[发明专利]用于在多层对象如晶片上进行尺寸测量的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于在多层对象、如晶片上进行尺寸测量的装置和方法。本发明还涉及使能够定位在这种对象的表面下的结构、特别是用于相对于这些结构布置测量传感器的成像装置。

本发明的领域更具体地但非限制性地是微电子学、微系统(MEM)或集成光学领域中的装置的测量和尺寸控制。

背景技术

用于微电子学和微系统(MEM，MOEM)的制造技术正朝着复杂体积结构的生产发展，复杂的体积结构可以使得这些系统的功能能够在其体积中更好的集成。

这些结构的特征在于一些组件层、有时是大量的组件层的叠加，所述组件层具有连接这些组件层的互连轨道(或通孔)。这些技术属于通常被称为“芯片级封装”或“3D集成”。

组件层可以在分开的晶片上生产，然后使其叠加并互相连接。

更准确地，制造方法可以包括以下步骤：

-刻蚀通孔，所述通孔作为仅在晶片的一侧(组件表面)的孔或沟槽开口存在；

-使通孔金属化并至少部分地在组件表面上产生导体轨道及组件，

-通过抛光(通常通过机械方法)后表面(即与组件表面相反的表面)来打薄晶片。将晶片固定到临时运输晶片以获得足够的机械刚性。实际上，在抛光后，晶片的厚度可以降低至几十微米。

打薄使得能够将晶片的厚度降低至预定厚度、或者直至通孔穿透。

在打薄操作期间，控制通孔底部与晶片后表面之间的剩余材料的厚度是非常重要的。

已知使得能够测量该剩余材料厚度的不同技术。

例如，已知基于时域或频域低相干干涉法的技术。

还已知Marx等人的文献US 7,738,113，其描述了一种使得能够基于扫描共聚焦技术或色散共聚焦技术利用探针进行这种测量的装置。

然而，出现定位从晶片的后表面不能看见的通孔的问题。这个问题不是烦琐的，因为这些通孔可能是几微米或几十微米宽，必须能够将直径并非大得多的测量光束准确地布置为与这些通孔对齐。

已知具有产生晶片表面图像、并且使得能够准确地布置测量光束的成像系统的耦合点测距传感器。

这些系统不能够解决该布置的问题，因为：

-如之前解释的，从晶片的后表面不能看见的通孔；

-在进行打薄操作时，在晶片的组件表面上已经有会占据几平方毫米的组件和金属轨道。这些组件完全掩盖了通孔的位置，而且它们是完全不透明的，这妨碍了通过透明性来定位通孔。

除了该具体问题之外，“芯片级封装”技术的开发导致对能够准确测量堆叠材料的多个层的厚度或位置的需求。

这些层可以是微米或小于最高几百微米的量级，并且可以有大量的层。实际上，之前所述的测量方法(干涉法或共聚焦法)都不能满足用于该类型的测量的所有规格，这实际上导致必须增加测量装置。

本发明的一个目的是克服涉及在复杂结构上的距离和厚度测量的现有技术的缺点。

本发明的一个目的具体地提出一种使得能够定位从晶片表面不能看见的通孔或相似结构的系统。

本发明的一个目的还提出一种使得能够从晶片的后表面进行通孔上的剩余厚度测量的系统。

最后，本发明的目的提出一种使得能够在宽的动态范围中和在大量界面上进行厚度测量的系统。

发明内容

这个目的是利用一种用于透过对象、如晶片的表面来定位结构以相对于所述结构布置测量传感器的成像装置来实现的，该装置包括：

-成像传感器，

-能够在所述成像传感器上产生在视场中的对象的图像的光学成像单元，

-用于产生照明光束并以反射方式照亮所述视场的照明单元，

其特征在于，照明单元能够产生照明光束，所述照明光束的光谱成分适合于对象的性质以使得所述光束的光基本能够射入到所述对象中。

根据实施方案，照明单元可以包括能够将照明光束的光谱限制到基本能够射入到对象中的波长的光谱滤波器。

该光谱滤波器可以包括：

-由与对象的材料相同或相似的材料制成的板；

-硅板；

-过滤光谱以仅允许大于截止波长的波长穿过的板；

-过滤光谱以仅允许大于一微米的波长穿过的板；

-高通(波长)干涉滤波器类型的板。

照明单元还可以包括：

-能够发射光谱包括以下波长的光的光源：基本能够被对象的表面反射的第一波长和基本能够射入到对象中的第二波长，和

-用于将光谱滤波器插入到照明光束中、或从照明光束中移出的切换单元。