[发明专利]一种表面形貌测量装置及方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及表面检测技术领域，尤其涉及一种表面形貌测量装置及方法。

背景技术

在半导体技术领域中，晶圆级封装(Wafer Level Packaging，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/Solder Bump、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Laser Line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。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明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)发明内容

本发明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FOV_X，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：

(X_i+M-X_i)·Sin(θ)≤γ·DOF；