CN111819433A - 用于对晶圆和光掩模进行组合检查的系统、装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于对晶圆和光掩模进行组合检查的系统、装置和方法。在一些实施方式中，提供了一种卡盘，该卡盘包括：可去除插入件，其中，所述可去除插入件被配置为当所述卡盘处于第一配置时支撑晶圆，使得所述晶圆的检验表面位于聚焦范围内，其中，在所述第一配置时，所述可去除插入件被插入所述卡盘中；以及第一结构，其形成凹陷，所述凹陷的深度足以当所述卡盘处于第二配置时支撑光掩模，使得所述光掩模的检验表面位于所述聚焦范围内，其中，在所述第二配置时，所述可去除插入件未被插入所述卡盘中。

Description

用于对晶圆和光掩模进行组合检查的系统、装置和方法
技术领域
本公开涉及用于对晶圆和晶圆光掩模进行组合检查的机构。
背景技术
检查晶圆和光掩模(统称为样本)的缺陷和其他特性对于管理半导体制造工艺而言是重要的。由于整个半导体制造工艺涉及数百个步骤，因此在制造工艺中提早检测晶圆或光掩模上的缺陷至关重要。为了帮助检测在制造工艺中发生的缺陷(还有其他样本特性)，制造商经常采用自动显微镜检查系统。
制造商使用的当前显微检查系统专用于分析晶圆的缺陷或者分析光掩模的缺陷。由于晶圆和光掩模具有不同的尺寸和性质，因此使用单独的显微镜检查系统来适应这些不同的尺寸和性质。例如，检查系统中包括的载物台具有附接到其上的卡盘，该卡盘的尺寸被特殊设计为保持晶圆或光掩模。由于光掩模比晶圆厚，因此现有卡盘不可用于光掩模和晶圆二者。遗憾的是，购买和维护单独的显微镜检查系统可能非常昂贵。
在当前的晶圆检查系统中，为了使用同一系统检查晶圆和光掩模二者，每当将不同类型的样本放置在卡盘上(例如，从晶圆切换到光掩模或者从光掩模切换到晶圆)时，至少将必须更换保持待检验样本(例如，晶圆或光掩模)的卡盘。在晶圆和光掩模检查之间手动更换卡盘是不利的，因为在更换卡盘时，常常需要另外进行调节(例如，重新聚焦物镜、重新附接真空连接件、对准自动系统以及提供适当的安全特征)。具体地，在卡盘之间不断进行切换会使检查系统的部件(包括卡盘本身)受损，降低样本分析的准确性并且将环境污染物引入检查系统中。另外，更换掉卡盘通常需要特定的知识，显微镜检查系统的操作者可能没有该知识。减少在晶圆和光掩模之间切换时必需的调节和校准将使显微镜检查系统的受损减少，使误差最小化，并且允许实现可重复的、质量受控制的显微镜检查系统。
因此，期望提供一种用于对晶圆和光掩模进行组合检查的新机构。
发明内容
提供了一种用于对晶圆和光掩模进行组合检查的系统、装置和方法。在一些实施方式中，提供了一种卡盘，该卡盘包括：可去除插入件，其中，所述可去除插入件被配置为当所述卡盘处于第一配置时支撑晶圆，使得所述晶圆的检验表面位于聚焦范围内，其中，在所述第一配置时，所述可去除插入件被插入所述卡盘中；以及第一结构，其形成凹陷，所述凹陷的深度足以当所述卡盘处于第二配置时支撑光掩模，使得所述光掩模的检验表面位于所述聚焦范围内，其中，在所述第二配置时，所述可去除插入件未被插入所述卡盘中。
在一些实施方式中，提供了一种自动检查系统，该自动检查系统包括：末端执行器，其联接到机器人系统；显微镜检查站；控制器，其控制所述自动检查系统的一个或更多个部件；以及卡盘，其联接到载物台，所述卡盘包括：可去除插入件，其中，所述可去除插入件被配置为当所述卡盘处于第一配置时支撑晶圆，使得所述晶圆的检验表面位于聚焦范围内，其中，在所述第一配置时，所述可去除插入件被插入所述卡盘中；以及第一结构，其形成凹陷，所述凹陷的深度足以当所述卡盘处于第二配置时支撑光掩模，使得所述光掩模的检验表面位于所述聚焦范围内，其中，在所述第二配置时，所述可去除插入件未被插入所述卡盘中。
附图说明
图1A示出了按照所公开主题的一些实施方式的检查系统的示例的前视立体图。
图1B示出了按照所公开主题的一些实施方式的检查系统的示例的侧视图。
图2A示出了按照所公开主题的一些实施方式的卡盘的示例的顶视立体图。
图2B示出了按照所公开主题的一些实施方式的卡盘的示例的底视立体图。
图3A示出了按照所公开主题的一些实施方式的卡盘的示例的顶视图。
图3B示出了按照所公开主题的一些实施方式的卡盘的示例的顶视立体图。
图4A示出了按照所公开主题的一些实施方式的保持光掩模的卡盘的示例的顶视立体图。
图4B示出了按照所公开主题的一些实施方式的卡盘的示例的顶视立体图，其中，光掩模将要被放置在卡盘中。
图5示出了按照所公开主题的一些实施方式的用于将晶圆装载到诸如图1A和图1B中例示的系统这样的检查系统内的过程的示例的流程图。
图6示出了按照所公开主题的一些实施方式的用于将光掩模装载到诸如图1A和图1B中例示的系统这样的检查系统内的过程的示例的流程图。
图7示出了按照所公开主题的一些实施方式的用于应用诸如图1A和图1B中例示的系统这样的检查系统的互锁逻辑规则的过程的示例的流程图。
图8A示出了按照所公开主题的一些实施方式的插有插入件的卡盘和安置在卡盘和插入件上的晶圆以及每个的高度轮廓的示例图示。
图8B示出了按照所公开主题的一些实施方式的未插有插入件的卡盘和就位于卡盘中的凹陷中的光掩模以及每个的高度轮廓的示例图示。
图9示出了按照所公开主题的一些实施方式的卡盘和插入件的示例的顶视立体图，该图示出了卡盘和插入件内的真空通道。
具体实施方式
按照所公开主题的一些实施方式，提供了用于对晶圆和光掩模进行自动化显微镜检查的机构(其可包括系统、方法、装置、设备等)。显微镜检查(有时被称为检验)是指使用显微镜对样本进行扫描、成像、分析、测量和任何其他合适的检查。
在一些实施方式中，显微镜检查可与包括不透明、透明或半透明的单种或几种晶圆材料类型一起使用。另外，在一些实施方式中，显微镜检查可被配置为分析基板、外延层、图案化的被切片晶圆或个体器件(在晶圆上)中的一个或全部。
尽管下面的描述涉及300mm的晶圆和150mm的光掩模，但是在一些实施方式中，本文中描述的机构可用于检查任何大小的晶圆和/或任何大小的光掩模。
根据所公开主题的一些实施方式，显微镜检查可按两种模式进行操作：用于检查晶圆的第一模式；以及用于检查光掩模的第二模式。如本文中描述的，在一些实施方式中，显微镜检查可被配置为当可去除晶圆插入件被插入到卡盘中时以用于检查晶圆的第一模式操作，并且当可去除晶圆插入件被从卡盘去除时以用于检查光掩模的第二模式操作。
图1A(前视立体图)和图1B(侧视图)例示了按照所公开主题的一些实施方式的示例检查系统100。在高级别下，根据一些实施方式，检查系统100的基本部件包括自动化显微镜检验站110、预对准器130、机器人晶圆装卸系统140、装载口设备160以及包括硬件、软件和/或固件的电子器件。
在一些实施方式中，如图1A和图1B中所示，检查系统100的部件中的许多可被包围在由铝、钢、塑料、玻璃和/或任何其他合适的材料制成的机柜壳体内，以便在机柜壳体内提供微清洁环境。机柜壳体可包括使得能触及检查系统100的内部部件的一个或更多个检修门。另外，在一些实施方式中，可在例如机柜壳体的顶部处放置用于在机柜内提供微清洁环境的空气过滤系统125。机柜壳体可包括例如位于机柜壳体的底部处的一个或更多个储藏区域，以便容纳机器人晶圆装卸系统和/或真空源。机柜壳体还可包括一个或更多个用于安装检查系统100的各种部件的平台。在一些实施方式中，检查系统100也可是部分或完全打开的。在一些实施方式中，按照所公开主题的一些实施方式，可使用各种机柜壳体配置。
如图1A和图1B中所示，检查系统100包括自动化显微镜检验站110。在一些实施方式中，自动化显微镜检验站110包括诸如目镜和/或相机这样的目镜、光源、照明器、一个或更多个物镜、载物台115和联接到载物台115的卡盘200。
自动化显微镜检验站110可使用任何合适类型的显微镜。例如，在一些实施方式中，显微镜可以是光学显微镜、电子显微镜、扫描探针显微镜或任何其他合适的显微镜。更具体地，可使用得自俄亥俄州凯霍加福尔斯市的Nanotronics Imaging公司的
Figure BDA0002639508390000041
光学显微镜来实现自动化显微镜检验站110。显微镜检验站110可被配置为检查样本(例如，晶圆或光掩模)并自动地报告样本的所选择特性。
根据一些实施方式，自动化显微镜检验站110可包括一个或更多个物镜。物镜可具有不同的放大倍率和/或被配置为与明视野/暗视野显微镜、原子力显微镜(AFM)、微分干涉对比(DIC)显微镜和/或任何其他合适形式的显微镜一起使用。在一些实施方式中，可通过软件、硬件和/或固件来控制用于检查样本的物镜和/或显微镜技术。在一些实施方式中，可通过软件，硬件和/或固件来控制对自动化显微镜检验站110的部件的任何合适的设置和/或调节。
在一些实施方式中，XY平移载物台可用于载物台115。XY平移载物台可由步进电机、伺服电机、线性电机和/或任何其他合适的机构驱动。
在一些实施方式中，如图1A中所示，自动化显微镜检验站110的载物台115和卡盘200可被安装到位于机柜壳体的基础平台157上方的隔离平台135。例如，隔离平台135可被固定到机柜壳体的底部框架。更具体地，在一些实施方式中，隔离平台135可被用螺栓连接到气垫145或任何其他合适的用于将隔离平台135紧固到机柜壳体的底部框架的隔离机构。气垫145可在检验期间帮助减少对卡盘200上的样本的振动(例如，来自样本系统100中的其他部件的风扇)。
在一些实施方式中，伸长臂148可被安装到隔离平台135。与显微镜检验站110的光学部分联接的机动Z柱147可被安装到伸长臂148。在一些实施方式中，光学器件部分可被配置为在机动Z柱147上上下移动。将整个显微镜检验站110安装到机柜壳体的基础平台上方的隔离平台可以有助于均匀地分配显微镜检验站110的重量，并且使在检验期间对显微镜检验站110的振动最小化。
预对准器130可以是独立单元或者被集成到机器人晶圆装卸系统中。在一些实施方式中，如图1A中所示，预对准器130是独立单元，其用螺栓或其他合适的紧固件被安装到机柜的基础平台上。预对准器130可用于使晶圆或其他合适的样本定向和/或居中，使得当样品被放置在卡盘200上进行检验时，使样本正确定向和居中。在一些实施方式中，预对准器130可使用标记(例如，凹口(例如，在200mm或更大的晶圆上)或平面(例如，在小于200mm的晶圆上))进行晶圆定向，使得晶圆以特定定向被放置在载物台上。预对准器130可将晶圆旋转多达360度，以找到标记。在一些实施方式中，预对准器130可在单次旋转中测量晶圆的中心位置和定向。
根据一些实施方式，当样本被预对准器130接收时，预对准器130可被配置为在居中和/或对准过程期间启用真空，以将样本保持就位。预对准器还可被配置为仅在启用真空之后才开始对准和/或居中过程。当预对准器已完成了晶圆装卸时，预对准器真空可被配置为禁用。
注意的是，在一些实施方式中，任何合适的预对准器可与检查系统100一起使用。
预对准器130可被配置为支撑任何合适大小(例如，50mm至300mm和/或任何其他合适大小)的晶圆。在一些实施方式中，预对准器130还可被配置为与检查系统100的其他部件通信。在一些实施方式中，预对准器130的通信和操作可受软件、硬件和/或固件来控制。
在一些实施方式中，用于将晶圆或其他合适样本在检查系统100内转移的机器人晶圆装卸系统可包括底座壳体、电机(未示出)、多轴可伸长臂140和末端执行器150。如图1A中所示，机器人晶圆装卸系统的底座可被储藏在机柜壳体的底座平台157下方的区域155中。多轴可伸长臂140可在底座平台157上方延伸并且可以具有两个端部。一端可联接到机器人晶圆装卸系统的底座，而另一端可联接到末端执行器150。在一些实施方式中，如图1A中所示，末端执行器150可呈多指手的形状。在一些实施方式中，不同类型的末端执行器可与机器人晶圆装卸系统一起使用。例如，在一些实施方式中，可使用施加真空压力以将样本在末端执行器上保持就位的真空末端执行器。作为另一示例，在一些实施方式中，可使用边侧抓持末端执行器，边侧抓持末端执行器使用任何合适的抓持机构将样本在末端执行器上保持就位。
注意的是，在一些实施方式中，多末端执行器或双末端执行器可与检查系统100一起使用，以在检查系统100内的不同位置处处理两个或更多个样本。
注意的是，在一些实施方式中，包括任何合适的多轴可伸长臂和/或末端执行器的任何合适的机器人晶圆装卸系统可与检查系统100一起使用。在一些实施方式中，机器人晶圆装卸系统的末端执行器150可被配置为支撑诸如(例如)50mm至300mm大小晶圆这样的任何合适大小的晶圆。在一些实施方式中，末端执行器150可被配置为支撑光掩模。在一些实施方式中，机器人晶圆装卸系统的所有设置、通信和操作可受软件、硬件和/或固件来控制。
在一些实施方式中，容纳在机器人晶圆装卸系统的底座中的电机可控制多轴可伸长臂140和末端执行器150的移动。例如，电机可驱动和控制多轴可伸长臂140和末端执行器150，以从盒式储藏器中选择晶圆并将晶圆移动到检查系统100内的不同位置。在一些实施方式中，末端执行器150可将晶圆从盒式储藏器转移到预对准器130以进行对准，将晶圆从预对准器130转移到卡盘200以进行检验，并且当晶圆检验完成时将晶圆从卡盘200转移回到盒式储藏器。
在一些实施方式中，检查系统100可包括用于将晶圆和/或其他合适样本在储藏容器和检查系统100之间转移的装载口设备160(如图1A和图1B中所示)。在一些实施方式中，装载口设备160可被安装到检查系统100的机柜壳体的外部。装载口设备160可包括使得能触及检查系统100的内部的门180。在一些实施方式中，门可被配置为上下滑动，以使得能触及检查系统100的内部。装载口设备160还包括用于保持晶圆载体或其他合适的样本载体的平台175。
在一些实施方式中，前开口式晶圆传送盒(FOUP)170可被放置在装载口设备160的平台175上。FOUP 170可包括用于将FOUP固定到装载口平台的各种联接板、销和孔。在一些实施方式中，FOUP 170可以是塑料外壳，其被设计为清洁且牢固地保持晶圆并允许晶圆被从FOUP 170转移到显微镜检查系统100以进行处理。FOUP 170可包括侧门，该侧门可被打开以使得能触及内部的晶圆。例如，在一些实施方式中，FOUP 170可容纳25片晶圆。在一些实施方式中，FOUP 170的侧门可与装载口门180对准，以形成密封。装载口设备160可被配置为将装载口设备160和FOUP 170的配对门上下拉动。在一个位置(例如，下位置)中，FOUP 170中的晶圆可被暴露于检查系统100的内部，并且为末端执行器150提供通路来选择晶圆。在第二位置(例如，上位置)，FOUP 170和检查系统100二者被彼此密封，从而约束了它们之间的通路。FOUP 170可包括用于检测并且与检查系统100通信何时FOUP 170中存在晶圆的传感器。
在一些实施方式中，末端执行器150可包括一个或更多个用于了解FOUP 170的内部的信息以检测FOUP 170中的储藏晶圆的各位置的传感器。
图1B示出了根据所公开主题的一些实施方式的检查系统100及其一些部件的侧视图。具体地，图1B示出了联接到检查系统100外部的紧急断电(EPO)开关165，在EPO开关165被激活时，该开关允许操作者以电学方式关闭机器人晶圆装卸系统的所有机器人操作还有检查系统100的任何其他电气操作。在一些实施方式中，真空保持启用，以防止样本受损。
检查系统100的机柜壳体还可包括使得能触及检查系统内的部件的检修门178。检修门178联接到互锁铰链185或任何其他被设计为在检修门178打开时禁用检查系统100内的任何移动部件的合适开关。在一些实施方式中，检查系统100的任何检修门可包括开关机构，该开关机构被设计为当门被打开时禁用检查系统100内的任何移动部件。
在一些实施方式中，电子控制检查系统100可位于机柜壳体的单独隔室中，例如，在自动化显微镜检验站110下方。在一些这样的实施方式中，可使用检修门168触及电子控制检查系统100。在一些实施方式中，电子器件可包括用于控制如本文中描述的检查系统100的部件的操作、通信和设置的任何合适的硬件、软件和/或固件。在一些实施方式中，检查系统100包括用于提供运动控制、样本处理、安全互锁以及晶圆和光掩模分析的软件和/或硬件。硬件可包括(例如)计算机、微处理器、微控制器、一个或更多个EPROM、EEPROM、专用集成电路(ASIC)以及其他硬件元件。在一些实施方式中，检查系统100内的各个部件可包括用于控制各个部件并与检查系统100中的其他部件通信的其本身的软件、固件和/或硬件。
检查系统100还可包括一个或更多个联接到检查系统100外部的显示监视器195。显示监视器195可显示由显微镜检验站110捕获的图像。用于放置用于控制电子器件的输入装置(例如，键盘、鼠标或操纵杆)的可调式摇臂188也可联接到检查系统100，并且位于例如显示监视器195下方。
图2A(顶视图)和图2B(底视图)示出了按照所公开主题的一些实施方式的卡盘200和可去除晶圆插入件205的实施方式的总体配置。卡盘200可由铝、钢和/或任何其他合适材料形成。卡盘200被设计为在不同的时间支撑光掩模和晶圆二者。在一些实施方式中，卡盘200是C形的，具有释放区域330(如图3A和图3B中所示)，释放区域330被设计为允许被两指式末端执行器150触及，以将样本放置在卡盘上或者从卡盘去除。可使用如同弹簧螺钉或调平螺钉的标准紧固件将卡盘200安装到显微镜检验站110的载物台115的顶表面。
在一些实施方式中，卡盘200可包括可去除晶圆插入件205，可去除晶圆插入件205被设计为支撑晶圆并允许从卡盘200的底座去除插入件。在一些实施方式中，当可去除晶圆插入件205被插入卡盘200中时，卡盘200可处于第一配置，并且在第一配置中，卡盘200可用于支撑晶圆以由检查系统100进行检查。在一些实施方式中，当可去除晶圆插入件205未被插入卡盘200中时，卡盘200可处于第二配置，并且在第二配置中，卡盘200可用于支撑光掩模以由检查系统100进行检查。
可去除晶圆插入件205可包括与孔227(如图2A中所示)接合的定位销210(如图2B中所示)，孔227使可去除晶圆插入件205与位于卡盘200的凹陷内的对应的配对物230对准。在一些实施方式中，对应的配对物230可包括一个或更多个真空杯240。真空杯240可连接到真空源(未示出)并且被设计为提供真空接口，以在使用检查系统100检查晶圆时将可去除晶圆插入件205固定到卡盘200，和/或在使用检查系统100检查光掩模(例如，如以下结合图4A和图4B示出和描述的光掩模405)时将光掩模固定到卡盘200。在一些实施方式中，真空源将不开启，直到通向检查系统100的机柜的检修门全都被关闭。注意的是，在一些实施方式中，可使用任何其他合适的紧固机构将可去除晶圆插入件205固定到卡盘200。
可去除晶圆插入件205还可包括如同互锁销215(如图2B中所示)的互锁安全机构。互锁销215可激活位于卡盘200上的传感器220，以感测何时可去除晶圆插入件205被插入卡盘200中或者从卡盘200去除。传感器220可以是诸如光传感器或机电开关这样的用于检测销215的存在的任何合适传感器。传感器220的输出端可经由互锁传感器连接器325(如图3A和图3B中所示)连接到检查系统100的电子器件，并且可被配置为当可去除晶圆插入件205被插入卡盘200中时启用某些电气操作(例如，机器人晶圆装卸系统的电气操作)并且当从卡盘200去除了可去除晶圆插入件时禁用某些电气操作(例如，机器人晶圆装卸系统的电气操作)。
在一些实施方式中，可去除晶圆插入件205的厚度可厚得足以致使插入件205的顶表面相对于外晶圆支撑表面206处于相同高度且是平坦的。图8A示出了卡盘200、可去除插入件205和晶圆805的简单剖视图。如图所示，插入件205的顶部可以是平坦的并且与外晶圆支撑表面206齐平，使得晶圆805可平放在插入件205和表面206上。
图8B示出了卡盘200和光掩模405的简单剖视图。如图所示，在一些实施方式中，光掩模405的顶部可相对于外晶圆支撑表面206处于相同高度且是平坦的。因此，在这样的实施方式中，光掩模的顶部相对于卡盘的底部的高度(h2)与当就位于表面206和插入件205(如图8A中所示)上时的晶圆的顶部的高度(h1)的相差量可等于晶圆的厚度。例如，在一些实施方式中，h1和h2可不同，但是二者都在自动化显微镜检验站110(图1A)的聚焦范围内(在一些实施方式中，聚焦范围可以是任何合适厚度，诸如1mm)。
在一些实施方式中，光掩模405的顶部可略高于外晶圆支撑表面206(例如，达大约为或等于晶圆厚度的量)而非相对于外晶圆支撑表面206处于相同高度且是平坦的，使得光掩模的顶部相对于卡盘底部的高度(h2)与当就位于表面206和插入件205(如图8A中所示)上时的晶圆的顶部的高度(h1)相同。
在一些实施方式中，可去除晶圆插入件205和卡盘200可包括多个真空通道(例如，如图3A和图3B中所示的真空环305和外部真空通道310)，以便在卡盘200上的各个位置处提供真空压力以在检验期间将样本牢固地保持就位。卡盘200的真空配置可针对正受检验的样本的类型提供任何合适的真空压力。
如图3A和图3B中所示，在一些实施方式中，真空环305可位于可去除晶圆插入件205上，并且外部真空通道310可位于外晶圆支撑表面206中。可通过真空阀315和316供应真空，在一些实施方式中，真空阀315和316可沿着卡盘200的外边缘定位，以便当从卡盘200去除可去除晶圆插入件205时不妨碍真空供应。真空阀315和316可(例如，经由软管)与真空源联接，在一些实施方式中，该真空源可位于检查系统100内。在一些实施方式中，真空阀315和316二者可在晶圆被放置在卡盘200上时打开，并且向真空环305和外部真空通道310二者提供真空流。在一些实施方式中，当可比晶圆具有更小表面积的光掩模被放置在卡盘200上时，则仅可打开真空阀316，以向真空杯240提供足够的真空支撑，以便为光掩模提供真空支撑。例如，当光掩模405(如图4A和图4B中所示)被放置在卡盘200上时，因为光掩模405没有延伸到真空通道310，所以可保持对外部真空通道310的真空供应中断。在一些实施方式中，任何合适的真空配置可与卡盘200一起使用。在一些实施方式中，源真空可被调节至60KPa，可针对晶圆和光掩模二者施加60KPa。
图9示出了用于将阀315和316(图3A和图3B)连接到真空环305、真空通道310和真空杯240的真空通道902、904、906、908和910的示例的图示。
卡盘200还可包括任何合适数量的调平螺钉320A和320B(例如，三点调平螺钉和/或任何其他合适数量和/或类型的调平螺钉)，以使得操作者能够确保卡盘的外晶圆支撑表面206齐平且平坦。更具体地，可使用一组调平螺钉320A通过将卡盘相对于其附接的较低结构重新定位来将外晶圆支撑表面206相对于自动化显微镜检验站110(图1A)的聚焦范围(在一些实施方式中，聚焦范围可以是任何合适厚度，诸如1mm)齐平。可使用另一组调平螺钉320B通过将对应配对物230相对于卡盘其余部分重新定位来在可去除晶圆插入件205被插入卡盘200中时对可去除晶圆插入件205的高度进行调平和调节。
在一些实施方式中，卡盘200可被设计为通过使用不同厚度的晶圆插入件来支撑不同大小和厚度的晶圆。例如，第一可去除晶圆插入件205可具有针对第一晶圆厚度(例如，300μm)的第一厚度(例如，当与具有相对于自动化显微镜检验站110的聚焦范围内的点为152000μm深的凹陷的卡盘一起使用时为151700μm)并且具有针对第二晶圆厚度(例如，160μm)的第二厚度(例如，当与具有相对于自动化显微镜检验站110的聚焦范围内的点为152000μm深的凹陷的卡盘一起使用时为151840μm)，使得插入件和晶圆的组合厚度(例如，152000μm)使晶圆的检验表面处于自动化显微镜检验站110(图1A)的聚焦范围内。
可基于晶圆的大小合适地设计其他特征，如真空通道的配置和调平螺钉的放置。
图4A(当光掩模405在卡盘上时示例卡盘200的顶视立体图)和图4B(在光掩模405被放置在卡盘上之前示例卡盘200的顶视立体图)示出了卡盘200的图示，其中，可去除晶圆插入件205被去除以允许光掩模405被放置在卡盘200上。如图所示，卡盘200可包括四个角架415，角架415在卡盘中形成凹陷(在一些实施方式中，凹陷可至少与光掩模405的厚度一样厚)，以便在光掩模被设置在卡盘上时将光掩模405的表面放置在与晶圆相同的显微镜检查聚焦范围内(在一些实施方式中，聚焦范围可以是任何合适厚度，诸如1mm)，如以上结合图8A和图8B描述的。卡盘200还可包括第一释放区域410和第二释放区域410，以便将光掩模405放置在卡盘200上或者从卡盘200去除光掩模405。在一些实施方式中，将晶圆的表面与光掩模的表面保持在相同的聚焦范围内(在一些实施方式中，聚焦范围可以是任何合适厚度，诸如1mm)使得在晶圆检查与光掩模检查之间切换时不再需要改变显微镜检验站110的聚焦。
如图4B中所示，在一些实施方式中，真空杯240(如以上结合图2A描述的)可为光掩模405提供真空接口，以在检查期间将光掩模牢固地保持就位。图4B还示出了角架415，角架415也被设计为为光掩模405提供支撑。
进一步参照图1至图4，图5以高级别示出了按照所公开主题的一些实施方式的检查系统100的晶圆装载操作500。晶圆装载过程500可使用检查系统100。
在510中，可将FOUP 170放置在装载口设备160上，使得FOUP 170的门和装载口门180以可密封方式被紧固在一起。FOUP 170和装载口门180可被一起降低，从而将FOUP 170中的晶圆暴露于检查系统100的内部并使得为末端执行器150提供通路来选择晶圆。
在520中，机器人末端执行器150可了解FOUP的信息，以确定FOUP中有多少晶圆以及它们位于何处。在一些实施方式中，机器人末端执行器150可使用与机器人末端执行器150关联的任何合适传感器来了解FOUP的信息。然后，末端执行器150可从FOUP 170拾取晶圆，并且将晶圆转移到预对准器130。在一些实施方式中，可在拾取晶片时或在此之后启用真空，以将晶圆保持在末端执行器150上，并且可在晶圆被转移到预对准器130之后禁用真空。
在530中，预对准器130可使晶圆居中和/或定向(例如，通过使用凹口或平面)。在一些实施方式中，预对准器130可在其开始任何晶圆居中和/或对准过程之前它接收晶圆时或在此之后启用真空，并且在晶圆居中和/或对准过程完成时或在此之后禁用真空。
在540中，末端执行器150可从预对准器130拾取晶圆，并且将晶圆放置在卡盘200上，以便由自动化显微镜检验站110进行检查。当晶圆被放置在卡盘200上时或在此之后，可启用针对卡盘200的真空压力。
在550中，过程500可使用任何合适的技术或技术组合对晶圆执行显微镜检查。例如，如以上结合图1A和图1B描述的，过程500可使用自动化显微镜检验站，该自动化显微镜检验站包括任何合适类型的显微镜(例如，光学显微镜、电子扫描显微镜、扫描探针显微镜和/或任何其他合适类型的显微镜)以在晶圆检查期间获得任何合适的信息。
在560中，当晶圆检查完成时或在此之后，可禁用真空压力，并且末端执行器150可从卡盘200取回晶圆并且将晶圆返回到FOUP 170。
在一些实施方式中，一旦检查了所有晶圆，就可将装载口门180和FOUP 170一起升高，从而密封FOUP 170与检查系统100之间的通路。在一些实施方式中，当在末端执行器150上存在晶圆时可施加真空压力，并且当晶圆被转移到检查系统100的另一部件时，可禁用针对末端执行器的真空。
注意的是，在一些实施方式中，在不使用FOUP 170的情况下，晶圆可被手动装载到检查系统100中并且被直接放置在卡盘200上。
另外，注意的是，在一些实施方式中，可响应于确定可去除晶圆插入件205(如以上结合图2A和图2B示出和描述的)已被插入卡盘200中而执行过程500。例如，在一些实施方式中，可响应于如以上结合图2A和图2B描述的确定可去除晶圆插入件205的互锁销215已激活卡盘200的传感器220而执行过程500。
进一步参照图1至图4，图6以高级别示出了按照所公开主题的一些实施方式的检查系统100的光掩模装载操作600。光掩模装载过程600可使用检查系统100。
在610中，可打开检修门178(如图2中所示)。在一些实施方式中，该门可按任何合适的方式被打开。例如，在一些实施方式中，该门可由操作者手动打开，或者由致动器自动打开。
在620中，在一些实施方式中，可响应于检测到检修门178已被打开而激活互锁铰链185。在一些这样的实施方式中，过程600可禁用检查系统100内的任何移动部件，包括禁用末端执行器150。
在630中，可去除可去除晶圆插入件205(如图2中所示)，并且可将光掩模放入卡盘200的凹陷中。可按任何合适方式去除(诸如，由操作者手动地或者使用自动化机构)插入件205。可按任何合适方式(诸如，由操作者手动地或者使用自动化机构)将光掩模放入卡盘200的凹陷中。
在640中，显微镜检验站110可检查光掩模。在一些实施方式中，显微镜检验站110可使用任何合适的参数和技术来检查光掩模。例如，在一些实施方式中，显微镜检验站110可使用与如以上结合图5描述的用于检查晶圆的相同或不同的聚焦和物镜。作为另一示例，在一些实施方式中，显微镜检验站110可使用与用于检查晶圆的技术不同的显微镜技术(例如，使用AFM显微镜)。
在650中，在检查光掩模之后，可从卡盘200去除光掩模，并且可将可去除晶圆插入件205插入卡盘200中。可按任何合适方式(诸如，由操作者手动地或者使用自动化机构)从卡盘200去除光掩模。可按任何合适方式插入(诸如，由操作者手动地或者使用自动化机构)插入件205。
在660中，当可去除晶圆插入件205被插入卡盘200中时或在此之后，可关闭检修门178。可按任何合适方式关闭(诸如，由操作者手动地或者使用自动化机构)关闭检修门178。
在670中，可启用检查系统100的机器人晶圆装卸系统，如以上结合图5描述的。
注意的是，在一些实施方式中，可响应于确定可去除晶圆插入件205(如以上结合图2A和图2B示出和描述的)未被插入卡盘200中而执行过程600。例如，在一些实施方式中，可响应于如以上结合图2A和图2B描述的确定可去除晶圆插入件205的互锁销215未激活传感器220而执行过程600。
另外，注意的是，在一些实施方式中，类似于用于将晶圆自动装载到检查系统中的技术，光掩模也可被自动装载到检查系统100中。例如，在一些实施方式中，专门设计的光掩模储藏容器可被装载到装载口设备160上。光掩模储藏容器的前盖和装载口门180可被降低，从而将光掩模储藏容器内部的光掩模暴露于检查系统100的内部。光掩模储藏容器和/或末端执行器150可被设计为感测光掩模的存在并与检查系统100的控制系统通信，以执行适于光掩模检查的操作。光掩模储藏容器可被设计为包括用于储藏可去除晶圆插入件205的指定区域。在将任何光掩模装载到检查系统100中之前，末端执行器150可被配置为从卡盘200去除可去除晶圆插入件205并将其放置在光掩模储藏容器中的指定区域中。一旦可去除晶圆插入件205已被去除，末端执行器150就可从光掩模储藏容器中选择光掩模并且将其转移到卡盘200，以便通过显微镜检验站110进行检查和/或成像。在检查光掩模之后，末端执行器150可从卡盘200中拾取光掩模并且将光掩模返回到光掩模储藏容器。一旦检查了所有光掩模，末端执行器150就可选择可去除晶圆插入件205并且将其放回卡盘200上。
进一步参照图1至图4，图7以高级别示出了按照所公开主题的一些实施方式的用于互锁诸如检查系统100这样的检查系统的安全特征的逻辑规则700的示例。
如图7中所示，根据一些实施方式，检查系统可包括用于确定诸如以上结合图5示出和描述的机器人晶圆装卸系统这样的机器人晶圆装卸系统应被去活还是激活的三个互锁机构。
在一些实施方式中，可响应于确定紧急断电(EPO)按钮已被激活(在710中)、通向封闭的检查系统100的检修门未被关闭(在720中)或在卡盘200中不存在晶圆插入件(在730中)而在740中禁用机器人晶圆装卸系统。注意的是，在一些实施方式中，被激活的EPO按钮、未关闭的检修门和/或卡盘200中缺少可移动晶圆插入件中的任一个可在740中禁用检查系统100内的机器人晶圆装卸系统和/或可移动部件执行的所有机器人操作。
相反，在一些实施方式中，可响应于满足以下条件而在780中启用机器人晶圆装卸系统的机器人操作：未启用EPO按钮(750)、通向检查系统100的检修门178被关闭(760)以及可去除晶圆插入件205被插入卡盘200中(770)。
何时执行过程500、600和/或700的特定部分的划分可以有所不同，并且没有划分或不同的划分在本文中公开的主题的范围内。注意的是，在一些实施方式中，过程500、600和/或700的框可在任何合适的时间执行。应该理解，在一些实施方式中，本文中描述的过程500、600和/或700的至少一些部分可按任何次序或顺序执行，该次序或顺序不限于图5、图6和图7中示出和描述的次序和顺序。另外，在一些实施方式中，本文中描述的过程500、600和/或700的一些部分可在适当的情况下基本上同时执行或并行执行。另外地或另选地，在一些实施方式中，过程500、600和/或700的一些部分可被省略。
过程500、600和/或700中的任何一个或更多个可用任何合适的硬件和/或软件(例如，一个或更多个EPROM、EEPROM、可编程逻辑器件、专用集成电路(ASIC)或任何其他硬件或固件元件)来实现。
已具体参照这些例示的实施方式详细描述了将晶圆和光掩模的测试集成在单个系统中的自动化显微镜检查系统和方法。然而，将显而易见的是，可在如以上说明书中描述的本公开的精神和范围内进行各种修改和改变，并且这些修改和改变将被视为本公开的等同物和其部分。本发明的范围仅由所附权利要求书限制。

Claims (12)

1.一种卡盘，该卡盘包括：
可去除插入件，其中，所述可去除插入件被配置为当所述卡盘处于第一配置时支撑晶圆，使得所述晶圆的检验表面位于聚焦范围内，其中，在所述第一配置时，所述可去除插入件被插入所述卡盘中；以及
第一结构，其形成凹陷，所述凹陷的深度足以当所述卡盘处于第二配置时支撑光掩模，使得所述光掩模的检验表面位于所述聚焦范围内，其中，在所述第二配置时，所述可去除插入件未被插入所述卡盘中，
其中，所述卡盘联接到检查系统，并且其中，所述卡盘包括传感器，当从所述卡盘去除了所述可去除插入件时，所述传感器致使所述检查系统的操作被禁用。
2.根据权利要求1所述的卡盘，所述卡盘还包括：
第二结构，其形成至少一个真空通道，所述真空通道被配置为当所述卡盘处于所述第一配置时接合所述晶圆并且当所述卡盘处于所述第二配置时接合所述光掩模。
3.根据权利要求1所述的卡盘，其中，所述聚焦范围为1mm厚。
4.一种自动检查系统，该自动检查系统包括：
末端执行器，其联接到机器人系统；
显微镜检查站；
控制器，其控制所述自动检查系统的一个或更多个部件；以及
卡盘，其联接到载物台，所述卡盘包括：
可去除插入件，其中，所述可去除插入件被配置为当所述卡盘处于第一配置时支撑晶圆，使得所述晶圆的检验表面位于聚焦范围内，其中，在所述第一配置时，所述可去除插入件被插入所述卡盘中；以及
第一结构，其形成凹陷，所述凹陷的深度足以当所述卡盘处于第二配置时支撑光掩模，使得所述光掩模的检验表面位于所述聚焦范围内，其中，在所述第二配置时，所述可去除插入件未被插入所述卡盘中，
其中，当所述卡盘处于所述第一配置时，所述自动检查系统以第一操作模式操作，并且其中，当所述卡盘处于所述第二配置时，所述自动检查系统以第二操作模式操作，并且
其中，所述控制器被配置为当所述可去除晶圆插入件的互锁销已激活所述卡盘的传感器时确定所述卡盘处于所述第一配置。
5.根据权利要求4所述的自动检查系统，其中，所述自动检查系统被包围。
6.根据权利要求4所述的自动检查系统，其中，所述末端执行器被配置为将晶圆自动装载到所述自动检查系统中。
7.根据权利要求4所述的自动检查系统，其中，所述末端执行器被配置为将光掩模自动装载到所述自动检查系统中。
8.根据权利要求4所述的自动检查系统，其中，当所述可去除插入件未被插入所述卡盘中时，与所述机器人系统关联的操作被去活。
9.根据权利要求4所述的自动检查系统，其中，当所述自动检查系统的检修门打开时，与所述机器人系统关联的操作被去活。
10.根据权利要求4所述的自动检查系统，其中，当所述机器人系统的紧急断电按钮已被激活时，与所述机器人系统关联的操作被去活。
11.根据权利要求4所述的自动检查系统，其中，所述可去除晶圆插入件具有一个或更多个定位销，当所述卡盘处于所述第一配置时，所述定位销将所述可去除晶圆插入件连接到所述凹陷。
12.根据权利要求4所述的自动检查系统，其中，所述卡盘还包括：第二结构，其形成至少一个真空通道，所述真空通道被配置为当所述卡盘处于所述第一配置时接合所述晶圆并且当所述卡盘处于所述第二配置时接合所述光掩模。
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