通过干涉来对对象厚度进行光学测量的方法和装置制造方法及图纸

通过干涉来对对象（2）（诸如半导体材料切片）厚度（T）进行光学测量的方法和装置。通过光学干涉对对象厚度的读数进行读取，获得粗略厚度值（RTW），以及评估指示粗略厚度值发生频度的频率。确定相邻粗略厚度值的有限集，其频率积分或总和代表绝对最大值，以及作为数与上述值的有限集的粗略厚度值的函数来确定对象厚度的实际值。粗略厚度值根据相应频率（F）可分为多个级别（C），且在该情况下，厚度级别的优势组（Gmax）限定为上述相邻粗略厚度的上述有限集。还确定限定对象厚度实际值的较低排除阈值（Rmin）和较高排除阈值（Rmax），以及从进一步的处理将落入搜索区间外的所有粗略厚度值排除。当在表面加工期间对对象进行测量时，作为对象经受的厚度逐渐减小的函数来逐渐和自动地更新排除阈值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过干涉来对对象的厚度进行光学测量的方法和装置。本专利技术可有利地用于通过干涉来对由半导体材料(通常是硅)制成的切片或晶片的厚度进行光学测量，在本说明书中将明确提出不失一般性的关于其的参考。
技术介绍
例如对半导体材料切片进行机加工以便在半导体材料中获得集成电路或其它电气元件。具体的，当半导体材料切片非常薄时，将半导体材料切片放置于支撑层(通常由塑料材料或玻璃制成)上，其用于提供较高的机械坚固性，从而便于处理。一般而言，有必要通过研磨和抛光对半导体材料切片进行机加工以便获得均匀的 厚度和等于所需值的厚度。在对半导体材料切片进行机加工的该阶段中，需要测量切片厚度以便确保精确地获得所需值。已知使用测量头来用于测量半导体材料的切片厚度，其中机械触头与接受机加工的半导体材料切片的上表面相接触。在测量过程中由于与机械触头的机械接触，这种测量技术会损坏半导体材料切片，且不能够测量非常薄的厚度(典型地低于100微米)。已知使用电容探头、感应探头(涡流探头或其它类型的探头)或超声波探头来测量半导体材料切片的厚度。这些测量技术是非接触类型的，因而在测量过程中不会损坏半导体材料切片，即使当存在支撑层时也可以测量半导体材料的切片厚度。但是，这些技术在其可测量的尺寸及其可获得的最高分辨率这两方面受到限制。为了克服如上所述测量技术的限制而使用光学探头和干涉测量。例如，国际专利申请公布号W02009013231A1、美国专利US6437868A1和日本专利申请公布号JP082160016A描述了用于对半导体材料切片厚度进行光学测量的装置。一些已知的装置包括光辐射源，由于目前使用的半导体材料是硅基材料且硅足够透明以便透过红外辐射，因此光辐射源大多是红外辐射，或具有更宽频谱以便使得能够测量特别薄的厚度。所发射的辐射束在确定的频带内具有低相干性和多个波长。这种装置还包括分光计和光学探头，该光学探头通过光纤连接到光辐射源和分光计，面对待测量的半导体材料切片，且设有透镜，其用于将由辐射源所发射的辐射聚焦到半导体材料切片上以便测量，以及用于收集由待测量的半导体材料切片所反射的辐射源。通过分光计来执行由辐射干涉导致的组合频谱分析，所述辐射由待测量的半导体材料切片的外表面以及待测量半导体材料切片内的可能光学不连续性的内表面进行反射而造成。通过对由半导体材料切片反射的辐射进行干涉而导致的这种组合频谱分析而能够确定光学均匀材料中的辐射已透过的一个或多个层的厚度。但是，上述分析不能确定所组合的反射辐射所遵循的路径。换言之，上述组合是在半导体材料切片外表面上以及在半导体材料切片内在每个光学不连续表面处发生的若干反射的最终结果。但是，在已知装置中，不可能使用在反射辐射的组合中存在的信息来直接或间接测量光学探头与导致反射的每一不连续表面之间的距离。因此，对由半导体材料切片反射的辐射组合进行的分析使得能够确定置于光学不连续表面对之间的层厚度，但其不能够确定厚度测量被分配到的半导体材料的切片部分(即不能够确定厚度测量是否已经分配给被穿过两次的第一层，是否已经分配给被穿过η次的第一层，是否已经分配给第二或第三层，或是否已经分配给加到第二层的第一层等)。在每次读取时，它不是由对其进行分析的半导体材料切片所反射的单一辐射，而是由半导体材料切片所反射的辐射束。因此，确定多个不同厚度的测量值，但其不可能将每个厚度测量值分配到半导体材料切片的特定部分或层。然而，对于每个读数 而言，可以例如基于特定发光功率和整体发光功率之间的比率来确定相应的品质因数。事实上，品质因数是表明相关读数与待测量的厚度相对应的其中一个因素。用于通过干涉来对半导体材料切片厚度进行光学测量的已知装置在每个读数处提供粗略的厚度值和基于其通常配置的相关品质因数。为了在装置所提供的所有粗略厚度值中成功地确定出哪一粗略厚度值对应于半导体材料切片的第一层(即由半导体材料制成的经受研磨和抛光的最外层，且要测量其厚度值)，已知装置中使用对相对较多数量的连续读数(一般至少几十个连续读数)进行分析的确定算法。这些已知的确定算法对于每个读数而言只考虑具有最高品质因数的粗略厚度值。然后，将具有的品质因数低于最小品质因数的所有粗略厚度值以及将低于最小排除阈值或高于最大排除阈值的所有粗略厚度值排除掉，其中排除阈值限定所需要厚度值所处的范围。最后，通过对剩余的粗略厚度值取平均来确定所需的厚度值(即由半导体材料制成的最外层的厚度测量值)。然而，如上所述的某些已知的确定算法有一些不便之处。首先，上述的已知确定算法的准确性不是最佳的，且随着时间其变化很大当不存在与所需厚度值相似的不相干厚度值时，上述确定算法是准确的，但当存在与所需厚度值相似的不相干厚度值时，上述确定算法是非常不准确的。此外，为了获得可接受的精度，必须要特别精心地选择用于对读数所提供的厚度值进行取舍的最小品质阈值和排除阈值。换言之，不存在适用于所有情况的最小品质阈值和排除阈值，但针对当前的具体情况，每次都有必要采用最小品质阈值和排除阈值。因此，选择最小品质阈值和排除阈值每次都需要富有经验的操作员的干预，其能够对由读数所提供的粗略厚度值事先进行分析。富有经验的操作员的干预是正常的，因此在实验室测量中上述是可接受的，但在一系列的生产过程中在生产线中进行的测量中不可能由富有经验的操作员进行干预。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供通过干涉来对对象厚度进行光学测量的方法和装置，其克服上述不便之处，并可在同一时间容易地和廉价地实施。根据所附权利要求中的权利要求，本专利技术提供用于对对象厚度进行光学测量的方法和装置。附图说明现在参照附图通过非限制性的实施例对本专利技术进行描述，其中图I是机床的简化视图，为了清楚起见而移除了一些部件，所述机床对半导体材料切片进行机械加工，并包括通过干涉来对半导体材料切片厚度进行光学测量的装置；图2是在进行厚度测量时的图I中半导体材料切片的简化横截面；图3是示出多个粗略厚度值分布的图，上述值在半导体材料切片厚度的一部分测量过程中而读取；图4A是示出图3中图示的粗略厚度值的频率分布的曲线；图4B是一个直方图，其示出图3中图示的粗略厚度值分成若干厚度级别，以及基本上表示粗略厚度值落在每一这种厚度级别范围内的相对频率；图5是以放大比例示出图4B中直方图细节的视图；图6是示出在半导体材料切片厚度的测量过程中使用的较低排除阈值和较高排·除阈值随着时间变化的图；图7a至7d显示直方图随着时间进行的变化，示出一系列厚度级别和相对频率。具体实施例方式在图I中，附图标记I总体上表示机床，其对对象2 (诸如半导体材料切片)进行机械加工，用于半导体材料切片2上进行研磨操作，从而导致逐渐去除浅表层材料。如图2中所示，半导体材料切片2放置于撑层3 (通常由塑料材料或玻璃制成)上，用于提供较高的机械坚固性，从而便于处理。根据一个不同的实施例，在此未示出，支撑层3被省略。该机床I包括支撑装置4，其具有安装成绕垂直旋转轴线6旋转的机动化旋转工作台5。半导体材料切片2布置于旋转工作台5上且其例如通过抽吸保持与后者接触。此夕卜，机床I包括具有致动装置8的加工头7，其以如此的方式支撑研磨工具9以至于使得研磨工具9围绕垂直旋转轴线10旋转且沿着旋转轴线10垂直移动研磨工具9。机床I包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：D·加莱蒂，D·马尔配齐，
申请(专利权)人：马波斯SPA公司，
类型：
国别省市：