專利名稱：用于監(jiān)測硅片的厚度的裝置和方法以及用于硅片減薄的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測硅片的厚度的裝置和方法，特別是一種至少在其背面具有高摻雜層的硅片，以及用于硅片減薄的裝置。
背景技術：
專利US 6，368，881 Bl中公開了一種用于在背面研磨過程中控制半導體晶片的厚度的方法和裝置。在背面研磨過程中，對硅片厚度采用光學測量，以確定研磨過程的端點。此外，該方法可用來確定半導體是否發(fā)生楔入(wedging)，并且如果發(fā)生楔入，則提供矯正信息到減薄裝置，使得能對研磨表面進行調(diào)整以減少或消除楔入。然而，由于低對比度干擾信號的緣故，該方法和裝置并不適合可靠地測量至少在其背面具有高摻雜層的硅片的厚度。因此，最好提供一種用于監(jiān)測至少在其背面具有高摻雜層的硅片的厚度的裝置和方法，其提供對比度足夠高的干擾信號。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供用于監(jiān)測至少在其背面具有高摻雜層的硅片的厚度的裝置。位于硅片背面的高摻雜層可從背面的最外層表面延伸至硅片體內(nèi)或者可完全設置于硅片體內(nèi)的背面的近表面區(qū)域中。在一個實施例中，除了從背面的最外層表面延伸至硅片體內(nèi)或者完全設置于硅片體內(nèi)的背面的近表面區(qū)域中之外，高摻雜層還可側(cè)向地在硅片的整個背面上延伸。該高摻雜硅層可形成定位于硅片中的器件結(jié)構(gòu)的觸點的一部分。例如，高摻雜層可形成用于諸如 MOSraT (金屬氧化物半導體場效應晶體管)的縱向晶體管的漏極觸點的一部分。該裝置包括配置來發(fā)射多個波長的相干光的光源。而且，該裝置包括測量頭，其配置來不接觸地定位在鄰近包括從其上移除至少一部分的背面的硅片，并且配置來以多個波長的相干光照射至少一部分的硅片以及配置來接收由該硅片反射的至少一部分的輻射。測量頭可位于鄰近硅片的背面或鄰近與其背面相對的硅片的正面。此外，該裝置包括配置來接收由硅片反射的至少一部分的輻射并且測量由硅片反射的輻射的局部強度以用作波長的函數(shù)的分光計、耦合至該測量頭、該光源和分光計用于將多個波長的相干光引導至該測量頭以及將所接收的輻射引導至該分光計的電子分束器以及一評估設備。該評估設備配置來通過禾1J用光學相干層析成像過程(optical coherence tomography process)分析由娃片反射的輻射以確定硅片的厚度。上述光源配置來發(fā)射多個波長的相干光，該多個波長具有中心波長W。附近的帶寬b，其中，帶寬b具有確定的限值使得硅片的高摻雜層的光吸收系數(shù)為最小值時的波長位于該帶寬b中。根據(jù)本發(fā)明的用于監(jiān)測的裝置可通過包含硅片的高摻雜層的光吸收系數(shù)為最小值時在寬波段b中的波長來提供穿過硅片并被硅片的第二表面反射的光，該硅片具有足夠高的強度以便隨著該光由比硅片的第二表面更加靠近測量頭的第一表面反射來產(chǎn)生高對比度干擾信號。隨著摻雜(物)濃度的增加，高摻雜硅的光吸收系數(shù)顯著增大。因此，其獨特優(yōu)勢在于包含硅片的高摻雜層的光吸收系數(shù)為最小值時的波長。因此，該裝置能對至少在其背面具有高摻雜層的硅片實現(xiàn)可靠監(jiān)測，特別是厚度在50 μ m以上的硅片。在一個實施例中，帶寬b具有確定的限值使得中心波長W。為硅片的高摻雜層的光吸收系數(shù)為最小值時的波長。由于在帶寬b中是以最高強度來發(fā)射中心波長w。，這可能會進一步提高穿過硅片的光的強度。在另一個實施例中，該裝置為用于在硅片背面研磨過程中監(jiān)測至少在其背面具有高摻雜硅層的硅片的厚度的原位背面研磨裝置，并且評估設備配置來至少在硅片背面研磨過程中，通過分析由硅片反射的輻射來確定硅片厚度。本實施例較好地提供了一種在背面研磨過程中高精度地、可靠地測量硅片的厚度的背面研磨加工(過程)監(jiān)測器。對于將要被分為多個具有集成電路的半導體芯片以改善半導體芯片的光亮度和致密性(尺寸大小) 以及降低半導體器件(例如電力半導體器件)的導通電阻(on-State resistance)的硅片來說，降低其厚度尤其重要。該裝置還可包括用于輸入硅片的高摻雜層的摻雜(物)濃度的輸入設備并且該裝置可配置來選擇中心波長W。作為具有輸入的摻雜濃度的硅片的高摻雜層的光吸收系數(shù)為最小值時的波長。該裝置還可包括儲存有取決于摻雜濃度的硅吸收系數(shù)的數(shù)據(jù)的存儲設備，并且該裝置可配置來利用存儲設備中儲存的數(shù)據(jù)來選擇中心波長W。。在另一個實施例中，中心波長W。滿足關系式950nm ^ wc ^ 1150nm。對于所述波長，光吸收系數(shù)可為對于硅片的高摻雜層的摻雜濃度N的最小值，其中，
1 · IO19CnT3 ≤N ≤1 · IO21CnT3。光源可為寬頻光源(光譜寬帶光源)或者可調(diào)諧激光光源。該寬頻光源可從由發(fā)光二極管、半導體超發(fā)光二極管(SLD)以及基于放大自發(fā)射 (ASE)光源的光泵浦光纖(optically pumped fiber)組成的組中選擇，并且可調(diào)諧激光光源可從由光泵浦光子晶體激光器(optically pumped photonic crystallaser)和半導體量子點可調(diào)諧激光器(semiconductor quantum dot tunable laser)組成的組中選擇。在另一個實施例中，分束器(電子束分裂器)為光耦合器(optical coupler)。用于監(jiān)測的裝置還可包括至少一個將測量頭耦合至光耦合器的第一光波導、至少一個將光耦合器耦合至該光源的第二光波導，以及至少一個將光耦合器耦合至該分光計的第三光波導。用于確定厚度的光學相干斷層掃描技術(optical coherence tomographyprocess)可從由lD-se FD OCT技術(一維空間編碼傅立葉域光學相干斷層掃描技術)(one dimensional spatially encoded Fourier Domain Optical CoherenceTomography process)和lD_te FD OCT技術(一維時間編碼傅立葉域光學相干斷層掃描技術)(one dimensional time encoded Fourier Domain Optical CoherenceTomography process)組成的組中選擇。在一個替代實施例中，光學相干斷層掃描技術為lD-te TD OCT技術(一維時間編碼時域光學相干斷層掃描技術)(one dimensional time encoded TimeDomain Optical Coherence Tomography process)。
在另一個替代實施例中，光學相干斷層掃描技術為lD-se TD OCT技術(一維空間編碼時域光學相干斷層掃描技術)。在進一步涉及l(fā)D-se FD OCT技術或者lD_te FD OCT技術的實施例中，分光計包括配置來擴展由硅片反射的輻射的光譜分布的衍射光柵。在一個實施例中，用于監(jiān)測的裝置包括一外殼，其中，至少測量頭安置于該外殼中并且該外殼包括對于光源的光可透的窗口。例如，該窗口為一紅外(IR)窗口。優(yōu)選地，該外殼是防水的。本發(fā)明還涉及一種用于硅片減薄的裝置。該硅片減薄裝置包括用于去除硅片的背面的至少一部分的系統(tǒng)以及根據(jù)上述其中一個的實施例的用于監(jiān)測的裝置。根據(jù)本發(fā)明的用于減薄的裝置可較好地以高精度確定硅片的厚度。用于移除的系統(tǒng)可優(yōu)選包括一可旋轉(zhuǎn)研磨輪和一可旋轉(zhuǎn)盤，該可旋轉(zhuǎn)盤配置來固定娃片。減薄裝置還可包括一用于去(移)除的系統(tǒng)的控制單元以一耦合單元，其中，該耦合單元耦合至評估設備和控制單元，并且，其中，當所確定的硅片厚度達到預定厚度時，該控制單元用來停止該用于去除的系統(tǒng)。本實施例較好地提供了一種可可靠地提供已磨削 (減薄)的具有預定厚度的硅片的減薄裝置。該耦合單元可為原位背面研磨裝置或控制單元的一部分。在另一個實施例中，控制單元包括根據(jù)所確定的硅片厚度調(diào)整可旋轉(zhuǎn)盤和/或可旋轉(zhuǎn)研磨輪的轉(zhuǎn)速的控制器。這使得能對可轉(zhuǎn)盤和/或可轉(zhuǎn)研磨輪的轉(zhuǎn)速進行控制。本發(fā)明還涉及了一種用于監(jiān)測至少在其背面具有高摻雜層的硅片的厚度的方法， 其中，該方法包括以下步驟以具有多個波長的相干光照射至少一部分的硅片，該波長具有在中心波長W。附近的帶寬b。該寬帶寬b具有確定的限值使得硅片的高摻雜層的光吸收系數(shù)為一最小值時的波長位于該寬波段b中。而且，本方法還包括步驟利用光學相干分層成像(處理)過程分析由硅片反射的輻射以確定硅片的厚度。該光學相干分層成像過程 (optical coherencetomography process)可為以上描述的過禾呈中的一禾中。根據(jù)本發(fā)明的這種方法提供了上述已經(jīng)提及的與用于監(jiān)測的裝置相關的優(yōu)點，為了避免重復，不再對這些優(yōu)點進行描述。在一個實施例中，帶寬b具有確定的限值使得中心波長W。為硅片的高摻雜層的光吸收系數(shù)為最小值時的波長。該方法還可包括以下步驟提供根據(jù)前述其中一個實施例的用于減薄硅片的裝置，將硅片附連至用于減薄硅片的裝置上，移除硅片的背面的至少一部分，以及停止移除步驟，其中，照射、接收和確定步驟至少在移除步驟期間進行。該方法還可包括以下步驟輸入硅片的高摻雜層的摻雜濃度，以及選擇中心波長 。作為具有該選擇的摻雜濃度的硅片的高摻雜層的光吸收系數(shù)為最小值時的波長。在另一個實施例中，用于硅片減薄的裝置包括儲存裝置，其儲存有取決于摻雜濃度的硅吸收系數(shù)的數(shù)據(jù)，并且使用該存儲設備中儲存的數(shù)據(jù)來選擇中心波長W。?？蓮膶掝l光源(光譜寬波段光源)發(fā)射相干光，該寬頻光源可從由發(fā)光二極管、半導體超發(fā)光二極管(SLD)、基于放大自發(fā)射(ASE)光源的光泵浦光纖組成的組中選擇，或者可從可調(diào)諧激光光源發(fā)射相干光發(fā)射，該可調(diào)諧激光光源可從由光泵浦光子晶體激光器和半導體量子點可調(diào)諧激光器組成的組中選擇。中心波長W。優(yōu)選地滿足關系式950nm ^ wc ^ 1150nm。而且，硅片的高摻雜層優(yōu)選地包括摻雜濃度為N的硅，其中，1 · IO19cnT3彡N彡1 · IO21cnT3。在另一個實施例中，為硅片厚度設定第一預定厚度，并且當所確定的硅片厚度達到該第一預定厚度時，停止上述移除步驟。該硅片可具有有源器件(能動元件)區(qū)域和加強肋區(qū)域，該有源器件區(qū)域具有多個形成于硅片的正面上的器件，該正面與硅片的背面相對，其中，該加強肋區(qū)域設置于硅片的外圓周邊緣上。在本實施例中，該方法還包括以下步驟為有源器件區(qū)域的厚度設定第二預定厚度，其中第二預定厚度小于第一預定厚度；在上述移除步驟后移除有源器件區(qū)域的背面的至少一部分，以便形成比包括有源器件區(qū)域的硅片的內(nèi)部區(qū)域更厚的加強肋區(qū)域； 以相干光照射至少一部分的有源器件區(qū)域；以及接收由有源器件區(qū)域反射的至少一部分的輻射。該方法還包括以下步驟利用光學相干斷層掃描技術分析由有源器件區(qū)域反射的輻射，進而確定該有源器件區(qū)域的厚度，該光學相干斷層掃描技術可從由lD-se FDOCT技術、 lD-te FD OCT技術、lD-se TD OCT技術以及l(fā)D_te TD OCT技術組成的組中選擇；并且，當所確定的有源器件區(qū)域厚度達到第二預定厚度時，停止第二移除步驟。在本實施例中，通過在硅片的外圓周邊緣上形成厚的肋為半導體晶片提供強度。這可能有助于阻止包含這些半導體器件的有源器件區(qū)域的斷裂。可在耦合單元中設置第一預定厚度和/或第二預定厚度。優(yōu)選地，利用耦合單元的觸摸屏來設置該第一預定厚度和/或第二預定厚度。在另一個涉及l(fā)D-se FD OCT技術或者lD_te FD OCT技術的實施例中，采用衍射光柵來擴展由硅片和/或有源器件區(qū)域反射的輻射的光譜分布。在另一個實施例中，利用分光計中的光電探測器陣列，由硅片和/或有源器件區(qū)域反射的輻射的局部強度ι(λ)被作為波長λ的函數(shù)來測量，并且根據(jù)測出的局部強度 I(λ)，光譜I' (1/λ)作為反相波長的函數(shù)來計算。在另一個實施例中，根據(jù)所確定的硅片和/或有源器件區(qū)域的厚度，調(diào)整可旋轉(zhuǎn)盤和/或可旋轉(zhuǎn)研磨輪的轉(zhuǎn)速。在另一個實施例中，在硅片的旋轉(zhuǎn)期間，于許多角位置的一個位置執(zhí)行移除、照射、接收和確定步驟，進而為所述旋轉(zhuǎn)的硅片確定多個已確定的厚度。在本實施例中，該方法還包括以下步驟對比多個已確定的厚度中的至少兩個，以及確定多個已確定的厚度中的至少兩個之間的差值是否超過預定差值。本實施例還可用于確定在研磨期間，硅片是否發(fā)生楔入(wedging)，并且如果發(fā)生了楔入，提供水準測量信息(矯正信息)到上述減薄裝置，使得能對研磨輪的研磨表面和/或盤的表面進行調(diào)整進而減少或消除楔入。本發(fā)明還涉及利用根據(jù)前述一個實施例中的監(jiān)測裝置來監(jiān)測在硅片的背面研磨過程中至少在其背面具有高摻雜層的硅片的厚度，其中，硅片的高摻雜層包括摻雜濃度為N 的硅，其中，1 · IO19CnT3 彡 N 彡 1 · IO21CnT3。通過本發(fā)明的詳細描述以及其優(yōu)選的實施例，能最好地理解本發(fā)明的特點，選擇該實施例的目的在于對本發(fā)明進行闡述并且在附圖中對其進行示出，其中


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于減薄硅片的裝置；以及圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于減薄硅片的方法的流程圖。盡管附圖是用于闡述本發(fā)明，但并不是按比例進行繪制。
具體實施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于減薄硅片1的裝置34。該硅片1包括至少其背面30上的高摻雜層(未示出)。裝置34包括用于移除硅片1的背面30的至少一部分的系統(tǒng)以及用于監(jiān)測硅片1 的厚度的裝置，特別是在背面研磨過程中。用于移除的系統(tǒng)包括研磨輪14和盤15，其中，盤15配置來例通過卡盤(未示出) 固定硅片1。如圖中箭頭A所示，研磨輪14圍繞其自身的轉(zhuǎn)軸36旋轉(zhuǎn)，并且如圖中箭頭B 所示，盤15圍繞其自身的轉(zhuǎn)動軸37旋轉(zhuǎn)。電機16驅(qū)動可旋轉(zhuǎn)研磨輪14，并且電機17驅(qū)動可旋轉(zhuǎn)盤15。用于監(jiān)測硅片1的厚度的裝置包括設置于不接觸地鄰近硅片1的背面30的測量頭3。而且，該監(jiān)測裝置包括光源2，其為寬頻光源或者可調(diào)諧激光光源，它配置來在幾十納米至約100納米的帶寬b內(nèi)的近紅外區(qū)域中，發(fā)射中心波長為W。附近的多個波長的相干光。 可通過微觀力學振蕩(oscillatingmicromechanics)的方法對光源2進行調(diào)諧。光譜寬頻光源可從由發(fā)光二極管、半導體超發(fā)光二極管(SLD)以及放大自發(fā)射 (ASE)光源的光泵浦光纖組成的組中選擇，并且該調(diào)諧激光光源可從由光泵浦光子晶體激光器和半導體量子點可調(diào)諧激光器組成的組中選擇。測量頭3配置來以光源2的多個波長的相干光來照射硅片1的至少一部分，尤其是背面30，以及接收由硅片1尤其是硅片1的背面30和硅片1的正面31反射的至少一部分的輻射，其中，正面31與背面30相對。正如圖1中的箭頭C和D所示。測量頭3設置于該監(jiān)測用裝置的外殼13中。光源2的相干光以及至少一部分的反射輻射穿過外殼13的窗口 12，其中，光源2的光可透過窗口 12。在所示實施例中，紅外光可透過窗口 12。外殼13優(yōu)選地具有防水性并且還包括注射口 33。注射口 33連接至水管(未示出)和/或壓縮空氣管(未示出)。注射入注射口 33的水和/或空氣(未示出)可貫穿通路35并且可移除研磨碎片，該通路35大體上為殼體13與硅片1的背面30之間的空間的一部分。這將避免由研磨碎片引起的厚度測量的誤差。此外，在有水的情況下，水可能會有助于在窗口 12與硅片1之間的光耦合。測量頭3通過第一光波導10耦合至一分束器(電子束分裂器)，而該分束器在所示實施例中為通過第一光波導10來監(jiān)測的裝置的光耦合器4。該光耦合器4通過第一光波導10以及將光耦合器4耦合至光源2的第二光波導9，將光源2耦合至測量頭3，并且光源2的相干光通過第二光波導9、光耦合器4和第一光波導10提供至測量頭3。通過第一光波導10以及將光耦合器4耦合至分光計5的第三光波導11，將反射的輻射提供至用于監(jiān)測的裝置的分光計5。利用分光計中的光電探測器陣列(未示出)，測量反射的輻射的局部強度I (λ)作為波長λ的函數(shù)，并且生成測出的局部強度I (λ)的光譜。通過將分光計5 耦合至評估設備6的信號線25，將光譜提供給評估設備6。
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在所示實施例中，評估設備6采用FD OCT技術，該技術可以是lD-se FDOCT或者 lD-te FD OCT技術，連續(xù)地確定硅片1的厚度。然后通過信號線23將所確定的厚度提供至耦合單元19。耦合單元19通過信號線四連接至監(jiān)測器21。硅片1所確定的厚度可顯示于該監(jiān)測器21上。在所示實施例中，該監(jiān)測器21包括觸摸屏22。通過該觸摸屏22，可為硅片 1的厚度設置預定厚度。該預定厚度的值通過信號線四、耦合單元19以及信號線M提供至用于移除的系統(tǒng)的控制單元18。信號線M將耦合單元19耦合至控制單元18。當硅片 1的確定的厚度達到預定厚度時，控制單元18配置來停止該用于移除的系統(tǒng)的工作。這可通過控制線沈?qū)⑾鄳盘柼峁┲裂心ポ?4的電機16并且通過控制線27將相應信號提供至盤15的電機17來實現(xiàn)，其中，控制線沈?qū)㈦姍C16耦合至控制單元18，并且控制線27將電機17耦合至控制單元18?？刂茊卧?8包括配置來根據(jù)硅片1所確定的厚度，調(diào)整可旋轉(zhuǎn)盤15和旋轉(zhuǎn)研磨輪14的轉(zhuǎn)速的控制器20。通過控制線沈?qū)⑾鄳刂菩盘柼峁┲量尚D(zhuǎn)研磨輪14的電機 16并且通過控制線27將相應控制信號提供至可旋轉(zhuǎn)盤15的電機17，可實現(xiàn)以上設置。用于監(jiān)測的裝置還包括選擇設備7。可通過監(jiān)測器21的觸摸屏22輸入硅片1的高摻雜層的摻雜濃度，并且可通過將監(jiān)測器21耦合至選擇設備7的信號線觀，將該摻雜濃度提供至選擇設備7。選擇設備7配置來將中心波長W。選為具有輸入的摻雜濃度的硅片1 的高摻雜層的光吸收系數(shù)為最小值時的波長。在所示實施例中，選擇設備7包括存儲設備 8，其儲存有取決于摻雜濃度的吸收系數(shù)的數(shù)據(jù)。選擇設備7配置來使用存儲設備中儲存的數(shù)據(jù)來選擇中心波長W。。在所示實施例中，硅片1的高摻雜層包括摻雜濃度為N的硅，其中， 1 · IO19Cnr3彡N彡1 · IO2W3t5硅片1的高摻雜層可為η+-型傳導或者ρ+-傳導。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于減薄硅片的方法的流程圖。在步驟100中，根據(jù)以上所述的其中一個實施例，硅片附連至用于減薄硅片的裝置上。在步驟110中，輸入硅片的高摻雜層的摻雜濃度。在步驟120中，為硅片厚度設置預定厚度，并且在步驟130中，開始移除硅片的背面的至少一部分。在步驟140中，執(zhí)行以下處理以來自寬頻光源或者可調(diào)諧激光光源的相干光，照射至少一部分的硅片；接收由硅片反射的至少一部分的輻射；以及利用從由lD-se FD OCT 技術、lD-te FD OCT技術、lD-se TD OCT技術和lD_te TDOCT技術組成的組中選擇的技術對由硅片反射的輻射進行分析，進而確定硅片的厚度。寬頻光源或者可調(diào)諧激光光源在中心波長w。附近的帶寬b中，發(fā)射多個波長的相干光，其中，具有輸入的摻雜濃度的硅片的高摻雜層的光吸收系數(shù)為最小值時一波長位于該帶寬b中。在步驟150中，當硅片所確定的厚度達到預定厚度時，停止移除步驟。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)測至少在其背面具有高摻雜層的硅片的厚度的裝置，所述裝置包括-光源，其配置來發(fā)射多個波長的相干光，-測量頭，其配置來不接觸地鄰近包括從其上移除一部分的背面的硅片，并且配置來以多個波長的相干光照射至少一部分的硅片以及配置來接收由該硅片反射的至少一部分的輻射，-分光計，其配置來接收由硅片反射的至少一部分的輻射并且測量由硅片反射的輻射的局部強度作為波長的函數(shù)，-分束器，其耦合至測量頭、光源以及分光計。-評估設備，其配置來以利用光學相干斷層成像技術分析由硅片反射的輻射，進而確定硅片的厚度，其特征在于，光源被配置來發(fā)射多個波長的相干光，所述多個波長具有中心波長W。附近的帶寬b，帶寬b具有確定的限值，使得硅片的高摻雜層的光吸收系數(shù)為最小值時的波長位于該帶寬b中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，帶寬b具有確定的限值使得中心波長W。 作為硅片的高摻雜層的光吸收系數(shù)為最小值時的波長。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述裝置是用于在硅片背面研磨過程中監(jiān)測硅片的厚度的原位背面研磨裝置，并且，其特征在于，所述評估設備被配置來在硅片背面研磨過程中，通過分析由硅片反射的輻射來確定硅片厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的裝置，還包括用于輸入硅片的高摻雜層的摻雜濃度的輸入設備，其特征在于，所述裝置被配置來選擇中心波長w。作為具有輸入的摻雜濃度的硅片的高摻雜層的光吸收系數(shù)為最小值時的波長。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，還包括儲存有取決于摻雜濃度的吸收系數(shù)的數(shù)據(jù)的存儲設備，其特征在于，所述裝置被配置來利用存儲設備中儲存的數(shù)據(jù)來選擇中心波長W。。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的裝置，其特征在于，950nm^ wc ^ 1150nm,并且硅片的高摻雜層包括摻雜濃度為N的硅，其特征在于，1 · IO19CnT3彡N彡1 · 1021cm_3。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的裝置，其特征在于，光源為寬頻光源(光譜寬帶光源)或者可調(diào)諧激光光源。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，寬頻光源從由發(fā)光二極管、半導體超發(fā)光二極管(SLD)以及基于放大自發(fā)射(ASE)光源的光泵浦光纖組成的組中選擇，或者，其特征在于，可調(diào)諧激光光源從由光泵浦光子晶體激光器和半導體量子點可調(diào)諧激光器組成的組中選擇。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項所述的裝置，其特征在于，光學相干斷層掃描技術從由 lD-se FD OCT技術(一維空間編碼傅立葉域光學相干斷層掃描技術)和lD_te FD OCT技術(一維時間編碼傅立葉域光學相干斷層掃描技術)組成的組中選擇。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項所述的裝置，其特征在于，光學相干斷層掃描技術為 lD-te TD OCT技術(一維時間編碼時域光學相干斷層掃描技術)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項所述的裝置，其特征在于，光學相干斷層掃描技術為 lD-se TD OCT技術(一維空間編碼時域光學相干斷層掃描技術)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11任一項所述的裝置，其特征在于，分束器為光耦合器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，還包括-至少一個將測量頭耦合至光耦合器的第一光波導，-至少一個將光耦合器耦合至光源的第二光波導，-至少一個將光耦合器耦合至分光計的第三光波導。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13任一項所述的裝置，其特征在于，所述分光計包括配置來擴展由硅片反射的輻射的光譜分布的衍射光柵。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14任一項所述的裝置，還包括外殼，其中特征在于，至少測量頭設置于所述外殼中，并且，其特征在于，所述外殼包括對于光源的光可透的窗口。
16.一種用于減薄硅片的裝置，包括用于移除硅片的背面的至少一部分的系統(tǒng)以及根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，用于移除的系統(tǒng)包括可旋轉(zhuǎn)研磨輪和可旋轉(zhuǎn)盤，所述可旋轉(zhuǎn)盤被配置來固定硅片。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，還包括用于移除的系統(tǒng)的控制單元以及耦合單元， 其特征在于，所述耦合單元耦合至評估設備和控制單元，并且，其特征在于，當所確定的硅片厚度達到預定厚度時，所述控制單元被配置來停止所述用于移除的系統(tǒng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述耦合單元為原位背面研磨裝置的一部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述耦合單元為控制單元的一部分。
21.根據(jù)權(quán)利要求17至20任一項所述的裝置，其特征在于，控制單元包括配置來根據(jù)所確定的硅片厚度，調(diào)整可旋轉(zhuǎn)盤和/或可旋轉(zhuǎn)研磨輪的轉(zhuǎn)速的控制器。
22.一種用于監(jiān)測至少在其背面具有高摻雜層的硅片的厚度的方法，所述方法包括-以多個波長的相干光，照射至少一部分的硅片，所述多個波長具有中心波長W。附近的帶寬b。所述帶寬b具有確定的限值使得硅片的高摻雜層的光吸收系數(shù)為最小值時的一波長位于所述帶寬b中，-接收硅片所反射的至少一部分的輻射，以及-在移除硅片的背面的一部分期間，利用光學相干斷層成像技術分析由硅片反射的輻射，進而確定硅片的厚度。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，帶寬b具有確定的限值使得中心波長W。 作為硅片的高摻雜層的光吸收系數(shù)為最小值時的波長。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或者23所述的方法，還包括-提供根據(jù)權(quán)利要求16至22任一項所述的用于減薄硅片的裝置，-將硅片附連至用于減薄硅片的裝置上，-移除硅片的背面的至少一部分，以及-停止所述移除步驟，其特征在于，照射、接收和確定步驟至少在移除步驟期間進行。
25.根據(jù)權(quán)利要求22至M任一項所述的方法，其特征在于，以從寬頻光源或者可調(diào)諧激光光源發(fā)射出的相干光來照射硅片。
26.根據(jù)權(quán)利要求22至25任一項所述的方法，其特征在于，利用從由lD-seFDOCT技術(一維空間編碼傅立葉域光學相干斷層掃描技術)和lD-te FD OCT技術(一維時間編碼傅立葉域光學相干斷層掃描技術)組成的組中選擇的光學相干斷層掃描技術來確定硅片的厚度。
27.根據(jù)權(quán)利要求22至25任一項所述的方法，其特征在于，利用lD-teTD OCT技術 (一維時間編碼時域光學相干斷層掃描技術)的光學相干斷層掃描技術來確定硅片的厚度。
28.根據(jù)權(quán)利要求22至25任一項所述的方法，其特征在于，利用lD-seTD OCT技術 (一維空間編碼時域光學相干斷層掃描技術)的光學相干斷層掃描技術來確定硅片的厚度。
29.根據(jù)權(quán)利要求22至觀所述的方法，還包括 -輸入硅片的高摻雜層的摻雜濃度，以及-選擇中心波長W。作為具有輸入的摻雜濃度的硅片的高摻雜層的光吸收系數(shù)為最小值時的波長。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，其特征在于，用于硅片減薄的裝置包括儲存有取決于摻雜濃度的吸收系數(shù)的數(shù)據(jù)的存儲設備，其特征在于，使用所述存儲設備中儲存的數(shù)據(jù)來選擇中心波長W。。
31.根據(jù)權(quán)利要求22至30任一項所述的方法，其特征在于，利用發(fā)光二極管、半導體超發(fā)光二極管(SLD)、基于放大自發(fā)射(ASE)光源的光泵浦光纖、光泵浦光子晶體激光器和半導體量子點可調(diào)諧激光器來照射硅片的一部分。
32.根據(jù)權(quán)利要求22至31任一項所述的方法，其特征在于，950nm^ wc ^ 1150nm。
33.根據(jù)權(quán)利要求22至32任一項所述的方法，其特征在于，硅片的高摻雜層包括摻雜濃度為N的硅，其特征在于，1 · IO19CnT3彡N彡1 · ΙΟ21 3。
34.根據(jù)權(quán)利要求22至33任一項所述的方法，其特征在于，為硅片厚度設置第一預定厚度，并且，其特征在于，當所確定的硅片厚度達到所述第一預定厚度時，停止所述移除步馬聚ο
35.根據(jù)權(quán)利要求22至35任一項所述的方法，其特征在于，硅片具有有源器件區(qū)域和加強肋區(qū)域，所述有源器件區(qū)域具有多個在硅片的正面上形成的器件，所述正面與硅片的背面相對，并且，其特征在于，所述加強肋區(qū)域設置于硅片的外圓周邊緣上，并且，其特征在于，所述方法還包括以下步驟-為有源器件區(qū)域的厚度設置第二預定厚度， -移除有源器件區(qū)域的背面的至少一部分， -以相干光照射至少一部分的有源器件區(qū)域， -接收由有源器件區(qū)域反射的至少一部分的輻射，-利用光學相干斷層掃描技術分析由有源器件區(qū)域反射的輻射，進而確定有源器件區(qū)域的厚度，-當所確定的有源器件區(qū)域厚度達到所述第二預定厚度時，停止所述第二移除步驟。
36.根據(jù)權(quán)利要求34或者35所述的方法，其特征在于，在耦合單元中設置第一預定厚度和/或第二預定厚度。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，通過耦合單元的觸摸屏來設置第一預定厚度和/或第二預定厚度。
38.根據(jù)權(quán)利要求22至37任一項所述的方法，其特征在于，利用衍射光柵來擴展由硅片反射的輻射的光譜分布。
39.根據(jù)權(quán)利要求22至38任一項所述的方法，其特征在于，利用分光計中的光電探測器陣列，由硅片反射的輻射的局部強度I (λ)被作為波長的函數(shù)測量，并且根據(jù)測出的局部強度I(λ)，光譜I' (l/λ)作為反相波長的函數(shù)來計算。
40.根據(jù)權(quán)利要求22至39任一項所述的方法，其特征在于，根據(jù)所確定的硅片厚度，調(diào)整可旋轉(zhuǎn)盤和/或可旋轉(zhuǎn)研磨輪的轉(zhuǎn)速。
41.根據(jù)權(quán)利要求22至40任一項所述的方法，還包括以下步驟-在硅片的旋轉(zhuǎn)期間，于多個角位置的一個位置執(zhí)行移除、照射、接收和確定步驟，進而為所述旋轉(zhuǎn)的硅片確定多個已確定的厚度，-對比多個已確定的厚度中的至少兩個，以及-確定多個已確定的厚度中的至少兩個之間的差值是否超過預定差值。
42.利用根據(jù)權(quán)利要求1至15任一項所述的裝置，來監(jiān)測在背面研磨過程中至少在其背面具有高摻雜層的硅片的厚度，其特征在于硅片的高摻雜層包括摻雜濃度為N的硅，其特征在于，1 · IO19CnT3 彡 N 彡 1 · IO21CnT3。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于監(jiān)測至少在其背面具有高摻雜層的硅片的厚度的裝置。該裝置具有配置來發(fā)射多個波長的相干光的源。而且，該裝置還包括測量頭，其配置來鄰近硅片不接觸地定位并且配置來以相干光照射至少一部分的硅片以及接收由硅片反射的至少一部分的輻射。另外，該裝置還包括分光計、分束器和評估設備。評估設備被配置來利用光學相干斷層成像技術分析由硅片反射的輻射，進而確定硅片的厚度。在中心波長wc附近的帶寬b中發(fā)射多個波長的相干光。硅片的高摻雜層的光吸收系數(shù)為最小值時的波長位于該帶寬b中。
文檔編號H01L21/66GK102194724SQ201110066589
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月12日
發(fā)明者克里斯托夫·迪茨, 馬丁·舍恩萊伯 申請人:普雷茨特光電子有限公司