[发明专利]用于测量在半导体晶片上的高度的方法及设备

说明书

本发明揭示用于确定半导体结构的高度的设备及方法。所述系统包含：照明模块，其用于引导一或多个源线或点朝向具有处于不同相对高度的多个表面的样品；及收集模块，其用于检测从所述表面反射的光。所述收集模块含有经定位以接收从所述表面中的一者反射的光的至少两个检测器，每一检测器前面具有一个狭缝或针孔。第一检测器从定位在焦点之前的狭缝或针孔接收反射光，且第二检测器从定位在所述焦点之后的狭缝或针孔接收反射光，使得除非所述表面处于最佳焦点，否则所述第一检测器及所述第二检测器接收到具有不同强度值的光。所述系统包含处理器系统，其用于基于由所述检测器接收的来自所述表面中的两个表面的所述检测光而确定高度。

相关申请案的交叉参考

本申请案主张由李世方(Shifang Li)等人于2015年6月29日申请的第62/186,215号先前申请案美国临时申请案的权利，所述申请案的全文出于全部目的而以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及用于特性化半导体晶片的方法及系统，且更明确地说，涉及确定在半导体晶片上的结构或表面的高度。

背景技术

在集成电路的制造中使用的光刻或光学光刻系统已存在一段时间。这些系统已证实在产品中的极小细节的精密制造及形成方面极为有效。在一些光刻系统中，电路图像通过经由光束或辐射束(例如，UV或紫外光)转印图案而写入在衬底上。例如，光刻系统可包含光源或辐射源，所述光源或辐射源将电路图像投影穿过光罩且使其到涂布有对照射敏感的材料(例如，光致抗蚀剂)的硅晶片上。暴露的光致抗蚀剂通常形成图案，所述图案在显影之后于后续处理步骤(举例来说如沉积及/或蚀刻)期间遮蔽晶片的层。

归因于大规模电路集成及半导体装置的减小的大小，光罩及经制造装置已变得对特征变动(例如临界尺寸(CD)、高度、膜厚度及组成等)日益敏感。在特定实例中，三维(3D)检验及计量通常用于半导体产业中，例如用于评估TSV(穿硅通孔)及凸块结构或颗粒形状(大小及高度)。高度变动如果未经校正那么可引起最终装置归因于电时序误差而未能满足所要性能。更糟的是，高度变动可引起最终装置发生故障且不利地影响成品率。

鉴于前述内容，需要用于确定结构高度的经改进计量设备及技术。

发明内容

下文呈现本发明的简化概要以提供对本发明的特定实施例的基本理解。此概要并非本发明的广泛概述且并不识别本发明的关键/重要元素或描绘本发明的范围。其唯一目的是以简化形式呈现本文中揭示的一些概念作为稍后呈现的更详细描述的序言。

在一个实施例中，揭示一种用于确定半导体结构的高度的系统。所述系统包含：照明模块，其用于引导一或多个源线或点朝向具有处于不同相对高度的多个表面的样品；及收集模块，其用于检测从所述表面反射的光。所述收集模块含有经定位以接收从所述表面中的一者反射的光的至少两个检测器。所述检测器的第一检测器从焦点之前的位置接收更多反射光，且所述检测器的第二检测器从所述焦点之后的位置接收更多反射光，使得除非所述表面的此一表面处于最佳焦点，否则所述第一检测器及所述第二检测器接收到具有不同强度值的光。所述系统还包含处理器系统，其用于基于由所述至少两个检测器接收的来自所述表面的两个表面的所述检测光而确定高度。

在特定实施方案中，所述照明模块包括用于接收照明光且将所述照明的源点引导到所述样品上的针孔，且所述收集模块进一步包括：(i)第一针孔，其定位在所述焦点之前，所述反射光的部分通过所述第一针孔而到所述第一检测器；及(ii)第二针孔，其定位在所述焦点之后，所述反射光的部分通过所述第二针孔而到所述第二检测器。所述第一检测器及所述第二检测器是光二极管检测器。