CN113847892A - 用于测量衬底及膜厚度分布的系统及方法 - Google Patents

用于测量衬底及膜厚度分布的系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于测量衬底及膜厚度分布的系统及方法。本系统包含经配置以测量跨衬底的平坦度的双干涉仪子系统。所述系统包含经配置以测量所述衬底的质量的质量传感器。所述系统包含通信地耦合到所述双干涉仪子系统及所述质量传感器的控制器。所述控制器包含一或多个处理器。所述一或多个处理器经配置以执行存储在存储器中的一组程序指令，所述一组程序指令经配置以致使所述一或多个处理器基于来自所述双干涉仪子系统的一或多个平坦度测量及来自所述质量传感器的一或多个质量测量确定依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底或沉积在所述衬底上的膜中的至少一者的厚度分布。

Description

用于测量衬底及膜厚度分布的系统及方法
本申请是发明名称为“用于测量衬底及膜厚度分布的系统及方法”，申请号为201880009926.3，申请日为2018年2月7日的发明专利申请的分案申请。
相关申请案的交叉参考
本申请案根据35 U.S.C.§119(e)主张2017年2月8日申请、标题为“在用于晶片及膜厚度分布测量的WSPWG中使用质量计的方法(METHOD TO USE MASS GAUGE IN WSPWG FORWAFER AND FILM THICKNESS DISTRIBUTION MEASUREMENT)”、命名Dengpeng Chen及AndrewZeng为发明人的第62/456,651号美国临时申请案的权益，所述案的全文以引用方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及测量衬底及膜厚度，且特定来说，涉及利用质量计及来自双干涉仪的测量来确定衬底或膜厚度分布。
背景技术
干涉法是用于基于与从样本(例如半导体晶片或任何其它半导体或非半导体衬底)的测试表面反射的照明相关联的信息测量样本的一或多个空间特性的有用技术。随着半导体制造不断需要较高水平的准确度及精度，需要改进的干涉法技术来满足现代制造技术的需求。通常期望测量晶片或薄膜的绝对厚度分布t(x,y)。当前，裸晶片的绝对厚度分布t(x,y)的测量是通过跨晶片执行的双干涉法测量及电容计(CG)或光学厚度计(OTG)测量的组合来实现。CG测量涉及使用仅可用来测量可虚拟接地的衬底的电容式位移传感器。 OTG测量涉及使用激光位移传感器且可仅在材料表面反射入射激光束时才感测材料表面。这两种途径都受到明显限制。因此，期望提供一种克服上文所讨论的先前途径的不足的系统及方法。
发明内容
根据本发明的一或多个实施例，揭示一种用于测量衬底及/或膜厚度的系统。在一个实施例中，所述系统包含经配置以测量跨衬底的平坦度的双干涉仪子系统。在另一实施例中，所述系统包含经配置以测量所述衬底的质量的质量传感器。在另一实施例中，所述系统包含通信地耦合到所述双干涉仪子系统及所述质量传感器的控制器。在另一实施例中，所述控制器包含一或多个处理器，其中所述一或多个处理器经配置以执行存储在存储器中的一组程序指令。在另一实施例中，所述一组程序指令经配置以致使所述一或多个处理器基于来自所述双干涉仪子系统的一或多个平坦度测量及来自所述质量传感器的一或多个质量测量确定依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底或沉积在所述衬底上的膜中的至少一者的厚度分布。
根据本发明的一或多个实施例，揭示一种用于测量衬底厚度的方法。在一个实施例中，所述方法获取依据跨衬底的位置而变的所述衬底的一或多个平坦度测量。在另一实施例中，所述方法获取所述衬底的一或多个质量测量。在另一实施例中，所述方法基于所述一或多个质量测量确定所述衬底的平均厚度。在另一实施例中，所述方法基于所述衬底的所述一或多个平坦度测量及所述平均厚度确定依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底的一或多个厚度分布。在另一实施例中，所述方法基于所述衬底的所述一或多个经确定厚度分布调整一或多个过程工具。
根据本发明的一或多个实施例，揭示一种用于测量膜厚度的方法。在一个实施例中，所述方法在将膜沉积在衬底上之前获取所述衬底的第一平坦度测量及第一质量测量。在另一实施例中，所述方法基于将所述膜沉积在所述衬底上之前的所述第一质量测量确定所述衬底的平均厚度。在另一实施例中，所述方法在将所述膜沉积在所述衬底上之后获取所述衬底的第二平坦度测量及第二质量测量。在另一实施例中，所述方法基于将所述膜沉积在所述衬底上之后的所述第二质量测量确定所述衬底的平均厚度。在另一实施例中，所述方法基于将所述膜沉积在所述衬底上之前的所述第一平坦度测量及所述第一平均厚度以及将所述膜沉积在所述衬底上之后的所述衬底的所述第二平坦度测量及所述第二平均厚度确定依据跨所述衬底的位置而变的所述膜的厚度分布。在另一实施例中，所述方法基于所述膜的所述经确定厚度分布调整一或多个过程工具。
根据本发明的一或多个实施例，揭示一种用于测量安置在一或多个预层上的膜的膜厚度的方法。在一个实施例中，所述方法在将膜沉积在衬底上之前且在将一或多个预层沉积在所述衬底上之后接收所述衬底的第一平坦度测量及第一质量测量。在另一实施例中，所述方法在将所述膜沉积到所述衬底的所述预层上之后接收所述衬底的第二平坦度测量及第二质量测量。在另一实施例中，所述方法基于所述膜的密度、所述第一平坦度测量、所述衬底的第一质量、所述第二平坦度测量及所述衬底的第二质量确定依据跨所述衬底的位置而变的所述膜的所述厚度。
附图说明
参考附图，所属领域技术人员可更好地理解本发明的众多优点，其中：
图1是根据本发明的一或多个实施例的用于测量衬底或膜的厚度分布的系统的框图视图；
图2A是根据本发明的一或多个实施例的双干涉仪子系统的简化示意视图；
图2B是根据本发明的一或多个实施例的双干涉仪子系统的腔的简化示意视图；
图3A是根据本发明的一或多个实施例的衬底上的膜/涂层沉积过程的概念视图；
图3B是根据本发明的一或多个实施例的具有一或多个预层的衬底上的膜沉积过程的概念视图；
图4绘示描绘根据本发明的一或多个实施例的用于测量衬底的厚度分布的方法的过程流程图；
图5绘示描绘根据本发明的一或多个实施例的用于测量沉积在衬底上的膜的厚度分布的方法的过程流程图；
图6绘示描绘根据本发明的一或多个实施例的用于测量沉积在具有一或多个预层的衬底上的膜的厚度分布的方法的过程流程图。
具体实施方式
现在将详细参考附图中绘示的所揭示主题。
图1到6绘示根据本发明的一或多个实施例的用于测量衬底或膜的厚度分布的系统及方法。本发明的实施例涉及利用衬底的一或多个质量测量结果来确定与衬底相关联的厚度分布。本发明的实施例还涉及利用衬底的一或多个质量测量结果来确定与沉积在衬底上的膜(例如金属膜或介电膜)相关联的厚度分布。适合于此测量过程的膜包含但不限于硅膜(例如外延生长硅膜)、碳膜(例如碳硬掩模)、钨膜、光致抗蚀剂、氧化物膜、氮化物膜及聚合层(例如多晶硅层)。本发明的实施例还涉及利用形成有一或多个预层(例如金属或介电预层)的衬底的一或多个质量测量结果来确定与沉积在衬底上的膜相关联的厚度分布。
本发明的一或多个实施例是特别有利的，这是因为其不需要知道膜及衬底的某些材料性质，例如但不限于膜透明度、导电性等。此外，本发明的一或多个实施例适于应用于金属及介电膜(例如透明或不透明膜)。
图1绘示根据本发明的一或多个实施例的用于测量衬底或跨衬底的膜的厚度分布的系统100的概念视图。
在一个实施例中，系统100包含双干涉仪子系统102(或双干涉仪工具)、质量传感器104及控制器106。在一个实施例中，双干涉仪子系统102经配置以测量跨衬底101 的平坦度。在另一实施例中，质量传感器104经配置以测量衬底101的质量。衬底101 可包含所属领域中已知的任何衬底，包含但不限于半导体晶片(例如硅晶片)。衬底可涂覆有一或多个膜且可包含一或多个预层，如本文中进一步详细所讨论。
在另一实施例中，控制器106包含一或多个处理器108及存储器110。例如，存储器110可维护程序指令，所述程序指令经配置以致使一或多个处理器108实行贯穿本发明所描述的一或多个过程步骤中的任一者。
在一个实施例中，控制器106的一或多个处理器108通信地耦合到双干涉仪子系统102及质量传感器104。在这方面，一或多个处理器108经配置以从双干涉仪子系统102 及质量传感器104接收测量结果。在一个实施例中，一或多个处理器经配置以基于从双干涉仪子系统接收的一或多个平坦度测量及从质量传感器104接收的一或多个质量测量确定依据跨衬底101的位置而变的衬底101的厚度分布。应注意，系统100可用来测量衬底的厚度分布及/或沉积在具有或没有预层的衬底上的薄膜的厚度分布，这将在本文中进一步额外详细描述。
质量传感器104可包含所属领域中已知的能够测量衬底的质量的任何质量/重量传感器，衬底是例如但不限于半导体晶片。例如，质量传感器104可包含但不限于具有0.1mg与0.3mg之间的精度的高精度称重传感器。
双干涉仪子系统102可包含所属领域中已知的能够测量跨衬底101的平坦度的任何双干涉仪工具。例如，双干涉仪子系统102可包含但不限于双波长双斐索干涉仪(DWDFI)。双干涉仪子系统102可经配置以测量衬底101的任何数目个空间特性，例如但不限于样本的形状变化、厚度变化及/或其它空间参数变化。在另一实施例中，双干涉仪子系统102可适应于对样本执行图案化晶片几何(PWG)测量，借此由双干涉仪子系统 102测量的样本斜率(例如晶片斜率)的动态范围通过将样本(例如晶片)测量结果的不同区域缝合在一起而扩展。
2005年1月25日发布的第6,847,458号美国专利中描述了双波长双干涉仪的产品说明，所述专利的全文以引用方式并入本文中。2011年11月29日发布的第8,068,234号美国专利中描述了双波长双干涉仪的产品说明，所述专利的全文以引用方式并入本文中。2014年10月2日发布的第2014/0293291号美国专利公开案中描述了双波长双干涉仪的产品说明，所述案的全文以引用方式并入本文中。2010年12月7日发布的第 7,847,954号美国专利中描述了用来测量高斜率样本的形状及厚度的双波长双干涉仪的产品说明，所述专利的全文以引用方式并入本文中。本文中应认识到，本发明可扩展到经配置以利用波长可调照明源进行相移的任何相移干涉法系统。因此，双干涉仪子系统 102的下文描述绝不旨在限制本发明。
图2A绘示根据本发明的一或多个实施例的双干涉仪子系统102的简化示意视图。
在一个实施例中，系统100的子系统102包含两个干涉仪250及251。在一个实施例中，子系统102包含照明源或照明器201，照明源或照明器201经配置以沿着通道1 及通道2将光提供到干涉仪250及251。
在另一实施例中，子系统102的光学通道1及2包含经配置以将光从照明源101透射到干涉仪输入252及253的光纤228及229。在一个实施例中，干涉仪输入252及253 包含与一或多个光纤228及229串联连接的一或多个光学元件。在另一实施例中，干涉仪输入252及253可包含光纤228及229。干涉仪输入252及253可将至少一部分光从照明器201引导到相移干涉仪250及251。
在一个实施例中，干涉仪250及251各自包含经配置以从干涉仪输入222、223接收光的一或多个偏振分束器212、213。在另一实施例中，分束器212、213将一部分光引导到四分之一波片254、255。穿过偏振分束器212、213且穿过四分之一波片254及 255的光可为圆偏振的。接着可由透镜214、215接收圆偏振光，透镜214、215经配置以将光准直成直径大于衬底101的直径的光束。一或多个透镜214、215还可将准直光束引导到参考平面216、217(例如平行参考平面)。衬底101可位于由参考平面216、217 界定的腔219的中心。在另一实施例中，准直光束可通过参考平面216、217透射到衬底101。
在另一实施例中，透射光束中的每一者的第一部分经引导到衬底101的一或多个表面220、221。此外，透射光束中的每一者的第二部分经引导到参考平面216、217的参考表面，所述参考表面位于与一或多个透射参考平面216、217相对的位置。
在另一实施例中，子系统102包含检测器222、223。检测器222、223可包含但不限于一或多个CCD检测器、一或多个TDI-CCD检测器、一或多个CMOS检测器、或所属领域中已知的任何其它光检测器。在一个实施例中，检测器222、223可经配置以检测从衬底101的一或多个表面220、221反射的照明的部分。在另一实施例中，检测器 222、223经配置以检测从参考平面216、217的对应参考表面反射的光的部分。在另一实施例中，系统100包含通信地耦合到检测器222、223的一或多个控制器226。在另一实施例中，一或多个控制器226获取与从检测器222、223检测的光相关联的信息。在另一实施例中，控制器126可从存储在存储器上的程序指令执行测量算法，以基于来自衬底101的测量确定衬底101的一或多个空间特性。用于利用相移干涉法系统确定样本的空间特性的测量算法在所属领域中是已知的。应注意，所属领域中已知的任何测量过程可利用系统100及一或多个控制器226来实施。此外，图2A中所描绘的一或多个控制器226可体现在图1中所展示的控制器106中，且反之亦然。
图2B绘示根据本发明的一或多个实施例的双斐索腔219的概念视图。如图2B中所展示，双斐索腔219可经配置以将衬底101固持在基本上竖直位置。例如，双斐索腔219 可包含经配置以在基本上自由状态下接纳晶片且将晶片固持在基本上直立位置的一组点接触装置(未展示)。利用充当干涉仪的参考表面的两个参考平面216及217，双斐索干涉仪可分析与衬底相关联的各种参数以及其与参考平面216及217的空间关系。
双干涉仪子系统102可同时测量衬底101的前侧表面220及后侧表面221两者的厚度变化。接着可利用前侧及/或后侧表面的测量点处测量的高度变化计算那些点中的每一者处的形状值。依据晶片表面上的X-Y位置而变的晶片形状s(x,y)可被表达为依据衬底101的表面与对应参考平面216、217之间的腔距离而变。
在这种情况下，dA(x,y)表示腔219的第一参考平面217与衬底的第一侧221(例如前侧)之间的腔距离，dB(x,y)表示第二参考平面216与晶片的第二侧220(例如后侧)之间的腔距离。在这方面，腔距离dA(x,y)变化与衬底的第一侧的厚度tA(x,y)变化与参考平面 rA(x,y)的表面的变化之间的差有关。类似地，腔距离dB(x,y)变化与衬底的第二侧的厚度 tB(x,y)变化与参考平面rB(x,y)的表面的变化之间的差有关。
利用这些关系，可通过计算衬底上的多个位置处的形状来构建二维X-Y形状图。在Klaus Freischlad等人的“用于晶片维度计量的干涉法(Interferometry for WaferDimensional Metrology)”，Proc.SPIE 6672,1(2007)中详细描述了适合于测量衬底(例如半导体晶片)的前侧及后侧形貌的双斐索干涉法，所述文件的全文以引用方式并入本文中。另外，在2005年1月25日发布的第6,847,458号美国专利、2011年11月29日发布的第8,068,234号美国专利中大体上描述了双侧干涉法，所述专利的全文以引用方式并入本文中。
在一个实施例中，系统100的控制器106的一或多个处理器108可基于来自双干涉仪子系统102的一或多个平坦度测量及来自质量传感器104的一或多个质量测量确定依据跨衬底101的位置而变的衬底101的厚度分布。在一个实施例中，一或多个处理器108 从双干涉仪子系统102接收依据跨衬底101的X-Y位置而变的衬底101的一或多个平坦度测量f(x,y)。在另一实施例中，一或多个处理器108从质量传感器104接收衬底的一或多个质量测量。在另一实施例中，一或多个处理器108基于一或多个质量测量确定衬底 101的平均厚度。在另一实施例中，一或多个处理器108基于衬底101的一或多个平坦度测量及平均厚度确定依据跨衬底101的位置而变的衬底101的厚度分布t(x,y)。
应注意，为了获得依据跨衬底101的X-Y位置而变的厚度，可实施厚度参考常量。由于nλ相位模糊，因此干涉仪子系统102不能提供此参考。跨衬底101的厚度可以衬底101的平坦度表达为如下：
t(x,y)＝f(x,y)+K 方程式1
其中t(x,y)表示依据X,Y位置而变的跨衬底的厚度分布，f(x,y)表示依据X-Y位置而变的衬底的平坦度，且K表示参考常量。
应注意，质量传感器104可提供平均厚度信息，其中平均厚度tave由以下方程式给出：
Figure BDA0003277488600000071
其中w是使用质量传感器104测量的晶片的重量(或质量)，ρ是衬底101的材料密度，且A是衬底101的面积。平均厚度是以平坦度及常量K表达为如下：
Figure BDA0003277488600000072
如果平均厚度tave已知，那么可重整方程式3以提供K的解，如下：
Figure BDA0003277488600000073
接着，基于方程式1及方程式4，一或多个处理器108可确定依据X-Y位置而变的衬底101的厚度分布t(x,y)。
在另一实施例中，系统100的控制器106的一或多个处理器108可基于衬底101的两个或更多个平坦度测量及衬底101的两个或更多个质量测量确定依据跨衬底101的位置而变的膜的厚度。例如，如图3A中所展示，可在沉积膜301之前执行衬底101的第一平坦度测量fpre(x,y)及第一质量测量mpre。接着，在沉积膜301之后，可对衬底101执行第二平坦度测量fpost(x,y)及第二质量测量mpost。基于一组平坦度测量fpre(x,y)及fpost(x,y) 以及一组质量测量mpre、mpost，一或多个处理器108可确定沉积膜301的厚度分布。在一个实施例中，一或多个处理器108在将膜301沉积在衬底101之前接收衬底101的第一平坦度测量fpre(x,y)及第一质量测量mpre。在另一实施例中，一或多个处理器108基于将膜301沉积在衬底101上之前的第一质量测量mpre确定衬底101的平均厚度。在另一实施例中，在将膜301沉积在衬底101上之后，一或多个处理器108接收衬底101(即，衬底及膜)的第二平坦度测量fpost(x,y)及第二质量测量mpost。在另一实施例中，一或多个处理器108基于将膜沉积在衬底101上之后的第二质量测量mpost确定衬底101的第二平均厚度。在另一实施例中，一或多个处理器108基于将膜301沉积到衬底上之前的衬底 101的第一平坦度测量fpre(x,y)及第一平均厚度以及将膜301沉积到衬底上之后的衬底 101的第二平坦度测量fpost(x,y)及第二平均厚度确定依据跨衬底101的位置而变的膜厚度 tfilm(x,y)。
依据X-Y位置而变的膜的厚度分布可被表达为如下：
tfilm(x,y)＝tpost(x,y)-tpre(x,y)＝fpost(x,y)-fpre(x,y)+Kpost-Kpre 方程式5
其中常量Kpost及Kpre由以下方程式给出：
Figure BDA0003277488600000081
Figure BDA0003277488600000082
接着，基于方程式5、方程式6及方程式7，一或多个处理器108可确定依据跨衬底101的X-Y位置而变的膜301的膜厚度分布tfilm(x,y)。
在另一实施例中，在沉积膜301之前将一或多个预层沉积在衬底101上的情况下，系统100的控制器106的一或多个处理器108可确定依据跨衬底101的位置而变的膜的厚度。应注意，在许多半导体制造环境中，在沉积感兴趣薄膜/涂层之前，将一或多个预层沉积在衬底上。在一个实施例中，系统100可利用膜301的密度确定沉积膜301的厚度。在这方面，可在不知道膜301之前沉积的一或多个预层的材料或密度的情况下确定膜301的厚度。
应注意，沉积之前及沉积之后的膜301的平均厚度可被表达为：
Figure BDA0003277488600000083
其中mpre及mpost是沉积膜301之前及之后的衬底101的质量，ρfilm是感兴趣膜301 的密度，且A是衬底101的面积。方程式8可以平坦度重写以提供：
Figure BDA0003277488600000084
如图3B中所展示，可在沉积感兴趣膜301之前将一或多个预层303沉积到衬底101的表面上。在一个实施例中，可在沉积膜301之前执行衬底101的第一平坦度测量fpre(x,y)及第一质量测量mpre。接着，在将膜301沉积到一或多个预层303上之后，可对衬底101 执行第二平坦度测量fpost(x,y)及第二质量测量mpost。基于感兴趣膜的密度ρfilm、一组平坦度测量fpre(x,y)及fpost(x,y)以及一组质量测量mpre、mpost，一或多个处理器108可确定沉积膜301的厚度分布。
在一个实施例中，在将膜301沉积在衬底101上之前且在将一或多个预层303沉积在衬底101上之后，一或多个处理器108接收衬底101的第一平坦度测量fpre(x,y)及第一质量测量mpre。在另一实施例中，在将膜301沉积到衬底101的预层303上之后，一或多个处理器108接收衬底101的第二平坦度测量fpost(x,y)及第二质量测量mpost。在另一实施例中，一或多个处理器108基于膜301的密度ρfilm、第一平坦度测量fpre(x,y)、衬底 101的第一质量mpre、第二平坦度测量fpost(x,y)及衬底101的第二质量mpost(例如参见方程式9)确定依据跨衬底101的位置而变的膜301的厚度。
本文中应注意，在已将多层涂层施加到衬底的环境中，整个衬底的厚度是近似的，这是因为采取了共同材料密度(例如Si的密度)。相比之下，感兴趣膜的厚度测量将提供更好的结果，这是因为如方程式9中所观测，膜厚度不需要知道预层材料的密度。
在另一实施例中，系统100包含通信地耦合到控制器106的一或多个处理器108的用户界面装置112。控制器106可利用用户界面装置112以从用户接受信息、选择及/或指令。例如，显示器可用来向用户(未展示)显示数据或提示。反过来，用户可经由用户界面装置112将信息、选择及/或指令输入到控制器106的存储器110中。
虽然前文描述集中于与一或多个处理器108通信的质量传感器104，但是此类配置不限制本发明的实施例的范围。在替代实施例中，前文中所讨论的质量信息可由用户经由用户界面112输入到控制器106的存储器110中。在这方面，可利用经由用户界面112 输入到存储器110中的质量信息实行前文中所描述的各种厚度分布计算。
在一个实施例中，在确定衬底101及/或膜301的厚度分布时，一或多个处理器108可将一或多个控制/调整指令传输到一或多个过程工具。例如，响应于确定偏离优选厚度分布的衬底101及/或膜301的厚度分布，一或多个处理器108可调整沿着半导体制造设施的过程工具的一或多个参数，以便减轻与衬底、膜及/或最终半导体装置相关联的观测缺陷。在这方面，一或多个处理器108可将反馈信息提供到上游过程工具以调整后续衬底的过程条件，所述后续衬底在沿着半导体制造线的初始衬底之后。此外，一或多个处理器108可将前馈信息提供到下游过程工具以随着讨论中衬底沿着半导体制造线前进而调整讨论中衬底的过程条件。
控制器106的一或多个处理器108可包含所属领域中已知的任何一或多个处理元件。在此意义上，一或多个处理器108可包含经配置以执行软件算法及/或指令的任何微处理器型装置。在一个实施例中，一或多个处理器108可由台式计算机、大型计算机系统、工作站、图像计算机、并行处理器、或经配置以执行配置成操作系统100的程序的其它计算机系统(例如联网计算机)组成，如贯穿本发明所描述。应认识到，贯穿本发明所描述的步骤可由单个计算机系统实行，或替代地由多个计算机系统实行。通常，术语“处理器”可广义地被定义为涵盖具有执行来自非暂时性存储器媒体110的程序指令的一或多个处理元件的任何装置。此外，系统100的不同子系统(例如双干涉仪子系统/工具102、质量传感器104或用户界面112)可包含适合于实行贯穿本发明所描述的步骤的至少一部分的处理器或逻辑元件。
存储器媒体110可包含所属领域中已知的适合于存储可由一或多个相关联处理器108执行的程序指令的任何存储器媒体。例如，存储器媒体110可包含但不限于只读存储器、随机存取存储器、磁性或光学存储器装置(例如磁盘)、磁带、固态驱动器等。在另一实施例中，存储器媒体110经配置以存储来自双干涉仪子系统102及/或质量传感器 104的一或多个结果、及/或本文中所描述的各种数据过程步骤的输出。应进一步注意，存储器媒体110可与一或多个处理器108一起容纳在共同控制器外壳中。在替代实施例中，存储器媒体110可相对于处理器及控制器106的物理位置位于远处。例如，控制器 106的一或多个处理器108可存取可通过网络(例如因特网、内联网等)存取的远程存储器(例如服务器)。
应进一步注意，虽然图1将控制器106描绘为与双干涉仪子系统102及质量传感器104分离地体现，但是系统100的此类配置不限制本发明的范围，而是仅仅出于说明性目的而提供。例如，控制器106可体现在双干涉仪子系统102及/或质量传感器104的控制器中。
用户界面装置112可包含所属领域中已知的任何用户界面。例如，用户界面112可包含但不限于键盘、小键盘、触屏、控制杆、旋钮、滚动轮、轨迹球、开关、拨盘、滑动杆、滚动杆、滑件、手柄、触板、手动遥控杆、转向盘、操纵杆、边框输入装置等。
图4绘示描绘根据本发明的一或多个实施例的用于测量衬底的厚度分布的方法400 的过程流程图。在步骤402中，获取依据跨衬底101的位置而变的衬底的一或多个平坦度测量。在步骤404中，获取衬底101的一或多个质量测量。在步骤406中，基于一或多个质量测量，确定衬底101的平均厚度。在步骤408中，基于衬底101的一或多个平坦度测量及平均厚度，确定依据跨衬底的位置而变的衬底的一或多个厚度分布。在步骤 410中，基于衬底101的一或多个经确定厚度分布，调整一或多个过程工具。
图5绘示描绘根据本发明的一或多个实施例的用于测量沉积在衬底上的膜的厚度分布的方法500的过程流程图。在第一步骤502中，在将膜沉积在衬底101上之前，获取衬底的第一平坦度测量及第一质量测量。在第二步骤504中，基于将膜沉积在衬底上之前的第一质量测量，确定衬底的平均厚度。在步骤506中，在将膜沉积在衬底101上之后，获取衬底的第二平坦度测量及第二质量测量。在步骤508中，基于将膜沉积在衬底上之后的第二质量测量，确定衬底的平均厚度。在步骤510中，基于将膜沉积在衬底上之后的第一平坦度测量及第一平均厚度以及将膜301沉积在衬底上之后的衬底的第二平坦度测量及第二平均厚度，确定依据跨衬底的位置而变的膜的厚度分布。在步骤512中，基于膜301的经确定厚度分布，调整一或多个过程工具。
图6绘示描绘根据本发明的一或多个实施例的用于测量沉积在具有一或多个预成型预层的衬底上的膜的厚度分布的方法600的过程流程图。在步骤602中，在将膜沉积在衬底上之前且在将一或多个预层沉积在衬底上之后，获取衬底的第一平坦度测量及第一质量测量。在步骤604中，在将膜沉积到衬底的预层上之后，获取衬底的第二平坦度测量及第二质量测量。在步骤606中，基于膜的密度、第一平坦度测量、衬底的第一质量、第二平坦度测量及衬底的第二质量，确定依据跨衬底的位置而变的膜的厚度。在步骤608 中，基于膜303的经确定厚度分布，调整一或多个过程工具。
虽然本文中讨论了方法400、500及600的实施方案，但是应进一步预期到，可以许多方式包含、排除、重新布置及/或实施方法400、500及600的各种步骤，而不脱离本发明的本质。因此，方法400、500及600的前述实施例及实施方案仅作为实例被包含且绝不旨在限制本发明。
本文中所描述的所有方法可包含将方法实施例的一或多个步骤的结果存储在存储器媒体中。结果可包含本文中所描述的任何结果且可以所属领域中已知的任何方式存储。存储器媒体可包含本文中所描述的任何存储器媒体或所属领域中已知的任何其它合适存储器媒体。在已存储结果之后，结果可在存储器媒体中被存取且由本文中所描述的任何方法或系统实施例使用，格式化以便向用户显示，由另一软件模块、方法或系统使用等。此外，结果可“永久地”、“半永久地”、“暂时地”或在一段时间内存储。例如，存储器媒体可为随机存取存储器(RAM)，且结果可能不一定无限地存留在存储器媒体中。
应进一步预期到，上述方法的实施例中的每一者可包含本文中所描述的(若干)任何其它方法的(若干)任何其它步骤。另外，上述方法的实施例中的每一者可由本文中所描述的任何系统执行。
所属领域技术人员将认识到，在所属领域中常常以本文中所阐述的方式描述装置及 /或过程，且此后使用工程实践来将此类所描述装置及/或过程集成到数据处理系统中。即，本文中所描述的装置及/或过程的至少一部分可经由合理量的实验集成到数据处理系统中。所属领域技术人员将认识到，典型数据处理系统通常包含以下各者中的一或多者：系统单元外壳；视频显示装置；存储器，例如易失性及非易失性存储器；处理器，例如微处理器及数字信号处理器；计算实体，例如操作系统、驱动程序、图形用户界面及应用程序；一或多个交互装置，例如触板或触屏；及/或控制系统，其包含反馈回路及控制电机(例如用于感测位置及/或速度的反馈；用于移动及/或调整组件及/或数量的控制电机)。典型数据处理系统可利用任何合适市售组件来实施，例如通常在数据计算/通信及/ 或网络计算/通信系统中找到的组件。
本文中所描述的主题有时说明不同其它组件内所含有或与不同其它组件连接的不同组件。应理解，此类所描绘架构仅仅是示范性的，且实际上可实施实现相同功能的许多其它架构。在概念意义上，实现相同功能的任何组件布置有效地“相关联”，使得实现所期望功能。因此，本文中组合以实现特定功能的任何两个组件可被视为彼此“相关联”，使得实现所期望功能，而与架构或中间组件无关。同样地，如此相关联的任何两个组件也可被视为彼此“可操作地连接”或“可操作地耦合”以实现所期望功能，且能够如此相关联的任何两个组件也可被视为彼此“可操作地耦合”以实现所期望功能。可操作地耦合的具体实例包含但不限于物理上可配对及/或物理上交互组件、及/或无线可交互及/或无线交互组件、及/或逻辑上交互及/或逻辑上可交互组件。
所属领域技术人员将理解，通常，本文中且尤其是在所附权利要求书(例如所附权利要求书的正文)中所使用的术语通常旨在作为“开放式”术语(例如术语“包含(including)”应被解释为“包含但不限于”，术语“具有”应被解释为“至少具有”，术语“包含(includes)”应被解释为“包含但不限于”等)。所属领域技术人员将进一步理解，如果意图具体数目个所介绍权利要求叙述，那么权利要求书中将明确地叙述此类意图，且在缺失此叙述的情况下不存在此类意图。例如，为了帮助理解，所附权利要求书可含有使用介绍性短语“至少一个”及“一或多个”来介绍权利要求叙述。然而，此类短语的使用不应被解释为暗示由不定冠词“一”或“一个”介绍权利要求叙述将含有此类所介绍权利要求叙述的任何特定权利要求限于含有仅一个此类叙述的发明，即使同一权利要求包含介绍性短语“一或多个”或“至少一个”及例如“一”或“一个”的不定冠词(例如“一”及/或“一个”通常应被解释为“至少一个”或“一或多个”)；这同样适用于介绍权利要求叙述的定冠词。另外，即使明确地叙述特定数目个所介绍权利要求叙述，所属领域技术人员也将认识到，此类叙述通常应被解释为至少表示所叙述数目(例如“两个叙述”的简要叙述而没有其它修饰语，通常表示至少两个叙述、或两个或更多个叙述)。此外，在使用类似于“A、B及C等中的至少一者”的惯例的那些情况下，通常，此类构造意图具有所属领域技术人员将理解惯例的意义(例如“具有A、B及C中的至少一者的系统”将包含但不限于仅具有A、仅具有B、仅具有C、共同具有A及B、共同具有A及C、、共同具有B及C及/或共同具有A、B及C等的系统)。在使用类似于“A、B或C等中的至少一者”的惯例的那些情况下，通常，此类构造意图具有所属领域技术人员将理解惯例的意义(例如“具有A、B及C中的至少一者的系统”将包含但不限于仅具有A、仅具有B、仅具有C、共同具有A及B、共同具有A及C、、共同具有B及C及/或共同具有 A、B及C等的系统)。所属领域技术人员将进一步理解，呈现两个或更多个替代术语的实际上任何反意连接词及/或短语(无论是具体实施方式、权利要求书或附图说明中)应被理解为涵盖包含所述术语中的一者、所述术语中的任一者或两个术语的可能性。例如，短语“A或B”将被理解为包含“A”或“B”或“A及B”的可能性。
虽然已展示及描述了本文中所描述的本主题的特定方面，但是对于所属领域技术人员将显而易见的是，基于本文中的教导，可在不脱离本文中所描述的主题及其更广泛方面的情况下进行改变及修改，且因此，所附权利要求书将如在本文中所描述的主题的真实精神及范围内的所有此类变化及修改涵盖在其范围内。此外，应理解，本发明由所附权利要求书界定。

Claims (26)

1.一种测量衬底厚度的方法(400)，其包括：
基于来自双干涉仪子系统的一或多个平坦度测量及一或多个质量测量确定依据跨所述衬底的位置而变的衬底或沉积在所述衬底上的膜中的至少一者的厚度分布；
其中基于来自所述双干涉仪子系统的一或多个平坦度测量及一或多个质量测量确定依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底或沉积在所述衬底上的膜中的至少一者的厚度分布包括：
从所述双干涉仪子系统接收依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底的一或多个平坦度测量(402)；
接收所述衬底的一或多个质量测量(404)；
基于所述一或多个质量测量、所述衬底的所述材料密度以及所述衬底的所述面积，确定所述衬底的平均厚度(406)；及
基于所述衬底的所述一或多个平坦度测量以及所述平均厚度，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底的所述厚度分布(408)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中接收所述一或多个质量测量包括：
从以下接收所述衬底的所述一或多个质量测量：
通过用户界面的用户；或者
存储器。
3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
基于依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底或所述膜中的至少一者的经确定厚度分布，来调整一或多个过程工具(410)。
4.根据权利要求1所述的方法，其中基于来自所述双干涉仪子系统的一或多个平坦度测量及一或多个质量测量确定依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底或沉积在所述衬底上的膜中的至少一者的厚度分布包括：
基于所述衬底的两个以上所述平坦度测量以及所述衬底的两个以上质量测量，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述膜的厚度分布(510)。
5.根据权利要求4所述的方法，其中基于所述衬底的两个以上平坦度测量以及所述衬底的两个以上质量测量，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述膜的厚度分布包括：
在将膜沉积在所述衬底上之前，接收衬底的第一平坦度测量及第一质量测量(502)；
基于将所述膜沉积在所述衬底上之前的所述第一质量测量，确定所述衬底的平均厚度(504)；
在将所述膜沉积在所述衬底上之后，接收衬底的第二平坦度测量及第二质量测量(506)；
基于将所述膜沉积在所述衬底上之后的所述第二质量测量，确定所述衬底的平均厚度(508)；及
基于所述膜的沉积之前的所述第一平坦度测量及所述第一平均厚度以及将所述膜沉积在所述衬底上之后的所述衬底的所述第二平坦度测量及所述第二平均厚度，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述膜的所述厚度分布(510)。
6.根据权利要求5所述的方法，其中基于衬底的两个以上所述平坦度测量以及所述衬底的两个以上所述质量测量，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述膜的所述厚度分布包括：
在将膜沉积在所述衬底上之前且在将一或多个预层沉积在所述衬底上之后，接收衬底的第一平坦度测量及第一质量测量(602)；
在将所述膜沉积到所述衬底的所述预层上之后，接收所述衬底的第二平坦度测量及第二质量测量(604)；及
基于所述膜的所述密度、所述第一平坦度测量、所述衬底的所述第一质量、所述衬底的所述第二平坦度测量及所述第二质量测量，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述膜的所述厚度分布(606)。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述双干涉仪子系统包括：
双波长双斐索干涉仪DWDFI子系统；或者
其中所述衬底包括：
半导体晶片。
8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
质量传感器(104)，其经配置以测量所述衬底的所述质量。
9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：
基于依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底或所述膜中的至少一者的经确定厚度分布，来调整一或多个过程工具(410)。
10.根据权利要求8所述的方法，其中基于来自所述双干涉仪子系统的一或多个平坦度测量及一或多个质量测量确定依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底或沉积在所述衬底上的膜中的至少一者的厚度分布包括：
从所述双干涉仪子系统接收依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底的一或多个平坦度测量(402)；
从所述质量传感器接收所述衬底的一或多个质量测量(404)；
基于一或多个质量测量，确定所述衬底的平均厚度(406)；及
基于所述衬底的一或多个平坦度测量以及所述平均厚度，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底的所述厚度分布(408)。
11.根据权利要求8所述的方法，其中基于来自所述双干涉仪子系统的一或多个平坦度测量及来自所述质量传感器的一或多个质量测量确定依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底或沉积在所述衬底上的膜中的至少一者的厚度分布包括：
基于所述衬底的两个以上平坦度测量以及所述衬底的两个以上质量测量，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述膜的厚度分布；或者
基于所述衬底的两个以上平坦度测量以及所述衬底的两个以上质量测量，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述膜的厚度分布；及
其中基于所述衬底的两个以上平坦度测量以及所述衬底的两个以上质量测量，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述膜的厚度分布包括：
在将膜沉积在所述衬底上之前，接收衬底的第一平坦度测量及第一质量测量(502)；
基于将所述膜沉积在所述衬底上之前的所述第一质量测量确定所述衬底的平均厚度(504)；
在将所述膜沉积在所述衬底上之后，接收衬底的第二平坦度测量及第二质量测量(506)；
基于将所述膜沉积在所述衬底上之后的所述第二质量测量，确定所述衬底的平均厚度(508)；及
基于所述膜的沉积之前的所述第一平坦度测量及所述第一平均厚度以及将所述膜沉积在所述衬底上之后的所述衬底的所述第二平坦度测量及所述第二平均厚度，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述膜的所述厚度分布(510)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中基于所述衬底的两个以上平坦度测量以及所述衬底的两个以上质量测量，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述膜的厚度分布包括：
在将膜沉积在所述衬底上之前且在将一或多个预层沉积在所述衬底上之后，接收衬底的第一平坦度测量及第一质量测量(602)；
在将所述膜沉积到所述衬底的所述预层上之后，接收所述衬底的第二平坦度测量及第二质量测量(604)；及
基于所述膜的所述密度、所述第一平坦度测量、所述衬底的所述第一质量、所述衬底的所述第二平坦度测量及所述第二质量测量，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述膜的所述厚度分布(606)。
13.根据权利要求8所述的方法，其中所述双干涉仪子系统(102)包括：
双波长双斐索干涉仪DWDFI子系统；或者
其中所述质量传感器包括：
高精度称重传感器；或者
其中所述衬底包括：
半导体晶片。
14.一种系统，其包括：
双干涉仪子系统，其经配置以测量跨衬底的平坦度；
质量传感器，其经配置以测量所述衬底的所述质量；及
控制器，其通信地耦合到所述双干涉仪子系统及所述质量传感器，所述控制器包含一或多个处理器，其中所述一或多个处理器经配置以执行存储在存储器中的一组程序指令，所述一组程序指令经配置以致使所述一或多个处理器：基于来自所述双干涉仪子系统的一或多个平坦度测量和来自所述质量传感器的一或多个质量测量，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底或沉积于所述衬底上的膜中的至少一者的厚度分布。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述一或多个处理器进一步经配置以：
基于依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底或所述膜中的至少一者的经确定厚度分布，来调整一或多个过程工具。
16.根据权利要求14所述的系统，其中基于来自所述双干涉仪子系统的一或多个平坦度测量和来自所述质量传感器的一或多个质量测量，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底或沉积于所述衬底上的膜中的至少一者的厚度分布包括：
从所述双干涉仪子系统接收依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底的一或多个平坦度测量；
从所述质量传感器接收所述衬底的一或多个质量测量；
基于一或多个质量测量，确定所述衬底的平均厚度；及
基于所述衬底的所述一或多个平坦度测量以及所述平均厚度，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底的所述厚度分布。
17.根据权利要求14所述的系统，其中基于来自所述双干涉仪子系统的一或多个平坦度测量和来自所述质量传感器的一或多个质量测量，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底或沉积于所述衬底上的膜中的至少一者的厚度分布包括：
在将膜沉积在所述衬底上之前，接收衬底的第一平坦度测量及第一质量测量；
基于将所述膜沉积在所述衬底上之前的所述第一质量测量，确定所述衬底的平均厚度；
在将所述膜沉积在衬底上之后，接收衬底的第二平坦度测量及第二质量测量；
基于将所述膜沉积在所述衬底上之后的所述第二质量测量，确定所述衬底的平均厚度；及
基于将所述膜的沉积之前的所述第一平坦度测量及所述第一平均厚度以及将所述膜沉积在所述衬底上之后的所述衬底的所述第二平坦度测量及所述第二平均厚度，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述膜的所述厚度。
18.根据权利要求15所述的系统，其中基于来自所述双干涉仪子系统的一或多个平坦度测量和来自所述质量传感器的一或多个质量测量，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底或沉积于所述衬底上的膜中的至少一者的厚度分布包括：
在将膜沉积在所述衬底上之前且在将一或多个预层沉积在所述衬底上之后，接收衬底的第一平坦度测量及第一质量测量；
在将所述膜沉积到所述衬底的所述预层上之后，接收所述衬底的第二平坦度测量及第二质量测量；及
基于所述膜的所述密度、所述第一平坦度测量、所述衬底的所述第一质量、所述衬底的所述第二平坦度测量及所述第二质量测量，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述膜的所述厚度。
19.根据权利要求14所述的系统，其中所述双干涉仪子系统包括：
双波长双斐索干涉仪DWDFI子系统。
20.根据权利要求14所述的系统，其中所述质量传感器包括：
高精度称重传感器。
21.根据权利要求14所述的系统，其中所述衬底包括：
半导体晶片。
22.一种系统，其包括：
双干涉仪子系统，其经配置以测量跨衬底的平坦度；控制器，其通信地耦合到所述双干涉仪子系统，所述控制器包含一或多个处理器，其中所述一或多个处理器经配置以执行存储在存储器中的一组程序指令，所述一组程序指令经配置以致使所述一或多个处理器：基于来自所述双干涉仪子系统的一或多个平坦度测量和一或多个质量测量，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底沉积于所述衬底上的膜中的至少一者的厚度分布。
23.根据权利要求22所述的系统，其中所述一或多个处理器进一步经配置以：
基于依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底或所述膜中的至少一者的经确定厚度分布，来调整一或多个过程工具。
24.根据权利要求22所述的系统，其中基于来自所述双干涉仪子系统的一或多个平坦度测量及一或多个质量测量确定依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底或沉积在所述衬底上的膜中的至少一者的厚度分布包括：
从所述双干涉仪子系统接收依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底的一或多个平坦度测量；
接收所述衬底的一或多个质量测量；
基于所述一或多个质量测量，确定所述衬底的平均厚度；及
基于所述衬底的所述一或多个平坦度测量以及所述平均厚度，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底的所述厚度分布。
25.根据权利要求22所述的系统，其中基于来自所述双干涉仪子系统的一或多个平坦度测量及一或多个质量测量确定依据跨所述衬底的位置而变的所述衬底或沉积在所述衬底上的膜中的至少一者的厚度分布包括：
基于所述衬底的两个以上平坦度测量以及所述衬底的两个以上质量测量，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述膜的厚度分布。
26.根据权利要求25所述的系统，其中基于所述衬底的两个以上平坦度测量以及所述衬底的两个以上质量测量，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述膜的厚度分布包括：
在将膜沉积在所述衬底上之前且在将一或多个预层沉积在所述衬底上之后，接收衬底的第一平坦度测量及第一质量测量；
在将所述膜沉积到所述衬底的所述预层上之后，接收所述衬底的第二平坦度测量及第二质量测量；及
基于所述膜的所述密度、所述第一平坦度测量、所述衬底的所述第一质量、所述衬底的所述第二平坦度测量及所述第二质量测量，确定依据跨所述衬底的位置而变的所述膜的所述厚度。
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