CN111556954B - 晶片表面曲率确定*** - Google Patents

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Abstract

一种用于对晶片(2)的表面(20)的曲率(200)进行原位测量的***(1)，所述***(1)包括：多波长光源模块(101)，适于发射包括多个波长(301；302；303)的入射光(3)；光学装置(104)，被配置为将所述入射光(3)组合成单个光束(5)，并朝向晶片(2)的表面(20)引导所述单个光束(5)，使得所述单个光束(5)在所述表面(20)上的单个测量光斑(202)处撞击表面(20)；以及曲率确定单元(103)，被配置为根据与在所述单个测量光斑(202)处在所述表面(20)上被反射的所述单个光束(5)相对应的反射光(4)，确定所述晶片(2)的所述表面(20)的曲率(200)。

Description

晶片表面曲率确定***
技术领域
本发明通常涉及对一个或多个晶片的表面的曲率的原位确定。更具体地，本发明涉及在多晶片外延反应器中原位确定一个或更多个外延晶片的表面的曲率。
背景技术
在半导体外延堆叠和晶片上的薄膜的外延生长的背景下，若干参数，例如反应室中的温度和压力、生长层的厚度、生长层的掺杂浓度、晶片表面的光滑度等，可以原位和/或实时测量或确定，从而监控外延生长。
晶片的弓度(bow)对应于晶片表面的曲率或变形，而与存在的任何厚度变化无关。准确地测量外延晶片的表面的曲率非常重要，因为曲率与外延晶片的生长层中的应变直接相关。在生长过程中理解和控制薄膜中的应力对于实现所需的光学、电子和机械性能至关重要。实际上，在制造过程的任何阶段都可能引入不必要的应力变化，并且可能导致器件性能下降以及沉积膜的分层或破裂。因此，特别是在多晶片反应器中晶片上的外延薄膜的生长期间，有必要尽可能精确并在尽可能短的时间内原位监控所有晶片的曲率。这对于促进半导体器件制造的高产量外延过程至关重要。
当在外延生长期间确定装载到旋转基座上的晶片的曲率时，可能会出现问题。这些晶片的确可以不均匀地弯曲，并且它们的表面的曲率可以随着基座的旋转角度而变化。另外，如果未充分控制外延过程，则在制造期间可能在半导体晶片中产生缺陷，并且可能在半导体晶片中发生弛豫过程，这根据它们的对称性可以进一步改变晶片的旋转不对称性。因此，确定装载到旋转基座上的晶片的曲率具有挑战性。
2013年1月24日公开的美国专利申请US2013/0021610A1描述了一种用于在多晶片外延反应器中测量晶片表面的曲率的***。将晶片装载到在反应器中旋转的基座上。US2013/0021610A1的***包括半导体激光器，该半导体激光器产生被双折射元件分成两个平行的部分光束的光束。因此，产生第一光束和第二光束，并且在照射表面时，该第一光束和第二光束被晶片的表面反射。该***还包括检测器，用于检测与由表面反射的第一光束和由表面反射的第二光束分别相对应的反射的第一光束和反射的第二光束。对于反应器中的每个晶片，以及当晶片在反应器中旋转时，在后续采样时间对检测器上反射的第一光束和反射的第二光束的位置进行至少两次测量，这些采样时间与基座的主旋转同步。然后，通过在基座旋转期间在后续采样时间通过至少两次测量对检测器上反射的第一光束形成的光斑之间的距离和在基座旋转期间在后续采样时间通过至少两次测量对检测器上反射的第二光束形成的光斑之间的距离进行平均，确定晶片的表面的曲率。
在US2013/0021610A1中描述的***中，晶片表面的曲率改变了第一光束在检测器上的反射与第二光束在检测器上的反射之间的间隔。因此，表面的曲率由检测器上的第一光束和第二光束的两个光斑随时间的距离确定。另外，在US2013/0021610A1中对平坦晶片进行了测量，该测量用作在基座旋转期间的后续采样时间在光束之间提供虚拟初始距离的校准。因此，US2013/0021610A1中描述的***和方法是复杂的，因为它们需要使检测器上的测量的采样时间与基座上的晶片的主旋转同步，从而对于每个晶片至少执行两次测量。
在US2013/0021610A1中描述的***中，光束从晶片的外延堆叠的表面被反射。在这些光束存在相消干涉的情况下，没有反射光束会在检测器上形成光斑，因此如果缺少反射光束，将无法确定晶片表面的曲率。另外，在外延生长期间以及基座旋转的情况下，这些相消干涉的出现的不可预测性降低了US2013/0021610A1***的可靠性。实际上，在外延生长期间和/或基座的特定旋转期间很可能无法监控晶片表面的曲率，从而危害关于外延晶片生长层中的应变以及这些生长层的组成的关键信息。
本发明的目的是公开一种克服了现有解决方案的上述缺点的设备。更特别地，一个目的是公开一种用于对晶片表面的曲率进行原位测量的***，该***简单，准确并且对相消干涉具有稳健性，从而使晶片表面的曲率确定可靠。
发明内容
根据本发明的第一方面，通过一种用于对晶片表面的曲率进行原位测量的***来实现上述定义的目标，该***包括：
多波长光源模块，适于发射包括多个波长的入射光；
光学装置，被配置为将入射光组合成单个光束，并且还被配置为朝向晶片的表面引导单个光束，使得单个光束在该表面上的单个测量光斑处撞击该表面；以及
曲率确定单元，被配置为：根据与在单个测量光斑处在该表面上反射的单个光束相对应的反射光，确定晶片的表面的曲率。
根据本发明的***适于对一个或更多个晶片的表面的曲率进行原位测量，其中将晶片装载到在多晶片外延反应器中旋转的基座上。根据本发明的***包括多波长光源模块，该多波长光源模块发射包括多个波长的入射光。入射光可以包括一个或更多个入射光束，其中，每个入射光束包括多个波长，其中，多个波长中的至少两个波长彼此分开至少5nm。换句话说，根据本发明的入射光包括至少两个不同的波长，例如三个、四个、五个等不同的波长。这样，在对晶片中的入射光存在相消干涉的情况下，多个波长中的至少一个波长被晶片的表面反射，并被收集为偏转检测器上的反射光斑，从而允许确定晶片的表面的曲率。换句话说，通过依靠包括多个波长的入射光，入射光中将始终存在至少一个波长，该波长被晶片的表面反射并且在偏转检测器上形成反射光斑。换句话说，与当入射光包括单个波长时相比，当入射光包括多个波长时，在晶片表面上生长或蚀刻的产生相消干涉的层厚度的数量大大减小，从而增加了确定晶片的表面的曲率的可能性。因此，本发明的***对于晶片中的相消干涉是稳健的。
根据本发明的晶片的表面的曲率被理解为晶片的表面的弓度，换句话说，晶片的表面的变形。晶片表面的曲率或弓度是自由的、未被夹持的晶片的中间表面的中心点从中间表面到参考平面的偏离。晶片的表面例如包括凹面，即向内弯曲或向内挖空，换句话说向内转弯。晶片的表面例如包括凸面，即向外弯曲或延伸，换句话说，是向外转弯。
优选地，根据本发明的光学装置是原位的。例如，根据本发明的光学装置是原位反应室，例如里面装载晶片的多晶片外延反应器。可选地，将光学装置放置在反应室(例如里面装载晶片的多晶片外延反应器)的外部。优选地，光学装置将入射光组合成单个光束。当多波长光源模块例如包括两个或更多个激光器时，激光器被光学装置覆盖，使得在晶片表面处的反射之前由激光器发射的光束之间的距离更优选小于1mm。光学装置例如包括一个或更多个针孔，以便将一个或更多个光束聚焦成单个光束。例如，光学装置包括位于多波长光源和表面之间的双折射元件，使得入射光穿过双折射元件，其中双折射元件的主轴相对于入射光定向，使得入射光组合成单个光束。可选地，光学装置例如包括冷镜，该冷镜仅反射高达特定波长。高于该特定波长的入射光的每个波长都将朝向位于基座上的晶片表面传输。冷镜可以在多波长光源和表面之间的入射光中以45度角定位，使得冷镜将诸如激光的入射光覆盖到单个光束。
光学装置例如包括半透明镜。可选地，光学装置例如包括分束器立方体。光学装置将单个光束引导到晶片表面上，并且光学装置将尽可能多的反射光直接传输到偏转检测器上，而不干扰反射光。
单个光束在晶片表面上的单个测量光斑处撞击晶片表面。换句话说，当单个光束撞击晶片表面时，在晶片表面上仅形成一个测量光斑。利用根据本发明的***，不需要在晶片表面上的两个测量光斑来确定表面的曲率。当多波长光源模块包括白光源或宽带光源时，形成在晶片表面上的单个测量光斑的直径优选地为几毫米，优选地小于5mm。当多波长光源模块包括两个或更多个激光器时，两个或更多个激光器被光学装置覆盖，使得在晶片表面处的反射之前在单个光束中由激光器发射的光束之间的距离更优选地小于1mm。当由两个或更多个激光器产生的单个光束撞击晶片的表面时，在晶片的表面上形成的单个测量光斑的直径优选地为几毫米，优选地小于5mm。
根据本发明的可选方面，晶片的表面包括随时间变化的反射率。
根据本发明的晶片表面包括随时间变化的反射率。实际上，例如在CVD或外延生长期间，在晶片的顶部上生长或沉积的层。可选地，例如在诸如ICP或CVD蚀刻的蚀刻期间，从晶片蚀刻的层。让我们考虑一个包括两层的堆叠，其中第一层包括折射率n2，第二层生长或沉积在第一层的顶部上并且第二层包括折射率n1，以及第二层的顶部的介质包括折射率n0。对于照射在第二层上的正常入射光，在介质(例如空气)和第二层之间的界面处反射的第一束入射光与在第二层和第一层之间的界面处反射的第二束入射光之间的光路长度的差等于在第一层的顶部上生长或沉积的第二层的厚度d的两倍。为了在折射率为n1的层中传播的波长为λ的光具有相消干涉，对于180°相移，需要光路差等于
Figure BDA0002548220470000051
并且之后每连续
Figure BDA0002548220470000052
将会再次发生。因此，第二层的厚度d会发生相消干涉，等于：
Figure BDA0002548220470000053
其中，m是正整数。
根据本发明的可选方面，该***还包括偏转检测器，适于收集与在单个测量光斑处在表面上反射的单个光束相对应的反射光；并且其中所述曲率确定单元还被配置为：当单个光束在晶片的表面上的单个测量光斑处被反射时，确定由反射光在偏转检测器上形成的单个反射光斑的位置，并由此确定晶片的表面的曲率。
根据本发明的可选方面，曲率确定单元还被配置为：当单个光束在平坦校准表面上反射时，确定由单个光束在偏转检测器上形成的校准光斑的零位置。
仅根据在偏转检测器上的一个单个反射光斑的位置处形成的单个光束相对于零位置的偏转，利用本发明可以确定晶片表面的曲率。当单个光束在平坦校准表面上反射并形成偏转检测器的校准光斑时，在***校准期间测量零位置。例如，平坦校准表面对应于原位定位在反应器中的校准晶片的表面。例如，校准晶片是显示厚度在200μm至1mm之间的晶片，并且例如，当该表面的起伏包括在彼此相距小于晶片厚度的2％的两个平行平面之间时，该晶片的表面是平坦校准表面。例如，晶片的典型弓度或曲率值在凹入50μm至凸出200μm之间。根据本发明的***适于解决10μm的弓度或曲率。例如，校准晶片应至少在+/-5μm内是平坦的。
在本发明的意义上，校准光斑的零位置和单个反射光斑的位置应理解为光斑中心的位置，在该位置处，当被平坦校准表面反射时和当被晶片表面反射时，单个光束分别撞击偏转检测器。优选地，平坦校准表面是校准晶片的表面。校准晶片是例如2英寸晶片或4英寸晶片或6英寸晶片或8英寸晶片或12英寸晶片。类似地，晶片的表面对应于2英寸晶片或4英寸晶片或6英寸晶片或8英寸晶片或12英寸晶片的表面。可选地，每个晶片具有直径在50mm至200mm之间的圆形。在本发明的上下文中，术语“光”包括任何频率的电磁辐射，不仅包括可见光，因此还包括术语红外激光、紫外激光等。光可以最初是偏振的，或者是部分偏振的或非偏振的。偏转检测器通过在检测偏转器上与在平坦校准表面上被反射的此类反射光束将遵循的路径有关的位置处检测反射光束的至少一部分，确定由晶片的表面赋予照射到晶片的表面的光束的角偏转，从而表征反射光束的角偏转。
反射光在检测器上的单个反射光斑处撞击检测器。换句话说，当单个光束撞击晶片表面时，在检测器上仅形成一个反射光斑。利用根据本发明的***，不需要检测器上的两个反射光斑来确定表面的曲率。当多波长光源模块包括白光源或宽带光源时，在检测器上形成的单个反射光斑的直径优选为几毫米，优选小于5mm。当多波长光源模块包括两个或更多个激光器时，两个或更多个激光器被光学装置覆盖，使得在晶片表面处的反射之前在单个光束中由激光器发射的光束之间的距离更优选小于1mm。当由两个或更多个激光器产生的单个光束撞击晶片的表面时，在检测器上形成的单个反射光斑优选地具有几毫米的直径，优选地小于5mm。
根据本发明的可选方面，多波长光源模块包括以下一者或更多者：
两个或更多个激光源，其中，所述波长中的至少两个彼此分开至少5nm；
白光源；
宽带光源。
多波长光源模块包括两个或更多个激光源，并且每个激光器以与其他激光器的所有其他波长不同的波长发射。在本发明的上下文中，激光源应理解为一种装置，该装置基于电磁辐射的受激辐射通过光放大过程发射光。例如，激光源是红色激光。可选地，激光源是红外激光源。多个波长例如包括两个或更多个激光源，使得两个不同激光器的波长在波长谱上彼此相距至少5nm，或者优选地至少10nm，或者优选地至少20nm，更优选地至少50nm，甚至更优选地至少100nm。例如，电泵浦半导体激光二极管发射的波长在375nm和3500nm之间。例如，激光器的输出功率是几毫瓦或几瓦。激光源的选择允许辐射晶片表面的波长的特定选择，使得反应器中生长的外延层对入射光的一个或更多个波长的吸收最小化。相干光源的选择确保在偏转检测器上检测到光集中反射光斑。这样，在对晶片中的入射光存在相消干涉的情况下，多个波长中的至少一个波长被晶片的表面反射，并在偏转检测器上形成反射光斑，从而可以确定晶片表面的曲率。
可选地，多波长光源模块包括白光源。白光源是具有宽光学带宽(例如，100nm或更大)的光源，并且发射白光，例如包括在400nm和780nm之间的波长的白光。白光源例如包括白炽灯，例如卤钨灯，发射的光具有平滑且非常宽的光谱，具有低的空间相干性。
可选地，多波长光源模块包括宽带光源，该宽带光源不必在可见光谱区域中发射。这样的源可以是超发光源，例如，超发光二极管(也称为SLED)，通常表现出高的空间相干性，使得易于紧密聚焦输出或例如通过光纤(甚至是单模光纤)进行传递。可选地，多波长光源模块包括光子晶体光纤。
根据本发明的可选方面，多个波长中的至少两个波长彼此分开至少5nm。
这样，在对晶片中的入射光存在相消干涉的情况下，多个波长中的至少一个波长被晶片的表面反射，并被收集为偏转检测器上的单个反射光斑，从而允许确定晶片表面的曲率。换句话说，通过依靠以包括多个波长的单个光束形式的入射光，产生相消干涉的在晶片表面上生长或蚀刻的层厚度的数量大大减小。因此，本发明的***对于晶片中的相消干涉是稳健的。
根据本发明的可选方面，偏转检测器包括位置检测器，并且该位置检测器被定位在***中，使得当单个光束在平坦校准表面上反射时，零位置在位置检测器上。
在本发明的上下文中，位置检测器是位置敏感设备和/或位置敏感检测器，也称为PSD。位置检测器是位置光电检测器或光学位置传感器，也称为OPS，可以测量传感器表面上一维或二维光斑的位置。位置检测器例如是各向同性传感器，更特别地是四象限光电检测器。可选地，位置检测器是离散传感器。位置检测器的传感器表面是光敏表面并且为几十平方厘米或几百平方厘米。换句话说，在位置检测器上由反射光形成的光斑的大小与传感器表面的面积之间至少存在系数(factor)10。位置检测器在根据本发明的***中的定位使得当单个光束在平坦校准表面上反射时，零位置由位置检测器上的校准光斑形成。然后将此零位置用作(x；y)笛卡尔坐标系的原点，以确定反射光斑的坐标，并允许当单个光束在晶片表面上反射时确定在位置检测器上形成的单个反射光斑的位置，其中方向y平行于基座的半径，并且其中方向x是基座上的恒定半径线的切线，垂直于方向y。优选地，位置检测器被定位成使得零位置在位置检测器上居中，即，使得零位置在位置检测器的传感器表面的中心。位置检测器被定位在***中，使得当单个光束在晶片表面上反射时，位置位于位置检测器上。
四象限光电检测器是包括四个有源光电二极管区域的硅光电检测器。四象限光电检测器可以测量光束位置的极小变化，并用于居中、调零和检测和测量光束的位置位移。四象限光电检测器在根据本发明的***中的定位使得当单个光束在平坦校准表面上反射时，零位置由四象限光电检测器上的校准光斑形成。然后，将该零位置用作(x；y)笛卡尔坐标系的原点，以在单个光束在晶片表面上反射时确定四象限光电检测器上形成的反射光斑的位置，其中方向y平行于基座的半径，并且其中方向x是基座上的恒定半径线的切线，垂直于方向y。优选地，四象限光电检测器被定位成使得零位置在四象限光电检测器上居中，即，使得零位置位于由位置检测器的四个象限形成的传感器表面的中心，即，使得零位置是(x；y)笛卡尔坐标的原点。
根据本发明的可选方面，位置检测器包括光强度传感器。
光强度传感器例如是光电检测器或光敏电阻器。将光强度传感器定位在***中，使得当单个光束在平坦校准表面上反射时，零位置在传感器的光上。
对于晶片被同心放置在基座上的单个晶片配置，偏转检测器产生y信号，并且y信号与偏转检测器上形成的光斑的y位置成比例，该光斑通过与在晶片表面上被反射的单个光束相对应的反射光而形成。y信号与偏转检测器在y方向上的偏转成比例。偏转检测器在y方向上的偏转是相对于晶片半径的径向偏转。根据基座的旋转角度测量径向偏转，然后根据基座的旋转角度绘制径向偏转。径向偏转的绘制由曲率确定单元用正弦拟合，以补偿基座旋转期间基座可能的摆动。正弦拟合的偏移量与径向偏转成比例，并且与晶片表面的曲率成比例。优选地，选择正弦拟合。可选地，可以选择另一拟合，例如，多项式拟合。
根据本发明的可选方面，该***进一步包括基座和装载到该基座上的晶片。基座在垂直于单个光束的平面中旋转，使得基座的基座旋转轴平行于单个光束。
这样，单个光束垂直地照射校准晶片的平坦校准表面。基座在垂直于单个光束的平面中旋转，使得当单个光束照射在平坦校准表面上时基座的基座旋转轴平行于单个光束。这允许偏转检测器的校准更加容易和准确。
再有一个晶片放在温度受控的基座上。基座由对所用金属有机化合物具有抗性的材料制成，例如有时使用石墨。为了生长氮化物和相关材料，在石墨基座上必须有特殊涂层，以防止氨气或NH3气体腐蚀。用于执行MOCVD的一种类型的反应器是冷壁反应器。在冷壁反应器中，衬底由底座支撑，该底座也用作基座。底座/基座是反应室中热能的主要来源。仅基座被加热，因此气体在到达热晶片表面之前不会发生反应。底座/基座由诸如碳的辐射吸收材料制成。
根据本发明的可选方面，光学装置还适于朝向晶片的表面引导单个光束，使得单个光束在与基座旋转轴相距给定半径处在晶片的表面上反射。
将晶片居中放置在旋转基座上。单个光束在与晶片中心相距给定半径处在晶片表面上方的给定点传输通过光学视口。然后，单个光束行进通过圆形路径穿过晶片表面。这样，根据本发明的***允许确定穿过装载到基座上的每个晶片的球形弓度。
根据本发明的可选方面，曲率确定单元还被配置为：通过根据基座的旋转角度拟合反射光在位置检测器上的偏转来确定晶片表面的曲率。
在基座的表面垂直于单个光束并且晶片以一阶抛物线形状变形的假设下，偏转总是在一个方向上发生，该方向沿着从晶片的中心朝向晶片的外部的线。由偏转检测器产生y信号，并且该y信号与对应于在晶片表面上反射的单个光束的反射光在偏转检测器上形成的光斑的y位置成比例。y信号与在偏转检测器的y方向上的偏转成比例。在偏转检测器的y方向上的偏转是相对于晶片半径的径向偏转。根据基座的旋转角度测量径向偏转，然后根据基座的旋转角度绘制径向偏转。径向偏转的绘制由曲率确定单元用正弦拟合，以补偿基座可能的摆动。的确，正弦拟合补偿了单个光束不完全垂直于基座的事实，并且正弦拟合也补偿了与基座旋转运动相关联的摆动，摆动在基座***加重，并且基座的摆动导致不良的外延特性。在基座的一个完整旋转上，正弦的偏移量与径向偏转成比例，并由此与晶片表面的曲率成比例。优选地，选择正弦拟合。可选地，可以选择另一拟合，例如多项式拟合。
根据本发明的可选方面，曲率确定单元还被配置为：确定根据基座的旋转角度对反射光的偏转进行的拟合的偏移量，从而确定晶片的表面的曲率。
根据本发明的可选方面，该***进一步包括基座和装载到基座上的多个晶片；并且其中，基座在垂直于单个光束的平面中旋转，使得基座的基座旋转轴平行于单个光束。
根据本发明的可选方面，光学装置还适于朝向多个晶片的表面引导单个光束，使得单个光束在与基座旋转轴相距给定半径处在多个晶片的表面上反射。
将晶片放置在旋转基座上。单个光束在与基座中心相距给定距离处在基座上方的给定点传输通过光学视口。然后，单个光束行进通过弯曲路径穿过晶片表面。现在，单个光束行进穿过第一晶片，然后穿过基座的一部分，然后穿过第二晶片，然后穿过基座的另一部分，然后穿过第三晶片，依此类推。这样，根据本发明的***允许确定穿过装载到基座上的每个晶片的球形弓度。
根据本发明的可选方面，曲率确定单元还被配置为：通过根据基座的旋转角度导出反射光在位置检测器上的偏转，确定多个晶片的表面的每个表面的曲率。
在多晶片配置的情况下，并假设基座的表面垂直于单个光束并且晶片以一阶抛物线形状变形，偏转发生在x和y方向，方向y为平行于基座半径的方向，并且方向x垂直于方向y。偏转检测器根据旋转角度生成反射光沿位置检测器上x方向偏转的x信号。然后，曲率确定单元根据基座的旋转角度来确定x信号的导数，从而对基座上遇到的每个晶片，根据基座的旋转角度来确定切向偏转。然后，将x信号在入射光在基座上遇到晶片的角度范围内的斜率用于计算该特定晶片表面的曲率。可选地，根据基座的旋转角度来计算导数，并随时间求平均，从而确定基座上所有晶片的表面的平均曲率。
根据本发明的可选方面，曲率确定单元还被配置为：对多个晶片的每个表面，根据基座的旋转角度来确定位置检测器上反射光的偏转的斜率，并随时间对斜率求平均，从而确定多个晶片的每个表面的曲率。
根据本发明的可选方面，该***进一步包括多个多波长光源模块，其中，多波长光源模块的每一者适于发射一个或更多个入射光束，其中，一个或更多个入射光束中的每一者包括多个波长。
根据本发明的可选方面，该***还包括多个多波长光源模块，其中，每个多波长光源模块适于发射一个或更多个入射光束，其中，一个或更多个入射光束中的每一者包括多个波长；并且其中，光学装置还被配置为：将一个或更多个入射光束组合成单个光束，使得单个光束在表面上的单个测量光斑处撞击晶片的表面。
根据本发明的第二方面，提供一种用于对晶片表面的曲率进行原位测量的方法，该方法包括以下步骤：
提供多波长光源模块；
允许多波长光源模块发射包括多个波长的入射光；
将入射光组合成单个光束；
朝向晶片的表面引导单个光束，使得单个光束在表面上的单个测量光斑处撞击表面；以及
根据与在单个测量光斑处在表面上反射的单个光束相对应的反射光，确定晶片的表面的曲率。
根据本发明的方法允许原位确定一个或更多个晶片的表面的曲率，其中，将晶片装载到在多晶片外延反应器中旋转的基座上。根据本发明的方法包括提供多波长光源模块，该多波长光源模块发射包括多个波长的入射光。入射光可以包括一个或更多个入射光束，其中，每个入射光束包括多个波长，其中，多个波长中的至少两个波长彼此分开至少5nm。换句话说，根据本发明的入射光包括至少两个不同的波长，例如三个、四个、五个等不同的波长。这样，在对晶片中的入射光存在相消干涉的情况下，多个波长中的至少一个波长被晶片的表面反射，并被收集为偏转检测器上的反射光斑，从而允许确定晶片的表面的曲率。换句话说，与当入射光包括单个波长时相比，当入射光包括多个波长时，产生相消干涉的在晶片表面上生长或蚀刻的层厚度的数量大大减小，从而增加了确定晶片的表面的曲率的可能性。因此，本发明的方法对于晶片中的相消干涉是稳健的。
入射光被组合成单个光束。当多波长光源模块例如包括两个或更多个激光器时，激光器被覆盖，使得在晶片表面处的反射之前由激光器发射的光束之间的距离更优选小于1mm。例如，双折射元件位于多波长光源和表面之间，使得入射光穿过双折射元件，其中双折射元件的主轴相对于入射光定向，使得入射光被组合成单个光束。可选地，提供仅反射高达特定波长的冷镜。高于该特定波长的入射光的每个波长都将朝向位于基座上的晶片表面传输。冷镜可以在多波长光源和表面之间的入射光中以45度角定位，使得冷镜将诸如激光的入射光覆盖到单个光束。
单个光束在晶片表面上的单个测量光斑处撞击晶片表面。换句话说，当单个光束撞击晶片表面时，在晶片表面上仅形成一个测量光斑。利用根据本发明的方法，不需要在晶片表面上的两个测量光斑来确定表面的曲率。当多波长光源模块包括白光源或宽带光源时，形成在晶片表面上的单个测量光斑的直径优选地小于5mm，更优选小于1mm。当多波长光源模块包括两个或更多个激光器时，两个或更多个激光器被光学装置覆盖，使得在晶片表面处的反射之前在单个光束中由激光器发射的光束之间的距离更优选地小于1mm。当由两个或更多个激光器产生的单个光束撞击晶片的表面时，在晶片的表面上形成的单个测量光斑的直径优选地小于5mm，更优选地小于1mm。
根据本发明的可选方面，该方法还包括以下步骤：
提供偏转检测器；
用偏转检测器收集与在表面上反射的单个光束相对应的反射光；
当单个光束在平坦校准表面上反射时，确定由反射光在偏转检测器上形成的校准光斑的零位置；以及
相对于零位置，确定当单个光束在晶片表面上反射时，由反射光在偏转检测器上形成的反射光斑的位置，从而确定晶片表面的曲率。
利用本发明，仅根据偏转检测器上的一个反射光斑相对于零位置的位置可以确定晶片表面的曲率。当入射光在平坦校准表面上反射并形成偏转检测器的校准光斑时，在***校准期间测量零位置。例如，平坦校准表面对应于原位定位在反应器中的校准晶片的表面。例如，校准晶片是显示厚度在200μm至1mm之间的晶片，并且例如，当该表面的起伏包括在彼此相距小于晶片厚度的2％的两个平行平面之间时，该晶片的表面是平坦校准表面。例如，晶片的典型弓度或曲率值在凹入50μm至凸出200μm之间。根据本发明的方法适于解决10μm的弓度或曲率。例如，校准晶片应至少在+/-5μm内是平坦的。
附图说明
图1A至1C示意性地示出在***校准期间根据本发明的***的实施例。
图2A至2C示意性地示出根据本发明的***的实施例。
图3A至图3C示意性地示出根据本发明的***的实施例，其中多波长光源模块包括三个激光源。
图4A至图4C示意性地示出根据本发明的***的实施例，其中该***还包括多个多波长光源模块，每个模块均适于发射一个或更多个入射光束。
图5A示意性地示出偏转检测器的位置检测器的实施例。图5B示意性地示出单个晶片配置的实施例。图5C示意性地示出在单个晶片配置中在位置检测器上的反射光的归一化偏转与基座的旋转角度的函数关系的实施例。图5D示意性地示出多晶片配置的实施例。图5E示意性地示出在多晶片配置中反射光的强度与基座的旋转角度的函数关系的实施例。
图6示意性地示出对于多晶片配置，在位置检测器上的反射光的归一化偏转与基座的旋转角度的函数关系。
图7示意性地示出根据时间来确定晶片的表面的曲率。
图8示意性地示出根据时间的与包括单个波长的入射光相对应的反射光的测量强度和根据时间的与包括两个波长的入射光相对应的反射光的测量强度。
图9示意性地示出在晶片的表面上生长的层的厚度与包括单个波长的入射光相对应的反射光的测量强度的函数关系。
图10示意性地示出在晶片的表面上生长的层的厚度与包括单个波长的入射光相对应的反射光的测量强度的函数关系和在晶片的表面上生长的层的厚度与包括两个波长的入射光相对应的反射光的测量强度的函数关系。
图11示意性地示出根据本发明的方法的步骤的实施例。
具体实施方式
根据图1所示的实施例，使用装载到基座105上的平坦校准表面21来校准根据本发明的***1。基座105可以在垂直于单个光束5的平面中原位旋转。***1适合于对晶片表面的曲率进行原位测量。例如，***1适合于例如在PECVD过程、CVD过程、MOCVD过程、MBE过程等中的生长期间原位确定装载在基座105上的晶片的表面的曲率。***1还适合于在蚀刻过程期间(例如在ICP过程、CVD过程等期间)原位确定装载在基座105上的晶片的表面的曲率。***1包括多波长光源模块101，该多波长光源模块101发射包括三个波长301；302；303的入射光3。根据可选实施例，多波长光源模块101发射入射光3，该入射光3包括两个以上波长301；302；303，例如两个、三个、四个、五个、六个波长等。多波长光源模块101包括例如两个或更多个激光源，例如两个、三个、四个、五个激光源等。多波长光源模块101包括例如白光源。多波长光源模块101包括例如宽带光源。波长301；302；303中的至少两个彼此相距至少5nm。***1的光学装置104将入射光3组合成单个光束5。光学装置104包括例如分束器立方体438，该分束器立方体438朝向平坦校准表面21引导单个光束5。根据可选实施例，***1的光学装置104包括例如半透明镜438，该半透明镜438朝向平坦校准表面21引导单个光束5。根据可选实施例，***1的光学装置104还包括针孔，以将入射光3组合成单个光束5。***1还包括偏转检测器102，该偏转检测器102收集与在单个测量光斑202处在平坦校准表面21上反射的入射光3相对应的反射光4。偏转检测器102从光学装置104收集单个光束5在单个测量光斑202处在平坦校准表面21上的反射，如在图1B的缩放中可见。单个测量光斑202在校准表面21上的直径为几毫米，优选在校准表面21上的直径小于5mm。***1还包括曲率确定单元103，该曲率确定单元103根据与在单个测量光斑202处在平坦校准表面21上反射的单个光束相对应的反射光4来确定晶片的表面的曲率。当单个光束5在单个测量光斑202处在平坦校准表面21上反射时，曲率确定单元103确定由反射光4在偏转检测器102上形成的单个校准光斑310的零位置30。偏转检测器102上的单个校准光斑310的直径为几毫米，优选地小于5mm，如在图1C的缩放中可见。偏转检测器102实际上包括位置检测器120，该位置检测器120定位在***1中，使得当单个光束5在单个测量光斑202处在平坦校准表面21上反射时，零位置30在位置检测器120上。这样，通过确定平坦校准表面21的曲率来校准***1，并且将相对于平坦校准表面21的曲率由***1执行晶片表面的曲率的以下确定。曲率确定单元103可操作地耦合到偏转检测器102。偏转检测器102包括曲率确定单元103。根据可选实施例，曲率确定单元103是根据本发明的***1的远程单元，并且远程地(例如通过以太网)、无线地或者通过直接连接到偏转检测器102而与偏转检测器102通信。
根据图2A所示的实施例，根据本发明的***1用于确定被装载到基座105上的晶片2的表面20的曲率200。基座105在垂直于单个光束5的平面150中原位旋转，使得单个光束5在与基座旋转轴151相距给定半径处在晶片2的表面20上反射。例如，***1适于例如在PECVD过程、CVD过程、MOCVD过程、MBE过程等中的生长期间原位确定装载在基座105上的晶片2的表面20的曲率200。***1还适合于在蚀刻过程期间(例如在ICP过程、CVD过程等期间)原位确定装载在基座105上的晶片2的表面20的曲率200。***1包括多波长光源模块101，该多波长光源模块101发射包括三个波长301；302；303的入射光3。根据可选实施例，多波长光源模块101发射入射光3，该入射光3包括两个以上波长301；302；303，例如两个、三个、四个、五个、六个波长等。多波长光源模块101包括例如白光源114。多波长光源模块101包括例如宽带光源115。波长301；302；303中的至少两个彼此相距至少5nm。***1的光学装置104将入射光3组合成单个光束5。光学装置104包括例如分束器立方体438，该分束器立方体438朝向晶片2的表面20引导单个光束5。根据可选实施例，***1的光学装置104包括例如半透明镜438，该半透明镜438朝向晶片2的表面20引导单个光束5。根据可选实施例，***1的光学装置104还包括针孔，以将入射光3组合成单个光束5。***1还包括偏转检测器102，该偏转检测器102收集与在单个测量光斑202处在表面20上反射的单个光束5相对应的反射光4，如图2B的缩放中可见。单个测量光斑202在表面20上的直径为几毫米，优选在表面20上的直径小于5mm。偏转检测器102从光学装置104收集单个光束5在单个测量光斑202处在表面20上的反射。***1还包括曲率确定单元103，该曲率确定单元103根据与在单个测量光斑202处在表面20上反射的单个光束5相对应的反射光4确定晶片2的表面20的曲率200。在如图1A所示的校准期间，当单个光束5在单个测量光斑202处在平坦校准表面21上反射时，曲率确定单元103确定由反射光4在偏转检测器102上形成的单个校准光斑310的零位置30。当单个光束5在单个测量光斑202处在晶片2的表面20上反射时，曲率确定单元103确定由反射光4在偏转检测器102上形成的单个反射光斑311的位置31，如图2C的缩放中可见。偏转检测器102上的单个反射光斑311的直径为几毫米，优选地小于5毫米。然后，曲率确定单元103通过根据所述基座105的旋转角度拟合反射光4在偏转检测器102上(更具体地在位置检测器120上)的偏转来确定晶片2的表面20的曲率200。曲率确定单元103可操作地耦合到偏转检测器102。偏转检测器102包括曲率确定单元103。根据可选实施例，曲率确定单元103是根据本发明的***1的远程单元，并且远程地(例如通过以太网)、无线地或者通过直接连接到偏转检测器102而与偏转检测器102通信。
根据图3A所示的实施例，根据本发明的***1用于确定装载到基座105上的晶片2的表面20的曲率200。基座105在垂直于单个光束5的平面150中原位旋转，使得单个光束5在与基座旋转轴151相距给定半径处在晶片2的表面20上反射。例如，***1适合于例如在PECVD过程、CVD过程、MOCVD过程、MBE过程等中的生长期间对装载到基座105的晶片2的表面20的曲率200进行原位测量。***1还适合于在蚀刻过程期间(例如在ICP过程、CVD过程等期间)原位确定装载在基座105上的晶片2的表面20的曲率200。***1包括多波长光源模块101，该多波长光源模块101发射包括三个波长301；302；303的入射光3。根据可选实施例，多波长光源模块101发射入射光3，该入射光3包括两个以上波长301；302；303，例如两个、三个、四个、五个、六个波长等。多波长光源模块101包括例如两个或更多个激光源111；112；113，例如两个、三个、四个、五个激光源等。波长301；302；303中的至少两个彼此相距至少5nm。***1还包括光学装置104。光学装置将入射光3组合成单个光束5。根据可选实施例，***1的光学装置104还包括针孔，以将入射光3组合成单个光束5。光学装置104包括例如一个或更多个双折射元件439和/或一个或更多个冷镜439，一个或更多个双折射元件439和/或一个或更多个冷镜439将来自三个激光源111；112；113的入射光3组合成单个光束5。光学装置104还包括例如分束器立方体438，该分束器立方体438朝向晶片2的表面20引导单个光束5。根据可选实施例，***1的光学装置104包括例如半透明镜438，该半透明镜438朝向晶片2的表面20引导单个光束5。***1还包括偏转检测器102，该偏转检测器102收集与在表面20上反射的入射光3相对应的反射光4。偏转检测器102从光学装置104收集单个光束5在表面20上的反射。***1还包括曲率确定单元103，该曲率确定单元103根据与在单个测量光斑202处在表面20上反射的单个光束5相对应的反射光4来确定晶片2的表面20的曲率200，如在图3B的缩放中可见。单个测量光斑202在表面20上的直径为几毫米，优选在表面20上的直径小于5mm。在如图1A所示的校准期间，当单个光束5在单个测量光斑202处在平坦校准表面21上反射时，曲率确定单元103确定由反射光4在偏转检测器102上形成的单个校准光斑310的零位置30。当单个光束5在单个测量光斑202处在晶片2的表面20上反射时，曲率确定单元103确定由反射光4在偏转检测器102上形成的单个反射光斑311的位置31，如在图3C的缩放中可见。偏转检测器102上的单个反射光斑311的直径为几毫米，优选地小于5mm。然后，曲率确定单元103通过根据所述基座105的旋转角度拟合反射光4在偏转检测器102上(更具体地在位置检测器120上)的偏转来确定晶片2的表面20的曲率200。曲率确定单元103可操作地耦合到偏转检测器102。偏转检测器102包括曲率确定单元103。根据可选实施例，曲率确定单元103是根据本发明的***1的远程单元，并且远程地(例如通过以太网)、无线地或者通过直接连接到偏转检测器102而与偏转检测器102通信。
根据图4A所示的实施例，根据本发明的***1用于确定装载到基座105上的晶片2的表面20的曲率200。基座105在垂直于单个光束5的平面150中原位旋转，使得单个光束5在与基座旋转轴151相距给定半径处在晶片2的表面20上反射。例如，***1适合于例如在PECVD过程、CVD过程、MOCVD过程、MBE过程等中的生长期间对装载到基座105的晶片2的表面20的曲率200进行原位测量。***1还适合于在蚀刻过程期间(例如在ICP过程、CVD过程等期间)原位确定装载在基座105上的晶片2的表面20的曲率200。***1包括三个多波长光源模块101；102；103，其中，多波长光源模块101；102；103中的每一者发射一个入射光束3，其中，一个或更多个入射光束3中的每一者包括三个波长301；302；303；311；312；313；321；322；323。根据可选你实施例，***1包括多个多波长光源模块，例如两个、三个、四个、五个等。根据另一可选实施例，多波长光源模块101；102；103中的每一者发射一个或更多个入射光束3，例如一个、两个、三个、四个、五个等，并且其中一个或更多个入射光束3中的每一者包括多个波长，例如两个、三个、四个、五个、六个波长等。波长301；302；303；311；312；313；321；322；323中的至少两个彼此相距至少5nm。***1还包括光学装置104。光学装置包括例如一个或更多个双折射元件439和/或一个或更多个冷镜439，一个或更多个双折射元件439和/或一个或更多个冷镜439将来自三个激光源111；112；113的入射光3组合成单个光束5。光学装置104还例如分束器立方体438，该分束器立方体438朝向晶片2的表面20引导单个光束5。根据可选实施例，***1的光学装置104还包括针孔，以将入射光3组合成单个光束5。根据可选实施例，***1的光学装置104包括例如半透明镜438，该半透明镜438朝向晶片2的表面20引导单个光束5。***1还包括偏转检测器102，该偏转检测器102收集与在单个测量光斑202处在表面20上反射的单个光束5相对应的反射光4，如图4B的缩放中可见。单个测量光斑202在表面20上的直径为几毫米，优选在表面20上的直径小于5mm。偏转检测器102从光学装置104收集单个光束5在表面20上的反射。***1还包括曲率确定单元103，该曲率确定单元103根据与在表面20上反射的单个光束5相对应的反射光4，确定晶片2的表面20的曲率200。在如图1A所示的校准期间，当单个光束5在平坦校准表面21上反射时，曲率确定单元103确定由反射光4在偏转检测器102上形成的校准光斑310的零位置30。当单个光束5在单个测量光斑202处在晶片2的表面20上反射时，曲率确定单元103确定由反射光4在偏转检测器102上形成的单个反射光斑311的位置31，如在图4C的缩放中可见。偏转检测器102上的单个反射光斑311的直径为几毫米，优选地小于5mm。然后，曲率确定单元103通过根据所述基座105的旋转角度拟合反射光4在偏转检测器102上(更具体地在位置检测器120上)的偏转来确定晶片2的表面20的曲率200。曲率确定单元103可操作地耦合到偏转检测器102。偏转检测器102包括曲率确定单元103。根据可选实施例，曲率确定单元103是根据本发明的***1的远程单元，并且远程地(例如通过以太网)、无线地或者通过直接连接到偏转检测器102而与偏转检测器102通信。
根据图5A所示的实施例，偏转检测器102包括位置检测器120。图5A的位置检测器120是四象限光电检测器。位置检测器120在根据本发明的***1中的定位使得当单个光束5在平坦校准表面21上反射时，零位置30由单个校准光斑310形成在位置检测器120上。然后，优选地将该零位置30用作(x；y)笛卡尔坐标系423；424的原点，用于确定当入射光3在单个测量光斑202处在晶片2的表面20上反射时形成在位置检测器120上的单个反射光斑311的位置31，其中方向y平行于基座的半径，并且方向x是基座上的恒定半径线的切线，垂直于方向y。优选地，位置检测器120被定位成使得零位置30在位置检测器120上居中，即，使得零位置30在由位置检测器120的四个象限形成的传感器表面的中心，即，使得零位置30是(x；y)笛卡尔坐标423；424的原点。偏转检测器102上的单个反射光斑311的直径为几毫米，优选地小于5mm。偏转检测器102上的单个校准光斑310的直径为几毫米，优选地小于5mm。优选地，单个反射光斑311在偏转检测器102上对准，使得其足够大以重叠在位置检测器120的四个象限上。换句话说，单个反射光斑311是这样的，它显示出最大的偏差并且覆盖零位置30以重叠在所有四个象限上。根据图5B所示的实施例，示意性地描绘了单个晶片配置，用于确定晶片2的表面20的曲率。单个晶片2被装载到基座105上，该基座在垂直于入射光的单个光束5的平面150中原位旋转，使得入射光的单个光束5在与基座旋转轴151相距给定半径201处且在单个测量光斑202处在晶片2的表面20上反射。然后，图5C描绘了作为装载晶片2的图5B的基座105的旋转角度411的函数，与在图5B的单个晶片2的表面上反射的入射光相对应的反射光在方向y 406上的偏转。当图5B的单个晶片2包括平坦校准表面时，根据基座105的旋转角度411测量反射光的偏转，图1A至图4A的曲率确定单元103将反射光在位置检测器120上沿方向y的偏转与正弦函数427拟合。换句话说，图1A至图4A的曲率确定单元103将根据基座105的旋转角度由反射光在位置检测器120上的位置31处形成的单个反射光斑311沿方向y的偏转与正弦函数427拟合。正弦函数427的偏移量430用作对于装载到基座105上的单个晶片的表面的曲率的校准。因此根据本发明的***，更具体地，图1A至图4A的曲率确定单元103被校准，使得由于基座105在旋转期间的摆动，因此在位置检测器120上反射光在方向y上的偏转根据基座105的旋转角度411在0附近振荡。因此，正弦函数427的偏移量430在反射光在方向y406的偏转上对应于0。当图5B的单个晶片2包括不是平坦校准表面的表面20时，根据基座105的旋转角度411测量反射光的偏转，以及图1A至图4A的曲率确定单元103将反射光在位置检测器120上的偏转与正弦函数426拟合。换句话说，图1A至图4A的曲率确定单元103将根据基座105的旋转角度由反射光在位置检测器120上的位置31处形成的单个反射光斑311在方向y 406上的偏转与正弦函数426拟合。正弦函数426在正偏移量429附近振荡，并且正弦函数426的偏移量429用于确定装载到基座105上的单个晶片2的曲率。换句话说，正弦函数426的偏移量429是针对晶片2的晶片弓度的量度。正弦函数426的偏移量429大于正弦函数427的偏移量430。换句话说，正弦函数426的偏移量429为正。图5C的晶片2的表面20是凸面。当图5B的单个晶片2包括不是平坦校准表面的表面20时，根据基座105的旋转角度411来测量反射光在位置检测器120上沿方向y的偏转，并且图1A至图4A的曲率确定单元103将反射光在位置检测器120上沿方向y 406的偏转与正弦函数428拟合。换句话说，图1A至图4A的曲率确定单元103将根据基座105的旋转角度由反射光在位置检测器120上的位置31处形成的单个反射光斑311沿方向y的偏转与正弦函数428拟合。正弦函数428在负偏移量431附近振荡，并且正弦函数428的偏移量431用于确定装载到基座105上的单个晶片2的曲率。换句话说，正弦函数428的偏移量431是针对晶片2的晶片弓度的量度。正弦函数428的偏移量431大于正弦函数427的偏移量430。换句话说，正弦函数428的偏移量431为正。图5C的晶片2的表面20是凹面。根据图5D所示的实施例，示意性地描绘了用于确定三个晶片432；433；434的三个表面的曲率的多晶片配置。将三个晶片432；433；434装载到基座105上，该基座在与入射光的单个光束5垂直的平面150中原位旋转，使得入射光的单个光束5在与基座旋转轴151相距给定半径处在晶片432；433；434的表面上反射。根据可选实施例，可以将两个、四个、五个、六个、七个、八个或八个以上的晶片装载到基座105上。当入射光在晶片432；433；434之一的表面上反射时，图1A至图4A的曲率确定单元103通过根据基座105的旋转角度导出反射光在偏转检测器102上沿方向x的偏转来确定三个晶片432；433；434的表面中的每个表面的曲率。换句话说，当入射光遇到装载在基座105上的晶片的表面并根据基座105的旋转角度在晶片的表面上反射时，图1A至图4A的曲率确定单元103导出由反射光在位置检测器120上的位置31处形成的单个反射光斑311在方向x上的偏转。图5E示意性地示出在多晶片配置中，并且更具体地对于三个晶片432；433；434，反射光的强度415与基座的旋转角度411的函数关系。图5E显示对于三个晶片432；433；434存在层的厚度梯度。
图6示意性地示出作为装载三个晶片432；433；434的基座105的旋转角度411的函数，在图1A至图4A的***1的位置检测器120上的反射光4沿垂直于方向y的方向x的归一化偏转440，其中方向y平行于基座半径方向。晶片中心角部分处归一化偏转440的斜率包括指示对应晶片的表面的曲率的信息。作为装载晶片的基座的旋转角度411的函数的晶片表面上反射的反射光的归一化偏转441等于0，因此指示晶片表面的平坦曲率。作为装载晶片的基座的旋转角度411的函数的晶片表面上反射的反射光的归一化偏转442的斜率435为正，因此指示晶片的表面的凸曲率。作为装载晶片的基座的旋转角度411的函数的晶片表面上反射的反射光的归一化偏转443的斜率436为负，因此指示晶片的表面的凹曲率。
图7示出对单个晶片配置，由根据本发明的***1根据时间403确定晶片的表面的曲率200的示例。晶片表面的曲率200由***1的曲率确定单元确定。当晶片表面的曲率200为正时，即在箭头405指示的范围内，晶片的表面根据定义是凸面。当晶片表面的曲率200为负时，即在箭头404所示的范围内，晶片的表面根据定义是凹面。
图8示出在单晶片配置的情况下根据时间的反射光的强度406的示例。在强度409的情况下，入射光由以658nm发射的单个激光器发射，并且在强度408的情况下，由包括彼此不同的两个波长的双激光器发射。从强度409的曲线上可以看出，根据本发明的***1允许确定强度409在若干时间接近于零，从而由于存在对于该波长和对于这些层厚度的相消干涉，因此对于这些层厚度呈现晶片的表面的曲率的确定是不可能的。相反，从强度408的曲线上可以看出，根据本发明的***1允许确定强度408在时间上很少接近零，从而增加了确定晶片的表面的曲率的可能性。
图9示出对于使用根据本发明的***1原位确定晶片的表面的曲率，装载到基座上的晶片的表面的顶部上生长的层的厚度416与反射光的反射强度415的函数关系的示例。曲线417对应于与入射光相对应的反射光的反射强度，该入射光作为在晶片的表面上反射的单个光束，其中，该入射光包括由激光源以658nm发射的单个波长。曲线418对应于与入射光相对应的反射光的反射强度，该入射光作为在晶片的表面上反射的单个光束，其中，该入射光包括由与以658nm发射的激光源不同的激光源以808nm发射的单个波长。曲线419对应于与入射光相对应的反射光的反射强度，该入射光作为在晶片的表面上反射的单个光束，其中，该入射光包括由与以658nm发射的激光源不同以及以808nm发射的激光源不同的激光源以980nm发射的单个波长。如在图9中可以看出，存在对于曲线417、418和419的反射强度415接近于零的晶片的表面的顶部上生长的层的若干厚度416，从而由于对于这些波长和对于这些层厚度存在相消干涉，因此在这些厚度下呈现晶片的表面的曲率的确定是不可能的。另外，对于每个曲线417、418或419，在反射强度415接近于零的晶片的表面顶部生长的层的厚度416是不同的。对于每个曲线417、418或419，存在若干厚度416，因为对于这些曲线417、418或419存在相消干涉，因此对于若干厚度416确定晶片的曲率是不可能的。
图10示出在根据本发明的***1表征的在晶片的表面上生长的从0nm到1000nm的厚度范围内的图9的缩放。因此，图10示出对于使用根据本发明的***1原位确定晶片的表面的曲率，装载到基座上的晶片的表面的顶部上生长的层的厚度416与反射光的反射强度415的函数关系。曲线417对应于与入射光相对应的反射光的反射强度，该入射光作为在晶片的表面上反射的单个光束，其中，该入射光包括由激光源以658nm发射的单个波长。曲线418对应于与入射光相对应的反射光的反射强度，该入射光作为在晶片的表面上反射的单个光束，其中，该入射光包括由与以658nm发射的激光源不同的激光源以808nm发射的单个波长。曲线410对应于与入射光相对应的反射光的反射强度，该入射光作为在晶片的表面上反射的单个光束，其中，入射光包括由根据本发明的多波长光源模块以658nm和808nm发射的两个波长。在图10上绘制了根据本发明的偏转检测器的检测极限425。从图10中可以看出，存在对于曲线417和418的反射强度415接近于零的晶片的表面的顶部上生长的层的若干厚度416，从而由于对于这些波长存在相消干涉，因此对于这些厚度呈现晶片的表面的曲率的确定是不可能的。另外，对于每个曲线417和418，在反射强度415接近于零的晶片的表面顶部生长的层的厚度416是不同的。对于每个曲线417或418，存在若干厚度416，因为对于这些曲线417或418存在相消干涉，因此对于若干厚度416确定晶片的曲率是不可能的。然而，从图10可以看出，对于与包括658nm和808nm的两个波长的入射光相对应的曲线410，大大减小了提供相消干涉的层厚度416的数量，从而增加了确定晶片的表面的曲率的可能性。
图11示意性地描绘了根据本发明的用于对晶片的表面的曲率进行原位测量的方法的步骤。在步骤420中，提供多波长光源模块101。然后，在步骤421中，多波长光源模块101发射包括多个波长301；302；303的入射光3。在步骤422中，入射光3被组合成单个光束5，使得单个光束5在表面20上的单个测量光斑202处撞击晶片2的表面20。然后，在步骤423中，根据与在单个测量光斑202处在晶片2的表面20上被反射的单个光束5相对应的反射光4，确定晶片2的表面20的曲率200。
尽管已经通过参考特定实施例对本发明进行了说明，但是对于本领域技术人员而言明显的是，本发明不限于前述说明性实施例的细节，并且在不脱离本发明的范围的情况下，本发明可以通过各种改变和修改实施来体现。因此，本发明的实施例在所有方面都应被认为是说明性的，而不是限制性的，本发明的范围由所附权利要求书而不是前述说明书来指示，并且因此所有落入权利要求书的含义和等同范围内的改变旨在被包含在其中。换句话说，预期涵盖落入基本原理的范围内并且在本专利申请中要求保护其基本属性的任何和所有修改、变型或等同物。此外，本专利申请的读者将理解，词语“包括”或“包含”不排除其他元件或步骤，词语“一”或“一个”不排除多个，并且诸如计算机***、处理器或另一集成单元的单个元件可以实现权利要求中记载的若干装置的功能。权利要求中的任何附图标记均不应被解释为限制有关的相应权利要求。当在说明书或权利要求书中使用时，引入术语“第一”、“第二”、“第三”、“a”、“b”、“c”等以区分相似的元件或步骤，而不是必须描述顺序或时间次序。类似地，为了描述的目的引入术语“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等，而不是必须表示相对位置。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本发明的实施例能够按照本发明以其他顺序或者以与上述或所示的(一个或更多个)方向不同的方向来操作。

Claims (10)

1.一种用于对晶片(2)的表面(20)的曲率(200)进行原位测量的***(1)，所述***(1)包括：
多波长光源模块(101)，所述多波长光源模块(101)适于发射包括多个波长的入射光(3)；
光学装置(104)，所述光学装置(104)被配置为将所述入射光(3)组合成单个光束(5)，并且还被配置为朝向晶片(2)的表面(20)引导所述单个光束(5)，使得所述单个光束(5)在所述表面(20)上的单个测量光斑(202)处撞击所述表面(20)；以及
曲率确定单元(103)，所述曲率确定单元(103)被配置为：根据与在所述单个测量光斑(202)处在所述表面(20)上被反射的所述单个光束(5)相对应的反射光(4)，确定所述晶片(2)的所述表面(20)的曲率(200)；
偏转检测器(102)，所述偏转检测器(102)适于收集与在单个测量光斑(202)处在所述表面(20)上被反射的所述单个光束(5)相对应的所述反射光(4)；其中，所述偏转检测器(102)包括位置检测器(120)；
基座(105)，所述晶片(2)被装载到所述基座(105)上；并且其中，所述基座(105)在垂直于所述单个光束(5)的平面中旋转，使得所述基座(105)的基座旋转轴(151)平行于所述单个光束(5)；
其中，所述曲率确定单元(103)还被配置为：当所述单个光束(5)在所述晶片(2)的所述表面(20)上的单个测量光斑(202)处反射时，确定由所述反射光(4)在所述偏转检测器(102)上形成的单个反射光斑(311)的位置(31)；
并且其中，所述曲率确定单元(103)还被配置为：通过根据所述基座(105)的旋转角度将所述反射光(4)在所述位置检测器(120)上的在单个反射光斑(311)处的偏转进行拟合，来确定所述晶片(2)的所述表面(20)的所述曲率(200)。
2.根据权利要求1所述的***(1)，其中，所述多波长光源模块(101)包括以下中的一者或更多者：
两个或更多个激光源(111；112；113)，其中，所述多个波长中的至少两个波长彼此分开至少5nm；
白光源(114)；
宽带光源(115)。
3.根据权利要求1或2所述的***(1)，其中，所述多个波长中的至少两个波长彼此分开至少5nm。
4.根据权利要求1所述的***(1)，其中，所述位置检测器(120)定位在所述***(1)中，使得所述位置(31)在所述位置检测器(120)上。
5.根据权利要求1所述的***(1)，其中，所述光学装置(104)还适于朝向所述晶片(2)的表面(20)引导所述单个光束(5)，使得所述单个光束(5)在与所述基座旋转轴(151)相距给定半径(201)处在所述晶片(2)的所述表面(20)上反射。
6.根据权利要求4所述的***(1)，其中，所述***(1)还包括基座(105)和装载到所述基座(105)上的多个晶片(2)；并且其中，所述基座(105)在垂直于所述入射光(3)的平面(150)中旋转，使得所述基座(105)的基座旋转轴(151)平行于所述入射光(3)。
7.根据权利要求6所述的***(1)，其中，所述光学装置(104)还适于朝向所述多个晶片(2)的表面(20)引导所述单个光束(5)，使得所述单个光束(5)在与所述基座旋转轴(151)相距给定半径(201)处在所述多个晶片(2)的所述表面(20)上反射。
8.根据权利要求6或7所述的***(1)，其中，所述曲率确定单元(103)还被配置为：通过根据所述基座(105)的旋转角度导出所述反射光(4)在所述位置检测器(120)上的偏转，确定所述多个晶片(2)的所述表面(20)中的每个表面的所述曲率(200)。
9.根据权利要求1所述的***(1)，其中，所述***(1)还包括多个多波长光源模块(101；102；103)，其中，所述多波长光源模块(101；102；103)中的每一者适于发射一个或更多个入射光(3)，其中，所述一个或更多个入射光(3)中的每一者包括多个波长。
10.一种用于对晶片(2)的表面(20)的曲率(200)进行原位测量的方法，所述方法包括以下步骤：
提供多波长光源模块(101)；
允许所述多波长光源模块(101)发射包括多个波长的入射光(3)；
将所述入射光(3)组合成单个光束(5)；
提供基座(105)，所述晶片(2)被装载到所述基座(105)上；其中，所述基座(105)在垂直于所述单个光束(5)的平面中旋转，使得所述基座(105)的基座旋转轴(151)平行于所述单个光束(5)；
朝向所述晶片(2)的所述表面(20)引导所述单个光束(5)，使得所述单个光束(5)在所述表面(20)上的单个测量光斑(202)处撞击所述表面(20)；以及
根据与在所述单个测量光斑(202)处在所述表面(20)上被反射的所述单个光束(5)相对应的反射光(4)，确定所述晶片(2)的所述表面(20)的曲率(200)；其中，所述确定所述晶片(2)的所述表面(20)的所述曲率(200)对应于根据所述基座(105)的旋转角度将所述反射光(4)在所述位置检测器(120)上的在单个反射光斑(311)处的偏转进行拟合。
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