用于集成的多用途光学对准的系统和方法技术方案

提供了一种用于半导体处理系统中的光学对准系统。该光学对准系统包括晶片夹具，其具有集成在该晶片夹具的顶表面中的对准部件。除此之外，能够将光信号发射到对准部件上的光束形成系统设置在晶片夹具上。还包括能检测发射到对准部件上的光信号的幅度的检测器。在一个方面中，对准部件可以是使光信号的一部分反射回光束检测器的反射式对准部件。在另一方面中，对准部件是能够允许光信号的一部分穿过晶片夹具到达检测器的透射式对准部件。在该方面中，检测器可以设置在晶片夹具下方。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及光学对准，更具体的说，涉及用于基于干涉测量和反射计的终点和光学计量系统的集成多用途光学对准。
技术介绍
在诸如集成电路或平板显示器之类的半导体器件的制造过程中，衬底(例如晶片或玻璃面板)可以在等离子体处理腔室中来处理。处理可包括在衬底上淀积材料层和选择性刻蚀淀积层。为了制备用于刻蚀的层，一般用适当的光致抗蚀剂或硬掩模掩蔽衬底表面。在刻蚀期间，等离子体由适当的刻蚀剂源气体形成，以便刻蚀穿过未被掩模保护的区域。一旦确定目标层被刻蚀通过或已达到预定厚度，则终止刻蚀。这种刻蚀终止一般称为刻蚀“终点”。本领域中已经采用多种技术来决定何时终止刻蚀。例如，在干涉测量法中，监测反射离开衬底的光束，并且通过计数该反射束的幅度的最大值和最小值或根据信号的终止来确定刻蚀深度。由于光束部分反射离开衬底表面以及部分地反射离开下方的界面，因此发生相长干涉和相消干涉。如果该层的初始厚度是已知的，则可以通过计数刻蚀期间的最大/最小峰值来估算剩余厚度。有关半导体处理工具的基于干涉测量和反射计的终点和光学计量系统一般依赖于垂直于测试中的晶片的表面的光辐射束的精确对准。当实现了光学对准时，入射束被反射回光学系统的透射/聚集光学器件中，并获得最大可能的信号强度。为了实现这种对准，执行某种方式的对准过程，其包括将参考晶片放置在处理系统的电极上，并调整光学器件的对准直到反射回来的信号处于最大值为止。例如，图1是示出采用光学终点检测系统的现有技术刻蚀系统100的图。该刻蚀系统100包括具有晶片夹具104和观察端口106的工艺腔室102。利用光束形成系统108，该观察端口106允许光束110透射到参考晶片112的表面上。为了正确地对准从光束形成系统108发射的光束110，将参考晶片112放置在晶片夹具104上。接着将光束110发射到参考晶片112的表面上，并分析被反射回光束形成系统的信号。概括地说，调整光束形成系统108，直到在所有使用的波长处下将反射最大化为止。不幸的是，由于必须将参考晶片112载入处理腔室中，因此该过程中断了正常的工艺流程。当制造或维修工具时，还需要另一种类型的对准步骤。将晶片传送到处理腔室中的机械手应当相对于腔室内的电极的位置被精确地对准。这种对准需要复杂的测试定位装置和仔细的测量。例如，在一个工艺中，将参考板放置在晶片夹具104上，并且将对应的参考板放置在机械手上。接着，手动调整机械手直到机械手与参考板对准为止。其后，在机械手控制系统中对最后的坐标进行编程，以便机械手知道晶片夹具104的中心位置。为了执行该操作，其中机械手操作的输送模块和工艺腔室都必须被排气以便正确地定位参考板。由于这是耗时的工艺，因此通常只有当晶片被损坏或者被明显地错放在电极上时才重复机械手的重新对准。鉴于上述，需要在不需要中断正常工艺流程的情况下允许光学对准的光学对准系统。除此之外，该系统应当在不需要对工艺腔室和输送模块排气的情况下允许正确地机械手对准。
技术实现思路
概括地说，本专利技术通过提供集成的多用途光学对准系统来满足这些需要，该系统在不中断正常工艺流程的情况下允许光学对准。在一个实施例中，公开了一种用于半导体处理系统中的光学对准系统。该光学对准系统包括晶片夹具，其具有集成在该晶片夹具的顶表面中的对准部件。除此之外，能够将光信号发射到对准部件上的光束形成系统设置在晶片夹具上。还包括能够检测发射到对准部件上的光信号的幅度的检测器。在一个方面中，对准部件可以是使一部分光信号反射回到光束检测器的反射式对准部件。在另一方面中，对准部件可以是能够允许一部分光信号穿过晶片夹具到达检测器的透射式对准部件。在该方面中，检测器可以设置在晶片夹具下方。在本专利技术的另一实施例中公开了一种用于半导体处理系统中的光学对准的方法。该方法包括将光信号发射到集成在晶片夹具的中心内的对准部件上。检测发射到对准部件上的光信号的幅度，并调整光束形成系统以最大化被检测的光信号的幅度。如上所述，对准部件可以是使一部分光信号反射回到检测器的反射式对准部件，其可以用光束形成系统来定位，或者是允许一部分光信号穿过晶片夹具到达检测器的透射式对准部件。在另一实施例中，公开了一种在对准半导体处理系统中使用的机械手的系统。该系统包括晶片夹具，其具有集成在该晶片夹具的顶表面的中心内的对准部件。光束形成系统设置在该晶片夹具上，并能够将光信号发射到对准部件上。为了对准机械手，具有设置在机械手对准晶片的中心位置中的参考图案的机械手对准晶片被放置在机械手上，并插入处理腔室中。接着，利用检测发射到参考图案上的光信号的幅度的检测器来确定机械手的对准。通常，该参考图案改变光信号，以便能够相对于晶片夹具的中心来确定机械手对准晶片的中心。例如，参考图案可以是圆形光谱参考图案，其在该图案的单独的扇形区中包括多个带通滤波器。在该实例中，每个带通滤波器以唯一的波长为中心。另一示例性参考图案可以是线性孔图案，其包括沿机械手将机械手对准晶片插入处理腔室中时的行进方向排成一行的多个圆孔。为了提高精确度，可以采用包括多个线性孔图案的多线线性孔，每个进一步包括以唯一的波长为中心的带通滤波器。根据以下结合附图、借助实例说明本专利技术的原理的详细描述，本专利技术的其它方面和优点将变得明显。附图说明参考以下结合附图的描述，可以最好地理解本专利技术及其另外的优点，其中图1是示出采用光学终点检测系统的现有技术刻蚀系统的图；图2是示出根据本专利技术的实施例，具有基于反射的集成多用途光学对准系统的刻蚀系统的图；图3是示出根据本专利技术的实施例，具有基于透射的集成多用途光学对准系统的刻蚀系统的图；图4是示出根据本专利技术的实施例，具有集成机械手对准功能的刻蚀系统的图； 图5A是示出根据本专利技术的实施例，用于机械手对准晶片的圆形光谱参考图案的图；图5B示出根据本专利技术的实施例，用于机械手对准晶片的线性孔图案的图；图5C是示出根据本专利技术的实施例，用于机械手对准晶片的多线线性孔图案的图；以及图6是示出根据本专利技术的实施例，用于半导体处理系统中的光学对准的方法的流程图。具体实施例方式本专利技术公开了一种集成多用途光学对准系统，该系统在不需要中断正常工艺流程的情况下允许进行光学对准。除此之外，本专利技术的实施例在不需要对工艺腔室和输送模块排气的情况下允许正确地进行机械手对准。在下面的描述中，列出了多个具体细节，以便提供对本专利技术的全面理解。然而，对于本领域的技术人员来说，显然本专利技术可以在没有这些具体细节中的一些或所有的情况下实施。在其它实例中，为了不混淆本专利技术，没有详细描述公知的工艺步骤。图1描述了现有技术。图2是示出根据本专利技术的实施例，具有基于反射的集成多用途光学对准系统的刻蚀系统200的图。该刻蚀系统200包括具有观察端口206和晶片夹具204的工艺腔室202。晶片夹具包括对准部件，其在图2中是反射式对准部件212，以有助于进行光束210的对准。利用光束形成系统208，观察端口206允许光束210透射到晶片夹具204的表面上。在图2的实施例中，小型反射式对准部件212形成在晶片夹具204的中心区内。该反射式对准部件212与晶片夹具204的表面平行，由此模拟在晶片夹具204上具有晶片的效果。该反射式对准部件212可以使用多种不同技术形成。在一个实施例中，该反射式对准部件212本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于半导体处理系统中的光学对准系统，包括：　　　　晶片夹具，其具有集成在该晶片夹具的顶表面中的对准部件；　　　　设置在晶片夹具上的光束形成系统，该光束形成系统能够将光信号发射到对准部件上；和　　　　检测器，其能够检测发射到对准部件上的光信号的幅度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-8-6 10/636,0861.一种用于半导体处理系统中的光学对准系统，包括晶片夹具，其具有集成在该晶片夹具的顶表面中的对准部件；设置在晶片夹具上的光束形成系统，该光束形成系统能够将光信号发射到对准部件上；和检测器，其能够检测发射到对准部件上的光信号的幅度。2.如权利要求1所述的光学对准系统，其中对准部件是能够将一部分光信号反射到光束检测器的反射式对准部件。3.如权利要求2所述的光学对准系统，其中反射式对准部件是晶片夹具的顶表面的被抛光区域。4.如权利要求3所述的光学对准系统，其中被抛光区域是连续的。5.如权利要求3所述的光学对准系统，其中被抛光区域是被抛光的子区域的图案。6.如权利要求1所述的光学对准系统，其中对准部件是能够允许一部分光信号穿过晶片夹具到达检测器的透射式对准部件。7.如权利要求6所述的光学对准系统，其中检测器设置在晶片夹具的下方。8.如权利要求6所述的光学对准系统，其中透射式对准部件是透明的。9.一种用于半导体处理系统中的光学对准的方法，包括以下操作将光信号发射到集成在晶片夹具中的对准部件上，该对准部件位于晶片夹具的中心处；检测发射到对准部件上的光信号的幅度；以及调整光束形成系统以最大化被检测的光信号的幅度，该光束形成系统产生光信号。10.如权利要求9所述的方法，其中对准部件是将一部分光信号反射到利用光束形成系统定位的检测器的反射式对准部件。11.如权利要求10所述的方法，其中反射式对准部件是晶片夹具的顶表面的被抛光区...

【专利技术属性】
技术研发人员：A派瑞，R斯戴捷，N班杰明，
申请(专利权)人：兰姆研究有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]