通過干涉來對對象厚度進行光學測量的方法和裝置制造方法及圖紙

通過干涉來對對象（2）（諸如半導體材料切片）厚度（T）進行光學測量的方法和裝置。通過光學干涉對對象厚度的讀數進行讀取，獲得粗略厚度值（RTW），以及評估指示粗略厚度值發生頻度的頻率。確定相鄰粗略厚度值的有限集，其頻率積分或總和代表絕對最大值，以及作為數與上述值的有限集的粗略厚度值的函數來確定對象厚度的實際值。粗略厚度值根據相應頻率（F）可分為多個級別（C），且在該情況下，厚度級別的優勢組（Gmax）限定為上述相鄰粗略厚度的上述有限集。還確定限定對象厚度實際值的較低排除閾值（Rmin）和較高排除閾值（Rmax），以及從進一步的處理將落入搜索區間外的所有粗略厚度值排除。當在表面加工期間對對象進行測量時，作為對象經受的厚度逐漸減小的函數來逐漸和自動地更新排除閾值。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及通過干涉來對對象的厚度進行光學測量的方法和裝置。本專利技術可有利地用于通過干涉來對由半導體材料(通常是硅)制成的切片或晶片的厚度進行光學測量，在本說明書中將明確提出不失一般性的關于其的參考。
技術介紹
例如對半導體材料切片進行機加工以便在半導體材料中獲得集成電路或其它電氣元件。具體的，當半導體材料切片非常薄時，將半導體材料切片放置于支撐層(通常由塑料材料或玻璃制成)上，其用于提供較高的機械堅固性，從而便于處理。一般而言，有必要通過研磨和拋光對半導體材料切片進行機加工以便獲得均勻的 厚度和等于所需值的厚度。在對半導體材料切片進行機加工的該階段中，需要測量切片厚度以便確保精確地獲得所需值。已知使用測量頭來用于測量半導體材料的切片厚度，其中機械觸頭與接受機加工的半導體材料切片的上表面相接觸。在測量過程中由于與機械觸頭的機械接觸，這種測量技術會損壞半導體材料切片，且不能夠測量非常薄的厚度(典型地低于100微米)。已知使用電容探頭、感應探頭(渦流探頭或其它類型的探頭)或超聲波探頭來測量半導體材料切片的厚度。這些測量技術是非接觸類型的，因而在測量過程中不會損壞半導體材料切片，即使當存在支撐層時也可以測量半導體材料的切片厚度。但是，這些技術在其可測量的尺寸及其可獲得的最高分辨率這兩方面受到限制。為了克服如上所述測量技術的限制而使用光學探頭和干涉測量。例如，國際專利申請公布號W02009013231A1、美國專利US6437868A1和日本專利申請公布號JP082160016A描述了用于對半導體材料切片厚度進行光學測量的裝置。一些已知的裝置包括光輻射源，由于目前使用的半導體材料是硅基材料且硅足夠透明以便透過紅外輻射，因此光輻射源大多是紅外輻射，或具有更寬頻譜以便使得能夠測量特別薄的厚度。所發射的輻射束在確定的頻帶內具有低相干性和多個波長。這種裝置還包括分光計和光學探頭，該光學探頭通過光纖連接到光輻射源和分光計，面對待測量的半導體材料切片，且設有透鏡，其用于將由輻射源所發射的輻射聚焦到半導體材料切片上以便測量，以及用于收集由待測量的半導體材料切片所反射的輻射源。通過分光計來執行由輻射干涉導致的組合頻譜分析，所述輻射由待測量的半導體材料切片的外表面以及待測量半導體材料切片內的可能光學不連續性的內表面進行反射而造成。通過對由半導體材料切片反射的輻射進行干涉而導致的這種組合頻譜分析而能夠確定光學均勻材料中的輻射已透過的一個或多個層的厚度。但是，上述分析不能確定所組合的反射輻射所遵循的路徑。換言之，上述組合是在半導體材料切片外表面上以及在半導體材料切片內在每個光學不連續表面處發生的若干反射的最終結果。但是，在已知裝置中，不可能使用在反射輻射的組合中存在的信息來直接或間接測量光學探頭與導致反射的每一不連續表面之間的距離。因此，對由半導體材料切片反射的輻射組合進行的分析使得能夠確定置于光學不連續表面對之間的層厚度，但其不能夠確定厚度測量被分配到的半導體材料的切片部分(即不能夠確定厚度測量是否已經分配給被穿過兩次的第一層，是否已經分配給被穿過η次的第一層，是否已經分配給第二或第三層，或是否已經分配給加到第二層的第一層等)。在每次讀取時，它不是由對其進行分析的半導體材料切片所反射的單一輻射，而是由半導體材料切片所反射的輻射束。因此，確定多個不同厚度的測量值，但其不可能將每個厚度測量值分配到半導體材料切片的特定部分或層。然而，對于每個讀數 而言，可以例如基于特定發光功率和整體發光功率之間的比率來確定相應的品質因數。事實上，品質因數是表明相關讀數與待測量的厚度相對應的其中一個因素。用于通過干涉來對半導體材料切片厚度進行光學測量的已知裝置在每個讀數處提供粗略的厚度值和基于其通常配置的相關品質因數。為了在裝置所提供的所有粗略厚度值中成功地確定出哪一粗略厚度值對應于半導體材料切片的第一層(即由半導體材料制成的經受研磨和拋光的最外層，且要測量其厚度值)，已知裝置中使用對相對較多數量的連續讀數(一般至少幾十個連續讀數)進行分析的確定算法。這些已知的確定算法對于每個讀數而言只考慮具有最高品質因數的粗略厚度值。然后，將具有的品質因數低于最小品質因數的所有粗略厚度值以及將低于最小排除閾值或高于最大排除閾值的所有粗略厚度值排除掉，其中排除閾值限定所需要厚度值所處的范圍。最后，通過對剩余的粗略厚度值取平均來確定所需的厚度值(即由半導體材料制成的最外層的厚度測量值)。然而，如上所述的某些已知的確定算法有一些不便之處。首先，上述的已知確定算法的準確性不是最佳的，且隨著時間其變化很大當不存在與所需厚度值相似的不相干厚度值時，上述確定算法是準確的，但當存在與所需厚度值相似的不相干厚度值時，上述確定算法是非常不準確的。此外，為了獲得可接受的精度，必須要特別精心地選擇用于對讀數所提供的厚度值進行取舍的最小品質閾值和排除閾值。換言之，不存在適用于所有情況的最小品質閾值和排除閾值，但針對當前的具體情況，每次都有必要采用最小品質閾值和排除閾值。因此，選擇最小品質閾值和排除閾值每次都需要富有經驗的操作員的干預，其能夠對由讀數所提供的粗略厚度值事先進行分析。富有經驗的操作員的干預是正常的，因此在實驗室測量中上述是可接受的，但在一系列的生產過程中在生產線中進行的測量中不可能由富有經驗的操作員進行干預。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供通過干涉來對對象厚度進行光學測量的方法和裝置，其克服上述不便之處，并可在同一時間容易地和廉價地實施。根據所附權利要求中的權利要求，本專利技術提供用于對對象厚度進行光學測量的方法和裝置。附圖說明現在參照附圖通過非限制性的實施例對本專利技術進行描述，其中圖I是機床的簡化視圖，為了清楚起見而移除了一些部件，所述機床對半導體材料切片進行機械加工，并包括通過干涉來對半導體材料切片厚度進行光學測量的裝置；圖2是在進行厚度測量時的圖I中半導體材料切片的簡化橫截面；圖3是示出多個粗略厚度值分布的圖，上述值在半導體材料切片厚度的一部分測量過程中而讀??；圖4A是示出圖3中圖示的粗略厚度值的頻率分布的曲線；圖4B是一個直方圖，其示出圖3中圖示的粗略厚度值分成若干厚度級別，以及基本上表示粗略厚度值落在每一這種厚度級別范圍內的相對頻率；圖5是以放大比例示出圖4B中直方圖細節的視圖；圖6是示出在半導體材料切片厚度的測量過程中使用的較低排除閾值和較高排·除閾值隨著時間變化的圖；圖7a至7d顯示直方圖隨著時間進行的變化，示出一系列厚度級別和相對頻率。具體實施例方式在圖I中，附圖標記I總體上表示機床，其對對象2 (諸如半導體材料切片)進行機械加工，用于半導體材料切片2上進行研磨操作，從而導致逐漸去除淺表層材料。如圖2中所示，半導體材料切片2放置于撐層3 (通常由塑料材料或玻璃制成)上，用于提供較高的機械堅固性，從而便于處理。根據一個不同的實施例，在此未示出，支撐層3被省略。該機床I包括支撐裝置4，其具有安裝成繞垂直旋轉軸線6旋轉的機動化旋轉工作臺5。半導體材料切片2布置于旋轉工作臺5上且其例如通過抽吸保持與后者接觸。此夕卜，機床I包括具有致動裝置8的加工頭7，其以如此的方式支撐研磨工具9以至于使得研磨工具9圍繞垂直旋轉軸線10旋轉且沿著旋轉軸線10垂直移動研磨工具9。機床I包本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：D·加萊蒂，D·馬爾配齊，
申請(專利權)人：馬波斯SPA公司，
類型：
國別省市：