TWI608555B - 在一晶圓檢測系統內之一基板表面之高速高度控制的方法及系統 - Google Patents

在一晶圓檢測系統內之一基板表面之高速高度控制的方法及系統 Download PDF

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Description

在一晶圓檢測系統內之一基板表面之高速高度控制的方法及系統 [相關申請案之交叉參考]
本發明係關於且自以下所列之(若干)申請案(「相關申請案」)主張最早可用有效申請(若干)日期之權利(例如，主張除了臨時專利申請案外之最早可用優先權日期或根據35 USC§119(e)規定主張臨時專利申請案及(若干)相關申請案之任何及所有前案、前前案、前前前案等申請案之權利)。
相關申請案：
為了USPTO額外法定要求之目的，本申請案構成2013年8月23日申請之名為METHOD AND SYSTEM FOR HIGH SPEED HEIGHT CONTROL OF A SUBSTRATE SURFACE WITHIN A WAFER INSPECTION SYSTEM(Zhongping Cai及Jingyi Xiong為發明人)之申請案第61/869,379號之美國臨時專利申請案之一正規(非臨時)專利申請案。
本發明大體上係關於一種用於一基板表面之高度控制之系統及方法，且特定言之係關於一種用於在一晶圓檢測系統內之一基板表面之高速高度控制之系統及方法。
隨著對於更小半導體裝置之需求持續增加，對於經改良半導體晶圓檢測程序之需求持續增長。檢測工具操作之一態樣包含增加用於晶圓掃描之晶圓高度控制速度以在高掃描速度下減小高度誤差。舉例而言，高度誤差可用於一回饋控制系統中使得晶圓高度跟隨一選定高度目標。回饋控制速度之一基本限制係回饋控制系統之開迴路共振。因此，期望提供用於增加控制速度之一系統及方法。因此，本發明尋求解決先前技術之缺陷。
本發明揭示一種在一晶圓檢測系統內之基板之一表面之高速高度控制之系統。在一態樣中，該系統包含(但不限於)：一可動態致動基板平台總成，其包含用於固定一基板之一基板平台；一致動器，其經組態以沿著實質上垂直於該基板之該表面之一方向致動該基板；一高度誤差偵測系統，其經組態以在該表面之一檢測位置處量測該基板之一表面之高度誤差；及一位移感測器，其可操作地耦合至該基板平台總成且經組態以在該基板平台總成之位置處量測實質上垂直於該基板之該表面之一位移。此外，該系統包含通信耦合至該高度誤差偵測系統及該致動器之一回饋控制系統，其中該回饋控制系統經組態以：自該高度誤差偵測系統接收一或多個高度誤差量測；且回應於該經量測之一或多個高度誤差量測，調整該致動器之一致動狀態以維持該基板表面實質上處於該檢測系統之一偵測器之一成像平面或該檢測系統之照明之一焦點處。另外，一前饋控制系統通信耦合至該高度誤差偵測系統及該致動器，其中該前饋控制系統經組態以：自該位移感測器接收一或多個位移量測；回應於來自該一或多個位移量測之一或多個位移值及來自該一或多個高度誤差量測之該一或多個高度誤差值，產生一或多個位移目標；且使用該一或多個位移目標之至少一者致動該致動器以維持該基板表面實質上處於該檢測系統之一偵測器之一成像 平面或該檢測系統之照明之一焦點處。
本發明揭示一種用於在一晶圓檢測系統內之基板之一表面之高速高度控制之方法。在一態樣中，該方法包含(但不限於)：將一基板定位於一可動態調整基板平台總成之一基板平台上；沿著實質上垂直於該基板之該表面之一方向致動該基板；使用一高度誤差偵測系統在該表面之一檢測位置處量測該基板之該表面之一或多個高度誤差值；使用一位移感測器在該基板平台總成之位置處量測實質上垂直於該基板之該表面之一或多個位移值；自該一或多個高度誤差值及該一或多個位移值產生一或多個位移目標；使用該經量測之一或多個高度誤差值調整該致動器之一致動狀態以維持該基板表面實質上處於該檢測系統之一偵測器之一成像平面或該檢測系統之照明之一焦點處；及使用該經產生之一或多個位移目標調整該致動器之一致動狀態以維持該基板表面實質上處於該檢測系統之一偵測器之一成像平面或該檢測系統之照明之一焦點處。
本發明揭示一種用於在一晶圓檢測系統內之基板之一表面之高速高度控制之系統。在一態樣中，該系統包含(但不限於)：一可動態致動基板平台總成，其包含用於固定一基板之一基板平台；一致動器，其經組態以沿著實質上垂直於該基板之該表面之一方向致動該基板；一高度誤差偵測系統，其經組態以在該表面之一檢測位置處量測該基板之一表面之高度誤差；及一位移感測器，其可操作地耦合至該基板平台總成且經組態以在該基板平台總成之位置處量測實質上垂直於該基板之該表面之一位移。此外，該系統包含通信耦合至該高度誤差偵測系統及該致動器之一回饋控制系統，其中該回饋控制系統經組態以：自該高度誤差偵測系統接收一或多個高度誤差量測；且回應於該經量測之一或多個高度誤差量測，調整該致動器之一致動狀態以維持該基板表面實質上處於該檢測系統之一偵測器之一成像平面或該檢 測系統之照明之一焦點處。另外，一前饋控制系統通信耦合至該高度誤差偵測系統及該致動器，其中該前饋控制系統經組態以：自該位移感測器接收一或多個位移量測；回應於來自該一或多個位移量測之一或多個位移值及來自該一或多個高度誤差量測之該一或多個高度誤差值，產生一或多個位移目標；且使用該一或多個位移目標之至少一者致動該致動器以維持該基板表面實質上處於該檢測系統之一偵測器之一成像平面或該檢測系統之照明之一焦點處。該系統進一步包括一軌道單元，其經通信耦合至該前饋系統且經組態以自一或多個先前位移目標量測獲取一位移目標，其中該經獲取之位移目標係用作該前饋目標以減小該前饋控制系統之有效相位延遲。
本發明揭示一種用於在一晶圓檢測系統內之基板之一表面之高速高度控制之方法。在一態樣中，該方法包含(但不限於)：將一基板定位於一可動態調整基板平台總成之一基板平台上；沿著實質上垂直於該基板之該表面之一方向致動該基板；使用一高度誤差偵測系統在該表面之一檢測位置處量測該基板之該表面之一或多個高度誤差值；使用一位移感測器在該基板平台總成之位置處量測實質上垂直於該基板之該表面之一或多個位移值；自該一或多個先前軌道之該一或多個位移目標產生一或多個位移目標；使用該經量測之一或多個高度誤差值調整該致動器之一致動狀態以維持該基板表面實質上處於該檢測系統之一偵測器之一成像平面或該檢測系統之照明之一焦點處；及使用該經產生之一或多個位移目標調整該致動器之一致動狀態以維持該基板表面實質上處於該檢測系統之一偵測器之一成像平面或該檢測系統之照明之一焦點處。
應瞭解，前述一般描述及以下詳細描述僅係例示性及闡釋性的且未必如所主張般限制本發明。併入至本說明書中且構成本說明書之一部分之隨附圖式繪示本發明之實施例且與一般描述一起用於解釋本 發明之原理。
100‧‧‧檢測系統/系統
101‧‧‧基板
102‧‧‧基板平台總成/基板總成
103‧‧‧基板平台
104‧‧‧高度誤差偵測系統
105‧‧‧底盤
106‧‧‧位移感測器
108‧‧‧致動器
110‧‧‧回饋控制系統/回饋系統
112‧‧‧前饋控制系統
114‧‧‧光學感測器
116‧‧‧高度目標
118‧‧‧高度誤差值/高度誤差信號
120‧‧‧位移值/位移量測值
122‧‧‧位移目標
124‧‧‧位移目標
126‧‧‧軌道單元
128‧‧‧資料切換器/切換器
302‧‧‧光源
304‧‧‧聚焦透鏡
306‧‧‧基板
308‧‧‧基板平台
310‧‧‧透鏡收集器
312‧‧‧感測器
314‧‧‧控制器
316‧‧‧處理器
318‧‧‧記憶體
400‧‧‧方法
402‧‧‧步驟
404‧‧‧步驟
406‧‧‧步驟
408‧‧‧步驟
410‧‧‧步驟
412‧‧‧步驟
414‧‧‧步驟
500‧‧‧系統
600‧‧‧方法
602‧‧‧步驟
604‧‧‧步驟
606‧‧‧步驟
608‧‧‧步驟
610‧‧‧步驟
612‧‧‧步驟
614‧‧‧步驟
700‧‧‧二維掃描圖案
702‧‧‧軌道
704‧‧‧軌道
706‧‧‧軌道
熟習此項技術者可藉由參考隨附圖式而更好瞭解本發明之許多優勢，其中：
圖1繪示根據本發明之具有在一晶圓檢測系統內之基板之一表面之高速高度控制迴路之一高度控制系統。
圖2A至圖2C繪示根據本發明之藉由具有在一晶圓檢測系統內之該基板之一表面之高速高度控制迴路之該高度控制系統實施之高速高度控制之一例示性操作。
圖3繪示根據本發明之一高度誤差偵測系統。
圖4繪示根據本發明之用於在一晶圓檢測系統內之基板之一表面之高速高度控制之一方法。
圖5繪示根據本發明之在一晶圓偵測系統內之基板之一表面之一高速高度控制系統。
圖6繪示根據本發明之用於在一晶圓偵測系統內之基板之一表面之高速高度控制之一方法。
圖7繪示根據本發明之系統之一實施例之二維基板循序掃描圖案之一俯視圖。
將詳細參考在隨附圖示中繪示之所揭示之標的。
大體上參考圖1至圖7，描述根據本發明之在一晶圓檢測系統內之基板之一表面之高速高度控制之一系統及方法。本發明之實施例針對適合於透過一經檢測基板表面之高度之動態調整在一基板檢測系統中進行自動聚焦之一系統及方法。在一實施例中，基板高度之該動態調整包含該基板之選定區域(例如，基板檢測之區域)處之基板高度誤差之量測外加一基板平台致動裝置之回饋控制。在另一實施例中，基 板高度之動態調整包含基板之選定區域處之一或多個基板平台位移目標之量測外加基板平台致動裝置之前饋控制。在此方面，透過來自一位移感測器及高度誤差感測器之輸出之組合來實現一或多個位移目標之量測。應注意，用於一前饋控制系統中之位移感測器及高度誤差感測器輸出之組合容許增加用於基板檢測掃描之高度控制速度之一系統。
圖1繪示根據本發明之用於在一晶圓檢測系統內之基板之一表面之高度高度控制之一系統100。在一實施例中，用於高度控制之該系統100包含一可致動基板總成102。在另一實施例中，基板總成102包含用於固定一基板101之一基板平台103。基板平台103可包含適合於沿著通常垂直基板101之表面之一方向進行致動之此項技術中已知之任何基板平台架構。舉例而言，基板平台103可包含一基板卡盤。在另一實施例中，一底盤105經組態而作為用於基板平台總成102之一基座框架。
在一實施例中，基板包含(但不限於)一半導體晶圓。為了本發明之目的，可互換地利用術語「基板」及「晶圓」。如貫穿本發明而使用，術語「基板」通常係指由諸如(但不限於)單晶矽、砷化鎵及磷化銦之一半導體材料形成之一晶圓。一晶圓可包含一或多個層。舉例而言，此等層可包含(但不限於)一光阻、一介電材料、一導電材料或一半導電材料。在此項技術中已知此等層之許多不同類型，且如本文中使用之術語「晶圓」意欲涵蓋可由其形成全部類型之此等層之一晶圓。雖然本揭示內容重點討論本發明在半導體晶圓檢測及高度控制之背景下之使用，但在本文中應注意，本發明可擴展至此項技術中已知之任何基板類型。
在一實施例中，系統100包含一致動器108。在另一實施例中，致動器108可操作地耦合至基板平台總成102。在另一實施例中，致動 器108經組態以在基板平台總成102之位置處沿著實質上垂直於基板101之表面之一方向致動基板101。舉例而言，致動器108可經機械耦合至基板平台總成102。在此方面，致動器108可藉由致動基板平台103而調整基板101。致動器108可包含已知適合於沿著一選定方向(例如，垂直方向)致動一基板之任何致動器。舉例而言，致動器108可包含(但不限於)一音圈致動器。
在一實施例中，系統100包含一高度誤差偵測系統104，其經組態以在表面上之一檢測位置處量測基板101之一表面之高度誤差。在另一實施例中，高度誤差偵測系統104包含一或多個光學感測器114，其或其等經組態以在基板101之表面上之一偵測位置處偵測基板101之表面上之高度誤差值118。用於高度誤差偵測系統104中之一或多個光學感測器114可包含此項技術中已知之適合於高度誤差偵測之任何光學感測器。舉例而言，一或多個高度誤差偵測光學感測器114可包含(但不限於)一或多個二元偵測器(bi-cell detector)、一或多個四元偵測器、一或多個線性CCD偵測器、一或多個線性CMOS偵測器或類似者。在本文中進一步更詳細描述適合於實施於高度誤差偵測系統104中之光學組態。
在一實施例中，高度誤差偵測系統104接收基板101之表面之一高度目標116。在另一實施例中，高度目標源(控制器)與高度誤差感測器114通信耦合以產生高度誤差信號118。舉例而言，可藉由自預設高度目標116減去基板101之表面之經量測高度而產生高度誤差信號118。
在一實施例中，系統100包含一位移感測器106。在另一實施例中，位移感測器106可操作地耦合至基板平台總成102。舉例而言，位移感測器106可與基板平台總成102機械耦合。在另一實施例中，位移感測器106量測來自一或多個位移量測之一或多個位移值120。在本文 中應注意，經量測之一或多個位移值120在基板總成102之位置處實質上垂直於基板101之表面。在另一實施例中，位移感測器106係一Z平台位移感測器。位移感測器106可包含適合於量測平台總成102之位移之任何感測器。舉例而言，位移感測器可包含(但不限於)一渦電流感測器。藉由另一實例，位移感測器106可包含(但不限於)一光學感測器。
在一實施例中，系統100包含一回饋控制系統110。在另一實施例中，回饋控制系統110通信耦合至高度誤差偵測系統104。在另一實施例中，回饋控制系統110通信耦合至致動器108。在另一實施例中，回饋控制系統110使用高度誤差偵測系統104接收來自一或多個高度誤差量測之一或多個高度誤差值118。
在一實施例中，回饋控制系統110回應於經量測之一或多個高度誤差值118。在另一實施例中，回饋系統110調整致動器108之一致動狀態以維持基板101之表面實質上處於檢測系統100之一偵測器之一成像平面處。在另一實施例中，回饋系統110調整致動器108之一致動狀態以維持檢測系統100之照明之一焦點。
在一實施例中，系統100包含一前饋控制系統112。在另一實施例中，前饋控制系統112通信耦合至高度誤差偵測系統104。在另一實施例中，前饋控制系統112通信耦合至致動器108。在另一實施例中，前饋控制系統112使用位移感測器106接收來自一或多個位移量測之一或多個位移量測值120。
在另一實施例中，前饋控制系統112回應於來自一或多個位移量測之經量測之一或多個位移量測值120及來自一或多個高度誤差量測之一或多個高度誤差值118以產生一或多個位移目標122。舉例而言，可藉由將一或多個高度誤差值118增加至一或多個位移值120而產生一或多個位移目標122。
在另一實施例中，前饋控制系統112使用一或多個位移目標122之至少一者致動致動器108以維持基板101之表面實質上處於檢測系統100之一偵測器之一成像平面處。在另一實施例中，前饋控制系統112使用一或多個位移目標122之至少一者致動致動器108以維持檢測系統之照明之一焦點。
圖2繪示根據本發明之藉由與系統100一致之一系統實施之高速高度控制之一例示性操作。針對圖2之資料，用於高度控制迴路之回饋高度控制頻寬係200Hz。
圖2A描繪基板101之一高度跳動。在所示基板運動速度下之高度跳動係約8,000nm峰間。在藉由回饋控制系統110之200Hz頻寬高度控制之後，殘餘高度誤差118係約175nm峰間，如圖2B中所示。圖2C描繪藉由添加一前饋控制系統112以控制致動器108來跳動之基板101之一進一步經減小殘餘高度誤差118。在此態樣中，前饋控制系統112增加控制速度。圖2C中之殘餘高度誤差118在此實例中係約45nm峰間。
圖3繪示根據本發明之系統100之一高度誤差偵測系統104。在一實施例中，高度誤差偵測系統104包含一基板平台308。在另一實施例中，基板平台308經組態以安置基板306。基板平台308包含此項技術中已知之任何適當機械總成。舉例而言，基板平台103可包含(但不限於)一基板卡盤。
在另一實施例中，高度誤差偵測系統104包含一或多個光源302，其等經組態以產生一選定波長或波長範圍之一光束。在另一實施例中，一或多個光源302包含此項技術中已知之任何窄頻光源。舉例而言，一或多個光源302可包含(但不限於)一或多個雷射(例如，一或多個紅外雷射)或一或多個窄頻LED。藉由另一實例，一或多個光源可包含(但不限於)任何寬頻光源。舉例而言，一或多個光源302可 包含一準直及/或過濾寬頻源。藉由另一實例，一或多個光源302可包含(但不限於)一寬頻譜LED(例如，具有磷光體層之WLED)。藉由另一實例，一或多個光源302可包含(但不限於)一超輻射LED(SLED)。在另一實例中，一或多個光源302經組態以透過一或多個聚焦透鏡304將一光束引導至基板306之表面之一部分。繼而，一或多個聚焦透鏡304經組態以將光自一或多個光源302引導至基板306之表面之至少一部分。
在另一實施例中，高度誤差偵測系統104包含一或多個感測器312。在另一實施例中，一或多個感測器312經組態以監測自基板306之表面反射之光之一或多個特性。舉例而言，一或多個感測器312可量測(但不限於)基板306之表面之一或多個高度誤差值118。在另一實施例中，藉由基板306之一部分反射之光束由一透鏡收集器310收集，被聚焦且引導至感測器312。高度誤差偵測系統104之一或多個感測器312可包含此項技術中已知之能夠偵測由一或多個光源302產生之一光束之任何適當感測器。舉例而言，一或多個感測器312可包含(但不限於)一或多個二元偵測器、一或多個四元偵測器、一或多個線性CCD偵測器、一或多個線性CMOS偵測器或類似者。一旦自基板306之表面接收一反射束，一或多個感測器312便將經接收光轉換為一或多個高度誤差值118。
在本文中進一步認知，高度誤差偵測系統104可包含任何數目個額外光學元件以實施所述實施例。舉例而言，高度誤差偵測系統104可進一步包含(但不限於)適合於將光束自一或多個光源302引導及/或聚焦至基板306之表面上之一組光學組件。藉由另一實例，高度誤差偵測系統104可包含(但不限於)用於將一光束自基板306之表面收集及/或反射至一或多個感測器312之一部分上之一組光學組件。
在一實施例中，高度誤差偵測系統104包含經組態以量測基板 306之高度誤差值之一控制器314。在另一實施例中，控制器314通信耦合至高度誤差偵測系統104之一或多個感測器312。舉例而言，控制器314可通信耦合至高度誤差偵測系統104之一或多個感測器312之輸出。此外，控制器314可以任何適合方式耦合至一或多個感測器312使得控制器314可接收由高度誤差偵測系統104獲取之輸出。舉例而言，控制器314可經由一有線或無線連接而耦合。
在一實施例中，控制器314經組態以自一或多個感測器312接收一或多個經監測光特性。舉例而言，控制器314可接收指示基板306之表面之經量測一或多個高度誤差值118之一或多個信號。在此方面，一或多個感測器312可傳輸作為時間之一函數之經量測高度誤差值。
在一實施例中，控制器314包含一或多個處理器316及一或多個記憶體318。在另一實施例中，控制器314之一或多個記憶體318含有經組態以致使控制器314之一或多個處理器316實施貫穿本方描述之高度誤差量測之一組程式指令。
在另一實施例中，一或多個記憶體318含有經組態以產生一或多個高度誤差值118之一高度目標116。舉例而言，控制器314可量測基板306之表面之一或多個高度值。在此方面，經量測之一或多個高度值可自經儲存之高度目標116減去以產生一或多個高度誤差值118。在另一實施例中，經產生之一或多個高度誤差值亦儲存於一或多個記憶體318中。
圖4繪示根據本發明之用於在一晶圓檢測系統100內之基板之一表面之高速高度控制之一方法400。應注意，可利用在本文中先前所述之一或多個系統或子系統來實施本發明之方法400，然而，不應將本文中先前所述之多種結構元件及組態解釋為對方法400之限制，此係因為預期可使用其他結構及組態來實施方法400。
在步驟402中，將一基板101定位於一可動態調整基板平台總成 102之一基板平台103上。在步驟404中，沿著實質上垂直於該基板101之表面之一方向致動該基板101。在步驟406中，使用一高度誤差偵測系統104在該表面之一檢測位置處量測該基板之該表面之一或多個高度誤差值118。在步驟408中，使用一位移感測器106在該基板平台總成102之位置處量測實質上垂直於該基板101之該表面之一或多個位移值120。在步驟410中，自該經量測之一或多個高度誤差值118及該一或多個位移值120產生一或多個位移目標122。在步驟412中，使用該經量測之一或多個高度誤差值118調整該致動器108之一致動狀態以維持該基板表面實質上處於該檢測系統100之一偵測器之一成像平面或該檢測系統之照明之一焦點處。在步驟414中，使用該經產生之一或多個位移目標122調整該致動器108之一致動狀態以維持該基板表面實質上處於該檢測系統100之一偵測器之一成像平面或該檢測系統之照明之一焦點處。在本文中應進一步注意，方法400之步驟之順序不具有限制性，此係因為認知可以任何順序或同時實施檢測及高度調整程序。
圖5繪示根據本發明之在一晶圓檢測系統內之基板一之表面之高速高度控制之系統之另一實施例。在本文中應注意，圖1中描述之組件及實施例可擴展至系統500，除非另有指明。
在一實施例中，系統500包含一資料切換器128。在另一實施例中，資料切換器128含有兩個或更多個埠。在另一實施例中，資料切換器128之至少一個埠通信耦合至前饋控制系統112。舉例而言，如圖5中所示，資料切換器128可通過路徑1而通信耦合至前饋控制系統112。藉由另一實例，資料切換器128可通過路徑2而通信耦合至前饋控制系統112。
在一實施例中，系統500包含一軌道單元126。在另一實施例中，軌道單元126經組態以獲取且維持自一或多個高度誤差值118及一 或多個位移值120產生之一或多個位移目標124。在另一實施例中，軌道單元126通過資料切換器128之一或多個埠而通信耦合至前饋控制系統112。舉例而言，軌道單元126可通過資料切換器128之路徑2而通信耦合至前饋控制系統112。在另一實施例中，軌道單元126使用來自一或多個先前軌道之經獲取之一或多個位移目標124作為用於一當前軌道之一或多個位移目標122。此外，當前軌道之一或多個位移目標122可發送至前饋控制系統112。舉例而言，當在一或多個第一掃描常式之後獲取一或多個位移目標124時，切換器128可自路徑1移位至路徑2以利用一或多個先前軌道之一或多個位移目標124作為用於當前軌道之一或多個位移目標122。應注意，沿著一給定基板檢測路徑之當前軌道之一或多個位移目標122與貫穿本發明提及之一或多個先前軌道之一或多個位移目標124幾乎相同。在此方面，一或多個先前軌道之一或多個位移目標124可精確預測當前軌道之一或多個位移目標122，且減小前饋控制系統112之有效相位延遲。
在一實施例中，軌道單元126使用先前軌道之一單一經獲取位移目標124以預測當前軌道之位移目標122。在另一實施例中，軌道單元126獲取兩個或更多個先前軌道之兩個或更多個位移目標124以預測用於前饋控制112之當前軌道之位移目標122。舉例而言，可平均化兩個或更多個先前軌道之經獲取之兩個或更多個位移目標124以預測用於前饋控制系統112之當前軌道之位移目標122。
在一實施例中，系統500之軌道單元126包含經組態以獲取一或多個位移目標之一或多個處理器。在另一實施例中，系統500之軌道單元126包含經組態以維持一或多個位移目標之一或多個記憶體。在另一實施例中，一或多個記憶體經組態以維持一組程式指令以致使一或多個處理器獲取一或多個先前軌道之一或多個位移目標。在另一實施例中，一組程式指令經組態以發送經獲取之一或多個位移目標至前 饋控制系統112以控制致動器。
圖6繪示根據本發明之在一晶圓檢測系統500內之基板之一表面之高速高度控制之一方法600。在本文中應注意，可利用在本文中先前所述之一或多個系統或子系統而實施本發明之方法600，然而，不應將本文中先前所述之多種結構元件及組態解釋為對方法600之限制，此係因為預期可使用其他結構及組態以實施方法600。
在步驟602中，將一基板101定位於一可動態調整基板平台總成102之基板平台103上。在步驟604中，沿著實質上垂直於該基板101之該表面之一方向致動該基板101。在步驟606中，使用一高度誤差偵測系統104在該表面之一檢測位置處量測該基板101之該表面之一或多個高度誤差值118。在步驟608中，使用一位移感測器106在該基板平台總成102之位置處量測實質上垂直於該基板101之該表面之一或多個位移值120。在步驟610中，自一或多個先前軌道之一或多個位移目標124產生一或多個位移目標122。在步驟612中，使用該經量測之一或多個高度誤差值118調整致動器108之一致動狀態以維持該基板表面實質上處於該檢測系統100之一偵測器之一成像平面或該檢測系統之照明之一焦點處。在步驟614中，使用該經產生之一或多個位移目標122調整該致動器108之一致動狀態以維持該基板表面實質上處於該檢測系統100之一偵測器之一成像平面或該檢測系統之照明之一焦點處。在本文中應進一步注意，方法600之步驟之順序不具限制性，此係因為認知可以任何順序或同時實施檢測及高度調整程序。
圖7繪示根據本發明之系統500之一實施例之二維基板循序掃描圖案之一俯視圖。在一實施例中，基板101之掃描包含二維可變半徑/可變角度掃描。舉例而言，基板101之掃描可包含形成此項技術中已知之任何掃描圖案之二維掃描圖案700。
舉例而言，如圖7中所示，二維掃描圖案700可包含一螺旋圖 案。在一實施例中，自一晶圓之中心至該晶圓之邊緣或替代地，自該晶圓之邊緣至該晶圓之中心掃描螺旋圖案700。在另一實施例中，沿著一當前軌道702之位移目標非常接近沿著先前軌道704之位移目標。在另一實施例中，先前軌道704之位移目標用於預測當前軌道706。在另一實施例中，獲取且使用沿著先前軌道704及706之兩個或更多個位移目標以產生當前軌道702之位移目標。舉例而言，獲取且平均化沿著先前軌道704及706之兩個或更多個位移目標以用作當前軌道702之位移目標。
熟習此項技術者將認知此項技術之狀態至以本文中提到之方式描述之系統及方法，且其後使用工程實踐以將此等所描述之系統及方法整合為高速晶圓檢測系統。即，可經由一合理數量之試驗將本文中描述之系統及方法之至少一部分整合為一高速晶圓檢測系統。可利用任何適合可市售組件(諸如在晶圓檢測及/或自動聚焦系統中通常找到之組件)實施一典型高速晶圓檢測系統。
在一些實施例中，本文中所述之系統(及以下方法)之多種步驟、功能及/或操作可藉由以下之一或多者實施：電子電路、邏輯閘、多工器、可程式化邏輯裝置、ASIC、類比或數位控制件/切換器、微控制器或計算系統。控制器可包含(但不限於)一個人計算系統、大型機計算系統、工作站、影像電腦、並行處理器或此項技術中已知之任何其他裝置。一般而言，術語「計算系統」經寬泛定義以涵蓋具有執行來自一載體媒體或記憶體之指令之一或多個處理器之任何裝置。實施方法(諸如本文中所述之彼等方法)之程式指令可經由載體媒體傳輸或儲存於載體媒體上。載體媒體可包含一儲存媒體，諸如一唯讀記憶體、一隨機存取記憶體、一磁碟或光碟、一非揮發性記憶體、一固態記憶體、一磁帶及類似者。一載體媒體可包含一傳輸媒體，諸如一導線、電纜或無線傳輸鏈路。
應認知，可藉由一單一控制器(或電腦系統)或替代地多個控制器(或多個電腦系統)實施貫穿本發明描述之多種步驟。此外，系統之不同子系統可包含適合於實施上文所述之步驟之至少一部分之一或多個計算或邏輯系統。因此，不應將上述描述解釋為對本發明之一限制而僅作為闡釋。此外，控制器可經組態以執行本文中描述之任何方法實施例之任何其他(若干)步驟。
熟習此項技術者將瞭解，存在多種載具，可藉由此等載具實施本文中所述之程序及/或系統及/或其他技術(例如，硬體、軟體及/或韌體)，且較佳載具將隨其中部署程序及/或系統及/或其他技術之背景而變動。
本文中所述之全部方法可包含將方法實施例之一或多個步驟之結果儲存於一儲存媒體中。該等結果可包含本文中所述之結果之任何者且可以此項技術中已知之任何方式儲存。儲存媒體可包含本文中所述之任何儲存媒體或此項技術中已知之任何其他適合儲存媒體。在儲存結果之後，結果可在儲存媒體中存取且可由本文中所述之任何方法或系統實施例使用，經格式化以向一使用者顯示，由另一軟體模組、方法或系統等使用。此外，該等結果可「永久」、「半永久」、暫時儲存或儲存某一時間段。舉例而言，儲存媒體可係隨機存取記憶體(RAM)，且該等結果不必須無限期留存於儲存媒體中。
熟習此項技術者將認知，以本文中提到之方式描述裝置及/或程序且其後使用工程實踐以將此等描述之裝置及/或程序整合為資料處理系統在此項技術內係常見的。即，可經由一合理數量之試驗將本文中描述之裝置及/或程序之至少一部分整合為一資料處理系統。熟習此項技術者將認知，一典型資料處理系統通常包含一系統單元外殼、一顯示裝置、諸如揮發性或非揮發性記憶體之一記憶體、諸如微處理器及數位信號處理器之處理器、諸如操作系統、驅動器、圖形使用者 介面及應用程式之計算實體、諸如一觸控墊或觸控螢幕之一或多個互動裝置及/或包含回饋迴路及控制馬達(例如，用於感測位置及/或速度之回饋；用於移動及/或調整組件及/或數量之控制馬達)之控制系統。可利用任何適合可市售組件(諸如在資料計算/通信及/或網路計算/通通信系統中通常找到之組件)實施一典型資料處理系統。
雖然已繪示本發明之特定實施例，但應瞭解，熟習此項技術者可作出本發明之多種修改及實施例而不脫離前述揭示內容之範疇及精神。因此，本發明之範疇僅由隨附申請專利範圍限制。
100‧‧‧檢測系統/系統
101‧‧‧基板平台總成/基板
102‧‧‧基板平台總成/基板總成
103‧‧‧基板平台
104‧‧‧高度誤差偵測系統
105‧‧‧底盤
106‧‧‧位移感測器
108‧‧‧致動器
110‧‧‧回饋控制系統/回饋系統
112‧‧‧前饋控制系統
114‧‧‧光學感測器
116‧‧‧高度目標
118‧‧‧高度誤差值/高度誤差信號
120‧‧‧位移值/位移量測值
122‧‧‧位移目標

Claims (27)

  1. 一種用於在一晶圓檢測系統內之基板之一表面之高速高度控制之系統，其包括：一可動態致動基板平台總成，其包含用於固定一基板之一基板平台；一致動器，其經組態以沿著實質上垂直於該基板之該表面之一方向致動該基板；一高度誤差偵測系統，其經組態以在該表面之一檢測位置處量測該基板之一表面之高度誤差；一位移感測器，其可操作地耦合至該基板平台總成且經組態以在該基板平台總成之位置處量測實質上垂直於該基板之該表面之一位移；一回饋控制系統，其經通信耦合至該高度誤差偵測系統及該致動器，其中該回饋控制系統經組態以：自該高度誤差偵測系統接收一或多個高度誤差量測；且回應於該經量測之一或多個高度誤差量測，調整該致動器之一致動狀態以維持該基板表面實質上處於該檢測系統之一偵測器之一成像平面或該檢測系統之照明之一焦點處；及一前饋控制系統，其經通信耦合至該高度誤差偵測系統及該致動器，其中該前饋控制系統經組態以：自該位移感測器接收一或多個位移量測；回應於來自該一或多個位移量測之一或多個位移值及來自該一或多個高度誤差量測之該一或多個高度誤差值，產生一或多個位移目標；且使用該一或多個位移目標之至少一者致動該致動器以維持 該基板表面實質上處於該檢測系統之一偵測器之一成像平面或該檢測系統之照明之一焦點處。
  2. 如請求項1之系統，其中該基板包括：一半導體晶圓。
  3. 如請求項1之系統，其中該基板平台總成包括：一基板平台載台；及一基板卡盤，其經組態以固定該基板。
  4. 如請求項1之系統，其中該高度誤差偵測系統包括：一光源，其經組態以產生一光束；一光學子系統，其經組態以實質上於該檢測系統之該檢測位置處將該光束引導至該基板之該表面上；及一高度誤差感測器，其經組態以偵測自該基板之該表面反射之該光束之一位置，其中一高度誤差控制器經組態以基於在該感測器處之該光束之該經量測位置及一高度目標判定該基板之該表面之一高度誤差值。
  5. 如請求項4之系統，其中該光源包括：一窄頻光源及一寬頻光源之至少一者。
  6. 如請求項4之系統，其中該高度誤差感測器包括：一或多個光學二元感測器(bicell sensor)。
  7. 如請求項4之系統，其中該高度誤差控制器包括：一或多個處理器；及一或多個記憶體，其等用於儲存自該基板之該表面反射之該光束之一位置之該高度目標及一組程式指令，該等程式指令經組態以基於在該感測器處之該光束之該經量測位置及一高度目標判定該基板之該表面之一高度誤差值。
  8. 如請求項1之系統，其中該致動器進一步包括： 一音圈驅動致動器。
  9. 如請求項1之系統，其中該位移感測器進一步包括：一或多個渦電流感測器。
  10. 如請求項1之系統，其中經組態以調整該致動器之一致動狀態之該回饋控制系統進一步經組態以：調整該致動器之一致動狀態以控制該基板表面於該檢測位置處之該一或多個高度誤差之至少一者。
  11. 如請求項1之系統，其中經組態以組合該一或多個位移與該一或多個高度誤差以產生一或多個位移目標之該前饋控制系統進一步經組態以：使該一或多個位移與該一或多個高度誤差相加以產生一或多個位移目標。
  12. 如請求項1之系統，其中該檢測系統包括：一明場檢測系統及一暗場檢測系統之至少一者。
  13. 一種用於在一晶圓檢測系統內之基板之一表面之高速高度控制之方法，其包括：將一基板定位於一可動態調整基板平台總成之一基板平台上；沿著實質上垂直於該基板之該表面之一方向致動該基板；使用一高度誤差偵測系統在該表面之一檢測位置處量測該基板之該表面之一或多個高度誤差值；使用一位移感測器在該基板平台總成之位置處量測實質上垂直於該基板之該表面之一或多個位移值；自該一或多個高度誤差值及該一或多個位移值產生一或多個位移目標；使用該經量測之一或多個高度誤差值調整該致動器之一致動 狀態以維持該基板表面實質上處於該檢測系統之一偵測器之一成像平面或該檢測系統之照明之一焦點處；及使用該經產生之一或多個位移目標調整該致動器之一致動狀態以維持該基板表面實質上處於該檢測系統之一偵測器之一成像平面或該檢測系統之照明之一焦點處。
  14. 一種用於在一晶圓檢測系統內之基板之一表面之高速高度控制之系統，其包括：一可動態調整基板平台總成，其包含用於固定一基板之一基板平台；一致動器，其經組態以沿著實質上垂直於該基板之該表面之一方向致動該基板；一高度誤差偵測系統，其經組態以在該表面之一檢測位置處量測該基板之一表面之高度誤差；一位移感測器，其可操作地耦合至該基板平台總成且經組態以在該基板平台總成之位置處量測實質上垂直於該基板之該表面之一位移；一回饋控制系統，其經通信耦合至該高度誤差偵測系統及該致動器，其中該回饋控制系統經組態以：自該高度誤差偵測系統接收一或多個高度誤差量測；且回應於該經量測之一或多個高度誤差量測，調整該致動器之一致動狀態以維持該基板表面實質上處於該檢測系統之一偵測器之一成像平面或該檢測系統之照明之一焦點處；一前饋控制系統，其經通信耦合至該高度誤差偵測系統及該致動器，其中該前饋控制系統經組態以：自該位移感測器接收一或多個位移量測；回應於來自該一或多個位移量測之一或多個位移值及來自 該一或多個高度誤差量測之該一或多個高度誤差值，產生一或多個位移目標；且使用該一或多個位移目標之至少一者致動該致動器以維持該基板表面實質上處於該檢測系統之一偵測器之一成像平面或該檢測系統之照明之一焦點處；及一軌道單元，其經通信耦合至該前饋系統且經組態以自一或多個先前位移目標量測獲取一位移目標，其中該經獲取之位移目標係用作前饋目標以減小該前饋控制系統之一有效相位延遲。
  15. 如請求項14之系統，其中該基板包括：一半導體晶圓。
  16. 如請求項14之系統，其中該基板平台總成包括：一基板平台載台；及一基板卡盤，其經組態以固定該基板。
  17. 如請求項14之系統，其中該高度誤差偵測系統包括：一光源，其經組態以產生一光束；一光學子系統，其經組態以實質上於該檢測系統之該檢測位置處將該光束引導至該基板之該表面上；及一高度誤差感測器，其經組態以偵測自該基板之該表面反射之該光束之一位置，其中一高度誤差控制器經組態以基於在該感測器處之該光束之該經量測位置及一高度目標判定該基板之該表面之一高度誤差值。
  18. 如請求項17之系統，其中該光源包括：一窄頻光源及一寬頻光源之至少一者。
  19. 如請求項17之系統，其中該高度誤差感測器包括：一或多個光學二元感測器。
  20. 如請求項17之系統，其中該高度誤差控制器包括：一或多個處理器；及一或多個記憶體，其等用於儲存自該基板之該表面反射之該光束之一位置之該高度目標及一組程式指令，其中該等程式指令經組態以基於在該感測器處之該光束之該經量測位置及一高度目標判定該基板之該表面之一高度誤差值。
  21. 如請求項14之系統，其中該致動器進一步包括：一音圈驅動致動器。
  22. 如請求項14之系統，其中Z平台位移感測器進一步包括：一或多個渦電流感測器。
  23. 如請求項14之系統，其中該軌道單元包括：一或多個處理器；及用於維持一組程式指令之一或多個記憶體，其中該等程式指令經組態以致使該一或多個處理器：獲取一或多個先前位移目標，該經獲取之一或多個先前位移目標儲存於該一或多個記憶體中；且前饋該經獲取之一或多個先前位移目標以控制該致動器以減小該前饋之該有效相位延遲。
  24. 如請求項14之系統，其中經組態以調整該致動器之一致動狀態之該回饋控制系統進一步經組態以：調整該致動器之一致動狀態以控制該基板表面於該檢測位置處之該一或多個高度誤差之至少一者。
  25. 如請求項14之系統，其中經組態以組合該一或多個位移與該一或多個高度誤差以產生一或多個位移目標之該前饋控制系統進一步經組態以：使該一或多個位移與該一或多個高度誤差相加以產生一或多 個位移目標。
  26. 如請求項14之系統，其中該檢測系統包括：一明場檢測系統及一暗場檢測系統之至少一者。
  27. 一種用於在一晶圓檢測系統內之基板之一表面之高速高度控制之方法，其包括：將一基板定位於一可動態調整基板平台總成之一基板平台上；沿著實質上垂直於該基板之該表面之一方向致動該基板；使用一高度誤差偵測系統在該表面之一檢測位置處量測該基板之該表面之一或多個高度誤差值；使用一位移感測器在該基板平台總成之位置處量測實質上垂直於該基板之該表面之一或多個位移值；自該一或多個先前軌道之該一或多個位移目標產生一或多個位移目標；使用該經量測之一或多個高度誤差值調整該致動器之一致動狀態以維持該基板表面實質上處於該檢測系統之一偵測器之一成像平面或該檢測系統之照明之一焦點處；及使用該經產生之一或多個位移目標調整該致動器之一致動狀態以維持該基板表面實質上處於該檢測系統之一偵測器之一成像平面或該檢測系統之照明之一焦點處。
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