晶片中开口尺寸的光学测量制造技术

一种使用光学显微镜产生样本的3D信息的方法包含：按经预先确定的步骤变更所述样本与所述光学显微镜的物镜之间的距离；在每一经预先确定的步骤处捕获图像；确定每一经捕获图像中的每一像素的特性值；基于每一经捕获图像中的每一像素的所述特性值确定聚焦在所述样本的第一表面上的第一经捕获图像；及基于所述第一经捕获图像确定所述样本的所述第一表面中的开口的测量。所述样本的所述第一表面及所述样本的第二表面在所述经捕获图像中的每一者的视场内。所述第一经捕获图像包含图案叠加。在另一实例中，使用不具有图案叠加的第二经捕获图像确定所述开口测量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】晶片中开口尺寸的光学测量相关申请案的交叉参考本申请案是2016年8月10日申请的标题为“自动化三维测量(AUTOMATED3-DMEASUREMENT)”的序列号为15/233,812的非临时美国专利申请案的部分接续案且根据35U.S.C.§120规定主张所述美国专利申请案的优先权。所述申请案的揭示内容以全文引用的方式并入本文中。
所描述实施例大体上涉及测量样本的三维信息，且更特定来说涉及按快速且可靠方式自动测量三维信息。
技术介绍
各种对象或样本的三维(3-D)测量在许多不同应用中是有用的。一个此应用是在晶片级封装处理期间。在晶片级制造的不同步骤期间的晶片的三维测量信息可提供关于存在可存在于晶片上的晶片处理缺陷的洞察。在晶片级制造期间的晶片的三维测量信息可在耗费额外资金来继续处理晶片之前提供关于不存在缺陷的洞察。当前通过显微镜的人工操纵来收集样本的三维测量信息。人类用户使用其眼睛使显微镜聚焦以确定显微镜何时聚焦在样本的表面上。需要收集三维测量信息的改进方法。
技术实现思路
在第一新颖方面中，使用光学显微镜通过按经预先确定的步骤变更样本与光学显微镜的物镜之间的距离而产生样本的三维(3-D)信息。在每一经预先确定的步骤处捕获图像。所述样本的第一表面及所述样本的第二表面在所述经捕获图像中的每一者的视场内。确定每一经捕获图像中的每一像素的特性值。基于每一经捕获图像中的每一像素的所述特性值确定聚焦在所述样本的第一表面上的第一经捕获图像。基于所述第一经捕获图像确定所述样本的所述第一表面中的开口的测量。在第二新颖方面中，一种三维(3-D)测量系统包含：光学显微镜，其包括物镜及载物台，其中所述光学显微镜经调适以按经预先确定的步骤变更由所述载物台支撑的样本与所述光学显微镜的所述物镜之间的距离；及计算机系统，其包含处理器及存储装置，其中所述计算机系统经调适以：(i)存储在每一经预先确定的步骤处捕获的图像，其中在每一图像中捕获所述样本的第一表面及所述样本的第二表面；(ii)确定每一经捕获图像中的每一像素的特性；(iii)基于每一经捕获图像中的每一像素的所述特性确定聚焦在所述样本的所述第一表面上的第一经捕获图像；及(iv)基于所述第一经捕获图像确定所述样本的所述第一表面中的开口的测量。在第三新颖方面中，使用光学显微镜通过以下步骤产生样本的三维(3-D)信息：(i)按经预先确定的步骤变更所述样本与所述光学显微镜的物镜之间的距离；(ii)在每一经预先确定的步骤处捕获图像，其中在捕获每一图像时将图案投影到所述样本上，且其中所述样本的第一表面及所述样本的第二表面在所述经捕获图像中的每一者的视场内；(iii)确定每一经捕获图像中的每一像素的特性值；(iv)基于每一经捕获图像中的每一像素的所述特性值确定聚焦在所述样本的第一表面上的第一经捕获图像，其中所述第一经捕获图像聚焦在焦距处；(v)捕获在所述焦距处获得的第二图像，其中在捕获所述第二图像时未将图案投影到所述样本上；及(vi)基于所述第二经捕获图像确定所述样本的所述第一表面中的开口的测量。在下文详细描述中描述另外细节及实施例以及技术。本
技术实现思路
并不旨在界定本专利技术。本专利技术由技术方案界定。附图说明随附图式(其中相同数字指示相同组件)说明本专利技术的实施例。图1是执行样本的自动化三维测量的半自动化三维计量系统1的图。图2是包含可调整物镜11及可调整载物台12的三维成像显微镜10的图。图3是包含三维显微镜、样本处置器、计算机、显示器及输入装置的三维计量系统20的图。图4是说明在变更光学显微镜的物镜与载物台之间的距离时捕获图像的方法的图。图5是说明光学显微镜的物镜与样本表面之间的距离的图表，其中每一x-y坐标具有最大特性值。图6是使用在图5中展示的每一x-y坐标的最大特性值呈现的图像的三维图。图7是说明使用在各种距离处捕获的图像的峰值模式操作的图。图8是说明当光致抗蚀剂开口在光学显微镜的视场内时使用在各种距离处捕获的图像的峰值模式操作的图。图9是说明源自峰值模式操作的三维信息的图表。图10是说明使用在各种距离处捕获的图像的求和模式操作的图。图11是说明在使用求和模式操作时的错误表面检测的图。图12是说明源自求和模式操作的三维信息的图表。图13是说明使用在各种距离处捕获的图像的范围模式操作的图。图14是说明源自范围模式操作的三维信息的图表。图15是仅说明具有第一范围内的特性值的像素计数的图表。图16是仅说明具有第二范围内的特性值的像素计数的图表。图17是说明包含于峰值模式操作中的各种步骤的流程图。图18是说明包含于范围模式操作中的各种步骤的流程图。图19是聚焦在光致抗蚀剂层的顶表面上的经捕获图像(包含单个特征)的图。图20是说明产生强度阈值的第一方法的图。图21是说明产生强度阈值的第二方法的图。图22是说明产生强度阈值的第三方法的图。图23是样本中的光致抗蚀剂开口的三维图。图24是在图23中展示的光致抗蚀剂的顶表面开口的二维图。图25是在图23中展示的光致抗蚀剂的底表面开口的二维图。图26是聚焦在光致抗蚀剂层的顶表面上的经捕获图像。图27是说明检测在图26中说明的光致抗蚀剂层的边界的图。图28是聚焦在光致抗蚀剂层的底表面上的经捕获图像。图29是说明检测在图28中说明的光致抗蚀剂层的边界的图。图30是聚焦在沟槽结构中的光致抗蚀剂层的顶表面上的经捕获图像。图31是说明检测在图30中说明的光致抗蚀剂层的边界的图。具体实施方式现将详细参考本专利技术的背景实例及一些实施例，其实例在随附图式中加以说明。在下文描述及权利要求书中，例如“顶部”、“下面”、“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“左”及“右”的关系术语可用于描述所描述结构的不同部分之间的相对定向，且应理解，所描述的整体结构可实际上以任何方式定向在三维空间中。图1是半自动化三维计量系统1的图。半自动化三维计量系统1包含光学显微镜(未展示)、开启/关闭按钮5、计算机4及载物台2。在操作中，将晶片3放置在载物台2上。半自动化三维计量系统1的功能是捕获对象的多个图像且自动产生描述对象的各种表面的三维信息。此也称为对象的“扫描”。晶片3是由半自动化三维计量系统1分析的对象的实例。对象也可称为样本。在操作中，将晶片3放置在载物台2上且半自动化三维计量系统1开始自动产生描述晶片3的表面的三维信息的过程。在一个实例中，半自动化三维计量系统1开始于按压连接到计算机4的键盘(未展示)上的指定键。在另一实例中，自动化三维计量系统1开始于跨网络(未展示)将开始命令发送到计算机4。半自动化三维计量系统1也可经配置以与自动化晶片处置系统(未展示)配接，所述自动化晶片处置系统在完成晶片的扫描之后移除所述晶片且插入新晶片进行扫描。全自动化三维计量系统(未展示)类似于图1的半自动化三维计量系统；然而，全自动化三维计量系统还包含机器人处置器，其可在无人类干预的情况下自动拾取晶片且将晶片放置在载物台上。以类似方式，全自动化三维计量系统也可使用机器人处置器从载物台自动拾取晶片且从载物台移除晶片。在生产许多晶片期间可期望全自动化三维计量系统，因为其避免人类操作者的可能污染且改进时间效率及总成本。替代地，当仅需测量少量晶片时，在研究及开发活动期间可期望半自动化三维计量系统1。图2是包含多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用光学显微镜产生样本的三维3‑D信息的方法，所述方法包括：按经预先确定的步骤变更所述样本与所述光学显微镜的物镜之间的距离；在每一经预先确定的步骤处捕获图像，其中所述样本的第一表面及所述样本的第二表面在所述经捕获图像中的每一者的视场内；确定每一经捕获图像中的每一像素的特性值；基于每一经捕获图像中的每一像素的所述特性值确定聚焦在所述样本的第一表面上的第一经捕获图像；及基于所述第一经捕获图像确定所述样本的所述第一表面中的开口的测量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.10 US 15/233,812;2016.10.31 US 15/338,8381.一种使用光学显微镜产生样本的三维3-D信息的方法，所述方法包括：按经预先确定的步骤变更所述样本与所述光学显微镜的物镜之间的距离；在每一经预先确定的步骤处捕获图像，其中所述样本的第一表面及所述样本的第二表面在所述经捕获图像中的每一者的视场内；确定每一经捕获图像中的每一像素的特性值；基于每一经捕获图像中的每一像素的所述特性值确定聚焦在所述样本的第一表面上的第一经捕获图像；及基于所述第一经捕获图像确定所述样本的所述第一表面中的开口的测量。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：基于每一经捕获图像中的每一像素的所述特性确定聚焦在所述样本的第二表面上的第二经捕获图像；及基于所述第二经捕获图像确定所述样本的所述第二表面中的开口的测量。3.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：确定所述样本的所述第一表面与所述样本的所述第二表面之间的距离，其中所述样本的所述第一表面与所述样本的所述第二表面之间的所述距离指示所述样本中的所述开口的深度。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述样本的所述第一表面中的所述开口是所述样本中的孔或沟槽的底部的开口区。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述样本的所述第一表面中的所述开口是所述样本中的孔或沟槽的顶部的开口区。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量的所述确定包含：将线拟合到在所述第一经捕获图像中展示的所述样本的所述第一表面中的所述开口的边界。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量是所述样本的所述第一表面中的所述开口的直径。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量是所述样本的所述第一表面中的所述开口的面积。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量是所述样本的所述第一表面中的所述开口的宽度。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量是所述样本的所述第一表面中的所述开口的形状。11.根据权利要求1所述的方法，其中每一像素的所述特性是强度。12.根据权利要求1所述的方法，其中每一像素的所述特性是对比度。13.根据权利要求1所述的方法，其中每一像素的所述特性是条纹对比度。14.根据权利要求1所述的方法，其中所述光学显微镜包含载物台，其中所述样本由所述载物台...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·J·徐，R·苏塔耳曼，K·K·李，N·卡特尤里亚，
申请(专利权)人：科磊股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US