TWI582379B - 用於膜厚度監視器之感測器裝置及方法 - Google Patents

用於膜厚度監視器之感測器裝置及方法 Download PDF

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Description

用於膜厚度監視器之感測器裝置及方法
本發明之態樣係關於測量一蝕刻或沈積程序中之一材料層之厚度的改變、及/或一材料層之厚度的改變率的方法及裝置。可無對於處理工具的大幅度修改而就地採取該等測量。
本申請案主張2011年12月15日申請、名為「WIRELESS ETCH-RATE MONITOR」、頒予Earl Jensen、Kevin O'Brien及Farhat Quli之美國臨時申請案第61/576,012號的優先權的權利，該案以引用之形式全部併入本文。
隨著半導體器件及其他類似製造之器件中之結構的大小持續收縮，對於較嚴謹公差的需求提高。確保經製造之結構符合可允許設計公差的一方式係具有在每一處理步驟中使用之處理工具的精確特性表示。每一處理工具之特性表示係重要的，此係因為一工具內之處理條件之變化可影響經處理之基板。例如，在蝕刻及材料沈積程序中，知道處理條件將如何影響一材料層之厚度的改變率係重要的。然而，甚至係在一單個處理工具內，材料之厚度之改變率中可存在變化。例如，在利用一電漿之程序(諸如電漿增強化學氣相沈積(PECVD))中，與靠近基板之中心定位的一區相比，在接近基板之邊緣的一區中一材料層的厚度可具有一不同改變率。
當前，無對於一工具之處理室的侵入性修改，可計算僅 平均改變率。在處理一基板之後，可測量材料層以判定發生之總改變。接著可藉由總厚度改變除以總處理時間來計算平均改變率。為判定是否存在因處理之橫跨基板的變化，接著亦必須在基板之多個位置處執行測量及計算。此處理可提供關於一表面中之改變之均勻性的資訊，但是其缺少提供暫態資訊之能力。除了不能提供暫態資訊之外，此處理亦消耗時間，此係因為其需要一處理操作及一分離測量操作二者。為一材料層之改變率提供暫態資訊的替代工作量已經利用一雷射束以透過偏光或光譜反射來測量一材料層之厚度。雖然此可提供暫態資訊，但是歸因於處理室需要之大規模修改，其之使用通常限於研究設施。
因此，技術中需要提供在其經處理時測量一材料層之改變率、無須針對工具之處理室之大規模修改的方法及裝置。
根據本發明之一實施例，本發明係關於一種感測器裝置，其包括：一基板；該基板之上之一材料層；定位於該材料層與該基板之間之一或多個空間分離之位置處的一或多個單元，其中每一單元包含一光源及對應之光偵測器，其中該光源經組態以朝向材料層發射或引導光，其中該光源及對應之光偵測器經組態使得該光偵測器偵測與材料層相互作用、來自光源之光的光學輸出。
根據本發明之另一實施例，本發明係關於一種測量一基板上之一材料層之一厚度、一厚度改變、或一厚度改變率 的方法，該方法包括：以定位於該基板與該材料層之間之一或多個光偵測器測量照射於該材料層上之一或多個波長的光的光學特性。
在閱讀下列詳細描述之後、並且在參考隨附圖式之後，本發明之其他目的及優點將變得明顯。
雖然為圖解說明之目的，下列詳細描述含有許多具體細節，但是任何一般技術者將體會針對下列細節之許多變化及改變係在本發明之範疇內。相應地，無對於經主張之本發明之一般性的任何損失、並且不強加限制於經主張之本發明上，列出下文描述之本發明之例示性實施例。
本發明之態樣描述可用於在處理工具中處理材料層時測量材料層之改變率的方法及裝置。本發明中描述之器件較佳地具有與通常在微製造設施中處理之基板相似的一大小及外形因子，以提供在就地測量中的精確性。藉由實例之方式，並且非藉由限制之方式，本發明之態樣描述具有300 mm之一直徑及0.775 mm之一厚度的器件。然而，應注意可使用較大及較小基板二者，如可使用具有諸如但不限於正方形或矩形之不同形狀的器件。
材料層可係可在一微製造程序中蝕刻或沈積於一基板上的任何材料，材料層對於藉由光源產生之一範圍的波長亦係透明的。藉由實例之方式，並且非藉由限制之方式，材料層可係氧化物、玻璃、半導體、矽、氮化物、聚合物、透明導體或光阻材料。材料層之測量可由定位於一基板與 材料層之間之一或多個測量單元而完成。藉由實例之方式，並且非藉由限制之方式，基板可係矽晶圓、玻璃基板、或在微製造程序中使用之任何其他適當之基板。每一測量單元可包含一光源及一光偵測器。藉由實例之方式，並且非藉由限制之方式，光源可係一發光二極體或一雷射二極體。可憑藉使用干涉術來測量材料層之厚度。光源發射光朝向材料層。光照射於材料層上並且反射返回朝向光偵測器。可藉由光偵測器來偵測介於自材料層之底部表面與頂部表面反射之光之間的干涉。本發明之態樣可進一步包括定位於材料層與光偵測器之間的一濾光器，以選擇性地偵測僅一窄帶寬之光的干涉。本發明之態樣亦可包括經組態以判定材料層之溫度的一或多個溫度感測器。溫度感測器允許測量之額外校準。一處理單元及一記憶體亦可存在於該器件中。處理器可經組態以分析藉由光偵測器偵測到之干涉圖案，以判定並且記錄材料層之厚度。材料層之厚度改變率可藉由在處理步驟之間隔期間起始複數個厚度測量而判定。資料處理可與材料沈積或移除同時執行，或者替代地，在已經自處理室移除基板之後，藉由光偵測器獲得之資料可儲存於記憶體中並且處理。
本發明之另一額外態樣描述一種器件，其進一步包括安置於材料層與一或多個測量單元之間的一或多個偏光器及一或多個分析器。此組態允許在材料層上執行橢偏測量術，以提供在處理期間判定材料層之厚度及厚度改變率。
本發明之額外態樣進一步包含一可重複使用蓋罩的使 用。該蓋罩可係對於用於測量之光源透明的任何材料。該蓋罩可經定位使得一或多個測量單元係在基板與蓋罩之間。材料層可接著形成於蓋罩之一頂部表面上(或自頂部表面蝕除)，該蓋罩定位於一或多個測量單元與材料層之間。藉由實例之方式，該蓋罩可係一玻璃或藍寶石材料。
本發明之態樣描述可用於將光自一外部光源傳送至每一測量單元的一光導元件。該光導元件可係一光纖纜線或任何其他適當之光導。外部光源可定位於工具之處理室內，或其可在處理室之外部。額外地，感測器裝置內可存在一或多個光源，該等光源之每一者連接至光導元件以將光導引至感測器裝置的其他部分。
本發明之態樣包含建造於一生產基板上之一器件。該生產基板可分割為一或多個主動器件晶粒、及一或多個監視器晶粒。該等主動器件晶粒可具有建造於其等上之功能性器件。監視器晶粒可具有建造於其等上之材料層厚度監視器。該等材料層厚度監視器之存在可提供關於功能性器件所暴露之處理條件的額外資訊，藉此允許較佳程序控制及一較高良率。
圖1A係一感測器裝置100之一俯視圖。感測器裝置100可包括一基板105及形成於基板105之上之一材料層109(圖1A中未展示)。藉由實例之方式，並且非藉由限制之方式，該基板可係半導體、玻璃或任何其他類似材料。基板105之大小及形狀可大約係如使用經分析之相同處理步驟處理之非感測器器件基板的相同大小。例如，若通常在具有 300mm之直徑及0.775mm之一厚度之矽晶圓上執行憑藉感測器裝置100分析之處理步驟，則接著感測器晶圓應該具有相似尺寸。一或多個空腔107可形成於基板105中。圖1B係沿虛線1B之感測器裝置100的一橫截面圖。自此圖，該等空腔107經展示延伸至基板105之頂部表面中，材料層109形成於基板105之頂部表面上方。
返回圖1A，該等空腔107可橫跨基板105之表面而分佈。此配置提供橫跨表面待測量之多個位置。在諸如但不限於CVD之許多材料處理操作中，橫跨感測器裝置100之表面的沈積或蝕刻率可變化。如此，多個空腔之使用允許經增強之資料獲取、及較精確地界定一給定工具之處理條件將如何影響感測器裝置100的能力。本發明中使用之圖式描繪每一空腔中之一單個測量單元，但是本發明不應如此限制。藉由實例之方式，每一空腔107中可存在複數個測量單元。圖1B中之空腔107可以一類網格圖案配置，但是應注意此僅係許多可能配置之一者。藉由實例之方式，並且非藉由限制之方式，該等空腔107可優先地形成於通常存在沈積或蝕刻率之一高變化的位置中。同樣地，空腔107之數目亦可變化。提高空腔107之數目允許包含較多測量單元，並且因此可提供處理操作之一較完整特性表示。替代地，在使用較少空腔107時可完成較粗糙測量。根據本發明之態樣，一空腔107亦可形成於一生產晶圓(即，經處理以製造功能性器件的一基板)中。該生產基板可分割為一或多個主動器件晶粒、及一或多個監視器晶粒。該等主動器件晶粒可 具有建造於其等上之功能性器件。該等監視器晶粒可具有具一光源110之一空腔107、及形成於該空腔中之一光偵測器112。生產基板中之測量單元的存在可提供關於該等功能性器件所暴露之處理條件的額外資訊，藉此允許較佳程序控制及一較高良率。
該等空腔107應當形成為較可定位於空腔107之底部之一光源110、及一光偵測器112之高度更深的一深度，在一些實施方案中可小於約0.018英寸深。若光源110及光偵測器112形成於暴露於渠溝之底部處之基板的表面中，則可減小該等空腔107之深度，如圖1C中展示。當基板105係一矽基板時此組態可係有利的，在該情況中，可使用標準半導體製造技術於基板中直接建造諸如發光二極體(LED)或一垂直腔面射性雷射(VCSEL)之一光源110及光偵測器112。
可透過使用干涉術而測量材料層之厚度T。來自光源110之光可引導於材料層109處。光之一第一部分111A可在與材料層109之底部表面相互作用之後折射。歸因於材料層及其周圍之折射率的差，可存在光111A相對於材料層109之角度的改變，為簡單之目的圖式中省略描繪角度。光之第一部分111A接著經反射離開材料層109之頂部表面。在達到材料層109之底部表面之後，光之第一部分111A可通行通過該表面並且變成經測量光111C的一分量。光之一第二部分111B可藉由材料層109之底部表面反射。接著光之第二部分可變成經測量光111C之一第二分量。因此，經測量光111C係由光之第一部分111A及第二部分111B的疊加而 形成的。因為光之第一部分111A已經穿行不同於光之第二部分111B之一距離，所以每一部分之波形可彼此非同相，並且因此將引起干涉。光偵測器112經組態以偵測該兩個分量之干涉。隨著歸因於材料之添加或移除所致之材料層109的厚度改變，將改變干涉圖案。
可接著使用測量電子器件117以分析相對於時間之干涉圖案改變以計算材料層109之厚度的改變率。該等測量電子器件117可連接至光源110及光偵測器112以發送並且接受資料或傳遞命令。熟悉此項技術者明白存在適用於搭配感測器裝置100使用之多種市售的控制器。藉由實例之方式，並且非藉由限制之方式，測量電子器件117可包含諸如微處理器之電子器件以分析藉由光偵測器112偵測的干涉圖案。而且，測量電子器件117可包含電腦可讀取記憶體以儲存資料及指令。仍進一步，測量電子器件117可經組態以使用諸如但不限於無線通信、乙太網路、或USB連接之方法來將資料及指令傳送至一第二位置。如圖1B中展示，測量電子器件117形成於一空腔107中。然而，本發明之態樣亦預想測量電子器件117定位於基板105內。額外地，當基板105係一半導體基板時，可使用典型半導體製造技術將測量電子器件製造為基板，如圖1C中之感測器裝置101之橫截面圖中展示。
在一處理室中，感測器裝置200可暴露於來自除了一基板205之一空腔207中之光源210之外的其他源的光或其他電磁輻射。例如，光學輻射將存在於諸如電漿蝕刻及CVD 之程序中。為防止此等額外源光源之光學輻射與來自光源之光的第一部分211A與第二部分211B之干涉得到之經測量光211C之干涉圖案的分析干涉，光源210應該具有一窄帶寬以提供在所要干涉信號與雜訊之間的高對比度。諸如LED及雷射之光源210具有足夠窄以允許高對比度的帶寬。亦可藉由利用經組態以偵測僅一窄帶寬之波長的一光偵測器212來改良對比度。額外地，如圖2A中展示，亦可使用一濾光器215。該濾光器215確保僅落入一預先判定之帶寬內之一預先判定的光學輻射將由光偵測器212偵測。該濾光器可定位於光偵測器與材料層之間，使得實質上藉由光偵測器212偵測之所有光通行通過濾光器215。
材料沈積及移除程序通常係在經提升之溫度執行。因此，在處理條件利用室溫以上之溫度時，較佳地應考慮材料層209之熱膨脹。根據本發明之態樣，為校準之目的，一熱感測器214可併入感測器裝置100中，如圖2B中展示。藉由實例之方式，並且非藉由限制之方式，熱感測器214可係一熱電偶、一電阻溫度偵測器(RTD)、或一積體電路溫度感測器。該等測量電子器件217連接至熱感測器214以允許溫度資料發送至測量電子器件並且併入材料層之厚度T中之改變分析中。測量電子器件217可具有儲存於一記憶體中之可用作材料層209之每一材料的熱膨脹係數。當判定厚度改變率時，可接著將熱膨脹併入計算中。在一些實施方案中，若感測器裝置之組態係使得基板溫度可考慮為足夠接近材料層209之溫度時，則熱感測器214可 經組態以測量基板205之溫度。替代地，若材料層形成於一蓋罩209上，則熱感測器214可經放置與該蓋罩較接近接觸。
本發明之額外態樣可利用橢偏測量術以判定材料層309之厚度之改變率。橢偏測量術利用偏光以判定諸如材料層之厚度的一材料層之特性。可藉由與光源310及光偵測器312一起定位於一基板305中之一空腔307中的一偏光器316而使藉由光源310產生之光線性地偏光。偏光器316使在平行於及垂直於入射之平面方向上的光偏光。在平行方向上偏光之光的部分經指示為p偏光，並且在垂直方向上偏光之光經指示為s偏光。當光311A、311B經反射離開材料層之頂部或底部表面時，偏光變成橢圓形，並且藉由光偵測器312測量之光311C的強度可改變。此改變可經測量為s偏光反射率r s 與p偏光反射率r p 的配合比(complex ratio)ρ。以下列方程式使用於判定材料層309之厚度之經測量值Ψ及△與ρ相關：
其中tan(Ψ)係反射之後之振幅比，並且△係相移。橢偏測量術係發現一薄膜之厚度的一精確並且可複驗之方法，此係因為其係根據兩個值之一比、而非任一者之絕對值的測量。藉由實例之方式，並且非藉由限制之方式，可利用一光度旋轉分析器橢偏儀(RAE)或一光度旋轉偏光器橢偏儀(RPE)。在一RAE中，藉由測量在不同分析器旋轉方位角處之強度而判定Ψ及△之值。並且RPE本質上利用相同方 法判定Ψ及△之值，惟代替地使用偏光器之不同方位角判定不同角度處之強度除外。
如圖3中之橫截面圖展示，感測器裝置300亦可包括一偏光器316及一分析器319以允許完成橢偏測量術測量。偏光器316可引起光311A及311B在照射於材料層309上之前線性地偏光。在反射離開材料層309之頂部表面或底部表面之後，光311A及311B變得橢圓地偏光。接著經組合光311C在藉由光偵測器312接收之前通行通過分析器319。如上文描述，接著可藉由測量電子器件317處理藉由光偵測器偵測到之強度，以判定材料層309的厚度。藉由實例之方式，並且非藉由限制之方式，若感測器裝置300經組態為一RPE，則接著可憑藉諸如微馬達之微機電系統(MEMS)而控制偏光器316之方位角之旋轉。若感測器裝置300經組態為一RAE，則接著可藉由諸如微馬達之MEMS而控制分析器319之方位角之旋轉。
替代地，無需一旋轉偏光器或旋轉分析器，一偏光器陣列可用於提供在不同離散偏光處之強度讀數。藉由實例之方式，並且非藉由限制之方式，光源310及光偵測器312可實施為具有經排陣垂直於圖3之平面之複數個離散元件的線性陣列。偏光器316或分析器319可相似地實施為具有對應複數個離散偏光器元件之一陣列偏光器，每一者具有一不同離散偏光定向。在光偵測器陣列中之每一光偵測器元件處可同時採取作為偏光之一功能之光偵測器信號強度的讀取。
根據本發明之額外態樣，材料層409可與測量電子器件417一起形成於定位於一基板405中之一空腔407之上之一蓋罩413的一頂部表面上。圖4描繪此一感測器裝置400，其中材料層409形成於蓋罩413之上。蓋罩413係由一材料製成，該材料對於藉由光偵測器412偵測到之來自一光源410之光411C的波長透明。因為蓋罩將具有一已知厚度，所以反射離開該蓋罩之底部表面之光部分411A、411B的干涉將已知，並且可於材料層409之厚度的計算中列入考慮。在一蓋罩413之上形成材料層409具有數個優點。一此類優點係一單個感測器裝置400具有測量多於一種類型材料層409之厚度的改變率的靈活性。為改變材料層409中之材料，可完全蝕除一第一材料層409以遺留僅蓋罩413。之後，由不同於用於第一材料層之材料的一材料製成的一第二材料層409可安置於蓋罩413之表面上。例如，一感測器裝置400可用於測量由玻璃製成之一材料層409之沈積之厚度的改變率。之後，可自蓋罩完全移除玻璃材料層409，並且相同感測器裝置400可用於測量一材料之厚度的改變率，諸如生長於蓋罩413之表面上的一PECVD氧化物或PECVD氮化物。較佳地，蓋罩413將由一材料製成，諸如但不限於氧化物、玻璃、及光阻劑之許多不同類型之薄膜可生長或沈積於其上。藉由實例之方式，並且非藉由限制之方式，對於大體上藉由光偵測器412利用之波長之光透明、並且能夠支撐材料層409之生長或沈積的一材料可係一藍寶石材料、石英、玻璃、氮化物或矽。
蓋罩413亦提供跨越於一或多個空腔407之上的一固態表面。歸因於此，一裸蓋罩413(即，缺少已經形成於頂部表面上之材料層409的任何部分的一蓋罩)可用於測量一沈積程序之起始處之厚度的改變率。此可提供在無蓋罩之使用之情況下將否則不可用的額外資訊，此係因為在不使用蓋罩413時，材料層409之一足夠厚部分必須已經跨越空腔407，以提供額外材料可沈積於其上之一表面。額外地，當蓋罩413係由憑藉用於移除材料層409之相同蝕刻程序未蝕除的一材料製成時，一蓋罩413之使用允許感測器裝置400之多次使用。在於處理步驟期間蝕除材料層409之情況中，可在已經完成處理步驟之後於蓋罩413上生長一新材料層。在諸如一材料沈積程序之處理步驟期間添加材料層409的情況中，在已經完成沈積程序之後，接著可憑藉一蝕刻程序蝕除材料層409。
根據本發明之一額外態樣，一感測器裝置500可進一步包括一光導元件518。圖5A係一感測器裝置500的一橫截面圖，該感測器裝置500利用連同測量電子器件517一起在一基板505之一空腔507中的一光導元件518。一光導元件518之使用允許光源510定位於空腔507之外側。光源510可定位於一處理室521內或其可在處理室521之外部。藉由實例之方式，可沿處理室521之一表面形成一窗口520。接著可通過窗口520引導光源510，使得光源510與光導元件518光學地耦接。光導元件518可將光511導引進入一或多個空腔507，如圖5B中展示。光511可接著射出光導元件，照射於 材料層509上，並且以如關於圖1B中之光511描述之一實質上相似的方式反射回光偵測器512。藉由實例之方式，並且非藉由限制之方式，光導元件可係一光纖纜線，或將無光之強度的大幅度損失地將光導引至空腔507中的任何其他適當之結構。光511之一第一部分511A及一第二部分511B可自材料層509反射並且在光偵測器512處干涉。為確保得到之光511C之強度足夠提供一信號至光偵測器512，光源可最佳地係一雷射。
額外地，一光導元件518可利用定位於複數個空腔507之一者內之一單個光源510。圖5C係根據本發明之此態樣之一感測器裝置501的一俯視圖。以陰影描繪空腔507'以指示一光源510存在於空腔507'中，並且未以陰影描繪剩餘之空腔507以指示其等不含有其等自身的光源。光源510可與光導元件518光學地耦接，並且光導元件518可路由藉由光源510產生之光511至該等空腔之剩餘者。根據諸如此之態樣，每一測量單元具有定位於空腔507'中之一常見光源510。然而，應注意，可存在光學地耦接至光導元件518之任何數目的光源510，光導元件518可傳送經產生之光511至多個光偵測器512。圖5D係此一感測器裝置502之一圖解說明。藉由實例之方式，並且非藉由限制之方式，可存在四個光源510，其中每一光源510定位於一空腔507'中，並且作為定位於感測器裝置502之不同象限中之分離的光導元件518而光學地耦接。
雖然上文係本發明之較佳實施例的一完整描述，但是可 能使用多種替代、修改及等效物。因此，不應該參考上文描述判定本發明之範疇，但是應該反之憑藉參考隨附申請專利範圍、與其等全部範疇的等效物一起判定本發明之範疇。無論較佳或非較佳之任何零件可與無論較佳或非較佳之任何其他零件組合。在下列申請專利範圍中，除了否則明顯陳述之外，不定冠詞「一」或「一個」係指伴隨冠詞之一或多個項目的一數量。除非使用短語「之構件」在一給出請求項中明確地表述此一限制，隨附申請專利範圍不應解釋為包含器件附加功能限制。
1B‧‧‧虛線
100‧‧‧感測器裝置
101‧‧‧感測器裝置
105‧‧‧基板
107‧‧‧空腔
109‧‧‧材料層
110‧‧‧光源
111A‧‧‧光之第一部分
111B‧‧‧光之第二部分
111C‧‧‧經測量之光
112‧‧‧光偵測器
117‧‧‧測量電子器件
200‧‧‧感測器裝置
205‧‧‧基板
207‧‧‧空腔
209‧‧‧材料層
210‧‧‧光源
211A‧‧‧光之第一部分
211B‧‧‧光之第二部分
211C‧‧‧經測量之光
212‧‧‧光偵測器
214‧‧‧溫度感測器/熱感測器
215‧‧‧濾光器
217‧‧‧測量電子器件
300‧‧‧感測器裝置
305‧‧‧基板
307‧‧‧空腔
309‧‧‧材料層
310‧‧‧光源
311A‧‧‧光
311B‧‧‧光
311C‧‧‧經測量之光/經組合之光
312‧‧‧光偵測器
316‧‧‧偏光器
317‧‧‧測量電子器件
319‧‧‧分析器
400‧‧‧感測器裝置
405‧‧‧基板
407‧‧‧空腔
409‧‧‧材料層
410‧‧‧光源
411A‧‧‧光
411B‧‧‧光
411C‧‧‧光
412‧‧‧光偵測器
413‧‧‧蓋罩
417‧‧‧測量電子器件
500‧‧‧感測器裝置
501‧‧‧感測器裝置
502‧‧‧感測器裝置
505‧‧‧基板
507‧‧‧空腔
507'‧‧‧空腔
509‧‧‧材料層
510‧‧‧光源
511‧‧‧光
511A‧‧‧光之第一部分
511B‧‧‧光之第二部分
511C‧‧‧得到之光
512‧‧‧光偵測器
517‧‧‧測量電子器件
518‧‧‧光導元件
520‧‧‧窗口
521‧‧‧處理室
圖1A係根據本發明之一態樣之一感測器裝置的一俯視圖。
圖1B係圖1A中之感測器裝置之一橫截面圖。
圖1C係一感測器裝置之一橫截面圖，其中光源及光偵測器製造為根據本發明之一態樣的基板。
圖2A係根據本發明之一態樣之包含一濾光器的一感測器裝置的一橫截面圖。
圖2B係根據本發明之一態樣之包含一溫度裝置的一感測器裝置的一橫截面圖。
圖3係根據本發明之一態樣之經組態以憑藉橢偏測量術測量厚度的一感測器裝置的一橫截面圖。
圖4係根據本發明之一態樣之一感測器裝置之一橫截面圖，其中材料層形成於一蓋罩的一頂部表面上。
圖5A至圖5D描繪本發明之額外態樣，其中一光導元件 用於導引來自一光源之光至每一測量單元。
100‧‧‧感測器裝置
105‧‧‧基板
107‧‧‧空腔
109‧‧‧材料層
110‧‧‧光源
111A‧‧‧光之第一部分
111B‧‧‧光之第二部分
111C‧‧‧經測量之光
112‧‧‧光偵測器
117‧‧‧測量電子器件

Claims (18)

  1. 一種感測器裝置，其包括：一基板；該基板之上之一材料層，其中該材料層具有一頂部表面及一底部表面；定位於該材料層與該基板之間之一或多個空間分離之位置處的一或多個單元，其中每一單元包含至少一光源及至少一對應之光偵測器，其中該至少一光源經組態以朝向該材料層發射或引導光，其中該至少一光源及該至少一對應之光偵測器經組態使得該至少一光偵測器偵測來自至少與該材料層之該頂部表面及該底部表面相互作用之該至少一光源之光的光學輸出，以測量該材料層之一厚度、一厚度改變或該厚度之一改變率，其中每一單元之該至少一光源及該至少一光偵測器兩者皆係自該基板形成，且其中該感測器裝置具有與一標準半導體晶圓之厚度相似的一厚度。
  2. 如請求項1之感測器裝置，其中該基板包含一或多個空腔。
  3. 如請求項1之感測器裝置，其中該光源係一發光二極體。
  4. 如請求項1之感測器裝置，其中該光源係一雷射二極體。
  5. 如請求項1之感測器裝置，其中該光源包含一光導元件。
  6. 如請求項1之感測器裝置，其中該基板係一半導體基 板。
  7. 如請求項1之感測器裝置，其中該基板係一矽晶圓。
  8. 如請求項1之感測器裝置，其進一步包括耦接至該一或多個單元之一處理器及記憶體，其中該處理器及該記憶體中之一或多者係自該基板形成。
  9. 如請求項1之感測器裝置，其進一步包括經組態以判定該材料層之一溫度的一溫度感測器。
  10. 如請求項1之感測器裝置，其進一步包括安置於該基板之上之一蓋罩，其中該蓋罩對於一或多個波長之光係透明的，其中該材料層形成於該蓋罩之上。
  11. 如請求項1之感測器裝置，其進一步包括安置於該材料層與該一或多個光偵測器之間的一偏光分析器。
  12. 如請求項11之感測器裝置，其中該偏光分析器包含具有複數個離散偏光器元件的一陣列偏光器，每一離散偏光器元件具有一不同離散偏光定向。
  13. 如請求項1之感測器裝置，其進一步包括安置於該材料層與該一或多個光偵測器之間的一濾光器。
  14. 如請求項1之感測器裝置，其中該一或多個單元之至少一者包含一單一光源及一單一對應光偵測器。
  15. 一種用於測量一基板上之一材料層之一厚度、一厚度改變或一厚度改變率之方法，其包括：以定位於該基板與該材料層之間的一或多個光偵測器測量照射於一材料層之一頂部表面及一底部表面上之一或多個波長之光的光學特性，其中一感測器件包括該一 或多個光偵測器且該基板具有與一標準半導體晶圓之厚度相似的一厚度，且其中該一或多個光偵測器中之一或多者係自該基板形成；及自照射於該材料層之該頂部表面及該底部表面上之光的該等光學特性之測量判定該材料層之一厚度、一厚度改變及/或一厚度改變率。
  16. 如請求項15之方法，其包括自該光學偏光之測量判定該材料層之一厚度、一厚度改變或一厚度改變率。
  17. 如請求項15之方法，其進一步包括發射或引導來自定位於該基板中之一空腔內之一光源並具有一預先判定帶寬的光，其中該材料層對於來自該光源之該一或多個波長的該光係透明的，其中該一或多個光偵測器經組態以偵測來自至少與該材料層之該頂部表面及該底部表面相互作用之該光源之該光的光學輸出。
  18. 如請求項15之方法，其中該材料層形成於一蓋罩上，該蓋罩對於該一或多個波長之光係透明的。
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