[實用新型]測量系統

有效

• 申請號: 201720692112.7
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN206974377U
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 陳魯
• 申請（專利權）人: 深圳中科飛測科技有限公司
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 北京永新同創知識產權代理有限公司11376
• 代理人: 鐘勝光

技術領域

本實用新型屬于封裝技術檢測領域，尤其涉及一種涉及被測區膜厚的高精度、無損傷測量的測量裝置及方法。

背景技術

隨著電子產品進一步向小型化和多功能化發展，集成電路逐漸向高密度、輕小型、低能耗和系統級發展，集成電路封裝技術進入了高密度封裝時代。由于依靠減小特征尺寸來不斷提高集成度的傳統封裝方式逐漸接近極限，三維封裝技術成為延續摩爾定律的最佳選擇。三維封裝又稱疊層芯片封裝技術，是指在不改變封裝提尺寸的前提下，在同一個封裝體內在垂直方向疊放兩個以上芯片的封裝技術。與傳統封裝技術相比，三維封裝技術不僅縮小器件尺寸減輕重量、更有效的使用了硅片有效區域、還使器件以更快轉換速率運轉。

三維封裝的實現也伴隨著大量新的半導體制作技術，譬如，硅片通孔互連(TSV，Through Silicon Vias)技術，該技術利用垂直硅通孔完成芯片間互連。針對TSV工藝，一般需要檢測TSV孔大小、位置信息以及孔底薄膜厚度。在TSV孔底薄膜測量過程中，被測區域十分小(TSV孔徑一般是幾十至幾百微米量級)、高度相差大以及芯片上零散分布的孔的數量多。

目前存在一些測量TSV孔底膜厚的方法，譬如，通過SEM成像進行孔底膜厚分析，然而該種方法是一種破壞性測量方法，需要將TSV孔剖開側面成像，僅能用于抽樣研究，無法實現普遍的工藝監測。

與TSV孔底膜厚測量類似，芯片加工工藝中也有許多其他測量幾十微米尺寸結構膜厚的應用需求，如對溝槽、方形孔、長孔、柱形凸起、同心圓等結構進行膜厚測量。并且，隨著加工工藝發展，將會出現許多新的微米尺寸結構膜厚測量需求。

因此，亟需一種能夠適于普遍的工藝監測的膜厚測量系統。

實用新型內容

本實用新型針對上述問題，提出一種反射譜測量光學系統及相應實軟硬件實現方案，其中，該光學系統通過信號采集端光學設計，能在大光斑照明基礎上實現TSV孔底膜厚分析，并且該光路可以實現芯片表面成像，從而在同一測量系統中實現TSV孔定位及孔徑測量功能，進而實現芯片上TSV孔自動檢測與分析。

本實用新型提出了一種測量系統，其包括：透鏡組件，其被配置為接收來自被測樣品的反射光，并將所述反射光至少分為第一反射光和第二反射光；成像單元，其被配置為接收所述第一反射光，以獲取所述被測樣品表面的成像數據，所述成像數據包括所述被測樣品的至少一個檢測區域中的至少一個被測區的分布信息；膜厚測量單元，其被配置為接收所述第二反射光，用于獲取所述至少一個被測區中指定的物的膜厚的數據；以及處理單元，其與所述成像單元、所述膜厚測量單元通信連接，并且被配置為基于所述分布信息來確定所述至少一個被測區的檢測路徑，并基于所述至少一個被測區的檢測路徑來使得所述膜厚測量單元獲得所述被測區的膜厚的數據，進而實現對所述至少一個檢測區域中的指定的被測區的測量；其中，在光學路徑上，所述成像單元的光譜接收面、所述膜厚測量單元的光譜接收面被設置為與所述被測樣品光學共軛。在一種實施方式中，所述被測區包括凹陷或凸起。

通過上述實施方式，能夠實現對被測樣品(譬如，芯片)表面上所分布的多個被測區的膜厚進行測量，而無需破壞芯片。

在一種實施方式中，所述處理單元基于所述分布信息來確定所述被測區的檢測路徑的過程包括：基于所述被測樣品表面的區域性特征來確定所述至少一個檢測區域，進而確定所述至少一個檢測區域的檢測路徑；以及基于所述被測區的特征來確定所述被測區在所述至少一個檢測區域中的分布，進而確定所述被測區的檢測路徑。

該實施方式對孔的檢測路徑的規劃進行了闡述。一般來說，被測樣品上存在多個需要測量的檢測區域，處理單元基于成像數據識別出該些檢測區域，進而獲得檢測區域的檢測路徑，即檢測次序。依照檢測路徑確定當前的檢測區域，然后基于被測區在當前檢測區域上的分布，確定被測區的檢測路徑。

在一種實施方式中，當所述被測區包括被測孔時，確定所述被測孔在所述至少一個檢測區域中的分布的過程包括：所述處理單元基于所述成像數據獲得圓孔信息，其中，所述圓孔信息包括圓孔分布以及圓孔特征信息；以及所述處理單元基于所述被測孔的特征以及所獲得的圓孔信息來確定所述被測孔的在所述被測樣品表面的分布。

該實施方式對被確定測孔的分布進行了闡述。處理單元將首先獲得位于被測樣品上的圓孔的分布以及其特征，譬如，圓孔的位置、大小等。然后，基于被測孔的大小、形狀等特征參數，從該些圓孔中確定被測孔。