专利名称：用于通过干涉法光学测量对象厚度的方法、测量配置以及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于通过干涉法光学测量对象厚度的方法、测量配置以及设备。本发明可有利地应用于通过干涉法光学测量半导体材料(一般为硅，但并非必须为硅)的切片或晶圆的厚度，说明书中将明确提及该对象而不失一般性。
背景技术：
半导体材料切片可被加工，例如用于获取集成电路或由半导体材料制成的其他电子组件。特别地，当半导体材料切片非常薄时，该半导体材料切片被置于支撑层(一般由塑料或玻璃制成)上，该支撑层可提供很高的机械坚固性，从而可易于操作。一般而言，需要通过研磨及抛光来对半导体材料切片进行机械加工，以获得均勻且对应于期望值的厚度状态。在该半导体材料切片的机械加工阶段期间，需要对厚度进行测量或控制该厚度，以获得期望值。用于测量半导体材料切片的厚度的已知配置采用气动测头，该气动测头具有接触被加工的半导体材料切片的上表面的机械探针。该测量技术可于测量操作期间由于与机械探针的机械接触而影响半导体材料切片，而且其不允许测量非常小的厚度值(一般小于 100微米)。已知用于测量半导体材料切片的厚度的其他不同的配置，诸如电容式探测器、(涡流型或其他型的)电感式探测器或超声波探测器。这些测量技术均是非接触式的，他们在测量期间不影响半导体材料切片，其可测量半导体材料切片的厚度，而不需要移除支撑层。 然而，部分此类测量技术可提供有限范围的可测尺度，因为一般小于100微米的厚度值将无法被测量。光学探测器(某些情况下与干涉法测量相关)被用于克服上述测量技术的限制。 例如，US专利US-A1-6437868以及已公开的日本专利申请JP-A-08-216016描述了用于对半导体材料切片的厚度进行光学测量的设备。某些已知设备包括红外放射源、分光计、以及光学探测器，该光学探测器通过光纤被连接至所述红外放射源及分光计，其被放置为面向待测半导体材料切片，且其带有用于将射线聚焦至待测半导体材料切片上的透镜。所述红外放射源发射一束红外射线，该红外射线例如具有位于大约1300纳米的有效波长带宽，从而构成低相干光束。低相干性与单频率(在时间上恒定的单个频率)相对，代表多个频率 (取决于放射源内所执行的发射原理)可用。由于当前所使用的半导体材料主要由硅制成， 而硅对于红外射线而言是足够透明的，故采用红外射线。在某些已知设备中，所述红外放射源由SLED(超辐射发光二极管)构成，该SLED可发射具有在中心值上下(around)大约50 纳米的数量级的带宽的一束红外射线。然而，即使使用上述类型的与干涉法测量相关的光学探测器，厚度小于大约10微米的对象也无法被测量或检查——在对该对象进行机械加工阶段期间——具有可接受可靠性，而半导体领域目前要求测量更小或非常小微米的厚度值，且在加工周期所允许的非
5常有限的时间内，在工场环境内执行检查。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可克服上述缺陷且同时可被简单且便宜地实施的用于通过干涉法来光学测量对象厚度的方法、测量配置以及设备。所述目的可通过所附权利要求书中所要求保护的用于通过干涉法光学测量对象厚度的方法、测量配置以及设备来达到。
现参考所附以非限制性示例的方式给出的附图，对本发明进行描述，其中图1为根据本发明的用于通过干涉法光学测量半导体材料切片的厚度的设备的简化视图，图中出于清楚的目的，移除了某些部分；图2为在对半导体材料切片的厚度进行测量时，该半导体材料切片的简化截面侧视图；图3为图1的设备中的红外放射源的简化视图，图中出于清楚的目的，移除了某些部分；图4为根据本发明的用于通过干涉法光学测量半导体材料切片的厚度的测量配置的简化视图，图中出于清楚的目的，移除了某些部分；图5为有关硅切片内的射线吸收的图表；图6为根据本发明的用于通过干涉法光学测量半导体材料切片的厚度的不同实施方式的测量配置的简化视图，图中出于清楚的目的，移除了某些部分；以及图7为根据本发明的用于通过干涉法光学测量半导体材料切片的厚度的另一测量配置的简化视图，图中出于清楚的目的，移除了某些部分。
具体实施例方式图1中，参考标记1整体指代测量配置，更为具体地，指代用于通过干涉法光学测量由半导体材料切片制成的对象2的厚度的设备。在此应该注意且将进一步解释的是，根据半导体材料切片的各种设计需求，切片2也可以代表单层以及多个层。根据包含本身已知的特征的图1所示的实施方式，半导体材料切片2被置于支撑层3(—般由塑料或玻璃制成)上，该支撑层3提供较高的机械坚固性且易于操作。根据不同的实施方式(在此未示出)，可省略所述支撑层3。所述设备1包括红外放射源4、分光计5、以及光学探测器6，该光学探测器6通过光纤线而被连接至红外放射源4及分光计5，该光学探测器6被布置为面向待测半导体材料切片2，且载有用于将射线聚焦至待测半导体材料切片2上的透镜7。一般地，如图1所示， 所述光学探测器6被布置为与待测半导体材料切片2的外表面垂直、或与待测半导体材料切片2的外表面稍微成角度，该光学探测器6被空气、液体、或红外射线通过其传播的任意其他合适传输途径与后者相间隔。根据图1所示的实施方式，存在将放射源4连接至光耦合器9的第一光纤线8、将光耦合器9连接至分光计5的第二光纤线10、以及将光耦合器9连接至光学探测器6的第三光纤线11。所述第一光纤线8、第二光纤线10、以及第三光纤线11均于循环器(该循环器本身是公知的，从而未于图1内示出)或用作耦合器9的其他装置处终止。根据图1所示的实施方式，所述分光计5包括将通过第二光纤线10接收的射线对准至衍射体(diffraCtor)13(诸如光栅、或任意其他功能等同的装置)上的至少一个透镜 12，以及将衍射体13所反射的射线聚焦至射线检测器15 ( —般由光敏元件阵列制成，例如 InGaAs传感器)上的至少另一透镜14。所述红外放射源4发射低相干红外射线束，这意味着该射线束不是单频率的(在时间上恒定的单个频率)，而是由多个频率构成的。由于当前所使用的半导体材料主要由硅制成，且硅对于红外射线足够透明，故在优选实施方式中采用红外射线。根据图2所示以及公知常识，所述光学探测器6发射一束红外射线I至待测半导体材料切片2。一定量的此射线I (反射线Rl)通过外表面16反射回到光学探测器6 (而不进入半导体材料切片2)。其他量的红外射线I (反射线R2)进入半导体材料切片2，并由与外表面16相对的内表面17反射回光线探测器6。应该注意的是，出于便于理解的目的，入射线I与反射线R被表示为相对于半导体材料切片2的空间方位(attitude)形成非90° 的角度。实际上，如上文中所描述的，这些射线(更为具体的是该射线的传播)可与半导体材料切片2的空间方位垂直或基本垂直。所述光学探测器6捕捉已由外表面16反射而未进入半导体材料切片2的射线R1、 和已由内表面17反射且进入半导体材料切片2的射线R2。如图2所示，射线R2(已由内表面17反射且进入半导体材料切片2)可在内表面 17上仅反射一次之后、在内表面17上反射两次之后、或更为普遍的于内表面17上反射N次之后，离开半导体材料切片2。显然，每反射一次，均有一定量的射线R2会通过外表面16离开半导体材料切片2，直至射线R2的剩余强度基本上为零。应该注意的是，通过同样的物理原理，能量会随着载着该能量的射线离开半导体材料切片2通过表面17进入支撑层3而丢失。如前所述，所述一束红外射线由具有不同频率的(即，具有不同波长的)射线构成。给定待检查的半导体材料切片2的厚度的标准值，对放射源4内可获得的射线频率进行选择，以使得必定存在其波长使得切片2的光学厚度等于其本身波长的整数倍的射线。所述光学厚度被视为射线穿过切片2的传播路径的长度。因而，当该射线被内表面17 反射时，其与外表面16所反射的同一波长的射线同相地离开半导体材料切片2，并被叠加至后者，从而得到最大干涉(相长干涉)。相反，当射线(该射线具有使得待检查的半导体材料切片2的光学厚度的两倍等于半波长的奇数倍的波长)被内表面17反射时，其与外表面16所反射的同一波长的射线相位相反地离开半导体材料切片2，并被叠加至后者，从而得到最小干涉(相消干涉)。反射线Rl和R2之间的干涉结果可由光学探测器6所捕获，并被传输给分光计5。 该分光计5针对每一频率(S卩，针对每一波长)所检测的光谱具有不同的强度，该强度由相长干涉及相消干涉交替确定。处理单元18接收代表来自分光计5的光谱的信息，并通过一些公知的数学运算来对其进行分析。特别地，通过执行接收自分光计5的光谱信息的傅里叶分析以及通过知晓半导体材料的折射率，处理单元18可确定半导体材料切片2的厚度。更为具体地，在处理单元18内，所接收的光谱信息(该光谱信息为波长的函数) 可被映射至周期函数并根据可通过傅里叶级数建模的方式而被数学表达的周期函数以公知方式被适宜地处理。反射线Rl和R2的特性干涉图可根据正弦函数而被展开(其中存在相长干涉与相消干涉的交替)，该正弦函数可与半导体材料切片2 (所述射线穿过该半导体材料切片2传播)的光学厚度的长度成正比。最终，通过采用上述正弦函数的傅里叶变换， 可确定穿过半导体材料切片2的光学路径的值，从而可确定半导体材料切片2的光学厚度 (对应于所述光学路径的一半)。半导体材料切片2的实际厚度可通过将该半导体材料切片2的光学厚度除以该半导体材料切片2的折射率(例如，硅折射率等于大约3. 5)而简单得到。如上所述，可基于正弦函数的频率确定光学路径(从而确定厚度)。可以看出，通过应用公知物理定律，可直接测量的厚度值下限与所使用的射线的频带内可用波数的连续间隔的大小成反比，所述波数为波长的倒数。根据图3所示，所述放射源4包括发射器19、发射器20、以及换向器21，所述发射器19发射具有第一频带内的多个波长的第一低相干射线束，所述发射器20发射具有不同于所述第一频带的第二频带内的多个波长的第二低相干射线束，所述换向器21能够根据半导体材料切片2的厚度交替采用发射器19或发射器20。根据优选实施方式，所述放射源4包括光学传送器22，该光学传送器22包括光纤，该光纤一端接入第一光纤线8，并适于将发射器19和发射器20所发射的射线束传送至第一光纤线8。例如，所述光学传送器22 可通过公知的一个或多个耦合器或循环器以公知的方式来实施，从而在此未示出其具体细节。所述换向器21可通过例如在一端接发射器19和20、在另一端接第一光纤线8的光学开关来实施，除此之外，还可如图3所述的简易形式，被实施为选择性打开发射器19或发射器20的装置。在此实施方式中，发射器19和20总是光学连接至第一光纤线8，且换向器 21通过一次仅启动一个发射器19或20、而另一发射器20或19保持关闭来仅对发射器19 和20进行电控制。换句话说，通过换向器21的操作，放射源4可取决于待检查对象2的厚度，来选择性发射具有不同发射频带或不同频带的两个不同射线束。发射器19所发射的第一射线束的第一频带具有第一中心值，该第一中心值大于发射器20所发射的第二射线束的第二频带的第二中心值。两个发射频带及其各自的中心值均是被有目的地选择，以通过在此所述的组合策略，使得第一光纤线8的可用波数的连续间隔的大小增大。所述换向器21在对象2的厚度大于预定阈值时，启动第一发射器19，并在对象2 的厚度小于预定阈值时，启动第二发射器20。以此方式，可在对象2的厚度大于所述预定阈值时，使用具有最大第一中心值的第一频带的第一射线束；而在对象2的厚度小于所述预定阈值时，使用具有最小第二中心值的第二频带的第二射线束。作为示例，当半导体材料切片2由硅制成时，所述第一频带的第一中心值处于 1200纳米至1400纳米内，而所述第二频带的第二中心值处于700纳米至900纳米内。此外，在此情况下，所述预定阈值处于5微米至10微米内。基于理论考虑及实验测试，已注意到，通过减小指向半导体材料切片2的一束射线I的波长带的中心值(即，通过减小射线I的波长，从而增大射线I内可用波数的连续间隔的大小)，可显著减小由最小可测厚度所限定的限值。应该注意的是，由于通过减小波长，半导体材料的透明度也会被减小，从而产生的射线能量损失使得更难执行合适的测量， 故射线I的波长减小不能超过半导体材料切片2的反射率和吸收率以及射线波长之间的特定物理关系的限制。本发明利用了半导体材料对于具有小于特定最低值的波长的射线完全不透明或几乎完全不透明这一事实。通过减小波长，进入材料的射线部分减少，从而由于材料的吸收现象，该射线可穿透的厚度也减小。然而，当硅切片的厚度小于大约10微米时，吸收对射线能量损失的作用减小，使得硅切片自身对于具有较少波长的射线(甚至是可见红光、以及除该可见红光以外的光) 足够透明(即，该硅切片可由所述射线穿透)。结合以上内容，图5的视图示出了硅板内的射线透射率是如何随硅板的厚度增大而变化的(更具体为减小)。在图5中，虚线M指相对较长的波长(例如，1200纳米)，而实线25指较短的波长(例如，拟6纳米)。可注意到，吸收现象对于长波长而言可忽略不计， 且随着射线波长的减小而增大。然而，如上所述，当厚度很小时，切片即使对于相对短波长的射线也足够透明。根据本发明的另一特征，可控制第二发射器20的功率，从而，为避免因吸收而导致的射线能量损失危及合适结果的取得，可增大该功率。当半导体材料切片2的厚度大于所述预定阈值时，可使用发射具有更长波长的第一射线束的第一发射器19。当半导体材料切片2的厚度小于所述预定阈值时，可使用发射具有较短波长的第二射线束的发射器20。具有较短波长的第二射线束的采用(只有当半导体材料切片2的厚度较小时才可能采用具有较短波长的第二射线束)使得能够测量半导体材料切片2的厚度值，该厚度值远小于使用具有较长波长的第一射线束时可测得的值。所述换向器21可由操作员人工控制，该操作员可取决于半导体材料切片2的期望厚度是大于还是小于所述预定阈值，通过例如键盘来发送控制信号至换向器21，从而控制换向器21激活发射器19或发射器20。作为可选方案，所述换向器21可由处理单元18自动控制。在此情况下，换向器21可在经验上被控制处理单元18使得发射器19被启动，并检查是否能够执行对半导体材料切片2的厚度的可靠估计。在能够执行可靠估计且半导体材料切片2的估计厚度大于所述预定阈值的情况下，启动发射器19是合适的；相反，在不能执行可靠估计和/或半导体材料切片2的估计厚度小于(或甚至接近)所述预定阈值的情况下，处理单元18使得发射器20被启动(且发射器19被禁用)，并检查是否能够执行对半导体材料切片2的厚度的可靠估计。如果可通过接着使用发射器19和发射器20的射线束来对半导体材料切片2的厚度执行两次可靠估计(一般为当半导体材料切片2的厚度处于所述预定阈值上下的范围内时)，所测量的半导体材料切片2的厚度被假定为等于两次估算中的一者，或可被假定为等于两次估计之间的平均值(可能是加权平均值)。作为一个示例，在图3所示的实施方式中，放射源4包括两个发射器19和20，很显然，可存在多于两个的发射器(一般不超过3个，或最多四个发射器)。例如，在三个发射器的情况下，可预定两个阈值当半导体材料切片2的厚度大于第一预定阈值时，激活发射具有较长波长的第一频带的第一射线束的第一发射器；当半导体材料切片2的厚度处于两个预定阈值之间时，激活发射具有中间波长的第二频带的第二射线束的第二发射器；以及当半导体材料切片2的厚度小于第二预定阈值时，激活发射具有较短波长的第三频带的第三射线束的第三发射器。优选地，每一发射器19或20可由SLED(超辐射发光二极管)制成。根据图3所示的实施方式，可使用包括分光计5、光学探测器6、以及放射源4(该放射源4转而包括两个发射器19和20以及换向器21，该换向器21可取决于半导体材料切片2的厚度来选择性激活发射器19或发射器20)的单个设备1。根据图4所示的不同实施方式，存在测量配置或测量站23，该测量配置或测量站 23包括两个单独的设备(分别由图4中的参考标记Ia和Ib表示)，每一设备包括其自己的分光计5a (及5b)、光学探测器6a (及6b)、光耦合器9a (及9b)及放射源4a (及4b)、以及换向器21，该换向器21可取决于对象2的厚度来选择性使能设备Ia或设备lb。分光计如和恥连接至同一处理单元18以用于基于所接收的光谱，确定切片2的厚度。在该实施方式中，设备Ia的放射源如发射具有第一频带内的多个波长的第一射线束，而设备Ib 的放射源4b发射具有不同于第一频带的第二频带内的多个波长的第二射线束。在图4所示的实施方式中，两个设备1甚至可被总是开启(在此情况下，省略换向器21)。一般而言 (即，当半导体材料切片2的厚度远离所述预定阈值时)，仅两个设备Ia和Ib之一给处理单元18提供光谱信息，该光谱信息可给出对半导体材料切片2的厚度的可靠估计；而在特定情况下(这意味着当半导体材料切片2的厚度处于所述预定阈值上下的范围内时)，设备 Ia和Ib给处理单元18提供光谱信息，该光谱信息可给出对半导体材料切片2的厚度的可靠估计。如上所公开的，在此情况下，所测量的半导体材料切片2的厚度被假定为等于两个估计中的一者，或被假定为等于两个估计之间的平均值(可能是加权平均值)。图6示出了根据本发明的不同测量配置26。该测量配置沈基本上类似于图4的站23，但其包括两个单独的部件(由标记Ic和Id表示)以及单个光学探测器6cd，而不是两个完全独立的设备。对于每一部件Ic和ld，在图6中示出了分光计如和恥、光耦合器 9c和9d、以及放射源如和4d。该测量配置沈的操作类似于站23的操作，且换向器21可取决于对象2的厚度，来选择性使能部件Ic或部件Id。放射源如和4d能够发射具有两个不同频带(例如，分别为上述具有第一中心值的第一频带以及上述具有小于所示第一中心值的第二中心值的第二频带)内的波长的第一和第二射线束。第一分光计5c与第二(另一)分光计5d互不相同，包括例如不同的衍射体光栅以及各自具有合适特性的射线检测器，所述合适特性适用于分别具有所述第一和第二频带内的波长的射线。图7示出了根据本发明的另一测量配置27。该测量配置27基本上包括具有放射源4ef、光耦合器9ef、光探测器6ef、第一分光计k以及第二或补充分光计5f的设备。所述分光计5e和5f基本上分别类似于测量配置沈(图6)的分光计5c和5d，即每一分光计具有适用于分别具有所述第一或分开的第二频带内的波长的射线的合适特性，其中所述第一频带的第一中心值大于所述第二频带的第二中心值。放射源4ef发射宽波长范围内(包括上述第一和第二频带的波长)的射线，且可包括单个发射器，例如卤素灯、或优选包括超连续激光源(例如具有大约750纳米与超过1500纳米之间的波长范围的超连续激光源)。 源4ef所生成的射线被发送至光学探测器6ef，且干涉结果(该干涉结果如上结合图1和图2所述的那样产生)由探测器6ef通过光耦合器9ef传输回分光计&和51取决于对象2的标准厚度，例如此标准厚度是否大于或小于预定阈值，换向器21选择性激活具有合适特性的分光计5e或5f。类似于图4和图6的配置23和沈所发生的，分光计k和5f耦合至处理单元18，该处理单元18用于基于所接收的光谱，确定切片2的厚度。在稍微不同的实施方式中，所述换向器21 (例如，光学开关)可被置于光耦合器 9ef的输出端处，以取决于对象2的标准厚度是大于还是小于所述预定阈值，将干涉结果选择性传输至分光计5e或分光计5f图2所示的示例指置于支撑层3上的单个半导体材料切片2的特定情况。然而，根据本发明的方法、测量配置、以及设备的应用并不限于该类型的物件的尺寸检查。实际上， 还可采用此类方法及测量配置来例如测量一个或多个半导体材料切片2的厚度和/或由位于公知多层结构内的其它材料制成的层的厚度。在多层结构中，可测量单个切片2或层的厚度，以及一组相邻切片2或层的厚度。上述测量配置1，23、26、以及27具有许多优点，因为可很简单且便宜地实施他们， 且尤其是他们能够测量明显小于同类公知设备及测量配置所能够测量的厚度的厚度值。此外，根据本发明的方法及测量配置特别适于在工场环境内，在对象2 (诸如，硅材料切片)的机械加工阶段之前、期间或之后，执行检查及测量操作。
1权利要求
1.用于通过干涉法光学测量对象厚度的方法，所述对象的特征在于具有外表面以及与该外表面相对的内表面，该方法包括以下阶段通过至少一个放射源，发射具有确定频带内的多个波长的低相干射线束； 通过至少一个光学探测器，将所述射线束指向所述对象的外表面； 通过所述至少一个光学探测器，聚集由所述对象反射的射线； 通过至少一个分光计，对由所述外表面反射而未进入所述对象中的射线与由所述内表面反射并进入所述对象中的射线之间的干涉结果的光谱进行分析；以及根据由所述至少一个分光计所提供的光谱的函数，确定所述对象的厚度； 该方法的特征在于采用属于不同频带的至少两个不同的射线束、或采用了至少两个分光计，来分析具有实质上属于所述不同频带的具有不同波长的射线的所述干涉结果的光
2.根据权利要求1所述的方法，其中采用了至少两个射线束，该方法还包括以下阶段 当所述对象的厚度大于预定阈值时，采用具有第一频带内的多个波长的第一射线束，所述第一频带具有第一中心值；以及当所述对象的厚度小于所述预定阈值时，采用具有第二频带内的多个波长的第二射线束，所述第二频带具有小于所述第一频带的第一中心值的第二中心值。
3.根据权利要求2所述的方法，其中采用了至少两个射线束，该方法还包括以下阶段 当所述对象具有在所述预定阈值上下的范围内的厚度时，采用所述两个射线束。
4.根据权利要求1所述的方法，其中采用了至少两个分光计，该方法还包括以下阶段 当所述对象的厚度大于预定阈值时，采用所述至少两个分光计中适于对属于具有第一中心值的第一频带的射线的光谱进行分析的一个分光计；以及当所述对象的厚度小于所述预定阈值时，采用所述至少两个分光计中适于对属于具有小于所述第一中心值的第二中心值的第二频带的射线的光谱进行分析的另一个分光计。
5.根据权利要求2-4中任一项权利要求所述的方法，其中所述第一频带的中心值在 1200纳米至1400纳米之间，并且所述第二频带的中心值在700纳米至900纳米之间。
6.根据权利要求2-5中任一项权利要求所述的方法，其中所述预定阈值在5微米至10 微米之间。
7.根据权利要求1-6中任一项权利要求所述的方法，其中所述对象在经历机械加工阶段时被检查，其中根据所述对象的厚度，采用所述两个不同射线束中的一者或另一者，或采用所述两个分光计中的一者或另一者。
8.根据权利要求1所述的方法，其中采用了至少两个分光计，其中采用包含单个放射源的测量配置。
9.根据权利要求1-7中任一项权利要求所述的方法，采用两个不同且独立的设备，每一设备包括分光计、光学探测器以及放射源。
10.根据权利要求1-9中任一项权利要求所述的方法，其中所述对象为半导体材料切片。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述对象为硅切片。
12.根据权利要求1-11中任一项权利要求所述的方法，其中所述射线束被实质上垂直指向所述对象的外表面。
13.用于通过干涉法光学测量对象(2)的厚度的测量配置(23；26 ；27)，所述对象⑵ 的特征在于具有外表面(16)以及与该外表面(16)相对的内表面(17)，该测量配置26 ；27)包括至少一个放射源Ga，4b ；4c,4d ；4ef)，发射具有确定频带内的多个波长的低相干射线束⑴；分光计(5a ；5c力e)，对由所述外表面(16)反射而未进入所述对象O)中的射线(Rl) 与由所述内表面(17)反射并进入所述对象(2)中的射线(R2)之间的干涉结果的光谱进行分析；以及至少一个光学探测器(6a，6b;6Cd;6ef)，通过光纤线(8，10，11)连接至所述至少一个放射源Ga，4b;4C，4d;4ef)以及所述分光计(5a ;5c je)，并且该至少一个光学探测器 (6a,6b ；6cd ；6ef)被布置于待测的对象⑵的前方，以用于将所述至少一个放射源Ga， 4b;4c,4d;4ef)所发射的射线束⑴指向所述对象(2)的外表面(16)，并用于聚集由所述对象⑵反射的射线(R)；以及处理单元(18)，根据由所述分光计(5a;5C;5e)所提供的光谱的函数，计算所述对象 O)的厚度；所述测量配置03 ；26 ；27)的特征在于耦合至所述至少一个光学探测器(6a，6b ；6cd ； 6ef)的附加分光计(5b ；5d;5f),所述分光计(5a ；5c ；5e)适于对具有第一频带内的多个波长并具有第一中心值的反射射线之间的干涉结果的光谱进行分析，以及所述附加分光计(5b ；5d ；5f)适于对具有第二频带内的多个波长并具有第二中心值的反射射线之间的干涉结果的光谱进行分析。
14.根据权利要求13所述的测量配置03；26 ；27)，该测量配置Q3 ；26 ；27)包括换向器(21)，该换向器在所述对象(2)的厚度大于预定阈值时激活所述分光计(5a;5c ； k)，并在所述对象的厚度小于预定阈值时激活所述附加分光计(5b;5d;5f)。
15.根据权利要求13或14所述的测量配置03J6)，其中所述至少一个放射源包括第一放射源Ga ；如)，适于发射具有所述第一频带内的多个波长的射线束；以及第二放射源Gb ；4d)，适于发射具有所述第二频带内的多个波长的射线束，所述第二频带不同于所述第一频带，且所述第二中心值小于所述第一频带的第一中心值。
16.根据权利要求13或14所述的测量配置(27)，其中所述至少一个放射源包括单个放射源Gef)，该单个放射源Gef)适于发射位于包括所述第一频带和所述第二频带的波长的波长范围内的射线束。
17.根据权利要求13-15中任一项权利要求所述的测量配置(23)，该测量配置03) 具有至少两个测量设备(la，lb)，每一测量设备包括一个放射源Ga，4b)以及所述分光计 (5a)与附加分光计(5b)中的一者。
18.用于通过干涉法光学测量对象( 的厚度的设备(1)，所述对象( 的特征在于具有外表面(16)以及与该外表面(16)相对的内表面(17)，该设备(1)包括放射源G)，发射具有确定频带内的多个波长的低相干射线束(I)；至少一个分光计(5)，对由所述外表面(16)反射的未进入所述对象中的射线(Rl) 与由所述内表面(17)反射并进入所述对象(2)中的射线(R2)之间的干涉结果的光谱进行分析；光学探测器(6)，通过光纤线(8，10，11)连接至所述放射源(4)以及所述至少一个分光计(5)，并且该光学探测器(6)被布置于待测的对象O)的前方，以用于将所述放射源(4) 所发射的射线束⑴指向所述对象⑵的外表面(16)，并用于聚集由所述对象⑵反射的射线(R)；以及处理单元(18)，根据由所述至少一个分光计( 所提供的光谱的函数，评估所述对象 O)的厚度；该设备(1)的特征在于，所述放射源(4)包括第一发射器(19)，发射具有第一频带内的多个波长的低相干射线束，所述第一频带具有第一中心值；至少一个第二发射器00)，发射具有第二频带内的多个波长的低相干射线束，所述第二频带不同于所述第一频带，且所述第二频带具有小于所述第一频带的第一中心值的第二中心值；以及换向器(21)，能够根据所述对象O)的厚度，交替采用所述第一发射器(19)或所述第二发射器(20)。
全文摘要
用于通过干涉法光学测量对象(2)的厚度的方法、测量配置(23；26；27)以及设备(1)，所述对象(2)具有外表面(16)以及与该外表面(16)相对的内表面(17)。通过放射源(4a，4b；4c，4d；4ef)或单个宽频带放射源来发射低相干射线(I)束，此射线束具有确定频带内的多个波长，所述放射源(4a，4b；4c，4d；4ef)可根据对象厚度，交替采用属于不同频带的至少两个不同的射线束。通过光学探测器(6)，所述射线束被指向所述对象的外表面。通过光学探测器捕捉由所述对象反射的射线(R)。通过分光计(5；5a，5b；5d，5e；5f，5g)，可对由所述外表面所反射的未进入所述对象的射线(R1)与由所述内表面所反射的进入所述对象的射线(R2)之间的干涉结果的光谱进行分析；以及，根据所述分光计所提供的光谱，确定所述对象的厚度。两个分光计可交替用于属于所述不同频带的每一频带的射线。
文档编号G01B11/06GK102216727SQ200980145472
公开日2011年10月12日 申请日期2009年11月13日 优先权日2008年11月17日
发明者F·齐普兰维 申请人:马波斯S.P.A.公司