TWI798388B - 量測系統、具有整合量測之樣品搬送裝置、及量測方法 - Google Patents

量測系統、具有整合量測之樣品搬送裝置、及量測方法 Download PDF

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杰沛卓 比利
凱文 歐布萊恩
桑卡 克里許南
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美商克萊譚克公司
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Abstract

一種量測系統可包含：一或多個殼體，其等裝配於一樣品搬送裝置之一內部腔內；一照射源，其在該一或多個殼體中之一者內；一或多個照射光學器件，其等在該一或多個殼體中之一者內，用於將照射自該照射源引導至位於該樣品搬送裝置之該內部腔中之一樣品；一或多個收集光學器件，其等在該一或多個殼體中之一者內，用於回應於來自該照射源之該照射而自該樣品收集光；及一或多個偵測器，其等在該一或多個殼體中之一者內，用於基於由該一或多個收集光學器件收集之該光之至少一部分而產生量測資料。

Description

量測系統、具有整合量測之樣品搬送裝置、及量測方法
本發明一般而言係關於用於半導體處理之樣品搬送裝置，且更特定而言，係關於具有整合量測之樣品搬送裝置。
現代半導體裝置製作線中之程序流程利用由一序列半導體製作工具執行之衆多製作步驟。在某些情形中，在包含一百多種不同類型之一千多個設備單元之一組處理工具當中之一再進入流程中，程序流程可含有800個以上程序步驟。一程序流程中之晶圓通常係藉由一自動化材料處置系統(AMHS)或一架空材料處置系統(OHS)在可密封樣品搬送裝置或前開式晶圓傳送盒(FOUP)中移動通過程序步驟。舉例而言，一旦一製作或量測工具已接收一FOUP，則該FOUP可在一受控環境中打開、經處理幷被返回至FOUP用於拾取。就此而言，FOUP提供一清潔及保護性環境用於在一程序流程中儲存及傳送樣品。
此外，程序流程通常在一或多個製作步驟之後包含樣品量測步驟，其等通常在專用量測工具上執行。然而，將樣品搬送至量測工具或自量測工具搬送樣品用於測量降低生產輸送量且可使樣品曝露於額外污染風險。因此，將期望提供一種用於補救諸如上文所識別之彼等缺陷之缺 陷之系統及方法。
根據本發明之一或多個例示性實施例揭示一種量測系統。在一項實施例中，該系統包含一或多個殼體，其等經組態以裝配於一樣品搬送裝置之一內部腔內。在另一例示性實施例中，該系統包含一照射源，其在該一或多個殼體中之一者內。在另一例示性實施例中，該系統包含一或多個照射光學器件，其等在該一或多個殼體中之一者內。在另一例示性實施例中，該一或多個照射光學器件將照射自該照射源引導至位於該樣品搬送裝置之該內部腔中之一樣品。在另一例示性實施例中，該系統包含一或多個收集光學器件，其等在該一或多個殼體中之一者內。在另一例示性實施例中，該一或多個收集光學器件回應於來自該照射源之該照射而自該樣品收集光。在另一例示性實施例中，該系統包含一或多個偵測器，其等在該一或多個殼體中之一者內。在另一例示性實施例中，該一或多個偵測器基於由該一或多個收集光學器件收集之該光之至少一部分而產生量測資料。
根據本發明之一或多個例示性實施例揭示一種樣品搬送裝置。在一項例示性實施例中，該樣品搬送裝置包含一外殼，其經組態以安裝至一處理工具或一緩衝站中之至少一者之一裝載埠。在另一例示性實施例中，該樣品搬送裝置包含一或多個儲存特徵，其等在該外殼內，用於在該外殼中固定一或多個樣品。在另一例示性實施例中，該樣品搬送裝置包含一或多個量測工具，其等在該內部腔內，以產生該一或多個樣品中之至少一者之量測資料。在另一例示性實施例中，該樣品搬送裝置包含一資料傳輸器，以自該一或多個量測工具傳輸該量測資料。
根據本發明之一或多個例示性實施例揭示一種量測方法。在一項例示性實施例中，該方法包含藉助一處理工具對一樣品執行一程序步驟。在另一例示性實施例中，該方法包含將該樣品嵌入至一樣品搬送裝置中。在另一例示性實施例中，該方法包含藉助該樣品搬送裝置內之一量測單元來產生該樣品之量測資料。在另一例示性實施例中，該方法包含基於來自該樣品搬送裝置之該量測資料而控制該處理工具或一額外處理工具中之至少一者之一或多個控制參數。
應理解，前述大體闡述及以下詳細闡述二者均僅為實例性及闡釋性的且未必限制所主張之本發明。併入本說明書中幷構成本說明書之一部分之隨附圖式圖解說明本發明之實施例，並與該大體闡述一起用於闡釋本發明之原理。
100:前開式晶圓傳送盒中之量測系統
102:量測子系統/第一量測子系統/第二量測子系統
104:通信子系統
106:控制器
108:處理器
110:記憶體媒體/非暫時性記憶體媒體
200:前開式晶圓傳送盒
202:外殼
204:樣品/未經處理樣品/經處理樣品
204a:第一樣品
204b:第二樣品
206:儲存特徵
208:耦合特徵
210:殼體/單個殼體/多個殼體
210a:第一殼體/殼體
210b:第二殼體/殼體
210c:第三殼體/殼體
212:殼體耦合特徵
302:照射源
304:照射光束/可調諧照射光束/入射照射光束
306:照射路徑
308:所收集光
310:收集路徑
312:照射聚焦元件
314:照射光束調節組件
316:收集聚焦元件
318:偵測器/額外偵測器
320:收集光束調節元件
400:方法
402:步驟
404:步驟
406:步驟
408:步驟
熟習此項技術者可藉由參考隨附圖式更好地理解本發明之衆多優點，在隨附圖式中：圖1係根據本發明之一或多個實施例之一FOUP中量測系統之一概念性視圖。
圖2係根據本發明之一或多個實施例具有用於嵌入至一FOUP中之一或多個可互換組件之一FOUP中量測系統之一輪廓圖。
圖3係根據本發明之一或多個實施例之一量測子系統之一概念性視圖。
圖4係根據本發明之一或多個實施例圖解說明在用於FOUP中量測之一方法中執行之步驟之一流程圖。
相關申請案之交互參考
本申請案主張於2018年3月23日申請之標題為「整合量測前開式晶圓傳送盒(INTEGRATED METROLOGY FOUP)」且署名Robert Tas、Giampietro Bieli、Kevin O’Brien、Shankar Krishnan及Josh Butler作為發明者之美國臨時申請案序號62/647,540之35 U.S.C.§ 119(e)下之權益，該申請案之全文以引用方式併入本文中。
現將詳細參考在附圖中所圖解說明之所揭示標的物。已關於某些實施例及其具體特徵而特定展示及闡述本發明。本文中所陳述之實施例被視為係例示性的而非限制性的。熟悉此項技術者應顯而易見，可在不背離本發明之精神及範疇之情形下在形式上及細節上對本發明做出各種改變及修改。
本發明之實施例係關於在具有一或多個整合量測工具之一樣品搬送裝置(例如，一FOUP)內執行樣品之量測測量。就此而言，一FOUP中量測系統可在FOUP之一內部部分內對樣品執行量測測量。本文中應注意，出於本發明之目的，可互換地使用樣品搬送裝置及前開式晶圓傳送盒(FOUP)。
本文中認識到，通常使用專用量測工具執行半導體量測。因此，樣品通常必須傳送至量測工具或自量測工具傳送(例如，藉由FOUP)，以便執行相關聯量測測量，此可負面地影響操作輸送量。舉例而言，與一測量相關聯之一時間成本可不僅包含藉由一量測工具執行一測量所需之時間，亦包含一樣品進出一FOUP之裝載時間及往返量測工具之轉變時間。因此，可藉由平衡與測量相關聯之時間成本與測量之值(例如，效用)來判定對一樣品之測量頻率及/或由一特定量測工具測量之樣品數目。出於此緣故，量測通常限於與關鍵程序步驟相關聯之高精度測量。
本發明之實施例係關於在一FOUP內執行樣品之量測測量以減少與量測測量相關聯之時間成本。可以諸多方式利用此經減少時間成本來增加一半導體程序流程之輸送量及/或效能。舉例而言，FOUP中量測可由一或多個獨立式量測工具代替量測。就此而言，可在無需將一樣品裝載至一獨立式量測工具中之情形下在程序步驟之間執行一或多個量測測量，此可提供實質時間成本節省。藉助於另一實例，FOUP中量測可藉助獨立式量測工具來互補量測。就此而言，FOUP中量測可以最小至無時間成本來促進額外量測測量。舉例而言，量測測量可在一樣品原本係閑置時(例如，當在一緩衝站上時)執行。藉助於一其他實例，FOUP中量測可用於確保來自一獨立式工具之測量與使用一互補技術之測量之相關性。
FOUP中量測可額外提供有效篩選及/或監視功能。舉例而言，FOUP中量測可促進樣品之快速篩選，此可互補或代替額外量測步驟。舉例而言，FOUP中量測可用以識別離群值及/或旗標樣品用於藉助一專用工具之額外測量。藉助於另一實例，FOUP中量測可針對工具資格、安裝後檢查、快速可重複性監視、工具對工具匹配或諸如此類促進對處理工具之監視。此外，FOUP中量測可藉由識別用於檢驗或修理之處理工具來執行預防性維護(PM)。
根據本發明之一或多個實施例，可以多種方式將量測工具(例如，適合於執行量測、儲存結果、經傳輸之相關聯資料或諸如此類之組件之子系統)整合至一FOUP中。在某些實施例中，可將一FOUP中量測工具在結構上整合至一FOUP中。就此而言，可定製設計一FOUP以提供樣品量測測量。
額外實施例係關於一種FOUP中量測工具，其具有經定大 小以嵌入至一標準化FOUP中之組件。舉例而言，一FOUP通常可包含適合於固定樣品之衆多鰭狀物。因此，一FOUP中量測工具可具有經定大小以與一標準化FOUP之鰭狀物整合且由該鰭狀物固定之特徵。此外，在某些實施例中，可將提供不同測量之FOUP中量測工具可互換地安裝至FOUP中以在一特定程序流程中提供所期望測量。此外，一FOUP可包含任何數目個FOUP中量測工具以執行任何數目個量測測量。
一FOUP中量測工具可併入有多種測量技術，諸如但不限於光學成像、反射量測、光譜反射量測、橢圓偏光或光譜橢圓偏光測量。此外，一FOUP中量測工具可基於以下各項測量技術之任一組合來提供任何所期望類型之量測測量，諸如但不限於：樣品成像、膜性質之表徵、參數測量、組合物測量、臨界尺寸(CD)判定或缺陷檢驗。可在樣品上之任何數目個位置處額外提供此等測量以提供基於位置之量測。
可藉助配備在任何適合位置處之一FOUP來執行FOUP中量測。舉例而言，可在配備在一專用量測裝載埠、任何處理工具之一裝載埠、一緩衝器系統或諸如此類上之一FOUP上執行FOUP中量測。此外，可在一FOUP係靜止或在運動時執行FOUP中量測。
可經由多個構件將藉由FOUP中量測產生之量測資料提供至外部組件(例如，一外部控制器)。在某些實施例中，一FOUP中量測工具包含適合於經由任何有線或無線協定傳輸量測資料之一通信子系統。舉例而言，一FOUP中量測工具可經組態以在產生資料時或在指定時間將資料直接傳輸至一外部控制器。藉助於另一實例，一FOUP中量測工具可經組態以將資料傳輸至一專用接收器(例如，一專用裝載埠)，該專用接收器可繼而將資料提供至一外部控制器。
現參考圖1至圖4，更詳細闡述用於FOUP中量測之系統及方法。
圖1係根據本發明之一或多個實施例之一FOUP中量測系統100之一概念性視圖。
在一項實施例中，一FOUP中量測系統100包含一量測子系統102，用於對一或多個樣品執行量測。量測子系統102可包含此項技術中已知之適合於提供與一樣品上之量測目標相關聯之量測信號之任何類型之量測系統。在一項實施例中，量測子系統102經組態以提供指示一量測目標在一或多個波長處之一或多個光學性質(例如，一或多個色散參數及諸如此類)之信號。舉例而言，量測子系統102可包含但不限於一光譜儀、具有一或多個照射角度之一光譜橢圓偏光儀、用於測量米勒(Mueller)矩陣元素(例如，使用旋轉補償器)之一光譜橢圓偏光儀、一單波長橢圓偏光儀、一角度解析橢圓偏光儀(例如，一光束輪廓橢圓偏光儀)、一光譜反射計、一單波長反射計、一角度解析反射計(例如，一光束輪廓反射計)、一成像系統、一光瞳成像系統、一光譜成像系統或一散射計。在一項實施例中，量測子系統102包含一基於影像之量測工具以基於一樣品之一或多個影像之產生而測量量測資料。
在另一實施例中，一FOUP中量測系統100包含一通信子系統104，用於與一樣品之內部或外部之組件通信。舉例而言，通信子系統104可接收用於量測子系統102之檢驗變因。藉助於另一實例，通信子系統104可將由量測子系統102產生之量測資料傳輸至一或多個額外組件。通信子系統104可包含使用此項技術中已知之有線或無線協定之任一組合來提供通信之組件，諸如但不限於一WiFi協定、一藍芽協定、一藍芽低 能量(BLE)協定或一乙太網路協定。舉例而言，通信子系統104可包含但不限於一或多個天線，用於傳輸及/或接收資料；及一或多個驅動器，用於將資料轉換為適合於由一或多個天線傳輸或接收之信號及/或自該等信號轉換資料。藉助於另一實例，通信子系統104可包含用於分析、加密/解密資料或以其他方式處理資料之電路。
在另一實施例中，FOUP中量測系統100包含一控制器106。在另一實施例中，控制器106包含一或多個處理器108，其等經組態以執行維持在一記憶體媒體110(例如，記憶體)上之程式指令。就此而言，控制器106之一或多個處理器108可執行本發明通篇中所闡述之各種程序步驟中之任一步驟。此外，記憶體媒體110可儲存任何類型之資料以供FOUP中量測系統100之任何組件使用。舉例而言，記憶體媒體110可儲存用於量測子系統102之變因、由量測子系統102產生之量測資料或諸如此類。
一控制器106之一或多個處理器108可包含此項技術中已知之任何處理元件。在此意義上，一或多個處理器108可包含經組態以執行演算法及/或指令之任何微處理器類型之裝置。在一項實施例中，一或多個處理器108可由經組態以執行經組態以如本發明通篇中所闡述來操作FOUP中量測系統100之一程式的一桌上型電腦、大型電腦系統、工作站、影像電腦、幷行處理器或任何其他電腦系統(例如，經網路連線之電腦)組成。進一步認識到，術語「處理器」可寬泛地定義為囊括具有執行來自一非暫時性記憶體媒體110之程式指令之一或多個處理元件之任何裝置。
記憶體媒體110可包含此項技術中已知之適用於儲存由相 關聯之一或多個處理器108執行之程式指令之任何儲存媒體。舉例而言，記憶體媒體110可包含一非暫時性記憶體媒體。藉助於另一實例，記憶體媒體110可包含但不限於一唯讀記憶體、一隨機存取記憶體、一磁性或光學記憶體裝置(例如，磁碟)、一磁帶、一固態磁碟機及諸如此類。進一步注意，記憶體媒體110可裝納於具有一或多個處理器108之一共同控制器殼體中。在一項實施例中，記憶體媒體110可相對於一或多個處理器108及控制器106之實體位置而遠端定位。舉例而言，控制器106之一或多個處理器108可存取經由一網路(例如，網際網路、內部網路及諸如此類)可存取之一遠端記憶體(例如，伺服器)。因此，以上闡述不應解釋為對本發明之一限制，而是僅為一圖解說明。
此外，控制器106可包含裝納於一共同殼體中或多個殼體內之一或多個控制器。此外，控制器106可經整合及/或執行FOUP中量測系統100中任何組件之功能。舉例而言，通信子系統104可至少部分地整合至控制器106中使得控制器106執行本文中所闡述之通信子系統104之操作中之至少某些者。舉例而言，控制器106可執行諸如但不限於由通信子系統104傳輸或接收之資料之分析、加密、解密或額外處理之任務。
在任何程序步驟後可將由FOUP中量測系統100產生之量測資料傳送至額外組件或控制器。在一項實施例中，量測資料係在其產生時即時地自FOUP中量測系統100傳輸。在另一實施例中，量測資料係在一或多個測量完成後自FOUP中量測系統100傳輸。在另一實施例中，量測資料係在FOUP放置於一所選擇位置(例如，一所選擇裝載埠)中時自FOUP中量測系統100傳輸。舉例而言，一程序線可包含適合於接收或觸發來自一FOUP中量測系統之資料傳送之裝載埠(例如，在所選擇處理工具、緩衝 站、獨立式裝載埠或諸如此類上)。在一項實施例中，一或多個裝載埠包含資料接收系統(例如，天線、乙太網路埠或諸如此類)。因此，將一FOUP放置在裝載埠(例如，藉助一自動化處置系統)上可觸發自FOUP中量測系統100至裝載埠或一額外裝置之資料傳送。
FOUP中量測系統100可在任何類型之樣品搬送裝置(例如，FOUP)內提供樣品量測。此外，可以任何程度之持久性將FOUP中量測系統100整合至一FOUP中。
在一項實施例中，一FOUP中量測系統100包含可互換地嵌入及/或移除至一FOUP中之一獨立式單元。就此而言，FOUP中量測系統100可在任何類型之FOUP內執行樣品量測。舉例而言，FOUP中量測系統100可在一現成FOUP、一定製FOUP或諸如此類內執行樣品量測。
一FOUP中量測系統100可經組態以包含任何數目個內部組件之例項，諸如但不限於量測子系統102或通信子系統104。舉例而言，一FOUP中量測系統100可包含任何數目個量測子系統102，用於對一FOUP內之任何數目個樣品執行測量。此外，多個量測子系統102可執行但不需要執行不同類型之測量，諸如但不限於影像、任何類型之反射率測量或任何類型之橢圓偏光測量。就此而言，FOUP中量測系統100可為量測子系統102提供共用資源。舉例而言，記憶體媒體110可儲存與多個量測子系統102相關聯之變因及/或量測資料，通信子系統104可傳輸及/或接收與多個量測子系統102相關聯之量測資料，或諸如此類。
藉助於另一實例，一FOUP中量測系統100可包含多個通信子系統104。在一項例項中，一FOUP中量測系統100可含有用於一或多個量測子系統102之一專用通信子系統104。就此而言，與不同量測子系統 102相關聯之資料可導向不同外部組件。在另一例項中，一FOUP中量測系統100可含有用於經由不同協定通信之不同通信子系統104。
此外，任何數目個FOUP中量測系統100可整合至一單個FOUP中。舉例而言，一FOUP可包含用於對任何數目個樣品執行測量之一個、兩個、三個或更多個FOUP中量測系統100。
圖2係根據本發明之一或多個實施例具有用於嵌入至一FOUP 200中之一或多個可互換組件之一FOUP中量測系統100之一輪廓圖。在一項實施例中，一FOUP 200包含一外殼202，其為一或多個樣品204提供一外殼。FOUP 200可因此為樣品204之搬送提供一保護性環境。FOUP 200可進一步提供一清潔環境，其中大氣及微粒係可控制的。
在另一實施例中，FOUP 200包含適合於固定物項(諸如但不限於樣品204)之一或多個儲存特徵206。一FOUP 200可併入有此項技術中已知之任何類型之儲存特徵，諸如但不限於槽、架或鰭狀物。此外，儲存特徵206可接觸樣品204之任何部分。舉例而言，如圖2中所圖解說明，FOUP 200包含僅接觸樣品204之邊緣部分之儲存特徵206。
在另一實施例中，FOUP 200包含一或多個耦合特徵208(例如，在外殼202上)，用於耦合至額外組件，諸如但不限於一自動化處置系統、一工具之一裝載埠或一緩衝站之一裝載埠。
在一項實施例中，一FOUP中量測系統100包含用於包封及固定內部組件之至少一個殼體210。舉例而言，在圖2中圖解說明之FOUP中量測系統100包含用於固定各種相關聯組件之一第一殼體210a、一第二殼體210b及一第三殼體210c。在一項實施例中，第一殼體210a包含一第一量測子系統102，用於執行一第一樣品204a之量測測量；及一第二量測 子系統102，用於執行一第二樣品204b之量測測量。第三殼體210c可包含FOUP中量測系統100之任何額外組件，諸如但不限於通信子系統104或記憶體媒體110之至少一部分。此外，FOUP中量測系統100可包含一控制器106，其散布在殼體210a-c之任一組合之間。
然而，應理解，一FOUP中量測系統100通常可具有任何大小、形狀或數目之組件(例如，殼體210)，該等組件適合於與一FOUP 200整合且對一FOUP 200內之至少一個樣品204執行量測測量。此外，一殼體210之相對大小可取决於待執行測量之類型及含納於殼體210內之相關聯組件。舉例而言，第三殼體210c在圖2中展示為具有與第一及第二殼體210a-b不同之一大小。
一FOUP中量測系統100可以任何位準之持久性與一FOUP整合。在一項實施例中，如圖2中所圖解說明，一FOUP中量測系統100可包含一或多個殼體耦合特徵212，其等經定大小且經定位以與FOUP 200之儲存特徵206整合或以其他方式耦合至FOUP 200之儲存特徵206。就此而言，一殼體210可獨立於任何特定FOUP 200且可被選擇性地嵌入或自任何適合FOUP 200移除。一FOUP中量測系統100或其部分可因此經定大小以與儲存特徵206耦合從而將殼體210固定於FOUP 200內。包含殼體耦合特徵212之一殼體210可因此選擇性地定位於一FOUP 200內之任何適合位置處。在另一實施例中，儘管未展示，但一FOUP中量測系統100被永久性地整合至一FOUP中。就此而言，一FOUP可包含FOUP中量測系統100之各種組件以提供對FOUP內之樣品204之量測。
一FOUP中量測系統100可放置於距待表徵之一樣品之任何距離處。在一項實施例中，在一測量期間，一樣品係直接與一FOUP中量 測系統100接觸。可藉由任何方法將樣品放置成直接與FOUP中量測系統100之一組件接觸。在一項例項中，可藉由一材料處置系統將樣品放置成直接與FOUP中量測系統100接觸。舉例而言，第一樣品204a展示為直接放置在第一殼體210a上。在另一例項中，儘管未展示，但FOUP中量測系統100可包含一可調整載台以與由儲存特徵206固定之一樣品接觸。在另一實施例中，如圖2中所圖解說明，第二樣品204b可與FOUP中量測系統100實體分離用於一非接觸測量。舉例而言，第二樣品204b係位於與第二殼體210b不同之一儲存特徵206(例如，一不同槽、擱架、鰭狀物或諸如此類)上。就此而言，第一殼體210a與第一樣品204a之間之分離距離可至少部分地基於其等之間之儲存特徵206之數目及大小。此外，FOUP中量測系統100可包含一或多個可調整組件以調整至一樣品(例如，樣品204a-b)之距離。
現參考圖3，根據本發明之一或多個實施例展示一量測子系統102之一概念性視圖。舉例而言，量測子系統102之組件可併入至FOUP中量測系統100之一或多個殼體210中或直接整合至一FOUP(例如，圖2中所圖解說明之FOUP 200)中。
在一項實施例中，量測子系統102包含一照射源302以產生一照射光束304。照射光束304可包含光之一或多個所選擇波長，包含但不限於紫外光(UV)輻射、可見光輻射或紅外光(IR)輻射。
在一項實施例中，照射源302包含一雷射源。舉例而言，照射源302可包含但不限於一或多個窄頻帶雷射源、一或多個寬頻帶雷射源、一或多個超連續雷射源、一或多個白光雷射源或諸如此類。此外，照射源302可包含此項技術中已知之任何類型之雷射源，包含但不限於一個 二極體雷射源或一個二極體泵激雷射源。在另一實施例中，照射源302包含一燈源。藉助於另一實例，照射源302可包含但不限於一弧光燈、一放電燈、一無電極燈及諸如此類。就此而言，照射源302可提供具有低相干性(例如，低空間相干性及/或時間相干性)之一照射光束304。
在另一實施例中，照射源302提供一可調諧照射光束304。舉例而言，照射源302可包含一可調諧照射源(例如，一或多個可調諧雷射及諸如此類)。藉助於另一實例，照射源302可包含耦合至一可調諧濾光器之一寬頻帶照射源。
照射源302可進一步提供具有任何時間輪廓之一照射光束304。舉例而言，照射光束304可具有一連續時間輪廓、一經調變時間輪廓、一脉衝時間輪廓或諸如此類。
在另一實施例中，照射源302經由一照射路徑306將照射光束304引導至一樣品204且經由一收集路徑310收集自樣品發出之光(例如，所收集光308)。所收集光308可包含回應於入射照射光束304而產生之來自樣品204之光之任一組合，諸如但不限於樣品204之經反射光、經散射光、經繞射光或發光。
在一項實施例中，照射路徑306可包含一照射聚焦元件312，以將照射光束304聚焦至樣品204上。照射路徑306可包含一或多個照射光束調節組件314，其等適合於修改及/或調節照射光束304。舉例而言，一或多個照射光束調節組件314可包含但不限於一或多個偏光器、一或多個濾光器、一或多個光束分裂器、一或多個變迹器、或者一或多個光束整形器、一或多個擴散器、一或多個均化器或者一或多個透鏡。
在另一實施例中，收集路徑310可包含一收集聚焦元件 316，以擷取來自樣品204之所收集光308。在另一實施例中，儘管未展示，但量測子系統102包含一光束分裂器，其經定向使得一物鏡可同時將照射光束304引導至樣品204並擷取自樣品204發出之所收集光308。
在另一實施例中，FOUP中量測系統100包含一偵測器318，其經組態以經由收集路徑310偵測自樣品204發出之所收集光308之至少一部分。偵測器318可包含此項技術中已知之適合於測量自樣品204接收之照射之任何類型之光學偵測器。舉例而言，一偵測器318可包含但不限於一CCD偵測器、一CMOS偵測器、一TDI偵測器、一光電倍增管(PMT)、一雪崩光電二極體(APD)及諸如此類。在另一實施例中，一偵測器318可包含適合於識別自樣品204發出之輻射之波長之一光譜偵測器。
收集路徑310可進一步包含任何數目個收集光束調節元件320，以引導及/或修改由收集聚焦元件316收集之照射，收集聚焦元件316包含但不限於一或多個透鏡、一或多個濾光器、一或多個偏光器或者一或多個相位板。
在另一實施例中，圖3中所繪示之量測子系統102可促進樣品204及/或一個以上照射源302(例如，耦合至一或多個額外偵測器318)之多角度照射。就此而言，圖3中所繪示之量測子系統102可執行多個量測測量。在另一實施例中，量測子系統102可包含多個偵測器318以藉由量測子系統102來促進多個量測測量(例如，多個量測工具)。樣品204可包含多個量測子系統102(例如，在一單個殼體210或多個殼體210中)。在另一實施例中，量測子系統102可包含適合於提供多個量測類型之測量之組件。
在另一實施例中，儘管未展示，但量測子系統102之組件 中之至少某些者係可調整的。舉例而言，量測子系統102之一或多個組件可係可調整的以提供至位於一FOUP(例如，FOUP 200)內之一既定位置處之一樣品204之對準。藉助於另一實例，量測子系統102之一或多個組件可係可調整的以提供至樣品204上之一所選擇位置之對準。
在一項實施例中，量測子系統102包含一成像工具。舉例而言，偵測器318可包含一多像素偵測裝置，諸如但不限於一CCD偵測器、一CMOS偵測器或一TDI偵測器。此外，偵測器318可以任何所選擇解析度或色彩格式來提供影像。舉例而言，偵測器318可產生具有任何色彩圖(例如，RGB、CMYK或諸如此類)之二進制影像、灰度影像或全色影像。
量測子系統102可產生與來自樣品204之所收集光308相關聯之任何類型之影像。在一項實施例中，量測子系統102產生樣品204之一表面及/或子表面層之一或多個影像。舉例而言，量測子系統102可產生一未經處理樣品204之一或多個影像。藉助於另一實例，量測子系統102可產生在一樣品204之一或多個層上製作之特徵之一或多個影像。在另一實施例中，量測子系統102產生一光瞳平面之一或多個影像。就此而言，量測子系統102可表徵所收集光308自樣品204發出之角度。
此外，量測子系統102(例如，經由控制器106)可將樣品204上不同位置之影像拼接在一起以產生一或多個複合影像。就此而言，量測子系統102可將樣品204之任何所選擇部分或若干部分成像。在一項實施例中，量測子系統102將樣品204之一整個表面(或樣品204之包含經製作之特徵之一作用區)成像。在另一實施例中，量測子系統102將樣品204之一所選擇部分成像。本文中認識到，量測子系統102之一測量(及相 關聯輸送量)之獲取時間可表示各種因素之間之一取捨，該等因素諸如但不限於經成像之樣品204之空間廣度、影像解析度、影像品質或諸如此類。因此，量測子系統102可經調整以提供此等因素之一所期望平衡。
量測子系統102可使用此項技術中已知之任何成像技術來產生影像，諸如但不限於亮場成像、暗場成像、相位反差成像、差別干擾反差成像或諾馬斯基(Nomarski)成像。因此，量測子系統102可在照射路徑306或收集路徑310之任一組合中提供光圈、相位板、偏光器及諸如此類之任一所選擇組合以使用任何所選擇成像技術來提供影像。
在另一實施例中，量測子系統102包含一反射量測及/或一橢圓偏光工具以基於藉由樣品204之任何波長或波長組合之光之反射來表徵一樣品204。就此而言，量測子系統102可包含光譜濾光器、偏光器、相位板或補償器之任一組合以執行任何所選擇測量，包含但不限於單波長反射量測、光譜反射量測、角度解析反射量測、單波長橢圓偏光、光譜橢圓偏光或角度解析橢圓偏光。
在另一實施例中，量測子系統102(例如，經由控制器106)利用量測技術之任一組合來產生與樣品204相關聯之資料。此外，可在跨越樣品204之多個位置處產生此資料。舉例而言，量測子系統102可利用一或多種量測技術來表徵一或多個膜層之光學性質及/或組合物資訊。藉助於另一實例，量測子系統102可利用一或多種量測技術來測量一或多個層上之經製作特徵之大小、形狀及/或定向。舉例而言，量測子系統102可執行臨界尺寸(CD)量測。藉助於一其他實例，量測子系統102可利用一或多種量測技術來偵測及/或分類一經處理或未經處理樣品204上之一或多個缺陷。
圖4係根據本發明之一或多個實施例圖解說明在用於FOUP中量測之一方法400中執行之步驟之一流程圖。申請者注意到，本文中先前在FOUP中量測系統100之內容脉絡中所闡述之實施例及使能技術應解釋為方法400之延伸。然而，進一步注意到，方法400不限於FOUP中量測系統100之架構。
在一項實施例中，方法400包含藉助一處理工具對一樣品執行一程序步驟之步驟402。舉例而言，步驟402可包含但不限於一材料沈積步驟、一微影步驟、一蝕刻步驟、一化學機械平坦化(CMP)步驟。藉助於另一實例，步驟402可包含採用一獨立式量測工具之一量測步驟，諸如但不限於一疊對量測工具、一臨界尺寸量測工具或一檢驗工具。
在另一實施例中，方法400包含將樣品嵌入至一樣品搬送裝置(例如，一FOUP)中之步驟404。本文中認識到，FOUP通常用於在一半導體製作程序中之各種程序步驟之間搬送及/或儲存樣品。就此而言，FOUP可提供搬送樣品之一固定構件以防止破裂。此外，FOUP可提供及/或維持一清潔環境以保護樣品免受微粒或其他污染源。
在一項實施例中，方法400包含藉助樣品搬送裝置(例如，一FOUP)內之一量測單元來產生樣品之量測資料之步驟406。
在另一實施例中，FOUP包含至少一個量測單元，其經組態以在FOUP內對樣品執行量測測量。量測單元(例如，圖1至圖3中所圖解說明之一FOUP中量測系統100)可對樣品執行任何數目個量測測量。此外，量測單元可利用此項技術中已知之任何量測技術，諸如但不限於光學成像、反射量測、光譜反射量測、橢圓偏光或光譜橢圓偏光測量。
在另一實施例中，方法可包含基於來自步驟406之量測資 料之一或多個資料處理步驟。舉例而言，方法可包含判定樣品上一或多個膜之一膜厚度。藉助於另一實例，方法可包含判定樣品上一或多個膜之一組合物。藉助於另一實例，方法可包含判定樣品上一或多個特徵之一大小、形狀或定向。藉助於一其他實例，方法可包含識別及/或分類樣品上之一或多個缺陷。
在另一實施例中，方法400包含基於來自樣品搬送裝置之量測資料而控制處理工具或一額外處理工具中之至少一者之一或多個控制參數之步驟408。舉例而言，可將量測資料(或經處理量測資料)作為回饋資料提供至先前已處理樣品之一或多個處理工具。就此而言，一或多個處理工具之操作參數可因此經修改用於處理相同批次或不同批次內之額外樣品(一或多個程序)以減輕程序變化。藉助於另一實例，可將量測資料(或經處理量測資料)作為前饋資料提供至一或多個處理工具。就此而言，一或多個處理工具之操作參數可因此經修改用於在未來步驟中處理相同樣品以減輕先前步驟上之任何所測量程序變化。
在另一實施例中，來自FOUP中量測之量測資料可用作一篩選量測步驟。舉例而言，FOUP中量測可用於識別程序離群值。含有離群值之樣品可接著自生產移除或路由至一或多個額外程序或量測步驟。藉助於另一實例，FOUP中量測可用作一第一階段量測步驟。就此而言，FOUP中量測可用於判定何時需要額外量測(可能具有較由FOUP中量測系統提供的更高之一解析度或品質)。
在另一實施例中，方法可包含利用與一或多個樣品相關聯之量測資料來表徵及/或控制處理工具。舉例而言，量測資料(或隨時間之彙總量測資料)可經利用作為一或多個處理工具之診斷資料。就此而言， 在對一程序線之輸送量幾乎沒有至沒有影響之情形下，可藉由FOUP中量測來監視處理工具。診斷資料可然後用於提供工具資格、安裝後監視、運行時間監視、工具對工具匹配或預防性維護建議。
本文中所闡述之標的物有時圖解說明含納於其他組件內或與其他組件連接之不同組件。應理解，此等所繪示架構僅係實例性的，且事實上可實施達成相同功能性之諸多其他架構。在一概念意義上，達成相同功能性之任一組件配置係有效地「相關聯」使得達成所期望功能性。因此，可將本文中經組合以達成一特定功能性之任何兩個組件視為彼此「相關聯」使得達成所期望功能性，而無論架構或中間組件如何。同樣地，如此相關聯之任何兩個組件亦可被視為彼此「連接」或「耦合」以達成所期望功能性，且能够如此相關聯之任何兩個組件亦可被視為彼此「可耦合的」以達成所期望功能性。可耦合之具體實例包含但不限於可實體上交互及/或實體上交互之組件及/或可以無線方式交互及/或以無線方式交互之組件及/或可邏輯上交互及/或邏輯上交互之組件。
相信，將藉由前述闡述理解本發明及其附帶優點中之諸多優點，且將明瞭可在不背離所揭示標的物或不犧牲所有其材料優點之情形下在組件之形式、構造及配置方面做出各種改變。所闡述之形式僅係闡釋性的，且所附申請專利範圍之意圖係囊括幷包含此等改變。此外，應理解，本發明由所附申請專利範圍界定。
102:量測子系統/第一量測子系統/第二量測子系統
106:控制器
108:處理器
110:記憶體媒體/非暫時性記憶體媒體
204:樣品/未經處理樣品/經處理樣品
302:照射源
304:照射光束/可調諧照射光束/入射照射光束
306:照射路徑
308:所收集光
310:收集路徑
312:照射聚焦元件
314:照射光束調節組件
316:收集聚焦元件
318:偵測器/額外偵測器
320:收集光束調節元件

Claims (39)

  1. 一種量測系統，其包括：一或多個殼體，其等經組態以可互換地定位於一組樣品儲存特徵內，該組樣品儲存特徵用於在一移動式樣品搬送裝置之一內部腔中固定二或多個樣品，其中該移動式樣品搬送裝置包含一外殼以完全封閉(enclose)該組樣品儲存特徵及該一或多個殼體，其中該移動式樣品搬送裝置經組態以安裝至一處理工具或一緩衝站中之至少一者之一裝載埠；一照射源，其在該一或多個殼體中之一者內；一或多個照射光學器件，其等在該一或多個殼體中之一者內，該一或多個照射光學器件進一步經組態以將照射自該照射源引導至位於該樣品搬送裝置之該內部腔中之該組樣品儲存特徵內之一樣品；一或多個收集光學器件，其等在該一或多個殼體中之一者內，該一或多個收集光學器件進一步經組態以回應於來自該照射源之該照射而自該樣品收集光；及一或多個偵測器，其等在該一或多個殼體中之一者內，該一或多個偵測器經組態以基於由該一或多個收集光學器件收集之該光之至少一部分而產生量測資料。
  2. 如請求項1之量測系統，其中該樣品搬送裝置包括：一前開式晶圓傳送盒。
  3. 如請求項1之量測系統，其進一步包括： 一資料儲存裝置，其用以儲存該量測資料。
  4. 如請求項3之量測系統，其進一步包括：一資料傳輸器，其用以自該資料儲存裝置傳輸該量測資料。
  5. 如請求項4之量測系統，其中該資料傳輸器包括：一無線傳輸器或一有線傳輸器中之至少一者。
  6. 如請求項5之量測系統，其中當外殼耦合至該裝載埠時，該資料傳輸器將該量測資料傳輸至該裝載埠。
  7. 如請求項1之量測系統，其進一步包括：一資料接收器，其包含至少一天線以自一外部源接收資料。
  8. 如請求項7之量測系統，其中由該外部源接收之該資料包括：一或多個控制指令，用於以下各項中之至少一者：該照射源、該一或多個照射光學器件、該一或多個收集光學器件或者該一或多個偵測器。
  9. 如請求項1之量測系統，其中該量測資料包括：該樣品之一或多個影像。
  10. 如請求項1之量測系統，其中該量測資料包括：該樣品之反射量測資料。
  11. 如請求項10之量測系統，其中該反射量測資料包括：該樣品之光譜反射量測資料。
  12. 如請求項1之量測系統，其中該量測資料包括：該樣品之橢圓偏光資料。
  13. 如請求項12之量測系統，其中該橢圓偏光資料包括：該樣品之光譜橢圓偏光資料。
  14. 如請求項1之量測系統，其中該量測資料包括：該樣品之缺陷檢驗資料。
  15. 如請求項1之量測系統，其進一步包括：一控制器，其通信地耦合至至少該一或多個偵測器，該控制器包含一或多個處理器，經組態以致使該一或多個處理器：判定以下各項中之至少一者：該樣品上一或多個膜之一膜厚度、該樣品上一或多個膜之一組合物或該樣品上一或多個特徵之尺寸。
  16. 如請求項1之量測系統，其進一步包括：一控制器，其通信地耦合至至少該一或多個偵測器，該控制器包含一或多個處理器，經組態以致使該一或多個處理器：將該量測資料作為回饋資料或前饋資料中之至少一者而提供至一 或多個處理工具。
  17. 如請求項1之量測系統，其進一步包括：一控制器，其通信地耦合至至少該一或多個偵測器，該控制器包含一或多個處理器，經組態以致使該一或多個處理器：將該量測資料作為與一或多個處理工具相關聯之診斷資料而提供。
  18. 如請求項17之量測系統，其中該一或多個處理器進一步經組態以致使該一或多個處理器：將該診斷資料提供至一電子製造服務。
  19. 如請求項1之量測系統，其進一步包括：一控制器，其通信地耦合至至少該一或多個偵測器，該控制器包含一或多個處理器，經組態以致使該一或多個處理器：識別該樣品上之一或多個缺陷。
  20. 如請求項1之量測系統，其進一步包括：一控制器，其通信地耦合至至少該一或多個偵測器，該控制器包含一或多個處理器，經組態以致使該一或多個處理器：分類該樣品上之一或多個缺陷。
  21. 如請求項1之量測系統，其中該量測資料包括： 來自該樣品上之一或多個位置之位置特定資料。
  22. 一種樣品搬送裝置，其包括：一移動式外殼，其經組態以安裝至一處理工具或一緩衝站中之至少一者之一裝載埠；一組樣品儲存特徵，其等在該移動式外殼內，用於在該移動式外殼中固定一或多個樣品；一或多個量測工具，其等定位在該組樣品儲存特徵內，以產生該一或多個樣品中之至少一者之量測資料，其中該移動式外殼完全封閉該一或多個樣品及該一或多個量測工具；及一資料傳輸器，以自該一或多個量測工具傳輸該量測資料。
  23. 如請求項22之樣品搬送裝置，其中該移動式外殼包括：一前開式晶圓傳送盒。
  24. 如請求項22之樣品搬送裝置，其中該一或多個量測工具散布在該移動式外殼中之一或多個殼體當中。
  25. 如請求項24之樣品搬送裝置，其中該一或多個殼體可自該移動式外殼拆離。
  26. 如請求項22之樣品搬送裝置，其中該一或多個量測工具中之至少一者包括： 一照射源，其經組態以將照射引導至該一或多個樣品中之一樣品；收集光學器件，其用以回應於來自該照射源之該照射而自該樣品收集光；及一或多個偵測器，其等經組態以基於自該樣品收集之該光產生該量測資料。
  27. 如請求項26之樣品搬送裝置，其中該一或多個量測工具中之至少一者包括：一光學成像系統，其經組態以在該移動式外殼中產生該一或多個樣品中之至少一者之一或多個影像。
  28. 如請求項26之樣品搬送裝置，其中該一或多個量測工具中之至少一者包括：一反射量測系統，其用以使用來自該照射源之一或多個波長來產生該一或多個樣品中之至少一者之反射量測資料。
  29. 如請求項26之樣品搬送裝置，其中該一或多個量測工具中之至少一者包括：一橢圓偏光技術系統，其用以使用來自該照射源之一或多個波長來產生該一或多個樣品中之至少一者之橢圓偏光資料。
  30. 如請求項22之樣品搬送裝置，其中該一或多個量測工具中之至少一者包括： 一缺陷檢驗系統，其用以在該移動式外殼中識別該一或多個樣品中之一樣品上之一或多個缺陷。
  31. 如請求項22之樣品搬送裝置，其中該一或多個量測工具包括：兩個或更多個量測工具。
  32. 如請求項26之樣品搬送裝置，其進一步包括：一控制器，其通信地耦合至至少該一或多個偵測器，該控制器包含一或多個處理器，經組態以致使該一或多個處理器：判定以下各項中之至少一者：該一或多個樣品中之一樣品上一或多個膜之一膜厚度、該樣品上一或多個膜之一組合物或該樣品上一或多個特徵之尺寸。
  33. 如請求項26之樣品搬送裝置，其進一步包括：一控制器，其通信地耦合至至少該一或多個偵測器，該控制器包含一或多個處理器，經組態以致使該一或多個處理器：將該量測資料作為回饋資料或前饋資料中之至少一者而提供至一或多個處理工具。
  34. 如請求項26之樣品搬送裝置，其進一步包括：一控制器，其通信地耦合至至少該一或多個偵測器，該控制器包含一或多個處理器，經組態以致使該一或多個處理器：將該量測資料作為與一或多個處理工具相關聯之診斷資料而提 供。
  35. 如請求項22之樣品搬送裝置，其中該資料傳輸器包括：一有線傳輸器或一無線傳輸器中之至少一者。
  36. 如請求項22之樣品搬送裝置，其中當該移動式外殼耦合至該裝載埠時，該資料傳輸器將該量測資料傳輸至該裝載埠。
  37. 如請求項22之樣品搬送裝置，其中該移動式外殼包含一或多個組件，以與一自動化處置系統耦合用於搬送。
  38. 一種量測方法，其包括：藉助一第一處理工具對一樣品執行一程序步驟；將該樣品嵌入至一組樣品儲存特徵中，以用於在一移動式樣品搬送裝置之一內部腔中固定二或多個樣品；將該樣品搬送至該移動式樣品搬送裝置中之一第二處理工具；藉助定位於一或多個殼體內之一量測工具來產生該樣品之量測資料，該一或多個殼體經組態以可互換地定位於該移動式樣品搬送裝置中之該組樣品儲存特徵內，其中該移動式樣品搬送裝置完全封閉該樣品及該量測工具；及基於來自該移動式樣品搬送裝置之該量測資料而控制該第二處理工具之一或多個控制參數。
  39. 如請求項38之量測方法，其進一步包括：藉助作為回饋資料或前饋資料中之至少一者之該量測資料來控制該第一處理工具之一或多個控制參數。
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