ITBO20080694A1 - Metodo, stazione ed apparecchiatura per la misura ottica mediante interferometria dello spessore di un oggetto - Google Patents

Description

«METODO, STAZIONE ED APPARECCHIATURA PER LA MISURA OTTICA MEDIANTE INTERFEROMETRIA DELLO SPESSORE DI UN OGGETTO»

SETTORE DELLA TECNICA

La presente invenzione à ̈ relativa ad un metodo, una stazione ed una apparecchiatura per la misura ottica mediante interferometria dello spessore di un oggetto.

La presente invenzione trova vantaggiosa applicazione nella misura ottica mediante interferometria dello spessore di fette, o wafer, di materiale semiconduttore (tipicamente silicio), cui la trattazione che segue farà esplicito riferimento senza per questo perdere di generalità.

ARTE ANTERIORE

Una fetta di materiale semiconduttore viene lavorata ad esempio per ricavare nel materiale semiconduttore stesso dei circuiti integrati o altri componenti elettronici. Particolarmente quando la fetta di materiale semiconduttore à ̈ molto sottile, la fetta di materiale semiconduttore stessa viene applicata su di uno strato di supporto (tipicamente in materiale plastico o in vetro) che ha la funzione di conferire una maggiore robustezza meccanica e quindi una più facile manipolabilità.

Generalmente à ̈ necessario lavorare meccanicamente la fetta di materiale semiconduttore mediante rettifica e lucidatura per ottenere uno spessore uniforme e pari ad un valore desiderato; in questa fase di lavorazione meccanica della fetta di materiale semiconduttore à ̈ necessario misurare o tenere sotto controllo lo spessore per garantire di ottenere con precisione il valore desiderato.

Per misurare lo spessore di una fetta di materiale semiconduttore à ̈ noto utilizzare teste comparatrici con tastatori meccanici che toccano una superficie superiore della fetta di materiale semiconduttore in lavorazione. Questa tecnologia di misura può danneggiare la fetta di materiale semiconduttore durante la misura a causa del contatto meccanico con i tastatori meccanici, e non consente di misurare spessori molto sottili (tipicamente inferiori a 100 micron).

Per misurare lo spessore di una fetta di materiale semiconduttore à ̈ noto utilizzare sonde capacitive, induttive (a correnti parassite o altro), o a ultrasuoni. Queste tecnologie di misura sono del tipo senza contatto e quindi non danneggiano la fetta di materiale semiconduttore durante la misura e sono in grado di misurare lo spessore della fetta di materiale semiconduttore anche in presenza dello strato di supporto; tuttavia, queste tecnologie di misura hanno dei limiti sia nella dimensione misurabile (tipicamente non si riescono a misurare spessori inferiori ai 100 micron), sia nella massima risoluzione ottenibile (tipicamente non più piccola di 10 micron).

Per superare i limiti delle tecnologie di misura sopra descritte vengono utilizzate sonde ottiche a volte associate a misure interferometriche. Ad esempio, il brevetto US-A1-6437868 e la domanda di brevetto giapponese pubblicata JP-A-08-216016 descrivono apparecchiature per la misura ottica dello spessore di una fetta di materiale semiconduttore. Alcune delle apparecchiature note comprendono una sorgente di radiazioni infrarosse, uno spettrometro, ed una sonda ottica, la quale à ̈ collegata mediante fibre ottiche alla sorgente di radiazioni infrarosse ed allo spettrometro, viene disposta affacciata alla fetta di materiale semiconduttore da misurare, ed à ̈ provvista di lenti per focalizzare le radiazioni sulla fetta di materiale semiconduttore da misurare. La sorgente di radiazioni infrarosse emette un fascio di radiazioni infrarosse (generalmente con una lunghezza d’onda attorno a 1300 nm) a bassa coerenza, cioà ̈ che non à ̈ monofrequenza (frequenza unica e costante nel tempo), ma à ̈ composto da un certo numero di frequenze (tipicamente con lunghezze d’onda contenute in una cinquantina di nm attorno al valore centrale). Vengono utilizzate radiazioni infrarosse, in quanto i materiali semiconduttori attualmente utilizzati sono a base di silicio ed il silicio à ̈ sufficientemente trasparente alle radiazioni infrarosse. In alcune delle apparecchiature note, la sorgente di radiazioni infrarosse à ̈ costituita da un SLED (LED superluminescente o Superluminescent Light Emitting Device) che à ̈ in grado di emettere un fascio di radiazioni infrarosse avente una ampiezza di banda dell’ordine di grandezza di una cinquantina di nm attorno al valore centrale.

Tuttavia, anche utilizzando sonde ottiche associate a misure interferometriche del tipo sopra descritto non si riescono a misurare spessori inferiori a circa 10 micron, mentre l’industria dei semiconduttori richiede ormai la misura di spessori di pochi o pochissimi micron.

DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE

Scopo della presente invenzione à ̈ di fornire un metodo, una stazione ed una apparecchiatura per la misura ottica mediante interferometria dello spessore di un oggetto, i quali metodo, stazione ed apparecchiatura siano privi degli inconvenienti sopra descritti, e siano nel contempo di facile ed economica realizzazione.

Secondo la presente invenzione vengono forniti un metodo, una stazione ed una apparecchiatura per la misura ottica mediante interferometria dello spessore di un oggetto secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 Ã ̈ una vista schematica e con parti asportate per chiarezza di una apparecchiatura per la misura ottica mediante interferometria dello spessore di una fetta di materiale semiconduttore realizzata in accordo con la presente invenzione;

- la figura 2 Ã ̈ una vista schematica ed in sezione laterale della fetta di materiale semiconduttore durante la misura dello spessore;

- la figura 3 Ã ̈ una vista schematica e con parti asportate per chiarezza di una sorgente di radiazioni infrarosse della apparecchiatura della figura 1; e

- la figura 4 Ã ̈ una vista schematica e con parti asportate per chiarezza di una stazione per la misura ottica mediante interferometria dello spessore di una fetta di materiale semiconduttore realizzata in accordo con la presente invenzione.

FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE

Nella figura 1, con il numero 1 à ̈ indicata nel suo complesso una apparecchiatura per la misura ottica mediante interferometria dello spessore di un oggetto 2 costituito da una fetta di materiale semiconduttore. Secondo la forma di attuazione illustrata nella figura 1, la fetta 2 di materiale semiconduttore à ̈ applicata su di uno strato 3 di supporto (tipicamente in materiale plastico o in vetro) che ha la funzione di conferire una maggiore robustezza meccanica e quindi una più facile manipolabilità; secondo una diversa forma di attuazione non illustrata lo strato 3 di supporto non à ̈ presente.

L’apparecchiatura 1 comprende una sorgente 4 di radiazioni infrarosse, uno spettrometro 5, ed una sonda 6 ottica, la quale à ̈ collegata mediante fibre ottiche alla sorgente 4 di radiazioni infrarosse ed allo spettrometro 5, viene disposta affacciata alla fetta 2 di materiale semiconduttore da misurare, ed à ̈ provvista di lenti 7 per focalizzare le radiazioni sulla fetta 2 di materiale semiconduttore da misurare. Tipicamente, la sonda 6 ottica à ̈ disposta perpendicolare o leggermente angolata rispetto alla fetta 2 di materiale semiconduttore da misurare, come illustrato in figura. Secondo la forma di attuazione illustrata nella figura 1, à ̈ prevista una fibra 8 ottica che collega la sorgente 4 di radiazioni ad un accoppiatore 9 ottico, una fibra 10 ottica che collega l’accoppiatore 9 ottico allo spettrometro 5, ed una fibra 11 ottica che collega l’accoppiatore 9 ottico alla sonda 6 ottica. Le fibre ottiche 8, 10 e 11 possono far capo ad un circolatore, di per sé noto e non illustrato in figura 1, o ad altro dispositivo con la stessa funzione dell’accoppiatore 9. Secondo la forma di attuazione illustrata nella figura 1, lo spettrometro 5 comprende almeno una lente 12 che collima le radiazioni ricevute dalla fibra 10 ottica su di un difrattore 13 (tipicamente costituito da un reticolo), ed almeno una ulteriore lente 14 che focalizza le radiazioni riflesse dal difrattore 13 su di un rilevatore 15 di radiazioni (tipicamente costituito da un sensore “CCD†).

La sorgente 4 di radiazioni infrarosse emette un fascio di radiazioni infrarosse a bassa coerenza, cioà ̈ che non à ̈ monofrequenza (frequenza unica e costante nel tempo), ma à ̈ composto da un certo numero di frequenze. Vengono utilizzate radiazioni infrarosse, in quanto i materiali semiconduttori attualmente utilizzati sono a base di silicio ed il silicio à ̈ sufficientemente trasparente alle radiazioni infrarosse.

Secondo quanto illustrato nella figura 2 e quanto in generale noto, in uso la sonda 6 ottica emette un fascio di radiazioni I infrarosse, il quale incide sulla fetta 2 di materiale semiconduttore da misurare ed in parte (radiazioni R1 riflesse) viene riflesso verso la sonda 6 ottica da una superficie 16 esterna senza penetrare all’interno della fetta 2 di materiale semiconduttore ed in parte (radiazioni R2 riflesse) penetra all’interno della fetta 2 di materiale semiconduttore, e viene riflesso verso la sonda 6 ottica da una superficie 17 interna opposta alla superficie 16 esterna. E’ importante osservare che per comprensione nella figura 2 le radiazioni I incidenti e R riflesse sono rappresentate con un angolo diverso da 90° rispetto alla fetta 2 di materiale semiconduttore ma in realtà, come detto in precedenza, possono essere perpendicolari o sostanzialmente perpendicolari alla fetta 2 di materiale semiconduttore.

La sonda 6 ottica cattura sia le radiazioni R1 che sono state riflesse dalla superficie 16 esterna senza penetrare all’interno della fetta 2 di materiale semiconduttore, sia le radiazioni R2 che sono state riflesse dalla superficie 17 interna penetrando all’interno della fetta 2 di materiale semiconduttore. Come illustrato nella figura 2, le radiazioni R2, che sono state riflesse dalla superficie 17 interna penetrando all’interno della fetta 2 di materiale semiconduttore possono fuoriuscire dalla fetta 2 di materiale semiconduttore dopo una sola riflessione sulla superficie 17 interna, dopo due riflessioni successive sulla superficie 17 interna, o, più in generale, dopo un numero N di riflessioni successive sulla superficie 17 interna; ovviamente ad ogni riflessione sulla superficie 16 esterna una parte della radiazione R2 fuoriesce dalla fetta 2 di materiale semiconduttore finché l’intensità residua delle radiazioni R2 à ̈ praticamente nulla.

Come detto in precedenza, il fascio di radiazioni infrarosse à ̈ composto da radiazioni di diverse frequenze (cioà ̈ di diverse lunghezze d’onda). Tra queste radiazioni ci sarà sicuramente una radiazione la cui lunghezza d’onda à ̈ pari ad un multiplo intero del doppio dello spessore della fetta 2 di materiale semiconduttore da controllare; di conseguenza tale radiazione venendo riflessa dalla superficie 17 interna uscirà dalla fetta 2 di materiale semiconduttore in fase con l’omologa (intesa come della stessa lunghezza d’onda) della radiazione riflessa dalla superficie 16 esterna e quindi una volta sommata a quest’ultima determinerà un massimo di interferenza (interferenza costruttiva). Al contrario, la radiazione avente una lunghezza d’onda tale che il doppio dello spessore della fetta 2 di materiale semiconduttore da controllare à ̈ pari ad un multiplo dispari della semilunghezza d’onda, venendo riflessa dalla superficie 17 interna uscirà dalla fetta 2 di materiale semiconduttore in controfase con l’omologa (intesa come della stessa lunghezza d’onda) e quindi una volta sommata a quest’ultima determinerà un minimo di interferenza (interferenza distruttiva).

La composizione con interferenza delle radiazioni R1 e R2 riflesse viene catturata dalla sonda 6 ottica e viene convogliata allo spettrometro 5. Lo spettro rilevato dallo spettrometro 5 per ciascuna frequenza (cioà ̈ per ciascuna lunghezza d’onda) presenta una intensità diversa determinata dall’alternanza di interferenze costruttive e di interferenze distruttive. Una unità 18 di elaborazione riceve lo spettro dallo spettrometro 5 ed analizza lo spettro stesso tramite alcuni passaggi matematici, di per sé noti; in particolare, effettuando l’analisi di Fourier in funzione della frequenza e conoscendo il valore dell’indice di rifrazione del materiale semiconduttore l’unità 18 di elaborazione à ̈ in grado di determinare lo spessore della fetta 2 di materiale semiconduttore mediante opportune elaborazioni dell’analisi di Fourier dello spettro fornito dallo spettrometro 5.

Entrando maggiormente in dettaglio, nell’unità 18 di elaborazione lo spettro (funzione della lunghezza d'onda) viene normalizzato e mappato come una funzione dell'inverso della lunghezza d'onda. All’interno dello spettro così rielaborato l'interferenza delle radiazioni R1 ed R2 riflesse si sviluppa come una funzione sinusoidale (con alternanza di interferenze costruttive e distruttive); la frequenza di questa funzione sinusoidale à ̈ proporzionale alla lunghezza del cammino ottico attraverso lo spessore della fetta 2 di materiale semiconduttore attraversata dalla radiazione. Con una trasformata di Fourier sull'inverso della lunghezza d'onda, si ricava il valore del cammino ottico attraverso lo spessore della fetta 2 di materiale semiconduttore, e quindi lo spessore equivalente della fetta 2 di materiale semiconduttore (corrispondente alla metà di tale cammino ottico). Lo spessore reale della fetta 2 di materiale semiconduttore à ̈ facilmente ottenibile dividendo lo spessore equivalente della fetta 2 di materiale semiconduttore per l’indice di rifrazione del materiale semiconduttore della fetta 2 (a titolo di esempio all’incirca pari a 3,5 per il silicio).

Poiché, come detto sopra, il cammino ottico (e quindi lo spessore) à ̈ ricavato in base alla frequenza della funzione sinusoidale dell’inverso della lunghezza d’onda, il limite inferiore del valore dello spessore direttamente misurabile dipende dalla minima frequenza rilevabile nella banda delle radiazioni utilizzate.

Secondo quanto illustrato nella figura 3, la sorgente 4 di radiazioni comprende un emettitore 19 che emette un primo fascio di radiazioni a bassa coerenza composto da un certo numero di lunghezze d’onda comprese in una prima banda, un emettitore 20 che emette un secondo fascio di radiazioni a bassa coerenza composto da un certo numero di lunghezze d’onda comprese in una seconda banda diversa dalla prima banda, ed un commutatore 21 che abilita in alternativa l’impiego dell’emettitore 19 o dell’emettitore 20 in funzione dello spessore della fetta 2 di materiale semiconduttore. Secondo una preferita forma di attuazione, la sorgente 4 di radiazioni comprende un dispositivo convogliatore 22 ottico a fibre ottiche, il quale termina nella fibra 8 ottica ed à ̈ atto a convogliare i fasci di radiazioni emessi dai due emettitori 19 e 20 verso la fibra 8 ottica. Il dispositivo convogliatore 22 ottico può essere ad esempio realizzato mediante uno o più accoppiatori o circolatori di per sé noti ed in modo noto e qui non illustrato in dettaglio. Il commutatore può essere ad esempio realizzato mediante uno switch ottico che da una parte fa capo agli emettitori 19 e 20 e dall’altra alla fibra 8 ottica ovvero, come schematicamente illustrato in figura 3, come un dispositivo che accende alternativamente l’emettitore 19 o l’emettitore 20. In questa forma di attuazione, entrambi gli emettitori 19 e 20 sono sempre otticamente collegati alla fibra 8 ottica ed il commutatore 21 agisce solo sul comando elettrico degli emettitori 19 e 20 abilitando sempre un solo emettitore 19 o 20 alla volta mentre l’altro emettitore 20 o 19 rimane spento.

In altre parole, grazie all’azione del commutatore 21 la sorgente 4 di radiazioni emette in funzione dello spessore dell’oggetto 2 due diversi fasci di radiazioni presentanti bande differenziate. La prima banda del primo fascio di radiazioni emesso dall’emettitore 19 presenta un primo valore centrale maggiore rispetto ad un secondo valore centrale della seconda banda del secondo fascio di radiazioni emesso dall’emettitore 20. Il commutatore 21 abilita il primo emettitore 19 quando lo spessore dell’oggetto 2 à ̈ superiore ad una soglia predeterminata ed abilita il secondo emettitore 20 quando lo spessore dell’oggetto 2 à ̈ inferiore alla soglia predeterminata; in questo modo, viene utilizzato il primo fascio di radiazioni presentante la prima banda avente il primo valore centrale maggiore quando lo spessore dell’oggetto 2 à ̈ superiore alla soglia predeterminata e viene utilizzato il secondo fascio di radiazioni presentante la seconda banda avente il secondo valore centrale minore quando lo spessore dell’oggetto 2 à ̈ inferiore alla soglia predeterminata.

A titolo di esempio, quando la fetta 2 di materiale semiconduttore à ̈ costituita di silicio il valore centrale della prima banda à ̈ compreso tra 1200 nm e 1400 nm ed il valore centrale della seconda banda à ̈ compreso tra 700 nm e 900 nm; inoltre, in questo caso la soglia predeterminata à ̈ compresa tra 5 micron e 10 micron.

In base a considerazioni teoriche e a prove sperimentali si à ̈ evidenziato che diminuendo il valore centrale della banda di lunghezze d’onda del fascio di radiazioni I che incide sulla fetta 2 di materiale semiconduttore (cioà ̈ riducendo la lunghezza d’onda delle radiazioni I) à ̈ possibile diminuire in modo rilevante il limite definito dal minimo spessore misurabile. Ovviamente, la riduzione della lunghezza d’onda delle radiazioni I si scontra con il fatto che riducendo la lunghezza d’onda si riduce la trasparenza nel materiale semiconduttore e quindi si rende più difficoltosa la misura; di conseguenza, la riduzione della lunghezza d’onda delle radiazioni non può essere troppo rilevante.

La presente invenzione sfrutta il fatto che un materiale semiconduttore à ̈ completamente o quasi completamente opaco a radiazioni aventi lunghezze d’onda inferiori ad un certo valore minimo. Diminuendo la lunghezza d’onda la frazione di radiazione che entra nel materiale diminuisce, e diminuisce di conseguenza, a causa del fenomeno di assorbimento del materiale, lo spessore che la radiazione riesce ad attraversare. Tuttavia, quando lo spessore della fetta di silicio à ̈ inferiore a circa 10 micron la fetta di silicio stessa à ̈ sufficientemente trasparente a (ovvero attraversabile da) radiazioni aventi lunghezze d’onda inferiori fino a circa 600 nm.

Di conseguenza, quando lo spessore della fetta 2 di materiale semiconduttore à ̈ superiore alla soglia predeterminata viene utilizzato l’emettitore 19 che emette il primo fascio di radiazioni avente delle lunghezze d’onda maggiori; l’utilizzo del primo fascio di radiazioni avente delle lunghezze d’onda maggiori non à ̈ in alcun modo limitante rispetto al minimo spessore misurabile, in quanto tale utilizzo avviene solo quando lo spessore della fetta 2 di materiale semiconduttore à ̈ superiore alla soglia predeterminata. Quando lo spessore della fetta 2 di materiale semiconduttore à ̈ inferiore alla soglia predeterminata viene utilizzato l’emettitore 20 che emette il secondo fascio di radiazioni avente delle lunghezze d’onda minori; l’utilizzo del secondo fascio di radiazioni avente delle lunghezze d’onda minori (possibile solo in presenza di piccoli spessori della fetta 2 di materiale semiconduttore) permette di misurare degli spessori della fetta 2 di materiale semiconduttore molto ridotti rispetto a quando viene utilizzato il primo fascio di radiazioni avente delle lunghezze d’onda maggiore.

Il commutatore 21 può venire pilotato manualmente da un operatore che, ad esempio mediante una tastiera, segnala al commutatore 21 se lo spessore atteso della fetta 2 di materiale semiconduttore à ̈ maggiore o minore della soglia predeterminata e quindi segnala al commutatore 21 se abilitare l’emettitore 19 o l’emettitore 20. In alternativa, il commutatore 21 può venire pilotato automaticamente dalla unità 18 di elaborazione; in questo caso, il commutatore 21 potrebbe venire pilotato in modo empirico: l’unità 18 di elaborazione abilita l’emettitore 19 e verifica se riesce ad effettuare una stima affidabile dello spessore della fetta 2 di materiale semiconduttore, in caso affermativo e se lo spessore stimato della fetta 2 di materiale semiconduttore à ̈ superiore alla soglia predeterminata allora la misura à ̈ terminata, mentre in caso negativo e/o se lo spessore stimato della fetta 2 di materiale semiconduttore à ̈ inferiore (o anche prossimo) alla soglia predeterminata allora l’unità 18 di elaborazione abilita l’emettitore 20 (ovviamente disabilitando l’emettitore 19) e verifica se riesce ad effettuare una stima affidabile dello spessore della fetta 2 di materiale semiconduttore. Nel caso in cui sia possibile effettuare due stime affidabili dello spessore della fetta 2 di materiale semiconduttore utilizzando in successione i fasci di entrambi gli emettitori 19 e 20 (tipicamente quando lo spessore della fetta 2 di materiale semiconduttore à ̈ in un intorno della soglia predeterminata), lo spessore misurato della fetta 2 di materiale semiconduttore viene assunto pari ad una delle due stime oppure viene assunto pari ad una media (eventualmente pesata) tra le due stime.

A titolo di esempio, nella forma di attuazione illustrata nella figura 3 la sorgente 4 di radiazioni comprende due emettitori 19 e 20; ovviamente il numero degli emettitori può essere maggiore di due (tipicamente non superiore a tre o al massimo quattro). Ad esempio nel caso di tre emettitori vengono predeterminati due valori di soglia: quando lo spessore della fetta 2 di materiale semiconduttore à ̈ maggiore di una prima soglia predeterminata viene abilitato un primo emettitore che emette un primo fascio di radiazioni avente una prima banda maggiore, quando lo spessore della fetta 2 di materiale semiconduttore à ̈ compreso tra le due soglie predeterminate viene abilitato un secondo emettitore che emette un secondo fascio di radiazioni avente una seconda banda intermedia, e quando lo spessore della fetta 2 di materiale semiconduttore à ̈ inferiore di una seconda soglia predeterminata viene abilitato un terzo emettitore che emette un terzo fascio di radiazioni avente una terza banda minore.

Preferibilmente, ciascun emettitore 19 o 20 Ã ̈ costituito da un SLED (LED superluminescente o Superluminescent Light Emitting Device).

Secondo la forma di attuazione illustrata nella figura 3, à ̈ previsto l’utilizzo di una sola apparecchiatura 1 comprendente lo spettrometro 5, la sonda 6 ottica, e la sorgente 4 di radiazioni comprendente a sua volta i due emettitori 19 e 20 ed il commutatore 21 che abilitato in alternativa ed in funzione dello spessore della fetta 2 di materiale semiconduttore l’emettitore 19 o l’emettitore 20.

Secondo una diversa forma di attuazione illustrata nella figura 4, à ̈ prevista una stazione 23 di misura, la quale comprende due apparecchiature 1 distinte (indicate nella figura 4 con i numeri 1a ed 1b), ciascuna delle quali comprende un proprio spettrometro 5, una propria sonda 6 ottica, ed una propria sorgente 4 di radiazioni, ed il commutatore 21 che abilita in alternativa l’apparecchiatura 1a o l’apparecchiatura 1b in funzione dello spessore dell’oggetto 2. In questa forma di attuazione, una sorgente 4a di radiazioni della apparecchiatura 1a emette il primo fascio di radiazioni composto da un certo numero di lunghezze d’onda comprese nella prima banda mentre la sorgente 4b di radiazioni della apparecchiatura 1b emette il secondo fascio di radiazioni composto da un certo numero di lunghezze d’onda comprese nella seconda banda diversa dalla prima banda. Nella forma di attuazione illustrata nella figura 4, le due apparecchiature 1 possono anche essere sempre accese (in questo caso il commutatore 21 à ̈ assente): generalmente (cioà ̈ quando lo spessore della fetta 2 di materiale semiconduttore à ̈ lontano dalla soglia predeterminata) solo una delle due apparecchiature 1 fornisce una stima affidabile dello spessore della fetta 2 di materiale semiconduttore, mentre in casi particolari (cioà ̈ quando lo spessore della fetta 2 di materiale semiconduttore à ̈ in un intorno della soglia predeterminata) entrambe le apparecchiature 1 forniscono una stima affidabile dello spessore della fetta 2 di materiale semiconduttore; come detto in precedenza, in questa situazione lo spessore misurato della fetta 2 di materiale semiconduttore viene assunto pari ad una delle due stime oppure viene assunto pari ad una media (eventualmente pesata) tra le due stime.

L’esempio illustrato in figura 2 si riferisce al caso particolare di una singola fetta 2 di materiale semiconduttore applicata ad uno strato 3 di supporto. Tuttavia, il metodo, la stazione e l’apparecchiatura secondo la presente invenzione non si applicano solo al controllo dimensionale di pezzi di questi tipo, ma possono essere impiegati, ad esempio, per misurare lo spessore di una o più fette 2 di materiale semiconduttore e/o di strati di altro materiale presenti all’interno di una struttura multistrato di per sé nota.

L’apparecchiatura 1 o la stazione 23 sopra descritte presentano numerosi vantaggi in quanto sono di semplice ed economica realizzazione e soprattutto permettono di misurare spessori decisamente ridotti rispetto alle analoghe apparecchiature o stazioni note.

Claims (20)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1) Metodo per la misura ottica mediante interferometria dello spessore di un oggetto (2) presentante una superficie (16) esterna ed una superficie (17) interna opposta alla superficie (16) esterna; il metodo comprende le fasi di: emettere un fascio di radiazioni (I) a bassa coerenza composto da un certo numero di lunghezze d’onda comprese in una banda determinata mediante una sorgente (4) di radiazioni; fare incidere il fascio di radiazioni (I) sulla superficie (16) esterna dell’oggetto (2) mediante una sonda (6) ottica; raccogliere le radiazioni (R) che vengono riflesse dall’oggetto (2) mediante la sonda (6) ottica; analizzare mediante uno spettrometro (5) lo spettro della composizione con interferenza di radiazioni (R1) che vengono riflesse dalla superficie (16) esterna senza penetrare all’interno dell’oggetto (2) e di radiazioni (R2) che vengono riflesse dalla superficie (17) interna penetrando all’interno dell’oggetto (2); e determinare lo spessore dell’oggetto (2) in funzione dello spettro fornito dallo spettrometro (5); il metodo à ̈ caratterizzato dal fatto di comprendere l’ulteriore fase di utilizzare almeno due diversi fasci di radiazioni presentanti bande differenziate.
2. 2) Metodo secondo la rivendicazione 1 e comprendente le ulteriori fasi di: utilizzare un primo fascio di radiazioni composto da un certo numero di lunghezze d’onda comprese in una prima banda presentante un primo valore centrale quando lo spessore dell’oggetto (2) à ̈ superiore ad una soglia predeterminata; ed utilizzare un secondo fascio di radiazioni composto da un certo numero di lunghezze d’onda comprese in una seconda banda presentante un secondo valore centrale minore del primo valore centrale della prima banda quando lo spessore dell’oggetto (2) à ̈ inferiore alla soglia predeterminata.
3. 3) Metodo secondo la rivendicazione 2 e comprendente la ulteriore fase di utilizzare entrambi i fasci di radiazioni quando lo spessore dell’oggetto (2) à ̈ in un intorno della soglia predeterminata.
4. 4) Metodo secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui il valore centrale della prima banda à ̈ compreso tra 1200 nm e 1400 nm ed il valore centrale della seconda banda à ̈ compreso tra 700 nm e 900 nm.
5. 5) Metodo secondo la rivendicazione 2, 3 o 4, in cui la soglia predeterminata à ̈ compresa tra 5 micron e 10 micron.
6. 6) Metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5 e comprendente l’ulteriore fase di utilizzare i due diversi fasci di radiazioni presentanti bande differenziate in alternativa ed in funzione dello spessore dell’oggetto (2).
7. 7) Metodo secondo la rivendicazione 6 e comprendente l’ulteriore fase di utilizzare una sola apparecchiatura (1) comprendente lo spettrometro (5), la sonda (6) ottica, e la sorgente (4) di radiazioni, la quale comprende a sua volta: un primo emettitore (19) che emette un primo fascio di radiazioni composto da un certo numero di lunghezze d’onda comprese in una prima banda; un secondo emettitore (20) che emette un fascio di radiazioni composto da un certo numero di lunghezze d’onda comprese in una seconda banda diversa dalla prima banda; ed un commutatore (21) che abilita in alternativa l’impiego del primo emettitore (19) o del secondo emettitore (20) in funzione dello spessore dell’oggetto (2).
8. 8) Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui i due emettitori sono otticamente collegati ad una stessa fibra (8) ottica ed il commutatore (21) à ̈ atto ad abilitare in alternativa l’impiego del primo emettitore (19) o del secondo emettitore (20) in funzione dello spessore dell’oggetto (2).
9. 9) Metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6 e comprendente l’ulteriore fase di utilizzare due apparecchiature (1) distinte ed indipendenti, ciascuna delle quali comprende un proprio spettrometro (5), una propria sonda (6) ottica, ed una propria sorgente (4) di radiazioni.
10. 10) Metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9, in cui l’oggetto (2) à ̈ una fetta di materiale semiconduttore.
11. 11) Metodo secondo la rivendicazione 10, in cui l’oggetto (2) à ̈ una fetta di silicio.
12. 12) Metodo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 11, in cui il fascio di radiazioni (I) incide perpendicolarmente sulla superficie (16) esterna dell’oggetto (2).
13. 13) Stazione (23) per la misura ottica mediante interferometria dello spessore di un oggetto (2) presentante una superficie (16) esterna ed una superficie (17) interna opposta alla superficie (16) esterna; la stazione (23) comprende almeno due apparecchiature (1), ciascuna delle quali comprende a sua volta: una sorgente (4) di radiazioni che emette un fascio di radiazioni (I) a bassa coerenza composto da un certo numero di lunghezze d’onda comprese in una banda determinata; uno spettrometro (5) che analizza lo spettro della composizione con interferenza di radiazioni (R1) che vengono riflesse dalla superficie (16) esterna senza penetrare all’interno dell’oggetto (2) e di radiazioni (R2) che vengono riflesse dalla superficie (17) interna penetrando all’interno dell’oggetto (2); una sonda (6) ottica, la quale à ̈ collegata mediante fibre (8, 10, 11) ottiche alla sorgente (4) di radiazioni ed allo spettrometro (5) e viene disposta affacciata all’oggetto(2) da misurare per indirizzare il fascio di radiazioni (I) emesso dalla sorgente (4) di radiazioni verso la superficie (16) esterna dell’oggetto (2) e per raccogliere le radiazioni (R) che vengono riflesse dall’oggetto (2); ed una unità (18) di elaborazione che calcola lo spessore dell’oggetto (2) in funzione dello spettro fornito dallo spettrometro (5); la stazione (23) à ̈ caratterizzata dal fatto che: una prima sorgente (4a) di radiazioni di una prima apparecchiatura (1a) emette un fascio di radiazioni composto da un certo numero di lunghezze d’onda comprese in una prima banda e presentante un primo valore centrale; ed una seconda sorgente (4b) di radiazioni di una seconda apparecchiatura (1b) emette un fascio di radiazioni composto da un certo numero di lunghezze d’onda comprese in una seconda banda diversa dalla prima banda e presentante un secondo valore centrale minore del primo valore centrale della prima banda.
14. 14) Stazione (23) secondo la rivendicazione 13 e comprendente un commutatore (21) che attiva la prima apparecchiatura (1a) quando lo spessore dell’oggetto (2) à ̈ superiore ad una soglia predeterminata ed attiva la seconda apparecchiatura (1b) quando lo spessore dell’oggetto (2) à ̈ inferiore alla soglia predeterminata.
15. 15) Stazione (23) secondo la rivendicazione 13 o 14, in cui viene utilizzata la misura dello spessore dell’oggetto (2) fornita dalla prima apparecchiatura (1a) quando lo spessore dell’oggetto (2) à ̈ superiore ad una soglia predeterminata e viene utilizzata la misura dello spessore dell’oggetto (2) fornita dalla seconda apparecchiatura (1b) quando lo spessore dell’oggetto (2) à ̈ inferiore alla soglia predeterminata.
16. 16) Stazione (23) secondo la rivendicazione 15, in cui vengono utilizzate le due misure fornire da entrambe le apparecchiature (1) quando lo spessore dell’oggetto (2) à ̈ in un intorno della soglia predeterminata.
17. 17) Stazione (23) secondo una delle rivendicazioni da 13 a 16, in cui la sonda (6) ottica à ̈ disposta perpendicolare all’oggetto(2) da misurare.
18. 18) Apparecchiatura (1) per la misura ottica mediante interferometria dello spessore di un oggetto (2) presentante una superficie (16) esterna ed una superficie (17) interna opposta alla superficie (16) esterna; l’apparecchiatura (1) comprende: una sorgente (4) di radiazioni che emette un fascio di radiazioni (I) a bassa coerenza composto da un certo numero di lunghezze d’onda comprese in una banda determinata; uno spettrometro (5) che analizza lo spettro della composizione con interferenza di radiazioni (R1) che vengono riflesse dalla superficie (16) esterna senza penetrare all’interno dell’oggetto (2) e di radiazioni (R2) che vengono riflesse dalla superficie (17) interna penetrando all’interno dell’oggetto (2); una sonda (6) ottica, la quale à ̈ collegata mediante fibre (8, 10, 11) ottiche alla sorgente (4) di radiazioni ed allo spettrometro (5) e viene disposta affacciata all’oggetto (2) da misurare per indirizzare il fascio di radiazioni (I) emesso dalla sorgente (4) di radiazioni verso la superficie (16) esterna dell’oggetto (2) e per raccogliere le radiazioni (R) che vengono riflesse dall’oggetto (2); ed una unità (18) di elaborazione che calcola lo spessore dell’oggetto (2) in funzione dello spettro fornito dallo spettrometro (5); l’apparecchiatura (1) à ̈ caratterizzata dal fatto che la sorgente (4) di radiazioni comprende: un primo emettitore (19) che emette un fascio di radiazioni a bassa coerenza composto da un certo numero di lunghezze d’onda comprese in una prima banda presentante un primo valore centrale; almeno un secondo emettitore (20) che emette un fascio di radiazioni a bassa coerenza composto da un certo numero di lunghezze d’onda comprese in una seconda banda diversa dalla prima banda e presentante un secondo valore centrale minore del primo valore centrale della prima banda; ed un commutatore (21) che abilita in alternativa ed in funzione dello spessore dell’oggetto (2) l’impiego del primo emettitore (19) o del secondo emettitore (20).
19. 19) Apparecchiatura (1) secondo la rivendicazione 18, in cui il commutatore (21) abilita l’impiego del primo emettitore (19) quando lo spessore dell’oggetto (2) à ̈ superiore ad una soglia predeterminata ed abilita l’impiego del secondo emettitore (20) quando lo spessore dell’oggetto (2) à ̈ inferiore alla soglia predeterminata.
20. 20) Apparecchiatura (20) secondo la rivendicazione 18 o la rivendicazione 19, in cui la sonda (6) ottica à ̈ disposta perpendicolare all’oggetto(2) da misurare.