專利名稱：用于通過干涉法光學測量對象厚度的方法、測量配置以及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過干涉法光學測量對象厚度的方法、測量配置以及設(shè)備。本發(fā)明可有利地應用于通過干涉法光學測量半導體材料(一般為硅，但并非必須為硅)的切片或晶圓的厚度，說明書中將明確提及該對象而不失一般性。
背景技術(shù)：
半導體材料切片可被加工，例如用于獲取集成電路或由半導體材料制成的其他電子組件。特別地，當半導體材料切片非常薄時，該半導體材料切片被置于支撐層(一般由塑料或玻璃制成)上，該支撐層可提供很高的機械堅固性，從而可易于操作。一般而言，需要通過研磨及拋光來對半導體材料切片進行機械加工，以獲得均勻且對應于期望值的厚度狀態(tài)。在該半導體材料切片的機械加工階段期間，需要對厚度進行測量或控制該厚度，以獲得期望值。用于測量半導體材料切片的厚度的已知配置采用氣動測頭，該氣動測頭具有接觸被加工的半導體材料切片的上表面的機械探針。該測量技術(shù)可于測量操作期間由于與機械探針的機械接觸而影響半導體材料切片，而且其不允許測量非常小的厚度值(一般小于 100微米)。已知用于測量半導體材料切片的厚度的其他不同的配置，諸如電容式探測器、(渦流型或其他型的)電感式探測器或超聲波探測器。這些測量技術(shù)均是非接觸式的，他們在測量期間不影響半導體材料切片，其可測量半導體材料切片的厚度，而不需要移除支撐層。 然而，部分此類測量技術(shù)可提供有限范圍的可測尺度，因為一般小于100微米的厚度值將無法被測量。光學探測器(某些情況下與干涉法測量相關(guān))被用于克服上述測量技術(shù)的限制。 例如，US專利US-A1-6437868以及已公開的日本專利申請JP-A-08-216016描述了用于對半導體材料切片的厚度進行光學測量的設(shè)備。某些已知設(shè)備包括紅外放射源、分光計、以及光學探測器，該光學探測器通過光纖被連接至所述紅外放射源及分光計，其被放置為面向待測半導體材料切片，且其帶有用于將射線聚焦至待測半導體材料切片上的透鏡。所述紅外放射源發(fā)射一束紅外射線，該紅外射線例如具有位于大約1300納米的有效波長帶寬，從而構(gòu)成低相干光束。低相干性與單頻率(在時間上恒定的單個頻率)相對，代表多個頻率 (取決于放射源內(nèi)所執(zhí)行的發(fā)射原理)可用。由于當前所使用的半導體材料主要由硅制成， 而硅對于紅外射線而言是足夠透明的，故采用紅外射線。在某些已知設(shè)備中，所述紅外放射源由SLED(超輻射發(fā)光二極管)構(gòu)成，該SLED可發(fā)射具有在中心值上下(around)大約50 納米的數(shù)量級的帶寬的一束紅外射線。然而，即使使用上述類型的與干涉法測量相關(guān)的光學探測器，厚度小于大約10微米的對象也無法被測量或檢查——在對該對象進行機械加工階段期間——具有可接受可靠性，而半導體領(lǐng)域目前要求測量更小或非常小微米的厚度值，且在加工周期所允許的非
5常有限的時間內(nèi)，在工場環(huán)境內(nèi)執(zhí)行檢查。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可克服上述缺陷且同時可被簡單且便宜地實施的用于通過干涉法來光學測量對象厚度的方法、測量配置以及設(shè)備。所述目的可通過所附權(quán)利要求書中所要求保護的用于通過干涉法光學測量對象厚度的方法、測量配置以及設(shè)備來達到。


現(xiàn)參考所附以非限制性示例的方式給出的附圖，對本發(fā)明進行描述，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明的用于通過干涉法光學測量半導體材料切片的厚度的設(shè)備的簡化視圖，圖中出于清楚的目的，移除了某些部分；圖2為在對半導體材料切片的厚度進行測量時，該半導體材料切片的簡化截面?zhèn)纫晥D；圖3為圖1的設(shè)備中的紅外放射源的簡化視圖，圖中出于清楚的目的，移除了某些部分；圖4為根據(jù)本發(fā)明的用于通過干涉法光學測量半導體材料切片的厚度的測量配置的簡化視圖，圖中出于清楚的目的，移除了某些部分；圖5為有關(guān)硅切片內(nèi)的射線吸收的圖表；圖6為根據(jù)本發(fā)明的用于通過干涉法光學測量半導體材料切片的厚度的不同實施方式的測量配置的簡化視圖，圖中出于清楚的目的，移除了某些部分；以及圖7為根據(jù)本發(fā)明的用于通過干涉法光學測量半導體材料切片的厚度的另一測量配置的簡化視圖，圖中出于清楚的目的，移除了某些部分。
具體實施例方式圖1中，參考標記1整體指代測量配置，更為具體地，指代用于通過干涉法光學測量由半導體材料切片制成的對象2的厚度的設(shè)備。在此應該注意且將進一步解釋的是，根據(jù)半導體材料切片的各種設(shè)計需求，切片2也可以代表單層以及多個層。根據(jù)包含本身已知的特征的圖1所示的實施方式，半導體材料切片2被置于支撐層3(—般由塑料或玻璃制成)上，該支撐層3提供較高的機械堅固性且易于操作。根據(jù)不同的實施方式(在此未示出)，可省略所述支撐層3。所述設(shè)備1包括紅外放射源4、分光計5、以及光學探測器6，該光學探測器6通過光纖線而被連接至紅外放射源4及分光計5，該光學探測器6被布置為面向待測半導體材料切片2，且載有用于將射線聚焦至待測半導體材料切片2上的透鏡7。一般地，如圖1所示， 所述光學探測器6被布置為與待測半導體材料切片2的外表面垂直、或與待測半導體材料切片2的外表面稍微成角度，該光學探測器6被空氣、液體、或紅外射線通過其傳播的任意其他合適傳輸途徑與后者相間隔。根據(jù)圖1所示的實施方式，存在將放射源4連接至光耦合器9的第一光纖線8、將光耦合器9連接至分光計5的第二光纖線10、以及將光耦合器9連接至光學探測器6的第三光纖線11。所述第一光纖線8、第二光纖線10、以及第三光纖線11均于循環(huán)器(該循環(huán)器本身是公知的，從而未于圖1內(nèi)示出)或用作耦合器9的其他裝置處終止。根據(jù)圖1所示的實施方式，所述分光計5包括將通過第二光纖線10接收的射線對準至衍射體(diffraCtor)13(諸如光柵、或任意其他功能等同的裝置)上的至少一個透鏡 12，以及將衍射體13所反射的射線聚焦至射線檢測器15 ( —般由光敏元件陣列制成，例如 InGaAs傳感器)上的至少另一透鏡14。所述紅外放射源4發(fā)射低相干紅外射線束，這意味著該射線束不是單頻率的(在時間上恒定的單個頻率)，而是由多個頻率構(gòu)成的。由于當前所使用的半導體材料主要由硅制成，且硅對于紅外射線足夠透明，故在優(yōu)選實施方式中采用紅外射線。根據(jù)圖2所示以及公知常識，所述光學探測器6發(fā)射一束紅外射線I至待測半導體材料切片2。一定量的此射線I (反射線Rl)通過外表面16反射回到光學探測器6 (而不進入半導體材料切片2)。其他量的紅外射線I (反射線R2)進入半導體材料切片2，并由與外表面16相對的內(nèi)表面17反射回光線探測器6。應該注意的是，出于便于理解的目的，入射線I與反射線R被表示為相對于半導體材料切片2的空間方位(attitude)形成非90° 的角度。實際上，如上文中所描述的，這些射線(更為具體的是該射線的傳播)可與半導體材料切片2的空間方位垂直或基本垂直。所述光學探測器6捕捉已由外表面16反射而未進入半導體材料切片2的射線R1、 和已由內(nèi)表面17反射且進入半導體材料切片2的射線R2。如圖2所示，射線R2(已由內(nèi)表面17反射且進入半導體材料切片2)可在內(nèi)表面 17上僅反射一次之后、在內(nèi)表面17上反射兩次之后、或更為普遍的于內(nèi)表面17上反射N次之后，離開半導體材料切片2。顯然，每反射一次，均有一定量的射線R2會通過外表面16離開半導體材料切片2，直至射線R2的剩余強度基本上為零。應該注意的是，通過同樣的物理原理，能量會隨著載著該能量的射線離開半導體材料切片2通過表面17進入支撐層3而丟失。如前所述，所述一束紅外射線由具有不同頻率的(即，具有不同波長的)射線構(gòu)成。給定待檢查的半導體材料切片2的厚度的標準值，對放射源4內(nèi)可獲得的射線頻率進行選擇，以使得必定存在其波長使得切片2的光學厚度等于其本身波長的整數(shù)倍的射線。所述光學厚度被視為射線穿過切片2的傳播路徑的長度。因而，當該射線被內(nèi)表面17 反射時，其與外表面16所反射的同一波長的射線同相地離開半導體材料切片2，并被疊加至后者，從而得到最大干涉(相長干涉)。相反，當射線(該射線具有使得待檢查的半導體材料切片2的光學厚度的兩倍等于半波長的奇數(shù)倍的波長)被內(nèi)表面17反射時，其與外表面16所反射的同一波長的射線相位相反地離開半導體材料切片2，并被疊加至后者，從而得到最小干涉(相消干涉)。反射線Rl和R2之間的干涉結(jié)果可由光學探測器6所捕獲，并被傳輸給分光計5。 該分光計5針對每一頻率(S卩，針對每一波長)所檢測的光譜具有不同的強度，該強度由相長干涉及相消干涉交替確定。處理單元18接收代表來自分光計5的光譜的信息，并通過一些公知的數(shù)學運算來對其進行分析。特別地，通過執(zhí)行接收自分光計5的光譜信息的傅里葉分析以及通過知曉半導體材料的折射率，處理單元18可確定半導體材料切片2的厚度。更為具體地，在處理單元18內(nèi)，所接收的光譜信息(該光譜信息為波長的函數(shù)) 可被映射至周期函數(shù)并根據(jù)可通過傅里葉級數(shù)建模的方式而被數(shù)學表達的周期函數(shù)以公知方式被適宜地處理。反射線Rl和R2的特性干涉圖可根據(jù)正弦函數(shù)而被展開(其中存在相長干涉與相消干涉的交替)，該正弦函數(shù)可與半導體材料切片2 (所述射線穿過該半導體材料切片2傳播)的光學厚度的長度成正比。最終，通過采用上述正弦函數(shù)的傅里葉變換， 可確定穿過半導體材料切片2的光學路徑的值，從而可確定半導體材料切片2的光學厚度 (對應于所述光學路徑的一半)。半導體材料切片2的實際厚度可通過將該半導體材料切片2的光學厚度除以該半導體材料切片2的折射率(例如，硅折射率等于大約3. 5)而簡單得到。如上所述，可基于正弦函數(shù)的頻率確定光學路徑(從而確定厚度)。可以看出，通過應用公知物理定律，可直接測量的厚度值下限與所使用的射線的頻帶內(nèi)可用波數(shù)的連續(xù)間隔的大小成反比，所述波數(shù)為波長的倒數(shù)。根據(jù)圖3所示，所述放射源4包括發(fā)射器19、發(fā)射器20、以及換向器21，所述發(fā)射器19發(fā)射具有第一頻帶內(nèi)的多個波長的第一低相干射線束，所述發(fā)射器20發(fā)射具有不同于所述第一頻帶的第二頻帶內(nèi)的多個波長的第二低相干射線束，所述換向器21能夠根據(jù)半導體材料切片2的厚度交替采用發(fā)射器19或發(fā)射器20。根據(jù)優(yōu)選實施方式，所述放射源4包括光學傳送器22，該光學傳送器22包括光纖，該光纖一端接入第一光纖線8，并適于將發(fā)射器19和發(fā)射器20所發(fā)射的射線束傳送至第一光纖線8。例如，所述光學傳送器22 可通過公知的一個或多個耦合器或循環(huán)器以公知的方式來實施，從而在此未示出其具體細節(jié)。所述換向器21可通過例如在一端接發(fā)射器19和20、在另一端接第一光纖線8的光學開關(guān)來實施，除此之外，還可如圖3所述的簡易形式，被實施為選擇性打開發(fā)射器19或發(fā)射器20的裝置。在此實施方式中，發(fā)射器19和20總是光學連接至第一光纖線8，且換向器 21通過一次僅啟動一個發(fā)射器19或20、而另一發(fā)射器20或19保持關(guān)閉來僅對發(fā)射器19 和20進行電控制。換句話說，通過換向器21的操作，放射源4可取決于待檢查對象2的厚度，來選擇性發(fā)射具有不同發(fā)射頻帶或不同頻帶的兩個不同射線束。發(fā)射器19所發(fā)射的第一射線束的第一頻帶具有第一中心值，該第一中心值大于發(fā)射器20所發(fā)射的第二射線束的第二頻帶的第二中心值。兩個發(fā)射頻帶及其各自的中心值均是被有目的地選擇，以通過在此所述的組合策略，使得第一光纖線8的可用波數(shù)的連續(xù)間隔的大小增大。所述換向器21在對象2的厚度大于預定閾值時，啟動第一發(fā)射器19，并在對象2 的厚度小于預定閾值時，啟動第二發(fā)射器20。以此方式，可在對象2的厚度大于所述預定閾值時，使用具有最大第一中心值的第一頻帶的第一射線束；而在對象2的厚度小于所述預定閾值時，使用具有最小第二中心值的第二頻帶的第二射線束。作為示例，當半導體材料切片2由硅制成時，所述第一頻帶的第一中心值處于 1200納米至1400納米內(nèi)，而所述第二頻帶的第二中心值處于700納米至900納米內(nèi)。此外，在此情況下，所述預定閾值處于5微米至10微米內(nèi)。基于理論考慮及實驗測試，已注意到，通過減小指向半導體材料切片2的一束射線I的波長帶的中心值(即，通過減小射線I的波長，從而增大射線I內(nèi)可用波數(shù)的連續(xù)間隔的大小)，可顯著減小由最小可測厚度所限定的限值。應該注意的是，由于通過減小波長，半導體材料的透明度也會被減小，從而產(chǎn)生的射線能量損失使得更難執(zhí)行合適的測量， 故射線I的波長減小不能超過半導體材料切片2的反射率和吸收率以及射線波長之間的特定物理關(guān)系的限制。本發(fā)明利用了半導體材料對于具有小于特定最低值的波長的射線完全不透明或幾乎完全不透明這一事實。通過減小波長，進入材料的射線部分減少，從而由于材料的吸收現(xiàn)象，該射線可穿透的厚度也減小。然而，當硅切片的厚度小于大約10微米時，吸收對射線能量損失的作用減小，使得硅切片自身對于具有較少波長的射線(甚至是可見紅光、以及除該可見紅光以外的光) 足夠透明(即，該硅切片可由所述射線穿透)。結(jié)合以上內(nèi)容，圖5的視圖示出了硅板內(nèi)的射線透射率是如何隨硅板的厚度增大而變化的(更具體為減小)。在圖5中，虛線M指相對較長的波長(例如，1200納米)，而實線25指較短的波長(例如，擬6納米)?？勺⒁獾剑宅F(xiàn)象對于長波長而言可忽略不計， 且隨著射線波長的減小而增大。然而，如上所述，當厚度很小時，切片即使對于相對短波長的射線也足夠透明。根據(jù)本發(fā)明的另一特征，可控制第二發(fā)射器20的功率，從而，為避免因吸收而導致的射線能量損失危及合適結(jié)果的取得，可增大該功率。當半導體材料切片2的厚度大于所述預定閾值時，可使用發(fā)射具有更長波長的第一射線束的第一發(fā)射器19。當半導體材料切片2的厚度小于所述預定閾值時，可使用發(fā)射具有較短波長的第二射線束的發(fā)射器20。具有較短波長的第二射線束的采用(只有當半導體材料切片2的厚度較小時才可能采用具有較短波長的第二射線束)使得能夠測量半導體材料切片2的厚度值，該厚度值遠小于使用具有較長波長的第一射線束時可測得的值。所述換向器21可由操作員人工控制，該操作員可取決于半導體材料切片2的期望厚度是大于還是小于所述預定閾值，通過例如鍵盤來發(fā)送控制信號至換向器21，從而控制換向器21激活發(fā)射器19或發(fā)射器20。作為可選方案，所述換向器21可由處理單元18自動控制。在此情況下，換向器21可在經(jīng)驗上被控制處理單元18使得發(fā)射器19被啟動，并檢查是否能夠執(zhí)行對半導體材料切片2的厚度的可靠估計。在能夠執(zhí)行可靠估計且半導體材料切片2的估計厚度大于所述預定閾值的情況下，啟動發(fā)射器19是合適的；相反，在不能執(zhí)行可靠估計和/或半導體材料切片2的估計厚度小于(或甚至接近)所述預定閾值的情況下，處理單元18使得發(fā)射器20被啟動(且發(fā)射器19被禁用)，并檢查是否能夠執(zhí)行對半導體材料切片2的厚度的可靠估計。如果可通過接著使用發(fā)射器19和發(fā)射器20的射線束來對半導體材料切片2的厚度執(zhí)行兩次可靠估計(一般為當半導體材料切片2的厚度處于所述預定閾值上下的范圍內(nèi)時)，所測量的半導體材料切片2的厚度被假定為等于兩次估算中的一者，或可被假定為等于兩次估計之間的平均值(可能是加權(quán)平均值)。作為一個示例，在圖3所示的實施方式中，放射源4包括兩個發(fā)射器19和20，很顯然，可存在多于兩個的發(fā)射器(一般不超過3個，或最多四個發(fā)射器)。例如，在三個發(fā)射器的情況下，可預定兩個閾值當半導體材料切片2的厚度大于第一預定閾值時，激活發(fā)射具有較長波長的第一頻帶的第一射線束的第一發(fā)射器；當半導體材料切片2的厚度處于兩個預定閾值之間時，激活發(fā)射具有中間波長的第二頻帶的第二射線束的第二發(fā)射器；以及當半導體材料切片2的厚度小于第二預定閾值時，激活發(fā)射具有較短波長的第三頻帶的第三射線束的第三發(fā)射器。優(yōu)選地，每一發(fā)射器19或20可由SLED(超輻射發(fā)光二極管)制成。根據(jù)圖3所示的實施方式，可使用包括分光計5、光學探測器6、以及放射源4(該放射源4轉(zhuǎn)而包括兩個發(fā)射器19和20以及換向器21，該換向器21可取決于半導體材料切片2的厚度來選擇性激活發(fā)射器19或發(fā)射器20)的單個設(shè)備1。根據(jù)圖4所示的不同實施方式，存在測量配置或測量站23，該測量配置或測量站 23包括兩個單獨的設(shè)備(分別由圖4中的參考標記Ia和Ib表示)，每一設(shè)備包括其自己的分光計5a (及5b)、光學探測器6a (及6b)、光耦合器9a (及9b)及放射源4a (及4b)、以及換向器21，該換向器21可取決于對象2的厚度來選擇性使能設(shè)備Ia或設(shè)備lb。分光計如和恥連接至同一處理單元18以用于基于所接收的光譜，確定切片2的厚度。在該實施方式中，設(shè)備Ia的放射源如發(fā)射具有第一頻帶內(nèi)的多個波長的第一射線束，而設(shè)備Ib 的放射源4b發(fā)射具有不同于第一頻帶的第二頻帶內(nèi)的多個波長的第二射線束。在圖4所示的實施方式中，兩個設(shè)備1甚至可被總是開啟(在此情況下，省略換向器21)。一般而言 (即，當半導體材料切片2的厚度遠離所述預定閾值時)，僅兩個設(shè)備Ia和Ib之一給處理單元18提供光譜信息，該光譜信息可給出對半導體材料切片2的厚度的可靠估計；而在特定情況下(這意味著當半導體材料切片2的厚度處于所述預定閾值上下的范圍內(nèi)時)，設(shè)備 Ia和Ib給處理單元18提供光譜信息，該光譜信息可給出對半導體材料切片2的厚度的可靠估計。如上所公開的，在此情況下，所測量的半導體材料切片2的厚度被假定為等于兩個估計中的一者，或被假定為等于兩個估計之間的平均值(可能是加權(quán)平均值)。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的不同測量配置26。該測量配置沈基本上類似于圖4的站23，但其包括兩個單獨的部件(由標記Ic和Id表示)以及單個光學探測器6cd，而不是兩個完全獨立的設(shè)備。對于每一部件Ic和ld，在圖6中示出了分光計如和恥、光耦合器 9c和9d、以及放射源如和4d。該測量配置沈的操作類似于站23的操作，且換向器21可取決于對象2的厚度，來選擇性使能部件Ic或部件Id。放射源如和4d能夠發(fā)射具有兩個不同頻帶(例如，分別為上述具有第一中心值的第一頻帶以及上述具有小于所示第一中心值的第二中心值的第二頻帶)內(nèi)的波長的第一和第二射線束。第一分光計5c與第二(另一)分光計5d互不相同，包括例如不同的衍射體光柵以及各自具有合適特性的射線檢測器，所述合適特性適用于分別具有所述第一和第二頻帶內(nèi)的波長的射線。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的另一測量配置27。該測量配置27基本上包括具有放射源4ef、光耦合器9ef、光探測器6ef、第一分光計k以及第二或補充分光計5f的設(shè)備。所述分光計5e和5f基本上分別類似于測量配置沈(圖6)的分光計5c和5d，即每一分光計具有適用于分別具有所述第一或分開的第二頻帶內(nèi)的波長的射線的合適特性，其中所述第一頻帶的第一中心值大于所述第二頻帶的第二中心值。放射源4ef發(fā)射寬波長范圍內(nèi)(包括上述第一和第二頻帶的波長)的射線，且可包括單個發(fā)射器，例如鹵素燈、或優(yōu)選包括超連續(xù)激光源(例如具有大約750納米與超過1500納米之間的波長范圍的超連續(xù)激光源)。 源4ef所生成的射線被發(fā)送至光學探測器6ef，且干涉結(jié)果(該干涉結(jié)果如上結(jié)合圖1和圖2所述的那樣產(chǎn)生)由探測器6ef通過光耦合器9ef傳輸回分光計&和51取決于對象2的標準厚度，例如此標準厚度是否大于或小于預定閾值，換向器21選擇性激活具有合適特性的分光計5e或5f。類似于圖4和圖6的配置23和沈所發(fā)生的，分光計k和5f耦合至處理單元18，該處理單元18用于基于所接收的光譜，確定切片2的厚度。在稍微不同的實施方式中，所述換向器21 (例如，光學開關(guān))可被置于光耦合器 9ef的輸出端處，以取決于對象2的標準厚度是大于還是小于所述預定閾值，將干涉結(jié)果選擇性傳輸至分光計5e或分光計5f圖2所示的示例指置于支撐層3上的單個半導體材料切片2的特定情況。然而，根據(jù)本發(fā)明的方法、測量配置、以及設(shè)備的應用并不限于該類型的物件的尺寸檢查。實際上， 還可采用此類方法及測量配置來例如測量一個或多個半導體材料切片2的厚度和/或由位于公知多層結(jié)構(gòu)內(nèi)的其它材料制成的層的厚度。在多層結(jié)構(gòu)中，可測量單個切片2或?qū)拥暮穸龋约耙唤M相鄰切片2或?qū)拥暮穸?。上述測量配置1，23、26、以及27具有許多優(yōu)點，因為可很簡單且便宜地實施他們， 且尤其是他們能夠測量明顯小于同類公知設(shè)備及測量配置所能夠測量的厚度的厚度值。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法及測量配置特別適于在工場環(huán)境內(nèi)，在對象2 (諸如，硅材料切片)的機械加工階段之前、期間或之后，執(zhí)行檢查及測量操作。
1權(quán)利要求
1.用于通過干涉法光學測量對象厚度的方法，所述對象的特征在于具有外表面以及與該外表面相對的內(nèi)表面，該方法包括以下階段通過至少一個放射源，發(fā)射具有確定頻帶內(nèi)的多個波長的低相干射線束； 通過至少一個光學探測器，將所述射線束指向所述對象的外表面； 通過所述至少一個光學探測器，聚集由所述對象反射的射線； 通過至少一個分光計，對由所述外表面反射而未進入所述對象中的射線與由所述內(nèi)表面反射并進入所述對象中的射線之間的干涉結(jié)果的光譜進行分析；以及根據(jù)由所述至少一個分光計所提供的光譜的函數(shù)，確定所述對象的厚度； 該方法的特征在于采用屬于不同頻帶的至少兩個不同的射線束、或采用了至少兩個分光計，來分析具有實質(zhì)上屬于所述不同頻帶的具有不同波長的射線的所述干涉結(jié)果的光
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中采用了至少兩個射線束，該方法還包括以下階段 當所述對象的厚度大于預定閾值時，采用具有第一頻帶內(nèi)的多個波長的第一射線束，所述第一頻帶具有第一中心值；以及當所述對象的厚度小于所述預定閾值時，采用具有第二頻帶內(nèi)的多個波長的第二射線束，所述第二頻帶具有小于所述第一頻帶的第一中心值的第二中心值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中采用了至少兩個射線束，該方法還包括以下階段 當所述對象具有在所述預定閾值上下的范圍內(nèi)的厚度時，采用所述兩個射線束。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中采用了至少兩個分光計，該方法還包括以下階段 當所述對象的厚度大于預定閾值時，采用所述至少兩個分光計中適于對屬于具有第一中心值的第一頻帶的射線的光譜進行分析的一個分光計；以及當所述對象的厚度小于所述預定閾值時，采用所述至少兩個分光計中適于對屬于具有小于所述第一中心值的第二中心值的第二頻帶的射線的光譜進行分析的另一個分光計。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述第一頻帶的中心值在 1200納米至1400納米之間，并且所述第二頻帶的中心值在700納米至900納米之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述預定閾值在5微米至10 微米之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述對象在經(jīng)歷機械加工階段時被檢查，其中根據(jù)所述對象的厚度，采用所述兩個不同射線束中的一者或另一者，或采用所述兩個分光計中的一者或另一者。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中采用了至少兩個分光計，其中采用包含單個放射源的測量配置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項權(quán)利要求所述的方法，采用兩個不同且獨立的設(shè)備，每一設(shè)備包括分光計、光學探測器以及放射源。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述對象為半導體材料切片。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述對象為硅切片。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述射線束被實質(zhì)上垂直指向所述對象的外表面。
13.用于通過干涉法光學測量對象(2)的厚度的測量配置(23；26 ；27)，所述對象⑵ 的特征在于具有外表面(16)以及與該外表面(16)相對的內(nèi)表面(17)，該測量配置26 ；27)包括至少一個放射源Ga，4b ；4c,4d ；4ef)，發(fā)射具有確定頻帶內(nèi)的多個波長的低相干射線束⑴；分光計(5a ；5c力e)，對由所述外表面(16)反射而未進入所述對象O)中的射線(Rl) 與由所述內(nèi)表面(17)反射并進入所述對象(2)中的射線(R2)之間的干涉結(jié)果的光譜進行分析；以及至少一個光學探測器(6a，6b;6Cd;6ef)，通過光纖線(8，10，11)連接至所述至少一個放射源Ga，4b;4C，4d;4ef)以及所述分光計(5a ;5c je)，并且該至少一個光學探測器 (6a,6b ；6cd ；6ef)被布置于待測的對象⑵的前方，以用于將所述至少一個放射源Ga， 4b;4c,4d;4ef)所發(fā)射的射線束⑴指向所述對象(2)的外表面(16)，并用于聚集由所述對象⑵反射的射線(R)；以及處理單元(18)，根據(jù)由所述分光計(5a;5C;5e)所提供的光譜的函數(shù)，計算所述對象 O)的厚度；所述測量配置03 ；26 ；27)的特征在于耦合至所述至少一個光學探測器(6a，6b ；6cd ； 6ef)的附加分光計(5b ；5d;5f),所述分光計(5a ；5c ；5e)適于對具有第一頻帶內(nèi)的多個波長并具有第一中心值的反射射線之間的干涉結(jié)果的光譜進行分析，以及所述附加分光計(5b ；5d ；5f)適于對具有第二頻帶內(nèi)的多個波長并具有第二中心值的反射射線之間的干涉結(jié)果的光譜進行分析。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的測量配置03；26 ；27)，該測量配置Q3 ；26 ；27)包括換向器(21)，該換向器在所述對象(2)的厚度大于預定閾值時激活所述分光計(5a;5c ； k)，并在所述對象的厚度小于預定閾值時激活所述附加分光計(5b;5d;5f)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的測量配置03J6)，其中所述至少一個放射源包括第一放射源Ga ；如)，適于發(fā)射具有所述第一頻帶內(nèi)的多個波長的射線束；以及第二放射源Gb ；4d)，適于發(fā)射具有所述第二頻帶內(nèi)的多個波長的射線束，所述第二頻帶不同于所述第一頻帶，且所述第二中心值小于所述第一頻帶的第一中心值。
16.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的測量配置(27)，其中所述至少一個放射源包括單個放射源Gef)，該單個放射源Gef)適于發(fā)射位于包括所述第一頻帶和所述第二頻帶的波長的波長范圍內(nèi)的射線束。
17.根據(jù)權(quán)利要求13-15中任一項權(quán)利要求所述的測量配置(23)，該測量配置03) 具有至少兩個測量設(shè)備(la，lb)，每一測量設(shè)備包括一個放射源Ga，4b)以及所述分光計 (5a)與附加分光計(5b)中的一者。
18.用于通過干涉法光學測量對象( 的厚度的設(shè)備(1)，所述對象( 的特征在于具有外表面(16)以及與該外表面(16)相對的內(nèi)表面(17)，該設(shè)備(1)包括放射源G)，發(fā)射具有確定頻帶內(nèi)的多個波長的低相干射線束(I)；至少一個分光計(5)，對由所述外表面(16)反射的未進入所述對象中的射線(Rl) 與由所述內(nèi)表面(17)反射并進入所述對象(2)中的射線(R2)之間的干涉結(jié)果的光譜進行分析；光學探測器(6)，通過光纖線(8，10，11)連接至所述放射源(4)以及所述至少一個分光計(5)，并且該光學探測器(6)被布置于待測的對象O)的前方，以用于將所述放射源(4) 所發(fā)射的射線束⑴指向所述對象⑵的外表面(16)，并用于聚集由所述對象⑵反射的射線(R)；以及處理單元(18)，根據(jù)由所述至少一個分光計( 所提供的光譜的函數(shù)，評估所述對象 O)的厚度；該設(shè)備(1)的特征在于，所述放射源(4)包括第一發(fā)射器(19)，發(fā)射具有第一頻帶內(nèi)的多個波長的低相干射線束，所述第一頻帶具有第一中心值；至少一個第二發(fā)射器00)，發(fā)射具有第二頻帶內(nèi)的多個波長的低相干射線束，所述第二頻帶不同于所述第一頻帶，且所述第二頻帶具有小于所述第一頻帶的第一中心值的第二中心值；以及換向器(21)，能夠根據(jù)所述對象O)的厚度，交替采用所述第一發(fā)射器(19)或所述第二發(fā)射器(20)。
全文摘要
用于通過干涉法光學測量對象(2)的厚度的方法、測量配置(23；26；27)以及設(shè)備(1)，所述對象(2)具有外表面(16)以及與該外表面(16)相對的內(nèi)表面(17)。通過放射源(4a，4b；4c，4d；4ef)或單個寬頻帶放射源來發(fā)射低相干射線(I)束，此射線束具有確定頻帶內(nèi)的多個波長，所述放射源(4a，4b；4c，4d；4ef)可根據(jù)對象厚度，交替采用屬于不同頻帶的至少兩個不同的射線束。通過光學探測器(6)，所述射線束被指向所述對象的外表面。通過光學探測器捕捉由所述對象反射的射線(R)。通過分光計(5；5a，5b；5d，5e；5f，5g)，可對由所述外表面所反射的未進入所述對象的射線(R1)與由所述內(nèi)表面所反射的進入所述對象的射線(R2)之間的干涉結(jié)果的光譜進行分析；以及，根據(jù)所述分光計所提供的光譜，確定所述對象的厚度。兩個分光計可交替用于屬于所述不同頻帶的每一頻帶的射線。
文檔編號G01B11/06GK102216727SQ200980145472
公開日2011年10月12日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月17日
發(fā)明者F·齊普蘭維 申請人:馬波斯S.P.A.公司