[发明专利]用于在加工元件时检测该元件的厚度尺寸的仪器

说明书

本申请是申请日为2008年7月18日，申请号为200880025321.X，名称为“用于在加工元件时检测该元件的厚度尺寸的仪器和方法”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种仪器，该仪器用于在磨床上加工半导体晶片时检测该半导体晶片的厚度尺寸，所述检测仪器包括：检测系统，该检测系统具有红外线光源、反射光束检测器以及光学探测器，所述光源和所述检测器连接于所述光学探测器，以沿着纵向通路朝向正在被加工的所述半导体晶片的第一表面发射红外线光束，并且基本沿着该纵向通路接收由所述第一表面和被加工的所述半导体晶片所限定的至少一个不同的表面反射的光束；支撑定位件，该支撑定位件用于支撑并定位所述光学探测器；以及控制处理单元，该控制处理单元连接于所述检测系统。

本发明还涉及一种方法，该方法用于在磨床上加工半导体晶片时通过红外线光学探测器和该光学探测器的支撑定位件检测该半导体晶片的厚度尺寸，所述检测方法包括如下步骤：经由所述光学探测器沿着纵向通路向正在被加工的所述半导体晶片的第一表面供应并传送红外线光束；通过所述纵向通路和光学探测器检测并接收由所述第一表面和被加工的所述半导体晶片所限定的至少一个不同的表面反射的光束；以及通过干涉测量系统处理反射的所述光束，以获取正在被加工的所述半导体晶片的厚度尺寸的信息。

背景技术

在半导体薄片或半导体晶片在机床（具体为磨床和抛光机）上进行加工的过程中，用于检测该正在加工的半导体薄片或半导体晶片的厚度尺寸的检测系统存在有公知系统。

所述公知系统具有不同的类型，例如可以包括具有机械触点的测头，其中所述机械触点用于接触正在被加工的晶片的至少一个表面。这种系统扰动影响被检测的工件，而且其检测值不允许低于某一尺寸值，因此该系统不能适用于下述经常发生的情形，即需要对一侧固定于薄膜或者支撑件上的半导体晶片的厚度尺寸进行精确检测的情形。其它公知系统采用不同类型的探测器，例如电容探测器、感应探测器（例如涡流探头或其它探测器）或者超声探测器。但是，这些公知系统的局限在于能够检测的尺寸（例如不能检测小于100微米的厚度）和能够达到的分辨能力（不小于10微米）有限。为了克服这些缺陷，可以采用具有光学探测器的系统。美国专利US6437868A涉及该种具有光学探测器的系统的应用，该系统包括光学反射系统，该光学反射系统沿轴向方向安装在待检测的晶片的支撑件内。由于晶片的制造材料（半导体材料，典型为硅）的特性，所采用的红外光能够部分地透过该晶片或构成该晶片的晶片层，并且在与该晶片或晶片层的磨削加工侧相对的一侧检测该晶片或晶片层的厚度。

经常地，必须在磨削加工的同一侧进行检测，或者在磨削加工的同一侧进行检测比较方便，并使得光学探测器能够执行这种检测，例如，公开号为JP08-216016A的日本专利申请中所公开的光学探测器。为了增强检测的可靠性，一般简便地通过清洁流体（例如空气或水）来使得所述光学探测器探测的晶片表面保持清洁。

在该方式下，所述光学探测器的操作会受到影响，特别是由于传输元件的不连续和/或清洁流体中的紊流现象所导致的传输和/或接收的光束的特性的意外和不可控制的改变，更会使得所述光学探测器的操作受到影响。此外，不同的介质会部分地吸收辐射光，从而限制了反射到所述光学探测器的光线强度。

因此，必须采用更高的电放大倍数，并且所述探测器会更多地暴露在背景噪声中。

在使用清洁空气的情形下，必须严格过滤以避免引入异物而干扰检测并污染晶片表面，由此会增加成本。而且，被加工的工件上的、尤其是在非常薄（达到5-10微米）的硅片上的空气喷射流的机械效应是不可忽视的。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于在磨削加工过程中检测半导体晶片的厚度尺寸的仪器和方法，该仪器和方法非常可靠，其使用灵活，并且保证了高水平的检测性能，从而克服了公知仪器和方法的问题。该目的和其它目的分别通过根据本发明所要求的第一和第十一技术方案所述的仪器和方法来实现。