮放，而算出線相機(jī)132的主軸與X軸之間的錯(cuò)位角度β。相機(jī)錯(cuò)位角度β的確定在本說(shuō)明書中將在后面參照?qǐng)D11進(jìn)行描述。從關(guān)注的任何特征的原始圖像獲得的X軸的坐標(biāo)，Xraw image，被縮放為修正的值X,，表示為如下V =Xrawimage* σ - Y tan^ (方程式 2)現(xiàn)在描述如何確定方程式(2)中使用的相機(jī)錯(cuò)位角度β。相機(jī)132的長(zhǎng)軸與X軸(圖2Α)之間的錯(cuò)位角度β被描繪于圖10，且所述錯(cuò)位角度β可為相對(duì)地小(舉例而言，小于僅僅幾度)。圖11描繪了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于根據(jù)未失真的晶片圖像決定β的方法。 圖11中的第一個(gè)步驟為檢查晶片圖像以得到像素位置Xtl,在所述像素位置Xtl處晶片首先顯露于晶片前緣畫面flead中(圖11的方框310)。對(duì)各畫面計(jì)算晶片中心Xc的像素位置(圖11的方框320)。晶片中心Xc為參照?qǐng)D6的方框202的第一與最后晶片像素之間的相差一半之處Xc- [Xlast pixel+Xfirst pixel]/2 (方f王式 3)接下來(lái)，歸因于錯(cuò)位角度的晶片中心的移動(dòng)被限定(圖11的方框330)如下P=X0+[h(f-flead) tan β]/σ(方程式 4)利用傳統(tǒng)非線性最小化算法，通過(guò)最小化Σ [P-Xc]2 (方程式 5)以計(jì)算β ,其中所表示的總和為在所有畫面上執(zhí)行(圖14的方框340)。此最小化是通過(guò)調(diào)整β和Xtl而執(zhí)行的。此操作對(duì)應(yīng)于將晶片中心Xc的移動(dòng)符合tan β的函數(shù)的曲線。參照?qǐng)D6的方框220，使用所計(jì)算的β的值(通過(guò)執(zhí)行方程式5的最小化而獲得)用于上述方程式(2)的計(jì)算，以修正X軸坐標(biāo)。在圖6的方框230中，可對(duì)未失真的圖像修正由晶片移動(dòng)的平面內(nèi)振動(dòng)或干擾(沿著X軸)引起的錯(cuò)誤，且修正晶片移動(dòng)的平面外振動(dòng)或干擾(沿著Z軸)引起的錯(cuò)誤。這些修正稍后在此說(shuō)明書中參照?qǐng)D13和圖15進(jìn)行描述。可使用由以上所產(chǎn)生的未失真的修正的晶片圖像來(lái)精確地進(jìn)行各種測(cè)量。舉例而言，可測(cè)量膜層的半徑或直徑(圖6的方框240)。而且，可測(cè)量在薄膜沉積期間被遮蔽的周圍禁區(qū)的環(huán)狀寬度(方框250)?？墒褂矛F(xiàn)在所述的方法測(cè)量膜層外部邊界與晶片邊緣的同軸性(方框260)。參照?qǐng)D12Α，當(dāng)由圖I的反應(yīng)腔室104之一處理時(shí)，膜層300被沉積在晶片122上。膜層300為盤狀且希望與晶片122的邊緣同軸性。圖12Α描繪了膜層300與晶片122為非同軸性的例子。膜層300具有半徑R1，所述半徑R1比晶片的半徑R2小，而留下晶片表面的周圍環(huán)狀區(qū)域302未被膜層300覆蓋。環(huán)狀區(qū)域302的寬度為Wm=R2-Rp正因?yàn)槟拥姆峭S性，Wm隨著方位角Θ改變且因此為Θ的函數(shù)，WM(0)。ffM(0)為圖12B中示出的正弦函數(shù)。
膜層的非同軸性根據(jù)適合的處理而被測(cè)量。此處理的實(shí)例描繪于圖12C中。首先，從未失真的圖像數(shù)據(jù)提取函數(shù)WM(0)(圖12C的方框280)。接著，用WM(0)曲線擬合函數(shù)ffM (average) +C cos ( Θ + α )(方程式 6)(圖12C的方框285)。使用傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行這種曲線擬合。Wjaverage)—詞為在整個(gè)晶片邊緣四周Wm的平均值。C 一詞為非同軸性的振幅。角度α為非同軸性的方位角。根據(jù)曲線擬合的結(jié)果，可獲得C和α的實(shí)際值，并且所述C和α的實(shí)際值作為修正錯(cuò)誤反饋被輸出給機(jī)械手控制器113,用于修正機(jī)械手106或112之一的移動(dòng)(圖12C的方框290)。圖13描繪根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的一種用于執(zhí)行歸因于圖6的方框230的步驟中，平面內(nèi)(或X軸)振動(dòng)的圖像失真的修正的方法。首先，由晶片圖像確定晶片中心Xc的移動(dòng)為畫面數(shù)的函數(shù)(圖13的方框360)，這是與圖11的方框320的相同操作。為畫面數(shù)的函數(shù)的晶片中心X。的移動(dòng)圖示于圖14的曲線圖中。根據(jù)限定X。為畫面數(shù)的函數(shù)的數(shù)據(jù)，使用傳統(tǒng)技術(shù)來(lái)確定X。中最小值和最大值之間的X。的平均值(圖13的方框365)。此平均值在圖14 中標(biāo)記為X。(average),且如圖14所描繪,此平均值大致沿著直線。(直線X。(average)的斜率為先前所討論相機(jī)偏移角β的函數(shù))。通過(guò)確定對(duì)該畫面的Xjaverage)與該畫面的X。之間的差，即，差值{Xc(aVerage)-Xj，且以該差值平移畫面中的所有X坐標(biāo)來(lái)去除歸因于X軸振動(dòng)的失真，(圖13的方框370)。在一個(gè)實(shí)施例中，可對(duì)圖像作上述修正，以去除平面內(nèi)振動(dòng)失真，且可對(duì)用于執(zhí)行所需的計(jì)算(例如，周圍區(qū)域?qū)挾鹊挠?jì)算)的所得到的圖像作上述修正。在替代實(shí)施例中，并非對(duì)晶片圖像應(yīng)用上述修正。取而代之地，對(duì)含有平面內(nèi)振動(dòng)失真的圖像執(zhí)行所需的計(jì)算，且接著對(duì)該計(jì)算的結(jié)果應(yīng)用上述修正。圖15描繪根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的一種用于執(zhí)行歸因于圖6的方框230的步驟中的平面外(或Z軸)振動(dòng)的圖像中失真的修正的方法。對(duì)工件的各圖像而言，工件(晶片)的視半徑R被確定為根據(jù)上述方程式I所確定的工件寬度的一半(圖15的方框380)。接著由R和由已知晶片半徑(例如，150mm)來(lái)計(jì)算放大率M為M=150mm/R (圖15的方框385)。此后，根據(jù)放大修正因子Mcos Θ對(duì)如圖16中描繪的沿著特定方位角Θ的徑向距離的每個(gè)測(cè)量(例如，晶片邊緣的位置、膜層邊緣的位置、周圍區(qū)域302的寬度等等)進(jìn)行縮放(圖15的方框390)。這種縮放對(duì)應(yīng)于在極坐標(biāo)中根據(jù)放大率M縮放半徑而對(duì)圖像進(jìn)行的縮放。在一個(gè)實(shí)施例中，可對(duì)圖像做上述的修正，以去除平面外振動(dòng)失真，且可對(duì)用于執(zhí)行所需的計(jì)算(例如，薄膜周圍區(qū)域?qū)挾鹊挠?jì)算)的所得到的圖像做上述修正。在替代實(shí)施例中，并非對(duì)晶片圖像應(yīng)用上述的修正。取而代之地，對(duì)含有平面外振動(dòng)失真的圖像執(zhí)行所需的計(jì)算，且接著對(duì)該計(jì)算的結(jié)果應(yīng)用上述的修正。圖17描繪了根據(jù)實(shí)施例的于圖6的方框218中執(zhí)行的Y軸晶片移動(dòng)的函數(shù)h (f)的平滑化處理。獲得在圖I的圖像擷取裝置130的視野中，沿著晶片運(yùn)送路徑的機(jī)械手葉片的軌道(圖17的方框400)。此軌道限定沿著Y軸的機(jī)械手移動(dòng)狀態(tài)s (t)(在圖I和圖2A的圖像擷取裝置130之下的晶片運(yùn)送路徑)。通過(guò)將時(shí)間t乘以相機(jī)132的畫面更新率而將為時(shí)間的函數(shù)的機(jī)械手移動(dòng)狀態(tài)s(t)轉(zhuǎn)換為畫面數(shù)的函數(shù)的移動(dòng)狀態(tài)(圖17的方框410)，以獲得時(shí)間t的各值的機(jī)械手畫面數(shù)f；。經(jīng)轉(zhuǎn)換的機(jī)械手移動(dòng)狀態(tài)s ( ；)為具有任意起源的機(jī)械手畫面數(shù)f；的函數(shù)。接著，使用兩個(gè)不同方法的任一個(gè)，用由圖6的方框216的步驟中的晶片圖像數(shù)據(jù)所獲得的晶片移動(dòng)狀態(tài)擬合機(jī)械手移動(dòng)狀態(tài)?；蛘?，使用傳統(tǒng)技術(shù)而不使用機(jī)械手移動(dòng)狀態(tài)來(lái)平滑Y軸晶片移動(dòng)函數(shù)。選擇出這三個(gè)方法之一(圖17的方框420)。若選中的是基于機(jī)械手移動(dòng)的方法，則選擇出兩個(gè)基于機(jī)械手移動(dòng)的方法之一(方框 422)。兩個(gè)基于機(jī)械手移動(dòng)的方法的第一個(gè)方法(圖17的方框422的分支423)通過(guò)相對(duì)于晶片移動(dòng)狀態(tài)h(f_flMd)平移機(jī)械手移動(dòng)狀態(tài)s ( ；)直到獲得最佳擬合，來(lái)擬合機(jī)械手移動(dòng)狀態(tài)(圖17的方框424)。在一個(gè)實(shí)施例中這是使用非線性最小化算法執(zhí)行的。機(jī)械手移動(dòng)狀態(tài)的平移通過(guò)改變機(jī)械手畫面偏移直到獲得最佳擬合直到獲得最佳擬合而實(shí)現(xiàn)，所述機(jī)械手畫面偏移相對(duì)于晶片圖像的畫面數(shù)平移機(jī)械手移動(dòng)狀態(tài)的畫面數(shù)。接著，平移后的機(jī)械手移動(dòng)狀態(tài)取代晶片圖像Y軸移動(dòng)狀態(tài)(圖17的方框432)。在基于機(jī)械手移動(dòng)的替代方法中(圖17的方框422的分支426)，執(zhí)行上述的最佳化但加以限制，強(qiáng)迫在晶片的前緣和后緣之間沿著Y軸的距離(以畫面數(shù)表示)等于已知晶片直徑(例如，300mm)。
用平移后的機(jī)械手移動(dòng)狀態(tài)替代晶片圖像移動(dòng)狀態(tài)的優(yōu)點(diǎn)為機(jī)械手移動(dòng)狀態(tài)是由對(duì)機(jī)械手限定的預(yù)先確定的連續(xù)(平整的)移動(dòng)狀態(tài)推導(dǎo)出的。作為一個(gè)替代(圖17的方框420的分支434)，對(duì)晶片圖像移動(dòng)狀態(tài)平滑而不替代任何機(jī)械手移動(dòng)狀態(tài)，且取而代之地，使用仿樣(spline)、平均、內(nèi)插和/或外插的技術(shù)而利用傳統(tǒng)平滑的方法(方框436)。可在輸出平滑的晶片移動(dòng)狀態(tài)(方框432)之前對(duì)在晶片圖像的邊緣之外的數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑(方框438)。圖I至圖3的裝置可用于數(shù)個(gè)不同的應(yīng)用。舉例而言，圖像擷取裝置130可在所述圖像擷取裝置130引入特定一個(gè)處理腔室104之前獲得晶片圖像，以便獲得先前沉積的薄膜特征的測(cè)量，且接著獲得另一薄膜特征沉積以后的相同晶片的另一圖像，以獲得第二組測(cè)量，所述第二組測(cè)量可與第一組測(cè)量作比較。這種比較可生成對(duì)調(diào)整隨后晶片的處理實(shí)用的信息。如另一實(shí)例，在參照?qǐng)D12C以上述方式測(cè)量非同軸性振幅C和相位α之后，這些參數(shù)可由圖像控制處理器123傳送至機(jī)械手控制器113用作錯(cuò)誤修正反饋，以修正機(jī)械手的晶片放置裝置的動(dòng)作(例如，圖I的大氣機(jī)械手112的動(dòng)作)，使得在機(jī)械手葉片上各晶片的初始放置提供較佳的同軸性。以上已說(shuō)明光源為在晶片122上的光源陣列134，且所述光源和相機(jī)132位于晶片122的相同側(cè)。然而，為了在晶片122的邊緣的圖像的較佳對(duì)比，可放置另一光源134'在晶片122的下面，以便照射晶片的背側(cè)。以此方式，相機(jī)132將觀察到晶片邊緣的更清楚輪廓圖像，在圖像中晶片的邊緣處具有加強(qiáng)的對(duì)比。以上已說(shuō)明光源為光發(fā)射二極管陣列134，具有相同的單色發(fā)射光譜。因?yàn)檫@種單色來(lái)源，從晶片122反射的光造成的干涉效應(yīng)可使用傳統(tǒng)干涉測(cè)量技術(shù)分析，以便推斷出沉積在晶片122的表面上的薄膜的厚度的改變。薄膜厚度可使用傳統(tǒng)技術(shù)由觀察到的干涉效應(yīng)計(jì)算出。此外，可對(duì)靠近薄膜邊緣的連續(xù)位置的每個(gè)位置計(jì)算薄膜厚度，且觀察并存儲(chǔ)薄膜厚度的改變以限定薄膜邊緣逐漸減少的分布。接著，可將膜的厚度的這種逐漸減少的分布與所需的逐漸減少的分布進(jìn)行比較以評(píng)價(jià)處理。以類似的方式，也可測(cè)量晶片122的邊緣的逐漸減少分布。圖3描繪LED陣列134作為具有單色發(fā)射光譜的分散光發(fā)射器154的單一列。然而，光源或LED陣列134可具有由兩個(gè)(或更多)預(yù)先確定的分散波長(zhǎng)組成的光譜。在此情況中，光源陣列134的光發(fā)射器或光發(fā)射二極管154可由兩個(gè)(或更多)分開(kāi)的陣列組成，所述陣列布置為光發(fā)射器或二極管的平行列，各陣列或列具有與其它陣列或列不同的單色發(fā)射光譜。各陣列或列可以不同的光波發(fā)射單色光譜，且兩個(gè)陣列的各陣列可取決于晶片類型或在晶片表面上關(guān)注的一層的材料的類型而啟動(dòng)，以確保最佳的對(duì)比。最佳的對(duì)比依附于波長(zhǎng)，因?yàn)椴煌愋偷膶踊虿煌牧系膶訉⒁圆煌牟ㄩL(zhǎng)發(fā)生不同的反射。舉例而言，一個(gè)波長(zhǎng)可為大約450nm且另一個(gè)波長(zhǎng)可為大約600nm。或者，LED陣列134可具有三個(gè)列的光發(fā)射器，各列發(fā)射不同波長(zhǎng)。舉例而言，三個(gè)波長(zhǎng)可相對(duì)應(yīng)于紅、藍(lán)和綠，且每個(gè)波長(zhǎng)可與相機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，每三個(gè)畫面一次，以提供晶片的彩色RGB圖像。膜的厚度的測(cè)量可與特定或所需的膜的厚度值(或邊緣的逐漸減少分布)作比較，且比較結(jié)果用以調(diào)整圖I的一個(gè)處理腔室504的一或多個(gè)處理參數(shù)(例如，沉積時(shí)間、溫度、iu驅(qū)氣體成分等等)。
盡管以上針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例，但可在不偏離本發(fā)明的基本范圍內(nèi)設(shè)計(jì)本發(fā)明的其它和進(jìn)一步實(shí)施例，且本發(fā)明的范圍由以下的權(quán)利要求書所確定。
權(quán)利要求
1.一種用于獲得在處理系統(tǒng)中的工件的圖像的方法，所述處理系統(tǒng)包含至少一個(gè)處理腔室及機(jī)械手，所述機(jī)械手用于沿著工件運(yùn)輸路徑傳遞工件進(jìn)出所述至少一個(gè)腔室，所述方法包括以下步驟 在所述工件由所述機(jī)械手而沿著所述工件運(yùn)送路徑的運(yùn)送路徑部分傳遞的同時(shí)，擷取狹長(zhǎng)型靜態(tài)視野的連續(xù)畫面，所述狹長(zhǎng)型靜態(tài)視野相對(duì)于所述運(yùn)送路徑部分橫向延伸； 在所述連續(xù)畫面的所述擷取的步驟期間，以狹長(zhǎng)型照明模式照射所述運(yùn)送路徑部分，所述狹長(zhǎng)型照明模式相對(duì)于所述運(yùn)送路徑部分橫向延伸； 限定包含所述連續(xù)畫面的所述工件的圖像； 計(jì)算沿著所述運(yùn)送路徑部分的方向的所述畫面的各畫面的相應(yīng)的正確位置，且通過(guò)將所述圖像中各畫面的位置限定為所述相應(yīng)的正確位置，而修正所述圖像。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述狹長(zhǎng)型靜態(tài)視野的長(zhǎng)度至少為工件直徑且相對(duì)于所述運(yùn)送路徑部分橫向延伸，并且寬度為所述圖像的一個(gè)相片元素的等級(jí)。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述連續(xù)畫面包含前導(dǎo)畫面、尾隨畫面和所述前導(dǎo)畫面之后且在所述尾隨畫面之前所擷取的畫面，所述前導(dǎo)畫面與所述工件的前緣重合，所述尾隨畫面與所述工件的后緣重合。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述計(jì)算的步驟包含以下步驟以所述連續(xù)畫面的 各畫面中所述工件的寬度與已知工件直徑的比率的函數(shù)，來(lái)計(jì)算所述正確位置。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述計(jì)算的步驟包含以下步驟從相對(duì)應(yīng)于所述機(jī)械手的動(dòng)作的機(jī)械手速度狀態(tài)信息來(lái)計(jì)算所述正確位置。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，所述方法進(jìn)一步包含以下步驟從含有限定預(yù)先確定的機(jī)械手速度狀態(tài)的數(shù)據(jù)的機(jī)械手控制器存儲(chǔ)器，來(lái)獲得所述機(jī)械手速度狀態(tài)信息。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，所述方法進(jìn)一步包含以下步驟從響應(yīng)于所述機(jī)械手的動(dòng)作的編碼器，來(lái)獲得所述機(jī)械手速度狀態(tài)信息。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述擷取的步驟包含以下步驟從狹長(zhǎng)型陣列的光敏感元件擷取信號(hào)，且其中所述照射的步驟包含以下步驟以一定范圍內(nèi)的入射角來(lái)照射所述光敏感元件的各個(gè)元件的模式，來(lái)提供陣列的光發(fā)射元件。
9.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述運(yùn)送路徑部分相對(duì)應(yīng)于平行于所述運(yùn)送路徑部分的Y軸和垂直于所述Y軸的X軸，所述方法進(jìn)一步包含以下步驟針對(duì)歸因于所述視野與所述X軸之間的錯(cuò)位角的失真，修正所述圖像中的X軸坐標(biāo)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述修正X軸坐標(biāo)的步驟包含以下步驟 通過(guò)將在連續(xù)畫面中晶圓中心位置的移動(dòng)與所述錯(cuò)位角的函數(shù)相匹配，來(lái)確定所述錯(cuò)位角；和 利用包含所述錯(cuò)位角的所述函數(shù)的修正因子，來(lái)修正所述X軸坐標(biāo)。
11.如權(quán)利要求3所述的方法，所述方法進(jìn)一步包含以下步驟修正所述圖像由所述工件在所述工件的平面內(nèi)的振動(dòng)引起的失真。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述修正所述圖像來(lái)自所述工件在所述工件的平面內(nèi)的振動(dòng)的失真的步驟包含以下步驟 尋找在所述畫面的連續(xù)畫面中所述晶圓的中心的移動(dòng)； 通過(guò)所述連續(xù)畫面限定所述晶圓的所述中心的平均移動(dòng)；對(duì)于含有所述晶片中心與所述晶片的所述中心的所述平均移動(dòng)之間的差值的各畫面，以所述差值平移所述圖像。
13.如權(quán)利要求I所述的方法，所述方法進(jìn)一步包含以下步驟修正所述圖像由所述工件在相對(duì)于所述工件的所述平面為橫向的方向上的振動(dòng)引起的失真。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述修正所述圖像來(lái)自所述工件在相對(duì)于所述工件的所述平面為橫向的方向上的振動(dòng)的失真的步驟，進(jìn)一步包括以下步驟 從所述圖像確定工件視半徑，且以所述工件視半徑與已知工件半徑之間的比率來(lái)確定徑向修正因子； 按照所述徑向修正因子縮放所述圖像中的徑向位置。
15.如權(quán)利要求4所述的方法，所述方法進(jìn)一步包含以下步驟通過(guò)將所述機(jī)械手的預(yù)先確定的速度狀態(tài)數(shù)據(jù)擬合所述正確位置的所述動(dòng)作，在所述連續(xù)畫面上平滑化所述正確位置的動(dòng)作，以產(chǎn)生擬合的機(jī)械手速度狀態(tài)，且從所述擬合的機(jī)械手速度狀態(tài)獲得所述連續(xù)畫面的各畫面的所述正確位置。
16.一種用于獲得在處理系統(tǒng)中的工件的圖像的方法，所述處理系統(tǒng)包含至少一個(gè)處理腔室及機(jī)械手，所述機(jī)械手用于沿著工件運(yùn)輸路徑傳遞工件進(jìn)出所述至少一個(gè)腔室，所述方法包含以下步驟 使所述機(jī)械手沿著所述工件運(yùn)輸路徑傳遞所述工件； 在所述工件由所述機(jī)械手傳遞通過(guò)狹長(zhǎng)型靜態(tài)視野的同時(shí)，擷取所述狹長(zhǎng)型靜態(tài)視野的連續(xù)畫面，所述視野相對(duì)于位于所述視野內(nèi)的所述工件運(yùn)輸路徑的部分橫向延伸，且所述視野的長(zhǎng)度不小于所述工件的直徑； 以相對(duì)于于所述工件運(yùn)送路徑的所述部分橫向延伸的狹長(zhǎng)型光照明模式，來(lái)照射所述視野內(nèi)的至少一部分的所述工件； 提供包含所述連續(xù)畫面的所述工件的圖像；和 計(jì)算沿著所述工件運(yùn)送路徑的所述部分的方向的所述畫面的各畫面的相應(yīng)的正確位置，且通過(guò)將所述圖像中各畫面的位置限定為所述相應(yīng)的正確位置，而修正所述圖像。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述計(jì)算的步驟包括以下步驟以所述連續(xù)畫面的各畫面中所述工件的寬度與已知工件直徑的比率的函數(shù)，來(lái)計(jì)算所述正確位置。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述計(jì)算的步驟包括以下步驟從與所述機(jī)械手的動(dòng)作相對(duì)應(yīng)的機(jī)械手速度狀態(tài)信息來(lái)計(jì)算所述正確位置。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述狹長(zhǎng)型靜態(tài)視野的寬度為所述圖像的一個(gè)相片元素的等級(jí)。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟 確定所述畫面的各畫面中所述工件的中心； 在所述連續(xù)畫面上，確定所述工件的所述中心的移動(dòng)；和 將所述工件的所述中心的所述移動(dòng)與正弦函數(shù)相匹配，且將正弦振幅推斷為所述工件的非同軸性的振幅，且將正弦相位角推斷為所述工件的非同軸性的方向。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟 將所述非同軸性的振幅和所述非同軸性的方向提供作為對(duì)所述機(jī)械手的修正反饋。
22.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述照射的步驟包括以下步驟由各個(gè)平行列的1 散光發(fā)射器提供相應(yīng)的光的波長(zhǎng)，其中所述列的每列發(fā)射相對(duì)應(yīng)于所述波長(zhǎng)的相應(yīng)波長(zhǎng)的單色光譜。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，所述方法包括以下步驟取決于待照射的所述工件上的一層中的材料的類型，在擷取所述連續(xù)畫面期間，選擇所述平行列的光發(fā)射器中用于啟動(dòng)的特定列。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述照射的步驟包括以下步驟在擷取所述畫面的連續(xù)畫面期間，以不同光的波長(zhǎng)照射所述視野中所述工件的所述部分，由此產(chǎn)生所述工件的彩色圖像。
全文摘要
提供一種用于成像工件的方法，在工件由機(jī)械手傳遞的同時(shí)，通過(guò)擷取狹長(zhǎng)型靜態(tài)視野(相對(duì)于機(jī)械手的工件運(yùn)送路徑橫向延伸)的連續(xù)畫面來(lái)成像工件。以狹長(zhǎng)型照明模式(相對(duì)于運(yùn)送路徑橫向延伸)照射機(jī)械手運(yùn)送路徑，來(lái)獲得連續(xù)畫面的工件圖像。通過(guò)計(jì)算沿著運(yùn)送路徑的畫面的各畫面的相應(yīng)的正確位置來(lái)修正移動(dòng)所引起的圖像失真。
文檔編號(hào)H01L21/68GK102792436SQ201180012369
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月17日
發(fā)明者亞伯拉罕·拉維德, 卡倫·林格爾, 托德·伊根 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司