一种表面形貌测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及芯片表面测量技术领域，公开了一种表面形貌测量装置及方法，包括光源单元、分束装置、探测装置和运动台，运动台与探测装置之间还设置有检测台，待检测样品放置于检测台，运动台带动探测装置或者检测台使二者之间产生相对运动；分束装置接收待检测样品的反射光束的光轴与运动平台的法线之间存在夹角θ，通过所拍摄图像前后存在的重叠区域的清晰程度来评估所拍摄图片的离焦量，通过离焦量计算样品表面的立体高度信息，得到大大超出分束装置实际景深的组合图像，用于对样品表面形貌详细检测。通过分束装置与运动台的倾斜配置和配合，可以实现尺寸大、高度变化范围大的待测样品的表面形貌3D测量和检测，提高了检测效率。

【技术实现步骤摘要】
一种表面形貌测量装置及方法
本专利技术涉及表面检测
，尤其涉及一种表面形貌测量装置及方法。
技术介绍
在半导体
中，晶圆级封装(WaferLevelPackaging，WLP)在缩小封装尺寸、节约工艺成本方面相对于传统封装有着显著的优势，WLP将是未来支持IC行业不断发展的主要技术之一。WLP主要设计各种凸块工艺技术，包括Pillar/Gold/SolderBump、RDL、TSV等技术。为了提升芯片制造的良率，在整个封装工艺过程中都需要对芯片进行外观缺陷检测。常用的外观检测一般包括2D和3D检测，其中2D缺陷检测能发现诸如污染、划痕、颗粒等缺陷。随着工艺控制要求的增加，越来越需要对表面3D特征进行检测，例如Bump高度、RDL厚度、TSV的孔深等。目前业界实现表面3D测量的方法主要包括激光三角测量、激光共聚焦、干涉测量仪等，其中激光三角测量法可以采用LaserLine进行扫描，结构简单，但速度和精度相对较低；激光共聚焦和干涉测量仪虽然能获得较高的垂向分辨率，但需要进行垂向扫描，检测效率较低，难以满足wafer全片扫描检测的需求。同时，当前的2D检测方法一般采用大NA的显微镜，景深有限，对WLP工艺的凸块检查一般需要多次扫描才能完成芯片的全表面检测，同样存在检测效率问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术实施例提供一种表面形貌测量装置及方法，用以解决现有的芯片表面检测上存在着的精度低、无法实现wafer全片检测，景深有限，检测效率低等问题。(二)专利
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种表面形貌测量装置，包括光源单元、分束装置、探测装置和运动台，运动台与探测装置之间还设置有检测台，待检测样品放置于检测台，运动台带动探测装置或者检测台使二者之间产生相对运动；分束装置接收待检测样品的反射光束的光轴与运动平台的法线之间存在夹角θ。优选的，光源单元包括光源本体以及有第一透镜和第二透镜组成的透镜组，透镜组正对所述分束装置。优选的，分束装置包括分束器、设置于分束器下方的第三透镜和设置于分束器上方的第四透镜。优选的，第四透镜上方设有探测器，运动台设置于第三透镜下方。优选的，第二透镜与分束装置之间还设有起偏镜。优选的，第四透镜与分束器之间还设有检偏镜。优选的，第三透镜处还设有环形光源。一种表面形貌测量方法，其特征在于，使用如权利要求1～7中任意一项所述的所述表面形貌测量装置，包括以下步骤：步骤一：采集图像；通过运动台带动探测装置或者检测台使二者之间产生相对运动，期间运动台通过其内部的编码尺或控制器触发光源单元、分束装置和探测装置形成的成像系统拍照，触发拍照位置X1，X2，X3，…，Xn，沿扫描方向取像系统的视场FOVX，焦深为DOF，设为γ个焦深范围，采集过程相同区域需要保证有M(M≥3)个图像叠加，即形貌测量系统运行需要满足如下关系：(Xi+M-Xi)·Sin(θ)≤γ·DOF；步骤二：通过图像平移获得图像间相同ROI区域。穷变换方法为：Reigon(j)＝Reigon[i-(Xj-Xi)/PX]；其中为像素在物理空间的等效尺寸；步骤三：确定图像的清晰度量度，通过以使用拉普拉斯算子能量方法来计算清晰度，公式如下：步骤四：计算名义离焦量，通过对不同图像间的ROI变换，得到第i张到第I+M张照片的对应ROI的名义离焦量为：步骤五：二项式拟合得到焦平面位置，对应的ROI相对于理想焦平面的偏差：步骤六：计算焦离量，通过抛物线模型来计算焦离量，设其二项式系数为a，b，c，通过最小二乘法得，得到最佳聚焦平面-b/2a，进而得到第i个ROI中各像素的离焦量：步骤七：计算样品的高度数据：步骤八：计算得到第j个ROI的超景深图像：Image_C(x，y)＝Image(Reigon[MAX(Si(x，y)，Si+1(x，y)，....，Si+M(x，y))]优选的，步骤三中也可以采用Brenner梯度函数来评价图像的清晰度。优选的，步骤六中也可以采用标准的点扩散函数来测最佳聚焦位置，进而得到第i个ROI中各像素的离焦量。(三)有益效果本专利技术实施例提供的一种表面形貌测量装置包括光源单元、分束装置、探测装置和运动台，运动台与探测装置之间还设置有检测台，待检测样品放置于检测台，运动台带动探测装置或者检测台使二者之间产生相对运动；分束装置接收待检测样品的反射光束的光轴与运动平台的法线之间存在夹角θ，通过所拍摄图像前后存在的重叠区域的清晰程度来评估所拍摄图片的离焦量，通过离焦量计算样品表面的立体高度信息；进一步的，通过对重叠区域的清晰程度进一步比较处理，使得清晰度最高的图像区域相互拼接，得到大大超出分束装置实际景深的组合图像，用于对样品表面形貌详细检测。通过分束装置与运动台的倾斜配置和配合，可以实现尺寸大、高度变化范围大的待测样品的表面形貌测量，提高了检测效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例1的一种表面形貌测量装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例中的实施例1的水平取像示意图；图3是标识实施例1中不同图像序列ROI的对应关系；图4是实施例1的离焦量与图像清晰度的关系；图5是本专利技术实施例2的一种表面形貌测量装置的结构示意图；图6是本专利技术实施例3中的实施例3的ROI分布示意图。附图标记说明：1：光源单元；11：光源本体；12：第一透镜；13：第二透镜；14：起偏镜；15：环形光源；2：分束装置；21：分束器；22：第三透镜；23：检偏镜；24：第四透镜；3：探测器；4：待检测样品；5：运动台。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”“第三”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。“上”“下”“左”“右”的方向均以附图所示方向为准。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术实施例中的具体含义。需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面形貌测量装置，其特征在于，包括光源单元、分束装置、探测装置和运动台，所述运动台与所述探测装置之间还设置有检测台，待检测样品放置于所述检测台，所述运动台带动所述探测装置或者所述检测台使二者之间产生相对运动；所述分束装置接收所述待检测样品的反射光束的光轴与所述运动平台的法线之间存在夹角θ。/n

【技术特征摘要】
1.一种表面形貌测量装置，其特征在于，包括光源单元、分束装置、探测装置和运动台，所述运动台与所述探测装置之间还设置有检测台，待检测样品放置于所述检测台，所述运动台带动所述探测装置或者所述检测台使二者之间产生相对运动；所述分束装置接收所述待检测样品的反射光束的光轴与所述运动平台的法线之间存在夹角θ。


2.根据权利要求1所述的一种表面形貌测量装置，其特征在于，所述光源单元包括光源本体以及由第一透镜和第二透镜组成的透镜组，所述透镜组正对所述分束装置。


3.根据权利要求1所述的一种表面形貌测量装置，其特征在于，所述分束装置包括分束器、设置于所述分束器下方的第三透镜和设置于所述分束器上方的第四透镜。


4.根据权利要求3所述的一种表面形貌测量装置，其特征在于，所述第四透镜上方设有探测器，所述运动台设置于所述第三透镜下方。


5.根据权利要求2所述的一种表面形貌测量装置，其特征在于，所述第二透镜与所述分束装置之间还设有起偏镜。


6.根据权利要求3所述的一种表面形貌测量装置，其特征在于，所述第四透镜与所述分束器之间还设有检偏镜。


7.根据权利要求3所述的一种表面形貌测量装置，其特征在于，所述第三透镜处还设有环形光源。


8.一种表面形貌测量方法，其特征在于，使用如权利要求1～7中任意一项所述的所述表面形貌测量装置，包括以下步骤：
步骤一：采集图像；通过运动台带动探测装置或者检测台使二者之间产生相对运动，期间运动台通过其内部的编码尺或控制器触发光源单元、分束装置和探测装置形成的成像系统拍照，触发拍照位置X1，X2，X3，…，Xn，沿扫描...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜艳伟，郑军，
申请(专利权)人：聚时科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31