晶片级光谱仪制造技术

本发明专利技术涉及一种用于测量光学辐射的特性的传感器设备，所述传感器设备具有衬底及位于所述衬底内在一个或一个以上空间上分离的位置处的低轮廓光谱选择性检测系统。所述光谱选择性检测系统包含以光学方式耦合到对应光学检测器阵列的大体层状波长选择器阵列。应强调，提供本摘要以符合需要将允许搜索者或其它读者快速断定技术性揭示内容的标的物的摘要的规则。提交本摘要是基于以下理解：其将不用于解释或限制权利要求书的范围或含义。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】晶片级光谱仪优先权主张本申请案是2012年6月17日申请的第61／498，500号美国临时申请案的非临时申请，所述临时申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
本专利技术的实施例涉及一种具有用于测量处理环境内的光谱发射的目的的嵌入式光谱仪的度量衡晶片。
技术介绍
例如那些用于生产电子装置、平板显示器及光刻掩模的制造工艺，及用于制作半导体装置的工艺通常需要使适合工件经受涉及光学辐射的离散工艺操作序列。这些工艺中的许多者对工艺条件极敏感且优选地在其内建立有极特定条件的个别工艺室内实施，所述工艺室通常称为工艺工具。此些工艺工具的现代制造设施通常使用机器人传送机构作为生产工艺的总体自动化的部分。需要准确地及可再现地建立并维持工艺室内的精确条件的能力以成功地生产众多类型的产品。特别重要的产品的实例是一些目前技术水平的电子装置，例如半导体装置、平板显示器装置及光刻掩模。为了实现商业成功所必需的高装置成品率及性能，在一些情况下使用经设计以测量特定物理参数的传感器不断地监测并控制工艺室内的条件。通常，将这些控制传感器建立到工艺工具中以便测量所关注的参数，例如工艺工具内特定位置处的光学辐射。对于例如使用辉光放电的工件的等离子处理的应用来说，通常可用于监测等离子工艺条件的技术可遭受各种问题。典型问题是标准方法为侵入性的，因为其需要对工艺室或工艺操作条件的修改。标准方法的另一问题是标准方法通常针对工艺的区仅提供全局测量或平均测量。一股来说，当前可用的监测技术及设备不能容易地提供对用于处理衬底的光学辐射参数的非侵入性、空间上及／或时间上解析的测量。本专利技术的实施例是在此背景下产生。
技术实现思路
附图说明在阅读以下详细描述且在参考附图时，本专利技术的目的及优点将变得显而易见，附图中：图1A是根据本专利技术的实施例的传感器设备的横截面示意图。图1B是可用于图1A的传感器设备中的替代低轮廓波长选择性检测系统的横截面示意图。图1C是图1A中的传感器设备的俯视示意图。图2A是根据本专利技术的替代实施例的传感器设备的横截面示意图。图2B是图2A中的传感器设备的俯视示意图。图3是图解说明根据本专利技术的实施例的低轮廓光子晶体光谱仪的三维示意图。图4是根据本专利技术的替代实施例的传感器设备的俯视示意图。图5A是根据本专利技术的替代实施例的传感器设备的横截面示意图。图5B是根据图5A中所描绘的实施例的具有制作于其上的波长鉴别元件的光纤电缆的一部分的透视图。图5C是根据本专利技术的替代实施例的传感器设备的横截面示意图。具体实施方式在以下详细描述中，将参考形成本文一部分且其中以图解说明方式展示其中可实施本专利技术的特定实施例的附图。就此来说，例如“顶部”、“底部”、“前面”、“背面”、“前沿”、“尾沿”等方向性术语是参考所描述的各图的定向而使用。由于可以若干不同定向来定位本专利技术的实施例的组件，因此所述方向性术语是用于图解说明的目的而决非为限制性的。应理解，可在不背离本专利技术范围的情况下利用其它实施例且可作出结构或逻辑改变。因此，不应将以下详细描述视为具有限制意义，且本专利技术的范围由所附权利要求书界定。本专利技术涉及用于测量光学辐射的特性的设备。下文将主要在处理例如硅晶片的半导体晶片的背景下论述本专利技术的一些实施例的操作。下文将主要在测量并收集光学辐射数据、特定来说涉及光学辐射的工艺(例如处理用于制作电子装置的工件所使用的工艺)的光谱发射特性的背景下论述本专利技术的实施例及本专利技术的实施例的操作。本专利技术的实施例适合的涉及光学辐射的一些工艺的实例是等离子蚀刻、辉光放电溅镀、等离子增强化学汽相沉积、等离子退火、等离子剥除、光化学沉积、光化学蚀刻、光学固化、光学显影及光学退火。此处将涉及光学辐射的工艺界定为意指如下的工艺：对于其来说光学辐射用作执行工艺的部分或由所述工艺产生光学辐射。此外，光学辐射可对所述工艺的结果具有影响或光学辐射可为所述工艺的状态或性能的指示。然而，应理解，根据本专利技术的实施例可用于涉及测量环境中的光学辐射的实质上任何应用。在各图的以下描述中，当标示各图所共有的实质上相同的元件或步骤时已使用相同参考编号。图1A及1C图解说明根据本专利技术的实施例的传感器设备100的横截面图及俯视图。传感器设备100包括衬底101。具有光学元件105的盖103可接着附接到衬底101，其组合形成壳体。可使用适合于所述应用的任何粘合剂材料来邻接衬底101与盖103。低轮廓波长选择性检测系统110及(任选地)测量电子装置119定位于由衬底101及盖103形成的壳体内。图1C展示低轮廓波长选择性检测系统110、光学元件105及测量电子装置119，使用虚线来指示低轮廓波长选择性检测系统110及测量电子装置119安置于衬底盖103下方。如此处所图解说明，波长选择性检测系统110及测量电子装置119位于衬底101内。或者，波长选择性检测系统110及测量电子装置119可位于盖103内或盖103与衬底101两者内。通过盖103屏蔽波长选择性检测系统110及测量电子装置119以免暴露于工件处理工具的处理条件。应注意，如果工件的处理条件将不实质上干扰波长选择性检测系统110及测量电子装置119的作用，那么可省略盖103。传感器设备100经配置以测量在涉及光学辐射的工艺期间由工件经历的光谱发射特性。以举例方式而非以限制方式，将在等离子工艺的背景下论述传感器设备100的操作。然而，重要的是应注意传感器设备100可用于涉及光学辐射的任何条件中。传感器设备100暴露于工件处理工具(未展示)内的等离子117。从等离子117发出的光学辐射115被引导于传感器设备100处。光学元件105可经配置以选择性地聚集在盖103的顶表面处光学元件105附近的光学辐射115的积聚。换句话说，光学元件105可经配置以捕获位于盖103表面附近的光学辐射115。此允许将由传感器设备100确定的光学辐射115的光谱发射特性定目标到与监测及优化工件处理工具条件最相关的特定区域(例如，盖表面)。以举例方式而非以限制方式，光学元件105可为由蓝宝石或石英或对于所要范围中的光学辐射是实质上透明的任何其它材料构成的窗。对于本专利技术的优选实施例，光学元件105可对于具有介于从100nm到2μm(即，深UV到近IR)的范围内的波长及其中所包含的所有波长及波长范围的光学辐射是透明的。光学元件105还可包含经配置以选择性地聚集始发于衬底盖103的顶表面处的光学辐射115的积聚的一个或一个以上光学元件，例如透镜。另外，光学元件105可包含反射性光束导向元件或窗。尽管图1A中所图解说明的传感器设备100仅展示形成于衬底盖103内的单个光学元件105，但可在衬底盖103内的各种位置处形成多个光学元件以便促进对多个不同位置处的光学辐射光谱发射特性的空间监测。可将由光学元件105捕获的光学辐射115直接传输到低轮廓波长选择性检测系统110。低轮廓波长选择性检测系统110可经配置以确定光学辐射115的光谱发射特性。特定来说，低轮廓波长选择性检测系统110可经配置以鉴别对应于所捕获光学辐射115内的一种或一种以上所关注化学物质的一个或一个以上发射频带。如本文中所使用，术语低轮廓波长选择性检测系统是指如下装置：所述装置能够测量电磁谱的指定部分内的光学辐射的各种性质(例如，光谱发射特性)，同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量光学辐射的特性的传感器设备，其包括：a)衬底；b)低轮廓光谱选择性检测系统，其位于所述衬底内在一个或一个以上空间上分离的位置处，其中所述光谱选择性检测系统包含以光学方式耦合到对应光学检测器阵列的大体层状光学波长选择器阵列。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.17 US 61/498,500;2012.06.07 US 13/491,4421.一种用于测量光学辐射的特性的传感器设备，其包括：a)衬底；b)光谱选择性检测系统，其位于所述衬底内，其中所述光谱选择性检测系统包含以光学方式耦合到对应光学检测器阵列的层状光学波长选择器阵列，且所述层状光学波长选择器阵列与所述对应光学检测器阵列在空间上分离；以及c)盖，其具有光学元件，其中所述光谱选择性检测系统位于所述衬底与所述盖之间，其中所述衬底与所述盖由硅构成，且其中所述光学波长选择器是一个或多个微谐振器、光子晶体图案阵列、一个或多个薄膜干涉滤光片或一个或多个有色玻璃滤光片。2.根据权利要求1所述的传感器设备，其中所述光学元件形成于所述盖内且以光学方式耦合到所述光谱选择性检测系统。3.根据权利要求1所述的传感器设备，其中所述光学元件形成为所述盖的部分且以光学方式耦合到所述光谱选择性检测系统。4.根据权利要求1所述的传感器设备，其进一步包括孔径限制装置，其中所述孔径限制装置在所述光学波长选择器阵列与所述光学检测器阵列之间，或其中所述光学波长选择器阵列在所述孔径限制装置与所述光学检测器阵列之间，或其中所述孔径限制装置进一步包含第一孔径限制装置和第二孔径限制装置且所述光学波长选择器阵列在所述第一孔径限制装置与所述第二孔径限制装置之间。5.根据权利要求4所述的传感器设备，其中所述孔径限制装置在所述光学波长选择器阵列与所述光学检测器阵列之间，其中所述孔径限制装置为夹在所述光学波长选择器阵列与所述光学检测器阵列之间的材料层。6.根据权利要求5所述的传感器设备，其中所述材料层具有经配置以限制从所述波长选择器传输到所述光学检测器阵列的光的孔径的孔阵列。7.根据权利要求4所述的传感器设备，其中所述孔径限制装置在所述光学波长选择器阵列与所述光学检测器阵列之间，其中所述孔径限制装置与所述光学检测器阵列整体形成。8.根据权利要求4所述的传感器设备，其中所述孔径限制装置在所述光学波长选择器阵列与所述光学检测器阵列之间，其中所述传感器设备进一步包括额外孔径限制装置，其中所述波长选择器阵列夹在所述孔径限制装置与所述额外孔径限制装置之间。9.根据权利要求1所述的传感器设备，其中所述光学元件以光学方式耦合到所述光谱选择性检测系统。10.根据权利要求9所述的传感器设备，其中所述光学元件由石英构成。11.根据权利要求9所述的传感器设备，其中所述光学元件由蓝宝石构成。12.根据权利要求9所述的传感器设备，其中所述光学元件为窗。13.根据权利要求9所述的传感器设备，其中所述光学元件为反射性光束导向元件。14.根据权利要求9所述的传感器设备，其中所述光学元件为光学波导。15.根据权利要求9所述的传感器设备，其中所述光学元件经图案化以提供孔径限制装置。16.根据权利要求9所述的传感器设备，其中所述光学元件为光学透镜。17....

【专利技术属性】
技术研发人员：厄尔·詹森，梅·孙，凯文·奥布赖恩，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US