测量间隙、厚度的方法及系统与流程
本发明的实施例涉及半导体领域，更具体地涉及测量间隙、厚度的方法及系统。
背景技术：
半导体集成电路(ic)工业已经经历了快速发展。在ic演进过程中，功能密度(即，单位芯片面积中的互连器件的数量)通常在增加，同时几何尺寸(即，可使用制造工艺创建的最小组件(或线))减小。这种规模缩小工艺通常通过增加产量效率和降低相关成本来提供很多益处。然而，这种按比例缩小工艺也伴随着增大了设计和制造引入这些ic器件的复杂度，因而为了实现这些进步，需要器件制造中的相似进步。
作为仅一个实例，许多制造步骤涉及制造工具靠近掩模衬底、半导体衬底或其它工件的一些部分。然而，与工件接触可能是灾难性的。进一步复杂化问题，制造工艺中的改进可能故意或非故意地涉及移动靠近工件的工具的突出部分。例如，可以靠近工件移动流动喷嘴以更好地控制应用流体的位置且减少气泡、涡旋、或其它流体破坏。
即使当工艺不变时，向着更大的半导体衬底和掩模衬底移动可以带来挑战。在这方面，300mm的晶圆已经变得普遍，这是因为它们允许更多的电路被同时制造，且在未来计划更大的晶圆。同样地，掩模尺寸增加以增强部件的质量。然而，这些更大的工件可能比它们更小的等同物更容易弯曲，可能更不均匀且可能具有更多表面不规则性。这些因素的任何因素都可能增加与制造工具的无意中接触的风险。更大的工件还可能更脆弱，使接触更危险。
因此，尽管用于测量和控制制造工具和工件之间的空隙的常规技术已经大体足够，但是未来改善的潜力仍然存在。具有在工具和工件之间的距离上更精准控制的工具可以减小接触事件的出现和严重程度。此外，一旦就位，可以利用这些控制以测量和控制制造工艺的其它方面。对于这些原因和其它原因，测量和工具控制的额外改善可以提供贯穿制造工艺的显著改进。
技术实现要素：
本发明的实施例提供了一种测量间隙的方法，包括：在工具中接收衬底，从而在所述工具和所述衬底之间限定间隙；通过设置在所述衬底的与所述间隙相反的底面上的变换器来提供声波信号，其中，所述声波信号穿过所述衬底传导；通过所述变换器接收来自限定所述间隙的所述衬底的顶面的第一回声和来自进一步限定所述间隙的所述工具的底面的第二回声；以及基于所述第一回声和所述第二回声测量所述间隙的宽度。
本发明的实施例还提供了一种测量厚度的方法，包括：接收衬底，所述衬底具有设置在所述衬底上的材料层；提供与所述材料层相反地耦合至所述衬底的变换器；通过所述衬底经由所述变换器发射声波信号；通过所述变换器接收来自所述材料层的底部界面的第一回声；通过所述变换器接收来自所述材料层的顶部界面的第二回声；基于所述第一回声和所述第二回声确定所述材料层的厚度。
本发明的实施例还提供了一种测量间隙的系统，包括：卡盘，可操作为保持晶圆，从而使得保持的晶圆限定介于所述晶圆和所述系统之间的间隙；变换器，可操作为：耦合至所述保持的衬底；穿过所述衬底发射声波信号；接收来自限定所述间隙的所述晶圆的表面的第一回声；接收来自进一步限定所述间隙的所述系统的表面的第二回声；提供表示所述第一回声和所述第二回声的信号；以及信号处理器，可操作为接收所述信号并且根据所述第一回声和所述第二回声确定与所述间隙相关的测量结果。
附图说明
当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本发明的实施例。应该强调的是，根据工业中的标准实践，对各种部件没有按比例绘制并且仅仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或缩小。
图1是根据本发明的各个实施例的清洗装置的截面图。
图2是根据本发明的各个实施例的间隙测量的方法的流程图。
图3是根据本发明的各个实施例的实施间隙测量的方法的制造工具的截面图。
图4是根据本发明的各个实施例的实施间隙测量的方法的制造工具的另一截面图。
图5是根据本发明的各个实施例的实施间隙测量的方法的制造工具的另一截面图。
图6是根据本发明的各个实施例的实施间隙测量的方法的制造工具的另一截面图。
图7是根据本发明的各个实施例的关于时间的变换器(transducer)的电压响应的示图。
图8是根据本发明的各个实施例的旋涂系统的截面图。
图9是根据本发明的各个实施例的旋涂系统的另一截面图。
图10是根据本发明的各个实施例的膜厚度测量的方法的流程图。
具体实施方式
本发明大体地涉及ic器件制造，更具体地涉及用于控制制造工具的一部分和工件之间的空隙(clearance)的改善的技术。
以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本发明。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为直接接触的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明可在各个实例中重复参考标号和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
而且，为便于描述，在此可以使用诸如“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…之上”、“上部”等的空间相对术语，以便于描述如图所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的器件颠倒，那么描述为在其他元件或部件“下面”或“下方”的元件将定位为在其他元件或部件“上面”。因此，示例性术语“下面”可以包括在…上面和在…下面两种定位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而在此使用的空间相对描述符可以同样地作相应的解释。
本发明涉及一种半导体集成电路的制造。参照图1描述可以用于半导体集成电路的制造中的示例性工具。在这方面，图1是根据本发明的各个实施例的清洗装置100的截面图。为了清楚和易于解释，已经简化了附图的一些元件并且已经放大了附图的一些元件。
清洗装置100通过将液体和/或气体引导向衬底102来清洗保持的衬底102从而去除颗粒和其它污染物。在清洗工艺期间，清洗装置100具有靠近衬底102的部分。例如，该部分可以包括一个或多个喷嘴(例如，液体喷嘴104和气体喷嘴106)。在许多实施例中，小心控制喷嘴104和106与衬底102之间的空隙或距离，从而使得喷嘴不与衬底102接触。与许多常规技术相反，清洗装置100使用声波测量(acousticmeasurement)以控制下面更详细描述的空隙。可以在进行清洗工艺的同时实施该技术而不接触任何喷嘴或清洗衬底102的表面。
现在将更详细地描述清洗装置100的元件。清洗装置100接收衬底102，该衬底102是由清洗装置100在其上操作的任何工件的范例。例如，衬底102可以表示用于电路制造的光刻掩模、半导体衬底、和/或用于任何其它合适的应用的任何其它合适的衬底。在各个实例中，掩模衬底102包括碱石灰玻璃、熔融二氧化硅、熔融石英、和/或具有诸如在其上设置的铬的光吸收材料的氟化钙(caf2)。反射掩模衬底102还可以包括多层反射结构。在另外的实例中，半导体衬底102包括：元素(单元素)半导体，诸如晶体结构的锗；化合物半导体，诸如硅锗、碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟和/或锑化铟；非半导体材料；和/或它们的组合。衬底102还可以包括在其上形成的各种材料层。清洗装置100可以包括可操作的卡盘108以保持衬底102。卡盘108可以使用保持衬底102的任何机制，诸如物理夹紧、真空保持、静电吸引和/或其他保持机制。
清洗装置100可以包括安装在活动电枢(armature)110上的一个或多个喷嘴(例如，喷嘴104和106)以及相关联的供应线。当固定新的衬底102时，活动电枢110可以将喷嘴重新定位至加载路径外的“原始(home)”位置，并且一旦已经加载衬底102，该活动电枢可以在衬底102上方移动喷嘴。在一些实施例中，在清洗工艺期间，活动电枢110也允许喷嘴104和106定位在沿着衬底102的任何位置。喷嘴可以包括可操作的液体供应喷嘴104以将液体材料112引导向衬底102和/或可操作的气体输送喷嘴106以将气体引导向衬底102。用于应用液体材料112的合适的液体供应喷嘴104包括本田兆声波喷水嘴(hondamega-sonicpuddlenozzle)、以及通常的兆声波喷嘴、喷射喷嘴、浸没式光刻喷嘴等。在清洗装置100的背景下，液体材料112可以包括任何合适的清洗溶液，诸如ipa(异丙醇)、丙酮、水、其它溶剂、和/或它们的组合，这至少部分取决于衬底102材料、去除的污染物的性质和/或其它因素。当然，液体材料112表示应用于衬底102的任何流体。在各个实施例中，在本文所述的技术的过程期间，液体供应喷嘴104供应包含反应剂、保护剂、蚀刻剂、旋涂材料和/或其它任何材料的液体材料112。
类似于液体供应喷嘴104，清洗装置100可以包括电枢110上并且旨在将空气引导向衬底102表面的一个或多个气体输送喷嘴106。气体输送喷嘴106可以将环境空气、诸如氮气、氩气和/或氦气的惰性气体、工艺气体、任何其它合适的气体吹在衬底102上。当供应气体时，活动电枢110可以使气体输送喷嘴106在衬底102的整个表面扫描，以驱除液体材料112、颗粒和/或污染物。在清洗的情况下，可以加热由气体输送喷嘴106提供的气体以控制衬底102上的液体的粘度和/或蒸发。
在清洗装置100没有运转时，尽管基于接触的方法可以用于测量喷嘴和衬底102之间的间隙114，但是在装置100清洗时，液体材料112或气体会阻止这样的技术。例如，通常的技术包括在间隙114中插入测隙规(feelergauge)，这在操作期间是不可能的。事实上，即使当清洗装置100没有运转时，如果在衬底102存在时使用测隙规，则可能损坏衬底102。此外，在许多实施例中，离线(offline)测量具有有限的作用。液体材料112或气体的力可以驱动喷嘴和衬底102分离，改变间隙114的距离。
为了克服这些和其它的挑战，清洗装置100是可操作的以在喷嘴和衬底102之间实施声波间隙测量。为了这个目的，清洗装置100包括变换器116，诸如耦合至衬底102的压电式超声波变换器。变换器116发射通过耦合的衬底102向外传播的声波能量(acousticenergy)。在每个材料界面，声波能量的一些部分被反射为回声。这些回声可以由变换器116接收且转换为电信号。通过检查电信号，清洗装置100的信号处理源(signalprocessingresource)118可以识别由衬底102的最顶部表面产生的回声和由喷嘴104和/或106的最底部表面产生的回声。通过分析回声，信号处理源118确定这些表面之间的间隙114距离。
变换器116可以包括任何合适的声波(acoustic)发送器和/或接收器且可以具有任何合适的中心频率。例如，在各个实施例中，变换器116包括具有在约5mhz和约40mhz(+/-10％)之间的中心频率的超声波变换器。
变换器116可以包括包含一个或多个压电材料层、电容材料层、或其它合适的材料层的变换器层120。为了防止在变换器层120边界处的信号的相位抵消，变换器层120可以配置为具有为λ/2的整数倍数的厚度(垂直于衬底102)，其中，λ是变换器116的中心频率。变换器116还可以包括在变换器层120的与衬底102相反的背面上设置的背衬材料(backingmaterial)122。因为变换器层120可以向着远离衬底102的方向发射能量，所以背衬材料122可以配置为抑制该能量或向着衬底102反射回该能量。可以选择阻尼背衬材料(dampingbackingmaterial)122以具有与变换器层120的声波阻抗(acousticimpedance)类似的声波阻抗，然而可以选择反射背衬材料122以具有与变换器层120的声波阻抗不同的声波阻抗。
变换器116还可以包括在变换器层120和衬底102之间设置的且接触该变换器层和该衬底102的声波阻抗匹配层124。因为变换器层120和衬底102之间的声波阻抗中的陡变可以反射声波能量并且创造回声，可以利用声波阻抗匹配层124以平滑声波过渡(acoustictransition)。这可以改善变换器116的灵敏度且减少由不期望的回声造成的噪音。因此，声波阻抗匹配层124可以具有介于变换器层120的和衬底102的声波阻抗之间的声波阻抗。在实施例中，声波阻抗匹配层124具有的声波阻抗基本上等于：
在一些实施例中，变换器116耦合至电枢126且是可操作的以沿着衬底102的背侧移动。电枢126可以用于将变换器116与被测量的喷嘴对准以及在该喷嘴沿着衬底102移动时跟踪喷嘴。
参照图2至图7描述由清洗装置100或其它合适的制造工具实施的声波测量。图2是根据本发明的各个实施例的间隙测量的方法200的流程图。应当理解，可在方法200之前、期间和之后提供额外的步骤并且对于方法200的其他实施例可替换或消除所描述的一些步骤。图3至图6是根据本发明的各个实施例的实施间隙测量的方法的制造工具300的截面图。在一些实例中，制造工具300是图1的清洗装置100，但是以下提供并且描述了其它合适的制造工具300。制造工具300包括基本上类似于图1的变换器的变换器116(具有可选的阻抗匹配层124)。图7是根据本发明的各个实施例示出的变换器的关于时间的电压响应示图700。为了清楚和易于解释，已经简化了附图的一些元件并且已经放大了附图的一些元件。
参照图2的框202和图3，衬底102被接收且固定在制造工具300中。如上所述，衬底102是由制造工具300在其上操作的任何工件的实例并且可以表示用于电路制造的光刻掩模、半导体衬底和/或用于任何其他合适应用的任何其它合适的衬底。制造工具300具有靠近衬底102的部分。在图3的实例中，该部分是液体供应喷嘴104。制造工具300初始化利用衬底的处理技术，诸如使用液体材料112的清洗。在处理技术期间的任何时候，声波变换器116可以用于测量衬底102和制造工具300之间的间隙114。
参照图2的框204，电枢126用于沿着衬底102的背面移动声波变换器116。电枢126可以对准变换器116，从而变换器位于被测量的间隙114的正下方。在示出的实施例中，电枢126跟踪液体供应喷嘴104，从而变换器116保持在液体供应喷嘴104的正下方且因此位于间隙114的正下方。
参照图2的框206和图4，变换器116发射纵波(longitudinalwave)形式的声波能量或如由箭头402所示从变换器116穿过衬底102传导的其它合适的波形。使用变换器116测量的优势之一在于，可以在制造工具300操作的同时实施测量。例如，变换器116可以发射声波脉冲，同时由液体供应喷嘴104供应液体材料112(例如，清洗流体)。液体材料112的流动没有显著地影响声波能量。在另一实例中，变换器116可以与制造工具300的气体供应喷嘴对准且可以在由气体供应喷嘴供应气体的同时发射声波脉冲。
参照图5，声波能量反射在每个材料界面处，包括在衬底102表面的最顶部表面502处的界面处和在间隙114的相对侧上的制造工具300的最底部表面504处的界面处。图6示出了由衬底102的最顶部表面502反射的能量造成的(如由箭头602指示)，然后由衬底102的背面反射(如由箭头604指示)，然后由衬底102的最顶部表面502再次反射(如由箭头606指示)的二阶(second-order)回声。取决于间隙114中的介质，来自工具300的最底部表面504的二阶回声可能太微弱以至难以区别。如以下阐释的，可以补偿二阶(或以上)回声。
参照图2的框208和图7，回声由变换器116接收且被转换为电信号，其实例在图7中示出。在这方面，图7是关于时间的电压的示图，并且如图所见，取决于变换器116和产生回声的表面之间的距离，回声在不同的时间处产生特有的电压响应(例如，响应702、704、706和708)。在图7的实例中，响应702、706和708表示由衬底102的最顶部表面502产生的一阶回声、二阶回声和三阶回声，且响应704表示由工具300的最底部表面504产生的一阶回声。向图3中所示的信号处理器118提供电信号。
参照图2的框210，信号处理器118从间隙114的任意一侧上的表面识别一阶回声响应。在图3至图7的实例中，这些是来自衬底102的最顶部表面502的一阶回声的响应702和来自工具300的最底部表面504的一阶回声的响应704。应该认识到，捕获响应的时间与声波信号已经传播的距离直接成比例。这意味着接收响应702的时间取决于衬底102的最顶部表面502距变换器116的距离。同样地，接收响应704的时间取决于工具300的最底部表面504离变换器116的距离。
参照图2的框212，信号处理器118确定来自衬底102的最顶部表面502的一阶响应702和来自工具300的最底部表面504的一阶响应704之间时间的差值。时间的差值是由于声波信号穿过间隙114。相应地，参照图2的框214，信号处理器118通过将时间的差值乘以在间隙114中找到的任何材料(例如，液体材料112)中的声波信号的速度并且除以2来测量间隙114，这是因为信号穿过间隙两次以到达变换器116，一次在外传路径上且一次在返回路径上。换句话说：
d＝v*(t′-t1)/2
其中，d表示间隙114距离，v是间隙114的材料中的声波信号的速度，t′是来自工具300的最底部表面504的一阶响应704的时间，以及t1是来自衬底102的最顶部表面502的一阶响应702的时间。
一旦确定间隙114距离，可以在不同时间和/或位置重复框202至框214的方法以在制造进行时监控间隙114。对于在实施例中，在沿着间隙的不同点处重复框202至框214。参照框216，信号处理器118比较间隙距离114在多个位置处的统一性以确定跨间隙的衬底102的最顶部表面502和工具300的最底部表面504是否平行。这可以用于检测倾斜、衬底未对准、衬底不规则性、和/或其它情况。以这样的方式，制造工具300确定间隙114距离并且可以检测其它对准问题而不影响工具300的操作且没有与衬底102接触的风险。
在一些实例中，制造工具300是如以上描述的清洗装置100。然而，参照图8和图9描述了可操作的以实施图2的方法200的另一合适的制造工具。图8和图9是根据本发明的各个实施例的旋涂系统800的截面图。为了清楚和易于解释，已经简化了附图的一些元件并且已经放大了附图的一些元件。
旋涂系统800利用衬底102的旋转以将液体分布为遍及表面。液体形式的旋涂材料802可以沉积在衬底102的中心处，且衬底102被旋转以驱动液体至边缘。在这种方式中，旋涂利用液体的离心倾向以产生具有显著统一厚度的膜。该技术适用于在衬底102上应用各种膜，示例性膜包括光刻胶膜、多层光刻胶(例如，三层光刻胶)膜、抗反射涂层膜(例如，底部抗反射涂层(barc)膜)、硬掩模膜和/或其它合适的膜。相应地，系统800可以包括可操作的旋转卡盘108以保持和旋转衬底102。卡盘108可以使用保持衬底102的任何方法，诸如物理夹紧、真空保持、静电吸引和/或其他保持机制。如利用图1的衬底102，衬底102是由旋涂系统800在其上操作的任何工件的实例并且可以表示用于电路制造的光刻掩模、半导体衬底和/或用于任何其他合适应用的任何其它合适的衬底。
旋涂系统800还可以包括基本上如图1至图7中描述的在电枢126上设置的声波(例如，超声波)变换器116。例如，变换器116可以包括变换器层120、背衬材料122和可选的阻抗匹配层124，其中每个都基本上类似于图1至图7的那些。同样地，基本上如参照前述附图描述的，变换器116可以耦合至信号处理器118。
一旦固定衬底102，卡盘108围绕中心轴旋转，也引起保持的衬底102旋转。根据应用，转速可以达到或超过3000rpm。由于增加的扰动(turbulence)和旋转的不稳定性，所以用于较大晶圆的最大转速趋于更小，以及用于300mm的衬底102的典型最大转速可以在约800rpm和约4000rpm之间。为了控制应用的旋涂材料802的散布，在整个旋涂技术中，卡盘108(以及相关地衬底102)的转速可以改变。
为了供应液体，旋涂系统800可以包括安装在活动电枢110上的一个或多个液体供应喷嘴104以及一个或多个气体输送喷嘴106。喷嘴104和106以及电枢110可以基本上类似于图1中的那些。在使用如图2至图7中描述的方法200的旋涂材料802的应用期间，旋涂系统800可以利用声波变换器116和信号处理器118以测量喷嘴和衬底102之间的间隙114。
参照图9，在旋涂工艺期间，旋涂系统800还可以利用变换器116以测量旋涂材料802的厚度和/或均匀性。为了该目的，应该认识到，无论旋涂材料802是否是液体、半固体、或固体形式，声波能量都可以被包括在供应的旋涂材料802和周围环境之间的界面的任何界面反射。因此，可以在衬底102的最顶部表面502处和旋涂材料802的最顶部表面902处生成回声。
参照图10，描述了可以通过旋涂系统800实施的用于测量膜厚度的方法1000。在这方面，图10是根据本发明的各个实施例的膜厚度测量的方法1000的流程图。应当理解，可在方法1000之前、期间和之后提供额外的步骤并且对于方法1000的其他实施例可替换或消除所描述的一些步骤。该方法100包括分别可以基本上类似于框202至框214的框1002至框1014。
参照框1002，衬底102被接收且固定在旋涂系统800中。衬底102是由旋涂系统800在其上操作的任何工件的实例并且可以表示用于电路制造的光刻掩模、半导体衬底和/或用于任何其他合适应用的任何其它合适的衬底。参照框1004，电枢124用于沿着衬底102的背面移动声波变换器116。电枢可以使变换器116对准至将要测量旋涂材料802(或其它材料)的厚度位置的任何参照点的正下方。在一个实例中，电枢在衬底102的外边缘处对准变换器，因为这是旋涂材料802趋于最薄的位置。
参照框1006，变换器116发射从变换器116通过衬底102并且通过旋涂材料802传导的诸如纵波的声波能量。这可以在操作旋涂系统时实施，诸如在旋转衬底102时和/或在应用旋涂材料802时。在包括衬底102的最顶部表面502处和在旋涂材料802的最顶部表面902处的界面的每个材料界面处反射声波能量。参照图2的框1008和图7，所得到的回声由变换器116接收且被转换为提供至信号处理器118的电信号。
参照框1010，信号处理器118识别来自衬底102的最顶部表面502的响应和来自旋涂材料802的最顶部表面902的响应。参照框1012，信号处理器118确定来自衬底102的最顶部表面502的一阶响应和来自旋涂材料802的最顶部表面902的一阶响应之间的时间的差值。参照框1014，信号处理器118通过将时间的差值乘以旋涂材料802中的声波信号的速度并且除以2来测量旋涂材料802的厚度，这是因为信号穿过间隙两次。
在许多实施例中，贯穿旋涂工艺重复框1002至图1014的方法。例如，参照框1016，信号处理器118可以比较旋涂材料802的在不同位置截取的测量的厚度以确定旋涂材料802的统一性。参照框1018，信号处理器118可以比较旋涂材料802的在不同时间处截取的测量的厚度以确定旋涂材料802随着时间的流动或累积。以这样的方式，旋涂系统800可以实时监控旋涂膜的应用且对流速、转速、施加的热、干燥时间和/或其它处理参数进行调整。
应该理解，清洗装置100、制造工具300、以及旋涂系统800仅仅是可以实施方法200和方法1000的系统的实例。这些是非限制性的实例，且实施这些方法的可操作的其它系统是可想到和提供的。本实施例可采用整套硬件实施例、整套软件实施例或包括硬件和软件元素的实施例的形式。此外，本发明的实施例可采取可从有形计算机可用或计算机可读介质获取的计算机程序产品的形式，该介质提供用于通过或结合计算机或任何指令执行系统使用的程序代码。为了本说明的目的，有形计算机可用或计算机可读介质可为任何装置，该装置可存储用于通过或结合指令执行系统、装置或器件使用的程序。介质可包括非易失性存储器，该非易失性存储器包括磁存储器、固态存储器、光存储器、高速缓冲存储器、随机存取存储器(ram)。
因此，本发明提供了一种当制造工具在运转时可以实施的用于测量制造工具和工件之间的空隙的系统和方法。在一些实施例中，提供的方法包括在工具中接收衬底从而在其间限定间隙。在衬底的与间隙相反的底面上设置的变换器提供通过衬底传导的声波信号。变换器还接收来自限定间隙的衬底的顶面的第一回声和来自进一步限定间隙的工具的底面的第二回声。基于第一回声和第二回声测量间隙的宽度。在一些这样的实施例中，工具的底面是喷嘴的底面，且在提供声波信号期间和在接收第一回声和第二回声期间，喷嘴在间隙中提供液体和气体的至少一种。
在另外的实施例中，提供的方法包括接收在其上设置有材料层的衬底。提供耦合至与材料层相对的衬底的变换器。变换器发射穿过衬底引导的声波信号。作为响应，变换器接收来自材料层的底部界面的第一回声和来自材料层的顶部界面的第二回声。基于第一回声和第二回声确定材料层的厚度。在一些这样的实施例中，变换器通过阻抗匹配层耦合至衬底，且通过阻抗匹配层发送声波信号。
在又一实施例中，提供的系统包括：卡盘，可操作为保持晶圆，从而使保持的晶圆限定晶圆和系统之间的间隙；变换器，可操作为耦合至保持的衬底、发射穿过衬底的声波信号、接收来自限定间隙的晶圆的表面的第一回声、接收来自进一步限定间隙的系统的表面的第二回声、以及提供表示第一回声和第二回声的信号；以及信号处理器，可操作为接收信号并且根据第一回声和第二回声确定与间隙相关联的测量结果。在一些这样的实施例中，该系统还包括在变换器和衬底之间设置的阻抗匹配层。阻抗匹配层可以具有的阻抗介于变换器的和衬底的阻抗之间。在一些这样的实施例中，系统还包括耦合至变换器且可操作为使变换器对准至间隙正下方的电枢。
本发明的实施例提供了一种测量间隙的方法，包括：在工具中接收衬底，从而在所述工具和所述衬底之间限定间隙；通过设置在所述衬底的与所述间隙相反的底面上的变换器来提供声波信号，其中，所述声波信号穿过所述衬底传导；通过所述变换器接收来自限定所述间隙的所述衬底的顶面的第一回声和来自进一步限定所述间隙的所述工具的底面的第二回声；以及基于所述第一回声和所述第二回声测量所述间隙的宽度。
根据本发明的一个实施例，其中，所述工具的所述底面是喷嘴的底面，并且其中，在提供所述声波信号期间和在接收所述第一回声和所述第二回声期间，所述喷嘴在所述间隙中提供液体和气体中的至少一种。
根据本发明的一个实施例，其中，所述液体和所述气体中的所述至少一种包括液体清洗溶液。
根据本发明的一个实施例，其中，所述液体和所述气体种的所述至少一种包括旋涂材料。
根据本发明的一个实施例，其中，测量所述间隙的宽度包括：确定所述第一回声被所述变换器接收的第一时间和所述第二回声被所述变换器接收的第二时间；以及基于所述第一时间和所述第二时间确定所述间隙的所述宽度。
根据本发明的一个实施例，其中，基于所述第二时间和所述第一时间之间的差值乘以所述声波信号通过所述间隙内的材料的速度且除以二来确定所述间隙的所述宽度。
根据本发明的一个实施例，其中，与所述间隙内的第一位置相对地实施所述声波信号的提供以及所述第一回声和所述第二回声的接收，并且其中，所述宽度是对应于所述第一位置的第一宽度，所述方法还包括：与所述间隙内的第二位置相对地提供另一声波信号；接收来自所述衬底的所述顶面的第三回声和来自所述工具的所述底面的第四回声；以及基于所述第三回声和所述第四回声测量所述间隙的第二宽度，其中，所述第二宽度对应于所述第二位置。
根据本发明的一个实施例，方法还包括：基于所述第一宽度和所述第二宽度确定所述间隙的统一性。
根据本发明的一个实施例，其中，所述声波信号从所述变换器通过阻抗匹配层传导至所述衬底，所述阻抗匹配层设置在所述变换器和所述衬底之间并且物理接触所述变换器和所述衬底中的每个。
根据本发明的一个实施例，其中，所述阻抗匹配层具有等于所述变换器的中心频率的四分之一的整数倍数的厚度。
根据本发明的一个实施例，其中，所述阻抗匹配层具有的阻抗介于所述变换器的和所述衬底的阻抗之间。
本发明的实施例还提供了一种测量厚度的方法，包括：接收衬底，所述衬底具有设置在所述衬底上的材料层；提供与所述材料层相反地耦合至所述衬底的变换器；通过所述衬底经由所述变换器发射声波信号；通过所述变换器接收来自所述材料层的底部界面的第一回声；通过所述变换器接收来自所述材料层的顶部界面的第二回声；基于所述第一回声和所述第二回声确定所述材料层的厚度。
根据本发明的一个实施例，其中，所述材料层包括旋涂材料。
根据本发明的一个实施例，其中，确定所述厚度包括将接收所述第一回声的第一时间与接收所述第二回声的第二时间相比较。
根据本发明的一个实施例，其中，根据等式确定所述厚度：
d＝v*(t′-t1)/2
其中，d为所述材料层的所述厚度，v为所述声波信号通过所述材料层的速度，t1为所述第一时间，以及t′为所述第二时间。
根据本发明的一个实施例，其中，所述变换器通过阻抗匹配层耦合至所述衬底，并且其中，所述声波信号穿过所述阻抗匹配层发送。
本发明的实施例还提供了一种测量间隙的系统，包括：卡盘，可操作为保持晶圆，从而使得保持的晶圆限定介于所述晶圆和所述系统之间的间隙；变换器，可操作为：耦合至所述保持的衬底；穿过所述衬底发射声波信号；接收来自限定所述间隙的所述晶圆的表面的第一回声；接收来自进一步限定所述间隙的所述系统的表面的第二回声；提供表示所述第一回声和所述第二回声的信号；以及信号处理器，可操作为接收所述信号并且根据所述第一回声和所述第二回声确定与所述间隙相关的测量结果。
根据本发明的一个实施例，系统还包括：阻抗匹配层，设置在所述变换器和所述衬底之间，并且所述阻抗匹配层具有的阻抗介于所述变换器的阻抗和所述衬底的阻抗之间。
根据本发明的一个实施例，其中，所述信号处理器可操作为基于接收所述第一回声的时间和接收所述第二回声的时间来确定所述测量结果。
根据本发明的一个实施例，系统还包括：电枢，耦合至所述变换器并且可操作为使所述变换器对准至所述间隙的正下方。
上面概述了若干实施例的部件、使得本领域技术人员可以更好地理解本发明的实施例。本领域技术人员应该理解，他们可以容易地使用本发明作为基础来设计或修改用于实现与在此所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优势的其他工艺和结构。本领域技术人员也应该意识到，这种等同构造并不背离本发明的精神和范围、并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，在此他们可以做出多种变化、替换以及改变。
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