EP2331294A1 - Verfahren zum messen der dicke eines scheibenförmigen werkstücks - Google Patents

Verfahren zum messen der dicke eines scheibenförmigen werkstücks

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EP2331294A1
EP2331294A1 EP09778204A EP09778204A EP2331294A1 EP 2331294 A1 EP2331294 A1 EP 2331294A1 EP 09778204 A EP09778204 A EP 09778204A EP 09778204 A EP09778204 A EP 09778204A EP 2331294 A1 EP2331294 A1 EP 2331294A1
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Ingo Grotkopp
Jörn KANZOW
Jörg Meyer
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Dicke eines scheibenförmigen Werkstücks, das als Substrat für elektronische Bauelemente dient, umfassend die Schritte: Infrarotstrahlung wird auf die Werkstückoberseite gerichtet, wobei ein erster Strahlungsanteil an der Oberseite reflektiert wird und ein zweiter Strahlungsanteil die Werkstückdicke durchdringt, an der Werkstückunterseite reflektiert wird und wieder an der Werkstückoberseite austritt, der erste und der zweite Strahlungsanteil interferieren unter Bildung eines Interferenzmusters und anhand des Interferenzmusters wird die optische Werkstückdicke zwischen der Werkstückoberseite und der Werkstückunterseite bestimmt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass aus einer Messung der Intensität der von dem Werkstück reflektierten und/oder transmittierten Infrarotstrahlung unter Berücksichtung der optischen Werkstückdicke die mechanische Werkstückdicke ermittelt wird.

Description

Verfahren zum Messen der Dicke eines scheibenförmigen Werkstücks
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Dicke eines scheibenförmigen Werkstücks, das als Substrat für elektronische Bauelemente dient, umfassend die Schritte: Infrarotstrahlung wird auf die Werkstückoberseite gerichtet, wobei ein erster Strahlungsanteil an der Oberseite reflektiert wird und ein zweiter Strahlungsanteil die Werkstückdicke durchdringt, an der Werkstückunterseite reflektiert wird und wieder an der Werkstückoberseite austritt, der erste und der zweite Strahlungsanteil interferieren unter Bildung eines Interferenzmusters und, anhand des Interferenzmusters wird die optische Werkstückdicke zwischen der Werkstückoberseite und der Werkstückunterseite bestimmt.
Dünne scheibenförmige Werkstücke, beispielsweise Silizium-Wafer, werden üblicherweise in Doppelseiten- und Einseitenbearbeitungsmaschinen bearbeitet, beispielsweise geschliffen, geläppt, poliert („Haze Free Polishing" oder „Chemisch- Mechanisches Polieren") usw. Die Geometrie der dabei erzeugten Werkstücke ist von großer Bedeutung für den weiteren Einsatzzweck. So werden die fertig bearbeiteten Werkstücke häufig durch optische Abbildeverfahren mit integrierten Schaltungen versehen. Unerwünschte Dickenschwankungen der Werkstücke verringern die Abbildungsschärfe und damit die Qualität der integrierten Schaltungen.
Bislang findet eine Dickenmessung der Werkstücke erst nach der Bearbeitung in einer Doppelseitenbearbeitungsmaschine und/oder einer CMP-Maschine statt. Auf Grundlage des Messergebnisses werden Werkstücke bei einer unzulässigen Geometrieabweichung aussortiert. Diese Vorgehensweise führt aufgrund der Messung erst nach Abschluss der Bearbeitung zu unerwünschtem Ausschuss. Bekannte Verfahren zur Dickenmessung sind beispielsweise Lasertriangulations-, Ultraschall- und Wirbelstrommessverfahren. Diese Verfahren bieten jedoch für die in Rede stehenden dünnen scheibenförmigen Werkstücke keine ausreichende Genauigkeit. Genauere Messergebnisse bieten kapazitive Dickenmessverfahren. Diese sind jedoch teuer und empfindlich.
Für eine Online-Dickenmessung während oder kurz vor der Bearbeitung des Werkstücks kommt beispielsweise die Interferometrie in Frage. Dabei wird aus dem Interferenzmuster von durch ein zu vermessendes Werkstück reflektierter oder transmittierter elektromagnetischer Strahlung die optische Dicke des Werkstücks bestimmt, beispielsweise aus dem Abstand zweier Interferenzmaxima. Die optische Dicke ist das Produkt aus mechanischer Dicke und Brechungsindex des Werkstückmaterials. Unter Kenntnis des Brechungsindexes lässt sich aus der optischen Werksrückdicke also die mechanische Werkstückdicke berechnen. Der Brechungsindex wird dabei als für das jeweils zu vermessende Werkstückmaterial vorgegebene Konstante angenommen.
In der Praxis ist die auf diese Weise erreichbare Messgenauigkeit jedoch nicht immer ausreichend. So kommt es durch Materialschwankungen, beispielsweise Dotierungsschwankungen, des Werkstücks, beispielsweise eines Wafers, zu Schwankungen des Brechungsindexes.
Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem eine genauere Dickenmessung von dünnen scheibenförmigen Werkstücken möglich ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in abhängigen Ansprüchen sowie der Beschreibung und den Figuren. Für ein Verfahren der eingangs genannten Art löst die Erfindung die Aufgabe dadurch, dass aus einer Messung der Intensität der von dem Werkstück reflektierten und/oder transmittierten Infrarotstrahlung unter Berücksichtung der optischen Werkstückdicke die mechanische Werkstückdicke ermittelt wird.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass es beispielsweise aufgrund von Materialschwankungen zu Abweichungen des Brechungsindexes und dadurch zu einer Verfälschung der Dickenmessung kommen kann. Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass sich eine Änderung des Brechungsindexes auf den Reflexions- bzw. Absorptionsgrad des Werkstücks auswirkt und es somit bei verändertem Brechungsindex zu einer entsprechenden Änderung in der reflektierten bzw. transmittierten Strahlungsintensität kommt. Dieser Effekt wird erfindungsgemäß ausgenutzt, um bei der Bestimmung der mechanischen Werkstückdicke aus der ermittelten optischen Werkstückdicke Brechungsindexschwankungen zu kompensieren.
Abhängig von dem jeweiligen Material des Werkstücks kann dabei in den meisten Fällen ein Einfluss auf den Brechungsindex durch eine veränderte Absorption aufgrund veränderter Werkstückdicke vernachlässigt werden. Dies gilt insbesondere bei für Infrarotstrahlung hochtransparenten Werkstoffen, wie Silizium. Bei anderen Werkstoffen ist es möglich, dass sich bei einer Dickenänderung die Absorption des Werkstücks ebenfalls ändert. Dann kann der Brechungsindex ermittelt werden, indem die gemessene Intensität um einen im Rahmen einer Kalibrierung ermittelten, die veränderte Absorption anzeigenden Skalenfaktor korrigiert wird.
Erfindungsgemäß werden bei Schwankungen des Brechungsindexes zum Beispiel aufgrund von Dotierungsschwankungen im Vergleich zum Stand der Technik genauere Dickenmessung ermöglicht und so verbesserte Eigenschaften für das Aufbringen von integrierten Schaltungen oder einzelnen elektronischen Bauelementen erreicht.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden dünne scheibenförmige teiltransparente Werkstücke vermessen, die insbesondere zylindrisch bzw. kreisförmig ausgebildet sein können. Die Werkstücke können insbesondere eine Dicke von weniger als 1,5 mm besitzen. Die mechanische Werkstückdicke kann dabei als Quotient aus der optischen Werkstückdicke und dem Brechungsindex berechnet werden. Die Bestimmung der optischen Werkstückdicke zwischen der Werkstückoberseite und der Werkstückunterseite sowie eine gegebenenfalls erfolgende Bestimmung des Brechungsindexes kann jeweils unter Verwendung geeigneter Kalibrationskennlinien beziehungsweise geeigneter Kalibrationskennfelder erfolgen. Als Werkstückoberseite wird erfindungsgemäß die der einfallenden Strahlung zugewandte Seite des Werkstücks bezeichnet, während als Werkstückunterseite die der einfallenden Strahlung abgewandte Seite des Werkstücks bezeichnet wird. Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig von der Ausrichtung des Werkstücks im Raum bzw. von der Einfallrichtung der Infrarotstrahlung. Sie kann insbesondere auch in vertikaler Richtung von unten nach oben auf das Werkstück gerichtet werden.
Bei der erfindungsgemäß genutzten internen Interferometrie kann der zweite Strahlungsanteil die Werkstückdicke natürlich mehrfach durchlaufen und entsprechend mehrfach an der Unter- und gegebenenfalls Innenfläche der Oberseite reflektiert worden sein, bevor er wieder aus dem Werkstück austritt. Die Aufnahme des Interferenzmusters erfolgt insbesondere auf der der Werkstückoberseite zugewandten Seite. Dabei kann die Infrarotstrahlung beispielsweise in eine Glasfaser eingekoppelt werden und durch diese auf das Werkstück geleitet werden bzw. die von dem Werkstück kommende Strahlung kann von der Glasfaser aufge- nommen und einer Auswertung zugeführt werden. Für die Auswertung des Interferenzmusters kann beispielsweise ein geeigneter Detektor mit einer geeigneten Auswertelektronik vorgesehen sein.
Das scheibenförmige Werkstück kann Teil einer Sandwichstruktur sein, wobei dann die Werkstückunterseite die Grenzfläche zu der nächsten darunterliegenden Schicht bildet. Ebenso kann die Werkstückoberseite die Grenzfläche zu einer nächsten darüber liegenden Schicht sein. Das durch die Interferenz der Strahlungsanteile erzeugte Interferenzmuster kann beispielsweise ein Beugungsmuster oder auch ein beispielsweise spektral aufgefächertes Interferenzmuster analog zur Weißlichtinterferometrie sein. Auf die Art der Interferenz kommt es erfindungsgemäß nicht an.
Gemäß einer Ausgestaltung kann ein Infrarotstrahlungsspektrum auf die Werkstückoberseite gerichtet werden. Dieses Spektrum kann insbesondere senkrecht auf die Werkstückoberseite gerichtet werden. Es ist dann weiter möglich, die durch Interferenz der ersten und zweiten Strahlungsanteile entstandene Strahlung mittels eines Spektrometers, beispielsweise eines Gitterspektrometers, spektral zu analysieren. Bei dieser Ausgestaltung wird die an sich bekannte und in der Praxis bewährte Infrarotinterferometrie eingesetzt. Dabei können als Infrarotstrahlungsquellen zum Beispiel Infrarotlampen, insbesondere Infrarotglühlampen oder Infrarotgasentladungslampen verwendet werden. Dabei kommt es zur Interferenz der beiden Strahlungsanteile. Insbesondere ist für bestimmte Wellenlängen des Spektrums der durch die Werkstückdicke erzeugte Gangunterschied gerade so, dass destruktive oder konstruktive Interferenz auftritt. Dieses Interferenzmuster kann dann mittels eines Spektrometers spektral analysiert werden und ausgewertet werden. Beispielsweise aus dem Abstand zweier Maxima oder Minima kann die optische Werkstückdicke bestimmt werden. Selbstverständlich sind erfindungsgemäß auch andere Interferenzverfahren denkbar, beispielsweise mit Strahlung hoher Kohärenzlänge (zum Beispiel Laserstrahlung) und schrägem Strahlungseinfall.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann zur Messung der Intensität der von dem Werkstück reflektierten und/oder transmittierten Infrarotstrahlung die Intensität der durch Interferenz der ersten und zweiten Strahlungsanteile entstandenen Strahlung nach ihrer Reflexion an der Werkstückoberseite beziehungsweise nach ihrem Austritt aus der Werkstückoberseite gemessen werden. Bei dieser Ausgestaltung kann also die Intensitätsmessung auf derselben Seite erfolgen, auf der die beiden interferierenden Strahlungsanteile empfangen und ausgewertet werden. So kann in vorteilhafter Weise für die Intensitätsmessung und die Auswertung des Interferenzmusters dieselbe Messanordnung genutzt werden. Eine besonders hohe Genauigkeit kann erreicht werden, wenn zur Messung der Intensität ein Intensitätsunterschied zwischen zwei definierten Punkten des Interferenzmusters, beispielsweise einem Interferenzmaximum und einem Interferenzminimum, ermittelt wird. Das Minimum kann dabei insbesondere auch eine Intensität gleich Null aufweisen.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann ein dritter Strahlungsanteil an der Werkstückunterseite aus dem Werkstück austreten und zur Messung der Intensität der reflektierten und/oder transmittierten Infrarotstrahlung die Intensität des dritten Strahlungsanteils nach seinem Austritt aus dem Werkstück gemessen werden. Bei dieser Ausgestaltung wird also die Intensität der das Werkstück durchstrahlenden Strahlung aufgenommen und daraus auf den Reflektions- beziehungsweise Absorptionsgrad geschlossen. Diese Ausgestaltung bietet sich zum Beispiel an, wenn die Unterseite des Werkstücks von außen zugänglich ist und entsprechend durchgehende Strahlung aufgenommen werden kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann der Brechungsindex des Werkstücks bestimmt werden, und die mechanische Werkstückdicke unter Berücksichtung des ermittelten Brechungsindexes aus der optischen Werkstückdicke ermittelt werden. Der Brechungsindex kann beispielsweise aus einer den Brechungsindex in Abhängigkeit von der Intensität beziehungsweise dem Intensitätsunterschied der von dem Werkstück reflektierten und/oder transmittierten Infrarotstrahlung darstellenden Kennlinie ermittelt werden. Eine solche Kennlinie kann im Rahmen einer Kalibrierung erstellt werden. Es ist auch denkbar, die mechanische Werkstückdicke mittels eines Kennfelds zu ermitteln. Ein solches Kennfeld kann zum Beispiel die Werkstückdicke in Abhängigkeit von der Intensität beziehungsweise dem Intensitätsunterschied und dem Brechungsindex darstellen. Auch ein solches Kennfeld wird üblicherweise im Rahmen einer Kalibration erstellt. Der Einsatz von Kennlinien beziehungsweise Kennfeldern führt zu einer besonders einfachen Auswertung der aufgenommenen Strahlung.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann die Infrarotstrahlung lateral über die Werkstückoberseite geführt werden und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein mechanisches Werkstückdickenprofil ermittelt werden. Bei dieser Ausgestaltung wird also die Infrarotstrahlung nacheinander oder gleichzeitig über eine Vielzahl von in lateraler Richtung des Werkstücks hintereinander liegenden Orten auf der Werkstückoberseite gerichtet und für jeden dieser Orte die Dicke in der erfindungsgemäßen Weise ermittelt. Es wird also ein laterales Dickenprofil erstellt. Gemäß einer diesbezüglichen Ausgestaltung kann dabei die Infrarotstrahlung radial über die Werkstückoberseite geführt werden und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein radiales Werkstückdickenprofil ermittelt werden. Sofern von einer Rotationssymmetrie des Werkstücks ausgegangen werden kann, wird durch eine solche radiale Vermessung eine ausreichende Genauigkeit bei der Dickenmessung erreicht. Dabei ist es möglich die Infrarotstrahlung in radialer Richtung über die gesamte Werkstückoberfläche oder nur einen Teil, beispielsweise von dem Rand bis zum Mittelpunkt der Werkstückoberfläche, oder einen noch kleineren Bereich zu fuhren.
Gemäß einer besonders praxisgemäßen Ausgestaltung kann das Werkstück ein Wafer, insbesondere ein Silizium-Wafer, sein. Derartige Wafer oder Halbleiterscheiben werden in weiten Bereichen eingesetzt, um teils komplexe integrierte Schalrungen bereitzustellen. Die Werkstückgeometrie ist dabei aus den eingangs genannten Gründen für die Qualität der integrierten Schaltung von besonderer Bedeutung. Es sind aber auch andere scheibenförmige Werkstücke für integrierte Schaltungen oder einzelne elektronische Bauelemente denkbar. So kann das Werkstück zum Beispiel eine Saphirscheibe sein. Solche Substrate können beispielsweise mit einer Siliziumschicht versehen werden, so dass sie eine Sandwichstruktur bilden. Auf die Siliziumschicht kann dann beispielsweise mittels optischer Abbildeverfahren eine integrierte Schaltung oder ein einzelnes Bauelement, wie z.B. eine Diode, oder ähnliches aufgebracht werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Dicke eines Werkstücks während und/oder kurz vor einer Bearbeitung des Werkstücks in einer Doppelseitenbearbeitungsmaschine oder einer Einseitenbearbeitungsmaschine, beispielsweise einer Maschine zum Chemisch- Mechanischen Planarisieren oder Chemisch-Mechanischen Polieren, insbesondere während des Schleifens, Läppens und/oder Polierens des Werkstücks, bestimmt werden. Es ist dann weiter möglich, in Abhängigkeit von der ermittelten Dicke und/oder des ermittelten Dickenprofils die Parameter für die Bearbeitung des Werkstücks während einer Bearbeitung anzupassen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann also bei derartigen Bearbeitungsmaschinen eine Online- Dickenmessung und optional eine Online-Regelung der Bearbeitungsparameter in Abhängigkeit von der Dickenmessung so erfolgen, dass die Werkstückgeometrie optimiert wird. Insbesondere besteht bei solchen Maschinen in der Regel die Aufgabe, eine unerwünscht konkave oder unerwünscht konvexe Oberflächen- oder Dickenform durch die Bearbeitungsteller, beispielsweise Polierteller, zu vermeiden. Aufgrund der in derartigen Maschinen vorherrschenden rotierenden Bearbeitung kann davon ausgegangen werden, dass die Werkstücke im Wesentlichen rotationssymmetrisch sind, so dass auch gegebenenfalls auftretende Abweichungen von der vorgegebenen Geometrie rotationssymmetrisch sind. Eine erfindungsgemäße radiale Dickenmessung liefert somit in diesem Fall eine ausreichende Genauigkeit.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch:
Fig. 1 einen Aufbau zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 eine Skizze zur Veranschaulichung der Strahlengänge,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines zu vermessenden Werkstücks, und
Fig. 4 ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgenommenes radiales
Dickenprofil.
Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände. In Figur 1 ist ein scheibenförmiges Werkstück 10 für eine integrierte Schaltung, vorliegend ein Silizium- Wafer 10, dargestellt, dessen mechanische Dicke d gemessen werden soll. Eine Infrarotstrahlungsquelle 12, vorliegend eine Infrarotlampe 12, erzeugt Infrarotstrahlung 14, in dem dargestellten Beispiel ein Infrarotstrahlungsspektrum 14, also über einen bestimmten Wellenlängen- beziehungsweise Frequenzbereich verteilte Infrarotstrahlung. Durch einen Strahlteiler 16, beispielsweise einen halbdurchlässigen Spiegel 16, gelangt die durch eine Optik 18 fokussierte Infrarotstrahlung 14 unter senkrechtem Einfall auf die Oberseite 20 des Wafers 10.
Der Strahlengang beim Auftreffen auf den Wafer 10 ist in Fig. 2 genauer dargestellt. Demgemäß wird ein erster Strahlungsanteil 22 an der Werkstückoberseite 20 reflektiert und läuft senkrecht zur Oberseite 20 zurück. Weitere Strahlung 23 durchdringt die Werkstückdicke d, wird an der Werkstückunterseite 26 (teil-) reflektiert, durchläuft die Werkstückdicke d nochmals von der Unterseite 26 zu der Oberseite 20 und tritt zumindest teilweise als zweiter Strahlungsanteil 24 wieder an der Werkstückoberseite aus. Die die Werkstückdicke d von der Werkstückunterseite 26 zur Oberseite 20 zurück durchlaufende Strahlung 23 wird an der Oberseite 20 wiederum teilreflektiert, so dass ein weiterer Strahlungsanteil 30 die Werkstückdicke d wieder von der Oberseite 20 zur Werkstückunterseite 26 durchläuft, und so weiter. Diese Strahlengänge sind an sich bekannt. Da die Strahlung 23 an der Werkstückunterseite nur teilreflektiert wird, tritt bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ein dritter Strahlungsanteil 28 an der Werkstückunterseite 26 aus.
Der erste und zweite Strahlungsanteil 22, 24 (und gegebenenfalls weitere reflektierte Strahlungsanteile) treffen nach ihrer Reflexion bzw. nach ihrem Wiederaustritt aus dem Werkstück 10 erneut auf den Strahlteiler 16 und werden von diesem senkrecht abgelenkt und zu einem Spektrometer 32 geführt. In dem dargestellten Beispiel handelt es sich bei dem Spektrometer 32 um ein Gitterspekrometer 32. Durch dieses Spektrometer 32 wird die auf das Spektrometer 32 treffende Infrarotstrahlung 14 spektral aufgefächert, wie dies in Fig. 1 schematisch als Spektrum 34 dargestellt ist. In dem Spektrum 34 ist lediglich zur Veranschaulichung die Strahlungsintensität in beliebigen Einheiten über der Wellenlänge aufgetragen.
Der von dem Wafer 10 zurückkommende Teil der Infrarotstrahlung 14, insbesondere der erste und zweite Strahlungsanteil 22, 24 interferieren miteinander in ebenfalls an sich bekannter Weise. Je nach dem durch die Waferdicke d verursachten Gangunterschied der Strahlungsanteile 22, 24 kommt es zu konstruktiver oder destruktiver Interferenz. Ein entsprechendes Interferenzdiagramm ist in allgemeiner und schematischer Weise in Fig. 1 bei dem Bezugszeichen 36 dargestellt. In dem Interferenzdiagramm 36 ist wiederum die Intensität in beliebigen Einheiten über der Wellenlänge aufgetragen. Es ergibts sich ein Interferenzmuster 38. Durch eine Auswertung des Intensitätssignals in dem Interferenzdiagramm 36 wird die Dicke d des Werkstücks 10 bestimmt. Beispielsweise aus dem Abstand 40 zweier Interferenzmaxima kann in dem Fachmann an sich bekannter Weise die optische Werkstückdicke L als Produkt der mechanischen Werkstückdicke d und des Brechungsindexes des Wafers 10 ermittelt werden. Der Intensitätsunterschied 42 zwischen einem Interferenzmaximum und einem Interferenzminimum enthält eine Information über die Reflektivität des Wafers 10. Auf Grundlage des gemessenen Intensitätsunterschieds 42 kann beispielsweise anhand einer im Rahmen einer Kalibrierung erstellten Kennlinie der Brechungsindex des Wafers 10 bestimmt werden. Auf dieser Grundlage kann die mechanische Werksrückdicke d als Quotient aus der ermittelten optischen Werkstückdicke L und dem ebenfalls ermittelten Brechungsindex n berechnet werden.
Das beschriebene Verfahren kann dabei dazu genutzt werden, ein radiales Dickenprofϊl eines Werkstücks 10 zu erstellen, wie dies schematisch in Fig. 3 dargestellt ist. Demnach wird das Verfahren entlang einer radialen Linie 44, ausgehend von dem Mittelpunkt des zylindrischen und in der Draufsicht kreisförmigen Werkstücks 10 zum Rand des Werkstücks 10 hin sukzessive für die entlang der radialen Linie 44 angeordneten Oberflächenorte durchgeführt und so ein radiales Dickenprofil erstellt. Ein entsprechendes radiales Dickenprofil 46 ist in Fig. 4 dargestellt. In dem Diagramm ist die gemessene Werkstückdicke d in Mikrometer über dem Radius des Werkstücks 10 in Millimeter aufgetragen. Der Radius 0 bezeichnet den Mittelpunkt der Werkstückoberseite 20.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist im Vergleich zum Stand der Technik eine genauere Dickenmessung von scheibenförmigen Werkstücken 10, die als Substrat für elektronische Bauelemente dienen sollen, möglich.

Claims

Ansprüche:
1. Verfahren zum Messen der Dicke eines scheibenförmigen Werkstücks, das als Substrat für elektronische Bauelemente dient, umfassend die Schritte: a) Infrarotstrahlung (14) wird auf die Werkstückoberseite (20) gerichtet, wobei ein erster Strahlungsanteil (22) an der Oberseite (20) reflektiert wird und ein zweiter Strahlungsanteil (24) die Werkstückdicke (d) durchdringt, an der Werkstückunterseite (26) reflektiert wird und wieder an der Werkstückoberseite (20) austritt, b) der erste und der zweite Strahlungsanteil (22, 24) interferieren unter Bildung eines Interferenzmusters, c) anhand des Interferenzmusters wird die optische Werkstückdicke (L) zwischen der Werkstückoberseite (20) und der Werkstückunterseite (26) bestimmt, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt: aus einer Messung der Intensität der von dem Werkstück (10) reflektierten und/oder transmittierten Infrarotstrahlung (14) wird unter Berücksichtung der optischen Werkstückdicke (L) die mechanische Werkstückdicke (d) ermittelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Infrarotstrahlungsspektrum (14) auf die Werkstückoberseite (20) gerichtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Infrarotstrahlungsspektrum (14) senkrecht auf die Werkstückoberseite (20) gerichtet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Interferenz der Strahlungsanteile (22, 24) entstandene Strahlung mittels eines Spektrometers (32) analysiert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Intensität der von dem Werkstück (10) reflektierten und/oder transmittierten Infrarotstrahlung (14) die Intensität der durch Interferenz der ersten und zweiten Strahlungsanteile (22, 24) entstandenen Strahlung nach ihrer Reflexion an der Werkstückoberseite (20) bzw. nach ihrem Austritt aus der Werkstückoberseite (20) gemessen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Intensität der von dem Werkstück (10) reflektierten und/oder transmittierten Infrarotstrahlung (14) ein Intensitätsunterschied (42) zwischen zwei definierten Punkten des Interferenzmusters, insbesondere einem Interferenzmaximum und einem Interferenzminimum, ermittelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Strahlungsanteil (28) an der Werkstückunterseite (26) aus dem Werkstück (10) austritt und zur Messung der Intensität der von dem Werkstück (10) reflektierten und/oder transmittierten Infrarotstrahlung (14) die Intensität des dritten Strahlungsanteils (28) nach seinem Austritt aus dem Werkstück (10) gemessen wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechungsindex (n) des Werkstücks (10) bestimmt wird, und die mechanische Werkstückdicke (d) unter Berücksichtung des ermittelten Brechungsindexes (n) aus der optischen Werkstückdicke (L) ermittelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Brechungsindex (n) aus einer den Brechungsindex (n) in Abhängigkeit von der Intensität bzw. dem Intensitätsunterschied (42) der von dem Werkstück (10) reflektierten und/oder transmittierten Infrarotstrahlung (14) darstellenden Kennlinie ermittelt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Werkstückdicke (d) mittels eines Kennfelds ermittelt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotstrahlung (14) lateral über die Werkstückoberseite (20) geführt wird und mit dem Verfahren ein mechanisches Werkstückdickenprofil (46) ermittelt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (10) ein Wafer (10), insbesondere ein Silizium-Wafer (10), ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (10) eine Saphirscheibe ist.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (d) eines Werkstücks (10) während und/oder kurz vor und/oder kurz nach einer Bearbeitung des Werkstücks (10) in einer Einseiten- oder Doppelseitenbearbeitungsmaschine, insbesondere einer Maschine zum Chemisch-Mechanischen Planarisieren oder Chemisch-Mechanischen Polieren, bestimmt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der ermittelten Dicke (d) und/oder des ermittelten Dickenprofils die Parameter für die Bearbeitung des Werkstücks (10) angepasst werden.
EP09778204A 2008-10-01 2009-08-29 Verfahren zum messen der dicke eines scheibenförmigen werkstücks Withdrawn EP2331294A1 (de)

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DE102008049973 2008-10-01
PCT/EP2009/006275 WO2010037452A1 (de) 2008-10-01 2009-08-29 Verfahren zum messen der dicke eines scheibenförmigen werkstücks

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