[发明专利]用于监测硅片的厚度的装置和方法以及用于硅片减薄的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于监测硅片的厚度的装置和方法，特别是一种至少在其背面具有高掺杂层的硅片，以及用于硅片减薄的装置。

背景技术

专利US 6,368,881 B1中公开了一种用于在背面研磨过程中控制半导体晶片的厚度的方法和装置。在背面研磨过程中，对硅片厚度采用光学测量，以确定研磨过程的端点。

此外，该方法可用来确定半导体是否发生楔入(wedging)，并且如果发生楔入，则提供矫正信息到减薄装置，使得能对研磨表面进行调整以减少或消除楔入。

然而，由于低对比度干扰信号的缘故，该方法和装置并不适合可靠地测量至少在其背面具有高掺杂层的硅片的厚度。因此，最好提供一种用于监测至少在其背面具有高掺杂层的硅片的厚度的装置和方法，其提供对比度足够高的干扰信号。

发明内容

本发明提供用于监测至少在其背面具有高掺杂层的硅片的厚度的装置。

位于硅片背面的高掺杂层可从背面的最外层表面延伸至硅片体内或者可完全设置于硅片体内的背面的近表面区域中。

在一个实施例中，除了从背面的最外层表面延伸至硅片体内或者完全设置于硅片体内的背面的近表面区域中之外，高掺杂层还可侧向地在硅片的整个背面上延伸。该高掺杂硅层可形成定位于硅片中的器件结构的触点的一部分。例如，高掺杂层可形成用于诸如MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的纵向晶体管的漏极触点的一部分。

该装置包括配置来发射多个波长的相干光的光源。而且，该装置包括测量头，其配置来不接触地定位在邻近包括从其上移除至少一部分的背面的硅片，并且配置来以多个波长的相干光照射至少一部分的硅片以及配置来接收由该硅片反射的至少一部分的辐射。测量头可位于邻近硅片的背面或邻近与其背面相对的硅片的正面。此外，该装置包括配置来接收由硅片反射的至少一部分的辐射并且测量由硅片反射的辐射的局部强度以用作波长的函数的分光计、耦合至该测量头、该光源和分光计用于将多个波长的相干光引导至该测量头以及将所接收的辐射引导至该分光计的电子分束器以及一评估设备。该评估设备配置来通过利用光学相干层析成像过程(optical coherence tomography process)分析由硅片反射的辐射以确定硅片的厚度。上述光源配置来发射多个波长的相干光，该多个波长具有中心波长w_c附近的带宽b，其中，带宽b具有确定的限值使得硅片的高掺杂层的光吸收系数为最小值时的波长位于该带宽b中。

根据本发明的用于监测的装置可通过包含硅片的高掺杂层的光吸收系数为最小值时在宽波段b中的波长来提供穿过硅片并被硅片的第二表面反射的光，该硅片具有足够高的强度以便随着该光由比硅片的第二表面更加靠近测量头的第一表面反射来产生高对比度干扰信号。随着掺杂(物)浓度的增加，高掺杂硅的光吸收系数显著增大。因此，其独特优势在于包含硅片的高掺杂层的光吸收系数为最小值时的波长。因此，该装置能对至少在其背面具有高掺杂层的硅片实现可靠监测，特别是厚度在50μm以上的硅片。

在一个实施例中，带宽b具有确定的限值使得中心波长w_c为硅片的高掺杂层的光吸收系数为最小值时的波长。由于在带宽b中是以最高强度来发射中心波长w_c，这可能会进一步提高穿过硅片的光的强度。

在另一个实施例中，该装置为用于在硅片背面研磨过程中监测至少在其背面具有高掺杂硅层的硅片的厚度的原位背面研磨装置，并且评估设备配置来至少在硅片背面研磨过程中，通过分析由硅片反射的辐射来确定硅片厚度。本实施例较好地提供了一种在背面研磨过程中高精度地、可靠地测量硅片的厚度的背面研磨加工(过程)监测器。对于将要被分为多个具有集成电路的半导体芯片以改善半导体芯片的光亮度和致密性(尺寸大小)以及降低半导体器件(例如电力半导体器件)的导通电阻(on-state resistance)的硅片来说，降低其厚度尤其重要。

该装置还可包括用于输入硅片的高掺杂层的掺杂(物)浓度的输入设备并且该装置可配置来选择中心波长w_c作为具有输入的掺杂浓度的硅片的高掺杂层的光吸收系数为最小值时的波长。

该装置还可包括储存有取决于掺杂浓度的硅吸收系数的数据的存储设备，并且该装置可配置来利用存储设备中储存的数据来选择中心波长w_c。