由光致抗蚀剂层包围的导电结构元件的厚度测量的制作方法

交叉引用

本申请要求提交日期为2018年5月15日的序列号为62/671,469的美国临时专利的优先权，该美国临时专利通过引用被并入本文。

背景

导电结构元件(诸如凸块和/或柱)可以被光致抗蚀剂层包围。

存在对准确和有效地测量导电结构元件的厚度的持续增长的需要。

附图说明

根据以下结合附图的详细描述，将更全面地理解和认识本发明，在附图中：

图1示出了方法的例子；

图2示出了被光致抗蚀剂层的区域包围的柱镀层的例子；

图3示出了被光致抗蚀剂层的区域包围的凸块的例子；

图4是高度图的例子；

图5是系统的例子；

图6示出了厚度的不同测量；

图7示出了方法的例子；以及

图8示出了方法的例子。

本发明的详细描述

因为实现本发明的装置在很大程度上由本领域中的技术人员已知的光学部件和电路组成，所以为了本发明的基本概念的理解和认识以及为了不使本发明的教导模糊或从本发明的教导转移注意力，电路细节将不在比如上所示被考虑为必要的程度更大的任何程度上被解释。

在下面的说明书中，将参考本发明的实施例的具体例子来描述本发明。然而，显然，在不脱离如所附权利要求中阐述的本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可以在其中进行各种修改和改变。

词“包括”不排除除了在权利要求中列出的那些之外的其他要素或步骤的存在。应当理解，这样使用的术语在适当的情况下是可互换的，使得本文所描述的本发明的实施例例如能够在除了本文所示出或以其他方式描述的那些方向之外的其它方向上操作。

可以提供一种用于估计在光致抗蚀剂层的空隙或沟槽中形成的导电结构元件的厚度的方法和系统。

该方法不限于晶片——它可以应用于任何种类的半导体物体或包括凸块和/或柱等的其他物体。凸块和/或柱可以具有毫米直到微观尺度。

图1示出了方法100的例子。

方法100可以包括步骤110、120、130和140。

步骤110可以包括对多个导电结构元件中的每个导电结构元件测量在导电结构元件和围绕导电结构元件的光致抗蚀剂区域之间的高度差。

多个导电结构元件可以是管芯的所有导电结构元件、晶片的所有导电结构元件、管芯的仅仅一些导电结构元件或者晶片的仅仅一些导电结构元件。

导电结构元件的高度可以被视为导电结构元件的顶部的高度。可选地，该高度可以考虑导电结构元件的点的高度，这些点必须是导电结构元件的顶部。

步骤110可用于检查物体表面的100％，用于提供位于在整个物体中的任何位置的导电结构元件的高度测量。此外，用户或任何其他方可以在步骤110中确定哪些导电结构元件应该针对它们的高度测量进行测量。因此，步骤110可以包括提供物体的导电结构元件中的仅仅一些的高度测量。

步骤110可以由高度测量系统执行，该高度测量系统可以是或可以不是三角测量系统。

三角测量系统的非限制性例子在例如us8363229、us9756313、us9759555中被示出。

可以使用不同于三角测量系统的其他三角测量系统和高度测量系统。

例如，至少执行步骤110的高度测量系统可以包括基于激光的三角测量系统，其扫描多个导电层和围绕多个导电层的光致抗蚀剂的区域。

高度测量(例如扫描)可以通过用由不穿透光致抗蚀剂层的辐射至少照射导电结构元件来完成。例如，可以使用一个或更多个紫外(uv)光束。

三角测量可以是非常快速和准确的。

例如，使用被配置为用uv光束照射光致抗蚀剂层和导电结构元件的三角测量系统，诸如camtek三角测量传感器(cts)。

cts是快速且准确的，并且可用于准确地测量多个导电结构元件中的每一个的高度以及围绕多个导电结构元件的光致抗蚀剂层的区域的高度，并且通过在光致抗蚀剂层的区域的高度和导电结构元件的高度之间的比较来计算高度差。

步骤120可以包括使用层厚度传感器(诸如但不限于反射计)来在多个位置处测量光致抗蚀剂层的厚度(采样)。

厚度测量比cts测量慢(按单个测量)，且因此对多个位置进行采样，但不测量光致抗蚀剂层的每个像素的厚度。

多个位置的这种采样点可以均匀地分散在物体上。这种采样点可以是例如在物体上或在被检查的管芯上的五十个不同的点，而不是在步骤110期间的凸块的数百万个快速测量的高度。

用户或任何其他方可以确定哪些导电结构元件应该在步骤120中被测量，用于它们的层厚度测量。

多个厚度测量可用于估计(例如通过外插、内插和诸如此类)围绕每个导电结构元件的每个区域的厚度。

步骤120可以包括产生光致抗蚀剂层的所估计的高度图。见例如图4的映射图50。不同的颜色(灰阶度)代表光致抗蚀剂层的不同高度。该步骤可以包括高度测量的加权平均值的计算，其可以替代产生高度图。

步骤130可以包括基于步骤110和步骤120的结果来计算多个导电结构元件中的每个导电结构元件的厚度。

在导电结构元件的顶部低于光致抗蚀剂层的顶部的情况下(例如在导电柱中)，步骤130可以包括通过将(i)在围绕导电结构元件的光致抗蚀剂层的区域和导电结构元件之间的高度差从(ii)围绕导电结构元件的光致抗蚀剂层的区域的厚度中减去来计算每个导电结构元件的厚度。

见例如图2，其中柱10被光致抗蚀剂层20包围。柱的厚度(c)等于光致抗蚀剂层(在围绕柱的区域处)的厚度(b)减去在光致抗蚀剂层(在围绕柱的区域处)的顶部和柱的顶部之间的高度差(a)。在步骤120期间计算厚度(b)。在步骤110期间计算高度差(a)。

在导电结构元件的顶部高于光致抗蚀剂层的顶部的情况下(例如在凸块中)，通过将(i)在围绕导电结构元件的光致抗蚀剂层的区域和导电结构元件之间的高度差与(ii)围绕导电结构元件的光致抗蚀剂层的区域的高度相加来计算每个导电结构元件的厚度。

见例如图3，其中凸块40被光致抗蚀剂层20包围，但延伸到光致抗蚀剂层之外。凸块的厚度(c)等于光致抗蚀剂层(在围绕凸块的区域处)的厚度(b)加上在光致抗蚀剂层(在围绕凸块的区域处)的顶部和凸块的顶部之间的高度差(a)。在步骤120期间计算光致抗蚀剂层的厚度(b)。在步骤110期间计算高度差(a)。

方法100还可以包括对步骤130的结果做出响应的步骤140。例如，步骤140可以包括提供关于导电结构元件的质量的(或者导电结构元件的制造过程的质量的)指示，当导电结构元件的高度偏离被允许的范围时产生警报，以及诸如此类。步骤140可以包括执行任何过程控制措施。

图5示出了包括可以沿着z轴移动的采集模块(诸如光学头94)的系统90的例子。

采集模块可以包括三角测量传感器96、层厚度传感器95或干涉仪、支撑晶片10的卡盘92、用于移动卡盘的卡盘移动元件93(移动可以是例如朝任何方向)、基底91和一个或更多个处理电路。

一个或更多个处理电路可以包括一个或更多个集成电路、一个或更多个图形处理单元(gpu)、一个或更多个中央处理单元(cpu)、一个或更多个专用集成电路(asic)、一个或更多个现场可编程门阵列(fpga)和诸如此类。

系统90还可以包括另一个传感器(诸如但不限于照相机)。

图5是可以包括第一测量单元、第二测量单元和一个或更多个处理电路的系统的非限制性例子。一个或更多个处理电路可以被包括在一个或两个测量单元中，或者可以位于这些测量单元中的任一个的外侧。

第一测量单元可以包括三角测量传感器96。第二测量单元可以包括层厚度传感器95。

第一测量单元可以被配置成：(i)用第一照射辐射照射多个导电结构元件和属于物体的光致抗蚀剂层的多个光致抗蚀剂层部分；其中多个光致抗蚀剂层部分围绕多个导电元件；(ii)检测第一发射辐射，其中第一发射辐射从多个光致抗蚀剂层部分的上表面发射，以及从多个导电结构元件的上表面发射；以及(iii)对于每个导电结构元件并基于第一发射辐射，估计在导电结构元件的上表面和围绕导电结构元件的光致抗蚀剂层部分的上表面之间的高度差，以提供多个高度差。

第二测量单元可以被配置为(i)用第二照射辐射照射光致抗蚀剂层部分的第一多个点；其中第二照射辐射与第一照射辐射至少在波长上不同；(ii)检测至少从多个光致抗蚀剂层部分的底部发射的第二发射辐射；以及(iii)至少基于第二发射辐射来估计多个光致抗蚀剂层部分的厚度。

一个或更多个处理电路可以被配置为计算与多个导电结构元件相关的厚度值，其中该计算至少基于多个高度差并且基于多个光致抗蚀剂层部分的所估计的厚度。

可以使用任何类型的照射和/或检测。

图6示出了在步骤110期间获得的不准确测量(被表示为a)(页面的顶部)和在步骤120期间获得的准确测量(被表示为b)(页面的底部)。图6还示出了导电结构元件10的两个可能的厚度测量c和c’。

图7示出了方法102。方法102用于估计与物体的多个导电结构元件相关的厚度。

方法102可以包括步骤112、122、132、142、152、162、172和182。

步骤112可以包括用第一照射辐射照射多个导电结构元件和属于物体的光致抗蚀剂层的多个光致抗蚀剂层部分；其中多个光致抗蚀剂层部分围绕多个导电元件。

步骤122可以包括检测第一发射辐射，其中第一发射辐射从多个光致抗蚀剂层部分的上表面发射，以及从多个导电结构元件的上表面发射。

步骤132可以包括对于每个导电结构元件并基于第一发射辐射来估计在导电结构元件的上表面和围绕导电结构元件的光致抗蚀剂层部分的上表面之间的高度差，以提供多个高度差。

步骤142可以包括用第二照射辐射照射光致抗蚀剂层部分的第一多个点；其中第二照射辐射与第一照射辐射至少在波长上不同。

步骤152可以包括检测至少从多个光致抗蚀剂层部分的底部发射的第二发射辐射。

步骤162可以包括至少基于第二发射辐射来估计多个光致抗蚀剂层部分的厚度。

步骤172可以包括计算与多个导电结构元件相关的厚度值，其中该计算至少基于多个高度差和基于多个光致抗蚀剂层部分的所估计的厚度。

步骤182可以包括对步骤172的结果做出响应。例如，步骤182可以包括提供关于导电结构元件的质量的(或者导电结构元件的制造过程的质量的)指示，当导电结构元件的高度偏离被允许的范围时产生警报，以及诸如此类。步骤182可以包括执行任何过程控制措施。

第一照射辐射可以是紫外辐射。

第一照射辐射可不穿过光致抗蚀剂层传播。这允许步骤112、122和132获得关于光致抗蚀剂层的顶面的测量，并防止引入由在光致抗蚀剂层内的辐射的不需要的传播引起的高度测量误差。

第二照射辐射可以穿过光致抗蚀剂层传播。

步骤142、152和162可以由反射计执行。

步骤112、122和132可以由不同于反射计的设备执行。

步骤112、122和132可以由第一过程执行，以及步骤142、152和162可以由第二过程执行。

每次测量，第一过程可能比第二过程快。单次测量可以是例如在单个点处的光致抗蚀剂层的厚度的测量、在单个导电结构元件和围绕导电结构元件的光致抗蚀剂层部分之间的高度差测量。

多个导电结构元件可以是第二多个导电结构元件，并且其中第二多个超过第一多个。因此，光致抗蚀剂层的厚度测量在比高度差测量更少的位置上被执行。

多个光致抗蚀剂层部分中的至少一个可以不包括第一多个点中的任何一个。

多个光致抗蚀剂层部分的底部、多个导电结构元件的底部可以位于同一平面(见图2的第一平面12)处，并且其中与多个导电结构元件相关的厚度值表示全体多个导电结构元件的厚度。

多个光致抗蚀剂层部分的底部可以位于第一平面(见图6的第一平面12)处，多个导电结构元件的底部可以位于不同于第一平面的第二平面(见图6的第二平面13)处，并且其中与多个导电结构元件相关的厚度值(例如当测量c’时)表示多个导电结构元件中的部分的厚度。

从图6可以看到的，高度差和光致抗蚀剂层的厚度可以提供导电结构元件10的厚度(被表示为c)的指示，如在导电结构元件10的顶部直到第一平面12之间测量的。

假设在第一平面12和第二平面13之间的高度差是已知的——方法100和/或方法102的结果可以是如在导电结构元件10的上表面和导电结构元件的底部(底部位于第二平面13处)之间测量的导电结构元件10的厚度。

光致抗蚀剂层的区域可以具有任何形状或尺寸。一个或更多个导电结构元件可以被单个光致抗蚀剂层包围。

根据本发明的实施例，可以提供一种用于估计与物体的多个导电结构元件相关的厚度的方法(见图8)，该方法可以包括(a)用照射辐射照射多个导电结构元件和属于物体的光致抗蚀剂层的多个光致抗蚀剂层部分的步骤810；其中多个光致抗蚀剂层部分围绕多个导电元件；(b)检测发射辐射的第一部分和发射辐射的第二部分的步骤820，其中发射辐射的第一部分从多个光致抗蚀剂层部分的上表面发射，以及从多个导电结构元件的上表面发射，其中发射辐射的第二部分从多个光致抗蚀剂层部分的底部发射；(c)对于每个导电结构元件并基于发射辐射的第一部分来估计在导电结构元件的上表面和围绕导电结构元件的光致抗蚀剂层部分的上表面之间的高度差以提供多个高度差的步骤830；(d)至少基于发射辐射的第二部分来估计多个光致抗蚀剂层部分的厚度的步骤840；以及(e)计算与多个导电结构元件相关的厚度值的步骤850，其中计算可以至少基于多个高度差和多个光致抗蚀剂层部分的所估计的厚度。

照射辐射可以是白光。

第二部分可以具有比第一部分低的强度。

可以提供一种用于估计与物体的多个导电结构元件相关的厚度的非暂态计算机可读介质，该非暂态计算机可读介质可以存储指令，其用于：用照射辐射照射多个导电结构元件和属于物体的光致抗蚀剂层的多个光致抗蚀剂层部分；其中多个光致抗蚀剂层部分围绕多个导电元件；检测发射辐射的第一部分和发射辐射的第二部分，其中发射辐射的第一部分从多个光致抗蚀剂层部分的上表面发射，以及从多个导电结构元件的上表面发射，其中发射辐射的第二部分从多个光致抗蚀剂层部分的底部发射；对于每个导电结构元件并基于发射辐射的第一部分，估计在导电结构元件的上表面和围绕导电结构元件的光致抗蚀剂层部分的上表面之间的高度差，以提供多个高度差；至少基于发射辐射的第二部分来估计多个光致抗蚀剂层部分的厚度；以及计算与多个导电结构元件相关的厚度值，其中该计算可以至少基于多个高度差和多个光致抗蚀剂层部分的所估计的厚度。

照射辐射可以是白光。

可以提供一种可以包括测量单元的测量系统，该测量单元被配置为：用照射辐射照射多个导电结构元件和属于物体的光致抗蚀剂层的多个光致抗蚀剂层部分；其中多个光致抗蚀剂层部分围绕多个导电元件；检测发射辐射的第一部分和发射辐射的第二部分，其中发射辐射的第一部分从多个光致抗蚀剂层部分的上表面发射以及从多个导电结构元件的上表面发射，其中发射辐射的第二部分从多个光致抗蚀剂层部分的底部发射；对于每个导电结构元件并基于发射辐射的第一部分，估计在导电结构元件的上表面和围绕导电结构元件的光致抗蚀剂层部分的上表面之间的高度差，以提供多个高度差；至少基于发射辐射的第二部分来估计多个光致抗蚀剂层部分的厚度；以及处理电路，其可以被配置为计算与多个导电结构元件相关的厚度值，其中该计算可以至少基于多个高度差并且基于多个光致抗蚀剂层部分的所估计的厚度。

每次估计可以由处理电路执行。厚度的计算可以由测量单元执行。

此外，如本文所使用的术语“一个(a)”或“一个(an)”被定义为一个或多于一个。此外，在权利要求中的引导性短语例如“至少一个”和“一个或更多个”的使用不应被解释为暗示由不定冠词“a”或“an”对另一个权利要求要素的引入将包含这样引入的权利要求要素的任何特定权利要求限制到仅包含一个这样的要素的发明，即使同一权利要求包括引导性短语“一个或更多个”或“至少一个”和不定冠词，例如“a”或“an”。同理适用于定冠词的使用。除非另有说明，术语例如“第一”和“第二”用于任意地区分开这样的术语所描述的要素。

因此，这些术语不一定旨在指示这样的要素的时间上的或其他优先级。某些措施在相互不同的权利要求中被叙述的不争事实并不指示这些措施的组合不能有利地被使用。

在前述说明书中，已经参考本发明的实施例的具体例子描述了本发明。然而，显然，在不脱离如所附权利要求中阐述的本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可以在其中进行各种修改和改变。

此外，在说明书中和权利要求中的术语“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“在...之上”、“在...之下”等(如果有的话)用于描述性目的，而不一定用于描述永久相对位置。应当理解，这样使用的术语在适当的情况下是可互换的，使得本文所描述的本发明的实施例例如能够在除了本文所示出或以其他方式描述的那些方向之外的其它方向上操作。

实现相同功能的部件的任何布置被有效地“关联”，使得实现期望的功能。因此，本文中组合以实现特定功能的任何两个部件可以被看作彼此“相关联”，使得实现期望的功能，而与体系结构或中间部件无关。同样，这样关联的任何两个部件也可以被视为彼此“可操作地连接”或“可操作地耦合”以实现期望的功能。

此外，本领域技术人员将认识到上述操作之间的边界仅是说明性的。多个操作可以组合成单个操作，单个操作可以分布在附加操作中，并且操作可以在时间上至少部分地重叠地执行。此外，可选实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在各种其它实施例中可以改变操作的顺序。

然而，其它修改、变化和替代也是可能的。因此，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的。

短语“可以是x”指示条件x可以被满足。这个短语也暗示条件x可能不被满足。例如，对包括某个部件的系统的任何提及也应该涵盖系统不包含该某个部件的情形。例如，对包括某个步骤的方法的任何提及也应该涵盖该方法不包含该某个部件的情形。又作为另一个例子，对被配置为执行某个操作的系统的任何提及也应该涵盖系统未被配置为执行某个操作的情形。

术语“包括(including)”、“包括(comprising)”、“具有”、“由…组成”和“基本上由…组成”以可互换的方式被使用。例如，任何方法可以至少包括在附图中和/或在说明书中包括的步骤，只有在附图和/或说明书中包括的步骤。

应当认识到，为了说明的简单和清楚，在附图中示出的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚起见，一些元件的尺寸可以相对于其他元件被放大。此外，在被认为适当的场合，参考数字可以在附图当中重复以指示相应或类似的元件。

在前述说明书中，已经参考本发明的实施例的具体例子描述了本发明。然而，显然，在不脱离如所附权利要求中阐述的本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可以在其中进行各种修改和改变。

此外，在说明书中和权利要求中的术语“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“在...之上”、“在...之下”和诸如此类(如果有的话)用于描述性目的，且不一定用于描述永久相对位置。应当理解，这样使用的术语在适当的情况下是可互换的，使得本文所描述的本发明的实施例例如能够在除了本文所示出或以其他方式描述的那些方向之外的其它方向上操作。

本领域技术人员将认识到，逻辑块之间的边界仅仅是说明性的，并且可选实施例可以合并逻辑块或电路元件，或者对各种逻辑块或电路元件施加功能的替代分解。因此，应当理解，本文所描述的体系结构仅仅是示例性的，并且实际上可以实施实现相同功能的许多其它体系结构。

实现相同功能的部件的任何布置被有效地“关联”，使得期望的功能被实现。因此，在本文中被组合以实现特定的功能的任何两个部件都可以被看作彼此“相关联”，使得期望的功能被实现，而无论体系结构或中间部件如何。同样，这样关联的任何两个部件也可以被视为彼此“可操作地连接”或“可操作地耦合”以实现期望的功能。

此外，本领域技术人员将认识到上述操作之间的边界仅是说明性的。多个操作可以组合成单个操作，单个操作可以分布在附加操作中，并且操作可以在时间上至少部分地重叠地执行。此外，可选实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在各种其它实施例中可以改变操作的顺序。

此外例如，在一个实施例中，所示例子可以被实现为位于单个集成电路上或在同一设备内的电路。另选地，该例子可实施为以合适方式彼此互连的任何数目的单独集成电路或单独设备。

此外例如，可以例如用任何适当类型的硬件描述语来将例子或其部分实现为物理电路的软表示或代码表示或者可转换成物理电路的逻辑表示。

此外，本发明不限于在非可编程硬件中实现的物理设备或单元，而是也还可以应用在能够通过根据适当的程序代码进行操作来执行期望的设备功能的可编程设备或单元，诸如大型机、小型计算机、服务器、工作站、个人计算机、记事本、个人数字助理、电子游戏、汽车和其他嵌入式系统、蜂窝电话和在本申请中通常被表示为“计算机系统”的各种其他无线设备中。

然而，其它修改、变化和替代也是可能的。因此，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的。

在权利要求中，置于括号之间的任何附图标记不应被解释为限制权利要求。词“包括”不排除除了在权利要求中列出的那些之外的其他元件或步骤的存在。此外，如本文所使用的术语“一个(a)”或“一个(an)”被定义为一个或多于一个。此外，在权利要求中的引导性短语例如“至少一个”和“一个或更多个”的使用不应被解释为暗示由不定冠词“a”或“an”对另一个权利要求要素的引入将包含这样引入的权利要求要素的任何特定权利要求限制到仅包含一个这样的要素的发明，即使同一权利要求包括引导性短语“一个或更多个”或“至少一个”和不定冠词，例如“a”或“an”。同理适用于定冠词的使用。除非另有说明，术语例如“第一”和“第二”用于任意地区分开这样的术语所描述的要素。因此，这些术语不一定意欲指示这样的要素的时间上的或其它优先级。在相互不同的权利要求中陈述某些措施的起码事实并不指示这些措施的组合不能被有利地使用。

参考本专利申请的任何系统、装置或设备包括至少一个硬件部件。

虽然本文已经图示和描述了本发明的某些特征，但是本领域普通技术人员将想到许多修改、替换、改变和等同物。因此，应当理解，所附权利要求旨在涵盖落在本发明的真实精神内的所有这样的修改和改变。