[發(fā)明專利]一種表面形貌測(cè)量裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110481723.8
• 申請(qǐng)日: 2021-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN113188473A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜艷偉;鄭軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 聚時(shí)科技（上海）有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/24
• 分類號(hào): G01B11/24;G01B11/06;G06T3/40;G06T5/00;G06T7/00;G06T7/11;G06T7/55
• 代理公司: 湖北天領(lǐng)艾匹律師事務(wù)所 42252
• 代理人: 胡振宇

本發(fā)明涉及芯片表面測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種表面形貌測(cè)量裝置及方法，包括光源單元、分束裝置、探測(cè)裝置和運(yùn)動(dòng)臺(tái)，運(yùn)動(dòng)臺(tái)與探測(cè)裝置之間還設(shè)置有檢測(cè)臺(tái)，待檢測(cè)樣品放置于檢測(cè)臺(tái)，運(yùn)動(dòng)臺(tái)帶動(dòng)探測(cè)裝置或者檢測(cè)臺(tái)使二者之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)；分束裝置接收待檢測(cè)樣品的反射光束的光軸與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的法線之間存在夾角θ，通過(guò)所拍攝圖像前后存在的重疊區(qū)域的清晰程度來(lái)評(píng)估所拍攝圖片的離焦量，通過(guò)離焦量計(jì)算樣品表面的立體高度信息，得到大大超出分束裝置實(shí)際景深的組合圖像，用于對(duì)樣品表面形貌詳細(xì)檢測(cè)。通過(guò)分束裝置與運(yùn)動(dòng)臺(tái)的傾斜配置和配合，可以實(shí)現(xiàn)尺寸大、高度變化范圍大的待測(cè)樣品的表面形貌3D測(cè)量和檢測(cè)，提高了檢測(cè)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及表面檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種表面形貌測(cè)量裝置及方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域中，晶圓級(jí)封裝(Wafer Level Packaging，WLP)在縮小封裝尺寸、節(jié)約工藝成本方面相對(duì)于傳統(tǒng)封裝有著顯著的優(yōu)勢(shì)，WLP將是未來(lái)支持IC行業(yè)不斷發(fā)展的主要技術(shù)之一。WLP主要設(shè)計(jì)各種凸塊工藝技術(shù)，包括Pillar/Gold/Solder Bump、RDL、TSV等技術(shù)。為了提升芯片制造的良率，在整個(gè)封裝工藝過(guò)程中都需要對(duì)芯片進(jìn)行外觀缺陷檢測(cè)。常用的外觀檢測(cè)一般包括2D和3D檢測(cè)，其中2D缺陷檢測(cè)能發(fā)現(xiàn)諸如污染、劃痕、顆粒等缺陷。隨著工藝控制要求的增加，越來(lái)越需要對(duì)表面3D特征進(jìn)行檢測(cè)，例如Bump高度、RDL厚度、TSV的孔深等。

目前業(yè)界實(shí)現(xiàn)表面3D測(cè)量的方法主要包括激光三角測(cè)量、激光共聚焦、干涉測(cè)量?jī)x等，其中激光三角測(cè)量法可以采用Laser Line進(jìn)行掃描，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但速度和精度相對(duì)較低；激光共聚焦和干涉測(cè)量?jī)x雖然能獲得較高的垂向分辨率，但需要進(jìn)行垂向掃描，檢測(cè)效率較低，難以滿足wafer全片掃描檢測(cè)的需求。同時(shí)，當(dāng)前的2D檢測(cè)方法一般采用大NA的顯微鏡，景深有限，對(duì)WLP工藝的凸塊檢查一般需要多次掃描才能完成芯片的全表面檢測(cè)，同樣存在檢測(cè)效率問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明實(shí)施例提供一種表面形貌測(cè)量裝置及方法，用以解決現(xiàn)有的芯片表面檢測(cè)上存在著的精度低、無(wú)法實(shí)現(xiàn)wafer全片檢測(cè)，景深有限，檢測(cè)效率低等問(wèn)題。

(二)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供一種表面形貌測(cè)量裝置，包括光源單元、分束裝置、探測(cè)裝置和運(yùn)動(dòng)臺(tái)，運(yùn)動(dòng)臺(tái)與探測(cè)裝置之間還設(shè)置有檢測(cè)臺(tái)，待檢測(cè)樣品放置于檢測(cè)臺(tái)，運(yùn)動(dòng)臺(tái)帶動(dòng)探測(cè)裝置或者檢測(cè)臺(tái)使二者之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)；分束裝置接收待檢測(cè)樣品的反射光束的光軸與運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的法線之間存在夾角θ。

優(yōu)選的，光源單元包括光源本體以及有第一透鏡和第二透鏡組成的透鏡組，透鏡組正對(duì)所述分束裝置。

優(yōu)選的，分束裝置包括分束器、設(shè)置于分束器下方的第三透鏡和設(shè)置于分束器上方的第四透鏡。

優(yōu)選的，第四透鏡上方設(shè)有探測(cè)器，運(yùn)動(dòng)臺(tái)設(shè)置于第三透鏡下方。

優(yōu)選的，第二透鏡與分束裝置之間還設(shè)有起偏鏡。

優(yōu)選的，第四透鏡與分束器之間還設(shè)有檢偏鏡。

優(yōu)選的，第三透鏡處還設(shè)有環(huán)形光源。

一種表面形貌測(cè)量方法，其特征在于，使用如權(quán)利要求1～7中任意一項(xiàng)所述的所述表面形貌測(cè)量裝置，包括以下步驟：

步驟一：采集圖像；通過(guò)運(yùn)動(dòng)臺(tái)帶動(dòng)探測(cè)裝置或者檢測(cè)臺(tái)使二者之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，期間運(yùn)動(dòng)臺(tái)通過(guò)其內(nèi)部的編碼尺或控制器觸發(fā)光源單元、分束裝置和探測(cè)裝置形成的成像系統(tǒng)拍照，觸發(fā)拍照位置X1，X2，X3，…，Xn，沿掃描方向取像系統(tǒng)的視場(chǎng)FOV_X，焦深為DOF，設(shè)為γ個(gè)焦深范圍，采集過(guò)程相同區(qū)域需要保證有M(M≥3)個(gè)圖像疊加，即形貌測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)行需要滿足如下關(guān)系：

(X_i+M-X_i)·Sin(θ)≤γ·DOF；