[go: up one dir, main page]

TWI467125B - 量測系統與量測方法 - Google Patents

量測系統與量測方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI467125B
TWI467125B TW101134870A TW101134870A TWI467125B TW I467125 B TWI467125 B TW I467125B TW 101134870 A TW101134870 A TW 101134870A TW 101134870 A TW101134870 A TW 101134870A TW I467125 B TWI467125 B TW I467125B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light source
hole
planes
image
boundary
Prior art date
Application number
TW101134870A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201413211A (zh
Inventor
Deh Ming Shyu
Yi Sha Ku
Original Assignee
Ind Tech Res Inst
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ind Tech Res Inst filed Critical Ind Tech Res Inst
Priority to TW101134870A priority Critical patent/TWI467125B/zh
Priority to US13/752,307 priority patent/US8830458B2/en
Publication of TW201413211A publication Critical patent/TW201413211A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI467125B publication Critical patent/TWI467125B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
    • G01B11/12—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters internal diameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/22—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring depth

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

量測系統與量測方法
本發明係有關於光學系統，特別係有關於一種孔洞側壁量測系統。
隨著晶片複雜度的增加，以堆疊的方式來來製造三維晶片(3D IC)日益增加。矽穿孔(Through-Silicon Via)封裝技術，透過垂直導通來整合晶圓堆疊的方式，達到晶片間的電氣互連，因此矽穿孔量測的精確度將明顯地影響晶片的良率。
然而，矽穿孔具有高深寬比，並且無法直接以光學顯微鏡量測其深度及側壁。因此，極需要一種量測系統和量測方法，來克服這些問題。
有鑑於此，本揭露提供一種量測系統，用以量測一待測物之一孔洞，包括：一光源產生單元，用以產生一光源，並且沿著該孔洞之高度軸方向將該光源分別對焦至不同高度之複數平面；一擷取單元，擷取從該等平面所產生散射出的複數影像；以及一處理單元，根據該等影像取得該等平面的孔洞邊界，用以在每個該等平面的孔洞邊界上取樣不同方位角的影像強度，以便產生複數取樣值，並且根據該等取樣值和所對應的高度和方位角，建立該孔洞之側壁影像。
本揭露更提供一種量測方法，用以量測一基板之一孔洞，包括：沿著該孔洞之高度軸方向將一光源分別對焦至不同高度之複數平面；擷取從該等平面所產生散射出的複數影像；根據該等影像取得該等平面的孔洞邊界；在每個該等平面的孔洞邊界上取樣不同方位角的影像強度，以便產生複數取樣值；以及根據該等取樣值和所對應的高度和方位角，建立該孔洞之側壁影像。
為使本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
以下說明是執行本發明之最佳模式。習知技藝者應能知悉在不脫離本發明的精神和架構的前提下，當可作些許更動、替換和置換。本發明之範疇當視所附申請專利範圍而定。
第1圖是本揭露之量測系統之一示意圖。如第1圖所示，量測系統100包括光源產生單元110、擷取單元120和處理單元130。詳細而言，孔洞側壁的任一點可以用圓柱座標(cylindrical coordinate system)來表示，意即孔洞側壁上的任一點可以寫成(R,θ ,Z)。光源產生單元110用以產生一光源，並且沿著孔洞HL之高度軸方向(又稱z軸)將該光源分別對焦至不同高度之複數平面(例如平面PZ1~PZ4)。擷取單元120擷取從該等平面所產生散射出的複數影像(如第2圖所示之影像)。處理單元130用以在每 個該等平面的該等孔洞邊界上取樣不同方位角的影像強度，以便產生複數取樣值，並且根據該等取樣值和所對應的高度和方位角，建立孔洞HL之側壁影像。在某些實施例中，擷取單元120和處理單元130可以設置在光源產生單元110內，但不限於此。
第2圖是本揭露之影像之一示意圖。如第2圖所示，當光源對焦至高度Z1、Z2、Z3和Z4的平面PZ1、PZ2、PZ3和PZ4時，分別取得影像I1、I2、13和I4。需說明的是，圓B1、B2、B3和B4為平面PZ1、PZ2、PZ3和PZ4的孔洞邊界。由於平面PZ1~PZ4的放大率分別為、、和，其中長度D1、D2、D3和D4分 別為光源產生單元110至平面PZ1、PZ2、PZ3和PZ4的距離，長度D0為光源產生單元110到擷取單元120的距離。由於D1<D2<D3<D4，因此M1>M2>M3>M4。因此，不管光源對焦至何者平面，平面PZ1、PZ2、PZ3和PZ4的孔洞邊界在所擷取道的影像中都不會重疊。第3圖為擷取單元120所擷取到的一個影像。如第3圖所示，每個平面的孔洞邊界都不會重疊。
因此當光源對焦至平面PZ1時，影像強度會在圓B1上產生劇烈變化，例如在圓B1外為影像強度很弱，但在圓B1的影像強度劇增，因此可以藉由影像強度在徑向軸(radial coordinate)上的變化判斷孔洞邊界。相似地，當光源對焦至平面PZ2時，可以從影像I2中判斷圓B2為平面PZ2的孔洞邊界。當光源對焦至平面PZ3時，可以從影像I3中 判斷圓B3為平面PZ3的孔洞邊界。當光源對焦至平面PZ4時，可以從影像14中判斷圓B4為平面PZ4的孔洞邊界。
第4圖是本揭露之影像強度與徑向之一關係圖。如第4圖所示，在一預定方位角(azimuth angle)θ 1中，沿著徑向軸(radial coordinate)r的強度曲線。以徑向軸r對強度曲線CV1進行微分，取得微分曲線CV2。處理單元130根據微分曲線CV2的最大極限值取得所對應的徑向點R1，在R1+δ和R1-δ的範圍內取影像強度的平均值VA1，則將徑向點R1的平均值VA1視為座標(R1,θ 1,Z2)的取樣值(影像強度)。再參考第2圖，換言之，將每個方位角(0~2 π)的徑向點(例如R1、R2~Rn)所圍成封閉曲線為平面PZ2所對應之孔洞邊界。
第5圖是本揭露之量測系統之一實施例。如第5圖所示，量測系統500包括光源產生單元510、擷取單元520、處理單元530和平台540。在本揭露實施例中，光源產生單元510可以是暗場(dark field)光學顯微鏡。一入射光(Light source)藉由一環形反射鏡(Ring mirror)511入射至一環形聚光透鏡(Ring condenser lens)512，再經由環形聚光透鏡512入射至待測物(Target)550上。由待測物550散射的光經由物鏡(objectives)513入射至擷取單元520，但射入至擷取單元520的光不包含入射至待測物之鏡向反射光。暗場光學裝置和明視野(bright field)裝置不同，暗場光學裝置不直接觀察照明的光線，而是觀察待測物的散射光線。因此，視場為黑暗的背景，而待測物則呈明亮的像。暗場顯 微鏡適用於在亮場顯微鏡下看不見的微小結構，觀察其形狀和輪廓。在本揭露實施例中，將待測物550放置在平台540上，在固定焦距的情況下，沿著高度軸方向移動平台540，可以使該光源分別對焦至不同孔洞的高度。
第6圖是本揭露之影像強度與高度之一關係圖。如第6圖所示，橫軸為高度Z，縱軸為規一化的影像強度。在固定方位角和定徑向長度時，影像強度會隨對焦位置(即高度)改變，可以由觀察得知在孔洞邊界上有週期性的凹槽和凸塊。
第7圖是本揭露之孔洞之一側壁影像，第8A圖與第8B圖是由掃描式電子顯微鏡所取得的側壁影像。如第7圖所示，橫軸為方位角θ ，縱軸為高度Z，並且第7圖係根據該等取樣值和對應的高度Z和方位角θ ，所建立孔洞HL之側壁影像。由觀察所得知，此孔洞側壁為螺旋狀(scallop-type)結構，並且為和第8A圖與第8B圖相同。
第9圖係本揭露之量測方法之一流程圖，如第9圖所示量測方法包括下列步驟。
於步驟S91，沿著孔洞HL之高度軸方向將一光源分別對焦至不同高度之複數平面(例如平面PZ1~PZ4)。於步驟S92，擷取從該等平面所產生散射出的複數影像。於步驟S93，根據影像取得平面的孔洞邊界。於步驟S94，在每個平面的孔洞邊界上取樣不同方位角的影像強度，以便產生複數取樣值。於步驟S95，根據該等取樣值和對應的高度和方位角，建立孔洞HL之側壁影像。
綜上所述，本揭露之量測方法不需破壞待測物，即可量測待測物的孔洞側壁。因此本揭露之量測方法可應用在三維晶片的量測中，尤其是高寬深比的矽穿孔。
以上敘述許多實施例的特徵，使所屬技術領域中具有通常知識者能夠清楚理解本說明書的形態。所屬技術領域中具有通常知識者能夠理解其可利用本發明揭示內容為基礎以設計或更動其他製程及結構而完成相同於上述實施例的目的及/或達到相同於上述實施例的優點。所屬技術領域中具有通常知識者亦能夠理解不脫離本發明之精神和範圍的等效構造可在不脫離本發明之精神和範圍內作任意之更動、替代與潤飾。
100、500‧‧‧量測系統
110‧‧‧光源產生單元
120‧‧‧擷取單元
130‧‧‧處理單元
HL‧‧‧孔洞
Z1~Z4‧‧‧高度
PZ1~PZ4‧‧‧平面
B1、B2、B3和B4‧‧‧圓
D0、D1、D2、D3和D4‧‧‧長度
θ 1、θ 2‧‧‧方位角
B1、B2、B3、B4‧‧‧孔洞邊界
CV1、CV2‧‧‧曲線
R1、R2、Rn‧‧‧徑向點
I1、I2、I3、I4‧‧‧影像
510‧‧‧光源產生單元
511‧‧‧環形反射鏡
512‧‧‧環形聚光透鏡
513‧‧‧物鏡
520‧‧‧擷取單元
530‧‧‧處理單元
540‧‧‧平台
550‧‧‧待測物
第1圖是本揭露之量測系統之一示意圖；第2圖是本揭露之由量測系統所接收到的影像之一示意圖；第3圖為擷取單元120所擷取到的一個影像；第4圖是本揭露之影像強度與徑向之一關係圖；第5圖是本揭露之量測系統之一實施例；第6圖是本揭露之影像強度與高度之一關係圖；第7圖是本揭露之孔洞之一側壁影像；第8A圖與第8B圖是由掃描式電子顯微鏡所取得的側壁影像；以及第9圖係本揭露之量測方法之一流程圖。
100‧‧‧量測系統
110‧‧‧光源產生單元
120‧‧‧擷取單元
130‧‧‧處理單元
HL‧‧‧孔洞
PZ1~PZ4‧‧‧平面
Z1~Z4‧‧‧高度
D0、D1、D2、D3和D4‧‧‧長度

Claims (8)

  1. 一種量測方法，用以量測一基板之一孔洞，包括：沿著該孔洞之高度軸方向將一光源分別對焦至不同高度之複數平面；擷取從該等平面所產生散射出的複數影像；根據該等影像取得該等平面的孔洞邊界；在每個該等平面的孔洞邊界上取樣不同方位角的影像強度，以便產生複數取樣值；以及根據該等取樣值和所對應的高度和方位角，建立該孔洞之側壁影像。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之量測方法，其中取得孔洞邊界的步驟包括：在一預定方位角上以徑向軸對該影像的影像強度進行微分，取得一微分曲線；根據該微分曲線的最大極限值取得所對應的徑向點；以及將每個方位角的徑向點所圍成封閉曲線為該平面所對應之孔洞邊界。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之量測方法，其中將該光源分別對焦至等該平面的步驟包括：將該待測物放置在一平台上；以及固定焦距並且沿著高度軸方向移動該平台，使得該光源分別對焦至不同高度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之量測方法，其中該光源由一光源產生單元所產生，並且該光源產生單元係由暗 場光學顯微鏡所構成。
  5. 一種量測系統，用以量測一待測物之一孔洞，包括：一光源產生單元，用以產生一光源，並且沿著該孔洞之高度軸方向將該光源分別對焦至不同高度之複數平面；一擷取單元，擷取從該等平面所產生散射出的複數影像；以及一處理單元，根據該等影像取得該等平面的孔洞邊界，用以在每個該等平面的孔洞邊界上取樣不同方位角的影像強度，以便產生複數取樣值，並且根據該等取樣值和所對應的高度和方位角，建立該孔洞之側壁影像。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之量測系統，其中該處理單元在一預定方位角上以徑向軸對該影像的影像強度進行微分，取得一微分曲線，根據該微分曲線的最大極限值取得所對應的徑向點，其中每個方位角的徑向點所圍成封閉曲線為該平面所對應之孔洞邊界。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之量測系統，更包括：一平台，用以放置該待測物，其中該光源的焦距為固定，使得當該平台沿著高度軸方向移動時，該光源分別對焦至該孔洞之不同高度。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之量測系統，其中該光源產生單元由暗場光學顯微鏡所構成。
TW101134870A 2012-09-24 2012-09-24 量測系統與量測方法 TWI467125B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101134870A TWI467125B (zh) 2012-09-24 2012-09-24 量測系統與量測方法
US13/752,307 US8830458B2 (en) 2012-09-24 2013-01-28 Measurement systems and measurement methods

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101134870A TWI467125B (zh) 2012-09-24 2012-09-24 量測系統與量測方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201413211A TW201413211A (zh) 2014-04-01
TWI467125B true TWI467125B (zh) 2015-01-01

Family

ID=50338540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101134870A TWI467125B (zh) 2012-09-24 2012-09-24 量測系統與量測方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8830458B2 (zh)
TW (1) TWI467125B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201415153A (zh) * 2012-10-01 2014-04-16 Ind Tech Res Inst 自動對焦系統與自動對焦方法
US9760986B2 (en) * 2015-11-11 2017-09-12 General Electric Company Method and system for automated shaped cooling hole measurement
US11612023B2 (en) * 2020-04-17 2023-03-21 Honda Motor Co., Ltd. Wireless vehicle lighting
US11965731B2 (en) * 2020-11-03 2024-04-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Package structure and measurement method for the package structure
US20240377334A1 (en) * 2023-05-09 2024-11-14 Applied Materials, Inc. Automated optical inspection tool

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11153534A (ja) * 1997-11-19 1999-06-08 Otsuka Denshi Kk 光散乱強度測定装置
TW200608053A (en) * 2004-07-12 2006-03-01 August Technology Corp Illuminator for dark field inspection
TW201144772A (en) * 2010-04-22 2011-12-16 Schneeberger Holding Ag Device for determining a position by means of optically scanning a measuring scale and guide system comprising bodies, which can be moved relative to one another, and comprising a device for determining a position
TW201237361A (en) * 2011-01-19 2012-09-16 Nova Measuring Instr Ltd Optical system and method for measuring in three-dimensional structures
TW201237359A (en) * 2011-03-04 2012-09-16 Univ Nat Formosa Three dimensional surface profilometer and microscopy, and the method using the same

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3661440A (en) * 1969-02-17 1972-05-09 Nippon Kogaku Kk Microscope for inspecting surfaces of holes or the like
US4145714A (en) * 1978-02-27 1979-03-20 Robert W. MacDonald Television flaw detector for inspecting the wall surface of a hole through a circuit board
US4560273A (en) * 1982-11-30 1985-12-24 Fujitsu Limited Method and apparatus for inspecting plated through holes in printed circuit boards
JP3544892B2 (ja) * 1999-05-12 2004-07-21 株式会社東京精密 外観検査方法及び装置
US20030045098A1 (en) 2001-08-31 2003-03-06 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for processing a wafer
JP4452053B2 (ja) 2003-10-01 2010-04-21 三菱重工業株式会社 軸ずれ測定装置
US20060234137A1 (en) 2005-04-15 2006-10-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Photomask structures providing improved photolithographic process windows and methods of manufacturing same
JP5082278B2 (ja) 2005-05-16 2012-11-28 ソニー株式会社 発光ダイオードの製造方法、集積型発光ダイオードの製造方法および窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の成長方法
JP4391545B2 (ja) * 2007-03-30 2009-12-24 日立ビアメカニクス株式会社 ワーク加工機
JP5688203B2 (ja) 2007-11-01 2015-03-25 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体基板の作製方法
US7842583B2 (en) 2007-12-27 2010-11-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor substrate and method for manufacturing semiconductor device
JP4444371B1 (ja) 2009-09-01 2010-03-31 富士フイルム株式会社 撮像素子及び撮像装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11153534A (ja) * 1997-11-19 1999-06-08 Otsuka Denshi Kk 光散乱強度測定装置
TW200608053A (en) * 2004-07-12 2006-03-01 August Technology Corp Illuminator for dark field inspection
TW201144772A (en) * 2010-04-22 2011-12-16 Schneeberger Holding Ag Device for determining a position by means of optically scanning a measuring scale and guide system comprising bodies, which can be moved relative to one another, and comprising a device for determining a position
TW201237361A (en) * 2011-01-19 2012-09-16 Nova Measuring Instr Ltd Optical system and method for measuring in three-dimensional structures
TW201237359A (en) * 2011-03-04 2012-09-16 Univ Nat Formosa Three dimensional surface profilometer and microscopy, and the method using the same

Also Published As

Publication number Publication date
TW201413211A (zh) 2014-04-01
US20140085640A1 (en) 2014-03-27
US8830458B2 (en) 2014-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6918931B2 (ja) 半導体ウエハ検査のための欠陥マーキング
TWI467125B (zh) 量測系統與量測方法
CN107526156B (zh) 光片显微镜以及用于运行光片显微镜的方法
JP2020118696A (ja) 光学式検査及び光学式レビューからの欠陥属性に基づく電子ビームレビューのための欠陥サンプリング
JP2013186100A (ja) 形状検査方法およびその装置
CN115325963B (zh) 一种晶圆表面三维形貌测量装置及其测量方法
US9823458B2 (en) Imaging system and method for multi-scale three-dimensional deformation or profile output
JP2011013058A (ja) 欠陥検査方法及び欠陥検査装置
TW201409021A (zh) 檢測樣品表面缺陷之檢測系統及其檢測方法
JP2011211035A (ja) 検査装置並びに欠陥分類方法及び欠陥検出方法
CN110146898B (zh) 一种基于图像拍摄及图像分析的探针轨迹监测及控制方法
WO2013061976A1 (ja) 形状検査方法およびその装置
CN106772923A (zh) 基于倾斜狭缝的自动对焦方法和系统
CN106403843A (zh) 基于共焦显微技术的大口径高曲率光学元件的轮廓扫描测量装置及方法
KR20140010136A (ko) 반도체 웨이퍼의 실시간 3차원 sem 이미지화 및 관찰을 위한 장치 및 방법
Antipa et al. Automated ICF capsule characterization using confocal surface profilometry
Wakayama et al. Small size probe for inner profile measurement of pipes using optical fiber ring beam device
CN114252007A (zh) 微纳器件三维结构光学检测装置及方法
JP2016099370A (ja) 顕微鏡システム
JP2013210393A (ja) 欠陥検査方法及び欠陥検査装置
Vartanian et al. TSV reveal height and dimension metrology by the TSOM method
US20180045646A1 (en) System and method for three-dimensional micro particle tracking
US9513112B1 (en) Three dimensional characterization of silicon wafer Vias from combined on-top microscopic and bottom-through laser fringes measurement
TWI751184B (zh) 產生一樣本之三維(3-d)資訊之方法及三維(3-d)量測系統
TWI885125B (zh) 用於晶圓對準之系統、方法及目標