TWI874510B - 用於薄晶圓的振動與環境的隔離之腔室 - Google Patents

Abstract

本文描述的測量腔包括：圓柱形腔室，具有第一開口端和第二開口端；第一蓋和第二蓋，第一蓋覆蓋圓柱形腔室的第一開口端，第二蓋覆蓋圓柱形腔室的第二開口端，其中第一蓋和第二蓋氣密地密封圓柱形腔室，並且其中第一蓋剛性地耦合到第二蓋；及晶圓保持器，定位在圓柱形腔室內並且耦合到圓柱形腔室。測量腔具有質量m、剛度k及阻尼常數c，其被配置為使得在測量腔中在60 Hz下的輸入力的傳遞率

Description

用於薄晶圓的振動與環境的隔離之腔室

本申請案根據專利法請求於2019年12月3日提交的美國臨時專利申請案第62/942,947號的優先權，並且其全部內容藉由引用方式併入本文。

本說明書總體上涉及光學計量學，並且更具體地，涉及一種用於在菲索（Fizeau）干涉儀中對薄晶圓進行振動和環境隔離的設備。

在干涉測量中，可使用在從參考表面反射的光與來自被測表面的光之間產生的干涉條紋，對各種類型的光學部件獲得高精度的表面測量。菲索干涉儀是可用於測量各種光學表面的這種類型的儀器，特別是具有相對較大直徑的球形表面或平面表面。

具體而言，薄且大直徑的晶圓對於外部影響（諸如地板振動、氣流、聲學、溫度及濕度）是敏感的。然而，在某些產業中，晶圓的測量需要亞奈米級解析度。

因此，需要有一種將薄晶圓與振動力和環境力隔離的干涉儀。

根據本文揭示的第一態樣，一種測量腔包括：圓柱形腔室，具有第一開口端和第二開口端；第一蓋和第二蓋，第一蓋覆蓋圓柱形腔室的第一開口端，第二蓋覆蓋圓柱形腔室的第二開口端，其中第一蓋和第二蓋氣密地密封圓柱形腔室，並且其中第一蓋剛性地耦合到第二蓋；及晶圓保持器，定位在圓柱形腔室內並且耦合到圓柱形腔室， 此晶圓保持器具有60Hz的輸入力F的第一傳遞率

；其中 圓柱形腔室具有質量m、剛度k及阻尼常數c，其被配置為 使得在測量腔中的60Hz的輸入力F的第二傳遞率

比第 一傳遞率

小至少10倍，並且其中測量腔具有大於300Hz 的自然頻率。

根據本文揭示的第二態樣，一種測量腔包括根據第一態樣的測量腔，其中第一蓋、第二蓋、或第一蓋和第二蓋包括參考光學器件，透過參考光學器件可進行一個或更多個干涉測量或光學測量。

根據本文揭示的第三態樣，一種測量腔包括根據第一態樣或第二態樣的測量腔，其中第一蓋和第二蓋包括參考光學器件，透過參考光學器件可進行一個或更多個干涉測量或光學測量。

根據本文揭示的第四態樣，一種測量腔包括根據第一態樣到第三態樣的測量腔，其中參考光學器件包括安裝在邊框內的玻璃基板。

根據本文揭示的第五態樣，一種測量腔包括根據第四態樣的測量腔，其中邊框由金屬形成。

根據本文揭示的第六態樣，一種測量腔包括根據第四態樣或第五態樣的測量腔，其中邊框剛性地耦合到圓柱形腔室。

根據本文揭示的第七態樣，一種測量腔包括根據第六態樣的測量腔，其中邊框被螺栓連接到圓柱形腔室。

根據本文揭示的第八態樣，一種測量腔包括根據第四態樣到第七態樣中的任一態樣的測量腔，其中環氧樹脂將玻璃基板密封在邊框內。

根據本文揭示的第九態樣，一種測量腔包括根據任一先前態樣的測量腔，其中晶圓保持器剛性地耦合到圓柱形腔室。

根據本文揭示的第十態樣，一種測量腔包括根據第一態樣到第八態樣中的任一態樣的測量腔，其中晶圓保持器經由一個或更多個彈簧耦合到圓柱形腔室。

根據本文揭示的第十一態樣，一種測量腔包括根據任一先前態樣的測量腔，其中晶圓保持器被配置為在不接觸晶圓的第一側表面和第二側表面的情況下保持晶圓。

根據本文揭示的第十二態樣，一種測量腔包括根據任一先前態樣的測量腔，其中第一蓋經由夾具剛性地耦合到第二蓋。

根據本文揭示的第十三態樣，一種測量腔包括根據第一態樣到第十一態樣中的任一態樣的測量腔，其中第一蓋經由一個或更多個螺栓剛性地耦合到第二蓋。

根據本文揭示的第十四態樣，一種測量腔包括根據任一先前態樣的測量腔，其中圓柱形腔室在第一蓋的第一面與第二蓋的第一面之間設置間隙。

根據本文揭示的第十五態樣，一種測量腔包括根據任一先前態樣的測量腔，其中圓柱形腔室由金屬或基於金屬的基底形成。

根據本文揭示的第十六態樣，一種測量腔包括根據任一先前態樣的測量腔，其中圓柱形腔室由鋁基基板或不鏽鋼形成。

根據本文揭示的第十七態樣，一種測量腔包括根據任一先前態樣的測量腔，其中第一蓋和第二蓋相對於彼此以非變形配置來安裝。

根據本文揭示的第十八態樣，一種干涉儀包括根據任一先前態樣的測量腔。

根據本文揭示的第十九態樣，一種干涉儀包括根據第十八態樣的干涉儀，其中干涉儀從第一蓋和第二蓋中的一者進行測量。

根據本文揭示的第二十態樣，一種干涉儀包括根據第十八態樣的干涉儀，其中干涉儀是複合干涉儀，並且從第一蓋和第二蓋進行測量。

額外的特徵和優點將在下面的詳細描述中闡述，並且從描述或藉由實踐本文所述的實施例（包括下面的詳細描述、申請專利範圍以及圖式），其部分對於熟習本領域者而言將是顯而易見的。

應理解的是，前面的一般描述和下面的詳細描述都描述了各種實施例，並且旨在提供用於理解所請標的之本質和特徵的概述或框架。包括了圖式以提供對各種實施例的進一步理解，並且圖式是併入本說明書中並且構成本說明書的一部分。圖式示出了本文所述的各種實施例，並且與描述一起用於解釋所請標的之原理和操作。

現在將詳細參考各種實施例，其示例在附圖中示出。只要可能，在所有附圖中將使用相同的元件符號表示相同或相似的部件。

在本文中，範圍可表達為從「大約」一個特定值及/或到「大約」另一特定值。當表達這樣的範圍時，另一實施例包括從一個特定值及/或到另一特定值。類似地，當藉由使用先行詞「大約」將值表達為近似值時，將理解的是，特定值形成另一實施例。進一步將理解的是，每個範圍的端點相對於另一個端點及獨立於另一個端點都是重要的。

本文所用的方向性術語（例如：上、下、右、左、前、後、頂部、底部）僅是參考所繪的附圖進行，並不旨在表示絕對定向。

除非另有明確說明，否則並不打算將本文闡述的任何方法解釋為要求以特定順序執行其步驟，也不需要以任何設備特定的方向進行。因此，在方法請求項沒有實際記載其步驟應遵循的順序的情況下，或者在任何物之請求項沒有實際記載各別部件的順序或定向的情況下，或者在申請專利範圍或說明書中沒有具體說明，步驟被限制為特定順序，或者沒記載設備的部件的特定順序或定向，無論如何，並不打算要推斷順序或定向。這適用於任何可能的非表達的解釋基礎，包括：有關步驟的安排、操作流程、部件的順序或部件的定向的邏輯問題；源自語法組織或標點符號的一般性意義；及說明書中描述的實施例的數量或類型。

除非上下文另外明確指出，如本文所用的，單數形式的「一（a）」、「一（an）」及「該」包括複數指示物。因此，例如，除非上下文另外明確指出，否則對「一」部件的參考包括具有兩個或更多個這樣的部件的態樣。

術語「由……形成」可表示包括、基本上由……組成或由……組成中的一個或多個。例如，由特定材料形成的部件可包括特定材料、基本上由特定材料組成或由特定材料組成。

圖1A描繪了根據各種實施例的干涉儀10。圖1A中的干涉儀10是複合干涉儀，其包括用於測量晶圓106的相對的第一側表面16和第二側表面18的上干涉儀12和下干涉儀14。儘管圖1A將干涉儀10描繪為被配置為從第一側表面16和第二側表面18測量晶圓106的複合干涉儀，但是可預期其他類型的干涉儀，包括從一個側來測量晶圓106的單個干涉儀。此外，儘管在本文中描述為用於測量晶圓106，但是可預期的是，干涉儀10可用於測量任何不透明測試部件，此些不透明測試部件是由在由干涉儀12和14傳播的頻率範圍內不傳遞的材料製成，或是充分散射以排除這樣的頻率的有序傳遞。

上干涉儀12和下干涉儀14分別包括第一照明器22和第二照明器24，其可包括用於輸出相干的第一測量光束46和第二測量光束48的常規光源26和28及光束整形器30和32。例如，光源26和28可以是半導體二極體雷射，並且光束整形器30和32可包括用於影響測量光束46和48內的光分佈的光束擴展器和調節器。

第一測量光束46和第二測量光束48在其各自的上干涉儀12和下干涉儀14內，通過第一快門34和第二快門36傳播到第一分束器38和第二分束器40，其中第一測量光束46和第二測量光束48被引導（例如，傳遞）到第一測量臂42和第二測量臂44中。可由共同的處理器/控制器100來協調第一快門34和第二快門36的打開和關閉，用於交替地阻擋第一測量光束46和第二測量光束48中的一者或另一者的傳播，以防止來自一個干涉儀12或14的光與來自另一干涉儀14或12的光進行混合。第一分束器38和第二分束器40可採用膜片分束器、分束器立方體或基於分束振幅或偏振的分束器板的形式。

測量臂42和44包括在殼體51和53內的雙功能光學器件50和52，其有助於對晶圓106進行照明和成像。雙光學器件50和52的照明功能通常提供作為調整測量光束46和48的相應波前的大小和形狀，以名義上匹配晶圓106的相對的側表面16和18的形狀。

如圖1B所示，第一測量臂42和第二測量臂44還包括第一蓋206和第二蓋208，其包括具有第一參考表面58和第二參考表面60的參考光學器件（例如，菲索楔子），用於將第一測量光束46和第二測量光束48的一部分反射為參考光束62和64。參考光學器件被選擇為在由干涉儀12和14傳播的頻率範圍內是傳遞的。儘管在本文的各種實施例中被描述為包括在第一蓋206和第二蓋208中，但是可預期的是，在一些實施例中，參考光學器件可以獨立於蓋。測量光束46和48的剩餘部分傳播通過第一蓋206、第二蓋208，並且測量光束46和48的剩餘部分的某些橫向部分將從晶圓106的相對的側表面16和18反射為測試物體光束66和68。

測試物體光束66在參考表面58處與參考光束62結合，以形成記錄第一側表面16與參考表面58之間的差異的干涉圖案（未示出）。此外，測試物體光束68在參考表面60處與參考光束64結合，以形成記錄第二側表面18與參考表面60之間的差異的干涉圖案（未示出）。

反射的測試物體光束66和參考光束62均沿著共同的光學通路通過測量臂42傳播到分束器38，其中至少部分光束66和62被引導（例如，反射）到上干涉儀12的記錄臂78中。類似地，反射的測試物體光束68和參考光束64均沿著共同的光學通路通過測量臂44傳播到分束器40，其中至少部分光束68和64被引導（例如，反射）到下干涉儀14的記錄臂80中。

返回圖1A，在記錄臂78內，在第一參考表面58處形成的干涉圖案被成像在照相機86的偵測器表面82上。類似地，在記錄臂80內，在第二參考表面60處形成的干涉圖案被成像在照相機88的偵測器表面84上。偵測器表面82和84可包括用於在整個視場中測量光束強度的偵測器陣列，此視場包圍晶圓106的相對的側表面16和18。雙光學器件50和52可有助於將參考圖像形成在偵測器表面82和84上。然而，照相機86和88可包括成像光學器件74和76或與成像光學器件74和76相關聯，用於調整參考圖像在偵測器表面82和84上的成像的大小或以其他方式完成參考圖像在偵測器表面82和84上的成像。

在圖1A和圖1B中，第一蓋206和第二蓋208藉由圓柱形腔室204實體互連，以形成測量腔200。測量腔200保護且保留由兩個參考表面58和60形成的光學參考腔108的整體完整性。在各種實施例中，測量腔額外地使晶圓106與環境力和振動力隔離。在圖2中示出了示例性測量腔200。特別是，圖2示出了包括晶圓106的測量腔200的剖視圖。

如圖2所示，晶圓106藉由晶圓保持器202固定在測量腔200內，晶圓保持器202定位在圓柱形腔室204內並且耦合到圓柱形腔室204。圓柱形腔室204具有第一開口端和與第一開口端相對的第二開口端。第一蓋206覆蓋圓柱形腔室204的第一開口端，並且第二蓋208覆蓋圓柱形腔室204的第二開口端。在各種實施例中，第一蓋206和第二蓋208氣密地密封圓柱形腔室204。

在各種實施例中，圓柱形腔室204由金屬或基於金屬的基板形成。例如，圓柱形腔室204可由鋁基基板或不鏽鋼形成。可預期其他材料，只要它們能夠使測量腔的內部與測量腔的外部隔離即可。儘管在圖2所繪的實施例中，圓柱形腔室204包括支撐晶圓保持器202的唇緣，但是在實施例中，圓柱形腔室204的內部可由從第一開口端到第二開口端的直且平坦的壁來界定。其他配置也是可能的且可預期的，並且可基於圓柱形腔室204的特定應用來選擇。

在各種實施例中，第一蓋206剛性地耦合到第二蓋208。第一蓋206與第二蓋208的剛性耦合維持第一蓋與第二蓋之間的對準，從而使得這些蓋能夠用作菲索光學器件和參考表面，同時減少誤差且能夠增加解析度，這將於下文更詳細地描述。在實施例中，圓柱形腔室204在第一蓋206的參考表面58與第二蓋208的參考表面60之間設置間隙。例如，如圖2所示，第一蓋206和第二蓋208中的每一者皆可與圓柱形腔室204的相應端接觸，以在參考表面58和60之間維持恆定的距離。

在實施例中，除了圓柱形腔室204之外的機械結構用於在參考表面58和60之間設置間隙。例如，兩個或更多個間隔銷（未示出）可用於在參考表面58和60之間界定間隙。間隔銷或其他機械結構可由熱穩定的材料（諸如，因鋼）製成。間隔銷可延伸通過圓柱形腔室204中的凹槽，以接觸第一蓋206和第二蓋208。在運動學上，第一蓋206和第二蓋208的剛性耦合確保了參考表面58和60受到相同的運動，就好像單個主體的一部分。因此，影響兩個參考表面58或60中的一者的任何運動類似地影響兩個參考表面60或58中的另一者。在各種實施例中，參考表面58和60之間的間隙是基本上統一的（例如，間隙在參考表面的區域上方變化小於10 µm）。

不論第一蓋206和第二蓋208如何彼此剛性地耦合，在各種實施例中，第一蓋206和第二蓋208相對於彼此處於低應力或無應力配置，以免使菲索光學器件變形。在各種實施例中，第一蓋206和第二蓋208相對於彼此的配置導致第一蓋206和第二蓋208變形小於10 μm。在實施例中，第一蓋206和第二蓋208相對於彼此以非變形配置來安裝。

如上所述，在各種實施例中，第一蓋206、第二蓋208或第一蓋206和第二蓋208兩者包括參考光學器件，透過參考光學器件可進行一個或多個干涉測量或光學測量。當參考光學器件是菲索光學器件時，第一蓋206和第二蓋208可以是楔子的形式，其中一個表面相對於相對表面成大約1度角。設置此角度，使得離開傾斜表面的反射不會返回照相機，並且不會干擾測試光束或參考光束。應理解的是，可採用參考光學器件的其他設計，並且可從晶圓106的一個側或兩個側進行光學測量。

在各種實施例中，蓋的至少一部分可由玻璃或另一光學透明材料形成。在一些實施例中，諸如圖2中所示的實施例，整個第一蓋206及/或第二蓋208可以是玻璃基板，並且整個蓋可以是光學參考。在一些實施例中，如圖3所示，光學參考300可包括安裝在邊框304或其他環形殼體內的菲索楔子302。環氧樹脂或其他黏合劑可用於將菲索楔子302固定且密封在邊框304內。

邊框304可由金屬（諸如鋁或不鏽鋼）或另一材料形成，此材料足以將菲索楔子302剛性地保持在適當位置並且與圓柱形腔室204形成氣密密封。在各種實施例中，邊框304剛性地耦合到圓柱形腔室204，並且可使用黏合劑或螺栓來固定在適當位置。例如，螺栓402（在圖4中示出）可穿過邊框304中的孔306，以將光學參考300固定到圓柱形腔室204（在圖3中未示出）。

在各種實施例中，諸如其中第一蓋206和第二蓋208完全由玻璃基板形成而沒有邊框304以使蓋能夠被螺栓連接到圓柱形腔室204的實施例，可使用環氧樹脂或其他黏合劑，來將第一蓋206及/或第二蓋208耦合到圓柱形腔室204。然而，在各種實施例中，為了使一個或兩個蓋能夠從圓柱形腔室204移除，諸如插入或移除晶圓106，在實施例中，可將第一蓋206及/或第二蓋208可移除地密封到圓柱形腔室204。例如，第一蓋206和第二蓋208可分別定位在圓柱形腔室204的第一開口端和第二開口端上方，並且可以被夾持或以其他方式固定在適當位置。

返回圖2，在實施例中，墊圈210（諸如O形環或其他彈性體密封件或包括銅焊的金屬密封件）定位在每個蓋與圓柱形腔室204之間，以確保測量腔200是氣密的。不受限於理論，建立氣密腔室可減少或消除氣流對晶圓106的影響，以及提供晶圓106的聲音隔離。還應注意的是，藉由使測量腔200氣密，可減少晶圓106上的溫度和濕度變化的影響。

如圖2、圖4及圖5所示，晶圓106由晶圓保持器202定位。晶圓保持器202可剛性地耦合或以中間阻尼耦合到圓柱形腔室204。例如，如圖4和圖5所示，晶圓保持器202可被螺栓連接或黏附到圓柱形腔室204，或者晶圓保持器202可經由一個或更多個彈簧404耦合到圓柱形腔室204。

在圖4和圖5所繪的實施例中，晶圓保持器202經由一個或更多個致動器406和彈簧404耦合到圓柱形腔室204。取決於特定的實施例，致動器406和彈簧404使得晶圓保持器202能夠相對於圓柱形腔室204來升高、降低或傾斜。彈簧404提供返迴力，以使致動器保持與安裝在第二蓋208的V形槽408接觸。在各種實施例中，可改變彈簧的剛度，以改變從圓柱形腔室204到晶圓保持器202且因此到晶圓106的力的阻尼和傳遞率。

晶圓保持器202進一步包括一個或更多個晶圓安裝座410，晶圓安裝座410被配置為接收晶圓106。在圖5所示的實施例中，晶圓安裝座410形成三點安裝座，此三點安裝座將晶圓106固定在測量腔200內。然而，可預期的是，可以其他方式配置晶圓保持器202及/或晶圓安裝座410。例如，在一些實施例中，晶圓保持器202可被配置為使得它們不接觸晶圓106的第一側表面16和第二側表面18，或者使得它們僅防止晶圓106移動到邊界之外，諸如在使用空氣軸承來定位晶圓106的實施例中。在實施例中，晶圓保持器202提供儘可能少的晶圓106遮蔽。無論所採用的特定晶圓安裝座410和晶圓保持器202如何，在各種實施例中，晶圓106以「自由狀態」或「準自由狀態」設置在測量腔200內。換句話說，晶圓106的第一側表面16和第二側表面18未安裝到、接觸著或壓著另一結構（諸如晶圓保持器202）。

再次返回圖1A，在其中由測量光束46和48的一部分照明晶圓106的測量期間，晶圓106被安裝為好像測量腔200的一部分，用於在晶圓106的相對的側表面16和18與蓋206和208的參考表面58和60之間維持恆定的間隔和定向。因此，在上干涉儀12和下干涉儀14內形成的干涉圖案受到影響整個測量腔200的干擾的影響最小。再者，至少其中一個蓋(例如，第一蓋206)與其測量臂(例如，圖1中的測量臂42)的剩餘部分斷開。例如，測量臂42的殼體51沒有直接實體連接到第一蓋206，而與作為測量腔200的一部分的安裝無關。反而是，測量臂42的殼體51經由凸緣120和軸環122安裝到基座124，基座124優選地具有相當大的質量(例如，作為花崗岩平板或鋼板)，以使上干涉儀12與環境干擾隔離。然而，測量腔200透過軸環126連接到測量臂44的殼體53，並且測量臂44的殼體53透過凸緣128連接到基座124。藉由將其中一個蓋206(及相應的其中一個光學參考)與其測量臂42的剩餘部分分開，兩個蓋206、208不會受到不同的移動、傳遞或其他與其不同的測量臂42和44相關的干擾。測量腔200與其中一個測量臂42的隔離減少了將兩個參考表面58和60維持在恆定的間隔和相對定向的對測量腔200的結構需求。可預期的是，在實施例中，測量腔200可與測量臂42、44兩者斷開。

不受限於理論，相信的是，會藉由環境中的共振頻率在光學元件(包括第一蓋206和第二蓋208)、晶圓106或這兩者中引起非接觸振動。因此，在各種實施例中，測量腔200被設計成減少或最小化振動傳遞。特別是，為了致能晶圓106的亞奈米級測量，在各種實施例中，測量腔200被專門設計成基於晶圓106的自然頻率來減少或阻擋可傳遞頻率的區域。

來自外部環境的振動以時間相關的（例如，振蕩的）力傳遞到干涉儀10並且通過干涉儀10傳遞到測量腔200。這樣的力不利於在晶圓106的第一表面16和第二表面18處進行的測量的解析度，因為它們會引起晶圓106相對於第一蓋206及/或第二蓋208的運動。此運動還會影響對齊、第一表面16與參考表面58之間的間隔、及第二表面18與參考表面60之間的間隔。因此，希望的是，使振動力通過測量腔200和在測量腔200內的傳遞最小化。

系統內的力的傳遞率可根據以下方程式（1）表示為質量、剛度及阻尼的函數：（1） 其中m 是系統的質量，k 是系統的剛度，c 是系統的黏性阻尼，F 是施加到系統的外部激發力（例如，與外部振動相關的力）的大小（也稱為「輸入力」），w 是施加到系統的外部力的頻率，及x 是系統在光軸方向上（例如，如圖1A和圖1B所示的Y軸方向上）的位移。

在各種實施例中，除了上述減少對光學部件（例如，蓋206和208，菲索楔子302）及/或晶圓106的干擾的技術之外，測量腔200具有相當大的質量。測量腔200的質量m 可改變測量腔200的自然頻率，並且增加激發（振動）測量腔200所需的能量（力）的量。

圖6是從方程式（1）得到的波德圖，並且示出了測量腔的質量對具有大小F 和位移x 的輸入力的傳遞率與輸入力的頻率w 的函數關係的影響。特別要關注的是，頻率為60 Hz的輸入力的傳遞率，60 Hz頻率對應到300 mm晶圓的自然頻率，並且還是在美國常見的電源頻率。因此，建築物中的電力可產生足以在測量腔200中的300 mm晶圓中引起振動的振動輸入力。因此，抑制具有60 Hz頻率的輸入力是改善測量腔的干涉測量的解析度的重要設計目標。

在圖6中，改變測量腔的質量並且計算傳遞率。如圖6所示，將質量從1X增加到8X會使60 Hz的輸入力的傳遞率從大約1.00E-05（1.00x10^-5 ）降低到大約1.00E-06（1.00x10^-6 ）。額外地，可見到的是，增加質量還降低了系統的自然頻率（對應於圖6中所示的尖峰的頻率，並且代表在測量腔中最有效地傳遞的力的頻率）。因此，在各種實施例中，測量腔具有有效地使60 Hz的輸入力的傳遞率降低至少10倍的質量。在各種實施例中，選擇測量腔的質量，使得測量腔具有大於300 Hz的自然頻率並且具有大於單獨的晶圓保持器202的10倍的質量。

如上面方程式（1）所示，系統的剛度亦對輸入力的傳遞率有影響。圖7是波德圖，其使用基於方程式（1）的計算，示出了測量腔的剛度對具有大小F 和位移x 的輸入力的傳遞率與輸入力的頻率w 的函數關係的影響。在圖7中，改變測量腔的剛度並且計算傳遞率。如圖7所示，類似於增加質量，增加剛度會降低具有60 Hz頻率的輸入力的傳遞率。然而，增加剛度並不會移動系統的自然頻率。因此，在各種實施例中，測量腔200具有有效地使60 Hz的輸入力的傳遞率降低至少10倍的剛度。在各種實施例中，選擇測量腔的剛度，使得測量腔具有大於300 Hz的自然頻率。

系統的阻尼亦對輸入力的傳遞率有影響。圖8是波德圖，其使用基於方程式（1）的計算，示出了測量腔的阻尼常數c 對具有大小F 和位移x 的輸入力的傳遞率與輸入力的頻率w 的函數關係的影響。在圖8中，改變測量腔的阻尼常數c 並且計算傳遞率。如圖8所示，除了自然頻率之外，增加阻尼常數c 對傳遞率沒有影響，並且在60 Hz下沒有影響。 示例

為了顯示測量腔的功能表現，將代表性的測量腔200與其內部晶圓保持器202進行比較。測量腔200被設計成使得其質量為50 kg且第一自然頻率為大約450 Hz，導致1x10⁷ N/m的剛度。在沒有這樣的腔的情況下，晶圓保持器（安裝座）202自身具有1 kg的質量和300 Hz的第一共振頻率，導致4×10⁴ N/m的剛度。使用這些數值示例和方程式（1），圖9中的最終波德圖將晶圓保持器202和測量腔200的相對傳遞率進行比較。在60Hz的相關頻率下，藉由將晶圓保持器（安裝座）202併入測量腔200內，傳遞率降低了4個數量級（10,000倍）。此外，系統的自然頻率降低了7倍。注意到的是，在比較情況時，阻尼率保持恆定，並且出於計算目的已將其設置為0.01。

因此，在各種實施例中，選擇測量腔200的質量、剛度及/或阻尼常數，以減少源自測量腔200外部的通過測量腔200的輸入力的傳遞率。這樣的力的示例包括地板振動、電雜訊及聲音雜訊。各種實施例的測量腔200亦是氣密的，以減少氣流對晶圓的影響並提供晶圓106的聲音隔離。測量腔200的這些特徵可額外地減少溫度和濕度波動對晶圓106的影響。因此，本文的各種實施例提供了能夠使光學測量具有改善的解析度的測量腔。

在實施例中，晶圓保持器具有60 Hz的輸入力F 的第一傳遞率，並且圓柱形腔室具有質量m 、剛度k 及阻尼常數c，其被配置為使得測量腔具有60 Hz的輸入力F 的第二傳遞率，其中當測量腔具有大於300 Hz的自然頻率時，第二傳遞率比第一傳遞率小至少3倍，或小至少5倍，或小至少10倍，或小至少20倍。

10:干涉儀 12:干涉儀 14:干涉儀 16:表面 18:表面 22:第一照明器 24:第二照明器 26:光源 28:光源 30:光束整形器 32:光束整形器 34:第一快門 36:第二快門 38:分束器 40:分束器 42:測量臂 44:測量臂 46:測量光束 48:測量光束 50:光學器件 51:殼體 52:光學器件 53:殼體 58:參考表面 60:參考表面 62:光束 64:光束 66:光束 68:光束 74:成像光學器件 76:成像光學器件 78:記錄臂 80:記錄臂 82:偵測器表面 84:偵測器表面 86:照相機 88:照相機 100:處理器/控制器 106:晶圓 108:光學參考腔 120:凸緣 122:軸環 124:基座 126:軸環 128:凸緣 200:測量腔 202:晶圓保持器 204:圓柱形腔室 206:蓋 208:蓋 210:墊圈 300:光學參考 302:菲索楔子 304:邊框 306:孔 402:螺栓 404:彈簧 406:致動器 408:V形槽 410:晶圓安裝座

圖1A是根據本文所示和所述的一個或多個實施例的包括測量腔的複合干涉儀的圖；

圖1B是根據本文所示和所述的一個或多個實施例的描繪用於在測量腔內產生干涉圖案的多個反射的測量腔的圖；

圖2是根據本文所示和所述的一個或多個實施例的包括晶圓的測量腔的剖視圖；

圖3是根據本文所示和所述的一個或多個實施例的可形成測量腔的蓋的光學參考的頂視圖；

圖4是根據本文所示和所述的一個或多個實施例的包括由彈簧安裝式晶圓保持器保持的晶圓的測量腔的剖視圖；

圖5是根據本文所示和所述的一個或多個實施例的已去除第一蓋以描繪晶圓保持器的測量腔的頂視圖；

圖6是示出了根據本文所示和所述的一個或多個實施例的具有不同質量的測量腔的傳遞率（Y軸）與頻率（X軸；以赫茲（Hz）為單位）的函數關係的波德（Bode）圖；

圖7是示出了根據本文所示和所述的一個或多個實施例的具有不同剛度的測量腔的傳遞率（Y軸）與頻率（X軸；以赫茲（Hz）為單位）的函數關係的波德圖；

圖8是示出了根據本文所示和所述的一個或多個實施例的具有不同阻尼的測量腔的傳遞率（Y軸）與頻率（X軸；以赫茲（Hz）為單位）的函數關係的波德圖；及

圖9是示出了根據本文所示和所述的一個或多個實施例的晶圓安裝座和包括晶圓安裝座的腔的傳遞率（Y軸）與頻率（X軸；以赫茲（Hz）為單位）的函數關係的波德圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

58:參考表面

60:參考表面

106:晶圓

200:測量腔

202:晶圓保持器

204:圓柱形腔室

206:蓋

208:蓋

210:墊圈

Claims (10)

1. 一種測量腔，包括：一圓柱形腔室，具有一第一開口端和一第二開口端；一第一蓋和一第二蓋，該第一蓋可移除地位於該圓柱形腔室上以覆蓋該圓柱形腔室的該第一開口端，該第二蓋可移除地位於該圓柱形腔室上以覆蓋該圓柱形腔室的該第二開口端，其中當覆蓋該第一開口端及該第二開口端時，該第一蓋和該第二蓋分別氣密地密封該圓柱形腔室，並且其中該第一蓋剛性地耦合到該第二蓋；及一晶圓保持器，該晶圓保持器定位在該圓柱形腔室內並且耦合到該圓柱形腔室，該晶圓保持器在60Hz下具有一輸入力F的一第一傳遞率

   

   ；其中該圓柱形腔室具有一質量m、一剛度k及一阻尼常數c，其被配置為使得在該測量腔中之60Hz下之該輸入力F的一第二傳遞率

   

   比該第一傳遞率

   

   小至少10倍，並且其中該測量腔具有大於300Hz的一自然頻率。
2. 如請求項1所述之測量腔，其中該第一蓋、該第二蓋、或該第一蓋和該第二蓋包括參考光學器件，透過該參考光學器件可進行一個或更多個干涉測量或光學測量。
3. 如請求項2所述之測量腔，其中該第一蓋和該第二蓋包括參考光學器件，透過該參考光學器件可進行一個或更多個干涉測量或光學測量。
4. 如請求項2所述之測量腔，其中該參考光學器件包括安裝在一邊框內的一玻璃基板。
5. 如請求項1所述之測量腔，其中該晶圓保持器剛性地耦合到該圓柱形腔室。
6. 如請求項1所述之測量腔，其中該晶圓保持器被配置為在不接觸一晶圓的一第一側表面和一第二側表面的情況下，藉由使用空氣軸承保持該晶圓。
7. 如請求項1所述之測量腔，其中該圓柱形腔室在該第一蓋的一第一面與該第二蓋的一第一面之間設置一間隙。
8. 如請求項1所述之測量腔，其中該圓柱形腔室由一鋁基基板或不鏽鋼形成。
9. 如請求項1所述之測量腔，其中該第一蓋和該第二蓋相對於彼此以一非變形配置來安裝。
10. 一種干涉儀，該干涉儀包括如請求項1所述之測量腔。