征。如上所述，通常并非在一个步骤内形成完全穿过衬底的TSV。而是，部分地穿过衬底 形成达到所需深度的孔20。因此，不使用特定成像或感测技术（例如，红外成像、红外反射 测量术、红外干涉测量术、红外散射测量术、红外激光三角测量术或可用于测量不透明衬底 内的特征的光声系统），或不首先将衬底的背面减薄以暴露TSV的底端，则很难或不可能直 接看到TSV的底端。应注意，在衬底由硅制成的情况下，近红外光可用于成像，这是由于硅 对于波长在近红外范围或接近近红外范围的光至少是部分透明的。非硅衬底对于在其它波 长范围内的光至少是部分透明的，或可使用可穿透不透明衬底的方法（例如，以上描述的 光声测量系统）对TSV进行评估。
[0023] 在衬底对于所选择的检查系统敏感的那些光的波长能透过（transparent to)的 情况下，有可能将衬底反转以引导检查辐射（例如，红外辐射）穿过衬底的背面，从而定位 TSV的底部。在（Newbury Park,加州（CA))的Tamar Technology使用的一种技术中，红 外光被引导至衬底背面上并穿过背面，并入射到TSV的底端上以及衬底的顶部表面的背侧 (在衬底内部）上。将从自TSV的底侧返回的红外光中得到的信号与从自衬底的顶部表面 返回的光中得到的信号进行比较，以确定TSV的高度或深度。在使用具有足够分辨率的光 学传感器或检查系统（例如，光斑尺寸很小的传感器或系统）的情况下，除了 TSV的深度/ 高度之外，还可获得TSV的精确XY位置。在那些捕捉TSV底端的实际图像不切实际或很难 的情况下，可使用光声技术或非成像技术，例如反射测量术或散射测量术。虽然这些技术可 提供关于TSV的深度/高度的信息，并且在某些情况下可提供关于TSV的XY位置的信息，但 是很难以快速的方式获得关于各个TSV的具体几何形状数据；光声系统可能稍微有些慢， 这可能会限制其用于采样程序，而反射测量术和散射测量术倾向于提供有关一组TSV的信 息而非单个TSV的信息。利用这些技术的其中之一，通过看穿衬底的反面便可对TSV底端 的进彳丁评估。
[0024] 替代地或此外，一旦已通过在研磨过程（例如，化学机械平面化（CMP))中将晶片 减薄而暴露TSV的底端，便可对TSV的底端进行评估。在该类型的过程中，形成有TSV的晶 片的正面粘附至某种类型的载体衬底。大多数情况下，待减薄的衬底被粘至未形成TSV或 形成有其它结构的牺牲衬底。然后，使用研磨垫、浆液和/或化学腐蚀剂将具有TSV的衬底 的反面研磨掉。研磨过程将晶片从其起始位置（图3中的线30所示）减薄至其最终位置 (虚线32所示）。理想的是，TSV的底部表面将位于通过线32所标识的平面（参见最左边 的TSV孔20)，且填充孔20的材料只有很少（如果有的话）将因研磨而被除去。然而应注 意，由于形成TSV孔20的过程可以是变化的，因此通常的做法是研磨至平面/线32,即距衬 底的正面比TSV底端的标称位置更近。如此，TSV的底端应均匀地暴露。对于一个TSV或一 组TSV未暴露的情况，其原因可能不同，但是例如研磨过程可无意地在衬底的一个区域内 研磨得更重，从而使衬底另一个区域内的TSV未暴露，或TSV可能从一开始已畸形。在任何 情况下，一旦通过研磨使TSV的底端暴露，便使用光学检查系统来捕捉TSV的图像。如上所 述，就TSV的顶端而言，提到了每个TSV的XY位置，这是因为XY位置是其几何特征（直径、 形状等）。可对TSV阵列（如从衬底的反面看到的那样）进行评估，以确保每个TSV存在或 被适当放置，以及确保适当的间距和对准（偏斜等）。此处，对准步骤至关重要，这是因为不 仅需要定位各个TSV，而且还需要以高准确度来确定TSV的底端相对于TSV的顶端的位置。 预先假定，使用衬底的边缘以及衬底上形成的对准结构（例如，扁平部分或凹口），使TSV的 顶端和底端均很好地对准并相对于它们相应的衬底的侧定位，以确保衬底的顶部和底部各 自的坐标系适当地对准。替代地，同时可利用红外成像系统透过衬底的反面侧观察位于衬 底正面上的结构（例如，基准、电路等），从而提供坐标系之间的直接相关性。在另一个实施 方案中，可利用设置成同时观察衬底正面和反面上的所选特征的系统。如果适当地校准，这 种系统（其经常使用反射镜和/或光纤结构）可直接将衬底正面的特征的位置与衬底反面 的特征的位置进行比较。在某些情况下，可使用软件来获得TSV自身的顶端与底端位置之 间的最佳或最有可能的匹配。除了通过匹配凹口或扁平部分进行角对准之外，可通过使用 相同图像和/或相同软件来将边缘的位置与衬底的任何对准结构匹配（例如，三点边缘查 找），从而对这种对准进行双重检查。
[0025] 在图3中，对图示的TSV的评估会表明左边两个TSV存在且被考虑在内。可检查 顶端和底端以确定它们是否在正确位置。可比较TSV的顶端与底端的直径和形状以确定用 于形成TSV的微制造技术是否也受控。在本实例中，最左边的TSV代表了理想的TSV。左 边第二个TSV具有以上描述的截锥形状，且其顶端比底端大得多。顶端和底端尺寸之间的 差异可能符合要求或不符合要求，这取决于制造设施操作者制定的标准。进一步地，左边第 二个TSV似乎关于竖直轴线对称（假设标称形状为柱形或锥形而非多面体）。应注意，虽 然TSV的顶部和底部的图像可能未包括很多（如果有的话）关于衬底的正面与反面之间的 TSV的形状或轮廓的信息，但是在一定程度上可推断出TSV的外形或轮廓。由于根据研磨过 程已知了或可知道衬底的厚度，因此该信息连同TSV端部的XY位置以及TSV端部的形状可 用于推断TSV内部的形状。从几何信息得到的推断结合关于特定微制造技术如何起作用的 信息，可根据需要允许更复杂的TSV内部结构模型。
[0026] 在图3中，右边两个TSV过短，且其底端在研磨之后未在线/平面32处暴露。应注 意，在所使用的微制造技术（例如，干蚀刻或湿蚀刻）应用的时间过长或所应用的环境对于 给定衬底而言过于坚固的情况下，过深的TSV的问题可与顶端直径较大或与球形侧壁（而 非直侧壁）有关。应注意，过长的TSV不一定有问题，即其仍可起作用，但就额外加工或研 磨中的损失的时间或材料而言，这代表着损失。在某些情况下，如果一组过长的TSV的硬度 或韧性远大于形成有该TSV的衬底，则研磨可稍微不均匀。在这种情况下，可对衬底进行研 磨以使衬底的正面和反面彼此不平行。
[0027] 重要的是，可看到图3中右边两个TSV关于垂直于衬底的正面和反面的轴线是不 对称的。这可以是由于微制造工具未对准或运动机构本身未对准，或者或许是因为某些类 型的碎肩介入衬底与运动机构之间。再次，只要TSV保持足够的放置准确性以在半导体装 置封装内形成所需的电连接，该类型的未对准可不使用衬底被排除使用。
[0028] 图4图示了对TSV的顶部与底部的位置和几何形状之间的偏移量的基本评估。TSV 的顶部40大于底部42。同样，TSV的底部42小于顶部40。两个端部40、42横向偏移表明 微制造工具可能未对准，或衬底与其上所支撑的运动机构之间存在碎肩。根据TSV所需的 几何形状以及所使用的微制造工具或过程的性质，顶部40和底部42的尺寸不同也可能指 示微制造工具或过程的操作性质。虽然图4中图示的TSV的顶端和底端为圆形，该圆形连 同顶端与底端之间的尺寸差值推导出了大约为截头锥形的形状，但应理解TSV的剖面呈其 它形状（例如，金字塔形），在这种情况下，TSV的顶端和底端的形状可以是正方形或矩形。
[0029] 如图5所示，TSV有可能具有稍微不规则的形状。然而理想的是，TSV的形状将是 规则的，且TSV顶端和底端的形状偏离预先限定或所需的规则形状的程度可限定微制造工 具或过程的运行状况。应注意，由于TSV的顶部44和底部46的形状不规则，因此可使用软 件工具（例如，斑点分析软件（blob analysis software))来确定顶部区域或底部区域的 质心，如附图所示。然后，质心可用于确定横向偏移Xo和Yo，如所示。
[0030] 如上所述，干涉仪可用于表征TSV和包括衬底S的其它结构，例如晶片。图6和图 7图示了适用于该目的的干涉仪的实例。
[0031] 图6图示了可从本文公开的原理的应用获益的干涉仪10的一个实施方案。图7 图示了也可从本文公开的原理的应用获益的另一个相似干涉仪10'。
[0032] 在图6和图7中，从光源20发出了多频谱或宽频照射。光源可以是简单的宽频光 源，例如卤素灯、氙气灯、日光灯或白炽灯或类似光源。本质上，发出具体应用所需的无论何 种波长的光的任何光源均满足条件。干涉仪110和110'通过光纤电缆122收集并传导从 光源120发出的光。应注意，从光源120发出的光可通过空气传播，从而代替电缆122。
[0033] 在两个干涉仪110和110'中，光沿光路124从光源120发出。在为图6中的干