本發(fā)明的實施例涉及半導體領(lǐng)域，更具體地涉及測量間隙、厚度的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

半導體集成電路(ic)工業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了快速發(fā)展。在ic演進過程中，功能密度(即，單位芯片面積中的互連器件的數(shù)量)通常在增加，同時幾何尺寸(即，可使用制造工藝創(chuàng)建的最小組件(或線))減小。這種規(guī)模縮小工藝通常通過增加產(chǎn)量效率和降低相關(guān)成本來提供很多益處。然而，這種按比例縮小工藝也伴隨著增大了設(shè)計和制造引入這些ic器件的復雜度，因而為了實現(xiàn)這些進步，需要器件制造中的相似進步。

作為僅一個實例，許多制造步驟涉及制造工具靠近掩模襯底、半導體襯底或其它工件的一些部分。然而，與工件接觸可能是災(zāi)難性的。進一步復雜化問題，制造工藝中的改進可能故意或非故意地涉及移動靠近工件的工具的突出部分。例如，可以靠近工件移動流動噴嘴以更好地控制應(yīng)用流體的位置且減少氣泡、渦旋、或其它流體破壞。

即使當工藝不變時，向著更大的半導體襯底和掩模襯底移動可以帶來挑戰(zhàn)。在這方面，300mm的晶圓已經(jīng)變得普遍，這是因為它們允許更多的電路被同時制造，且在未來計劃更大的晶圓。同樣地，掩模尺寸增加以增強部件的質(zhì)量。然而，這些更大的工件可能比它們更小的等同物更容易彎曲，可能更不均勻且可能具有更多表面不規(guī)則性。這些因素的任何因素都可能增加與制造工具的無意中接觸的風險。更大的工件還可能更脆弱，使接觸更危險。

因此，盡管用于測量和控制制造工具和工件之間的空隙的常規(guī)技術(shù)已經(jīng)大體足夠，但是未來改善的潛力仍然存在。具有在工具和工件之間的距離上更精準控制的工具可以減小接觸事件的出現(xiàn)和嚴重程度。此外，一旦就位，可以利用這些控制以測量和控制制造工藝的其它方面。對于這些原因和其它原因，測量和工具控制的額外改善可以提供貫穿制造工藝的顯著改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施例提供了一種測量間隙的方法，包括：在工具中接收襯底，從而在所述工具和所述襯底之間限定間隙；通過設(shè)置在所述襯底的與所述間隙相反的底面上的變換器來提供聲波信號，其中，所述聲波信號穿過所述襯底傳導；通過所述變換器接收來自限定所述間隙的所述襯底的頂面的第一回聲和來自進一步限定所述間隙的所述工具的底面的第二回聲；以及基于所述第一回聲和所述第二回聲測量所述間隙的寬度。

本發(fā)明的實施例還提供了一種測量厚度的方法，包括：接收襯底，所述襯底具有設(shè)置在所述襯底上的材料層；提供與所述材料層相反地耦合至所述襯底的變換器；通過所述襯底經(jīng)由所述變換器發(fā)射聲波信號；通過所述變換器接收來自所述材料層的底部界面的第一回聲；通過所述變換器接收來自所述材料層的頂部界面的第二回聲；基于所述第一回聲和所述第二回聲確定所述材料層的厚度。

本發(fā)明的實施例還提供了一種測量間隙的系統(tǒng)，包括：卡盤，可操作為保持晶圓，從而使得保持的晶圓限定介于所述晶圓和所述系統(tǒng)之間的間隙；變換器，可操作為：耦合至所述保持的襯底；穿過所述襯底發(fā)射聲波信號；接收來自限定所述間隙的所述晶圓的表面的第一回聲；接收來自進一步限定所述間隙的所述系統(tǒng)的表面的第二回聲；提供表示所述第一回聲和所述第二回聲的信號；以及信號處理器，可操作為接收所述信號并且根據(jù)所述第一回聲和所述第二回聲確定與所述間隙相關(guān)的測量結(jié)果。

附圖說明

當結(jié)合附圖進行閱讀時，根據(jù)下面詳細的描述可以更好地理解本發(fā)明的實施例。應(yīng)該強調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標準實踐，對各種部件沒有按比例繪制并且僅僅用于說明的目的。實際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增大或縮小。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的清洗裝置的截面圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的間隙測量的方法的流程圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的實施間隙測量的方法的制造工具的截面圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的實施間隙測量的方法的制造工具的另一截面圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的實施間隙測量的方法的制造工具的另一截面圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的實施間隙測量的方法的制造工具的另一截面圖。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的關(guān)于時間的變換器(transducer)的電壓響應(yīng)的示圖。

圖8是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的旋涂系統(tǒng)的截面圖。

圖9是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的旋涂系統(tǒng)的另一截面圖。

圖10是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的膜厚度測量的方法的流程圖。

具體實施方式

本發(fā)明大體地涉及ic器件制造，更具體地涉及用于控制制造工具的一部分和工件之間的空隙(clearance)的改善的技術(shù)。

以下公開內(nèi)容提供了許多用于實現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同實施例或?qū)嵗Ｏ旅婷枋隽私M件和布置的具體實例以簡化本發(fā)明。當然，這些僅僅是實例，而不旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件形成為直接接觸的實施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實施例。此外，本發(fā)明可在各個實例中重復參考標號和/或字母。該重復是為了簡單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個實施例和/或配置之間的關(guān)系。

而且，為便于描述，在此可以使用諸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空間相對術(shù)語，以便于描述如圖所示的一個元件或部件與另一元件或部件的關(guān)系。除了圖中所示的方位外，空間相對術(shù)語旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。例如，如果圖中的器件顛倒，那么描述為在其他元件或部件“下面”或“下方”的元件將定位為在其他元件或部件“上面”。因此，示例性術(shù)語“下面”可以包括在…上面和在…下面兩種定位。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，而在此使用的空間相對描述符可以同樣地作相應(yīng)的解釋。

本發(fā)明涉及一種半導體集成電路的制造。參照圖1描述可以用于半導體集成電路的制造中的示例性工具。在這方面，圖1是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的清洗裝置100的截面圖。為了清楚和易于解釋，已經(jīng)簡化了附圖的一些元件并且已經(jīng)放大了附圖的一些元件。

清洗裝置100通過將液體和/或氣體引導向襯底102來清洗保持的襯底102從而去除顆粒和其它污染物。在清洗工藝期間，清洗裝置100具有靠近襯底102的部分。例如，該部分可以包括一個或多個噴嘴(例如，液體噴嘴104和氣體噴嘴106)。在許多實施例中，小心控制噴嘴104和106與襯底102之間的空隙或距離，從而使得噴嘴不與襯底102接觸。與許多常規(guī)技術(shù)相反，清洗裝置100使用聲波測量(acousticmeasurement)以控制下面更詳細描述的空隙?？梢栽谶M行清洗工藝的同時實施該技術(shù)而不接觸任何噴嘴或清洗襯底102的表面。

現(xiàn)在將更詳細地描述清洗裝置100的元件。清洗裝置100接收襯底102，該襯底102是由清洗裝置100在其上操作的任何工件的范例。例如，襯底102可以表示用于電路制造的光刻掩模、半導體襯底、和/或用于任何其它合適的應(yīng)用的任何其它合適的襯底。在各個實例中，掩模襯底102包括堿石灰玻璃、熔融二氧化硅、熔融石英、和/或具有諸如在其上設(shè)置的鉻的光吸收材料的氟化鈣(caf2)。反射掩模襯底102還可以包括多層反射結(jié)構(gòu)。在另外的實例中，半導體襯底102包括：元素(單元素)半導體，諸如晶體結(jié)構(gòu)的鍺；化合物半導體，諸如硅鍺、碳化硅、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、砷化銦和/或銻化銦；非半導體材料；和/或它們的組合。襯底102還可以包括在其上形成的各種材料層。清洗裝置100可以包括可操作的卡盤108以保持襯底102?？ūP108可以使用保持襯底102的任何機制，諸如物理夾緊、真空保持、靜電吸引和/或其他保持機制。

清洗裝置100可以包括安裝在活動電樞(armature)110上的一個或多個噴嘴(例如，噴嘴104和106)以及相關(guān)聯(lián)的供應(yīng)線。當固定新的襯底102時，活動電樞110可以將噴嘴重新定位至加載路徑外的“原始(home)”位置，并且一旦已經(jīng)加載襯底102，該活動電樞可以在襯底102上方移動噴嘴。在一些實施例中，在清洗工藝期間，活動電樞110也允許噴嘴104和106定位在沿著襯底102的任何位置。噴嘴可以包括可操作的液體供應(yīng)噴嘴104以將液體材料112引導向襯底102和/或可操作的氣體輸送噴嘴106以將氣體引導向襯底102。用于應(yīng)用液體材料112的合適的液體供應(yīng)噴嘴104包括本田兆聲波噴水嘴(hondamega-sonicpuddlenozzle)、以及通常的兆聲波噴嘴、噴射噴嘴、浸沒式光刻噴嘴等。在清洗裝置100的背景下，液體材料112可以包括任何合適的清洗溶液，諸如ipa(異丙醇)、丙酮、水、其它溶劑、和/或它們的組合，這至少部分取決于襯底102材料、去除的污染物的性質(zhì)和/或其它因素。當然，液體材料112表示應(yīng)用于襯底102的任何流體。在各個實施例中，在本文所述的技術(shù)的過程期間，液體供應(yīng)噴嘴104供應(yīng)包含反應(yīng)劑、保護劑、蝕刻劑、旋涂材料和/或其它任何材料的液體材料112。

類似于液體供應(yīng)噴嘴104，清洗裝置100可以包括電樞110上并且旨在將空氣引導向襯底102表面的一個或多個氣體輸送噴嘴106。氣體輸送噴嘴106可以將環(huán)境空氣、諸如氮氣、氬氣和/或氦氣的惰性氣體、工藝氣體、任何其它合適的氣體吹在襯底102上。當供應(yīng)氣體時，活動電樞110可以使氣體輸送噴嘴106在襯底102的整個表面掃描，以驅(qū)除液體材料112、顆粒和/或污染物。在清洗的情況下，可以加熱由氣體輸送噴嘴106提供的氣體以控制襯底102上的液體的粘度和/或蒸發(fā)。

在清洗裝置100沒有運轉(zhuǎn)時，盡管基于接觸的方法可以用于測量噴嘴和襯底102之間的間隙114，但是在裝置100清洗時，液體材料112或氣體會阻止這樣的技術(shù)。例如，通常的技術(shù)包括在間隙114中插入測隙規(guī)(feelergauge)，這在操作期間是不可能的。事實上，即使當清洗裝置100沒有運轉(zhuǎn)時，如果在襯底102存在時使用測隙規(guī)，則可能損壞襯底102。此外，在許多實施例中，離線(offline)測量具有有限的作用。液體材料112或氣體的力可以驅(qū)動噴嘴和襯底102分離，改變間隙114的距離。

為了克服這些和其它的挑戰(zhàn)，清洗裝置100是可操作的以在噴嘴和襯底102之間實施聲波間隙測量。為了這個目的，清洗裝置100包括變換器116，諸如耦合至襯底102的壓電式超聲波變換器。變換器116發(fā)射通過耦合的襯底102向外傳播的聲波能量(acousticenergy)。在每個材料界面，聲波能量的一些部分被反射為回聲。這些回聲可以由變換器116接收且轉(zhuǎn)換為電信號。通過檢查電信號，清洗裝置100的信號處理源(signalprocessingresource)118可以識別由襯底102的最頂部表面產(chǎn)生的回聲和由噴嘴104和/或106的最底部表面產(chǎn)生的回聲。通過分析回聲，信號處理源118確定這些表面之間的間隙114距離。

變換器116可以包括任何合適的聲波(acoustic)發(fā)送器和/或接收器且可以具有任何合適的中心頻率。例如，在各個實施例中，變換器116包括具有在約5mhz和約40mhz(+/-10％)之間的中心頻率的超聲波變換器。

變換器116可以包括包含一個或多個壓電材料層、電容材料層、或其它合適的材料層的變換器層120。為了防止在變換器層120邊界處的信號的相位抵消，變換器層120可以配置為具有為λ/2的整數(shù)倍數(shù)的厚度(垂直于襯底102)，其中，λ是變換器116的中心頻率。變換器116還可以包括在變換器層120的與襯底102相反的背面上設(shè)置的背襯材料(backingmaterial)122。因為變換器層120可以向著遠離襯底102的方向發(fā)射能量，所以背襯材料122可以配置為抑制該能量或向著襯底102反射回該能量?？梢赃x擇阻尼背襯材料(dampingbackingmaterial)122以具有與變換器層120的聲波阻抗(acousticimpedance)類似的聲波阻抗，然而可以選擇反射背襯材料122以具有與變換器層120的聲波阻抗不同的聲波阻抗。

變換器116還可以包括在變換器層120和襯底102之間設(shè)置的且接觸該變換器層和該襯底102的聲波阻抗匹配層124。因為變換器層120和襯底102之間的聲波阻抗中的陡變可以反射聲波能量并且創(chuàng)造回聲，可以利用聲波阻抗匹配層124以平滑聲波過渡(acoustictransition)。這可以改善變換器116的靈敏度且減少由不期望的回聲造成的噪音。因此，聲波阻抗匹配層124可以具有介于變換器層120的和襯底102的聲波阻抗之間的聲波阻抗。在實施例中，聲波阻抗匹配層124具有的聲波阻抗基本上等于：其中，ztransducer是變換器層120的聲波阻抗，且zsubstrate是襯底102的聲波阻抗。為了防止相位抵消，聲波阻抗匹配層124可以配置為具有為λ/4的整數(shù)倍數(shù)的厚度(垂直于襯底102)，其中，λ是變換器116的中心頻率。用于聲波阻抗匹配層124的合適的材料包括聚合物、陶瓷、玻璃、金屬、復合材料和/或其它合適的材料。因為氣體往往也不傳導聲波能量且產(chǎn)生微弱的回聲，所以當被測量的間隙114至少部分地填充有氣體(而不是液體)時，由聲波阻抗匹配層124提供的增加的靈敏度可以是特別有益的。

在一些實施例中，變換器116耦合至電樞126且是可操作的以沿著襯底102的背側(cè)移動。電樞126可以用于將變換器116與被測量的噴嘴對準以及在該噴嘴沿著襯底102移動時跟蹤噴嘴。

參照圖2至圖7描述由清洗裝置100或其它合適的制造工具實施的聲波測量。圖2是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的間隙測量的方法200的流程圖。應(yīng)當理解，可在方法200之前、期間和之后提供額外的步驟并且對于方法200的其他實施例可替換或消除所描述的一些步驟。圖3至圖6是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的實施間隙測量的方法的制造工具300的截面圖。在一些實例中，制造工具300是圖1的清洗裝置100，但是以下提供并且描述了其它合適的制造工具300。制造工具300包括基本上類似于圖1的變換器的變換器116(具有可選的阻抗匹配層124)。圖7是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例示出的變換器的關(guān)于時間的電壓響應(yīng)示圖700。為了清楚和易于解釋，已經(jīng)簡化了附圖的一些元件并且已經(jīng)放大了附圖的一些元件。

參照圖2的框202和圖3，襯底102被接收且固定在制造工具300中。如上所述，襯底102是由制造工具300在其上操作的任何工件的實例并且可以表示用于電路制造的光刻掩模、半導體襯底和/或用于任何其他合適應(yīng)用的任何其它合適的襯底。制造工具300具有靠近襯底102的部分。在圖3的實例中，該部分是液體供應(yīng)噴嘴104。制造工具300初始化利用襯底的處理技術(shù)，諸如使用液體材料112的清洗。在處理技術(shù)期間的任何時候，聲波變換器116可以用于測量襯底102和制造工具300之間的間隙114。

參照圖2的框204，電樞126用于沿著襯底102的背面移動聲波變換器116。電樞126可以對準變換器116，從而變換器位于被測量的間隙114的正下方。在示出的實施例中，電樞126跟蹤液體供應(yīng)噴嘴104，從而變換器116保持在液體供應(yīng)噴嘴104的正下方且因此位于間隙114的正下方。

參照圖2的框206和圖4，變換器116發(fā)射縱波(longitudinalwave)形式的聲波能量或如由箭頭402所示從變換器116穿過襯底102傳導的其它合適的波形。使用變換器116測量的優(yōu)勢之一在于，可以在制造工具300操作的同時實施測量。例如，變換器116可以發(fā)射聲波脈沖，同時由液體供應(yīng)噴嘴104供應(yīng)液體材料112(例如，清洗流體)。液體材料112的流動沒有顯著地影響聲波能量。在另一實例中，變換器116可以與制造工具300的氣體供應(yīng)噴嘴對準且可以在由氣體供應(yīng)噴嘴供應(yīng)氣體的同時發(fā)射聲波脈沖。

參照圖5，聲波能量反射在每個材料界面處，包括在襯底102表面的最頂部表面502處的界面處和在間隙114的相對側(cè)上的制造工具300的最底部表面504處的界面處。圖6示出了由襯底102的最頂部表面502反射的能量造成的(如由箭頭602指示)，然后由襯底102的背面反射(如由箭頭604指示)，然后由襯底102的最頂部表面502再次反射(如由箭頭606指示)的二階(second-order)回聲。取決于間隙114中的介質(zhì)，來自工具300的最底部表面504的二階回聲可能太微弱以至難以區(qū)別。如以下闡釋的，可以補償二階(或以上)回聲。

參照圖2的框208和圖7，回聲由變換器116接收且被轉(zhuǎn)換為電信號，其實例在圖7中示出。在這方面，圖7是關(guān)于時間的電壓的示圖，并且如圖所見，取決于變換器116和產(chǎn)生回聲的表面之間的距離，回聲在不同的時間處產(chǎn)生特有的電壓響應(yīng)(例如，響應(yīng)702、704、706和708)。在圖7的實例中，響應(yīng)702、706和708表示由襯底102的最頂部表面502產(chǎn)生的一階回聲、二階回聲和三階回聲，且響應(yīng)704表示由工具300的最底部表面504產(chǎn)生的一階回聲。向圖3中所示的信號處理器118提供電信號。

參照圖2的框210，信號處理器118從間隙114的任意一側(cè)上的表面識別一階回聲響應(yīng)。在圖3至圖7的實例中，這些是來自襯底102的最頂部表面502的一階回聲的響應(yīng)702和來自工具300的最底部表面504的一階回聲的響應(yīng)704。應(yīng)該認識到，捕獲響應(yīng)的時間與聲波信號已經(jīng)傳播的距離直接成比例。這意味著接收響應(yīng)702的時間取決于襯底102的最頂部表面502距變換器116的距離。同樣地，接收響應(yīng)704的時間取決于工具300的最底部表面504離變換器116的距離。

參照圖2的框212，信號處理器118確定來自襯底102的最頂部表面502的一階響應(yīng)702和來自工具300的最底部表面504的一階響應(yīng)704之間時間的差值。時間的差值是由于聲波信號穿過間隙114。相應(yīng)地，參照圖2的框214，信號處理器118通過將時間的差值乘以在間隙114中找到的任何材料(例如，液體材料112)中的聲波信號的速度并且除以2來測量間隙114，這是因為信號穿過間隙兩次以到達變換器116，一次在外傳路徑上且一次在返回路徑上。換句話說：

d＝v*(t′-t1)/2

其中，d表示間隙114距離，v是間隙114的材料中的聲波信號的速度，t′是來自工具300的最底部表面504的一階響應(yīng)704的時間，以及t1是來自襯底102的最頂部表面502的一階響應(yīng)702的時間。

一旦確定間隙114距離，可以在不同時間和/或位置重復框202至框214的方法以在制造進行時監(jiān)控間隙114。對于在實施例中，在沿著間隙的不同點處重復框202至框214。參照框216，信號處理器118比較間隙距離114在多個位置處的統(tǒng)一性以確定跨間隙的襯底102的最頂部表面502和工具300的最底部表面504是否平行。這可以用于檢測傾斜、襯底未對準、襯底不規(guī)則性、和/或其它情況。以這樣的方式，制造工具300確定間隙114距離并且可以檢測其它對準問題而不影響工具300的操作且沒有與襯底102接觸的風險。

在一些實例中，制造工具300是如以上描述的清洗裝置100。然而，參照圖8和圖9描述了可操作的以實施圖2的方法200的另一合適的制造工具。圖8和圖9是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的旋涂系統(tǒng)800的截面圖。為了清楚和易于解釋，已經(jīng)簡化了附圖的一些元件并且已經(jīng)放大了附圖的一些元件。

旋涂系統(tǒng)800利用襯底102的旋轉(zhuǎn)以將液體分布為遍及表面。液體形式的旋涂材料802可以沉積在襯底102的中心處，且襯底102被旋轉(zhuǎn)以驅(qū)動液體至邊緣。在這種方式中，旋涂利用液體的離心傾向以產(chǎn)生具有顯著統(tǒng)一厚度的膜。該技術(shù)適用于在襯底102上應(yīng)用各種膜，示例性膜包括光刻膠膜、多層光刻膠(例如，三層光刻膠)膜、抗反射涂層膜(例如，底部抗反射涂層(barc)膜)、硬掩模膜和/或其它合適的膜。相應(yīng)地，系統(tǒng)800可以包括可操作的旋轉(zhuǎn)卡盤108以保持和旋轉(zhuǎn)襯底102?？ūP108可以使用保持襯底102的任何方法，諸如物理夾緊、真空保持、靜電吸引和/或其他保持機制。如利用圖1的襯底102，襯底102是由旋涂系統(tǒng)800在其上操作的任何工件的實例并且可以表示用于電路制造的光刻掩模、半導體襯底和/或用于任何其他合適應(yīng)用的任何其它合適的襯底。

旋涂系統(tǒng)800還可以包括基本上如圖1至圖7中描述的在電樞126上設(shè)置的聲波(例如，超聲波)變換器116。例如，變換器116可以包括變換器層120、背襯材料122和可選的阻抗匹配層124，其中每個都基本上類似于圖1至圖7的那些。同樣地，基本上如參照前述附圖描述的，變換器116可以耦合至信號處理器118。

一旦固定襯底102，卡盤108圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)，也引起保持的襯底102旋轉(zhuǎn)。根據(jù)應(yīng)用，轉(zhuǎn)速可以達到或超過3000rpm。由于增加的擾動(turbulence)和旋轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定性，所以用于較大晶圓的最大轉(zhuǎn)速趨于更小，以及用于300mm的襯底102的典型最大轉(zhuǎn)速可以在約800rpm和約4000rpm之間。為了控制應(yīng)用的旋涂材料802的散布，在整個旋涂技術(shù)中，卡盤108(以及相關(guān)地襯底102)的轉(zhuǎn)速可以改變。

為了供應(yīng)液體，旋涂系統(tǒng)800可以包括安裝在活動電樞110上的一個或多個液體供應(yīng)噴嘴104以及一個或多個氣體輸送噴嘴106。噴嘴104和106以及電樞110可以基本上類似于圖1中的那些。在使用如圖2至圖7中描述的方法200的旋涂材料802的應(yīng)用期間，旋涂系統(tǒng)800可以利用聲波變換器116和信號處理器118以測量噴嘴和襯底102之間的間隙114。

參照圖9，在旋涂工藝期間，旋涂系統(tǒng)800還可以利用變換器116以測量旋涂材料802的厚度和/或均勻性。為了該目的，應(yīng)該認識到，無論旋涂材料802是否是液體、半固體、或固體形式，聲波能量都可以被包括在供應(yīng)的旋涂材料802和周圍環(huán)境之間的界面的任何界面反射。因此，可以在襯底102的最頂部表面502處和旋涂材料802的最頂部表面902處生成回聲。

參照圖10，描述了可以通過旋涂系統(tǒng)800實施的用于測量膜厚度的方法1000。在這方面，圖10是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的膜厚度測量的方法1000的流程圖。應(yīng)當理解，可在方法1000之前、期間和之后提供額外的步驟并且對于方法1000的其他實施例可替換或消除所描述的一些步驟。該方法100包括分別可以基本上類似于框202至框214的框1002至框1014。

參照框1002，襯底102被接收且固定在旋涂系統(tǒng)800中。襯底102是由旋涂系統(tǒng)800在其上操作的任何工件的實例并且可以表示用于電路制造的光刻掩模、半導體襯底和/或用于任何其他合適應(yīng)用的任何其它合適的襯底。參照框1004，電樞124用于沿著襯底102的背面移動聲波變換器116。電樞可以使變換器116對準至將要測量旋涂材料802(或其它材料)的厚度位置的任何參照點的正下方。在一個實例中，電樞在襯底102的外邊緣處對準變換器，因為這是旋涂材料802趨于最薄的位置。

參照框1006，變換器116發(fā)射從變換器116通過襯底102并且通過旋涂材料802傳導的諸如縱波的聲波能量。這可以在操作旋涂系統(tǒng)時實施，諸如在旋轉(zhuǎn)襯底102時和/或在應(yīng)用旋涂材料802時。在包括襯底102的最頂部表面502處和在旋涂材料802的最頂部表面902處的界面的每個材料界面處反射聲波能量。參照圖2的框1008和圖7，所得到的回聲由變換器116接收且被轉(zhuǎn)換為提供至信號處理器118的電信號。

參照框1010，信號處理器118識別來自襯底102的最頂部表面502的響應(yīng)和來自旋涂材料802的最頂部表面902的響應(yīng)。參照框1012，信號處理器118確定來自襯底102的最頂部表面502的一階響應(yīng)和來自旋涂材料802的最頂部表面902的一階響應(yīng)之間的時間的差值。參照框1014，信號處理器118通過將時間的差值乘以旋涂材料802中的聲波信號的速度并且除以2來測量旋涂材料802的厚度，這是因為信號穿過間隙兩次。

在許多實施例中，貫穿旋涂工藝重復框1002至圖1014的方法。例如，參照框1016，信號處理器118可以比較旋涂材料802的在不同位置截取的測量的厚度以確定旋涂材料802的統(tǒng)一性。參照框1018，信號處理器118可以比較旋涂材料802的在不同時間處截取的測量的厚度以確定旋涂材料802隨著時間的流動或累積。以這樣的方式，旋涂系統(tǒng)800可以實時監(jiān)控旋涂膜的應(yīng)用且對流速、轉(zhuǎn)速、施加的熱、干燥時間和/或其它處理參數(shù)進行調(diào)整。

應(yīng)該理解，清洗裝置100、制造工具300、以及旋涂系統(tǒng)800僅僅是可以實施方法200和方法1000的系統(tǒng)的實例。這些是非限制性的實例，且實施這些方法的可操作的其它系統(tǒng)是可想到和提供的。本實施例可采用整套硬件實施例、整套軟件實施例或包括硬件和軟件元素的實施例的形式。此外，本發(fā)明的實施例可采取可從有形計算機可用或計算機可讀介質(zhì)獲取的計算機程序產(chǎn)品的形式，該介質(zhì)提供用于通過或結(jié)合計算機或任何指令執(zhí)行系統(tǒng)使用的程序代碼。為了本說明的目的，有形計算機可用或計算機可讀介質(zhì)可為任何裝置，該裝置可存儲用于通過或結(jié)合指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或器件使用的程序。介質(zhì)可包括非易失性存儲器，該非易失性存儲器包括磁存儲器、固態(tài)存儲器、光存儲器、高速緩沖存儲器、隨機存取存儲器(ram)。

因此，本發(fā)明提供了一種當制造工具在運轉(zhuǎn)時可以實施的用于測量制造工具和工件之間的空隙的系統(tǒng)和方法。在一些實施例中，提供的方法包括在工具中接收襯底從而在其間限定間隙。在襯底的與間隙相反的底面上設(shè)置的變換器提供通過襯底傳導的聲波信號。變換器還接收來自限定間隙的襯底的頂面的第一回聲和來自進一步限定間隙的工具的底面的第二回聲?；诘谝换芈暫偷诙芈暅y量間隙的寬度。在一些這樣的實施例中，工具的底面是噴嘴的底面，且在提供聲波信號期間和在接收第一回聲和第二回聲期間，噴嘴在間隙中提供液體和氣體的至少一種。

在另外的實施例中，提供的方法包括接收在其上設(shè)置有材料層的襯底。提供耦合至與材料層相對的襯底的變換器。變換器發(fā)射穿過襯底引導的聲波信號。作為響應(yīng)，變換器接收來自材料層的底部界面的第一回聲和來自材料層的頂部界面的第二回聲?；诘谝换芈暫偷诙芈暣_定材料層的厚度。在一些這樣的實施例中，變換器通過阻抗匹配層耦合至襯底，且通過阻抗匹配層發(fā)送聲波信號。

在又一實施例中，提供的系統(tǒng)包括：卡盤，可操作為保持晶圓，從而使保持的晶圓限定晶圓和系統(tǒng)之間的間隙；變換器，可操作為耦合至保持的襯底、發(fā)射穿過襯底的聲波信號、接收來自限定間隙的晶圓的表面的第一回聲、接收來自進一步限定間隙的系統(tǒng)的表面的第二回聲、以及提供表示第一回聲和第二回聲的信號；以及信號處理器，可操作為接收信號并且根據(jù)第一回聲和第二回聲確定與間隙相關(guān)聯(lián)的測量結(jié)果。在一些這樣的實施例中，該系統(tǒng)還包括在變換器和襯底之間設(shè)置的阻抗匹配層。阻抗匹配層可以具有的阻抗介于變換器的和襯底的阻抗之間。在一些這樣的實施例中，系統(tǒng)還包括耦合至變換器且可操作為使變換器對準至間隙正下方的電樞。

本發(fā)明的實施例提供了一種測量間隙的方法，包括：在工具中接收襯底，從而在所述工具和所述襯底之間限定間隙；通過設(shè)置在所述襯底的與所述間隙相反的底面上的變換器來提供聲波信號，其中，所述聲波信號穿過所述襯底傳導；通過所述變換器接收來自限定所述間隙的所述襯底的頂面的第一回聲和來自進一步限定所述間隙的所述工具的底面的第二回聲；以及基于所述第一回聲和所述第二回聲測量所述間隙的寬度。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述工具的所述底面是噴嘴的底面，并且其中，在提供所述聲波信號期間和在接收所述第一回聲和所述第二回聲期間，所述噴嘴在所述間隙中提供液體和氣體中的至少一種。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述液體和所述氣體中的所述至少一種包括液體清洗溶液。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述液體和所述氣體種的所述至少一種包括旋涂材料。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，測量所述間隙的寬度包括：確定所述第一回聲被所述變換器接收的第一時間和所述第二回聲被所述變換器接收的第二時間；以及基于所述第一時間和所述第二時間確定所述間隙的所述寬度。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，基于所述第二時間和所述第一時間之間的差值乘以所述聲波信號通過所述間隙內(nèi)的材料的速度且除以二來確定所述間隙的所述寬度。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，與所述間隙內(nèi)的第一位置相對地實施所述聲波信號的提供以及所述第一回聲和所述第二回聲的接收，并且其中，所述寬度是對應(yīng)于所述第一位置的第一寬度，所述方法還包括：與所述間隙內(nèi)的第二位置相對地提供另一聲波信號；接收來自所述襯底的所述頂面的第三回聲和來自所述工具的所述底面的第四回聲；以及基于所述第三回聲和所述第四回聲測量所述間隙的第二寬度，其中，所述第二寬度對應(yīng)于所述第二位置。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，方法還包括：基于所述第一寬度和所述第二寬度確定所述間隙的統(tǒng)一性。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述聲波信號從所述變換器通過阻抗匹配層傳導至所述襯底，所述阻抗匹配層設(shè)置在所述變換器和所述襯底之間并且物理接觸所述變換器和所述襯底中的每個。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述阻抗匹配層具有等于所述變換器的中心頻率的四分之一的整數(shù)倍數(shù)的厚度。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述阻抗匹配層具有的阻抗介于所述變換器的和所述襯底的阻抗之間。

本發(fā)明的實施例還提供了一種測量厚度的方法，包括：接收襯底，所述襯底具有設(shè)置在所述襯底上的材料層；提供與所述材料層相反地耦合至所述襯底的變換器；通過所述襯底經(jīng)由所述變換器發(fā)射聲波信號；通過所述變換器接收來自所述材料層的底部界面的第一回聲；通過所述變換器接收來自所述材料層的頂部界面的第二回聲；基于所述第一回聲和所述第二回聲確定所述材料層的厚度。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述材料層包括旋涂材料。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，確定所述厚度包括將接收所述第一回聲的第一時間與接收所述第二回聲的第二時間相比較。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，根據(jù)等式確定所述厚度：

d＝v*(t′-t1)/2

其中，d為所述材料層的所述厚度，v為所述聲波信號通過所述材料層的速度，t1為所述第一時間，以及t′為所述第二時間。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述變換器通過阻抗匹配層耦合至所述襯底，并且其中，所述聲波信號穿過所述阻抗匹配層發(fā)送。

本發(fā)明的實施例還提供了一種測量間隙的系統(tǒng)，包括：卡盤，可操作為保持晶圓，從而使得保持的晶圓限定介于所述晶圓和所述系統(tǒng)之間的間隙；變換器，可操作為：耦合至所述保持的襯底；穿過所述襯底發(fā)射聲波信號；接收來自限定所述間隙的所述晶圓的表面的第一回聲；接收來自進一步限定所述間隙的所述系統(tǒng)的表面的第二回聲；提供表示所述第一回聲和所述第二回聲的信號；以及信號處理器，可操作為接收所述信號并且根據(jù)所述第一回聲和所述第二回聲確定與所述間隙相關(guān)的測量結(jié)果。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，系統(tǒng)還包括：阻抗匹配層，設(shè)置在所述變換器和所述襯底之間，并且所述阻抗匹配層具有的阻抗介于所述變換器的阻抗和所述襯底的阻抗之間。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述信號處理器可操作為基于接收所述第一回聲的時間和接收所述第二回聲的時間來確定所述測量結(jié)果。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，系統(tǒng)還包括：電樞，耦合至所述變換器并且可操作為使所述變換器對準至所述間隙的正下方。

上面概述了若干實施例的部件、使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，他們可以容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計或修改用于實現(xiàn)與在此所介紹實施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)勢的其他工藝和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該意識到，這種等同構(gòu)造并不背離本發(fā)明的精神和范圍、并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，在此他們可以做出多種變化、替換以及改變。