-
Die
Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Dickenmessung, insbesondere
zur Verwendung bei Nassschleifprozessen, sowie ein Verfahren zur Dickenmessung.
-
Aus
der
US 6,768,552 B2 sind
eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Dickenmessung unter Verwendung
von optischen Messprinzipien, insbesondere der Interferometrie,
bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung ist ein Messkopf mit einem
optischen System ausgestattet, das eine gezielte Beaufschlagung
des zu vermessenden Objekts mit einem Messlichtstrahl, insbesondere
Laserlicht, ermöglicht und die durch Reflexion hervorgerufene
Signalantwort zu einer Auswerteeinrichtung überträgt.
Der Messlichtstrahl durchtritt hierbei einen Luftspalt und einen
Flüssigkeitsfilm, bevor er auf das Messenobjekt auftrifft.
Durch Interferenz der vom Messobjekt reflektierten Lichtwellen mit
Lichtwellen, die in ein Referenzsystem eingekoppelt wurden, kann
eine Dicke einer auf dem Körper aufgebrachten, optisch
transparenten Schicht oder die Dicke eines optisch transparenten
Körpers bestimmt werden. Anwendung findet eine derartige
Vorrichtung und ein damit durchzuführendes Verfahren beispielsweise
bei der Produktion von Halbleitern, bei denen die Einhaltung von
engen Toleranzen für die Dicke von Wafern oder darauf aufgebrachten
Schichten eine wesentliche Rolle für die Ausbeute beim
Produktionsprozess spielt.
-
Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren
zur Dickenmessung bereitzustellen, die in einfacher Weise in einen Produktionsprozess
integrierbar sind.
-
Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen,
dass ein Austrittsbereich eines Messlichtstrahls flüssigkeitsdicht
ausgebildet ist. Dies ermöglicht ein zumindest teilweises
Eintauchen der Messvorrichtung in einen auf dem Messobjekt ausgebildeten
Flüssigkeitsfilm, dabei erfolgt die optische Dickenmessung
durch den Flüssigkeitsfilm hindurch. Somit wird die Anzahl
von optischen Grenzflächen verringert, weil für
den Messvorgang keine Grenzfläche zwischen Luft und Flüssigkeit
berücksichtigt werden muss. Zudem werden durch das bereichsweise Eintauchen
der Messvorrichtung in den Flüssigkeitsfilm optische Abbildungsfehler
vermieden, die zu einer Beeinträchtigung der Messgenauigkeit
führen könnten. Insbesondere bleiben Effekte wie
Schwingungen an der Oberfläche des Flüssigkeitsfilms,
wie sie insbesondere bei der Durchführung des Messverfahrens
während eines Prozessschrittes auftreten können,
ohne negativen Einfluss auf das Messverfahren, da keine Messung
durch eine Luft-Wasser-Grenzfläche hindurch erfolgt. Bewegungen
im Flüssigkeitsfilm spielen aufgrund des Eintauchens der
Messvorrichtung in den Flüssigkeitsfilm keine oder lediglich
eine zu vernachlässigende Rolle für die Genauigkeit
des optischen Messverfahrens.
-
Bei
der Herstellung von Halbleiterbauteilen werden Trägersubstrate,
insbesondere Siliziumwafer, in einem Herstellungsprozess mittels
verschiedener Prozessschritte in ihren Eigenschaften modifiziert.
Vor dem Beginn, während oder nach einem solchen Herstellungsprozess
kann insbesondere vorgesehen werden, eine Dicke des Trägersubstrats
zu reduzieren. Dies kann beispielsweise durch einen Materialabtrag
mittels Schleifen, insbesondere durch Nassschleifen, erfolgen. Dabei
muss die Dicke des Trägersubstrats in regelmäßigen
Abständen überprüft werden, um ein Einhalten
der gewünschten Zieldicke zu gewährleisten. Eine
Anwendung des Verfahrens für andere Nassprozesse wie Ätzprozesse
oder Beschichtungsprozesse ist ebenfalls denkbar.
-
Für
eine robuste Dickenmessung wird erfindungsgemäß der
Flüssigkeitsfilm zwischen dem Messkopf und dem Messobjekt
aufgebaut, durch den hindurch die gewünschte Dicke ermittelt
werden kann. Besonders vorteilhaft kann die erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Prozesskontrolle während eines Prozessschritts,
bei dem eine Prozessflüssigkeit eingesetzt wird, erfolgen,
da zur Durchführung der Messung keine vollständige
Entfernung der Prozessflüssigkeit notwendig ist. Die beim
Herstellungsprozess verwendete Prozessflüssigkeit kann
entweder für die Bildung des Flüssigkeitsfilms
zwischen Messvorrichtung und Messobjekt genutzt werden oder sie wird
durch Zuführung einer anderen Flüssigkeit verdrängt.
-
Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann entweder
direkt während des Nassschleifvorgangs oder in Bearbeitungspausen
zwischen mehreren, aufeinanderfolgenden Nassschleifvorgängen eine
Dickenmessung vorgenommen werden, ohne dass hierzu eine Trocknung
des Substrats notwendig wäre. Somit ermöglicht
die erfindungsgemäße Vorrichtung eine deutliche
Beschleunigung der Dickenmessung während dieses Produktionsschritts.
Zudem kann durch die Möglichkeit zur häufigen
Dickenmessung ein verbessertes Produktionsergebnis erreicht werden.
-
In
Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eine Flüssigkeitszuführung
zur Ausbildung eines Flüssigkeitsfilms zwischen der Messvorrichtung
und dem Messobjekt vorgesehen. Durch die bereitgestellte Flüssigkeit
werden Schmutzpartikel von der Oberfläche des Messobjekts
verdrängt, die die Messgenauigkeit beeinträchtigen
könnten.
-
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein optisches
System für eine Dickenmessung durch den zwischen Messvorrichtung und
Messobjekt ausgebildeten Flüssigkeitsfilm eingerichtet
ist. Die Auslegung des optischen Systems ist auf eine Dickenmessung
durch einen Fluidfilm zwischen Messvorrichtung und Messobjekt hin
optimiert.
-
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Messkopf
wenigstens teilweise in einem Gehäuse aufgenommen ist und
eine optisch transparente Abdeckplatte flüssigkeitsdicht
am Messkopf und/oder am Gehäuse angeordnet ist. Der Messkopf
kann als eigenständige Einheit ausgebildet sein, die die
zur Durchführung des Messverfahrens notwendigen optischen
Komponenten enthält. Der Messkopf kann mit Hilfe des Gehäuses
im Bereich des Austritts des Messlichtstrahls flüssigkeitsdicht gegenüber
der für die Messung verwendeten Flüssigkeit abgeschottet
werden. Die Abdeckplatte dient als Durchtrittsfenster für
den Messlichtstrahl und gewährleistet die gewünschte
Abschottung des Messkopf von der Flüssigkeit. Vorzugsweise
handelt es sich bei der Abdeckplatte um eine Planparallelplatte aus
Glas oder Kunststoff, die zumindest bereichsweise derart am Messkopf
anliegt, dass eine abdichtende Wirkung erzielt wird.
-
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse
wenigstens einen Flüssigkeitseinlass und wenigstens einen
Flüssigkeitsauslass zur Bereitstellung des Flüssigkeitsfilms aufweist.
Durch eine geeignete Anordnung des Flüssigkeitsauslasses
wird erreicht, dass Verschmutzungen auf der Oberfläche
des Messobjekts aus dem Messbereich des Messkopfs weggespült
werden, um somit eine zuverlässige Dickenmessung zu erreichen.
Zudem wird durch die Zuführung von Flüssigkeit
durch das Gehäuse hindurch eine unerwünschte Anhaftung
des Gehäuses auf dem Messobjekt verhindert, um nach Durchführung
der Messung ein rasches Entfernen des Messkopf zu ermöglichen.
-
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Messkopf
mit dem Gehäuse wenigstens einen Hohlraum begrenzt, der
flüssigkeitsdurchströmbar ist. Hierdurch wird
ein einfacher und kompakter Aufbau des Gehäuses gewährleistet, der
Hohlraum dient als Flüssigkeitsführung zwischen dem
Flüssigkeitseinlass und dem Flüssigkeitsauslass.
-
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse
einen Wandabschnitt aufweist, der mit wenigstens einer Ausnehmung
versehen ist, die als Durchtritt für einen vom Messkopf
abgebaren Messlichtstrahl und/oder als Flüssigkeitsauslass
für die Flüssigkeit dient. Eine Außenfläche
des Wandabschnitts ist während des Messvorgangs unmittelbar
benachbart zur Oberfläche des Messobjekts angeordnet. Die
Ausnehmung im Wandabschnitt ermöglicht entweder einen ungestörten
Durchtritt des Messlichtstrahls, der vom Messkopf auf das Objekt
abgegeben wird, und/oder dient als Flüssigkeitsauslass
zwischen das Gehäuse und das Messobjekt und kann kommunizierend
mit dem Hohlraum und dem Flüssigkeitseinlass verbunden
sein. Wenn sowohl der Messlichtstrahl des Messkopfs als auch die über
den Flüssigkeitseinlass zur Verfügung gestellte
Flüssigkeit durch die Ausnehmung hindurchtreten, so wird
der optische Weg zwischen Messkopf und Messobjekt ständig
mit frischer, verunreinigungsfreier Flüssigkeit versorgt,
wodurch eine hohe Messgenauigkeit gewährleistet ist.
-
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Hohlraum zumindest
im Wesentlichen ringförmig gestaltet, so dass eine zumindest
teilweise Umströmung eines Abschnitts des Messkopfs mit
Flüssigkeit gewährleistbar ist. Durch die ringförmige
Gestaltung des Hohlraumes kann die über den Flüssigkeitseinlass
zuströmende Flüssigkeit gleichmäßig
im Gehäuse verteilt werden. Ausgehend vom Hohlraum kann die
Flüssigkeit über eine oder mehrere Ausnehmungen
in Richtung des Messobjekts abströ men. Dies ermöglicht
einen im Wesentlichen turbulenzfreien Flüssigkeitsstrom,
wodurch der Einfluss der strömenden Flüssigkeit
auf das Messergebnis reduziert wird. Vorzugsweise ist das Volumen
des Hohlraums um ein Vielfaches größer als das
Volumen der während des Messzeitraums durch die Ausnehmung
bzw. Ausnehmungen ausströmenden Flüssigkeit, so
dass eine Strömungsberuhigung der Flüssigkeit
im Hohlraum stattfinden kann.
-
Ergänzend
oder alternativ kann vorgesehen sein, die Flüssigkeit auf
eine vorgebbare Temperatur einzustellen, so dass der vom Flüssigkeit
umströmte Abschnitt des Messkopfs ebenfalls im Wesentlichen auf
der vorgegebenen Temperatur liegt, um somit eine besonders gute
Messpräzision zu gewährleisten.
-
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist dem Hohlraum wenigstens
eine, insbesondere im Gehäuse vorgesehene, Entlüftungseinrichtung
zugeordnet. Vorzugsweise ist die Entlüftungseinrichtung in
vertikaler Richtung oberhalb des durch das Messobjekt bestimmten
Messbereichs angeordnet. Somit können Luftblasen, die mit
der zuströmenden Flüssigkeit in den Hohlraum eingebracht
werden, nach oben durch die Entlüftungsvorrichtung entweichen, ohne
zu Störungen des Messvorgangs zu führen. Die Entlüftungseinrichtung
kann als zumindest im Wesentlichen in vertikaler Richtung verlaufende
Bohrung, als mit einem Überdruckventil versehene Kavität
oder als Filtermembran, vorzugsweise am oberen Ende des Hohlraums,
ausgebildet sein. In einer vertikalen Bohrung bildet sich eine Flüssigkeitssäule aus,
deren Höhe proportional zum Flüssigkeitsdruck im
Hohlraum ist. Durch die Flüssigkeitssäule können in
der Flüssigkeit enthaltene Luftblasen entweichen. Bei einen Überdruckventil
kann vorgesehen werden, den Volumenstrom der Flüssigkeit
jeweils kurzzeitig derart zu erhöhen, dass das Überdruckventil öffnet und
im Hohlraum angesammelte Luft entweichen kann. Bei einer Filtermembran
dient ein gasdurchlässiger und flüssigkeitsdichter
Filter zur Abtrennung der in der Flüssigkeit enthaltenen
Luftblasen.
-
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass dem Messkopf
Dichteinrichtungen zur abdichtenden Aufnahme im Gehäuse
zugeordnet sind. Durch die am Messkopf und/oder im Gehäuse vorgesehenen
Dichteinrichtungen, die beispielsweise als Ringdichtungen mit rundem
oder profiliertem Querschnitt oder als Flachdichtungen ausgeführt sein
können, wird ein unkontrolliertes Abströmen von Flüssigkeit
aus dem durch den Messkopf und das Gehäuse begrenzten Hohlraum
vermieden. Vorzugsweise sind die Dichteinrichtungen so angeordnet, dass
ein Zwischenraum zwischen einer Linsenanordnung im Messkopf oder
einem optisch transparenten Schutzfenster am Messkopf und der optisch
transparenten Abdeckplatte flüssigkeitsfrei gehalten werden kann.
-
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Messlichtstrahl
und der Flüssigkeitsauslass im Wesentlichen koaxial zueinander ausgerichtet
sind. Dadurch ist gewährleistet, dass Verschmutzungen an
der Oberfläche des Messobjekts durch den konzentrisch zum
Messlichtstrahl austretenden Flüssigkeitsstrom weggespült
werden, wodurch eine ungestörte Dickenmessung gewährleistet
ist.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren mit den Schritten:
Ausbilden eines Flüssigkeitsfilms zwischen dem Messkopf
und dem Messobjekt, Aussenden eines Messlichtstrahls vom Messkopf
durch den Flüssigkeitsfilm zum Messobjekt und Auswerten
der vom Messobjekt reflektierten Anteile des Messlichtstrahls zur
Dickenmessung vorgesehen. Dabei ist vorteilhaft, dass durch die
Ausbildung des Flüssigkeitsfilms zwischen dem Messkopf
und dem zu vermessenden Objekt eine Prozesskontrolle beispielsweise
während eines Nassschleifprozesses oder zwischen aufeinanderfolgenden
nasschemischen Bearbei tungsschritten für das Messobjekt
erfolgen kann, ohne eine vollständige Trocknung des Messobjekts
herbeiführen zu müssen.
-
In
Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass während
des Messvorgangs Flüssigkeit zwischen den Messkopf und
das Messobjekt zugeführt wird. Durch die ständige
Zufuhr von frischer, verunreinigungsfreier Flüssigkeit
an die Messstelle werden konstante Messbedingungen gewährleistet. Darüber
hinaus können an der Oberfläche des Messobjekts
anhaftende Verunreinigungen beseitigt werden, die negativen Einfluss
auf die Genauigkeit des Messverfahrens haben könnten. Zudem
kann durch die permanente Zufuhr von frischer Flüssigkeit
ein homogener Flüssigkeitsfilm gewährleistet werden,
so dass die optischen Bedingungen für den Messkopf zur
Dickenmessung am Messobjekt eindeutig vorhersagbar sind.
-
In
weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Dicke
des Flüssigkeitsfilms in einem Intervall von 0,5 mm bis
5 mm, vorzugsweise von 1,5 mm bis 3,5 mm, eingestellt wird. Mit
einer solchen Dicke des Flüssigkeitsfilms kann eine berührungsfreie
Abtastung des Messobjekts gewährleistet werden, ohne eine
Führung des Messkopfs über das Messobjekt mit
aufwändiger und teuerer Hochpräzisionsmechanik
vornehmen zu müssen. Darüber hinaus stellt eine
Dicke des Flüssigkeitsfilms in dem angegebenen Intervall
nur eine geringe Beeinträchtigung für das optische
Abtastverfahren unter Zuhilfenahme des Messlichts dar.
-
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Flüssigkeit
Wasser, insbesondere deionisiertes Wasser, verwendet wird. Wasser, insbesondere
deionisiertes Wasser, wird bei verschiedenen nasschemischen Prozessen
sowie beim Nassschleifen ohnehin als Spüllösung
zur Beseitigung von Prozessrückständen und/oder
als Kühlmittel eingesetzt.
-
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Vermessung
der Dicke ein interferometrisches Verfahren eingesetzt wird. Dabei handelt
es sich um ein hochgenaues und dennoch robustes, optisches Messverfahren,
mit dessen Hilfe zuverlässig die Dicke auf Schichten auf
Substraten oder die Dicke der Substrate bestimmt werden kann.
-
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Vermessung
der Schichtdicke des Messobjekts ein konfokales Abstandmessverfahren,
insbesondere ein chromatisch konfokales Messverfahren oder ein Z-Scanverfahren,
eingesetzt wird. Derartige Verfahren werden in der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2004 049 541
A1 näher beschrieben, die hiermit durch Bezugnahme
zum Gegenstand der Offenbarung gemacht wird.
-
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Messlichtstrahl
eine Wellenlänge in einem Intervall von 1100 nm bis 1500
nm, vorzugsweise von 1200 nm bis 1400 nm, insbesondere von 1300
nm, aufweist. Mit Lichtwellenlängen in den angegebenen
Intervallen kann in vorteilhafter Weise die Dicke von Siliziumsubstraten
bestimmt werden.
-
In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Messvorgang
während oder nach einem an dem Messobjekt vorgenommenen Bearbeitungsverfahren,
insbesondere einem Nassschleifverfahren, durchgeführt wird.
Dies ermöglicht eine sehr exakte Prozesssteuerung oder
-regelung für das Bearbeitungsverfahren, da der Erfolg
des Bearbeitungsverfahrens häufig abgeprüft werden
kann, ohne dass dazu das Messobjekt aufwendig präpariert,
beispielsweise getrocknet, werden muss.
-
Weitere
Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Ansprüchen sowie
aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels,
das anhand der Zeichnung wiedergegeben ist. Dabei zeigt:
-
1:
eine axiale Schnittdarstellung einer Messvorrichtung zur Dickenmessung,
-
2:
eine Draufsicht auf das Gehäuse, und
-
3:
eine Ausschnittvergrößerung aus der 1.
-
Eine
in der 1 dargestellte Messvorrichtung 10 umfasst
einen Messkopf 12, ein Gehäuse 14 zur
teilweisen Aufnahme des Messkopfs 12, einen Lichtleiter 16 und
einen Flüssigkeitsleiter 18.
-
Der
Messkopf 12 umfasst ein kubisches, einseitig abgeschrägtes
Spiegelgehäuse 20 mit einem in den abgeschrägten
Bereich eingeschraubten Umlenkspiegel 21 sowie ein mit
dem Spiegelgehäuse 20 verbundenes Linsengehäuse 22.
Das Linsengehäuse 22 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch
ausgeführt und umschließt eine Linsenanordnung 23 zur Fokussierung
des über den Lichtleiter 16 und den Umlenkspiegel 21 eingekoppelten
Messlichtstrahls.
-
Das
Linsengehäuse 22 weist einen ersten, im Wesentlichen
zylindrisch geformten Abschnitt mit einer einstückig angeformten,
umlaufenden Schulter auf, auf der ein Andruckring 24 aufliegt.
Der Andruckring 24 ist mit Bohrungen zur Aufnahme von Befestigungsschrauben
versehen, die eine Festlegung des Messkopfs 12 am Gehäuse 14 ermöglichen.
-
Unterhalb
der umlaufenden Schulter weist das Linsengehäuse 22 eine
umlaufende Nut 25 auf, die zur Aufnahme eines Dichtungsrings 26 vorgesehen
ist, der abdichtend an der Innenfläche 27 einer im
Gehäuse 14 eingebrachten Stufenbohrung 28 anliegt.
Unterhalb der umlaufenden Nut 25 verjüngt sich das
Linsengehäuse 22 und bildet einen zweiten, zylindrischen
Abschnitt. An den zweiten zylindrischen Abschnitt schließt
sich ein, dritter Abschnitt, der als Adapterabschnitt 30 bezeichnet
wird, an. Die Kontur des Adapterabschnitts 30 ist in der 3 näher
dargestellt.
-
Der
Adapterabschnitt 30 ist gemäß der 3 an
einer Stirnfläche 32 mit einer umlaufenden, kreisringförmigen
Nut 34 versehen, die als Anlagefläche für
einen als Rundschnurring ausgeführten Dichtring 36 dient.
Der Dichtring 36 liegt auf einer aus Glas hergestellten,
kreisscheibenförmige Abdeckplatte 38 auf. Die
Abdeckplatte 38 ist ihrerseits in einem mit kleinerem Durchmesser
ausgeführten zweiten Bohrungsabschnitt der Stufenbohrung 28 aufgenommen und
gewährleistet in Zusammenwirkung mit dem Dichtring 36 und
der Dichtfläche 34, dass die Linsenanordnung 23 unbeeinflusst
von Umwelteinflüssen bleibt.
-
Die
Tiefe der Nut 34, die Tiefe der zweiten Bohrung für
die Abdeckplatte 38, die Dicke der Abdeckplatte 38 und
der Schnurdurchmesser des Dichtrings 36 sind hinsichtlich
ihrer Dimensionierung derart abgestimmt, dass eine die Dichtwirkung
zwischen Abdeckplatte 38 und Dichtring 36 gewährleistende Deformation
des Dichtrings 36 gewährleistet ist. Die Stirnfläche 32 des
umlaufenden Bunds 40 trifft auf die erste Stufe in der
Stufenbohrung 28 auf, wenn die Schrauben des Andruckrings 24 angezogen
werden, und begrenzt somit die Deformation des Dichtrings 36.
-
Wie
aus der Darstellung der 1 zu entnehmen ist, weist das
Gehäuse 14 eine senkrecht zur Mittellängsachse
des Gehäuses 14 eingebrachte Zulaufbohrung 44 auf,
in die eine lösbare Schlauchkupplung 42 eingeschraubt
ist, die eine rasche, werkzeuglose An- und Abkopplung des Flüssigkeitsleiters 18 an
das bzw. von dem Gehäuse 14 ermöglicht. Über
den Flüssigkeitsleiter 18 kann durch die Zulaufbohrung 44 in
einen zwischen der im Gehäuse 14 vorgesehenen
Stufenbohrung 28 und dem Linsenge häuse 22 gebildeten
Hohlraum 46 eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser,
einströmen. Die Flüssigkeit umströmt
hierbei das Linsengehäuse 22 bis zum nach oben
abdichtenden Dichtungsring 26 und strömt durch
mehrere, in der 2 näher dargestellte
Kanäle 64 in den unteren Abschnitt der Stufenbohrung 28,
die dort als Austrittsdüse 48 ausgeformt ist.
-
Wie
der 2 entnommen werden kann, sind die Kanäle 64 in
dem Gehäuse 14 als in radialer Richtung verlaufende
Nuten ausgebildet, die ausgehend von der Stufenbohrung 28 mit
Flüssigkeit gespeist werden. Die Kanäle 64 ermöglichen
ein Vorbeiströmen der Flüssigkeit an der in der
Stufenbohrung 28 aufgenommenen Abdeckplatte 38,
so dass die Flüssigkeit in einer zumindest nahezu laminaren Strömung
durch die Austrittsdüse 48 in den Zwischenraum
zwischen Gehäuse 14 und Messobjekt 54 einströmen
kann und somit eine exakte Dickenmessung begünstigt.
-
Vorzugsweise
bildet die Flüssigkeit in der Art einer radialen Quellströmung,
also ausgehend von der Austrittsdüse 48 gleichmäßig
in radialer Richtung ausströmend, den für die
Messung gewünschten Flüssigkeitsfilm 55.
-
Die
optische Achse des Messkopfs 12 und die Bohrungsachse 50 der
Austrittsdüse 48 sind konzentrisch zueinander
angeordnet, so dass die nach unten abströmende Flüssigkeit,
die als Quellströmung in radialer Richtung in den Spalt 52 zwischen dem
Gehäuse 14 und dem Messobjekt 54 einströmt, den
Flüssigkeitsfilm 55 zwischen Gehäuse 14 und Messobjekt 54 bildet.
Schmutzpartikel werden durch die Flüssigkeit von der Oberfläche
des Messobjekts 54 aus dem Auftreffbereich des vom Messkopf
ausgesendeten und teilweise in den Messkopf 12 zurückreflektierten
Messlichtstrahls verdrängt. Somit ist eine zuverlässige
und störungsfreie Vermessung der Dicke des Messobjekts 54 gewährleistet.
-
In
dem Gehäuse 14 ist in einem der Zulaufbohrung 44 gegenüberliegenden
Wandabschnitt eine Belüftungseinrichtung 56 vorgesehen.
Diese umfasst eine in vertikaler Richtung verlaufende Entlüftungsbohrung 58,
eine mit der Entlüftungsbohrung 58 und dem Hohlraum 46 kommunizierende
Querbohrung 60 und einen in der Querbohrung 60 angeordneten Verschlussstopfen 62.
Die Aufgabe der Belüftungseinrichtung 56 besteht
darin, Luftblasen, die mit der zuströmenden Flüssigkeit
in den Hohlraum gefördert werden und die sich im oberen
Bereich des Hohlraums 46 ansammeln, abzuführen.
Dies wird durch die Querbohrung 60 und die Entlüftungsbohrung 58 ermöglicht.
Die in den Hohlraum 46 einströmende Flüssigkeit
kann hingegen aufgrund des hydrostatischen Drucks der in der Entlüftungsbohrung 58 vorliegenden
Flüssigkeitssäule nicht entweichen.
-
Dadurch
ist mit geringem Aufwand gewährleistet, dass bei der Befüllung
des Hohlraums 46 mit Flüssigkeit die zu verdrängende
Luft oder Luftblasen, die mit der Flüssigkeit über
die Zulaufbohrung 44 in den Hohlraum 46 eintreten,
aus dem Hohlraum abgeführt werden können. Bedingt
durch das große Volumen des Hohlraums 46 und die
dort vorherrschende, geringe Strömungsgeschwindigkeit,
die eine Beruhigung des Flüssigkeitsstroms gewährleistet,
können die Luftblasen in den oberen Bereich des Hohlraums 46 aufsteigen
Somit wird vermieden, dass Luftblasen von strömender Flüssigkeit
nach unten in Richtung der Austrittsdüse 48 mitgerissen
werden, wo sie auf Grund ihrer optischen Brechkraft in der Flüssigkeit
zu einer unerwünschten Beeinträchtigung der Dickenmessung
führen könnten.
-
Die
Flüssigkeitssäule in der Entlüftungsbohrung 58 ermöglicht
auch eine Druckbegrenzung für die zuströmende
Flüssigkeit, so dass die Strömungsgeschwindigkeit
der Flüssigkeit durch die Austrittsdüse 48 in
einem vorgebbaren Intervall liegt. Bei zunehmendem Zustrom von Flüssigkeit
in den Hohlraum 46 führt der Druckanstieg im Hohlraum
zu einem Ausströmen überschüssiger Flüssigkeit
durch die Entlüftungsbohrung 58.
-
Das
Messobjekt 54 ist ein Wafer aus Silizium, wie er zur Herstellung
von Halbleitern eingesetzt wird. Dieser Wafer wird als Scheibe von
einem Einkristall durch Sägen abgetrennt und anschließend
in einem Nassschleifverfahrensschritt in seiner Dicke reduziert,
wobei die Messvorrichtung 10 dazu eingesetzt wird, die
Dicke des Wafers während des oder nach dem Nassschleifbearbeitungsschritt
festzustellen und ggf. eine Fortführung oder Beendigung
des Nassschleifvorgangs herbeizuführen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 6768552
B2 [0002]
- - DE 102004049541 A1 [0025]