[发明专利]用于测量片状工件的厚度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量用作电子元件的基底的片状工件的厚度的方法，包括下述步骤：将红外辐射(射线)定向到工件上侧上，其中第一辐射分量在所述上侧上反射，而第二辐射分量穿透工件厚度、在工件下侧上反射并且再次在工件上侧射出，第一和第二辐射分量在构成干涉图样的情况下发生干涉，借助该干涉图样确定工件上侧和工件下侧之间的光学的工件厚度。

背景技术

薄片状工件、例如硅晶片通常在双面和单面加工机器中进行加工，如磨削、研磨、抛光(“Haze free polishing无雾抛光”或“化学机械抛光”)等。在此制造的工件的几何形状对于进一步的使用目的来说非常重要。因为经常通过光学成像法给加工完成的工件设置集成电路，工件的不希望的厚度变化降低了图像清晰度并且因此降低了集成电路的质量。

迄今为止，工件的厚度测量是在双面加工机和/或CMP(化学机械抛光)机加工之后才进行的。以测量结果为基础，在出现不希望的几何形状偏差时捡出工件。由于在加工结束之后才进行测量，所以这种方式会产生不希望的废品。已知的用于厚度测量的方法例如包括激光三角测量法、超声波测量法和涡电流测量法。但是对于所提及的薄片状的工件这些方法都不能提供足够的精度。电容厚度测量方法提供了更为精确的测量结果。但这种方法昂贵而(过于)灵敏。

对于工件加工期间或即将加工工件之前的在线厚度测量来说考虑采用例如干涉测量法。在此通过由待测量的工件反射或射出的电磁辐射的干涉图样、例如由两个干涉极大值的距离来确定光学的工件厚度。光学的厚度是机械的工件厚度和折射率的乘积。就是说在已知折射率的情况下可以由光学的工件厚度计算出机械的工件厚度。在此假设对于相应待测量的工件材料，折射率为给定的常数。

但是，在实践中这种方式仍然不是总能实现足够的测量精度，因为工件、如晶片的材料变化、例如掺杂变化会引起折射率的变化。

发明内容

因此，从上述现有技术出发本发明的目的是，提供一种开头所述类型的方法，借助该方法可以更精确地测量薄片状的工件的厚度。

本发明通过权利要求1的主题来实现所述目的。各从属权利要求以及说明书和附图给出了有利的实施方案。

对于开头所述类型的方法，本发明以这样的方式来实现所述目的，即由对从工件反射和/或射出的红外辐射的强度的测量在考虑光学的工件厚度的情况下求出机械的工件厚度。

根据本发明已经认识到，例如由于材料变化会导致折射率变化并且由此导致厚度测量的失真。在此本发明所基于的认识是，折射率的变化影响工件的反射率或吸收率，因此在折射率变化时反射或者说射出的辐射强度会发生相应的变化。根据本发明利用这种效果，以便在由所测得的光学的工件厚度确定机械的工件厚度时补偿折射率的变化。

在此，根据工件的相应的材料在多数情况下可以忽略工件厚度变化引起的吸收变化对折射率的影响。在对红外辐射高度透明的材料如硅中尤其是这种情况。对于其它材料来说厚度变化时工件的吸收性也发生变化。这样可以通过将测得的强度修正以在校准工作中求出的、表示吸收变化的比例因子来求出折射率。

在例如由于掺杂变化发生折射率变化时，根据本发明能够与现有技术相比更精确地测量厚度并且改善了用于布设集成电路或安装电子元件的特性。

利用根据本发明的方法来测量薄片状的局部透明/部分透明的尤其是可以构造成圆柱形或圆形的工件。工件尤其可以具有小于1.5mm的厚度。机械的工件厚度在此可以作为商由光学的工件厚度和折射率计算出。工件上侧和工件下侧之间的光学的工件厚度的确定和必要时进行的折射率的确定可以分别在使用适合的校准特性曲线或适合的校准特性曲线族的情况下进行。根据本发明，工件的朝向入射辐射的一侧称为工件上侧，而工件的背朝入射辐射的一侧称为工件下侧。当然按本发明的方法与工件在空间中的定向或与红外辐射的入射方向无关。入射方向尤其也可以在垂直方向上自下向上地定向到工件上。

在按本发明所使用的内部干涉测量法中，第二辐射分量在其再次从工件射出之前当然可以多次穿透并且相应地多次在下侧以及有可能在上侧的内表面上发生反射。干涉图样的记录尤其在朝向工件上侧的一侧上进行。在此，红外辐射例如可以输入到玻璃纤维中并且通过玻璃纤维传导到工件上，或者来自工件的辐射可以由玻璃纤维接收并且导向评估处理装置。为了对干涉图样进行评估处理，例如可以设置适合的具有适合的评估处理电子装置的探测器。