确定位置和偏移的装置和方法

专利名称：确定位置和偏移的装置和方法
确定位置和偏移的装置和方法
背景技术：
在半导体基片(例如，晶片)的处理中，往往采用等离子。在等离子处理，使用等 离子处理系统处理该晶片，其通常包括多个处理模块。该基片(例如，晶片)在等离子处理 过程中设在处理模块内的卡盘上。为了将晶片移进移出该处理模块，通常将晶片设在末端执行器上并传送到卡盘 上。末端执行器是用于在晶片传送过程中支撑该晶片的结构部件。末端执行器通常设在机 械臂上。图1示出代表性的现有末端执行器102，用以在晶片传送过程中支撑晶片104。为 了说明目的，还示出机械臂106的一部分。大体而言，在晶片传送顺序中，机械臂首先移动末端执行器以从晶片存储盒或台 拿起该晶片。一旦将晶片设在末端执行器上，机械臂然后会移动晶片穿过处理模块中的门 进入等离子处理模块，机械臂然后将末端执行器和晶片定位在卡盘上方，并将晶片放在卡 盘上用以等离子处理。为了确保正确地处理晶片(由此确保可控的和可重复的工艺结果)，该晶片需要 在等离子处理过程中设在卡盘中心。如果末端执行器正确地相对卡盘定心以及晶片正确地 相对末端执行器定心，那么当机械臂将晶片放在卡盘上时，晶片将正确地相对卡盘定心。然 而，由于许多原因，其中一些将在下面讨论，这个理想情况很少出现。由于处理室的各个不同部件之间的机加工和/或制造公差，在给定的处理模块 中，末端执行器形成的中心(这里称作该“末端执行器中心”或该“末端执行器限定的中 心”)有可能相对该卡盘的中心稍微偏移。结果，末端执行器限定的中心有可能在机械臂位 置上不正确地与卡盘的中心对齐，机器控制器认为该位置为正确的晶片设置位置。如果这 个末端执行器/卡盘的不对齐没有在生产过程中弥补，则在晶片处理期间，晶片会不精确 地相对卡盘中心设置。为了弥补该末端执行器/卡盘不对齐，校准过程中的通常策略包括将机械臂移 到末端执行器限定的中心实际对齐该卡盘的中心的位置。为了完成末端执行器校准，操作 者必须能够确定实际的末端执行器/卡盘对齐位置。现有技术中，该末端执行器限定的中 心与该卡盘中心的对齐使用制造的机械固定装置来完成，该装置安装在卡盘的边缘上或连 接到处理模块内部。该机械固定装置具有键结构(实质上是对该末端执行器的中心突出)， 其允许该末端执行器就搁在该校准固定装置的键结构正对面。由于该固定装置相对该卡盘 定心，则当该末端执行器对着该固定装置的键结构设置时，该末端执行器将设在该卡盘的 中心。通常，该末端执行器靠着该键结构定位通过操作者拉或推该末端执行器靠在该键结 构上来完成，从而该末端执行器靠着该键结构。在操作者已经将末端执行器靠着键结构定位之后，操作者将机械臂位置与机器控 制系统对准，从而该机器控制系统可记录(在机器控制的坐标系统中)实现这个实际末端 执行器/卡盘对齐的机械臂位置。在制造过程中，机械臂将末端执行器移至与这个执行器/卡盘对齐位置相关的坐 标。如果晶片设在相对该末端执行器的中心，则当晶片由机械臂设在卡盘上用以晶片处理时，末端执行器限定的中心现在实际上与卡盘中心对齐的情况将使得该晶片设在相对该卡 盘的中心。然而，现有技术中为了校准目的将末端执行器相对卡盘定心有一些缺点。首先，有 许多种已知的卡盘和处理模块。所以，为了使用机械固定装置方法来进行校准，必须制造和 储备许多不同的机械固定装置。并且，将实体的机械固定装置(其有一个或多个硬的金属 边缘或表面)贴在卡盘上有可能损伤卡盘。另外，如果校准在处理模块中已经执行一些等 离子循环之后实地进行(例如，因为担心末端执行器在后面的制造中可能没有设在相对该 卡盘的中心)，则将实体校准固定装置贴附于卡盘会导致在卡盘上或附近沉积颗粒，从而会 剥落掉进处理室。在随后的处理循环中，这种颗粒形成颗粒污染物，这是不希望出现的。另外，因为该校准是在大气压下进行的，所以现有的校准技术不能有效地复制制 造过程中存在的条件。这是因为制造过程中，处理模块的部件设在真空下，使得一个或多个 部件由于真空环境和周围大气的压差而出现偏移。由于该校准条件没有如实地复制制造条 件，所以不可能进行准确的校准。此外，如果手动将末端执行器定位在末端执行器/卡盘对齐位置(例如，包括操作 者拉或推末端执行器以正对该机械固定装置的键结构设置)，则当操作者放开机械臂并利 用机器控制器对准这个末端执行器/卡盘对齐位置时，机械臂位置会有偏移。这个偏移出 现的原因有许多，包括例如断开机器马达。当机械臂离开，尽管只是少到对于机器操作者察 觉不到的量，但是这个偏移会导致校准工艺不精确。如果校准过程不准确，那么制造过程中 会出现不准确的晶片位置，导致成品率降低，以及所制造的产品的报废和/或故障率增加。前面的讨论关于该末端执行器和该卡盘之间可能的不对齐，以及其现有技术的解 决方案。然而，即使该末端执行器限定的中心正确对齐该卡盘中心(或可做成实现正确对 齐的效果)，但是还有另一潜在的误差源，会导致在制造过程中晶片/卡盘不对齐。这就是， 如果该末端执行器限定的中心没有正确地或始终如一的与多个晶片的中心对齐，则不同的 生产晶片会设在该末端执行器上不同的位置，制造过程中仍然会出现晶片/卡盘不对齐。 在这种情况下，尽管末端执行器中心与卡盘中心正确对齐，但是晶片/末端执行器不对齐 会导致当末端执行器将晶片设在卡盘上用以处理时，晶片相对卡盘偏移。同样，制造和装配公差问题也影响上部电极相对下部电极的对齐。例如，在一些制 造等离子处理系统中，制造和装配公差会使得上部电极稍微偏移出该卡盘，导致不对称的 等离子鞘，其影响等离子处理的可控制性。另一例子，一些等离子处理系统中，上部电极构 造为可移动。久而久之，上部电极组件可出现“晃动”或超限公差，导致不利的上部电极/卡 盘偏移。结果，等离子处理结果会变糟。如可从前面所述看出的，在等离子处理模块中部件之间存在和/或久而久之出现 各种不对齐问题。如所讨论的，如果这些不对齐问题使用外部工具或外部对齐固定装置来 解决，可能导致对该处理模块部件的潜在损伤。进而，如果不对齐问题在处理模块环境之外 解决，则会由于室条件的不同而出现误差(例如，对齐过程中存在的室条件与制造过程中 存在的室条件的不同)。又进一步，如果现有技术为了解决不对齐问题需要拖曳晶片进出处理模块，则只 在对齐问题上就浪费了过多的时间。这些浪费的时间造成等离子处理工具的操作者更高的 持有成本，这会转换成单位时间内较低的最终器件产量和/或更高的每单位器件成本。

发明内容
在一个实施方式中，本发明涉及一种在等离子处理系统中确定位置和偏移的方 法，该等离子处理系统至少包括卡盘和上部电极。该方法包括沿第一多个路径移动遍历 (traversing)组件以生成第一多个数据集，该遍历组件至少包括光源，该光源提供光束，沿 第一多个路径的每个路径移动该遍历组件使得该光束遍历该卡盘并得到该第一多个数据 集的一个或多个数据集。该方法还包括接收该第一多个数据集和分析该第一多个数据集以 识别出至少三个间断组成的第一组，其中该至少三个间断组成的第一组与该光束碰到该卡 盘边缘时产生的三个或多个反射光信号相关。该方法还包括使用与该至少三个间断组成的 第一组相关的坐标数据确定该卡盘的中心。上述概要只涉及这里所公开的本发明许多实施方式的一个并且不是为了限制本 发明的范围，这里在权利要求中阐述该范围。本发明的这些和其他特征在下面对本发明的 详细说明中结合附图更详细的描述。


在附图中，本发明作为示例而不是作为限制来说明，其中类似的参考标号指出相 似的元件，其中图1示出代表性的用于晶片传送过程中支撑晶片的现有技术末端执行器。图2示出，按照本发明的实施方式，具有卡盘的处理模块中的原位光学测量设备 俯视图。图3示出，按照本发明的实施方式，与图2类似的情况，除了该视图是该上部电极 的仰视图之外。图4示出，按照本发明的实施方式，随着激光组件沿晶片的路径移动获取反射率 间断数据的装置。图5示出，按照本发明的实施方式，与图4类似的装置，除了该晶片放置在该卡盘 上之外。图6说明，按照本发明的实施方式，由两条轨迹确定偏移。图7示出，按照本发明的实施方式，用于确定处理模块中的部件和/或物体的位置 和/或偏移的原位光学技术步骤的说明性流程图。
具体实施例方式现在将根据其如在附图中说明的几个实施方式来具体描述本发明。在下面的描述 中，阐述许多具体细节以提供对本发明的彻底理解。然而，对于本领域技术人员，显然，本发 明可不利用这些具体细节的一些或者全部而实施。在有的情况下，公知的工艺步骤和/或 结构没有说明，以避免不必要的混淆本发明。这里描述了各种实施方式，包括方法和技术。应当记住，本发明还覆盖包括计算机 可读介质的制造品，在该介质上存储有用于实施该创新性技术的实施方式的计算机可读指 令。该计算机可读介质可包括，例如，半导体、光磁、光学或其他形式的用于存储计算机可读 代码的计算机可读介质。进而，本发明还覆盖执行本发明的设备或系统。这种设备包括专用和/或可编程电路以执行与本发明实施方式有关的操作。这种设备的示例包括适当编程 的通用目的计算机和/或专用计算装置，并且包括计算机/计算装置和适于与本发明实施 方式有关的各种操作的专用/可编程电路的组合。本发明的实施方式涉及原位光学技术，用以确定处理模块中部件和物体的位置和 /或等离子处理模块中部件和物体之间的偏移(例如，不对齐)。通过确定处理模块部件之 间、该末端执行器和/或该晶片的不对齐的存在和/或程度，可以开发出策略(如机械臂位 置补偿或部件的重定位/重装配)以解决该不对齐。与现有技术不同，本发明的实施方式能够原位并且以不会引入损害该处理模块部 件的风险的方式测量各个不同处理模块部件之间(如该卡盘和该上部电极之间)的偏移。 此外，本发明的实施方式能够原位测量该晶片之间和多个不同处理模块部件的偏移，可以 就在晶片设在该卡盘上之前或之后，并且也是以不会潜在地损伤该晶片或该部件的方式进 行。另外，本发明的实施方式能够以原位并且不会潜在地损伤该晶片或该部件的方式评估 晶片处理准确性(如斜缘相对该晶片中心的工艺同心度)。又进一步，本发明的实施方式能 够使用原位光学技术自校准以排除与使用硬件固定装置的大气条件校准有关的问题。在本发明一个或多个实施方式中，该原位光学技术涉及随着光束遍历等离子处理 模块内部、以光学方法测量反射率间断。随着该光束遍历该等离子处理模块内部的部件，进 行反射率测量。当光束碰到一个反射率区域和另一反射率区域之间的过渡区域，测得的反 射率变化。例如，保持与该卡盘上表面形成平面垂直的光束会以直线移动朝向该卡盘、跨过 该卡盘的上表面和离开该卡盘。当该光束首先碰到该卡盘边缘，就有从一个反射率区域至 另一反射率区域的过渡，且测得的该光束反射率会相应变化。在这种情况下，记录和分析反射率的变化以识别出间断。在该光束完成其沿该卡 盘的上表面的遍历并开始移动离开该卡盘之后，随着该光束从该卡盘的边缘过渡到周围区 域，反射率区域中出现另一变化。在这种情况下，记录和分析反射率的变化以识别出另一间 断。通过多次穿过该卡盘的上表面并记录出现间断的光束位置，就可以在光束的坐标系统 中确定该卡盘的位置，包括该卡盘中心的位置。由圆周上三个或多个点确定一个圆是已知 的数学运算，这里不再重复。另一实施方式中，光束还可遍历该上部电极面向等离子的表面。又，可随着光束 从该上部电极的外部过渡到该上部电极表面、然后再次离开该上部电极而获得反射率的间 断。通过多次穿过该上部电极表面并记录间断出现的位置，就可以在光束的坐标系统中确 定该上部电极的位置，包括该上部电极中心的位置。在一个或多个实施方式中，该上部电极和该卡盘的位置(该位置通过分析关于该 间断的数据获得)可用来计算该上部电极和该卡盘之间的相对偏移。由于该上部电极和该 卡盘的位置都是在该光束的坐标系统中确定，所以可以对比它们的位置并获得相对偏移。 该相对偏移值可产生有用的信息，其帮助现场工程师解决不希望出现的上部电极/卡盘偏 移并更有效地诊断工艺问题。在一个或多个实施方式中，如果该激光组件精确校准，则该卡盘的绝对位置(如 由该反射率间断记录所确定)可与该卡盘的预期位置对比，并可确定任何偏离该预期位置 的偏移。类似地，如果该激光组件精确校准，则该上部电极的绝对位置(如由该反射率间断 记录所确定)可与该上部电极的预期位置对比，并可确定任何偏离该预期位置的偏移。又，这些偏移可帮助现场工程师确定该卡盘和/或该上部电极是否存在对齐问题。在本发明一个或多个实施方式中，提供一种原位光学校准技术。在一个实施方式 中，具有已知反射率的校准区域的光学校准固定装置沿该光束的路径设在预定的位置(例 如，该卡盘的一侧上和/或该上部电极的一侧上)。例如，可提供具有反射率M%的第一校准 区域的校准板(邻近反射率的第二校准区域设置)，其中11%和N%表示已知反射率)。随着该光束遍历这个光学校准固定装置，测得的反射率根据所碰到的校准区域而 变化。通过对比该反射率记录与该校准区域的已知反射率，可校准该反射率记录传感器和 /或该分析逻辑的精确度。进而，也可以校准负责检测间断的逻辑部分。额外地或者可选 地，由于该光学校准固定装置可设在已知的、预定位置，所以该反射率间断的记录位置可与 该反射率间断的预期位置对比。利用这个数据，在移动该光束和/或记录该光束位置中包 含的系统的精确度也可以校准。在本发明一个或多个实施方式中，该原位光学技术可用来测量该晶片的绝对位置 或该晶片和该处理模块中其他部件(如该卡盘、该上部电极，甚至是该机械臂/执行器)之 间的偏移。在一个实施方式中，保持垂直于该晶片的上表面形成的表面的光束可以直线移 动朝向该晶片、跨过该晶片的上表面并远离该晶片。当该光束第一次碰到该晶片边缘，有从 一个反射率区域到另一反射率区域的过渡，并且该光束的反射率相应变化。在这种情况下，可记录和分析该反射率的变化以识别出间断。在该光束移动跨过 该晶片的上表面并开始移动远离该晶片，随着该光束从该晶片的边缘过渡到周围区域，则 又出现另一反射率区域中的变化。在这种情况下，可记录和分析反射率的变化以识别另一 间断。通过多次穿过该晶片的上表面并记录出现间断的光束位置，就可以在该光束的坐标 系统中确定该晶片的位置，包括该晶片中心的位置。进而，如果该晶片设在该卡盘上方，或者在放置晶片之前在该末端执行器上，或如 果该晶片位于该卡盘本身上，该晶片的边缘和该卡盘的边缘产生光束反射率间断。通过记 录间隔出现的光束位置，可以确定在一个或多个穿过之后，该晶片是否相对该卡盘同心设 置。如果也使用光束以之前讨论的方式遍历该上部电极来确定该上部电极的位置，那么还 可以确定该晶片和该上部电极之间是否存在偏移以及这种偏移的程度。如果该光束路径遍历该机械臂和/或该末端执行器，就可以推测或曲线拟合以从 该反射率间断数据找到该末端执行器的中心或该机械臂的位置。这个信息还可用来对齐该 机械臂和/或该末端执行器以优化晶片传输。在本发明一个或多个实施方式中，该光学原位技术还可用来评估该斜面蚀刻工艺 的效率。为了详细说明，晶片通常具有至少两个区域晶片形成区域，其占据该晶片的大部 分中心区域，以及“环形”或“斜面”区域，其存在于该晶片的外部边缘，这里一般而言不会 形成器件。注意非常希望最大化任何给定上晶片上的晶片形成区域以最大化器件产量，然 而仍然存在环形或斜面区域并且通常不用来形成器件，因为各种工艺一致性和其他原因。尽管该斜面区域不用于器件形成，但是某些步骤会导致该斜面区域中非计划的和 偶然的处理(例如，沉积)。如果听任之不去除，该斜面区域中这个计划外的沉积会例如影 响随后蚀刻步骤中的处理结果。因而，斜面蚀刻往往用来在一个或多个随后的处理步骤之 前从该斜面区域去除或“清洁”材料。由于该斜面区域往往紧邻和围绕该器件形成区域，那么设计用来从该斜面区域(而不是该器件形成区域)去除材料的斜面蚀刻的精确度是关键的。如果该蚀刻不精确，就 会意外地从器件形成区域去除材料，导致最终产品的缺陷。在一个或多个实施方式中，使用原位光学技术确定该斜面蚀刻的精确性。在一个 实施方式中，保持垂直于该晶片的上表面形成的表面的光束可以直线移动朝向该晶片、跨 过该晶片的上表面并远离该晶片。当该光束第一次碰到该晶片边缘，有从一个反射率区域 到另一反射率区域的过渡，该光束的反射率相应变化。在这种情况下，可记录和分析该反射率的变化以识别出间断。在该光束移动跨过 该晶片斜面区域之后，该光束碰到该器件形成区域的起点。这时，有从一个反射率区域到又 一反射率区域的过渡，并且该光束的反射率相应变化。可记录和分析反射率的变化以识别 出另一间断。随着该光束继续在该器件形成区域上方遍历该晶片的表面，该光束接近该晶片的 另一侧。首先，该光束将从该器件形成区域过渡回到该斜面区域。碰到另一反射率间断并 为此记录该光束位置。最后，在该光束遍历跨过该斜面区域之后，该光束碰到该晶片边缘并 碰到另一反射率间断。通过多次穿过该晶片，可以推测该器件形成区域和该斜面区域，并确定该斜面区 域是否相对该晶片同心。如果在该晶片的中心和斜面区域的同心“环”的中心之间有偏移， 这个偏移会暗示该斜面蚀刻的精确性问题，并且该原位数据可用作解决该蚀刻精确性问题 的反馈。可参照下面的附图和讨论更好地理解本发明的特征和优点。图2示出，按照本发 明的实施方式，具有卡盘204的处理模块202中的原位光学测量设备的俯视图。在这个示 例，该原位光学测量设备包括激光遍历组件，其包括遍历杆208和激光组件210。如所示， 遍历杆208构造为在X方向、在卡盘表面上方以恒定速度(对于不同的应用可变化)移动。 激光组件210构造为沿Y方向骑在遍历杆208上，并代表集成的激光和传感器组件，构造为 在垂直于卡盘204的顶部表面形成的平面方向发出光束。随着激光组件210沿图2的示例 中的路径220、222和224遍历，该集成的传感器记录来自该光束的反射率数据。图2还示出轨迹250，表示随着激光组件210沿路径224遍历，由激光组件210的 传感器获得的反射率测量值。路径224选择为简化该原位光学测量系统的说明，不是必然 表示实际测量中采用的路径。例如，在某些情况下，认为路径220和222更适合于获取需要 的测量数据。在图2的示例中，该卡盘是多层的，随着该光束沿路径224遍历，该反射率测量在 轨迹250中示出。例如，当该光束碰到卡盘204的边缘上的位置252，在轨迹250中可以看 到间断254。当该光束碰到卡盘204的边缘上的位置256，轨迹250中可以看到另一间断 258。在每个检测到反射率间断的时刻记录激光发射器的当前位置(其位置通过例如用于 移动遍历杆208和激光组件210的马达的步进电机编码器值来确定)。随着激光组件210沿路径224遍历，当该光束到达该卡盘相对的一侧，可以在轨迹 250中看到类似的间断。又，为这些间断记录该激光发射器的当前位置。由于在激光遍历组 件坐标系统中记录这些反射率间断位置，所以使用这些位置的坐标来校准路径224穿过位 置252和256以及位置260和262的位置是可能的。如果遍历多个路径(例如，一个或多 个路径220或222)，可在该激光遍历组件坐标系统中获得足够的与间断有关的位置数据点以允许进行对表示该卡盘以及该卡盘中心的圆的校准。图2中，还示出光学校准固定装置270。光学校准组件至少包括两个具有已知反 射率的校准区域272a和272b。当该光束击中这些校准区域，所记录的反射率数据(由轨 迹250上的参考标号274示出)可用来校准感应反射率的传感器。可选地或额外地，校准 固定装置270可设在该处理模块中已知的位置。在碰到该反射率间断时可以获得该激光发 射器的坐标。这些坐标可与该光学校准固定装置270的已知位置对比，以校准该激光遍历 组件的马达控制器和/或定位感应逻辑。图3示出，按照本发明的实施方式，类似的情况，除了该视图是该上部电极的仰视 图。又，该激光遍历组件允许该遍历杆在X方向移动，而包括该激光发射器和该反射率传感 器两者的激光组件在Y方向移动。轨迹302表示该激光遍历组件沿路径304遍历时的间断 数据。图4示出，按照本发明的实施方式，随着该激光组件沿路径302遍历跨过晶片404， 获取反射率间断数据的装置，该晶片搁在末端执行器406上。图4中，晶片404设在卡盘408 上方。该反射率间断在轨迹410中表示，如所示。通过记录在碰到反射率间断处的该激光发 射器位置，可在进行若干遍历路径后获得足够的数据，以便推测表示该晶片和该卡盘的圆。 然后可以检查这些所预测的圆以确定在该晶片和该卡盘之间是否有偏移，以及这种偏移的 程度。参照图4，如果没有该晶片，如果需要，也可以获得反射率间断数据以推测该末端 执行器本身或相对该卡盘的位置和/或中心。或者，该激光遍历路径可配置为穿过该机械 臂和/或该末端执行器的一些可识别部分，即使该晶片位于该末端执行器上。该光束可从 该末端执行器的下方或上方发出。如果该机械臂的形状和该末端执行器在该机械臂上的位 置已知，则可从该反射率间断数据预测该末端执行器自身或相对该卡盘的中心，以便确定 是否存在任何过分的偏移。图5示出，按照本发明的实施方式，类似的装置，除了该晶片设在该卡盘上以外。 又，该激光遍历组件允许该遍历杆在X方向移动，而包括该激光发射器和该反射率传感器 两者的激光组件在Y方向移动。轨迹502示出该激光遍历组件沿路径504遍历的间断数 据。又，通过记录碰到反射率间断处的该激光发射器位置，可在进行若干遍历路径后获得足 够的数据以便于预测表示该晶片和该卡盘的圆。然后可检查这些预测的圆以确定在该晶片 设在该卡盘之后该晶片和该卡盘之后是否有偏移，以及这种偏移的程度。计算出的偏移可 为随后的晶片传送弥补，例如，通过将该机械臂移动一定距离来对应所计算的偏移，从而当 后续晶片设在该卡盘上时，可消除该不对齐。在一个或多个实施方式中，可执行轨迹对比以获得相对位置信息。例如，通过对比 轨迹302 (通过扫描图3中该上部电极获得)与轨迹250 (通过扫描图2中的卡盘获得)，可 以确定该卡盘和该上部电极之间是否存在偏移。为了进行这个对比，轨迹250和轨迹302 表示该激光组件遍历该处理模块中相同的路径时获得的反射率数据。图6示出这个示例， 其中对比轨迹302和轨迹250得到轨迹602。在图6的示例中，这两个轨迹彼此相减，并获 得脉冲608和610。如果该卡盘从该上部电极偏移，则脉冲608和610的宽度不同，暗示该 卡盘和该上部电极非同心度的程度。可在任何一对轨迹之间进行类似的对比以获得该处理模块部件(例如，卡盘、机械臂、末端执行器、上部电极等)和/或该晶片和/或该晶片上的器件形成区域和/或该 晶片上的斜面区域的相对定位。例如，可以确定下面的相对位置该晶片相对该卡盘，该卡 盘相对该上部电极，该上部电极相对该晶片，该末端执行器相对该卡盘，该末端执行器相对 该上部电极，该晶片上器件形成区域相对该晶片边缘，该晶片上斜面区域相对该器件形成 区域，该器件形成区域相对该卡盘，该器件形成区域相对该上部电极，该斜面区域相对该卡 盘，该斜面区域相对该上部电极等。尽管这里的例子示出独立于该末端执行器安装的该激光组件，但是也可以将该激 光组件安装在该末端执行器上，用以在该处理模块内遍历。进而，尽管该激光组件示为在X 和Y方向线性平移，但是也可以转动移动该激光组件，并记录转动角以及该激光组件沿给 定转动矢量的位置。此外，尽管该激光组件示为通过机械平移装置移动，但是可以光学方法操作该光 束，如通过使用棱镜。只要能在某些参照坐标系统中获得反射率间断的位置，可以采用任何 合适的、使该光束在该处理模块遍历的技术。额外地或可选地，尽管在这里的示例中，该反 射率传感器示为与该激光发射器集成，但是也可以将该传感器安装在任何希望的位置，只 要该传感器能够以足够的准确性感应反射率数据以便于确定反射率间断。图7示出，按照本发明的实施方式，用于确定处理模块中部件和物体的位置和/或 偏移的原位光学技术的简化步骤流程。步骤702中，该激光组件在该处理模块内部遍历以 扫描需要的部件和物体(如该卡盘、该上部电极、该末端执行器、该晶片，该晶片上的区域 等)。步骤704中，随着扫描进行，该传感器接收来自该激光的反射率数据。步骤706中，为 间断分析该反射率数据。这些间断与检测到该反射率间断时该激光发射器的位置信息有关 (步骤708)。然后利用这些与间断有关的位置来确定该处理模块中多个不同部件和/或物 体的位置。可选地或额外地，这些与间断有关的位置可用来确定该处理模块中各个不同部 件和/或物体之间的相对位置(即，偏移)。如从前面所述可以认识到的，本发明的实施方式便于原位确定处理模块中部件和 物体的位置和/或偏移。利用原位确定，可十分快速地确定该位置和/或偏移，致使可以将 该位置和/或偏移用作反馈以控制该机械臂从而补偿和/或修正。此外，使用光学技术避 免与现有技术中使用硬件固定装置用于校准相关的损伤和污染问题。另外，由于不再需要 将该晶片从该处理模块去除以执行该测量，所以浪费更少的时间。又进一步，位置和偏移的 确定可在与生产过程中存在的条件相同的处理模块条件下执行，由此降低错误并提高在实 际生产环境中该确定结果的可用性。尽管这里提供各种不同示例，但是意图是这些示例是说明性的而非对本发明的限 制。并且，这里为了方便提供标题和概要，但不应当用来解释这里的权利要求的范围。进而， 摘要是以高度概括的形式撰写的并且在这里为了方便而提供，因此不应当用来解释或者限 制在权利要求中表述的总的发明。如果这里使用了术语“组”，这种术语意图是具有数学意 义上的一般理解，涵盖零个、一个或多于一个元素。还应当注意，有许多实现本发明方法和 设备的方式。所以，其意图是下面所附的权利要求解释为包括所有这样的落入本发明主旨 和范围内的改变、置换和各种替代等同物。
权利要求
一种确定等离子处理系统中位置和偏移的方法，所述等离子处理系统至少包括卡盘和上部电极，所述方法包括沿第一多个路径移动遍历组件以生成第一多个数据集，所述遍历组件至少包括光源，所述光源提供光束，沿所述第一多个路径的每个路径移动所述遍历组件使得所述光束遍历所述卡盘并得到所述第一多个数据集的一个或多个数据集；接收所述第一多个数据集；分析所述第一多个数据集以识别出至少三个间断组成的第一组，其中所述至少三个间断组成的第一组与当所述光束碰到所述卡盘的边缘生成的三个或多个反射光信号相关；以及使用与所述至少三个间断组成的第一组关联的坐标数据确定所述卡盘的中心。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括基于所述至少三个间断组成的第一组确定三个或多个坐标数据点组成的第一组；基于所述三个或多个坐标数据点组成的第一组确定所述卡盘的所述中心和所述卡盘 的绝对位置。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括应用所述卡盘的所述绝对位置和所述卡盘 的预期位置来确定所述卡盘的所述绝对位置和所述卡盘的所述预期位置之间的偏移。
4.根据权利要求2所述的方法，进一步包括利用所述卡盘的所述绝对位置和上部电极 的绝对位置计算所述上部电极和所述卡盘之间的相对偏移。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括沿第二多个路径移动所述遍历组件以生成第二多个数据集，沿所述第二多个路径的每 个路径移动所述遍历组件使得所述光束和第二光束的至少一个遍历所述上部电极并得到 所述第二多个数据集的一个或多个数据集，接收所述第二多个数据集；分析所述第二多个数据集以识别至少三个间断组成的第二组，所述至少三个间断组成 的第二组表示所述上部电极的所述边缘上三个或多个点，和使用与所述至少三个间断组成的第二组关联的坐标数据确定所述上部电极的中心。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括基于所述至少三个间断组成的第二组确定三个或多个坐标数据点组成的第二组；基于所述三个或多个第二坐标数据点确定所述上部电极的所述中心和所述上部电极 的绝对位置。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括利用所述上部电极的所述绝对位置和所述 上部电极的预期位置以确定所述上部电极的所述绝对位置和所述所述上部电极的预期位 置之间的偏移。
8.根据权利要求5所述的方法，进一步包括将光学校准固定装置设在预定的位置，所 述第一多个路径构造为遍历所述预定的位置，所述光学校准固定装置具有多个校准区域， 沿所述第一多个路径的每个路径移动所述遍历组件使得所述光束遍历所述光学校准固定 装置并得到第三多个数据集的一个或多个数据集，所述第三多个数据集表示所述多个校准 区域的每个校准区域的测得反射率变化。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将光学校准固定装置设在预定的位置，所述第一多个路径构造为遍历所述预定的位置，所述光学校准固定装置具有多个校准区域， 沿所述第一多个路径的每个路径移动所述遍历组件使得所述光束遍历所述光学校准固定 装置并得到第三多个数据集的一个或多个数据集，所述第三多个数据集表示所述多个校准 区域的每个校准区域的测得反射率变化。
10.一种生成等离子以至少处理基片的等离子处理系统，所述系统包括 卡盘，用于支撑所述基片；至少包括光源的遍历组件，所述光源提供光束；移动机构，用于沿第一多个路径移动所述遍历组件以生成第一多个数据集，所述遍历 组件，沿所述第一多个路径的每个路径移动所述遍历组件使得所述光束遍历所述卡盘并得 到所述第一多个数据集的一个或多个数据集； 传感器，用于接收所述第一多个数据集； 处理单元，用于下列的至少一个分析所述第一多个数据集以识别出至少三个间断组成的第一组，其中所述至少三个间 断组成的第一组与当所述光束碰到所述卡盘的边缘时生成的三个或多个反射光信号相关， 和使用与所述至少三个间断组成的第一组关联的坐标数据确定所述卡盘的中心。
11.根据权利要求10所述的系统，进一步包括； 所述处理单元还构造成用于下列的至少一个基于所述至少三个间断组成的第一组确定三个或多个坐标数据点组成的第一组； 基于所述三个或多个坐标数据点组成的第一组确定所述卡盘的所述中心和所述卡盘 的绝对位置。
12.根据权利要求11所述的系统，其中该处理单元进一步构造为利用所述卡盘的所述 绝对位置和所述卡盘的预期位置来确定所述卡盘的所述绝对位置和所述卡盘的所述预期 位置之间的偏移。
13.根据权利要求11所述的系统，其中所述处理单元进一步构造为利用所述卡盘的所 述绝对位置和上部电极的绝对位置计算所述上部电极和所述卡盘之间的相对偏移。
14.根据权利要求11所述的系统，进一步至少包括用于生成所述等离子的上部电极，其中所述移动机构进一步构造为沿第二多个路径移动所述遍历组件以生成第二多个数据 集，沿所述第二多个路径的每个路径移动所述遍历组件使得所述光束和第二光束的至少一 个遍历所述上部电极并得到所述第二多个数据集的一个或多个数据集， 所述传感器还构造为接收所述第二多个数据集； 所述处理单元还构造为用于下列的至少一个分析所述第二多个数据集以识别至少三个间断组成的第二组，所述至少三个间断组成 的第二组表示所述上部电极的所述边缘上三个或多个点，和使用与所述至少三个间断组成的第二组关联的坐标数据确定所述上部电极的中心。
15.根据权利要求14所述的系统，进一步包括 所述处理单元还构造为用于下列的至少一个基于所述至少三个间断组成的第二组确定三个或多个坐标数据点组成的第二组；基于所述三个或多个第二坐标数据点确定所述上部电极的所述中心和所述上部电极 的绝对位置。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述处理单元进一步构造为利用所述上部电极 的所述绝对位置和所述上部电极的预期位置来确定所述上部电极的所述绝对位置和所述 上部电极的所述预期位置之间的偏移。
17.根据权利要求14所述的系统，进一步包括设在预定的位置的光学校准固定装置， 所述第一多个路径构造为遍历所述预定的位置，所述光学校准固定装置具有多个校准区 域，沿所述第一多个路径的每个路径移动所述遍历组件使得所述光束遍历所述光学校准固 定装置并得到第三多个数据集的一个或多个数据集，所述第三多个数据集表示所述多个校 准区域的每个校准区域的测得反射率变化。
18.根据权利要求11所述的系统，进一步包括设在预定的位置的光学校准固定装置， 所述第一多个路径构造为遍历所述预定的位置，所述光学校准固定装置具有多个校准区 域，沿所述第一多个路径的每个路径移动所述遍历组件使得所述光束遍历所述光学校准固 定装置并得到第三多个数据集的一个或多个数据集，所述第三多个数据集表示所述多个校 准区域的每个校准区域的测得反射率变化。
19.一种生成等离子以至少处理基片的对准系统，所述系统包括；卡盘，用于支撑所述基片；遍历组件，至少包括光源，所述光源提供光束；移动机构，用于沿第一多个路径移动所述遍历组件以生成第一多个数据集，所述遍历 组件，沿所述第一多个路径的每个路径移动所述遍历组件使得所述光束遍历所述卡盘并得 到所述第一多个数据集的一个或多个数据集；传感器，用于接收所述第一多个数据集；处理单元，用于下列的至少一个分析所述第一多个数据集以识别出至少三个间断组成的第一组，其中所述至少三个间 断组成的第一组与当所述光束碰到所述卡盘的边缘时生成的三个或多个反射光信号相关， 和使用与所述至少三个间断组成的第一组关联的坐标数据确定所述卡盘的中心。
20.根据权利要求19所述的对准系统，进一步至少包括用于生成所述等离子的上部电 极，其中所述移动机构进一步构造为沿第二多个路径移动所述遍历组件以生成第二多个数据 集，沿所述第二多个路径的每个路径移动所述遍历组件使得所述光束和第二光束的至少一 个遍历所述上部电极并得到所述第二多个数据集的一个或多个数据集，所述传感器还构造为接收所述第二多个数据集；所述处理单元还构造为用于下列的至少一个分析所述第二多个数据集以识别至少三个间断组成的第二组，所述至少三个间断组成 的第二组表示所述上部电极的所述边缘上三个或多个点，和使用与所述至少三个间断组成的第二组关联的坐标数据确定所述上部电极的中心。
全文摘要
提供一种确定等离子处理系统位置和偏移的方法，该等离子处理系统至少包括卡盘和上部电极。该方法包括沿第一多个路径移动遍历组件以生成第一多个数据集，该遍历组件至少包括光源，该光源提供光束，沿第一多个路径的每个路径移动该遍历组件使得该光束遍历该卡盘并得到该第一多个数据集的一个或多个数据集。该方法还包括接收该第一多个数据集和分析该第一多个数据集以识别出至少三个间断组成的第一组，其中该至少三个间断组成的第一组与该光束碰到该卡盘边缘该卡盘边缘时产生的三个或多个反射光信号相关。该方法还包括使用与该至少三个间断组成的第一组相关的坐标数据确定该卡盘的中心。
文档编号H01L21/677GK101911277SQ200880124049
公开日2010年12月8日 申请日期2008年12月19日 优先权日2007年12月27日
发明者克里斯蒂娜·艾伦布兰切特, 马特·罗德尼克 申请人:朗姆研究公司