CN112747681A - 一种非破坏性光学检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种非破坏性光学检测系统，用以检测集成电路沉积的多个膜层的厚度，其包括一检测单元以及一转换单元，检测单元包括对应待测的集成电路而设的光学传感器，光学传感器能够发出包括两种以上不同波长范围的光源，以发出对应于膜层的材质能够穿透的一检测光波，检测光波遇到集成电路所测的膜层的界面时产生一反射光波，反射光波经光学干涉而被光学传感器接收以产生一光谱信号。转换单元电性连接于检测单元，转换单元接收光谱信号并通过光谱分析以获得一波形强度，并以波形强度计算出所测的膜层的厚度。
Description
技术领域
本发明涉及一种非破坏性光学检测系统，具体涉及一种可测得集成电路的总厚度以及各膜层厚度的非破坏性光学检测系统。
背景技术
半导体制程的集成电路(Integrated Circuit , IC)，其膜厚度测量可分为破坏性检测与非破坏性检测。以破坏性检测而言，检测仪器如α -Step 薄膜厚度轮廓测量仪与SEM 扫描式电子显微镜，集成电路经破坏性检测后会造成损伤，且有检测时间长的问题，不利于大量集成电路的检测及维持集成电路的生产质量。
而对非破坏性检测而言，检测仪器例如2D X-Ray检测仪及3D X-Ray检测仪，其中，2D X-Ray检测仪以X-ray穿透集成电路，接收器依据内部密度的高低而获得对应能量的多少，通过方式成像并取得集成电路的膜厚度 ；另3D X-Ray检测仪，是以非破坏性X射线透视技术，并搭配光学物镜提高放大倍率进行实验检测，其实验过程是将集成电路固定后进行360°旋转，在这过程中，收集集成电路各个不同角度的2D穿透影像，再利用计算机运算重构出集成电路的实体影像。然而，现有技术中集成电路以非破坏性检测的技术，大致有以下问题：
1. 集成电路经长膜、微影以及蚀刻等半导体制程后，所成型的结构体通常是多个的膜层所沉积迭成，而每一膜层于沉积时具有一定的厚度标准，现有技术中非破坏性检测却只能检测集成电路的整体厚度，无法对于各膜层的厚度进行量测，所以无法得知各膜层的厚度是否符合标准。
2.现有技术中非破坏检测是以光波穿透集成电路以进行厚度的检测方式，当集成电路所堆栈的多个膜层中包括有无法被光穿透的膜层，例如金属层在光波的强度不足时有无法穿透的问题，又或者是白光遇到硅晶层时被吸收而无法穿透的问题有待解决，故以非破坏检测的方式欲测得集成电路的膜层厚度，仍有相当大的改善空间，此即本发明的主要重点所在。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种非破坏性光学检测系统，通过提供两种以上不同波长范围的光源，使发出的检测光波可对应于集成电路的膜层材质进行穿透，以此测得集成电路各膜层的厚度。
本发明的一项实施例提供非破坏性光学检测系统，其用以检测集成电路沉积有多个膜层的厚度，包括一检测单元以及一转换单元，其检测单元包括一光学传感器，其对应待测的集成电路而设，光学传感器包括两种以上不同波长范围的光源，以发出对应于检测膜层的材质可穿透的一检测光波，检测光波遇集成电路所测的膜层的界面时，会产生一反射光波，由此反射光波经光学干涉而被光学传感器接收，以产生一光谱信号，而转换单元与检测单元电性连接，转换单元在接收光谱信号并通过光谱分析以获得一波形强度，并以波形强度计算出所测的膜层的厚度。
其中，波形强度为所测的膜层的折射率随波长的变化率，转换单元以波形强度对应的所述折射率及所述波长，经快速傅立叶变换进行波形分析，以计算出所测的膜层的厚度。
其中，检测单元具有一折射率储存模块，折射率储存模块储存所述膜层于不同材质下的折射率，前述快速傅立叶变换进行波形分析时，所测的膜层依折射率信息模块对应储存的折射率进行波形分析。
其中，光学传感器包括一白光传感器以及一近红外光传感器，白光传感器可发出白光，而近红外线传感器可发出近红外光。
其中，所述白光传感器为彩色共焦式白光传感器，其光点直径介于3.5μm至750μm的间。
其中，所述近红外光传感器的近红外光波长的区间为960 nm ~1580nm。
其中，检测单元包括一控制模块，控制模块电性连接白光传感器及近红外光传感器，控制模块根据待测集成电路的所述膜层的材质而转换所述白光传感器或所述近红外光传感器发出的检测光波。
进一步包括一检测平台以及一机械手臂，机械手臂可相对检测平台移动，机械手臂将包括所述集成电路的晶圆置放于检测平台。
进一步包括一位移模块设于检测平台旁，光学传感器设于位移模块而可发出检测光波时沿所述集成电路的范围位移，以检测各膜层的厚度及形状。
集成电路经沉积所堆栈的不同材质的膜层，可通过光学传感器所包括的两种以上的光源发出不同波长范围的检测光波，令检测光波能对应膜层的不同材质进行穿透，并可在集成电路的各膜层皆能于界面产生反射光波而获得对应的光谱信号及波形强度，进而可计算出各膜层的厚度以及集成电路总厚度，可准确得知各膜层的厚度是否达到标准。
此外，当集成电路经沉积所堆栈的不同材质的膜层之中，包括有无法被反射光波穿透的金属层时，可于所述集成电路的上方及下方分别设置一所述光学传感器，当集成电路的上方及下方所设的光学传感器对着集成电路发出所述检测光波时，除所述金属层外，检测光波同样能对应其他膜层的不同材质进行穿透，以获得集成电路的总厚度以及金属层外的各膜层的厚度，并由集成电路的总厚度减去各膜层的厚度而获得所述金属层的厚度，同样能计算出包括金属层的各膜层的厚度，故即使集成电路存在有金属层，仍可达到准确测得各膜层的厚度的目的。
再者，集成电路经沉积所堆栈的膜层，除可通过所述光学传感器于定点而静态地检测各膜层的厚度外，还可搭配位移模块沿所述集成电路的范围位移，并在位移的过程中同时发出检测光波，以检测出各膜层的形状，达到集成电路的膜层形状判断的准确性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明非破坏性光学检测系统的机台外观示意图；
图2为本发明非破坏性光学检测系统的方块示意图；
图3为本发明的转换单元计算出所测的膜层厚度的波形分析图；
图4为本发明的第一实施例集成电路检测各膜层厚度的示意图；
图5为本发明的第二实施例集成电路检测各膜层厚度及形状的示意图；
图6为本发明的第三实施例集成电路检测铜柱厚度的示意图。
附图标记说明
非破坏性光学检测系统100
检测单元10
转换单元20
折射率储存模块21
集成电路30
集成电路30A
集成电路30B
微电路层31
中介层32
重布层33
硅晶层34
胶层35
玻璃层36
铜柱37
复合层38
光学传感器40
白光传感器41
近红外光传感器42
光学传感器40A
白光传感器41A
近红外光传感器42A
光学传感器40B
白光传感器41B
近红外光传感器42B
控制模块50
检测平台60
位移模块70
机械手臂80
晶圆W
位置A~C。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
请参阅图1至图6所示，本发明提供一种非破坏性光学检测系统100，其包括一检测单元10以及一转换单元20，用以检测集成电路30沉积有多个膜层的厚度，包括集成电路30的总厚度以及各膜层自身的厚度，其中：
所述检测单元10，其包括一光学传感器40，此光学传感器40对应待测的集成电路30，此光学传感器40包括两种以上不同波长范围的光源，可发出一检测光波，此对应的检测光波可穿透集成电路30的膜层材质。所述检测光波在遇所述集成电路30所测的膜层的界面时，会产生一反射光波，所述反射光波经光学干涉而被光学传感器40接收，以产生一光谱信号。所述转换单元20电性连接检测单元10，转换单元20接收所述光谱信号并通过光谱分析以获得一波形强度，并以波形强度计算出所测的膜层的厚度。
上述波形强度(Intensity)为所测的膜层的折射率(Reflectance)随波长(Wavelength)的变化率，转换单元20以波形强度对应的所述折射率及所述波长，经快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform Intensity, FFT Intensity)进行波形分析，以计算出所测的膜层的厚度(如图3所示)。于本实施例中，转换单元20具有一折射率储存模块21，折射率储存模块21储存所述膜层于不同材质下的折射率。因此，当前述快速傅立叶变换进行波形分析时，所测的膜层依折射率信息模块21对应储存的折射率进行所述波形分析，相较于实际测得的折射率，以折射率储存模块21储存的折射率可使集成电路30厚度在计算后更为准确。
所述光学传感器40，于本实施例中包括一白光传感器41以及一近红外光传感器42，且本实施例的白光传感器41和近红外光传感器42为并列而设。所述白光传感器41用以发出白光(White Light)，其于本实施例中特指一种彩色共焦式白光传感器，而其光点直径介于3.5μm至750μm的间，在此以25μm为较佳实施例。所述近红外线传感器42用以发出近红外光(Near Infrared)，于本实施例中的近红外光波长的区间为960~1580nm。
承上，所述检测单元10还包括一控制模块50，此控制模块50电性连接于白光传感器41及近红外光传感器42，控制模块50根据待测集成电路30的所述膜层的材质而转换白光传感器41或近红外光传感器42以发出检测光波。
本实施例包括一检测平台60和一位移模块70，位移模块70设于检测平台60旁(如图1所示)，光学传感器40设于位移模块70，光学传感器40可在发出检测光波时，利用位移模块70沿着所述集成电路30的范围位移，除了可检测出各膜层的厚度之外，也可以检测出各膜层的形状。进一步地，本实施例包括一机械手臂80，此机械手臂80可相对检测平台60移动，机械手臂80主要是将晶圆W置放于检测平台60，晶圆W上有待测的集成电路30。
关于本发明的非破坏性光学检测系统100对集成电路30沉积有多个膜层的厚度检测，就以下型态作为实施例的说明：
第一实施例：
如图4所示，第一实施例中所要检测的集成电路30，其由上而下包括有一微电路层31(IC)、一中介层32 (Interposer)、一重布层33 (RDL)、一硅晶层34(Si)、一胶层35(Glue)，以及一玻璃层36(Glass)。所述光学传感器40于本实施例中，在集成电路30的上方及下方分别设置光学传感器40A和光学传感器40B。
实际检测集成电路30的厚度时，先以光学传感器40A以其白光传感器41A对集成电路30的微电路层31发出白光的检测光波，光学传感器40B也以其白光传感器41B也对集成电路30的玻璃层36发出白光的检测光波，此时光学传感器40A和光学传感器40B会分别接收到经反射后的反射光波，进而计算出微电路层31和玻璃层36的表面距离，以获得集成电路30的总厚度。
因有重布层33的存在，为检测集成电路30各膜层的厚度，由控制模块50将光学传感器40A转换为近红外光传感器42A，以对集成电路30发出为近红外光的检测光波，此时检测光波会穿透微电路层31以及中介层32，但重布层33无论是近红外光或白光皆无法穿透，因此仅能暂时获得微电路层31、中介层32的厚度。检测透胶层35、玻璃层36以及硅晶层34的厚度时，是以光学传感器40B以其近红外光传感器42B对集成电路30发出为近红外光的检测光波，此时检测光波会穿透胶层35、玻璃层36，以及硅晶层34，然而近红外光的检测光波会直接穿透胶层35和玻璃层36而无法在之间的界面产生反射光波，所以只能获得硅晶层34的厚度。
必须说明的是，硅晶层34的厚度于检测时，如以白光为检测光波，因白光会被硅晶层34吸收，故以白光为检测光波是无法穿透硅晶层34，此即上述实施例中必须搭配近红外光传感器42B使用的原因。
承上，要再获得胶层35以及玻璃层36的厚度，则必须由控制模块50将光学传感器40B转换为白光传感器41B，而以白光的检测光波射向胶层35以及玻璃层36，此时白光的检测光波才会在胶层35和玻璃层36的间的界面产生反射，光学传感器40B即可测得胶层35以及玻璃层36的厚度。重布层33的厚度，是由集成电路30的总厚度减去微电路层31、中介层32、硅晶层34、胶层35以及玻璃层36等各膜层的厚度而获得，可测得集成电路30的总厚度以及各膜层的厚度。
第二实施例：
如图5所示，于第二实施例中，所要检测的集成电路30A的膜层，其由上而下沉积有一微电路层31(IC)、一中介层32 (Interposer)、一硅晶层34(Si)、一胶层35(Glue)，以及一玻璃层36(Glass)，其中可见微电路层31与中介层32和第一实施例的结构相同，较大差异者在于，玻璃层36具有明显的高度变化，玻璃层36的厚度在图中是由右往左呈阶级状逐渐变厚，而其中的硅晶层34和胶层35则仅占集成电路30A的部分宽度，且硅晶层34宽于胶层35，此集成电路30A不仅包括各膜层的厚度外，各膜层也具有其特定的形状。
于本实施例中，在集成电路30A的上方及下方分别设置光学传感器40A和光学传感器40B，和第一实施例的主要不同在于，光学传感器40A和光学传感器40B不是静止的，所述光学传感器40A和光学传感器40B设置于位移模块70，让光学传感器40A和光学传感器40B可被位移模块70带动而沿所述集成电路30A的范围位移(如图5中由位置A移往位置C的路径范围)。
于本实施例中，同样光学传感器40A以其白光传感器41A对集成电路30A的微电路层31发出白光的检测光波，光学传感器40B以其白光传感器41B对集成电路30A的玻璃层36发出白光的检测光波，此时光学传感器40A和光学传感器40B会分别获得反射光波后，得知微电路层31和玻璃层36的表面距离，以获得集成电路30的总厚度。
以图5所示的位置A~C为例，当光学传感器40A和光学传感器40B移动到位置A时，是以近红外光传感器42A(或近红外光传感器42B)对集成电路30发出为近红外光的检测光波，此时检测光波穿透微电路层31、中介层32以及玻璃层36，此时可获得微电路层31、中介层32以及玻璃层36在所述位置A的厚度；当光学传感器40A和光学传感器40B移动到位置B时，前述近红外光的检测光波再穿透微电路层31、中介层32、硅晶层34以及玻璃层36，此时可获得微电路层31、中介层32、硅晶层34以及玻璃层36在所述位置B的厚度；又当光学传感器40A和光学传感器40B移动到位置C时，近红外光的检测光波再穿透微电路层31、中介层32、硅晶层34、胶层35以及玻璃层36，此时可由光学传感器40A以近红外光的检测光波而获得微电路层31、中介层32、硅晶层34在所述位置C的厚度，并由光学传感器40B以白光的检测光波获得胶层35以及玻璃层36在所述位置C的厚度。同时，通过光学传感器40A和光学传感器40A随位移模块70的动态过程，所述集成电路30A的各膜层沿其范围的形状可一并检测而得。
第三实施例：
如图6所示，第三实施例中所要检测的集成电路30B的膜层，其有一沉积在下一硅晶层34(Si)、并且在硅晶层34上有一铜柱37(Copper Pillar)和一复合层38(Compound)。所述铜柱37为金属层而无法由白光或近红外光的检测光波所穿透，故无法直接检测铜柱37的厚度，但在其一旁的复合层38在经过封装后，复合层38的厚度与铜柱37可视为同高。
因此，若要监控铜柱37的厚度，可将光学传感器40A转换为近红外光的检测光波而射向复合层38和硅晶层34，此时会在硅晶层34和复合层38间的界面产生一反射光波，通过反射光波即可测得复合层38的厚度，进而可得知铜柱37的厚度。
由上述的说明不难发现本发明的特点在于，所述集成电路30、集成电路30A、集成电路30B经沉积所堆栈的不同材质的膜层，可通过光学传感器40所包括的两种以上的光源发出不同波长范围的检测光波，例如前述白光传感器41发出白光或是近红外光传感器42发出近红外光作为检测光波，令检测光波能对应膜层的不同材质而穿透，并可在集成集成电路30、集成电路30A、集成电路30B的各膜层皆能于界面产生反射光波而获得对应的光谱信号及波形强度，进而可计算出各膜层的厚度以及集成电路总厚度，可准确得知各膜层的厚度是否达到标准。
又当集成集成电路30、集成电路30A、集成电路30B经沉积所堆栈的不同材质的膜层之中，包括有无法被反射光波穿透的金属层(如上述的重布层33)时，可于所述集成集成电路30、集成电路30A、集成电路30B的上方及下方分别设置一光学传感器40A、光学传感器40B，当光学传感器A与光学传感器40B对着集成集成电路30、集成电路30A、集成电路30B发出所述检测光波时，除所述金属层外，检测光波同样能对应其他膜层的不同材质而穿透，以获得集成集成电路30、集成电路30A、集成电路30B的总厚度以及金属层外的各膜层的厚度，并由集成集成电路30、集成电路30A、集成电路30B的总厚度减去各膜层的厚度而获得所述金属层的厚度，同样能计算出包括金属层的各膜层的厚度，而在有金属层的限制下仍可达到准确测得各膜层的厚度的目的。
再者，集成集成电路30、集成电路30A、集成电路30B经沉积所堆栈的膜层，除可通过所述光学传感器40A、光学传感器40B于定点而静态地检测各膜层的厚度外，并可搭配位移模块70而沿所述集成集成电路30、集成电路30A、集成电路30B的范围位移，并在位移的过程中同时发出检测光波，以此检测出各膜层的形状，可达到集成电路的膜层形状判断的准确性。
以上所举实施例仅用以说明本发明而已，非用以限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
Claims (16)
1.一种非破坏性光学检测系统，用以检测集成电路沉积的多个膜层的厚度，其特征在于，包括：
一检测单元，其包括对应待测的集成电路而设的光学传感器，该光学传感器包括两种以上不同波长范围的光源，以便发出对应所述膜层的材质能够穿透的一检测光波，该检测光波遇到所述集成电路所测的膜层的界面时产生一反射光波，所述反射光波经光学干涉而被该光学传感器接收以产生一光谱信号；以及
一转换单元，其电性连接该检测单元，该转换单元接收该光谱信号并通过光谱分析以获得一波形强度，并以该波形强度计算出所测的膜层的厚度。
2.根据权利要求1所述的非破坏性光学检测系统，其特征在于，该波形强度为所测的膜层的折射率随波长的变化率，该转换单元以该波形强度对应的所述折射率及所述波长，经快速傅立叶变换进行波形分析，以便计算出所测的膜层的厚度。
3.根据权利要求2所述的非破坏性光学检测系统，其特征在于，该转换单元具有一折射率储存模块，该折射率储存模块用于储存所述膜层于不同材质下的折射率，前述快速傅立叶变换进行波形分析时，所测的膜层依该折射率信息模块对应储存的折射率进行波形分析。
4.根据权利要求2所述的非破坏性光学检测系统，其特征在于，该光学传感器包括一白光传感器以及一近红外光传感器，该白光传感器能够发出白光，而该近红外线传感器能够发出近红外光。
5.根据权利要求4所述的非破坏性光学检测系统，其特征在于，所述白光传感器为彩色共焦式白光传感器，其光点直径介于3.5μm至750μm之间。
6.根据权利要求4所述的非破坏性光学检测系统，其特征在于，所述近红外光传感器的近红外光波长的区间为960nm ~1580nm。
7.根据权利要求4至6任一项所述的非破坏性光学检测系统，其特征在于，该检测单元包括一控制模块，该控制模块电性连接该白光传感器及该近红外光传感器，该控制模块根据待测集成电路的所述膜层的材质而转换所述白光传感器或所述近红外光传感器发出的该检测光波。
8.根据权利要求1所述的非破坏性光学检测系统，其特征在于，该光学检测系统进一步包括一位移模块，该光学传感器设在该位移模块上，且该光学传感器在能够发出该检测光波时沿所述集成电路的范围位移，以便检测各该膜层的厚度及形状。
9.一种非破坏性光学检测系统，用以检测集成电路沉积的多个膜层的厚度，其特征在于，包括：
一检测平台；
一机械手臂，其相对该检测平台移动，该机械手臂将包括所述集成电路的晶圆放置于该检测平台；
一检测单元，其包括对应待测的集成电路而设的光学传感器，该光学传感器包括两种以上不同波长范围的光源，以便发出对应所述膜层的材质能够穿透的一检测光波，该检测光波遇到所述集成电路所测的膜层的界面时产生一反射光波，所述反射光波经光学干涉而被该光学传感器接收以便产生一光谱信号；以及
一转换单元，其电性连接该检测单元，该转换单元接收该光谱信号并通过光谱分析以获得一波形强度，并以该波形强度计算出所测的膜层的厚度。
10.根据权利要求9所述的非破坏性光学检测系统，其特征在于，该波形强度为所测的膜层的折射率随波长的变化率，该转换单元以该波形强度对应的所述折射率及所述波长，经快速傅立叶变换进行波形分析，以计算出所测的膜层的厚度。
11.根据权利要求10所述的非破坏性光学检测系统，其特征在于，该转换单元具有一折射率储存模块，该折射率储存模块用于储存所述膜层于不同材质下的折射率，前述快速傅立叶变换进行波形分析时，所测的膜层依该折射率信息模块对应储存的折射率进行波形分析。
12.根据权利要求10所述的非破坏性光学检测系统，其特征在于，该光学传感器包括一白光传感器以及一近红外光传感器，该白光传感器能够发出白光，而该近红外线传感器能够发出近红外光。
13.根据权利要求12所述的非破坏性光学检测系统，其特征在于，所述白光传感器为彩色共焦式白光传感器，其光点直径介于3.5μm至750μm之间。
14.根据权利要求12所述的非破坏性光学检测系统，其特征在于，所述近红外光传感器的近红外光波长的区间为960 nm ~1580nm。
15.根据权利要求12至14任一项所述的非破坏性光学检测系统，其特征在于，该检测单元包括一控制模块，该控制模块电性连接该白光传感器及该近红外光传感器，该控制模块根据待测集成电路的所述膜层的材质而转换所述白光传感器或所述近红外光传感器发出的该检测光波。
16.根据权利要求9所述的非破坏性光学检测系统，其特征在于，该非破坏性光学检测系统进一步包括一位移模块，该位移模块设于该检测平台旁，该光学传感器设在该位移模块上，且该光学传感器能够在发出该检测光波时沿所述集成电路的范围位移，以便检测各该膜层的厚度及形状。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114789103A (zh) * | 2022-03-29 | 2022-07-26 | 宁德卓高新材料科技有限公司 | 一种隔膜涂层喷涂厚度在线检测方法及其涂布系统 |
| CN116297289A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-06-23 | 蓝冰河(常州)精密测量技术有限责任公司 | 一种基于InGaAs阵列探测器的近红外薄膜质量在线监测系统 |
| CN117704980A (zh) * | 2024-02-05 | 2024-03-15 | 钛玛科（北京）工业科技有限公司 | 一种可进行滤光片切换的材料涂层厚度检测系统和方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW420750B (en) * | 1998-12-11 | 2001-02-01 | Filmetrics Inc | Rapid and accurate thin film measurement of individual layers in a multi-layered or patterned sample |
| CN1314991A (zh) * | 1998-08-27 | 2001-09-26 | 特维特过程控制技术有限公司 | 测量薄膜,特别是半导体衬底上的感光树脂薄膜的厚度的方法与装置 |
| US20020173084A1 (en) * | 2001-03-12 | 2002-11-21 | Makoto Ohkawa | Method of measuring thickness of a semiconductor layer and method of manufacturing a semiconductor substrate |
| TW200406578A (en) * | 2002-08-23 | 2004-05-01 | Shimadzu Corp | Method of and apparatus for measuring thickness of thin film or thin layer |
| TW200928285A (en) * | 2007-12-31 | 2009-07-01 | Ind Tech Res Inst | Reflective measurement method of film thickness by spectral image system |
| CN104279969A (zh) * | 2013-07-05 | 2015-01-14 | 韩国标准科学研究院 | 厚度测量装置和厚度测量方法 |
| CN105675511A (zh) * | 2014-11-20 | 2016-06-15 | 中国建筑材料科学研究总院 | 透明介质膜层均匀性在线测量方法及其装置 |
| CN105917456A (zh) * | 2014-01-21 | 2016-08-31 | 应用材料公司 | 任意基板上的膜厚度的测量 |
| TWI603411B (zh) * | 2017-02-23 | 2017-10-21 | Method of measuring the thickness of the wafer using infrared | |
| CN108431545A (zh) * | 2015-12-22 | 2018-08-21 | 统半导体公司 | 用于测量存在薄层时的高度的装置和方法 |
-
2019
- 2019-10-31 CN CN201911050107.6A patent/CN112747681A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1314991A (zh) * | 1998-08-27 | 2001-09-26 | 特维特过程控制技术有限公司 | 测量薄膜,特别是半导体衬底上的感光树脂薄膜的厚度的方法与装置 |
| TW420750B (en) * | 1998-12-11 | 2001-02-01 | Filmetrics Inc | Rapid and accurate thin film measurement of individual layers in a multi-layered or patterned sample |
| US20020173084A1 (en) * | 2001-03-12 | 2002-11-21 | Makoto Ohkawa | Method of measuring thickness of a semiconductor layer and method of manufacturing a semiconductor substrate |
| TW200406578A (en) * | 2002-08-23 | 2004-05-01 | Shimadzu Corp | Method of and apparatus for measuring thickness of thin film or thin layer |
| TW200928285A (en) * | 2007-12-31 | 2009-07-01 | Ind Tech Res Inst | Reflective measurement method of film thickness by spectral image system |
| CN104279969A (zh) * | 2013-07-05 | 2015-01-14 | 韩国标准科学研究院 | 厚度测量装置和厚度测量方法 |
| CN105917456A (zh) * | 2014-01-21 | 2016-08-31 | 应用材料公司 | 任意基板上的膜厚度的测量 |
| CN105675511A (zh) * | 2014-11-20 | 2016-06-15 | 中国建筑材料科学研究总院 | 透明介质膜层均匀性在线测量方法及其装置 |
| CN108431545A (zh) * | 2015-12-22 | 2018-08-21 | 统半导体公司 | 用于测量存在薄层时的高度的装置和方法 |
| TWI603411B (zh) * | 2017-02-23 | 2017-10-21 | Method of measuring the thickness of the wafer using infrared |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114789103A (zh) * | 2022-03-29 | 2022-07-26 | 宁德卓高新材料科技有限公司 | 一种隔膜涂层喷涂厚度在线检测方法及其涂布系统 |
| CN116297289A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-06-23 | 蓝冰河(常州)精密测量技术有限责任公司 | 一种基于InGaAs阵列探测器的近红外薄膜质量在线监测系统 |
| CN117704980A (zh) * | 2024-02-05 | 2024-03-15 | 钛玛科（北京）工业科技有限公司 | 一种可进行滤光片切换的材料涂层厚度检测系统和方法 |
| CN117704980B (zh) * | 2024-02-05 | 2024-04-30 | 钛玛科（北京）工业科技有限公司 | 一种可进行滤光片切换的材料涂层厚度检测系统和方法 |
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