[发明专利]用于通过干涉法光学测量对象厚度的方法、测量配置以及设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于通过干涉法光学测量对象厚度的方法、测量配置以及设备。

本发明可有利地应用于通过干涉法光学测量半导体材料(一般为硅，但并非必须为硅)的切片或晶圆的厚度，说明书中将明确提及该对象而不失一般性。

背景技术

半导体材料切片可被加工，例如用于获取集成电路或由半导体材料制成的其他电子组件。特别地，当半导体材料切片非常薄时，该半导体材料切片被置于支撑层(一般由塑料或玻璃制成)上，该支撑层可提供很高的机械坚固性，从而可易于操作。一般而言，需要通过研磨及抛光来对半导体材料切片进行机械加工，以获得均匀且对应于期望值的厚度状态。在该半导体材料切片的机械加工阶段期间，需要对厚度进行测量或控制该厚度，以获得期望值。

用于测量半导体材料切片的厚度的已知配置采用气动测头，该气动测头具有接触被加工的半导体材料切片的上表面的机械探针。该测量技术可于测量操作期间由于与机械探针的机械接触而影响半导体材料切片，而且其不允许测量非常小的厚度值(一般小于100微米)。

已知用于测量半导体材料切片的厚度的其他不同的配置，诸如电容式探测器、(涡流型或其他型的)电感式探测器或超声波探测器。这些测量技术均是非接触式的，他们在测量期间不影响半导体材料切片，其可测量半导体材料切片的厚度，而不需要移除支撑层。然而，部分此类测量技术可提供有限范围的可测尺度，因为一般小于100微米的厚度值将无法被测量。

光学探测器(某些情况下与干涉法测量相关)被用于克服上述测量技术的限制。例如，US专利US-A1-6437868以及已公开的日本专利申请JP-A-08-216016描述了用于对半导体材料切片的厚度进行光学测量的设备。某些已知设备包括红外放射源、分光计、以及光学探测器，该光学探测器通过光纤被连接至所述红外放射源及分光计，其被放置为面向待测半导体材料切片，且其带有用于将射线聚焦至待测半导体材料切片上的透镜。所述红外放射源发射一束红外射线，该红外射线例如具有位于大约1300纳米的有效波长带宽，从而构成低相干光束。低相干性与单频率(在时间上恒定的单个频率)相对，代表多个频率(取决于放射源内所执行的发射原理)可用。由于当前所使用的半导体材料主要由硅制成，而硅对于红外射线而言是足够透明的，故采用红外射线。在某些已知设备中，所述红外放射源由SLED(超辐射发光二极管)构成，该SLED可发射具有在中心值上下(around)大约50纳米的数量级的带宽的一束红外射线。

然而，即使使用上述类型的与干涉法测量相关的光学探测器，厚度小于大约10微米的对象也无法被测量或检查——在对该对象进行机械加工阶段期间——具有可接受可靠性，而半导体领域目前要求测量更小或非常小微米的厚度值，且在加工周期所允许的非常有限的时间内，在工场环境内执行检查。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可克服上述缺陷且同时可被简单且便宜地实施的用于通过干涉法来光学测量对象厚度的方法、测量配置以及设备。

所述目的可通过所附权利要求书中所要求保护的用于通过干涉法光学测量对象厚度的方法、测量配置以及设备来达到。

附图说明

现参考所附以非限制性示例的方式给出的附图，对本发明进行描述，其中：

图1为根据本发明的用于通过干涉法光学测量半导体材料切片的厚度的设备的简化视图，图中出于清楚的目的，移除了某些部分；

图2为在对半导体材料切片的厚度进行测量时，该半导体材料切片的简化截面侧视图；

图3为图1的设备中的红外放射源的简化视图，图中出于清楚的目的，移除了某些部分；

图4为根据本发明的用于通过干涉法光学测量半导体材料切片的厚度的测量配置的简化视图，图中出于清楚的目的，移除了某些部分；

图5为有关硅切片内的射线吸收的图表；

图6为根据本发明的用于通过干涉法光学测量半导体材料切片的厚度的不同实施方式的测量配置的简化视图，图中出于清楚的目的，移除了某些部分；以及

图7为根据本发明的用于通过干涉法光学测量半导体材料切片的厚度的另一测量配置的简化视图，图中出于清楚的目的，移除了某些部分。

具体实施方式

图1中，参考标记1整体指代测量配置，更为具体地，指代用于通过干涉法光学测量由半导体材料切片制成的对象2的厚度的设备。在此应该注意且将进一步解释的是，根据半导体材料切片的各种设计需求，切片2也可以代表单层以及多个层。