用于在加工元件时检测该元件的厚度尺寸的仪器和方法技术

一种用于在磨削加工过程中检测半导体晶片（１）的厚度尺寸的仪器，该仪器包括光学探测器（３），该光学探测器将红外线辐射光束发射到被加工的晶片（１）的表面（２）上，并探测由所述表面、所述晶片的相对的表面（２’）和／或在晶片中用于分隔不同层的表面（２”，２’”）所反射的光束。发射和反射的光束沿通路（４）行进，所述通路（４）具有显著恒定的不连续性，其一部分穿过空气（１５），另一部分通过基本以层流形式低速流动的液体垫（３０）。所述光学探测器的支撑定位件（７）包括形成液体垫的液压管道（２２，２５）。一种用于检测厚度尺寸的方法包括沿发射和反射的光束的行进通路形成液体垫。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种仪器，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。 本专利技术还涉及一种方法，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。
技术介绍
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4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。
技术实现思路
本专利技术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专利技术所要求的第一和第 十一技术方案所述的仪器和方法来实现。 根据本专利技术所述的仪器，该仪器包括光学探测器和用于该光学探测器的独特的支 撑定位件，其中低速流动的流体被输送到所述光学探测器所发射和接收的光束通过的限定 区域上。在实施时，通过形成层流形式的流体层或流体垫来保持工件表面清洁，而不会产生 湍流。所述探测器以如下方式定位在所述支撑定位件内，即使得光束(典型为红外线光束) 行进在通过空气(具有低吸收性)的通路段和通过流体垫(具有限定的吸收性)的通路段， 其中所述流体垫填充在所述探测器和工件的加工表面之间的空间内。优选地，空气中的通 路段和流体中的通路段优选通过玻璃分隔开。有利地，所采用的流体可以与磨削加工过程 中使用的流体(典型地为软化水(即去矿物水))相同。 根据本专利技术的优选实施方式，所述支撑定位件包括径向通道(例如四个径向通 道，该四个径向通道相对于彼此形成90。的夹角)，该径向通道布置为与所述隔离玻璃相 切(即贴靠)。所述流体在径向管道中进行输送并且贴附于该玻璃流动。这种方式阻止了 空气泡的形成，并且增强了流体的规则流动和层流的保持。附图说明 现在参照附图描述本专利技术，本专利技术仅通过非限制性的实施例给出，在附图中 图1是根据本专利技术的厚度检测仪器的简化的侧视剖面图，并且局部显示了正视图 中的一些细节；以及 图2是图1所示的仪器沿图1的截面线II-II的截面图。 具体实施例方式图1表示用于在加工状态下检测元件的厚度尺寸的仪器。被检测的元件例如可以是半导体材料(例如硅)的薄片或者晶片i，该薄片或晶片可以由层r，i"，r"形成，该层 r，i"，r"具有不同的物理特征，并由不连续面2"，2"'分隔开。具有层和不连续面的半导 体晶片的结构本身是公知的，并且以示意的方式在图i中进行了显示。所述层的数量和尺 寸也仅是一种例示。晶片i的第一表而2在适当的机床上进行磨削，与此同时能够进行厚 度检测，所述机床本身是公知的，为了简单起见，在图i中以简化方式用数字6所示的磨轮5表示机床。 检测系统包括公知类型的光学探测器3，该光学探测器3通过光学纤维5与控制 处理单元10连接；发射红外光的光源ll ;以及接收反射的光束并提供相应的电信号的检测 器12。光源11和检测器12本身是公知的，例如，在图1中以简化方式将其作为控制处理单 元10的组件进行了显示。支撑定位件7以公知的方式固定在外部支撑件9上，并且该支撑 定位件7内容纳有探测器3，以限定该探测器3相对于第一表面2的位置。保护套13在图 1中以正视图形式进行了部分显示，该保护套13内容纳有光学纤维5。 如上所述，光学探测器3是公知类型的探测器。关于其操作不进行详细描述，探测 器3发射沿着纵向通路4穿行的红外线光束，该红外线光束的一部分由晶片1的第一表面2反射，另一部分因各个层r，i"，r"的制造材料的典型特性而穿过晶片l，并由不连续表面2"，2"'和/或相对的外表面2'反射。由不同表面2，2'，2"和/或2"'反射的红外线光 束基本沿同一纵向通路4行进，并且被传送到检测器12，检测器12的输出信号在控制处理 单元IO的电路中通过干涉测量法进行适当的处理，以获取关于晶片厚度尺寸的信息，即层r，i"，r"的厚度和/或晶片i的整体厚度。这种系统能够检测厚度非常小(甚至不超过io微米)的晶片。 支撑定位件7具有基本呈圆柱形的主体14，该主体14具有与探测器3连通的轴向 开口 15，以能够使发射的光束穿过所述纵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在磨床（６）上加工半导体晶片（１）时检测该半导体晶片（１）的厚度尺寸的仪器，该仪器包括：检测系统，该检测系统具有红外线光源（１１）、检测反射光束的检测器（１２）以及光学探测器（３），所述光源（１１）和所述检测器（１２）连接于所述光学探测器（３），以沿纵向通路（４）向被加工的所述半导体晶片（１）的第一表面（２）发射红外线光束，并基本沿所述纵向通路（４）接收由所述第一表面（２）和被加工的所述半导体晶片（１）所限定的至少一个不同的表面（２’，２”，２”‘）反射的光束；支撑定位件（７），该支撑定位件（７）支撑并定位所述光学探测器（３）；以及控制处理单元（１０），该控制处理单元（１０）连接于所述检测系统，其特征在于，所述支撑定位件（７）包括与液体（２７）的外部源相连的液压管道（２２），并且该液压管道（２２）在所述光学探测器（３）与被加工的所述半导体晶片（１）的第一表面（２）之间形成层流形式的所述液体（２７）的液体垫（３０），所述纵向通路（４）包括所述液体垫（３０）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C达拉利奥，
申请(专利权)人：马波斯SPA公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]