[发明专利]距离测量装置

说明书

本申请公开了距离测量装置，包括测量头(20)，其中，测量头(20)包括光学测量系统(1)，用于借助至少一个由宽带测量光形成的测量光束(5)对测量对象(4)执行光学测量。测量头(20)还包括具有液体入口(28)和液体出口(27)的液体导向件(2)，用于产生针对所述测量对象(4)的液体喷射流，其中，液体导向件(2)被构造为，使得所述测量光束(5)至少在某些段基本上沿着所述液体喷射流延伸。测量头(20)还包括具有层流通道(8)的流动元件(3)，其中，所述流动元件(3)被构造为，使得至少一个测量光束(5)能够通过所述层流通道(8)到达所述测量对象(4)。

技术领域

本发明涉及一种光学距离测量装置、特别是利用宽带光源工作的光学距离测量装置以及对应的用于测量距离或距离差、特别是用于在减薄半导体晶片期间对半导体晶片进行厚度监视的距离测量方法。

背景技术

具有宽带光源的光学距离测量装置是已知的，其使得能够根据宽带光的反射光谱确定到样品的上表面或边界表面或者样品的上表面和边界表面之间的距离或距离差。在这种基于确定宽带光的反射光谱的距离测量装置中，根据使用的测量方法，在利用OCT(Optical Coherence Tomography，光学相干断层扫描)或利用光谱干涉配置和那些利用彩色共焦配置的距离测量装置之间进行区分。专利文献DE 10 2010 016 862 B3描述了将光谱干涉测量原理用于扫描距离测量。在专利文献DE 10 32 59 42 B4中描述了在测量透明体的厚度时使用彩色共焦测量原理。

已知的距离测量装置不适合或者仅有限地适合用于在减薄半导体晶片期间对半导体晶片进行厚度监视。特别是，磨料颗粒或者释放的晶片颗粒可能对测量产生影响，甚至导致测量装置损坏。

从文献DE 10 2007 048 295 A1中已知一种具有被构造为液体密封的光出射区域和用于洗去污物的液体喷嘴的装置。然而，这种装置容易受到干扰，由此距离测量的可靠性和准确性受到影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种改进的距离测量装置，其以简单的结构以及低易受干扰性而出众。

为了解决上述技术问题，根据第一方面，提供一种距离测量装置的测量头，其中，测量头包括光学测量系统，用于借助至少一个由宽带测量光形成的测量光束对测量对象执行光学测量。具体地，由计划用于该目的的宽带光源发出的光可被用作宽带测量光。

测量头包括具有液体入口和液体出口的液体导向件，用于产生针对所述测量对象的液体喷射流，其中，液体导向件被构造为，使得所述测量光束至少在某些段基本上沿着所述液体喷射流延伸。

测量头还包括具有层流通道的流动元件，其中，所述流动元件被构造为，使得至少一个测量光束能够通过所述层流通道、特别是沿着所述层流通道到达所述测量对象。

通过测量光束沿着液体喷射流延伸，可以针对性地、因而有效地保持测量光束没有干扰污物。在此，通过设置具有层流通道的流动元件，可以抑制或减少沿着测量光束的液体湍流。由此可以使液体喷射流没有涡旋或层次化，使得其在高流速下也尽可能作为均匀的光介质起作用。特别是，由此可以避免或减少干扰密度梯度或空气液体过渡，由此不仅能够提高测量精度，而且能够提高测量可靠性。特别是，由此可以在液体喷射流不瓦解为液滴的情况下并且在测量不受在此形成的空气液体过渡显著影响的情况下，提高液体喷射流的流速。

光学测量系统可以被构造为用于执行光谱干涉或彩色共焦距离测量方法。光学测量系统特别是可以被构造为用于在减薄半导体晶片期间或者在对半导体晶片进行湿磨期间确定或监视半导体晶片的厚度。根据测量要求和使用领域，可以部分互补地使用这两种光学系统配置。在这些方法中，特别是由光谱仪或光电检测器(特别是在可调光源的情况下)检测从测量对象反射回的光，并且分析单元根据光谱干涉或者彩色共焦方法对从测量对象反射回的光进行分析，以便确定或者在磨削处理期间监视半导体晶片的厚度。