一种基于空间编码照明的芯片套刻测量装置的制作方法

本技术涉及光学检测，具体涉及一种基于空间编码照明的芯片套刻测量装置。

背景技术：

1、芯片制造过程中，实时性能与缺陷检测是确保产品质量可控性的重要步骤。在关键层的光学套刻对准直接影响芯片的性能、成品率和可靠性。随着芯片集成度的提高、线宽缩小和多重光刻工艺的应用，对套刻误差的控制要求越来越严格。因此，套刻误差测量成为关键的工艺控制步骤之一。

2、套刻误差测量常通过光学显微成像系统进行。该系统会获取两层刻套目标图形的数字化图像，并利用数字图像算法计算每一层的中心位置，从而得出套刻误差的数值。具体而言，该方法涉及获取当前层和前一层测量标识的图像，并进行影像分析以确定两层测量标识的相对位移。为了获得测量标识的图像，使用了亮场显微镜，并通过分析图像的灰度来确定测量标识的重心，进而获得位移矢量。因此，图像质量对于套刻误差的测量结果至关重要。由于前层被多种材质的薄膜层所覆盖，因此在检测过程中需要不断调整焦距和照射光波的波长，以获取高对比度的图像。光线高光和测量遮挡导致的线宽不一致是常见产生测量误差的原因。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种基于空间编码照明的芯片套刻测量装置。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于空间编码照明的芯片套刻测量装置，包括：

3、显微成像单元，用于将待检测芯片反射成像得到图像，并获取调节指令进行光线调节直至获取到高精度测量图像；

4、计算机控制单元，用于获取图像分析明暗信息，计算误差后进行输出或上传调节指令；

5、所述显微成像单元包括激光驱动器、会聚透镜、可调光阑、准直物镜、聚焦物镜、分光棱镜一、分光棱镜二、显微物镜、管镜和图像传感器，所述会聚透镜、可调光阑、准直物镜依次同轴设置，且可调光阑分别对应会聚透镜的像方焦面以及准直物镜的物方焦面，所述显微物镜、管镜依次同轴设置，所述分光棱镜一位于准直物镜远离可调光阑的一侧，所述分光棱镜二位于显微物镜与管镜之间，且分光棱镜一、分光棱镜二相对应且平行设置，所述聚焦物镜设置在分光棱镜一、分光棱镜二之间，所述图像传感器位于管镜远离分光棱镜二的一侧，所述激光驱动器用于产生白光光源，该白光光源依次通过会聚透镜、可调光阑、准直物镜、分光棱镜一形成平行光线；

6、所述显微成像单元还包括空间光调制器，所述空间光调制器位于分光棱镜一远离聚焦物镜的一侧，通过空间光调制器获取调节指令并对平行光线进行调节后，该平行光线依次经过聚焦物镜、分光棱镜二、显微物镜最终聚到待检测芯片上并成像在图像传感器上。

7、进一步地，所述会聚透镜由多个同轴的透镜组成，用于把白光光源产生的光线汇聚在可调光阑处。

8、进一步地，所述激光驱动器产生的白光光源的光谱范围为170nm-2100nm。

9、进一步地，所述分光棱镜一、分光棱镜二的分光比50：50，且分光棱镜一、分光棱镜二均为消偏振分光棱镜。

10、进一步地，所述空间光调制器像素大小为1920×1200。

11、进一步地，所述显微物镜为半复消色差显微物镜。

12、由上述技术方案可知，本实用新型具有如下有益效果：

13、本实用新型装置结构简单，容易集成，通过空间光调制器对光线的强度、照射角度进行动态调制，解决了现有芯片套刻测量方法中照明光线不均、角度有限导致的芯片套刻检测图像质量较差、检测精度低的技术问题。

14、本实用新型的芯片套刻测量装置，能够快速实现对芯片样品表面的均匀照明，从而得到更精确的测量结果，可广泛应用于光学成像和检测领域，为提升芯片套刻测量结果精度提供了一种简单可行的装置。

技术特征：

1.一种基于空间编码照明的芯片套刻测量装置，其特征在于，包括:

2.根据权利要求1所述的一种基于空间编码照明的芯片套刻测量装置，其特征在于：所述会聚透镜(1-2)由多个同轴的透镜组成，用于把白光光源产生的光线汇聚在可调光阑(1-3)处。

3.根据权利要求1所述的一种基于空间编码照明的芯片套刻测量装置，其特征在于：所述激光驱动器(1-1)产生的白光光源的光谱范围为170nm-2100nm。

4.根据权利要求1所述的一种基于空间编码照明的芯片套刻测量装置，其特征在于：所述分光棱镜一(1-6)、分光棱镜二(1-7)的分光比50：50，且分光棱镜一(1-6)、分光棱镜二(1-7)均为消偏振分光棱镜。

5.根据权利要求1所述的一种基于空间编码照明的芯片套刻测量装置，其特征在于：所述空间光调制器(1-11)像素大小为1920×1200。

6.根据权利要求1所述的一种基于空间编码照明的芯片套刻测量装置，其特征在于：所述显微物镜(1-8)为半复消色差显微物镜。

技术总结
本技术公开了一种基于空间编码照明的芯片套刻测量装置，包括显微成像单元，用于将待检测芯片反射成像得到图像，并获取调节指令进行光线调节直至获取到高精度测量图像；计算机控制单元，用于获取图像分析明暗信息，计算误差后进行输出或上传调节指令；所述显微成像单元包括激光驱动器、会聚透镜、可调光阑、准直物镜、聚焦物镜、分光棱镜一、分光棱镜二、显微物镜、管镜和图像传感器。本技术装置结构简单，容易集成，通过空间光调制器对光线的强度、照射角度进行动态调制，解决了现有芯片套刻测量方法中照明光线不均、角度有限导致的芯片套刻检测图像质量较差、检测精度低的技术问题。

技术研发人员：刘志平,邱志群,叶颖
受保护的技术使用者：奈米科学仪器设备（上海）有限公司
技术研发日：20230821
技术公布日：2024/3/17