晶片級(jí)光譜儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量光學(xué)輻射的特性的傳感器設(shè)備，所述傳感器設(shè)備具有襯底及位于所述襯底內(nèi)在一個(gè)或一個(gè)以上空間上分離的位置處的低輪廓光譜選擇性檢測(cè)系統(tǒng)。所述光譜選擇性檢測(cè)系統(tǒng)包含以光學(xué)方式耦合到對(duì)應(yīng)光學(xué)檢測(cè)器陣列的大體層狀波長(zhǎng)選擇器陣列。應(yīng)強(qiáng)調(diào)，提供本摘要以符合需要將允許搜索者或其它讀者快速斷定技術(shù)性揭示內(nèi)容的標(biāo)的物的摘要的規(guī)則。提交本摘要是基于以下理解：其將不用于解釋或限制權(quán)利要求書的范圍或含義。
【專利說明】晶片級(jí)光譜儀
[0001]優(yōu)先權(quán)主張
[0002]本申請(qǐng)案是2012年6月17日申請(qǐng)的第61 / 498，500號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)案的非臨時(shí)申請(qǐng)，所述臨時(shí)申請(qǐng)案的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種具有用于測(cè)量處理環(huán)境內(nèi)的光譜發(fā)射的目的的嵌入式光譜儀的度量衡晶片。
【背景技術(shù)】
[0004]例如那些用于生產(chǎn)電子裝置、平板顯示器及光刻掩模的制造工藝，及用于制作半導(dǎo)體裝置的工藝通常需要使適合工件經(jīng)受涉及光學(xué)輻射的離散工藝操作序列。這些工藝中的許多者對(duì)工藝條件極敏感且優(yōu)選地在其內(nèi)建立有極特定條件的個(gè)別工藝室內(nèi)實(shí)施，所述工藝室通常稱為工藝工具。此些工藝工具的現(xiàn)代制造設(shè)施通常使用機(jī)器人傳送機(jī)構(gòu)作為生產(chǎn)工藝的總體自動(dòng)化的部分。
[0005]需要準(zhǔn)確地及可再現(xiàn)地建立并維持工藝室內(nèi)的精確條件的能力以成功地生產(chǎn)眾多類型的產(chǎn)品。特別重要的產(chǎn)品的實(shí)例是一些目前技術(shù)水平的電子裝置，例如半導(dǎo)體裝置、平板顯示器裝置及光刻掩模。為了實(shí)現(xiàn)商業(yè)成功所必需的高裝置成品率及性能，在一些情況下使用經(jīng)設(shè)計(jì)以測(cè)量特定物理參數(shù)的傳感器不斷地監(jiān)測(cè)并控制工藝室內(nèi)的條件。通常，將這些控制傳感器建立到工藝工具中以便測(cè)量所關(guān)注的參數(shù)，例如工藝工具內(nèi)特定位置處的光學(xué)福射。
[0006]對(duì)于例如使用輝光放電的工件的等離子處理的應(yīng)用來(lái)說，通常可用于監(jiān)測(cè)等離子工藝條件的技術(shù)可遭受各種問題。典型問題是標(biāo)準(zhǔn)方法為侵入性的，因?yàn)槠湫枰獙?duì)工藝室或工藝操作條件的修改。標(biāo)準(zhǔn)方法的另一問題是標(biāo)準(zhǔn)方法通常針對(duì)工藝的區(qū)僅提供全局測(cè)量或平均測(cè)量。一股來(lái)說，當(dāng)前可用的監(jiān)測(cè)技術(shù)及設(shè)備不能容易地提供對(duì)用于處理襯底的光學(xué)輻射參數(shù)的非侵入性、空間上及/或時(shí)間上解析的測(cè)量。
[0007]本發(fā)明的實(shí)施例是在此背景下產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]在閱讀以下詳細(xì)描述且在參考附圖時(shí)，本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，附圖中:
[0009]圖1A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的傳感器設(shè)備的橫截面示意圖。
[0010]圖1B是可用于圖1A的傳感器設(shè)備中的替代低輪廓波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)的橫截面示意圖。
[0011]圖1C是圖1A中的傳感器設(shè)備的俯視示意圖。[0012]圖2A是根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例的傳感器設(shè)備的橫截面示意圖。
[0013]圖2B是圖2A中的傳感器設(shè)備的俯視示意圖。
[0014]圖3是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的低輪廓光子晶體光譜儀的三維示意圖。
[0015]圖4是根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例的傳感器設(shè)備的俯視示意圖。
[0016]圖5A是根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例的傳感器設(shè)備的橫截面示意圖。
[0017]圖5B是根據(jù)圖5A中所描繪的實(shí)施例的具有制作于其上的波長(zhǎng)鑒別元件的光纖電纜的一部分的透視圖。
[0018]圖5C是根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例的傳感器設(shè)備的橫截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]在以下詳細(xì)描述中，將參考形成本文一部分且其中以圖解說明方式展示其中可實(shí)施本發(fā)明的特定實(shí)施例的附圖。就此來(lái)說，例如“頂部”、“底部”、“前面”、“背面”、“前沿”、“尾沿”等方向性術(shù)語(yǔ)是參考所描述的各圖的定向而使用。由于可以若干不同定向來(lái)定位本發(fā)明的實(shí)施例的組件，因此所述方向性術(shù)語(yǔ)是用于圖解說明的目的而決非為限制性的。應(yīng)理解，可在不背離本發(fā)明范圍的情況下利用其它實(shí)施例且可作出結(jié)構(gòu)或邏輯改變。因此，不應(yīng)將以下詳細(xì)描述視為具有限制意義，且本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書界定。
[0020]本發(fā)明涉及用于測(cè)量光學(xué)輻射的特性的設(shè)備。下文將主要在處理例如硅晶片的半導(dǎo)體晶片的背景下論述本發(fā)明的一些實(shí)施例的操作。下文將主要在測(cè)量并收集光學(xué)輻射數(shù)據(jù)、特定來(lái)說涉及光學(xué)輻射的工藝(例如處理用于制作電子裝置的工件所使用的工藝)的光譜發(fā)射特性的背景下論述本發(fā)明的實(shí)施例及本發(fā)明的實(shí)施例的操作。本發(fā)明的實(shí)施例適合的涉及光學(xué)輻射的一些工藝的實(shí)例是等離子蝕刻、輝光放電濺鍍、等離子增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積、等離子退火、等離子剝除、光化學(xué)沉積、光化學(xué)蝕刻、光學(xué)固化、光學(xué)顯影及光學(xué)退火。
[0021]此處將涉及光學(xué)輻射的工藝界定為意指如下的工藝:對(duì)于其來(lái)說光學(xué)輻射用作執(zhí)行工藝的部分或由所述工藝產(chǎn)生光學(xué)輻射。此外，光學(xué)輻射可對(duì)所述工藝的結(jié)果具有影響或光學(xué)輻射可為所述工藝的狀態(tài)或性能的指示。然而，應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例可用于涉及測(cè)量環(huán)境中的光學(xué)輻射的實(shí)質(zhì)上任何應(yīng)用。在各圖的以下描述中，當(dāng)標(biāo)示各圖所共有的實(shí)質(zhì)上相同的元件或步驟時(shí)已使用相同參考編號(hào)。
[0022]圖1A及IC圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的傳感器設(shè)備100的橫截面圖及俯視圖。傳感器設(shè)備100包括襯底101。具有光學(xué)元件105的蓋103可接著附接到襯底101，其組合形成殼體?？墒褂眠m合于所述應(yīng)用的任何粘合劑材料來(lái)鄰接襯底101與蓋103。低輪廓波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)110及(任選地)測(cè)量電子裝置119定位于由襯底101及蓋103形成的殼體內(nèi)。圖1C展示低輪廓波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)110、光學(xué)元件105及測(cè)量電子裝置119，使用虛線來(lái)指示低輪廓波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)110及測(cè)量電子裝置119安置于襯底蓋103下方。
[0023]如此處所圖解說明，波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)110及測(cè)量電子裝置119位于襯底101內(nèi)?；蛘?，波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)Iio及測(cè)量電子裝置119可位于蓋103內(nèi)或蓋103與襯底101兩者內(nèi)。通過蓋103屏蔽波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)110及測(cè)量電子裝置119以免暴露于工件處理工具的處理?xiàng)l件。應(yīng)注意，如果工件的處理?xiàng)l件將不實(shí)質(zhì)上干擾波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)110及測(cè)量電子裝置119的作用，那么可省略蓋103。[0024]傳感器設(shè)備100經(jīng)配置以測(cè)量在涉及光學(xué)輻射的工藝期間由工件經(jīng)歷的光譜發(fā)射特性。以舉例方式而非以限制方式，將在等離子工藝的背景下論述傳感器設(shè)備100的操作。然而，重要的是應(yīng)注意傳感器設(shè)備100可用于涉及光學(xué)輻射的任何條件中。傳感器設(shè)備100暴露于工件處理工具(未展示)內(nèi)的等離子117。從等離子117發(fā)出的光學(xué)輻射115被引導(dǎo)于傳感器設(shè)備100處。
[0025]光學(xué)元件105可經(jīng)配置以選擇性地聚集在蓋103的頂表面處光學(xué)元件105附近的光學(xué)輻射115的積聚。換句話說，光學(xué)元件105可經(jīng)配置以捕獲位于蓋103表面附近的光學(xué)輻射115。此允許將由傳感器設(shè)備100確定的光學(xué)輻射115的光譜發(fā)射特性定目標(biāo)到與監(jiān)測(cè)及優(yōu)化工件處理工具條件最相關(guān)的特定區(qū)域(例如，蓋表面)。
[0026]以舉例方式而非以限制方式，光學(xué)元件105可為由藍(lán)寶石或石英或?qū)τ谒秶械墓鈱W(xué)輻射是實(shí)質(zhì)上透明的任何其它材料構(gòu)成的窗。對(duì)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，光學(xué)元件105可對(duì)于具有介于從IOOnm到2 μ m( S卩，深UV到近IR)的范圍內(nèi)的波長(zhǎng)及其中所包含的所有波長(zhǎng)及波長(zhǎng)范圍的光學(xué)輻射是透明的。光學(xué)元件105還可包含經(jīng)配置以選擇性地聚集始發(fā)于襯底蓋103的頂表面處的光學(xué)輻射115的積聚的一個(gè)或一個(gè)以上光學(xué)元件，例如透鏡。另外，光學(xué)元件105可包含反射性光束導(dǎo)向元件或窗。
[0027]盡管圖1A中所圖解說明的傳感器設(shè)備100僅展示形成于襯底蓋103內(nèi)的單個(gè)光學(xué)元件105，但可在襯底蓋103內(nèi)的各種位置處形成多個(gè)光學(xué)元件以便促進(jìn)對(duì)多個(gè)不同位置處的光學(xué)輻射光譜發(fā)射特性的空間監(jiān)測(cè)。
[0028]可將由光學(xué)元件105捕獲的光學(xué)輻射115直接傳輸?shù)降洼喞ㄩL(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)110。低輪廓波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)110可經(jīng)配置以確定光學(xué)輻射115的光譜發(fā)射特性。特定來(lái)說，低輪廓波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)110可經(jīng)配置以鑒別對(duì)應(yīng)于所捕獲光學(xué)輻射115內(nèi)的一種或一種以上所關(guān)注化學(xué)物質(zhì)的一個(gè)或一個(gè)以上發(fā)射頻帶。如本文中所使用，術(shù)語(yǔ)低輪廓波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)是指如下裝置:所述裝置能夠測(cè)量電磁譜的指定部分內(nèi)的光學(xué)輻射的各種性質(zhì)(例如，光譜發(fā)射特性)，同時(shí)滿足在類晶片襯底內(nèi)實(shí)施此裝置所固有的大小約束。波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)110位于由蓋103及襯底101形成的殼體內(nèi)。通過襯底蓋103屏蔽波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)110以免受可損害對(duì)所捕獲光學(xué)輻射115的光譜發(fā)射特性的確定的任何電磁(EM)噪聲的影響。還通過蓋103屏蔽波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)110以免受可干擾測(cè)量電子裝置的任何RF噪聲的影響。應(yīng)注意，如果EM及RF噪聲將不實(shí)質(zhì)上干擾波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)110的作用，那么可省略所述蓋。
[0029]以舉例方式而非以限制方式，低輪廓波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)110可大體包含一個(gè)或一個(gè)以上光學(xué)波長(zhǎng)選擇器109 (例如，光學(xué)帶通濾光片)，所述光學(xué)波長(zhǎng)選擇器經(jīng)由孔徑限制裝置113以光學(xué)方式耦合到對(duì)應(yīng)檢測(cè)器陣列111 (例如，光電二極管陣列)。波長(zhǎng)選擇器109僅將光學(xué)輻射115的所關(guān)注部分傳輸?shù)綑z測(cè)器陣列111且可通過使用多個(gè)不同波長(zhǎng)選擇器來(lái)推測(cè)光學(xué)輻射115的一組特性。在一些實(shí)施方案中，可將不透明材料置于鄰近波長(zhǎng)選擇器109之間以避免未經(jīng)過濾的輻射到檢測(cè)器陣列111的對(duì)應(yīng)元件的非所要耦合?？讖较拗蒲b置113可用于維持波長(zhǎng)選擇器109的光學(xué)性能。
[0030]孔徑限制裝置113的功能部分地取決于其相對(duì)于波長(zhǎng)選擇器109及檢測(cè)器陣列111的位置。舉例來(lái)說，孔徑限制裝置113可置于波長(zhǎng)選擇器109下面，以使得孔徑限制裝置位于波長(zhǎng)選擇器109與檢測(cè)器陣列111之間，如圖1A中所示。在此配置中，如果(例如)波長(zhǎng)選擇器109使用光子晶體來(lái)實(shí)施，那么孔徑限制裝置113可用于防止離開波長(zhǎng)選擇器109的寬角度輻射到達(dá)檢測(cè)器陣列111?；蛘撸讖较拗蒲b置113可位于波長(zhǎng)選擇器109的頂部上，以使得波長(zhǎng)選擇器109在孔徑限制裝置與光電檢測(cè)器陣列111之間。如果波長(zhǎng)選擇器109呈帶通濾光片陣列的形式，那么此可為用于維持波長(zhǎng)選擇器109的光學(xué)性能的有用配置。如果(例如)波長(zhǎng)選擇器109使用光子晶體來(lái)實(shí)施，那么此配置也可用于界定輻射115的收集錐。
[0031]以舉例方式而非以限制方式，可使用帶孔黑玻璃薄層作為孔徑限制光學(xué)裝置113。以舉例方式，孔的直徑相對(duì)于其深度的縱橫比可大約為1: 10(例如，具有延伸穿過玻璃層的20微米直徑孔的200微米厚玻璃層)。為了使檢測(cè)器陣列111充分檢測(cè)光學(xué)輻射115，孔徑限制裝置113的表面上的孔的面積可大約為總面積的50%或更多?？讖较拗蒲b置113可任選地制作為檢測(cè)器陣列111的整體部分或制作為波長(zhǎng)選擇器109的整體部分。孔徑限制裝置113也可置于波長(zhǎng)選擇器109上方，以使得光學(xué)輻射115在到達(dá)波長(zhǎng)選擇器109之前通過孔徑限制裝置113。另外，在如圖1B中所示的替代低輪廓波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)110’中，可將額外孔徑限制裝置113’置于波長(zhǎng)選擇器109上方，以使得光學(xué)輻射115在到達(dá)波長(zhǎng)選擇器109之前通過額外孔徑限制裝置113’且在從波長(zhǎng)選擇器109射出之后接著通過第二孔徑限制裝置113。在一些實(shí)施方案中，光學(xué)元件105可經(jīng)圖案化(例如，圖案化有具有適合直徑、密度及縱橫比的孔)以充當(dāng)額外孔徑限制裝置113’。
[0032]針對(duì)較短波長(zhǎng)，可將光學(xué)轉(zhuǎn)換材料112間置于檢測(cè)器陣列111與孔徑限制裝置113之間以輔助獲得較高轉(zhuǎn)換效率。以舉例方式而非以限制方式，所述材料可為磷光體、熒光材料或發(fā)冷光材料，其目的在于幫助將可用短波長(zhǎng)能量的一部分全部或部分地轉(zhuǎn)換成可由檢測(cè)器陣列111檢測(cè)到的較長(zhǎng)波長(zhǎng)。
[0033]測(cè)量電子裝置119可連接到低輪廓波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)110以便允許對(duì)由波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)110產(chǎn)生的電信號(hào)的分析(例如，將強(qiáng)度圖轉(zhuǎn)換為發(fā)射光譜)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)知曉，存在適合供與傳感器設(shè)備100 —同使用的眾多市售控制器。以舉例方式而非以限制方式，測(cè)量電子裝置119可包含用于分析由波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)110產(chǎn)生的電信號(hào)的電子裝置，例如微處理器。此外，測(cè)量電子裝置119可包含用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)及指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器。更進(jìn)一步，測(cè)量電子裝置119可經(jīng)配置以使用例如無(wú)線通信的方法將數(shù)據(jù)及指令發(fā)射到第二位置。
[0034]圖2A及2B圖解說明根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例的傳感器設(shè)備200的橫截面圖及俯視圖。傳感器設(shè)備200包括襯底201。具有光學(xué)元件205的蓋203可接著附接到襯底201，其組合形成殼體。可使用適合于所述應(yīng)用的任何粘合劑材料鄰接襯底201與蓋203。低輪廓波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)210及(任選地)測(cè)量電子裝置219定位于由襯底201及蓋203形成的殼體內(nèi)。傳感器設(shè)備200還包含位于由襯底201及蓋203形成的殼體內(nèi)的光學(xué)波導(dǎo)207。圖2B展示波導(dǎo)207、低輪廓波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)210、光學(xué)元件205及測(cè)量電子裝置219，使用虛線來(lái)指示其安置于襯底蓋203下方。應(yīng)注意，盡管將光學(xué)元件205及波導(dǎo)207展示為單獨(dú)元件，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到其可為相同元件或集成到共同結(jié)構(gòu)中。
[0035]如此處所圖解說明，波導(dǎo)207、波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)210及測(cè)量電子裝置219位于襯底201內(nèi)?；蛘撸▽?dǎo)207、波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)210及測(cè)量電子裝置219可位于蓋203內(nèi)或蓋203與襯底201兩者內(nèi)。通過蓋203屏蔽波導(dǎo)207、波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)210及測(cè)量電子裝置219以免暴露于工件處理工具的處理?xiàng)l件。應(yīng)注意，如果所述工件的處理?xiàng)l件將不實(shí)質(zhì)上干擾波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)210及測(cè)量電子裝置219的作用，那么可省略所述蓋。
[0036]傳感器設(shè)備200可經(jīng)配置以測(cè)量在涉及光學(xué)輻射的工藝期間由工件經(jīng)歷的光譜發(fā)射特性。舉例來(lái)說，傳感器設(shè)備201可暴露于工件處理工具(未展示)內(nèi)的等離子217。從等離子217發(fā)出的光學(xué)輻射215可被引導(dǎo)于傳感器設(shè)備200處。
[0037]光學(xué)元件205可經(jīng)配置以選擇性地收集始發(fā)于蓋203的頂表面處在緊密接近于光學(xué)元件205之處內(nèi)的光學(xué)輻射215。換句話說，光學(xué)元件205可經(jīng)配置以捕獲位于蓋203附近的光學(xué)輻射215。此允許將由傳感器設(shè)備200確定的光學(xué)輻射215的光譜發(fā)射特性以與監(jiān)測(cè)及優(yōu)化工件處理工具條件最相關(guān)的區(qū)域(即，蓋表面)為目標(biāo)。
[0038]以舉例方式而非以限制方式，光學(xué)元件205可為由藍(lán)寶石或石英或?qū)τ谒秶械墓鈱W(xué)輻射是實(shí)質(zhì)上透明的任何其它材料構(gòu)成的窗。對(duì)于本發(fā)明的某些實(shí)施例，窗205可對(duì)于具有介于從IOOnm到2 μ m(即，深UV到近IR)的范圍內(nèi)的波長(zhǎng)及其中所包含的所有波長(zhǎng)的光學(xué)輻射是透明的。光學(xué)元件205還可包含經(jīng)配置以選擇性地聚集始發(fā)于襯底蓋203的頂表面處的光學(xué)輻射215的積聚的一個(gè)或一個(gè)以上光學(xué)元件，例如透鏡。
[0039]盡管圖2A中所圖解說明的傳感器設(shè)備200僅展示形成于蓋203內(nèi)的單個(gè)光學(xué)元件205，但可在蓋203內(nèi)的各種位置處形成多個(gè)光學(xué)元件以便促進(jìn)對(duì)多個(gè)不同位置處的光學(xué)輻射光譜發(fā)射特性的空間監(jiān)測(cè)。
[0040]可經(jīng)由光學(xué)波導(dǎo)207 (而非直接)將由光學(xué)元件205捕獲的光學(xué)輻射215傳輸?shù)饺缟衔年P(guān)于圖1A及IB所述的波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)。光學(xué)波導(dǎo)207可位于由蓋203及襯底201形成的殼體內(nèi)。光學(xué)波導(dǎo)207可經(jīng)配置以接收積聚于光學(xué)元件205處的光學(xué)輻射215且沿平行于蓋203的平面的方向?qū)⑵鋫鬏敗？赏ㄟ^蓋203屏蔽光學(xué)波導(dǎo)207以免受處理環(huán)境的影響。還可通過蓋203屏蔽由光學(xué)波導(dǎo)207傳輸?shù)墓鈱W(xué)輻射215以免受光學(xué)噪聲的影響。因此，由波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)210測(cè)量的光學(xué)輻射215可與由呈窗的形式的光學(xué)元件205捕獲的光學(xué)福射215實(shí)質(zhì)上相同。
[0041]光學(xué)波導(dǎo)207可為光子晶體結(jié)構(gòu)的透明襯底。或者，光學(xué)波導(dǎo)207可為光纖或光纖束。在此實(shí)施例中，光學(xué)元件205可附接到光子晶體結(jié)構(gòu)或者光纖或光纖束的一端。或者，光學(xué)波導(dǎo)207可通過電介質(zhì)板波導(dǎo)或適合于此應(yīng)用的任何其它波導(dǎo)來(lái)實(shí)施。以舉例方式而非以限制方式，波導(dǎo)207的厚度可在I微米與500微米之間。
[0042]以舉例方式而非以限制方式，波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)210可使用一個(gè)或一個(gè)以上窄帶通濾光片檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)實(shí)施。此基于濾光片的檢測(cè)系統(tǒng)可包括大體層狀光學(xué)波長(zhǎng)選擇器209(例如，光學(xué)帶通濾光片)陣列，所述光學(xué)波長(zhǎng)選擇器經(jīng)由光學(xué)傳輸孔徑限制裝置213(其可呈板的形式)以光學(xué)方式耦合到對(duì)應(yīng)光電二極管陣列211。波長(zhǎng)選擇器209僅將光學(xué)輻射215的所關(guān)注部分傳輸?shù)綑z測(cè)器陣列211且可通過使用多個(gè)不同波長(zhǎng)選擇器推測(cè)光215的一組特性。孔徑限制裝置213可用于維持從波導(dǎo)207與波長(zhǎng)選擇器209的組合產(chǎn)生的波長(zhǎng)鑒別波導(dǎo)的光學(xué)性能。
[0043]以舉例方式而非以限制方式，可使用帶孔黑玻璃薄層作為孔徑限制裝置213。以舉例方式，孔的直徑相對(duì)于其深度的縱橫比可大約為1: 10(例如，具有延伸穿過玻璃層的20微米直徑孔的200微米厚玻璃層)。為了使檢測(cè)器陣列211充分檢測(cè)光學(xué)輻射215，孔徑限制裝置的表面上的孔的面積可大約為總面積的50%或更多?？讖较拗蒲b置213可任選地制作為傳感器陣列211的整體部分?？讖较拗蒲b置213可任選地制作為傳感器陣列211的整體部分。
[0044]針對(duì)較短波長(zhǎng)，可將光學(xué)轉(zhuǎn)換材料212間置于檢測(cè)器陣列211與孔徑限制裝置213之間以輔助較高轉(zhuǎn)換效率。以舉例方式而非以限制方式，所述材料可為磷光體、發(fā)光體或熒光材料，其目的在于幫助將可用短波長(zhǎng)能量的一部分全部或部分地轉(zhuǎn)換成可由檢測(cè)器陣列211檢測(cè)到的較長(zhǎng)波長(zhǎng)。
[0045]低輪廓波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)210可經(jīng)配置以確定所傳輸?shù)墓鈱W(xué)輻射215的光譜發(fā)射特性。特定來(lái)說，低輪廓波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)210可經(jīng)配置以鑒別對(duì)應(yīng)于所捕獲光學(xué)輻射215內(nèi)的一種或一種以上所關(guān)注化學(xué)物質(zhì)的一個(gè)或一個(gè)以上發(fā)射頻帶。波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)210可位于由蓋203及襯底201形成的殼體內(nèi)。通過襯底蓋203屏蔽波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)210以免受可損害對(duì)所捕獲光學(xué)輻射215的光譜發(fā)射特性的確定的任何電磁(EM)噪聲的影響。還屏蔽波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)210以免受可干擾測(cè)量電子裝置的任何RF噪聲的影響。應(yīng)注意，如果EM及RF噪聲將不實(shí)質(zhì)上干擾波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)210的作用，那么可省略所述蓋。
[0046]以舉例方式而非以限制方式，低輪廓波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)210中的波長(zhǎng)選擇器209可實(shí)施為納米制作于聚合物膜、半導(dǎo)體材料或玻璃板中的光子晶體圖案(例如，規(guī)則排列的孔或空隙的圖案)陣列，所述光子晶體圖案經(jīng)配置以將給定窄波長(zhǎng)范圍的光選擇性地耦合到對(duì)應(yīng)檢測(cè)器陣列211且如上文關(guān)于圖1A及IB所述的那樣表現(xiàn)。或者，波長(zhǎng)選擇器209可實(shí)施為薄膜干涉濾光片、有色玻璃濾光片或微諧振器。波長(zhǎng)選擇器(例如，薄膜干涉濾光片或微諧振器等)可與檢測(cè)器陣列211整體形成。以舉例方式而非以限制方式，在微諧振器的情況下，檢測(cè)器陣列211可與微諧振器以共同結(jié)構(gòu)整體形成。
[0047]如所圖解說明，波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)210可位于光學(xué)波導(dǎo)207下方。然而，波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)210替代地可位于由蓋203及襯底201形成的殼體內(nèi)的任何位置中，只要其經(jīng)配置以鑒別對(duì)應(yīng)于所捕獲光學(xué)輻射內(nèi)的一種或一種以上所關(guān)注化學(xué)物質(zhì)的一個(gè)或一個(gè)以上發(fā)射頻帶即可。測(cè)量電子裝置219連接到低輪廓波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)210以便允許對(duì)由波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)210產(chǎn)生的電信號(hào)的分析(例如，將強(qiáng)度圖轉(zhuǎn)換為發(fā)射光譜)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)知曉，存在適合供與傳感器設(shè)備200 —同使用的眾多市售控制器。以舉例方式而非以限制方式，測(cè)量電子裝置119可包含用于分析由波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)210產(chǎn)生的電信號(hào)的電子裝置，例如微處理器。此外，測(cè)量電子裝置219可包含用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)及指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器。更進(jìn)一步，測(cè)量電子裝置219可經(jīng)配置以使用例如無(wú)線通信的方法將數(shù)據(jù)及指令發(fā)射到第二位置。
[0048]當(dāng)傳感器設(shè)備經(jīng)配置以具有類似于工件的那些性質(zhì)的性質(zhì)時(shí)，本發(fā)明的某些實(shí)施例適合于獲得有用信息。對(duì)于半導(dǎo)體晶片處理應(yīng)用，此意味著傳感器設(shè)備100、200可具有工藝所用于的半導(dǎo)體晶片的一些性質(zhì)。特定來(lái)說，對(duì)于本發(fā)明的最優(yōu)選實(shí)施例，傳感器設(shè)備可模擬工藝所用于的工件的電、機(jī)械、熱及化學(xué)性質(zhì)。
[0049]以舉例方式而非以限制方式，傳感器設(shè)備100、200可經(jīng)配置以使得傳感器設(shè)備100,200的尺寸及形狀近似用于工藝中的工件的尺寸。對(duì)于半導(dǎo)體晶片處理應(yīng)用，此意味著傳感器設(shè)備100、200可具有半導(dǎo)體晶片的形狀及近似尺寸。舉例來(lái)說，當(dāng)傳感器設(shè)備100、200用于半導(dǎo)體晶片工藝時(shí)，所述傳感器設(shè)備可為實(shí)質(zhì)上圓形的且具有大約等于半導(dǎo)體晶片的直徑的直徑。例如，標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體晶片直徑包含(但不限于)150mm、200mm、300mm及450mm。此外，傳感器設(shè)備的材料(例如，襯底101、201及/或蓋103、203)可為與用于標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體晶片的相同的材料。舉例來(lái)說，如果標(biāo)準(zhǔn)晶片由硅制成，那么襯底及蓋也可由硅制成。
[0050]對(duì)于涉及平板顯示器處理的應(yīng)用，傳感器設(shè)備100、200可具有與平板顯示器襯底約相同的尺寸且由與其相同的材料制成，傳感器設(shè)備的厚度與平板顯示器襯底的厚度的可能差異除外。類似地，對(duì)于涉及光學(xué)光刻掩模處理的應(yīng)用，傳感器設(shè)備100、200可具有與光學(xué)光刻掩模襯底約相同的尺寸且由與其相同的材料制成，傳感器設(shè)備100、200的厚度可不同于光學(xué)光刻掩模襯底的厚度可能除外。
[0051]在用于半導(dǎo)體晶片工藝的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，傳感器設(shè)備100、200具有使得傳感器設(shè)備100、200可以與裝載及卸載半導(dǎo)體晶片或其它工件實(shí)質(zhì)上相同的方式裝載到工藝工具及從工藝工具卸載的尺寸。由于大多數(shù)現(xiàn)代半導(dǎo)體處理設(shè)施及設(shè)備使用機(jī)器人系統(tǒng)來(lái)裝載及卸載晶片，因此此意味著傳感器設(shè)備100、200優(yōu)選地經(jīng)配置以使得其可由用于裝載及卸載半導(dǎo)體晶片以供處理的機(jī)器人系統(tǒng)容納。換句話說，傳感器設(shè)備100、200的優(yōu)選實(shí)施例經(jīng)配置以便在實(shí)際處理?xiàng)l件下且在實(shí)質(zhì)上不對(duì)處理設(shè)備進(jìn)行修改或干擾的情況下確定光譜發(fā)射特性。
[0052]涉及相對(duì)小的襯底(例如，約為半導(dǎo)體晶片、平板顯示器襯底及光學(xué)光刻掩模的大小的襯底)的應(yīng)用，上述實(shí)施例優(yōu)選地使用具有適合的小大小的測(cè)量電子裝置119、219。對(duì)于此些應(yīng)用，測(cè)量電子裝置119、219可包含微處理器及足夠的輔助組件以支持用于例如施加電信號(hào)、測(cè)量電信號(hào)、處理數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)及傳輸信息的任務(wù)的微處理器操作。
[0053]圖3提供圖解說明低輪廓光子晶體波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)300的操作的三維示意圖。光子晶體波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)300可實(shí)施為納米制作于波導(dǎo)基底材料303 (例如，玻璃襯底上的聚合物膜或不同折射率的膜)中的光子晶體圖案305 (例如，空隙、孔或不同折射率材料的包含物)的陣列以形成光子晶體結(jié)構(gòu)。在圖解說明中，將光學(xué)輻射301引入到透明基底材料303的邊緣中。具有四個(gè)不同晶格常數(shù)的光子晶體305圖案化于基底材料303上方的層中。這些圖案中的每一者輸出耦合不同頻帶的波長(zhǎng)，由箭頭307圖解說明。盡管圖3中所圖解說明的實(shí)例僅提供四個(gè)不同晶體圖案，但重要的是應(yīng)注意，任何數(shù)目個(gè)不同光子晶體圖案可用于幫助確定傳入光學(xué)輻射的光譜發(fā)射特性。可通過使用更多光子晶體圖案來(lái)改進(jìn)所恢復(fù)發(fā)射光譜的準(zhǔn)確性。
[0054]圖4是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例的傳感器設(shè)備400的俯視示意圖。圖4中所示的傳感器設(shè)備400可與圖2A及2B中所示的傳感器設(shè)備200實(shí)質(zhì)上相同，蓋403及襯底(未展示)配置為矩形形式而非圖1C及2B中所示的圓形形式除外。傳感器設(shè)備400的矩形或方形形式對(duì)于例如用于處理矩形或方形襯底(例如用于制作平板顯示器的襯底及用于制作光刻掩模的襯底)的那些應(yīng)用的應(yīng)用將為有用的。
[0055]圖5A是根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例的傳感器設(shè)備500的橫截面圖。傳感器設(shè)備500包括襯底501。具有光學(xué)元件505的蓋503可接著附接到襯底501，其組合形成殼體?？墒褂眠m合于所述應(yīng)用的任何粘合劑材料鄰接襯底501與蓋503。低輪廓波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)510及(任選地)測(cè)量電子裝置519定位于由襯底501及蓋503形成的殼體內(nèi)。傳感器設(shè)備500還包含位于由襯底501及蓋503形成的殼體內(nèi)的額外光學(xué)波導(dǎo)507。[0056]如此處所圖解說明，波導(dǎo)507、波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)510及測(cè)量電子裝置519位于襯底501內(nèi)?；蛘撸▽?dǎo)507、波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)510及測(cè)量電子裝置519可位于蓋503內(nèi)或蓋503與襯底501兩者內(nèi)。通過蓋503屏蔽波導(dǎo)507、波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)510及測(cè)量電子裝置519以免暴露于工件處理工具的處理?xiàng)l件。應(yīng)注意，如果所述工件的處理?xiàng)l件將不實(shí)質(zhì)上干擾波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)510及測(cè)量電子裝置519的作用，那么可省略所述蓋。
[0057]傳感器設(shè)備500經(jīng)配置以測(cè)量在涉及光學(xué)輻射的工藝期間由工件經(jīng)歷的光譜發(fā)射特性。傳感器設(shè)備500暴露于工件處理工具(未展示)內(nèi)的等離子517。從等離子517發(fā)出的光學(xué)福射515被引導(dǎo)于傳感器設(shè)備500處。
[0058]光學(xué)元件505可經(jīng)配置以選擇性地收集始發(fā)于蓋503的頂表面處的在緊密接近于光學(xué)元件505之處內(nèi)的光學(xué)輻射515的積聚。換句話說，光學(xué)元件505可經(jīng)配置以捕獲位于蓋503附近的光學(xué)福射515。此允許將由傳感器設(shè)備500確定的光學(xué)福射515的光譜發(fā)射特性定目標(biāo)到與監(jiān)測(cè)及優(yōu)化工件處理工具條件最相關(guān)的區(qū)域(即，蓋表面)。
[0059]光學(xué)元件505可由藍(lán)寶石或石英或?qū)τ谒秶械墓鈱W(xué)輻射是實(shí)質(zhì)上透明的任何其它材料構(gòu)成。對(duì)于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，光學(xué)元件505可為對(duì)于具有介于從IOOnm到2μπι(即，深UV到近IR)的范圍內(nèi)的波長(zhǎng)及其中所包含的所有波長(zhǎng)的光學(xué)輻射是透明的窗。光學(xué)元件505還可包含經(jīng)配置以選擇性地聚集始發(fā)于襯底蓋503的頂表面處的光學(xué)輻射515的積聚的一個(gè)或一個(gè)以上聚焦裝置，例如透鏡。
[0060]盡管圖5Α中所圖解說明的傳感器設(shè)備500僅展示形成于蓋503內(nèi)的單個(gè)光學(xué)元件505，但可在蓋503內(nèi)的各種位置處形成多個(gè)光學(xué)元件以便促進(jìn)對(duì)多個(gè)不同位置處的光學(xué)輻射光譜發(fā)射特性的空間監(jiān)測(cè)。
[0061]接著經(jīng)由光學(xué)波導(dǎo)507 (而非直接)將由光學(xué)元件505捕獲的光學(xué)輻射515傳輸?shù)饺缟衔年P(guān)于圖1A及IB所述的波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)。光學(xué)波導(dǎo)507位于由蓋503及襯底501形成的殼體內(nèi)。波導(dǎo)507經(jīng)配置以接收積聚于光學(xué)元件505處的光學(xué)輻射515且沿平行于蓋503的平面的方向?qū)⑵鋫鬏?。通過蓋503屏蔽光學(xué)波導(dǎo)507以免受處理環(huán)境的影響。還通過蓋503屏蔽由光學(xué)波導(dǎo)507傳輸?shù)墓鈱W(xué)福射515以免受光學(xué)噪聲的影響。因此，由波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)510測(cè)量的光學(xué)輻射515與由光學(xué)元件(例如，窗)505捕獲的光學(xué)輻射515實(shí)質(zhì)上相同。
[0062]光學(xué)波導(dǎo)507可為光子晶體結(jié)構(gòu)的透明襯底或者光纖或光纖束。在所述實(shí)施例中，光學(xué)元件505可附接到光子晶體結(jié)構(gòu)或光纖或光纖束的一端?；蛘撸鈱W(xué)波導(dǎo)507可通過電介質(zhì)板波導(dǎo)或適合于此應(yīng)用的任何其它波導(dǎo)來(lái)實(shí)施。在一些實(shí)施例中，波導(dǎo)507可任選地在其一端上具有反射涂層521以將光學(xué)福射515往回反射,光學(xué)福射515從光學(xué)兀件505 一路穿過波導(dǎo)507到達(dá)端。
[0063]應(yīng)注意，圖5Α中所示的光學(xué)波導(dǎo)507在一端處彎曲且經(jīng)由接近所述彎曲端的光學(xué)元件505接收輻射515。然而，本發(fā)明的實(shí)施例不限于此配置。在圖5C中所示的替代實(shí)例中，波導(dǎo)507可在兩端處彎曲且可經(jīng)由接近兩端的光學(xué)元件接收輻射515。
[0064]以舉例方式而非以限制方式，波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)510可使用一個(gè)或一個(gè)以上光學(xué)波長(zhǎng)選擇器(例如，光子晶體)509及檢測(cè)器來(lái)實(shí)施。光學(xué)波長(zhǎng)選擇器509可一股實(shí)施為大體層狀波長(zhǎng)選擇器陣列，其中所述陣列中的每一波長(zhǎng)選擇器509經(jīng)由孔徑限制裝置513以光學(xué)方式耦合到檢測(cè)器陣列511中的對(duì)應(yīng)光學(xué)檢測(cè)器(例如，光電二極管)。波長(zhǎng)選擇器509僅將光學(xué)輻射515的所關(guān)注部分傳輸?shù)綑z測(cè)器陣列511且可通過使用多個(gè)不同波長(zhǎng)選擇器推測(cè)光515的一組特性?？讖较拗蒲b置513可用于維持由光學(xué)波導(dǎo)507及波長(zhǎng)選擇器509形成的波長(zhǎng)鑒別波導(dǎo)的光學(xué)性能。在此配置中，如果(例如)使用光子晶體來(lái)實(shí)施波長(zhǎng)選擇器509，那么孔徑限制裝置513可用于防止離開波長(zhǎng)選擇器509的寬角度輻射到達(dá)檢測(cè)器陣列511。
[0065]以舉例方式而非以限制方式，可使用帶孔黑玻璃薄層作為孔徑限制裝置513。以舉例方式，孔的直徑相對(duì)于其深度的縱橫比可大約為1: 10(例如，具有延伸穿過玻璃層的20微米直徑孔的200微米厚玻璃層)。為了使檢測(cè)器陣列511充分檢測(cè)光學(xué)輻射515，孔徑限制裝置的表面上的孔的面積可大約為總面積的50%或更多?？讖较拗蒲b置513可任選地制作為傳感器陣列511的整體部分?？讖较拗蒲b置513可任選地制作為傳感器陣列511的整體部分。
[0066]針對(duì)較短波長(zhǎng)，可將光學(xué)轉(zhuǎn)換材料512間置于檢測(cè)器陣列511與孔徑限制裝置513之間以輔助較高轉(zhuǎn)換效率。以舉例方式而非以限制方式，所述材料可為磷光體、發(fā)光體或者發(fā)冷光材料或熒光材料，其目的在于幫助將可用短波長(zhǎng)能量的一部分全部或部分地轉(zhuǎn)換為可由檢測(cè)器陣列511檢測(cè)到的較長(zhǎng)波長(zhǎng)。
[0067]低輪廓波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)510可經(jīng)配置以確定所傳輸光學(xué)輻射515的光譜發(fā)射特性。特定來(lái)說，低輪廓波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)510可經(jīng)配置以鑒別對(duì)應(yīng)于所捕獲光學(xué)輻射515內(nèi)的一種或一種以上所關(guān)注化學(xué)物質(zhì)的一個(gè)或一個(gè)以上發(fā)射頻帶。波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)510位于由蓋503及襯底501形成的殼體內(nèi)。通過蓋503屏蔽波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)510以免受可損害對(duì)所捕獲光學(xué)輻射515的光譜發(fā)射特性的確定的任何電磁(EM)噪聲的影響。還屏蔽波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)510以免受可干擾測(cè)量電子裝置的任何RF噪聲的影響。應(yīng)注意，如果EM及RF噪聲將不實(shí)質(zhì)上干擾波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)510的作用，那么可省略所述
至JHL ο
[0068]根據(jù)此實(shí)施例，低輪廓波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)510可使用光子晶體波長(zhǎng)選擇器來(lái)實(shí)施。如圖5B中所圖解說明，光子晶體波長(zhǎng)選擇器可包括光子晶體圖案509(例如，規(guī)則排列的孔或空隙的圖案)陣列，所述光子晶體圖案蝕刻到波導(dǎo)507的基底材料的平坦化表面上并耦合到對(duì)應(yīng)光電二極管陣列511且如上文關(guān)于圖2A及2B所述的那樣表現(xiàn)。圖5B是實(shí)施為具有蝕刻到其底部平坦表面上的光子晶體圖案509的平坦化光纖的波導(dǎo)507的一部分的透視圖。可(例如)通過將光纖的一側(cè)拋光而形成所述平坦底部表面?；蛘?，可通過在波導(dǎo)的底部表面上形成PMMA薄層并對(duì)PMMA而非波導(dǎo)進(jìn)行蝕刻而形成光子晶體圖案509。以舉例方式而非以限制方式，所述PMMA層可僅為數(shù)微米厚且可使用電子束來(lái)蝕刻。
[0069]測(cè)量電子裝置519可連接到低輪廓波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)510以便允許對(duì)由波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)510產(chǎn)生的電信號(hào)的分析(例如，將強(qiáng)度圖轉(zhuǎn)換為發(fā)射光譜)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)知曉，存在適合供與傳感器設(shè)備500 —同使用的眾多市售控制器。以舉例方式而非以限制方式，測(cè)量電子裝置519可包含用于分析由波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)510產(chǎn)生的電信號(hào)的電子裝置，例如微處理器。此外，測(cè)量電子裝置519可包含用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)及指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器。更進(jìn)一步，測(cè)量電子裝置519可經(jīng)配置以使用例如無(wú)線通信的方法將數(shù)據(jù)及指令發(fā)射到第二位置。
[0070]盡管本文已描述其中傳感器設(shè)備使用經(jīng)定大小及形狀以對(duì)應(yīng)于工件(例如半導(dǎo)體晶片或平板襯底)的襯底的實(shí)例，但本發(fā)明的實(shí)施例并不限于此些實(shí)施方案。舉例來(lái)說，傳感器設(shè)備可經(jīng)配置以具有實(shí)質(zhì)上等于芯片上實(shí)驗(yàn)室的那些尺寸的尺寸，以使得所述設(shè)備可實(shí)施于可在(例如)臨床診斷應(yīng)用中使用的芯片上實(shí)驗(yàn)室裝置中。典型芯片上實(shí)驗(yàn)室尺寸可包含至多幾平方厘米且至多幾毫米的厚度的區(qū)域。芯片上實(shí)驗(yàn)室的典型橫向尺寸(長(zhǎng)度及寬度)范圍可從約一厘米到約10厘米及其中所包含的所有范圍。芯片上實(shí)驗(yàn)室裝置的典型厚度范圍為從0.5毫米到約5毫米及其中所包含的所有范圍。獲益于前述描述及相關(guān)聯(lián)圖式中所呈現(xiàn)的教示，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將聯(lián)想到本發(fā)明的許多修改及其它實(shí)施例。因此，應(yīng)理解，本發(fā)明不受限于所揭示的特定實(shí)施例而打算將修改及其它實(shí)施例均包含在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。盡管本文中采用特定術(shù)語(yǔ)，但其使用僅具有一股及描述性意義且并非用于限制的目的。
[0071]盡管已描述及圖解說明了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但將顯而易見，可在不背離如所附權(quán)利要求書及其合法等效物所界定的本發(fā)明的真實(shí)精神及范圍的情況下作出具體圖解說明及描述的實(shí)施例的細(xì)節(jié)的變化。
[0072]在前述說明書中已參考特定實(shí)施例描述了本發(fā)明。然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，可在不背離如所附權(quán)利要求書中所闡明的本發(fā)明范圍的情況下作出各種修改及改變。因此，應(yīng)將本說明書及各圖視為具有說明性而非限制性意義，且所有此些修改均打算包含于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0073]上文已關(guān)于特定實(shí)施例描述了益處、其它優(yōu)點(diǎn)及問題的解決方案。然而，所述益處、優(yōu)點(diǎn)、問題的解決方案及可導(dǎo)致任何益處、優(yōu)點(diǎn)或解決方案發(fā)生或變得更顯著的任何要素均不應(yīng)被解釋為任何或所有權(quán)利要求的關(guān)鍵、必需或基本特征或要素。
[0074]在所附權(quán)利要求書中，不定冠詞“一(A)”或“一(An)”是指所述冠詞后面的項(xiàng)目中的一者或一者以上的數(shù)量，除非另外明確陳述。所附權(quán)利要求書不應(yīng)被解釋為包含構(gòu)件-加-功能限制，除非在給定權(quán)利要求中使用短語(yǔ)“用于...的構(gòu)件”明確敘述此限制。并未明確陳述“用于執(zhí)行指定功能的構(gòu)件”的權(quán)利要求中的任何元件不應(yīng)被解釋為“構(gòu)件”或“步驟”條款，如35USC § 112，I 6中所規(guī)定。特定來(lái)說，在本文的權(quán)利要求書中使用..的步驟”并非打算援引35USC § 112, ? 6的規(guī)定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于測(cè)量光學(xué)輻射的特性的傳感器設(shè)備，其包括: a)襯底； b)低輪廓光譜選擇性檢測(cè)系統(tǒng)，其位于所述襯底內(nèi)在一個(gè)或一個(gè)以上空間上分離的位置處，其中所述光譜選擇性檢測(cè)系統(tǒng)包含以光學(xué)方式耦合到對(duì)應(yīng)光學(xué)檢測(cè)器陣列的大體層狀光學(xué)波長(zhǎng)選擇器陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器設(shè)備，其中所述光譜敏感性檢測(cè)系統(tǒng)位于所述襯底與蓋之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器設(shè)備，其中所述襯底與所述蓋由相同材料構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器設(shè)備，其中所述襯底及所述蓋由硅構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器設(shè)備，其進(jìn)一步包括形成于所述襯底內(nèi)的光學(xué)元件，其中所述光學(xué)元件以光學(xué)方式耦合到所述低輪廓光譜選擇性檢測(cè)系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器設(shè)備，其進(jìn)一步包括形成為所述蓋的部分的光學(xué)元件，其中所述光學(xué)元件以光學(xué)方式耦合到所述低輪廓光譜選擇性檢測(cè)系統(tǒng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器設(shè)備，其進(jìn)一步包括定位于所述襯底與所述蓋之間的光學(xué)波導(dǎo)，其中所述光學(xué)波導(dǎo)經(jīng)配置而以光譜選擇性方式將光學(xué)輻射傳輸?shù)剿鰴z測(cè)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳感器設(shè)備，其中所述光學(xué)波導(dǎo)為具有形成于其上的光子晶體結(jié)構(gòu)的光纖或光纖束或透明襯底，所述光子晶體結(jié)構(gòu)提供所述大體層狀光學(xué)波長(zhǎng)選擇器陣列。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳感器設(shè)備，其進(jìn)一步包括附接到光纖的一端的光學(xué)元件。`
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳感器設(shè)備，其中所述光學(xué)波導(dǎo)由石英構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳感器設(shè)備，其中所述光學(xué)波導(dǎo)由藍(lán)寶石構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳感器設(shè)備，其中所述光學(xué)波導(dǎo)的厚度在I微米與500微米之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳感器設(shè)備，其中所述光學(xué)波導(dǎo)為具有平坦化側(cè)的光纖，其中所述大體層狀光學(xué)波長(zhǎng)選擇器陣列形成于所述平坦化側(cè)上。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器設(shè)備，其進(jìn)一步包括孔徑限制裝置，其中所述孔徑限制裝置在所述光學(xué)波長(zhǎng)選擇器陣列與所述光學(xué)檢測(cè)器陣列之間，或其中所述光學(xué)波長(zhǎng)選擇器陣列在所述孔徑限制裝置與所述光學(xué)檢測(cè)器陣列之間，或其中所述光學(xué)波長(zhǎng)選擇器陣列在第一與第二孔徑限制裝置之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的傳感器設(shè)備，其中所述孔徑限制裝置為夾在所述光學(xué)波長(zhǎng)選擇器陣列與所述光學(xué)檢測(cè)器陣列之間的材料層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的傳感器設(shè)備，其中所述材料層具有經(jīng)配置以限制從所述波長(zhǎng)選擇器傳輸?shù)剿龉鈱W(xué)檢測(cè)器陣列的光的孔徑的孔陣列。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的傳感器設(shè)備，其中所述孔徑限制裝置與所述光學(xué)檢測(cè)器陣列整體形成。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的傳感器設(shè)備，其進(jìn)一步包括額外孔徑限制裝置，其中所述波長(zhǎng)選擇器陣列夾在所述孔徑限制裝置與所述額外孔徑限制裝置之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器設(shè)備，其進(jìn)一步包括以光學(xué)方式耦合到所述低輪廓光譜選擇性檢測(cè)系統(tǒng)的光學(xué)元件。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的傳感器設(shè)備，其中所述光學(xué)元件由石英構(gòu)成。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的傳感器設(shè)備，其中所述光學(xué)元件由藍(lán)寶石構(gòu)成。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的傳感器設(shè)備，其中所述光學(xué)元件為窗。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的傳感器設(shè)備，其中所述光學(xué)元件為反射性光束導(dǎo)向元件。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的傳感器設(shè)備，其中所述光學(xué)元件為光學(xué)波導(dǎo)。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的傳感器設(shè)備，其中所述光學(xué)元件經(jīng)圖案化以提供孔徑限制>j-U ρ?α裝直。
26.根據(jù)權(quán)利要求19所述的傳感器設(shè)備，其中所述光學(xué)元件為光學(xué)透鏡。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的傳感器設(shè)備，其中所述光學(xué)元件對(duì)于具有介于從約IOOnm到約2微米的范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光學(xué)輻射為實(shí)質(zhì)上透明的。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器設(shè)備，其中波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)包含光子晶體光譜儀，所述光子晶體光譜儀包括經(jīng)納米制作且耦合到對(duì)應(yīng)光電二極管陣列的光子晶體圖案陣列。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器設(shè)備，其中所述波長(zhǎng)選擇性檢測(cè)系統(tǒng)包含一個(gè)或一個(gè)以上薄膜干涉濾光片。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的傳感器設(shè)備，其中所述一個(gè)或一個(gè)以上薄膜干涉濾光片與所述光學(xué)檢測(cè)器陣列成整體。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器設(shè)備，其中所述光學(xué)波長(zhǎng)選擇器為一系列的一個(gè)或一個(gè)以上有色玻璃濾光片。
32.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器設(shè)備，其中所述光學(xué)波長(zhǎng)選擇器為一系列的一個(gè)或一個(gè)以上微諧振器。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的傳感器設(shè)備，其中所述光學(xué)檢測(cè)器陣列與微諧振器裝置成整體。
34.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器設(shè)備，其中所述傳感器設(shè)備為實(shí)質(zhì)上圓形的且所述傳感器設(shè)備具有實(shí)質(zhì)上等于半導(dǎo)體晶片的特征直徑的特征直徑。
35.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器設(shè)備，其中所述傳感器設(shè)備具有實(shí)質(zhì)上等于平板顯示器襯底的特征長(zhǎng)度及寬度尺寸的特征長(zhǎng)度及寬度尺寸。
36.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器設(shè)備，其中所述傳感器設(shè)備具有實(shí)質(zhì)上等于用于制造光刻掩模的光刻襯底的長(zhǎng)度及寬度尺寸的長(zhǎng)度及寬度尺寸。
37.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器設(shè)備，其中所述傳感器設(shè)備具有實(shí)質(zhì)上等于芯片實(shí)驗(yàn)室的尺寸的尺寸。
【文檔編號(hào)】G01J3/02GK103703348SQ201280036758
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月17日
【發(fā)明者】厄爾·詹森, 梅·孫, 凱文·奧布賴恩 申請(qǐng)人:科磊股份有限公司