[發(fā)明專利]用于諸如晶片等對(duì)象的2D/3D檢測(cè)的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780019774.0
• 申請(qǐng)日: 2017-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN108885095A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吉萊斯·弗萊斯闊特;阿蘭·庫(kù)特維爾;菲利普·加斯塔爾多
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 統(tǒng)一半導(dǎo)體公司
• 主分類號(hào): G01B11/24
• 分類號(hào): G01B11/24;G02B21/00;G01N21/956;H01L21/66
• 代理公司: 北京柏杉松知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11413
• 代理人: 謝攀;劉繼富

本發(fā)明涉及一種檢測(cè)諸如包括三維結(jié)構(gòu)(11)的晶片等對(duì)象(10)的表面的方法，其使用具有多個(gè)光學(xué)測(cè)量通道(24)的共焦色差裝置和色差透鏡(13)，色差透鏡(13)允許寬頻帶光源(19)的光學(xué)波長(zhǎng)聚焦在限定色差測(cè)量范圍的不同的軸向距離處，該方法包括以下步驟：通過測(cè)量由共焦配置的光學(xué)測(cè)量通道(24)中的至少一些測(cè)量通道收集的光在全光譜上的總強(qiáng)度，來(lái)獲得與在對(duì)象(10)上的多個(gè)測(cè)量點(diǎn)(15)處，實(shí)際聚焦在色差測(cè)量范圍內(nèi)的對(duì)象(10)的界面上的光的強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度信息。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)諸如晶片等對(duì)象的方法，更具體地涉及用于檢測(cè)包括諸如凸起或微凸起的結(jié)構(gòu)的對(duì)象的方法。

本發(fā)明的領(lǐng)域是但不限于半導(dǎo)體工業(yè)的2D-3D檢測(cè)和計(jì)量。

背景技術(shù)

諸如凸起、微凸起、焊料凸點(diǎn)、銅柱、銅釘、重分布層(RDL)、凸起下金屬化(UBM)、金屬圖案等立體結(jié)構(gòu)越來(lái)越廣泛地用于半導(dǎo)體工業(yè)中的互連和其他應(yīng)用。隨著IC封裝的發(fā)展，這些結(jié)構(gòu)的臨界尺寸趨于減小，并且它們?cè)诰蛐酒系拿芏融呌谠黾?。同時(shí)，需要能夠在生產(chǎn)期間高速檢測(cè)所有這些結(jié)構(gòu)的檢測(cè)系統(tǒng)，因?yàn)橐恍┤毕葑阋允瓜鄳?yīng)的IC有缺陷。

色差共焦技術(shù)是用于三維(3D)表面映射或輪廓測(cè)定的公知技術(shù)，特別是用于半導(dǎo)體應(yīng)用。

該技術(shù)依賴于使用具有增強(qiáng)色差的色差透鏡，其焦距很大程度上取決于光學(xué)波長(zhǎng)。穿過這種透鏡的光的每個(gè)波長(zhǎng)聚焦在不同的距離處，或聚焦在不同的焦平面中。

色差透鏡嵌入共焦設(shè)置中，其中源和檢測(cè)針孔(通常由光纖制成)布置在色差透鏡的共焦平面上，以抑制失焦透鏡。當(dāng)反射表面布置在色差透鏡的前面時(shí)，只有其波長(zhǎng)的焦平面對(duì)應(yīng)于表面位置的光被透射過檢測(cè)針孔。

通過光譜儀進(jìn)行檢測(cè)，該光譜儀通常包括色散元件和用于獲取光的強(qiáng)度光譜的線性傳感器(線性CCD)以通過分析檢測(cè)到的光的強(qiáng)度光譜來(lái)獲得表面相對(duì)于色差透鏡的高度(或距離)。

這種設(shè)置允許同時(shí)測(cè)量單個(gè)點(diǎn)上的距離。因此，通過掃描所有表面來(lái)檢測(cè)整個(gè)晶片表面可能非常耗時(shí)。實(shí)際上，限制測(cè)量速度的因素是用于獲取強(qiáng)度光譜的線性傳感器的讀出時(shí)間。

通過并行提供多個(gè)測(cè)量通道可以提高獲取速度。

我們知道例如文獻(xiàn)US2015/0260504，其公開了共焦色差裝置的實(shí)施方式，其中通過具有多個(gè)光纖的色差透鏡提供多個(gè)測(cè)量通道。傳感器允許同時(shí)測(cè)量對(duì)象表面上幾個(gè)點(diǎn)的距離或高度。

然而，即使提高了獲取速率，檢測(cè)整個(gè)晶片表面的時(shí)間仍然很長(zhǎng)。

測(cè)量或檢測(cè)圖案化晶片時(shí)的另一個(gè)問題是測(cè)量點(diǎn)相對(duì)于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的精確定位。該問題通常通過使用2D(二維)檢測(cè)或成像系統(tǒng)(例如相機(jī))來(lái)解決。

我們知道例如文獻(xiàn)US 6,934,019，其描述了一種基于共焦色差傳感器的檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括成像相機(jī)。測(cè)量需要兩個(gè)步驟：首先用相機(jī)獲取晶片的圖像并計(jì)算待測(cè)量結(jié)構(gòu)的位置圖；然后進(jìn)行高度測(cè)量。

然而，相機(jī)和色差傳感器之間的切換是耗時(shí)的，并且需要機(jī)械位移以將相機(jī)或共焦色差傳感器定位在待測(cè)量的結(jié)構(gòu)上方，這可能影響高度測(cè)量的定位精度。

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種方法，其允許對(duì)諸如晶片等對(duì)象進(jìn)行快速且準(zhǔn)確的2D(二維或平面內(nèi)成像)檢測(cè)。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種方法，其允許對(duì)諸如晶片等對(duì)象進(jìn)行快速和精確的3D(三維高度測(cè)量)檢測(cè)。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種方法，其允許同時(shí)或至少在相同掃描期間提供針對(duì)對(duì)象(例如，具有圖案或結(jié)構(gòu)的晶片)的、具有最小的定位不確定性的強(qiáng)度圖像(2D)和精確高度測(cè)量(3D)。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種方法，其允許精確定位高度測(cè)量位置，和/或相對(duì)于諸如晶片等對(duì)象上的結(jié)構(gòu)或圖案精確定位高度測(cè)量探針。