TWI623746B - 光學聲音基體評估系統及方法 - Google Patents

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曼珠沙 米亨戴爾
麥可 柯迪洋斯基
羅賓 梅爾
布利亞 摩肯漢
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魯道夫科技股份有限公司
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Abstract

此處揭示識別形成於一基體內之一結構的一或多個特性之系統及方法。於該基體內感應表面聲波及本體聲波，及行進通過一關注結構，於該處感測聲波。該波內編碼有關該結構的一或多個特性之資訊。該編碼資訊係經評估以決定該關注特性。

Description

光學聲音基體評估系統及方法 發明領域
本發明係有關於光學聲音計量系統及有關形成於半導體基體之表面及表面下結構之該製造與測試。
發明背景
聲音測量系統藉非破壞性穿透固體材料操作以收集有關內部特性件之資訊，包括缺陷諸如裂縫、離層及空隙。由於具有非破壞性找出與收集資訊之能力，例如聲音顯微鏡已經用在電子組件及組成的製造上用於品質管制、可信度、及故障分析。光學聲音計量系統及方法領域仍有進一步改良以趕上且驅動半導體製造業的進步之不繼成長的需求。
發明概要
本發明可有許多用途，但一個情況下包括用以評估基體諸如半導體晶圓中之結構之系統及方法。評估半導體晶圓中之結構之此等系統及方法中之一者包括在相鄰於至少部分地橫貫一基體表面形成的一結構的該基體之該表 面的一第一位置感應至少一表面聲波。量測該表面聲波行進至該基體表面上之一第二位置所耗時間長度。當該表面聲波從該第一位置移動至該第二位置時將至少部分地與形成於該基體內之結構互動。於該基體表面感應表面聲波係在相對於該結構之多個位置重複。至少部分地基於得自該等量測之時間長度資料，可決定關注的一結構特性。例如，可決定該結構之所在位置，該結構為實心或中空，及/或該結構是否為連續。
本發明也係有關於針對使用微製造技術與一基體整合製成的地理畫界結構上進行計量術之系統及方法。如此處使用，地理畫界結構一詞可指屬於計量術主體的三維結構，及可包括形成於一半導體晶圓上作為一半導體裝置諸如晶片、插置件、多晶片模組等之一部分的柱、凸塊、焊料或金屬珠、接合墊等。此等結構可使用熟諳技藝人士眾所周知的光刻術及其它微製造技術製成。藉依據本文揭示之系統及方法獲得之資訊係用於此等物體之製造，包括例如用於品質管制目的，用於證明設計選擇，及用於控制用以形成該物體的微製造方法。須瞭解本文揭示之該等系統及方法可採用於寬廣多種應用包括遠超過半導體製造業之應用。
10‧‧‧物體
12‧‧‧基體
15‧‧‧光聲計量系統
20‧‧‧泵浦雷射
22‧‧‧探測雷射
24‧‧‧機電支持件
26‧‧‧集束器
28、48、66‧‧‧感測器
29、50、51、64‧‧‧分束器
30、54‧‧‧控制器
32‧‧‧基體
34‧‧‧上表面
35‧‧‧反側
36‧‧‧主動部分
38‧‧‧虛線
40、42、62‧‧‧雷射
44、70‧‧‧泵浦射束
46、72‧‧‧探測射束
52‧‧‧平臺
56‧‧‧延遲階段
60‧‧‧干涉計
68‧‧‧參考鏡
200、210‧‧‧輻射脈衝
201、211‧‧‧斜角或法線角
220、2201-220n+1、230、2301-230n+1‧‧‧入射點、入射位置
300‧‧‧通孔、結構、貫穿矽通孔(TSV)
BS1-2‧‧‧非偏振分束器
CM1-2、GM、M1-11‧‧‧反射鏡
d1-2‧‧‧距離
DM‧‧‧分色鏡
HWP1-2‧‧‧半波板
L1-7‧‧‧透鏡
PBS1-2‧‧‧偏振分束器
PM‧‧‧偏振鏡
QWP1-3‧‧‧四分之一波板
S‧‧‧線
SAW‧‧‧表面聲波
TL‧‧‧管透鏡
圖1為依據本文揭示之原理的光聲系統之一個實施例的示意代表圖。
圖2-4為本文揭示可定址之各種半導體裝置結構 之剖面代表圖。
圖5a為一線圖表示得自諸如圖1所示之光聲系統的時域資料。
圖5b為一線圖表示衍生自圖5a所示資料之頻域資料。
圖6為用於半導體裝置之一型通孔之示意代表圖。
圖7為依據本文揭示之一個實施例表面聲波之感應與量測之示意前視代表圖。
圖8為依據本文揭示之一實施例表面聲波之感應與量測之示意平面圖。
圖9a-9c為用以進行本文揭示之各個實施例有用的選定光學系統之示意代表圖。
圖10為一基體之同時接受評估之多個結構之示意代表圖。
圖11為依據本文揭示之一系統其採用本體聲波檢測器與表面聲波檢測器之一組合的操作中實施例之示意例示圖。
圖12為圖11之系統之某些硬體組件之示意例示圖。
圖13為圖11之一範例檢測(探測)及激發(泵浦)雷射組態之示意例示圖。
圖14為圖13之雷射組態用以檢測於一試樣中之一內部缺陷的存在之示意例示圖。
圖15為收集自該檢測雷射與一通孔之直徑及一通孔之深度相關資料之線圖。
圖16為收集自該檢測雷射指示一通孔中之一空隙的資料之線圖。
圖17為依據本文揭示之一替代檢視方法之示意代表圖。
較佳實施例之詳細說明
於後文本發明之詳細說明部分中，參考構成本發明之一部分之附圖，及於附圖中藉例示顯示其中可實現本發明之特定實施例。於附圖中，類似的元件符號描述數幅圖式間實質上相似的組件。此等實施例係以充分細節描述以使得熟諳技藝人士實現本發明。可利用其它實施例，不背離本發明之範圍可做出結構、邏輯、及電氣改變。因此，後文詳細說明部分係不視為限制性意義，本發明之範圍係僅藉隨附之申請專利範圍及其相當物定義。
參考圖1，顯示可進行本發明之方法的範例光聲計量系統15之示意代表圖。概略言之，本系統包括一泵浦雷射20(此處又稱激發雷射)；一探測雷射22(此處又稱檢測雷射)；導引射線從泵浦及探測雷射20、22至一物體10的光學裝置，含透鏡、濾鏡、偏光器等(圖中未顯示)；針對物體10屬於其中一部分的基體/試樣12之一機電支持件24，該機電支持件24係適用以將基體12相對於泵浦及探測雷射20、22移動；一集束器26用以捕集來自該泵浦雷射從物體10回 送的射線；一感測器28適用以感測來自該探測雷射22從物體10回送的射線之強度；及耦接至該探測及泵浦雷射20、22、機電支持件24、及感測器28的一控制器30。
須瞭解控制器30可為一自容式或自分配式計算裝置，能夠執行必需的計算，接收與發送指令或命令，及接收、儲存與發送該系統之計量功能相關資訊。
於該描繪之實施例中，於圖1顯示的光聲系統15之實施例中之泵浦及探測雷射20、22可分享來去該物體10之一光徑的至少一部分。舉例言之，雷射可具有多個不同相對配置，包括一組態其中該等光徑為相同、部分重疊、相鄰、或同軸，如圖13所示。於其它實施例中，泵浦及探測雷射20、22與集束器26及感測器28不分享光徑。較佳地，泵浦及探測雷射20、22可被直接控制以獲得被導引至該物體10的光脈衝間必需的時間間隔。
須瞭解許多光學組態為可能。於若干組態中，該泵浦可為一泵浦雷射，具有於數百飛秒至數百奈秒之範圍的一脈衝寬度，及探測雷射為耦接至干涉計或射束偏轉系統的一連續波束。舉例言之，於其中探測經脈衝化之系統中，該系統可採用一延遲階段(圖中未顯示)以增減該雷射與其相聯結的物體10間之光徑長度。當設有延遲階段時，該延遲階段將藉控制器30控制以獲得入射物體上的光脈衝所需時間延遲。許多其它替代組態亦屬可能。於其它實施例中，系統不含一延遲階段。須瞭解圖1之示意例示並非意圖為限制性，反而描繪用於解釋本文揭示之新穎特徵的多個 範例組態中之一者。
於操作中，光聲計量系統15導引一串列光脈衝從泵浦雷射20至物體10。此等光脈衝係入射(亦即以一角度，可為0度至90度間之任何角度，例如45度及90度)該物體10上且至少部分由該物體10所吸收。光被物體吸收造成物體10之材料的瞬時膨脹。該膨脹之時間夠短，使其感應大體上一超聲波，以相當類似聲波向下傳送入水本體之方式向下傳送入該物體10。從物體10反射之光傳送入集束器26，也通稱作「光子模型」，其消滅或吸收該泵浦射線。
除了指導泵浦雷射20之操作之外，控制器30也指導探測雷射22之操作。探測雷射22導引於一串列光脈衝中之射線至物體10表面上，而其時序係意圖攔截超聲波之回送至物體表面。當超聲波回送至物體10表面時，來自探測雷射22的光脈衝與物體10表面的交互作用修正了來自該探測雷射的光脈衝，該等光脈衝係利用分束器29而從物體10導引至感測器28。感測器28可適用以感測因瞬時應力波通過該系統所導致的該物體的光學特性藉應力感應變化所引起的探測光束之強度改變。
於一組態中，於該處使用一連續波(CW)探測雷射，可使用干涉計檢測該試樣表面的同平面或不同平面位移。另外，表面傾斜變化或表面曲率變化可藉檢測該射束偏轉加以分析。另外，或除了感測強度變化之外，感測器28可感測因瞬時應力波交叉物體10表面所導致之物體10表面的物理微擾所造成的探測光束的偏轉。於一個實施例 中，感測器28為可感測強度及偏轉兩者的位置敏感裝置(PSD)。
如前文討論，於一個實施例中，聚焦泵浦及探測射束被導引至物體10上的相同點。於另一個實施例中，泵浦及探測射束可彼此橫向偏位，探測射束較佳係位在物體10上。泵浦射束可與探測射束橫向偏位，但仍然係在物體10上或位置相鄰於物體10。注意偏位可藉針對泵浦及探測射束使用分開光徑達成，或藉使用不同波長之射束通過一玻板其差異地繞射各個射束達成。也可期望遞色該等泵浦及探測射束中之一或二者以避免燒蝕或損傷其表面。
該等泵浦及探測射束之光斑尺寸可基於該方法的特定應用改變。個別射束之光斑尺寸可相似或不相似。個別射束之光斑尺寸例如可於約100微米至約略用以進行光聲計量法所使用的光學系統之波長繞射極限，亦即至小於1微米。雷射之光斑尺寸可部分地基於所量測的結構尺寸，後文將參考圖13及14以進一步細節討論。
圖2-4例示可使用本發明評估的若干範例物體。圖2-3中例示的物體10於半導體產業俗稱為「柱」。柱連同焊料或金屬珠或墊乃在半導體裝置與基體間形成電氣或熱連結的結構。圖4例示以熟諳技藝人士眾所周知稱作為「覆晶」封裝體的組態，使用焊料珠連結一半導體晶片至下方電子裝置。於該具體實施例中，檢視焦點並非必要為覆晶上連結的完好，反而為與覆晶製造相聯結的分隔結構。如前文討論，須瞭解本文揭示可用以評估柱、珠、凸塊、襯 墊及用以在半導體裝置與基體間形成電氣或熱連結的其它地理分隔結構。須瞭解作為計量音旨的結構及幾何形狀可例示於試樣表面上或於試樣表面下(埋設式、嵌入式等)。
參考圖5a，顯示一光聲計量系統15導向至具有圖2-3所顯示該型層狀結構的一柱所得之範例資料。更明確言之，接受評估之柱具有在一矽晶圓上錫銀(SnAg)之一上層，於其下方為鎳、銅、及聚醯亞胺(PI)層。圖5a信號顯示在該柱/物體10內部行進的聲/震波與該柱/物體10表面相交。縱軸為量測信號之電壓，表示一段時間在一特定位置針對感應聲波造成的表面偏轉(表面變形)。
使用富利葉變換，將圖5a表示之表面變形時域資訊變換成頻域，結果導致圖5b之資料。頻率之峰可與各種結構維度相關。例如，大峰可與試樣中柱的直徑相關。沿水平頻率軸，該峰的確切位置可表示直徑的幅值。
如圖可知，該柱之多層結構具有多個共振頻率峰。須瞭解雖然於某些情況下，圖5b顯示關注結構(例如直徑、層數、唯一嵌入式幾何、層厚度等)與頻域資訊間有簡單直接關係，但更常見的情況是物體幾何形狀並非如此簡單識別。一般而言，名目物體幾何形狀之計算或分析振動分析須經模型化以如圖例示，識別幾何形狀與頻域資訊間之交互關係。因一物體10可以許多不同模振動，建構可能結構之模型及資料庫以反映該等振動模及其可量測結構，該等可量測結構實際上可與物體10的實際幾何形狀有直接相關。
除了穿透基體的本體波之外，本文揭示之系統能夠產生用於計量學目的的表面聲波。表面聲波為一媒體內部之振動，其在媒體表面下方傳播。表面聲波可利用固定至媒體表面的壓電致動器感應，或藉熱彈性效應感應，其中一雷射脈衝快速加熱部分表面使得造成該媒體的局部膨脹。移動通過一媒體的表面聲波典型地具有一特性振盪脈波形狀，可含有有關該等波移動通過其中的該媒體或該(等)層之機械及/或彈性性質之特定資訊。但解碼有關從表面聲波之脈波形狀推衍得的資料可能獲得的一結構或媒體之特定特徵的資訊相當困難。實際上，一給定媒體及其變化的名目結構各自設定一唯一階段，由此可決定特性資訊(若有)。
圖6示意地例示常用在半導體結構的一型通孔貫穿矽通孔(TSV)300。熟諳技藝人士將瞭解此型通孔僅供代表性，本發明可應用於許多它型通孔。此外，熟諳技藝人士將瞭解本發明可應用至許多型別之3D結構，常見於目前的及規劃的半導體裝置及/或封裝體，包括但非限制性，圖2-4顯示及於本文它處識別者。須注意一給定基體可具有一個或多於一個結構，諸如例示通孔300，某些情況下可具有數千個此種結構。
通孔300係貫穿一上表面34形成，進入一基體32的本體，本例中為矽半導體基體。形成一積體電路裝置之主動部分36的導體及/或絕緣體係沈積在基體32之上表面34上。注意主動部分36本身可使用多種已知光刻術，包括 但非限制性，蝕刻、沈積、遮罩、及顯影中之任一者而由多個離散層(圖中未顯示)形成。於某些情況下，通孔300之暴露表面將用以與其它結構形成連結。此點可藉將傳導軌跡(圖中未顯示)舖設於通孔300之暴露上表面上方，或如圖所示藉配置焊料凸塊或柱接觸通孔300完成。注意通常但非全部情況下，凸塊/柱或其它連結將在製程的一階段完成，該階段係比當採用本發明之檢視技術時的階段更遲。
於圖6所示之該實施例中，通孔300止於基體32之本體內部。虛線38指示基體32將被接地或被去除的位置，藉此暴露通孔300底部用於連結至其它結構或積體電路。此處揭示之系統及方法可用在微晶片製程。舉例言之，在反向研磨一晶圓之前，可檢查該通孔是否有空隙。若該計量學步驟辨識一空隙存在於該通孔使得該通孔變成有缺陷，則可避免昂貴耗時的反向研磨。因此，根據一種製造方法，唯有在接受檢視的通孔經決定不含有使得通孔變成有缺陷的空隙時才進行反向研磨。該系統及方法也可整合入該製程作為一對照以監視生產及輔助製程的上游設定。換言之，該系統及方法可用以檢視結構，諸如通孔，以識別何時用以形成通孔的該等製程已經出現問題，發現某些型別的小型空隙，或通孔內部開始出現其它不尋常且非期望的結構變化。基體32內通孔300及其它3D結構的檢視困難。一基體的主動部分36大半對光學成像技術為不透明。若干技術運用近紅外線照明及成像技術以從基體32的反側35觀看通孔300(參考圖17)。但紅外線成像技術有某些解析 度及雜訊問題。使用表面聲波其於基體32的主動部分36內行進，或於緊鄰基體32之上表面34的該基體區行進避免了與成像通孔300及其它結構相聯結的的許多缺點。
圖7例示如何於一基體32感應表面聲波及如何能量測表面聲波之微擾。輻射脈衝200係以斜角或法線角(201)入射基體32上。輻射脈衝200之波長、偏振態、功率、入射角，及偶爾方位角係經選擇因而許可輻射脈衝200之足夠部分被基體32吸收為熱。基體32在特定位置的加熱造成基體32的突然膨脹，在基體32材料感應超聲波。此種超聲波或多或少以球體形狀從入射點220射入基體32。垂直地移動人基體的/向下移動入基體32之表面34內的超聲波部分稱作為本體波(參考圖11)。沿著基體32之表面34通過的超聲波部分稱作為表面聲波或SAW。注意輻射脈衝經常為雷射束，而可稱作為泵浦射束。
從入射點220發射的SAW具有某些成分，其沿著基體32表面前進，通過一通孔300，至第二射線210(脈波或連續波)入射在基體32之表面34上的第二入射點230。輻射脈衝210用以感測因SAW所致基體32之反射性及形狀(變形)隨時間之函數的改變。於一個實施例中，反射性及形狀之變化係紀錄為隨一SAW從位置220傳播至位置230所耗用時間之函數，亦即圖7及8中例示距離d1與d2之和的一距離。
圖8例示獲得SAW資料之一種方式，該資料編碼有關於一基體內形成的一3D結構的至少位置資訊。如將瞭解，基體32可具有一個、許多個、或甚至數千個可要求檢 視或評估的結構300。據此，期望感應通過多個結構或通孔300的射線200、210。於一個實施例中，一使用者可做一基體32之結構300的簡單點檢查。於本實施例中，只評估在一基體上的單一結構300或相當少數結構300(例如5至25個通孔)。於另一個實施例中，評估可接取結構的有意義部分。於本上下文中，有意義部分可占基體32上全部結構或通孔300的10%至75%。於若干其它實施例中，評估一基體上可接取結構或通孔300的實質上全部(75%-100%)。注意一結構或通孔300為「可接取」係指當其至少部分係位在該基體32之表面聲波傳播通過其中的該部分內部時。若表面聲波無法與該結構或通孔300互動，則該結構或通孔300為不可接取。
圖8例示本發明之一個實施例。輻射脈衝，又稱泵浦射束，入射在一基體32表面上在一入射位置220。該泵浦射束之輻射能之至少一部分被基體32吸收，在基體32表面感應表面聲波(線S)。雖然表面聲波將從該入射點220於全部方向輻射，但表面聲波將朝向一第二入射點230傳播。如將瞭解，傳播通過基體32的表面聲波也將通過結構或通孔300，藉此將形式或本質相關資訊編碼入該表面聲波中。然後該表面聲波繼續前進至第二入射點230，於該處第二輻射脈衝(圖中未顯示)係入射至基體32上。第二輻射脈衝又稱一探測射束，係用以從表面聲波獲得資料，其包括有關結構或通孔300之形式或本質相關資訊。用以執行本量測之各種方法容後詳述。其它技術將為熟諳技藝人士容易瞭解。
於一個實施例中，針對各組入射點220、230泵浦/探測週期循環多次。藉此方式，多個資料點可加總、求平均、或以其它方式組合以提供有用資料。但須瞭解本循環可進行獲得有用資料需要的次數，包括單次。利用探測射束獲得的資料可編碼為通孔及/或入射點220、230或兩者的XY位置之函數。又復，表面聲波從第一入射點220移動至第二入射點230通過結構或通孔300所耗用時間可量測或決定為入射點220、230相對於結構或通孔300之位置之函數。
於一個實施例中，基體32相對於輻射脈衝200、210來源移動而定位其入射點220、230如圖7所示，及定位於2201及2301如圖8所示。如前文描述，於位置2201及2301可進行任何需要次數的量測週期，含單一量測週期。一旦於該等位置的量測完成，基體及/或輻射脈衝200、210來源相對於彼此移動，因而定位輻射脈衝之入射點於位置2202及2302如圖8所示。再度可進行需要次數的量測週期，包括可能只有單一週期。其後，基體及/或輻射脈衝來源重複地移動至位置220n及230n，於該等位置進行一或多個量測週期。注意於若干實施例中，該等n個入射位置間之移動係以止/始方式進行，亦即，基體及輻射脈衝來源相對於彼此移動至期望位置，隨後其相對於彼此維持固定，直到全部需要的量測週期完成為止。雖然相對緩慢，但定址輻射脈衝至基體的止/始方法允許高度光學及物理控制。
須瞭解前述方法以及此處揭示的其它方法可施用至一試樣的兩面。舉例言之，參考圖7，須瞭解此處揭示 方法可用在晶圓底側。於此等實施例中，試樣之關注結構(例如通孔)可藉下述方式檢視空隙，藉感應聲波(表面及本體)至晶圓底面，另外或此外，感應光聲波至晶圓/半導體基體頂面上。此種計量術中之一種方法涉及顛倒晶圓，及另一種方法涉及將泵浦及探測雷射束重新定向/轉向至試樣(例如晶圓)之底面上。
除了前述者外，許多光學配置可用以進行各種本發明之實施例。舉例言之，圖9a例示本發明之一實施例，其中分開雷射40、42分別提供泵浦及探測雷射束44、46。雖然雷射40、42係以法線入射方向顯示，但須瞭解斜向入射方向也藉本配置描述。來自雷射40的泵浦射束44係於一或多個入射點220入射至基體32上以在基體感應表面聲波SAW。來自雷射42的探測射束46係於一或多個入射點230入射至基體32上以感測表面聲波之相關資訊及基體32之結構。於圖9a例示之實施例中，一感測器48係透過分束器50而耦合入雷射42光徑。感測器48可為位置敏感檢測器(PSD)等，且可感測任何有用特性，諸如基體32的偏轉，或基體之反射率或其它光學性質的改變。注意感測器48可測量基體32之特性為絕對值或呈其它資料諸如時間之函數。
雷射40、42、感測器48及基體32支承其上的一平臺52係藉一控制器54控制。控制器54定位該基體32，使得雷射40、42各自係入射於入射點220、230。控制器54也控制雷射40、42之操作以確保雷射係以就絕對值意義及呈時間之函數兩者，感應及測量基體32的表面聲波所需方式操 作。據此，圖9a顯示的實施例可決定一表面聲波耗時多久從第一入射點220行進至第二入射點230呈基體位置相對於結構300位置之函數。注意基體32相對於平臺52之位置係利用計算決定，該計算可使用一校準系統(圖中未顯示)進行其包括照明、相機或感測器、及處理由相機或感測器拍攝之影像/資料以決定平臺52與基體32之相對位置的構件。於某些情況下，雷射42及感測器48可用以決定雷射相對於平臺之位置。總而言之，平臺52具有電子或光學編碼器(圖中未顯示)，其隨時提供基體32的準確位置資訊。
圖9b例示類似圖9a顯示的實施例，主要差異為後者利用單一雷射40以提供輻射脈衝給第一及第二入射點220、230兩者。位在從雷射40發射之輻射光徑的一分束器51將該輻射劃分成兩個脈衝：一泵浦射束44及一探測射束46。第一脈衝係入射在基體32上位在入射點220中之一者。第二脈衝通過一延遲階段56，其修正由第二脈衝行經的光徑長度，及藉此修正第二脈衝入射在第二入射點230中之一者相對於第一脈衝入射在入射點220的時間延遲。從入射點230回送的光發送至一感測器48，該感測器48量測基體32之一或多個特性以識別透過點220與點230間之表面聲波編碼的資訊。
圖9c例示又另一個實施例，其中一干涉計60係用以替代位置敏感檢測器以決定一基體32之特性。於本實施例中，一雷射62通過一分束器64，該分束器64將一射束分裂成入射在基體32上的點230之第一部分，及入射至參考鏡 68上的第二部分。從基體32及參考鏡68回送之光藉分束器64組合及回送至感測器66，該感測器66可為一成像裝置諸如相機或一點感測器諸如光電二極體。熟諳技藝人士將瞭解此種組態為麥可森干涉計。也可使用其它型別的干涉計。
圖10例示替代光學配置，其中單一雷射束被分裂成多個泵浦射束70。從與泵浦射束70的相同來源或從分開來源衍生的單一雷射束也同樣地可劃分或分裂成多個探測射束72。於本實施例中，多個探測及泵浦射束72、70可配置以定址如圖所示的多個第一及第二入射點。光學裝置諸如聲光調變器或電光調變器可用以將單一射束分裂成多個獨立射束。其它此等配置為熟諳技藝人士眾所周知。
熟諳技藝人士將瞭解為求清晰，常用於此處描述的該型光學系統之某些光學元件已被刪除。若干此等光學元件包括但非限制性：透鏡、光束轉向元件、光纖裝置、光束混合器、偏光器、分析器、帶通濾波器、停止器等。
至於本文揭示之系統及方法用於以重複基礎決定及識別基體32之結構300的特性，期望控制器54紀錄針對本發明之操作的一串列指令，其許可該製程的容易自動化。此等指令之列表俗稱「配方」。一配方可為文字或二進制輸入之一列表，可藉控制器讀取及具現以進行基體特性之決定。該配方可包括不僅簡單指令，同時也包括許可控制器54視期望執行的有關基體32的通用資訊。可含括於基體的資料之實施例為結構300之大小及形狀以及基體亞單元之位置，例如半導體裝置於晶圓上之位置。又復，配方 可包括出現在一基體上的全部結構或其一子集的名目位置。
於一個實施例中，該控制器導引平臺52以定位基體32，使得輻射束可入射在前述點220及230上。於本實施例中，該基體32係以止/始方式移動，串列地定位該基體32於一期望位置，及然後於該位置停駐夠長時間以阻尼額外振動，讓光學元件聚焦在點220及230，及拍攝有關結構300之特性的資料。藉此方式，於各個固定週期期間可進行多個資料收集循環。
於另一個實施例中，控制器54導引平臺52連續地移動，因而連續地偏移入射點220、230超過入射輻射束。當基體32之連續移動比較泵浦/探測資料收集過程夠慢時，則可考慮各個資料收集循環(各個泵浦/探測循環)已經在個別點進行，該個別點的位置為光徑中心，在任何給定週期期間已經掃描。於本實施例中，可掃描基體32上的全部結構300。經常其達成方式係藉建立交錯路徑，其循序地將欲掃描的全部結構調整到其期望位置。遵照此型路徑允許快速評估基體。於其它實施例中，使用交錯路徑，但替代檢查或評估全部結構300，只解決選定的結構。於又另一個實施例中，平臺52沿著匹配選定結構300在基體32上的位置之一路徑移動該基體32。此一路徑可為一曲線或為線性與弧狀路徑區段的組合。此種移動一基體以定址一感測器至選定位置之模式俗稱「醉漢走路」路徑，但為求確定，欲訪察位置可以或可不隨機選定。
於另一個實施例中，進行泵浦/探測資料收集循環的光學系統係設有光學機構，其允許入射在點220、230上的泵浦及/或探測射束快速移動，亦即遞色，以免給任何給定位置產生過量熱。於此等情況下，將考慮點220、230為射束被遞色的一區域中心。藉此配置生成的及收集的資料被指定給由點220、230所界定的中心位置。可使用此項遞色技術而與基體32及平臺52係連續移動或間歇移動獨立無關。
於又另一個實施例中，用以在一基體32的一特定區或區域上遞色一射束的該光學機構可用以當該基體被掃描通過該泵浦/探測射束光源時，維持一泵浦/探測射束在點220、230中之選定一者上。
如前文指示，通過該結構諸如形成於一基體的通孔及/或環繞該結構通過的表面聲波其中已經編碼某些資訊，該等資訊可經剖析以提供結構本質之洞見。但在可開始獲取資料之前，需要分別地決定泵浦及探測射束之入射點位置。雖然針對此等入射點各自存在有一定範圍的位置，但關鍵重點係確保第一入射點220充分接近第二入射點230以獲得一清晰信號。隨著表面聲波行進遠離感應該聲波之來源，在遠離起始點的任一點之表面聲波之強度傀人d-1/2衰減，於該處d為傳播距離。據此，需要讓點220、230充分接近以確保達成足夠信號強度。但同時需要確保進行泵浦及探測的兩點間有足夠距離以跨據關注結構。
參考圖11，顯示包括本體波(BAW)檢測及表面波 (SAW)檢測二者的系統及方法之示意例示。於該描繪實施例中，聚焦激發雷射用以產生一本體聲波，其向下前進入基體內及向上彈回朝向本體波檢測器。於該描繪實施例中，聚焦光學探針耦接至麥可森干涉計係經組配以檢測於該試樣內感應的本體波及表面波。於該描繪實施例中，探測射束係經組配以實體上與泵浦射束分開，故可聚焦在接受檢查的試樣上之不同實體位置。須瞭解許多其它組態亦屬可能，包括例如採用多個聚焦光學探針的組態。
於該描繪實施例中，歷時數百飛秒至數百奈秒的激發雷射脈衝生成約1百萬赫茲至數百百萬赫茲(例如1-200MHz)的聲音。此種相對低頻允許系統量測埋設或嵌置相對深入試樣內部的結構。舉例言之，於若干實施例中，本文揭示之系統係經組配以檢測通孔內之空隙及其它內部缺陷，其深度達試樣表面下方300微米(例如0-75微米，0-50微米，0-300微米，50-300微米，100-300微米等)。本文揭示之系統可穿透及量測試樣且提供有關凸塊、襯墊、柱及其它經覆蓋的、埋設的、及嵌置的結構之資訊，否則極為難以或甚至不可能以非破壞性方式確定其相關資訊。於某些實施例中，脈衝頻率充分夠低以免需要採用延遲階段進行資料收集。於若干實施例中，資料係單獨使用光二極體感測器收集(無延遲階段)。但須瞭解於其它實施例中，也可採用延遲階段(例如圖9b)。
於該描繪實施例中，歷經一時間週期對感應聲波能之材料響應係用以確定在試樣中之結構的幾何形狀。此 等材料響應(例如以電壓測量之表面變形)例如與通孔幾何形狀及其它材料性質相關。更明確言之，於時域中之各種模的抵達時間例如可用以提供有關通孔內是否存在有空隙的定性資訊。
參考圖12，顯示一範例光學示意圖。於該描繪實施例中，一激發脈衝雷射導引一雷射束通過一串列鏡M6、M7、M8、M9、GM、CM2、M10、M11及透鏡L4、L6、L7及其它光學組件，半波板HWP2、偏振分束器PBS3、非偏振分束器BS1至定位在厚塊上的試樣。激發雷射束另可導引通過透鏡L5、鏡M5、M4、及偏振分束器PBS2及四分之一波板QWP3。一檢測雷射導引雷射束通過一串列鏡M1、M2、M3、CM1及透鏡L2及其它光學組件，半波板HWP1、偏振分束器PBS1、四分之一波板QWP1、分色鏡DM、及非偏振分束器BS1至定位在厚塊上的試樣。於該描繪之實施例中，該系統進一步包括一子系統包含一分色鏡DM、一偏振分束器PBS1、一非偏振分束器BS1、及一非偏振分束器BS2；及一子系統包括一相機、一非偏振分束器BS2、透鏡L8、管透鏡TL、一非偏振分束器BS1。
參考圖13及14，泵浦及探測射束係位在接受檢視的通孔正上方。更明確言之，於該描繪之實施例中，該檢測雷射束係同軸地定位在激發雷射束內部使得其重疊。於該描繪之實施例中，該激發雷射之直徑夠大可覆蓋該通孔，而檢測雷射(探測雷射)之直徑較小，但也夠大而可覆蓋該通孔的投影。於該描繪之實施例中，可進行單次量測以 檢測本體及表面聲波。該激發雷射於該通孔之全部頂面上感應聲波，及同時地(或循序地)該檢測器探測來自該通孔的本體及表面波響應。前述實施例例示泵浦及探測射束可部分基於量測主題結構的幾何形狀配置及組配。須瞭解許多替代組態亦屬可能。舉例言之，於替代組態中，泵浦及探測射束兩者可具有小於通孔直徑之直徑。
參考圖15及16，檢測器(探測雷射)接收回波資料，其中編碼有關銅通孔內的空隙資訊。舉例言之，就本體波回送所耗時間(亦即回聲時間)收集的資料可指示有個空隙存在於一特定地理位置。空隙的存在可與比較從已知不含此等空隙的試樣回送的響應對聲能的響應異常相關。
藉由進一步檢查回波之頻率及回送時間，有關結構可收集額外的更特定資訊。例如，能夠確定通孔/通孔內空隙之直徑及通孔/通孔內空隙之深度。
如前文討論，偏離正常常見響應可能指示結構異常。結構異常諸如空隙可能使得該結構(例如通孔或柱)及其屬於其中一部分的基體(例如晶圓上的晶粒)有缺陷。換言之，量測無空隙的通孔，包含反射波到達該表面的延遲時間及其周圍信號部分的回聲樣式被「刪掉」及儲存作為「樣板」信號向量。於計量術期間，新的量測信號以樣板掃描，搜尋相關係數C(tm)之最大值。若相關係數C(tm)之最大值出現在比從通孔底部預期回送時間更早，或比從已知無空隙通孔觀察時間更早，則接受分析通孔報告為具有空隙。空隙位置約在1/2Vs*tm深度，Vs為銅內的聲音速度。
如從測量信號線圖(例如圖5b)可知，回聲樣式可藉離散特性頻率決定特徵。於藉一滑動時間窗口選擇的一信號部分上計算週期圖，與橫跨量測信號之典型回聲時間長度可相媲美(約2至3倍)，將產生一函式F(t,w)等於使用取中於t的窗從週期圖之頻率w所得的功率密度。當該窗涵蓋該信號的回聲部分時，在功率頻譜中將有相對應於回聲特性頻率的峰。時間窗口tm之位置，於該處功率密度最強將相對應於回聲回送時間。空隙位置約在1/2Vs*tm深度，Vs為銅內的聲音速度。
須瞭解可採用許多替代信號處理方法。舉例言之，也可採用「背景減法」。如於圖15及16的量測資料線圖可知，實質上振盪聲音響應出現在緩慢衰減背景信號頂上。在回聲樣式匹配之前，藉適合一多項式或衰減指數函式之一線性組合可扣除此項背景。
此外，可採用針對「回聲樣式匹配」之信號頻率過濾。因回聲樣式具有特性頻率分布，可能有利地透過頻率過濾跑量測得的信號，以遏止實質上高於及/或低於特性回聲頻率的頻率。如此將使得於相對高信號對雜訊比(SNR)之情況下回聲樣式更穩健地匹配。
許多其它替代技術也預期作為本文揭示之一部分，例如在針對該通孔之一給定參數(例如直徑、深度、側壁角、襯層或黏著層等)測量之前，可進行有限元法(FEM)或類似的電腦模擬，由此等模擬決定的「樣板」信號向量(TSV)儲存作為該配方的一部分，替代從實際測量值剪輯。
也可完成進一步分析步驟，例如決定檢測得之空隙的特性。如前文討論，以時間-週期圖分析為例，回送回聲之頻譜功率密度分布細節可用以決定空隙大小及形狀之特性。如此將要求建立該頻譜與空隙大小及形狀間之交互關係。此等交互關係可以FEM或類似模擬建立，或收集試樣上的測量值，然後藉電子顯微術或能夠決定空隙大小及形狀之特性的其它技術分析。須瞭解得自參考測量值或模擬的信號可用以訓練人工神經網絡估計器且使其變最佳化以從生產測量值決定空隙特性。
雖然已經於此處例示及描述本發明之特定實施例，但熟諳技藝人士將瞭解經計算以達成相同目的的任何配置皆可取代所顯示的特定實施例。本發明之許多調整適應為熟諳技藝人士所顯然易知。據此，本案意圖涵蓋本發明之任何調整或變化。顯然地本發明係僅受如下申請專利範圍及其相當範圍所限。

Claims (19)

  1. 一種用於非破壞性檢查半導體裝置上的表面下結構之方法，該方法包含下列步驟：於一半導體裝置之一外表面上的一第一位置感應至少一聲波，該第一位置鄰近至少部分地嵌置於該半導體裝置之該外表面下方的一結構；以一探測雷射來檢測該感應之聲波於一半導體裝置之該外表面上的一第二位置的效應，該結構係至少部分地位在該等第一與第二位置之間；量測該聲波從該第一位置行進至該第二位置所耗用之時間，及相對於該結構，於多個分別不同的第一位置與不同的第二位置處重複該感應、檢測及量測步驟，以識別該結構之至少一個特性。
  2. 如請求項1之方法，其中該檢測步驟包括使用該探測雷射，以量測代表於該第二位置之一物理失真或折射指數中之至少一者的資料。
  3. 如請求項1之方法，其進一步包含決定於該第二位置之該感應之聲波之頻率。
  4. 如請求項1之方法，其中感應至少一聲波之該步驟包括脈衝化一泵浦雷射歷經一第一預定時間週期。
  5. 如請求項4之方法，其中該第一預定時間週期係為1至100奈秒。
  6. 如請求項1之方法，其中經識別的該結構之該特性為該結構之一位置。
  7. 如請求項1之方法，其中該結構係選自於由一通孔及一柱所組成之一組群，及其中經識別的該結構之該特性係選自於由有關一異常之存在之資料及有關一關注之尺寸之資料所組成之一組群。
  8. 如請求項1之方法，其中該檢測步驟係發生在一第二預定時間週期，其至少部分基於該結構相對於該等第一及第二位置之預期位置。
  9. 如請求項8之方法，其中該檢測步驟係發生在一第二預定時間週期，其至少部分藉模型化該聲波在該半導體基體之該等第一與第二位置間行進耗用多長時間呈選自於由下列所組成之一組群中之至少兩個特性之一函數來決定：該半導體基體之直徑、深度、形狀、結構、該半導體基體之材料、該基體中之應力、該結構相對於該等第一及第二位置之位置、該結構中之一材料、及該結構之形狀。
  10. 一種製造一半導體晶片之方法，該方法包含下列步驟：在晶圓上形成一結構，該結構係選自於由一通孔及一柱所組成的一組群；導引一雷射至該晶圓之一表面上，以感應一本體聲波或表面聲波中之至少一者通過在該晶圓之該表面上之一預期位置；從該表面位移決定與該結構之結構特性相關的一 或更多個頻率；至少部分基於該等相關頻率中之至少一者呈時間之函數之一檢查，來決定該結構是否包括一缺陷；唯有若該結構缺乏某些缺陷才背向研磨該晶圓；及將該晶圓分離成個別微晶片。
  11. 如請求項10之方法，其中該感應之聲波通過至少一介電材料。
  12. 如請求項11之方法，其中該感應之聲波通過選自於由下列所組成之一組群的至少一個傳導材料：鋁、銅、銀、硒、鉛、鎳、金、及/或焊料複合物。
  13. 如請求項12之方法，其中該至少一個傳導層及該至少一個介電層具有充分相異的聲音性質，使得於該結構中行進的聲波可具有一或多個頻率加諸其上，其係指示於該結構中之結構異常或有關於該結構之關注之尺寸中之至少一者。
  14. 如請求項10之方法，其中該至少一個傳導層及該至少一個介電層具有充分相異的聲音性質，使得於該結構中行進的聲波可具有一或多個頻率加諸其上，其係指示該結構之一材料性質特性。
  15. 一種用於通孔檢視之光學聲音計量系統，其包含：一泵浦雷射，其經組配以導引一雷射束於一通孔的正上方；及一探測雷射，其經組配以導引一雷射束於該通孔的正上方，其中泵浦雷射束與探測雷射束係同軸配置。
  16. 如請求項15之系統，其中該泵浦雷射束具有大於該通孔之一最大截面尺寸之一最大截面尺寸；其中該探測雷射束之該最大截面尺寸係小於該泵浦雷射束之該最大截面尺寸並且也小於該通孔之該最大截面尺寸。
  17. 如請求項15之系統，其中該泵浦雷射束及探測雷射束係大致上正交於該通孔屬於其一部分之一半導體試樣之一頂面定向。
  18. 如請求項15之系統，其中該系統係經組配用以比較收集自該探測雷射之該資料與一模型，以識別該通孔是否包括位在距其中該通孔屬於其一部分的一半導體試樣之一頂面於零至300微米以內的一空隙。
  19. 如請求項15之系統，其中該系統能夠將表面聲波賦予至其中該通孔屬於其一部分的一半導體試樣上，以及能夠檢測在該半導體試樣上至少一個特定位置該表面聲波具有的該失真。
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6044893B2 (ja) * 2013-03-08 2016-12-14 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 検査装置および検査方法
SG11201702573VA (en) * 2014-09-29 2017-04-27 Manjusha Mehendale Non-destructive acoustic metrology for void detection
JP2018042208A (ja) * 2016-09-09 2018-03-15 株式会社ディスコ 表面弾性波デバイスチップの製造方法
US10679908B2 (en) * 2017-01-23 2020-06-09 Globalwafers Co., Ltd. Cleave systems, mountable cleave monitoring systems, and methods for separating bonded wafer structures
KR102480090B1 (ko) * 2017-11-01 2022-12-23 삼성디스플레이 주식회사 증착 마스크의 제조방법
JP2019105616A (ja) * 2017-12-15 2019-06-27 株式会社日立製作所 レーザ超音波装置
JP6852008B2 (ja) * 2018-03-19 2021-03-31 株式会社東芝 光学検査装置、半導体素子及び光学検査方法
US10473593B1 (en) 2018-05-04 2019-11-12 United Technologies Corporation System and method for damage detection by cast shadows
US10902664B2 (en) 2018-05-04 2021-01-26 Raytheon Technologies Corporation System and method for detecting damage using two-dimensional imagery and three-dimensional model
US10943320B2 (en) 2018-05-04 2021-03-09 Raytheon Technologies Corporation System and method for robotic inspection
US10928362B2 (en) 2018-05-04 2021-02-23 Raytheon Technologies Corporation Nondestructive inspection using dual pulse-echo ultrasonics and method therefor
US11079285B2 (en) 2018-05-04 2021-08-03 Raytheon Technologies Corporation Automated analysis of thermally-sensitive coating and method therefor
US10958843B2 (en) 2018-05-04 2021-03-23 Raytheon Technologies Corporation Multi-camera system for simultaneous registration and zoomed imagery
US10685433B2 (en) 2018-05-04 2020-06-16 Raytheon Technologies Corporation Nondestructive coating imperfection detection system and method therefor
US10488371B1 (en) * 2018-05-04 2019-11-26 United Technologies Corporation Nondestructive inspection using thermoacoustic imagery and method therefor
US10914191B2 (en) 2018-05-04 2021-02-09 Raytheon Technologies Corporation System and method for in situ airfoil inspection
US11268881B2 (en) 2018-05-04 2022-03-08 Raytheon Technologies Corporation System and method for fan blade rotor disk and gear inspection
JP6958737B2 (ja) * 2018-07-04 2021-11-02 株式会社島津製作所 欠陥検出装置
US11073500B2 (en) * 2018-11-07 2021-07-27 The Boeing Company Systems and methods for automatic alignment and focusing of light in laser ultrasound testing
KR102583749B1 (ko) * 2019-05-23 2023-09-26 온투 이노베이션 아이엔씨. 비파괴 검사 및 제조 계측 시스템들 및 방법들
JP7401383B2 (ja) * 2020-04-06 2023-12-19 株式会社ディスコ 検出装置
US11988641B2 (en) * 2020-04-13 2024-05-21 Onto Innovation Inc. Characterization of patterned structures using acoustic metrology
US11519720B2 (en) 2020-10-12 2022-12-06 Applied Materials Israel Ltd. Depth profiling of semiconductor structures using picosecond ultrasonics
US11668644B2 (en) 2021-03-30 2023-06-06 Onto Innovation Inc. Opto-acoustic measurement of a transparent film stack
WO2024003850A1 (en) * 2022-06-30 2024-01-04 Nova Ltd. Evaluation of abnormalities of a sample
US20240329005A1 (en) * 2023-03-31 2024-10-03 Onto Innovation Inc. Multi pump-probe encoding-decoding for opto-acoustic metrology

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5982482A (en) * 1997-07-31 1999-11-09 Massachusetts Institute Of Technology Determining the presence of defects in thin film structures
US20060021438A1 (en) * 2004-07-29 2006-02-02 Lasson Technologies, Inc. Laser-ultrasonic detection of flip chip attachment defects
US20070276265A1 (en) * 2006-05-24 2007-11-29 John Borgos Optical vital sign detection method and measurement device

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6795198B1 (en) 1998-05-28 2004-09-21 Martin Fuchs Method and device for measuring thin films and semiconductor substrates using reflection mode geometry
CN101290907B (zh) * 2003-12-26 2010-12-08 瑞萨电子株式会社 半导体集成电路器件的制造方法
GB2417126A (en) * 2004-08-09 2006-02-15 Qinetiq Ltd Method for fabricating lateral semiconductor device
US20060256916A1 (en) * 2005-05-13 2006-11-16 Rudolph Technologies, Inc. Combined ultra-fast x-ray and optical system for thin film measurements
GB0900705D0 (en) * 2009-01-16 2009-03-04 Univ Huddersfield Surface measurement system
WO2011044473A1 (en) * 2009-10-09 2011-04-14 Rudolph Technologies, Inc. Substrate analysis using surface acoustic wave metrology
KR101184489B1 (ko) * 2009-11-16 2012-09-19 삼성전기주식회사 기판의 회로패턴 결함 검사방법
JP2013516794A (ja) * 2010-01-08 2013-05-13 ワシントン ユニヴァーシティー 異常光コンダクタンス（ｅｏｃ）効果に基づく高分解能光子検出の方法および装置
KR20130022829A (ko) 2011-08-26 2013-03-07 삼성전자주식회사 칩 적층 반도체 소자의 검사 방법 및 이를 이용한 칩 적층 반도체 소자의 제조 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5982482A (en) * 1997-07-31 1999-11-09 Massachusetts Institute Of Technology Determining the presence of defects in thin film structures
US20060021438A1 (en) * 2004-07-29 2006-02-02 Lasson Technologies, Inc. Laser-ultrasonic detection of flip chip attachment defects
US20070276265A1 (en) * 2006-05-24 2007-11-29 John Borgos Optical vital sign detection method and measurement device

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