技术领域
[0001] 本公开内容的
实施例总的来说涉及用于处理
基板的系统、装置和方法，且具体而言是涉及用于确定基板的表面轮廓的系统、装置和方法。
背景技术
[0002] 翘曲的基板是防止基板被完全夹持在工艺腔室
基座上的问题。此类翘曲导致基板处理的延迟或停止。
[0003] 例如，环
氧树脂模化合物用于在基板封装时包封模具。这些化合物由于不均匀的加热和冷却而在热工艺之后弯曲和翘曲，这样造成了目前的工艺设备中的不均匀的
膨胀率/收缩率。常规的热工艺利用通过
辐射、
对流或传导的热工艺进行的
指向性传热。指向性造成了
各向异性的膨胀率和收缩率。在接近热塑的状态操作时，不均匀的冷却和随后的收缩率造成了翘曲的基板。此类翘曲和弯曲效应常常被观察到，且暗示着基板是在接近基板的热塑状态而被处理的，这样造成了超出可接受
水平的基板翘曲。
[0004] 能够在任何工艺之前、期间或之后检测和测量翘曲会产生生产的产量和产率的益处。
发明内容
[0005] 本文中提供了用于确定基板的表面轮廓以例如确定基板翘曲的基板测量系统、装置和方法的实施例。在根据本原理的各种实施例中，一种用于确定基板的表面轮廓的方法包括以下步骤：从沿着所述基板的边缘的多个
位置跨所述基板的所述表面投射具有垂直分量/轮廓的
信号；在位于所述基板的所述表面对面(across the surface of the substrate)的多个对应位置中的每一个位置处捕捉所述经投射的信号；和使用所述捕捉到的信号来确定所述基板的表面轮廓。
[0006] 在根据本原理的另一个实施例中，一种用于确定基板的表面轮廓的装置包括：第一
传感器对，包括：第一发射器，用于从沿着所述基板的边缘的多个位置跨所述基板的表面投射具有垂直分量/轮廓的信号；和第一接收器，用于在位于所述基板的所述表面对面的多个对应位置中的每一个位置处捕捉来自所述第一发射器的所述经投射信号。所述装置进一步包括：第一轨道组件，用于跨所述基板的所述表面的至少一部分移动所述第一传感器对；第一
编码器，用于确定与所述第一轨道组件相关联的位置信息；和基板
支撑件，用于保持所述基板。在各种实施例中，所述第一接收器向
控制器传递与来自所述第一发射器的所述捕捉到的信号相关联的信息，并且所述第一编码器向所述控制器传递要由所述控制器使用的所述第一轨道组件的所述经确定的位置信息，以使用与所述捕捉到的信号相关联的所述信息和所述位置信息来确定所述基板的表面轮廓。
[0007] 在根据本原理的一些实施例中，上述装置进一步包括：第二传感器对，包括：第二发射器，用于从沿着所述基板的边缘的多个位置跨所述基板的表面投射具有垂直分量/轮廓的信号，所述信号与从所述第一发射器所投射的所述信号垂直；和第二接收器，用于在位于所述基板的所述表面对面的多个对应位置中的每一个位置处捕捉来自所述第二发射器的所述经投射信号。所述装置可进一步包括：第二轨道组件，用于跨所述基板的所述表面的至少一部分移动所述第二传感器对；和第二编码器，用于确定与所述第二轨道组件相关联的位置信息。在此类实施例中，所述第二接收器向所述控制器传递与来自所述第二发射器的所述捕捉到的信号相关联的信息，且所述第二编码器向所述控制器传递要由所述控制器使用的所述第二轨道组件的所述经确定的位置信息，以使用与所述捕捉到的信号相关联的所述信息和所述位置信息来确定所述基板的表面轮廓。
[0008] 本公开内容的其他和进一步的实施例在下文中描述。
附图简单说明
[0009] 可通过参照描绘于附图中的本公开内容的说明性实施例来了解本公开内容的实施例(在上文中被简要概述且在下文中更详细论述的实施例)。然而，附图仅示出本公开内容的典型实施例且因此不被视为对范围的限制，因为本公开内容可允许其他同等有效的实施例。
[0010] 图1描绘根据本原理的实施例的用于确定基板表面轮廓的系统的高级
框图。
[0011] 图2描绘根据本原理的实施例的用于确定基板表面轮廓的适用于图1的系统中的基板测量装置的高级框图。
[0012] 图3描绘根据本原理的实施例的适用于图1的系统中的控制器的高级框图。
[0013] 图4描绘根据本原理的实施例的平坦基板上的基板测量装置的传感器组件的绘制的测量的图形表示。
[0014] 图5描绘根据本原理的实施例的翘曲基板上的基板测量装置的传感器组件的绘制的测量的图形表示。
[0015] 图6描绘根据本原理的实施例的用于确定基板表面轮廓的方法的
流程图。
[0016] 图7描绘用于根据本原理的另一个实施例来确定基板表面轮廓的基板测量装置的高级框图。
[0017] 为了促进理解，已使用了相同的参考标号(若可能的话)来
指定附图共用的相同元件。附图并不是按比例绘制的且可为了明确起见而简化附图。可有益地将一个实施例的构件和特征并入其他实施例而不需要进一步详叙。
具体实施方式
[0018] 本文中提供了用于确定基板的表面轮廓以例如确定基板翘曲的系统、装置和方法。具有发明性的系统、装置和方法有利地促进了对翘曲基板的检测和测量。尽管将针对具有特定配置的特定传感器来描述本原理的实施例，但是可在不脱离本原理的范围的情况下使用其他类型的传感器和传感器配置。此外，尽管在本文中所呈现的实施例中，传感器发射单元和接收单元被描绘为具有在装置上的特
定位置，但是发射单元和接收单元的位置是可互换的。
[0019] 图1描绘了根据本原理的实施例的用于确定基板的表面轮廓的系统100的高级框图。图1的系统100说明性地包括了基板测量装置102和控制器104。在本原理的一个实施例中，要测量的基板放置在基板测量装置102中，且由基板测量装置102的至少一个传感器组件(参照图2)所获取的测量被传递到控制器104以供进行处理。
[0020] 图2描绘了根据本原理的实施例的用于确定基板的表面轮廓的基板测量装置102的高级框图，所述基板测量装置102适用在图1的系统100中。图2的基板测量装置102说明性地包括了基部110、轨道组件112、传感器支撑组件114、传感器组件(例如传感器对)(所述传感器组件包括发射器单元116和接收器单元118)、基板支撑组件120(所述基板支撑组件120包括基板支撑基部122和基板支撑件124)、和编码器140。图2的基板测量装置102进一步描绘了可选的引导件130，将在下文中更详细地描述所述引导件130。
[0021] 在图2的基板测量装置102的实施例中，发射器单元116安装在传感器支撑组件114的一端上，而接收器单元118安装在传感器支撑组件114的另一端上。传感器支撑组件114被配置为使得发射器单元116在被安装在传感器支撑组件114上时可定位在基板支撑件124的一侧上且因此定位在要测试的基板的一侧上，并且使得接收器单元118在被安装在传感器支撑组件114上时可定位在基板支撑件124和要测试的基板的另一侧上。在一些实施例中，接收器单元118定位在发射单元116正对面位于基板支撑件124和要测试的基板的相对侧上。
[0022] 将发射器单元116和接收器单元118安装到传感器支撑组件114上并将传感器支撑组件114定位在基板测量装置102中，使得从发射器单元116朝向接收器单元118所传递的信号的至少一部分与要测试的基板的表面
接触。此外，发射器单元116和接收器单元118定位在传感器支撑组件114上，使得从发射器单元116所传递的信号指向接收器单元118以被接收器单元118捕捉。
[0023] 尽管在图2的实施例中，传感器支撑组件114包括了“U”形组件，但是在根据本原理的其他实施例中，传感器支撑组件114实质上可包括使得发射器单元116在被安装在传感器支撑组件114上时能够定位在要测试的基板的一侧上且接收器单元118在被安装在传感器支撑组件114上时能够定位在要测试的基板的另一侧上的任何形状，使得在传感器支撑组件114和经安装的发射器单元116和接收器单元118跨基板支撑件124和要测试的基板移动时，传感器支撑组件114和经安装的发射器单元116和接收器单元118并不与基板支撑件124和要测试的基板形成接触并且不干扰如本文中所述的基板的测试。
[0024] 在图2的实施例中，传感器支撑组件114被安装在轨道组件112上，使得传感器支撑组件114(传感器支撑组件114具有安装在所述传感器支撑组件114上的传感器组件)可跨基板支撑件124和要测试的基板的至少一部分平移。如图2的实施例中所描绘的，轨道组件112使得传感器支撑组件114以及经安装的发射器单元116和接收器单元118能够跨基板支撑件124的至少一部分(若不是整个基板支撑件124的话)移动，所述基板支撑件124安装在基板支撑基部122上。
[0025] 在图2的实施例中，编码器140安装在轨道组件112上。编码器140可用于确定轨道组件112的位置信息，如下文将更详细描述的那样。
[0026] 尽管在图2的实施例中，轨道组件112被描绘为定位在基板测量装置102的右侧上，但是在根据本原理的其他实施例中，轨道组件112实质上可定位在基板测量装置102的基部110上的使得轨道组件112能够在不干扰要采取的测量的情况下跨要测试的基板的至少一部分移动/平移传感器支撑组件114(传感器支撑组件114具有安装在所述传感器支撑组件
114上的传感器组件)的任何位置中。此外，尽管在图2的实施例中，基板支撑件124和基板支撑基部122被描绘为单独的元件，但在根据本原理的其他实施例中，基板支撑件和基板支撑基部可包括单个单元。
[0027] 在图2的基板测量装置102的实施例中，轨道组件112、基板支撑基部122和可选的引导件130被说明性地安装到基部110。在图2的实施例中，引导件130被实施为协助跨基板支撑件124移动传感器支撑组件114(传感器支撑组件114具有安装在所述传感器支撑组件114上的传感器组件)。引导件130可用于在传感器支撑组件114正在跨基板支撑件124移动时相对于基板支撑件124(并且因此相对于要测试的基板)维持传感器支撑组件114的位置(并且因此维持传感器组件的位置)。例如，在一个实施例中，引导件130可用来协助维持传感器支撑组件114与基板支撑件124之间的水平条件，并因此维持了传感器组件与所述基板支撑件124之间的水平条件。
[0028] 在根据本原理的一些实施例中，轨道组件112可包括线性
致动器，编码器140可包括线性编码器，且传感器组件可包括激光测微计。在替代实施例中，轨道组件112可包括Robo 且传感器组件可包括传感器，所述传感器能够投射至少具有垂直分量/轮廓的光或声音并接收经投射的光或声音的一部分，使得可例如基于由接收器所接收和/或被受测的基板的表面阻挡(未被接收器接收)的光或声音的一部分来作出与要测试的基板的表面轮廓有关的确定。
[0029] 图3描绘控制器104的高级框图，所述控制器104适合用于根据本原理的实施例的图1的系统100中。图3的控制器104说明性地包括处理器310以及用于存储控制程序、缓冲池、
人机界面(HMI)程序、图形
用户界面(GUI)程序等的
存储器320。处理器310与支持
电路系统330(诸如电源、时钟电路、高速缓存存储器等)以及协助执行存储在存储器320中的
软件例程/程序的电路协作。如此，本文中所论述为软件过程的一些过程步骤可被实现在
硬件内，例如实现为与处理器310协作以执行各种步骤的电路系统。控制器104还包含输入-输出电路系统340，所述输入-输出电路系统340形成与控制器104通信的各种功能元件之间的界面。如图3的实施例中所描绘的，控制器104可进一步包括显示器350。
[0030] 尽管图3的控制器104被描绘为通用电脑，但是控制器104被编程为根据本原理来执行各种专
门的控制功能，并且实施例可被实现在硬件中，例如实现为
专用集成电路(ASIC)。如此，本文中所述的过程步骤旨在被广义地解释为被软件、硬件或其组合等效地执行。
[0031] 在一个操作实施例中，基板被安装在基板支撑件124上。轨道组件112接着用于跨基板的表面移动传感器支撑组件114(传感器支撑组件114具有所述传感器支撑组件114上的传感器组件)。在移动期间，发射器单元116跨基板的表面向接收器单元118投射具有垂直分量/轮廓的信号(例如
激光束)(例如激光的光柱)。例如，轨道组件112将发射器单元116定位在沿着受测的基板的一侧的各种位置处，使得发射器单元116能够跨基板表面从沿着基板的一侧的边缘的各种位置向基板的另一侧上的各种对应位置投射信号(例如垂直光柱)。
[0032] 接收器单元118捕捉经投射的信号(例如垂直光柱)并且检测来自发射器单元116的信号中的任何扰动或遮断。例如，在传感器组件包括数字测微计的实施例中，发射器单元116跨基板表面将具有垂直分量/轮廓的激光射束指向接收器单元118。若基板是翘曲的，则翘曲基板的凸起部分将阻挡接收器单元118所捕捉的激光射束的一部分。可使用关于由接收器单元118捕捉的剩余激
光信号或被受测的基板的表面所阻挡的激光信号的信息来生成基板表面的轮廓。
[0033] 例如，在各种实施例中，从发射器单元116所投射的信号的尺寸是已知的。在来自发射器单元116的信号跨基板表面而移动时，基板表面上的凸起部分在信号平移跨越基板表面时阻挡了信号的部分。如此，在接收器单元118移动跨越基板表面时由接收器单元118所捕捉的对应信号将遗漏信号的某些部分。例如关于遗漏信号的部分的高度的信息可用于针对基板表面上方的一位置确定基板表面中的凸起高度，信号在被接收器单元118捕捉之前在所述位置上方行进。
[0034] 在根据本原理的一个实施例中，传感器组件具有内部对准系统，所述内部对准系统在发射器单元116和接收器单元118正确对准时产生小的光学信号。在各种实施例中，发射器单元116可被对准为使得来自发射器单元116的信号(例如垂直光柱)的底部刚好触碰基板支撑件124的顶表面。在一些其他的实施例中，发射器单元116可被对准为使得来自发射器单元116的信号的底部刚好触碰要测试的基板的顶表面上的最低点。
[0035] 在根据本原理的一个操作实施例中，传感器组件(例如数字测微计)移动了等于基板支撑件124上的整个基板表面的距离，且由传感器在行程长度期间基于
采样速率来收集测量。收集到的测量用于生成如从侧面所见的基板表面的轮廓(如上所述)，这样得到至少在获取传感器测量的基板的部分处的基板表面的形状表示。在此类测量期间，编码器140例如向控制器104提供传感器支撑组件114的位置信息(并且因此提供传感器组件的位置信息)。至少针对基板表面上获取测量的位置，此类位置信息可包括传感器组件相对于受测的基板的表面上的位置的位置。用于接收器单元118的测量信息和来自编码器的位置信息可与一时间(传感器组件在所述时间期间被触发以获取测量)和相对于基板表面的位置相关联。此类测量信息和位置信息可由控制器104使用以针对受测的基板确定表面轮廓。控制器104可提供数据管理，例如数据的视觉呈现，以供检测趋向、图案、记号等等。可接着收集、分析数据并且使用所述数据例如以设计针对翘曲基板的矫正措施或
预防措施。
[0036] 在根据本原理的各种实施例中，控制器104被实现为通过轨道组件112(例如线性致动器)来控制传感器支撑组件114的移动并通过传感器组件(例如激光测微计)来触发测量。例如，在一个操作实施例中，控制器104向轨道组件112传递信号以使得轨道组件112以预定的增量移动。控制器104可接着向传感器组件传递信号以使用发射器单元116来跨基板表面投射信号并使用接收器单元118来捕捉经投射的信号。
[0037] 例如，在一个实施例中，控制器104向轨道组件112传递信号以使得轨道组件以10mm的增量移动(虽然也可使用其他的增量)。在各种实施例中，轨道组件112上的编码器
140向控制器104传递反馈信号以向控制器104通知轨道组件112的位置。在轨道组件112到达所要的位置时，控制器104向传感器组件传递信号以使得传感器组件捕捉所要的位置处的测量。传感器组件向控制器104传递表示测量的信号。控制器104可存储要用来确定基板表面的轮廓的接收到的信号和/或在显示器350上呈现与测量相关联的信号的表示。
[0038] 图4描绘根据本原理的实施例的在平坦基板上的基板测量装置的传感器组件的绘制的测量的图形表示。图5描绘根据本原理的实施例的在翘曲基板上的基板测量装置的传感器组件的绘制的测量的图形表示。如图4中所描绘的，经编辑的测量结果指示了针对受测的基板的平坦的轮廓。在图4的实施例中，跨具有300mm的直径的基板以10mm的增量如上所述地获取传感器组件测量。绘制的传感器测量得到了跨图4的整个受测基板表面具有770μm的高度的基线轮廓。
[0039] 使用根据本原理的相同的测量装置来测量翘曲的基板。在图5的实施例中，跨具有300mm的直径的翘曲基板以10mm的增量再次获取传感器测量。如图5中所描绘的，绘制的传感器测量描绘了翘曲基板的高度的明显的下降。在图5中，初始的传感器测量指示了大约
1050μm的基板高度，并且最后的传感器测量指示了大约770μm的基板高度，其中在第一和最后的测量点之间的传感器测量指示了这两个点之间的基板的高度的稳定下降。
[0040] 可使用要向使用者呈现的HMI或
图形用户界面来在例如控制器104的显示器350上呈现图4和图5的绘制的测量。
[0041] 在使用根据本原理由传感器组件所收集的数据的情况下，可作出关于基板表面是否是翘曲的或平坦的以及基板表面翘曲或平坦的程度的确定。此类信息可用于将受测基板的测量与基板表面平坦度的公差进行比较，以例如确定基板是否可被接受用于处理。若基于公差确定基板不适于进行处理，则可发送基板以经受矫正措施或可从处理例程中消去。
[0042] 图6描绘根据本原理的实施例的用于确定基板的表面轮廓以例如确定翘曲的方法600的流程图。方法600开始于602处，在602期间，从沿着基板的第一侧的多个位置跨基板的顶表面投射具有垂直分量/轮廓的信号。例如且如上所述，发射器单元可从沿着基板的第一侧的不同的位置且跨基板表面朝向接收器单元投射具有垂直分量/轮廓(例如垂直激光柱、或光或声音的任何其他垂直分量)的信号。方法可前进到604。
[0043] 在604处，经投射的信号在基板的第二侧上的跨基板表面定位的多个对应位置中的每一个位置处被捕捉到。例如且如上所述，被对准为从发射器接收信号的接收器单元在信号平移跨越基板表面之后捕捉信号。方法可前进到606。
[0044] 在606处，使用捕捉到的信号来确定基板的表面轮廓。例如且如上所述，由接收器单元在每一个对应的位置处所捕捉的信号包括了光柱未被基板表面中的任何凸起所阻挡的一部分。此类信息例如被控制器使用以确定基板的表面轮廓。即，编码器向控制器传递传感器组件相对于基板表面的位置的位置信息，且接收器单元向控制器传递信号信息。拥有了此类信息，控制器能够确定基板表面的表示。接着可退出方法600。
[0045] 在根据本原理的一些实施例中，控制器104包括HMI或图形用户界面，所述HMI或图形用户界面被呈现在显示器(诸如显示器350)上，使得用户能够输入测试参数并在所包括的显示器上检视轮廓结果。例如，在一个实施例中，用户能够使用控制器104的输入设备(诸如
键盘或触控屏幕)来输入步进增量或关于受测的基板上用户想要获取传感器测量之处的位置信息。用户还能够输入如上所述地运行测试的必要信息并且使控制器自动执行测试程序。用户还可指示连续运行测试并使轨道组件112在传感器组件获取连续的测量时连续运行。由接收器单元捕捉到的信号结果被传递到控制器104，并且来自编码器的位置信息被传递到控制器，以供在确定受测的基板的表面轮廓时由控制器使用。此类信息可用于确定基板表面是否翘曲，并且若确定基板表面是翘曲的话则确定翘曲的量。
[0046] 在根据本原理的各种实施例中，控制器104通过相对于接收到的位置信息记录接收到的测量，以将基板表面的高度测量与基板表面上获取高度测量的位置相关联，从而确定基板的表面轮廓。如上所述，此类信息可例如作为测量高度相对于基板表面上获取测量的位置被绘制在图表上，并且作为受测基板的表面轮廓被呈现在显示器上。此类信息还可以被存储在控制器104的存储器中。
[0047] 在根据本原理的各种实施例中，基板测量装置102可被并入现有的工艺腔室中。例如，在一个实施例中，轨道组件112、编码器140、传感器支撑组件114(传感器支撑组件114包括发射器单元116和接收器单元118)可被安装到现有的工艺腔室中。如此，要测试的基板可放置在工艺腔室以及包括发射器单元116和接收器单元118的传感器支撑组件114的支撑基座上，轨道组件112和编码器140可如本文中所述地被实现为确定现有工艺腔室中的基板的表面轮廓以例如确定基板是否是翘曲的。在其他实施例中，基板测量装置102(或至少其部分)可被暂时定位(例如作为子组件)在现有的工艺腔室中以如上所述地确定现有工艺腔室中的基板的表面轮廓。
[0048] 在根据本原理的各种实施例中，基板测量装置包括第二轨道组件、第二编码器、第二传感器支撑组件和第二传感器组件。例如，图7描绘了图2的基板测量装置的高级框图，所述框图包括第二轨道组件712、安装在第二轨道组件712上的第二编码器(未图示)、第二传感器支撑组件714以及包括第二发射器单元716和第二接收器单元718的第二传感器组件。在图7的实施例中，第二轨道组件712、第二编码器(未图示)、第二传感器支撑组件714以及包括第二发射器单元716和第二接收器单元718的第二传感器组件被实现为投射并捕捉在与关于图2的基板测量装置102所述的经投射的和所捕捉的信号垂直的方向上的信号。如此，在图7的实施例中，基板测量装置能够获取基板表面上的单个点的测量，所述单个点由来自第一发射器单元116和第二发射器单元716的信号在基板表面上相交的位置来界定。在此类实施例中，第一传感器支撑组件114和第二传感器支撑组件714可独立移动且在不同时间移动或在其他实施例中可一齐移动，所述第一传感器支撑组件114具有安装在所述第一传感器支撑组件114上的第一传感器组件，所述第二传感器支撑组件714具有安装在所述第二传感器支撑组件714上的第二传感器组件。
[0049] 尽管上文是针对本公开内容的实施例，但可在不脱离本公开内容的基本范围的情况下设计本公开内容的其他和进一步的实施例。
