CN108662976B - 用于测量镀覆环组件尺寸的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于测量镀覆环组件尺寸的方法及装置，提供了一种取得镀覆环组件的距离测量的方法及相关装置。各实施例包含将一测量装置依附到一镀覆环组件，该镀覆环组件包含：一外环，其中，该测量装置被依附到该外环，且被配置成沿着该外环而旋转，自该外环的一底面沿着该镀覆环组件的周边而延伸的一封件，以及在该外环与该封件之间沿着该镀覆环组件的周边而被设置的接触指；通过旋转该测量装置或该镀覆环组件，而使该测量装置沿着该外环的周边旋转；以及以该测量装置取得该封件及接触指的关键尺寸以及该封件与接触指之间的关键尺寸。

Description

用于测量镀覆环组件尺寸的方法及装置

技术领域

本发明的揭露是有关半导体工件处理。本发明的揭露尤其有关镀覆环组件的尺寸公差测量。

背景技术

通常使用包括电镀处理器的不同的机器在基材上制造半导体装置，该电镀处理器将导电材料层电镀到诸如一半导体晶片或基材等的一工件之上。现有的电镀处理器使用具有可电连接到基材表面的接触指(contact finger)的一接触环(contact ring)。可将一屏蔽用于部分地置于该接触指之上，而改变该工件的外缘及接触指附近的电场，以便减少或消除不均匀电镀的问题。可执行人工检验，以便目视检查接触指高度与一参考平面之间的间隙。在移除该环组件之后，于设备之外执行该检验。可以人工方式将一测力计(dynamometer)个别地用于每一接触指，这是一耗时的程序。

主要由密封及接触指问题造成镀覆缺陷。到目前为止，尚无用于早期检测镀覆缺陷的这些根本原因的可靠或准确的方法。因而存在对能够早期检测与镀覆环组件有关的密封及接触指问题的方法及装置的需求。

发明内容

本发明揭露的一观点在于提供一种决定镀覆环组件上的关键尺寸(criticaldimension)的快速、易于使用且一定成功的方法。对密封及接触指问题的早期检测可避免镀覆缺陷。可执行对新的或整修的镀覆环组件的质量检验。此外，在对镀覆环组件执行的预防性或修复性维护期间，可执行一公差检查。在本发明的揭露中，可利用具有光学传感器的测量夹具装置来检测尺寸公差。

下文的说明中将述及本发明揭露的额外观点及其他特征，且对此项技术具有一般知识者在研究了下文之后在某种程度上将易于得知该额外观点及其他特征，或者可自对本发明揭露的实施而学习到该额外观点及其他特征。尤其如所附权利要求书指出的，可实现且获得本发明揭露的该优点。

根据本发明的揭露，一方法可部分地实现某些技术效果，该方法包含将一测量装置依附到一镀覆环组件的步骤，该镀覆环组件包含：一外环，其中该测量装置被依附到该外环且被配置成沿着该外环而旋转；自该外环的一底面沿着该镀覆环组件的周边而延伸的一封件；在该外环与该封件之间沿着该镀覆环组件的周边而被设置的一些接触指。该方法又包含下列步骤：通过旋转该测量装置本身或旋转该镀覆环组件，而使该测量装置沿着该外环的周边旋转；以及以该测量装置取得该封件及各接触指的关键尺寸以及该封件与各接触指之间的关键尺寸。

本发明揭露的观点包含：以一程控处理器处理该测量装置所取得的该关键尺寸。其他观点包含：以被设置在该测量装置上的该程控处理器处理该关键尺寸。另外的其他观点包含：以被设置在远离该测量装置之处的该程控处理器处理该关键尺寸。额外的观点包含：沿着该外环的周边旋转该测量装置或镀覆环组件至少360°。另一观点包含：在旋转该测量装置或环组件之间或期间，在该封件与各接触指之间来回地改变该测量装置的位置，且记录位置改变。一额外的观点包含：以该测量装置的一光学传感器取得各关键尺寸。其他观点包含：该关键尺寸包括该封件及各接触指的z轴及y轴距离以及该封件与该接触指之间的z轴及y轴距离。在某些观点中，该光学传感器选自一激光光斑传感器(laser spotsensor)、激光轮廓传感器(laser profile sensor)、或一共焦传感器(confocal sensor)。

本发明揭露的另一观点是一种装置，该装置包含：一镀覆环组件，该镀覆环组件包含一外环、自该外环的一底面沿着该镀覆环组件的周边而延伸的一封件、以及在该外环与该封件之间沿着该镀覆环组件的周边而被设置的一些接触指；以及被依附到该外环的一测量装置，其中，该测量装置被配置成沿着该镀覆环组件的该外环的周边而旋转，或者该镀覆环组件被配置成在该测量装置静止时旋转，且其中，该测量装置被配置成取得该封件及各接触指的关键尺寸以及该封件与各接触指之间的关键尺寸。

各观点包含：用于处理该测量装置所取得的该关键尺寸的一程控处理器，其中，该程控处理器被设置在该测量装置上。其他观点包含：用于处理该测量装置所取得的该关键尺寸的一程控处理器，其中，该处理器被设置在远离该测量装置之处。额外的观点包含：该测量装置被配置成沿着该外环的周边旋转至少360°。其他观点包含：该测量装置被配置成在该测量装置的旋转之间或期间或者在具有一步进马达(stepping motor)的该镀覆环组件的旋转之间或期间，于该封件与各接触指之间来回地改变位置。另外的其他观点包含：该测量装置包含用于取得该关键尺寸的一光学传感器。进一步的观点包含：该关键尺寸包括该封件及各接触指的z轴及y轴距离以及该封件与各接触指之间的z轴及y轴距离。额外的观点包含：该光学传感器选自一激光光斑传感器、激光轮廓传感器、或一共焦传感器。

本发明揭露的又一观点包含一种方法，该方法包含将包含一光学传感器的一测量装置依附到一镀覆环组件的步骤，该镀覆环组件包含：一外环，其中该测量装置被依附到该外环且被配置成沿着该外环而旋转；自该外环的一底面沿着该镀覆环组件的周边而延伸的一封件；在该外环与该封件之间沿着该镀覆环组件的周边而被设置的一些接触指。该方法又包含下列步骤：沿着该外环的周边旋转该测量装置或旋转该镀覆环组件；在该测量装置的旋转之间或期间或在具有一步进马达的该镀覆环组件的旋转之间或期间或者在具有一步进马达的该镀覆环组件的旋转之间或期间，于该封件与各接触指之间来回地改变该测量装置的位置；以该测量装置的该光学传感器取得该封件及各接触指的关键尺寸以及该封件与各接触指之间的关键尺寸；以及处理该测量装置所取得的该关键尺寸，且以一程控处理器处理该步进马达的数据。

各观点包含：该关键尺寸包括该封件及各接触指的z轴及y轴距离以及该封件与各接触指之间的z轴及y轴距离。其他观点包含：该光学传感器选自一激光光斑传感器、激光轮廓传感器、或一共焦传感器。

本领域技术人员若参阅下文中的详细说明，将可易于了解本发明揭露的额外观点及技术效果，其中只是以举例说明预期用于实现本发明的揭露的最佳模式的方式说明本发明揭露的实施例。如将可了解的，在不脱离本发明的揭露的情形下，本发明的揭露能够有其他不同的实施例，且其数个细节能够在各明显的方面上被修改。因此，各图式及说明在本质上被视为例示性，且不被视为限制性。

附图说明

将参照各附图而以举例方式且非限制方式说明本发明的揭露，在该附图中，相像的附图标记参照到类似的组件，且其中：

图1根据一实施例而示出被安置到一下方的镀覆环组件的一测量装置；

图2以上视图示出图1所示的镀覆环组件；以及

图3根据一实施例而以横断面图示出被安置到图1的镀覆环组件的一外环的该测量装置。

具体实施方式

在下文的说明中，为了解说，述及了许多特定细节，以便提供对各实施例的彻底了解。然而，显然可在没有这些特定细节或利用等效安排的情形下实施该实施例。在其他的情形中，是以方块图的形式示出习知的结构及装置，以便不会非必要地模糊了各实施例。此外，除非另有指示，否则本说明书及权利要求书中使用的表示成分的量、比率、及数值属性、以及反应条件等的所有数字将被理解为在所有的情况中被术语"大约"修饰。

本发明的揭露处理且解决起因于新的或整修的镀覆环组件上由于其组件寿命周期中的机械公差改变而发生的密封及接触指问题的镀覆缺陷的目前的问题。根据本发明揭露的实施例的方法包含：以具有光学传感器的测量夹具装置检查具有一封环及一些接触指的各镀覆环组件的尺寸公差。

本领域技术人员若参阅下文中的详细说明，将可易于了解另外的其他观点、特征、及技术效果，其中只是以举例说明所预期的最佳模式的方式示出且说明较佳实施例。本发明的揭露能够有其他不同的实施例，且其数个细节能够在各明显的方面上被修改。因此，各图式及说明在本质上被视为例示性，且不被视为限制性。

图1示出被安置到一镀覆环组件103的顶部的一测量装置101。测量装置101包含一光学传感器105。用于距离测量的可包括光或激光传感器的光学传感器的例子包括激光光斑传感器、激光轮廓传感器、或共焦传感器。该轮廓传感器的分辨率(Y轴)可以是50微米(μm)或0.05毫米(mm)。

测量装置101被以人工方式安置到镀覆环组件103，且被设计成通过旋转该测量装置本身或旋转在一静止的测量装置101之下的镀覆环组件103，而沿着镀覆环组件103的周边旋转。在镀覆工艺期间，一圆形工件或晶片安置到镀覆环组件103。可在该镀覆工艺之前或之后使用测量装置101。因此，在以测量装置101测量期间，镀覆环组件103并不容纳一晶片或工件。测量装置101可配备具有0.1微米的解析准确度(resolution accuracy)的传感器。其他的传感器可具有0.02毫米或20微米的解析准确度。

如方向箭头107所示，测量装置101绕着外环111的周边旋转至少360°。测量装置101可被一马达主动地驱动，而沿着外环111的周边旋转，或者如果镀覆环组件103正在静止的测量装置101之下旋转，则可处于一静止状态。不论是哪种情况，测量装置101都沿着外环111的周边旋转。

放大区域109a及109b示出测量装置101被安置在镀覆环组件103的外环111上的例子。如图3所示，测量装置101的底面以一夹子301在外环111的内侧及/或外侧上适应于外环111的形状，使测量装置101牢固地停靠，且能够沿着外环111的整个周边移动。夹子301的外侧容纳了一弹簧303，用以在移动期间将一轻微的力施加到夹子301，以便制止测量装置101沿着Y轴的移动，且避免夹子301的靴部过于紧贴地接触镀覆环组件103，因而将不会妨碍测量装置101的滑顺移动。

根据镀覆环组件103的设计，测量装置101也被以形状适应的方式安置在镀覆环组件103的相反外侧及/或内侧，这是因为该设计可能不容许被安置的内环夹子靴部的移动，但是只容许外环夹子靴部的移动。在该例子中，将只使用一外夹301，且在图3中以进一步的细节示出此种情形。使夹子301的靴部的形状适应于环组件103的精确的形状而避免由于移动期间的不稳定位置的间隙所产生测量公差是有利的。此外，由于有外夹中的弹簧303(被设置在用于将光学传感器105固定在测量装置101的该侧上)，所以光学传感器105在旋转期间的位置是稳定的。可利用一马达以机械方式驱动或由人员以人工方式驱动测量装置101沿着外环111的周边的旋转、或镀覆环组件103的旋转。

光学传感器105被配置成沿着双向箭头113代表的Y轴而来回地移动。光学传感器105发出向下通过一可供选择采用的开口117或替代地沿着测量装置101的侧部而向下照射到镀覆环组件103的光115。如图2及3中以进一步的细节示出的，光学传感器105被配置成在镀覆环组件103的各接触指与一封件之间来回地移动。

图2是镀覆环组件103的一上视图。镀覆环组件103的该上视图示出外环111、以及在外环组件111的周边之内延伸到镀覆环组件103的周边附近的一些接触指201。每一接触指201都与邻近的接触指201间隔开，且为指形结构，指形结构接触到被定位在镀覆环组件103中的一晶片或工件(图3)的上表面。封件203为环形，且在接触指201之下沿着外环111的一外侧及一底面而延伸，且接触被定位在镀覆环组件103上的一工件或晶片(图3)的下表面。可由一聚合物/塑料材料组成封件203。

通过收集光学传感器105的位置及相关联的信号，可计算水平关键尺寸(Y轴)，且于需要时可处理Z轴信号。在该例子中，将应用光学传感器105的被界定的由马达驱动的移动。可应用透过步进马达进行位置的处理。步进马达的驱动位置的准确度是在±50微米(μm)或±0.05毫米(mm)的范围内。轴数据收集是通过光学传感器105的测量，其中Y轴值(封件与接触指之间的间隙，且亦可计算封件及环的半径中心的封件及环重迭的所谓的"定心")的决定是一种通过计算步进马达脉波以及一步级与一毫米之间的比率而得到的非直接测量。此种步进马达的准确度通常是大约50微米或0.05毫米，因而足以计算封件与接触指之间的间隙。

图3示出被安置到外环111的测量装置101。只以一参考点的形式示出晶片或工件305。于镀覆工艺期间，晶片或工件305被安置到该镀覆环组件。可在执行镀覆工艺之前或之后使用测量装置101。因此，在以测量装置101测量期间，镀覆环组件103本身并不容纳该晶片或工件305。

当通过旋转测量装置101本身，或旋转镀覆环组件103，而使测量装置101绕着外环111旋转360°时，光学传感器105被配置成发出光。可使测量装置101并排在封件203与该接触指201之间移动到一θ移动(theta movement)停止点，以便检查封件203与该接触指201之间的水平距离是否在所需的公差内。可根据此种Y轴移动，而在完整扫描封件203与该接触指201之间的水平距离的情形下，执行具有不同半径的旋转或是固定的θ位置的数据收集。可以一步进马达操纵测量装置101，以便改变传感器的Y轴位置。在该例子中，测量装置101包含该步进马达，且能够利用根据该马达已移动的步级数计算出的步进马达直线距离而决定封件、接触指的关键距离、以及封件与接触指之间的距离。

封件203与接触指201之间的移动可产生与封件203的高度以及该接触指201的高度有关的信息，且可记录该信息。与该移动有关的信息指示了封件与接触指之间的间隙，而该间隙也是避免镀覆工艺期间的缺陷的一关键尺寸。若不记录该位置数据(例如，以人工方式执行的移动)，则将丢失该信息。

以一程控处理器307处理测量装置101所取得的该距离数据，该程控处理器307可被包含在测量装置101之内，或可被设置在远离测量装置101之处，且以有线或无线方式连接程控处理器307及测量装置101。可处理在该接触指201及封件203上测量的关键尺寸，以便决定是否有任何距离在一公差范围之外且因而可能导致晶片或工件305在镀覆工艺期间的镀覆误差。

程控处理器307可包括个人计算机(Personal Computer，PC)或类似的装置。此类装置将意图代表通常被用于执行客户端软件及各种终端用户应用程序的一般类别的数据处理装置。此类个人计算机平台的硬件在本质上通常是一般用途的，但是设有适当的网络连接，以便经由内部网络、因特网、及/或其他网络而通讯。如数据处理及通讯技术所习知的，每一此种一般用途个人计算机通常包含一中央处理器、一内部通讯总线、各种类型的内存(随机存取内存(RAM)、只读存储器(ROM)、电气可抹除可程序只读存储器(EEPROM)、高速缓存等)、磁盘驱动器或其他程序代码及数据储存系统、以及用于通讯用途的一或多个网络适配器或埠。当然，个人计算机或其他终端用户数据装置也将具有或被耦合到一显示器以及诸如有文数字键及其他键的一键盘、一鼠标、及一轨迹球等的一或多个使用者输入设备。该显示器及一或多个用户输入组件共同构成一用户接口，该用户接口以互动方式控制该计算机，且透过该计算机而控制其他的邮件处理操作。这些用户接口组件可在诸如一工作站组态下于本地被耦合到该计算机，或者该用户接口组件可远离该计算机且经由一网络而与该计算机通讯。此类终端用户数据装置的硬件组件、操作系统、及程序语言在本质上是常见的，且假定本领域技术人员对其已相当熟悉。

本发明揭露的实施例可实现数项技术效果，该技术效果包括：早期检测新的或整修的镀覆环组件的封件及接触指的关键尺寸，因而有效地提高装置可靠性，减少镀覆缺陷，且降低总成本。本发明的揭露在诸如微处理器、智能型手机、移动电话、细胞式手机、机顶盒、数字多功能光盘(DVD)录像机及播放器、汽车导航、打印机及外围装置、网络及电信设备、游戏系统、及数字相机等各种产业应用中的任何产业应用都具有产业利用性。本发明的揭露因而在处理半导体晶片或工件(尤其在处理20纳米(nm)技术节点或更精密的技术节点的半导体晶片或工件)的各种类型的镀覆装置中的任何镀覆装置都具有产业利用性。

在前文的说明中，是参照本发明的特定实施例而说明本发明的揭露。然而，显然可在不脱离权利要求书中述及的本发明揭露的较宽广的精神及范围下对该特定实施例作出各种修改及改变。因此，本说明书及各图式将被视为例示性且非限制性。应当理解：本发明的揭露能够使用各种其他组合及实施例，且能够在本说明书中所述的本发明的概念的范围内作出任何改变或修改。

Claims (20)

1.一种测量镀覆环组件尺寸的方法，包含下列步骤：

将一测量装置依附到一镀覆环组件，该镀覆环组件包含：

一外环，其中，该测量装置被依附到该外环且被配置成沿着该外环而旋转；

自该外环的一底面沿着该镀覆环组件的周边而延伸的一封件；以及

在该外环与该封件之间沿着该镀覆环组件的周边而被设置的接触指；

通过旋转该测量装置或该镀覆环组件，而使该测量装置沿着该外环的周边旋转；以及

以该测量装置取得该封件及接触指的关键尺寸以及该封件与该接触指之间的关键尺寸。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包含下列步骤：

以一程控处理器处理该测量装置所取得的该关键尺寸。

3.如权利要求2所述的方法，包含下列步骤：

以被设置在该测量装置上的该程控处理器处理该关键尺寸。

4.如权利要求2所述的方法，包含下列步骤：

以被设置在远离该测量装置之处的该程控处理器处理该关键尺寸。

5.如权利要求1所述的方法，包含下列步骤：

沿着该外环的周边旋转该测量装置或该镀覆环组件至少360°。

6.如权利要求5所述的方法，进一步包含下列步骤：

在旋转该测量装置或该镀覆环组件之间或期间，以一步进马达在该封件与该接触指之间来回地改变该测量装置的位置，且记录位置改变。

7.如权利要求1所述的方法，包含下列步骤：

以该测量装置的一光学传感器取得该关键尺寸。

8.如权利要求7所述的方法，其中，该关键尺寸包括该封件及该接触指的z轴及y轴距离以及该封件与该接触指之间的z轴及y轴距离。

9.如权利要求7所述的方法，其中，该光学传感器选自一激光光斑传感器、激光轮廓传感器、或一共焦传感器。

10.一种测量镀覆环组件尺寸的装置，包含：

一镀覆环组件，其包含：

一外环；

自该外环的一底面沿着该镀覆环组件的周边而延伸的一封件；以及

在该外环与该封件之间沿着该镀覆环组件的周边而被设置的接触指；以及

被依附到该外环的一测量装置，

其中，该测量装置被配置成沿着该镀覆环组件的该外环的周边而旋转，或者该镀覆环组件被配置成在该测量装置静止时旋转，

且其中，该测量装置被配置成取得该封件及接触指的关键尺寸以及该封件与该接触指之间的关键尺寸。

11.如权利要求10所述的装置，进一步包含：

用于处理该测量装置所取得的该关键尺寸的一程控处理器，其中，该程控处理器被设置在该测量装置上。

12.如权利要求10所述的装置，进一步包含：

用于处理该测量装置所取得的该关键尺寸的一程控处理器，其中，该程控处理器被设置在远离该测量装置之处。

13.如权利要求10所述的装置，其中，该测量装置被配置成沿着该外环的周边旋转至少360°。

14.如权利要求10所述的装置，其中，该测量装置被配置成在该测量装置的旋转之间或期间或者在具有一步进马达的该镀覆环组件的旋转之间或期间，于该封件与该接触指之间来回地改变位置。

15.如权利要求10所述的装置，其中，该测量装置包含用于取得该关键尺寸的一光学传感器。

16.如权利要求15所述的装置，其中，该关键尺寸包括该封件及该接触指的z轴及y轴距离以及该封件与该接触指之间的z轴及y轴距离。

17.如权利要求15所述的装置，其中，该光学传感器选自一激光光斑传感器、激光轮廓传感器、或一共焦传感器。

18.一种测量镀覆环组件尺寸的方法，包含下列步骤：

将包含一光学传感器的一测量装置依附到一镀覆环组件，该镀覆环组件包含：

一外环，其中，该测量装置被依附到该外环且被配置成沿着该外环而旋转；

自该外环的一底面沿着该镀覆环组件的周边而延伸的一封件；以及

在该外环与该封件之间沿着该镀覆环组件的周边而被设置的接触指；

沿着该外环的周边旋转该测量装置；

在该测量装置的旋转之间或期间，或在具有一步进马达的该镀覆环组件的旋转之间或期间，于该封件与该接触指之间来回地改变该测量装置的位置；

以该测量装置的该光学传感器取得该封件及该接触指的关键尺寸以及该封件与该接触指之间的关键尺寸；以及

处理该测量装置所取得的该关键尺寸，且以一程控处理器处理该步进马达的数据。

19.如权利要求18所述的方法，其中，该关键尺寸包括该封件及该接触指的z轴及y轴距离以及该封件与该接触指之间的z轴及y轴距离。

20.如权利要求19所述的方法，其中，该光学传感器选自一激光光斑传感器、激光轮廓传感器、或一共焦传感器。

Images