一种基于空间编码照明的芯片套刻测量装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于空间编码照明的芯片套刻测量装置及其方法，包括显微成像单元，用于将待检测芯片反射成像得到图像，并获取调节指令进行光线调节直至获取到高精度测量图像；计算机控制单元，用于获取图像分析明暗信息，计算误差后进行输出或上传调节指令；所述显微成像单元包括激光驱动器、会聚透镜、可调光阑、准直物镜、聚焦物镜、分光棱镜一、分光棱镜二、显微物镜、管镜和图像传感器。本发明专利技术装置结构简单，容易集成，通过空间光调制器对光线的强度、照射角度进行动态调制，解决了现有芯片套刻测量方法中照明光线不均、角度有限导致的芯片套刻检测图像质量较差、检测精度低的技术问题。术问题。术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于空间编码照明的芯片套刻测量装置及其方法


[0001]本专利技术涉及光学检测
，具体涉及一种基于空间编码照明的芯片套刻测量装置及其方法。

技术介绍

[0002]芯片制造过程中，实时性能与缺陷检测是确保产品质量可控性的重要步骤。在关键层的光学套刻对准直接影响芯片的性能、成品率和可靠性。随着芯片集成度的提高、线宽缩小和多重光刻工艺的应用，对套刻误差的控制要求越来越严格。因此，套刻误差测量成为关键的工艺控制步骤之一。
[0003]套刻误差测量常通过光学显微成像系统进行。该系统会获取两层刻套目标图形的数字化图像，并利用数字图像算法计算每一层的中心位置，从而得出套刻误差的数值。具体而言，该方法涉及获取当前层和前一层测量标识的图像，并进行影像分析以确定两层测量标识的相对位移。为了获得测量标识的图像，使用了亮场显微镜，并通过分析图像的灰度来确定测量标识的重心，进而获得位移矢量。因此，图像质量对于套刻误差的测量结果至关重要。由于前层被多种材质的薄膜层所覆盖，因此在检测过程中需要不断调整焦距和照射光波的波长，以获取高对比度的图像。光线高光和测量遮挡导致的线宽不一致是常见产生测量误差的原因。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于空间编码照明的芯片套刻测量装置及其方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于空间编码照明的芯片套刻测量装置，包括：
[0006]显微成像单元，用于将待检测芯片反射成像得到图像，并获取调节指令进行光线调节直至获取到高精度测量图像；
[0007]计算机控制单元，用于获取图像分析明暗信息，计算误差后进行输出或上传调节指令；
[0008]所述显微成像单元包括激光驱动器、会聚透镜、可调光阑、准直物镜、聚焦物镜、分光棱镜一、分光棱镜二、显微物镜、管镜和图像传感器，所述会聚透镜、可调光阑、准直物镜依次同轴设置，且可调光阑分别对应会聚透镜的像方焦面以及准直物镜的物方焦面，所述显微物镜、管镜依次同轴设置，所述分光棱镜一位于准直物镜远离可调光阑的一侧，所述分光棱镜二位于显微物镜与管镜之间，且分光棱镜一、分光棱镜二相对应且平行设置，所述聚焦物镜设置在分光棱镜一、分光棱镜二之间，所述图像传感器位于管镜远离分光棱镜二的一侧，所述激光驱动器用于产生白光光源，该白光光源依次通过会聚透镜、可调光阑、准直物镜、分光棱镜一形成平行光线；
[0009]所述显微成像单元还包括空间光调制器，所述空间光调制器位于分光棱镜一远离聚焦物镜的一侧，通过空间光调制器获取调节指令并对平行光线进行调节后，该平行光线
依次经过聚焦物镜、分光棱镜二、显微物镜最终聚到待检测芯片上并成像在图像传感器上。
[0010]进一步地，所述会聚透镜由多个同轴的透镜组成，用于把白光光源产生的光线汇聚在可调光阑处。
[0011]进一步地，所述激光驱动器产生的白光光源的光谱范围为170nm
‑
2100nm。
[0012]进一步地，所述分光棱镜一、分光棱镜二的分光比50：50，且分光棱镜一、分光棱镜二均为消偏振分光棱镜。
[0013]进一步地，所述空间光调制器像素大小为1920
×
1200。
[0014]进一步地，所述显微物镜为半复消色差显微物镜。
[0015]一种基于空间编码照明的芯片套刻测量方法，包括如下步骤：
[0016]在显微物镜下方放置待检测芯片；
[0017]通过显微成像单元将待检测芯片反射成像得到图像，获得待检测芯片反射光线明暗信息并上传；
[0018]计算机控制系统分析明暗信息后计算误差，并根据误差进行输出或发送调节指令；
[0019]显微成像单元获取调节指令，进行光线调节直至获取到高精度测量图像。
[0020]进一步地，所述通过显微成像单元将待检测芯片反射成像得到图像的具体方法为：
[0021]激光驱动器产生的白光光源依次通过会聚透镜、可调光阑、准直物镜、分光棱镜一形成平行光线，该平行光线依次经过聚焦物镜、分光棱镜二、显微物镜最终聚到待检测芯片，光线经过待检测芯片反射后，依次经过显微物镜、分光棱镜二、管镜，最终成像在图像传感器上。
[0022]进一步地，所述计算机控制系统分析明暗信息后计算误差，并根据误差进行输出或上传调节指令的具体方法为：
[0023]计算机控制系统分析明暗信息后计算误差，并根据误差进行判断，若误差在范围内则满足测量精度，输出测量结果；若误差不在范围内则不满足测量精度，计算机控制系统发送上传调节指令。
[0024]进一步地，所述显微成像单元获取调节指令，进行光线调节直至获取到高精度测量图像的具体方法为：
[0025]空间光调制器获取调节指令，控制经过分光棱镜一后均匀照射在空间光调制器上平行光线的传播方向、相位和振幅，然后平行光线依次经过分光棱镜一、聚焦物镜、分光棱镜二、显微物镜最终聚到待检测芯片，光线经过待检测芯片反射后，依次经过显微物镜、分光棱镜二、管镜，最终成像在图像传感器上，直至获取到高精度测量图像。
[0026]由上述技术方案可知，本专利技术具有如下有益效果：
[0027]本专利技术装置结构简单，容易集成，通过空间光调制器对光线的强度、照射角度进行动态调制，解决了现有芯片套刻测量方法中照明光线不均、角度有限导致的芯片套刻检测图像质量较差、检测精度低的技术问题。
[0028]本专利技术的芯片套刻测量方法和装置，能够快速实现对芯片样品表面的均匀照明，从而得到更精确的测量结果，可广泛应用于光学成像和检测领域，为提升芯片套刻测量结果精度提供了一种简单可行的方法和装置。
附图说明
[0029]图1为本专利技术芯片套刻测量装置结构示意图；
[0030]图2为本专利技术待测芯片表面光线遮挡效果图；
[0031]图3为本专利技术基于空间编码照明的芯片套刻测量方法的流程图；
[0032]图4为未使用本专利技术方法的普通测试结果效果图；
[0033]图5为本专利技术测试结果效果图。
[0034]图中：显微成像单元1；激光驱动器1
‑
1、会聚透镜1
‑
2、可调光阑1
‑
3、准直物镜1
‑
4、聚焦物镜1
‑
5、分光棱镜一1
‑
6、分光棱镜二1
‑
7、显微物镜1
‑
8、管镜1
‑
9、图像传感器1
‑
10、空间光调制器1
‑
11、计算机控制单元2、待测芯片3。
具体实施方式
[0035]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，所描述的实施例仅仅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。
[0036]请参阅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于空间编码照明的芯片套刻测量装置，其特征在于，包括:显微成像单元(1)，用于将待检测芯片反射成像得到图像，并获取调节指令进行光线调节直至获取到高精度测量图像；计算机控制单元(2)，用于获取图像分析明暗信息，计算误差后进行输出或上传调节指令；所述显微成像单元包括激光驱动器(1
‑
1)、会聚透镜(1
‑
2)、可调光阑(1
‑
3)、准直物镜(1
‑
4)、聚焦物镜(1
‑
5)、分光棱镜一(1
‑
6)、分光棱镜二(1
‑
7)、显微物镜(1
‑
8)、管镜(1
‑
9)和图像传感器(1
‑
10)，所述会聚透镜(1
‑
2)、可调光阑(1
‑
3)、准直物镜(1
‑
4)依次同轴设置，且可调光阑(1
‑
3)分别对应会聚透镜的像方焦面以及准直物镜的物方焦面，所述显微物镜(1
‑
8)、管镜(1
‑
8)依次同轴设置，所述分光棱镜一(1
‑
6)位于准直物镜(1
‑
4)远离可调光阑的一侧，所述分光棱镜二(1
‑
7)位于显微物镜与管镜之间，且分光棱镜一(1
‑
6)、分光棱镜二(1
‑
7)相对应且平行设置，所述聚焦物镜(1
‑
5)设置在分光棱镜一(1
‑
6)、分光棱镜二(1
‑
7)之间，所述图像传感器(1
‑
10)位于管镜远离分光棱镜二的一侧，所述激光驱动器(1
‑
1)用于产生白光光源，该白光光源依次通过会聚透镜(1
‑
2)、可调光阑(1
‑
3)、准直物镜(1
‑
4)、分光棱镜一(1
‑
6)形成平行光线；所述显微成像单元还包括空间光调制器(1
‑
11)，所述空间光调制器(1
‑
11)位于分光棱镜一(1
‑
6)远离聚焦物镜的一侧，通过空间光调制器(1
‑
11)获取调节指令并对平行光线进行调节后，该平行光线依次经过聚焦物镜、分光棱镜二、显微物镜最终聚到待检测芯片上并成像在图像传感器上。2.根据权利要求1所述的一种基于空间编码照明的芯片套刻测量装置，其特征在于：所述会聚透镜(1
‑
2)由多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志平，邱志群，叶颖，
申请(专利权)人：奈米科学仪器设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：