该技术已申请专利。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
连续凸块测量高度计量法
1.交叉引用
2.本技术要求申请日为2020年6月13日、序列号为62/705,731的美国临时专利和申请日为2020年6月13日、序列号为62/705,730的美国临时专利的优先权。两临时专利均通过引用并入本案。


背景技术：

3.凸块可以形成在基层上或形成在基层上的中间元件上。
4.顶层可以制造在所述基层上。凸块的上部延伸到顶层之上。凸块的下部被顶层包围。
5.顶层可以由可光界定的聚酰亚胺(pi)和/或聚苯并恶唑(pbo)制成。
6.由pi和/或pbo制成的顶层已被广泛用作晶片级再分布层的电介质。
7.由pi和/或pbo制成的顶层对诸如可见光辐射的第一辐射是部分透明的。
8.基于可见光的三角测量可以扫描凸块和顶层以提供高度测量。
9.可能需要测量(a)凸块的顶部和(b)顶层的上表面之间的高度差。
10.由于顶层的部分透明性——基于可见光的三角测量不测量顶层的上表面的高度——而是测量顶层内的虚拟平面的高度。虚拟平面表示顶层内的虚拟反射平面。由于空气的折射率与顶层的折射率之间的差异，光线在进入顶层时会改变其传播角度。当光被基层的顶面反射时——虚拟平面表示在顶层内传播角没有变化的情况下的虚拟反射平面。
11.顶层的上表面和虚拟平面之间的距离被称为虚拟穿透深度(penetratedepth)并且是未知的——基于可见光的三角测量不提供凸块特性的可靠测量。
12.越来越需要提供一种可靠的系统和方法来估计凸块顶部和顶层的上表面之间的高度差。


技术实现要素：

13.本发明提供一种系统、非暂时性计算机可读介质和一种用于估计凸块顶部和顶层的上表面之间的高度差的方法。
14.可以提供一种用于测量多个凸块的顶部与层的上表面的相应区域之间的高度差的方法，所述方法可以包括通过用第一辐射照射凸块和相应区域，执行凸块和相应区域之间的高度差的第一测量；其中，第一测量受到第一测量误差的影响，第一测量误差由第一照明虚拟穿透到层中导致；其中，每个凸块具有可邻近凸块的相应区域；对位于相应区域处的层的厚度执行第二测量；其中，至少一些第一测量与至少一些第二测量的执行并行地执行；根据第二测量确定第一测量误差；以及根据第一测量及第一测量误差确定凸块与相应区域之间的高度差。
15.第一测量误差可以表示第一辐射在相应区域内的虚拟穿透深度。
16.第一测量误差的确定可以基于第二测量和层的折射率。
17.第一辐射可以是白光。
18.层可以包括可光界定的聚酰亚胺和聚苯并恶唑中的至少一种。
19.凸块可以包括晶片的绝大多数凸块。
20.方法可以包括在执行第二测量之前或之后执行第一测量。
21.第一测量的执行可以包括执行白光三角测量。
22.第二测量的执行可以包括执行反射测量术。
23.第二测量的执行可以包括执行彩色共焦测量。
24.可以提供一种用于测量多个凸块顶部与层的上表面的相应区域之间的高度差的测量系统，所述系统可以包括一个或多个测量单元和至少一个处理单元，被配置为：通过用第一辐射照射凸块和相应区域，执行凸块和相应区域之间的高度差的第一测量；其中，第一测量受到第一测量误差的影响，第一测量误差由第一照明虚拟穿透到层中导致；其中，每个凸块具有可邻近凸块的相应区域；对位于相应区域处的层的厚度执行第二测量；其中，至少一些第一测量与至少一些第二测量的执行并行地执行；根据第二测量确定第一测量误差；以及根据第一测量及第一测量误差确定凸块与相应区域之间的高度差。
25.第一测量误差表示第一辐射在相应区域内的虚拟穿透深度。
26.第一测量误差的确定可以基于第二测量和层的折射率。
27.第一辐射可以是白光。
28.层可以包括可光界定的聚酰亚胺和聚苯并恶唑中的至少一种。
29.凸块可以包括晶片的绝大多数凸块。
30.第一测量的执行可以包括执行白光三角测量。
31.第二测量单元可以是反射计。
32.第二测量单元可以包括彩色共焦测量单元。
33.可以提供一种用于测量多个凸块顶部与层的上表面的相应区域之间的高度差的非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质可以存储指令，该指令用于：通过用第一辐射照射凸块和相应区域，执行凸块和相应区域之间的高度差的第一测量；其中，第一测量受到第一测量误差的影响，第一测量误差由第一照明虚拟穿透到层中导致；其中，每个凸块具有可邻近凸块的相应区域；对位于相应区域处的层的厚度执行第二测量；其中，至少一些第一测量与至少一些第二测量的执行并行地执行；根据第二测量确定第一测量误差；以及根据第一测量及第一测量误差确定凸块与相应区域之间的高度差。
34.第一测量误差可以表示第一辐射在相应区域内的虚拟穿透深度。
35.第一测量误差的确定可以基于第二测量和层的折射率。
36.第一辐射可以是白光。
37.层可以包括可光界定的聚酰亚胺和聚苯并恶唑中的至少一种。
38.凸块可以包括晶片的绝大多数凸块。
39.非暂时性计算机可读介质可以存储用于在执行第二测量之前或之后执行第一测量的指令。
40.第一测量的执行可以包括执行白光三角测量。
41.第二测量的执行可以包括执行反射测量术。
42.第二测量的执行可以包括执行彩色共焦测量。
附图说明
43.从以下结合附图的详细描述中将更充分地理解和领会本发明，其中：
44.图1图示了过程的第一阶段；
45.图2图示了过程的第二阶段；
46.图3图示了过程的第三阶段；和
47.图4图示了晶片和选定的凸块的第一到第五径向发送；
48.图5图示了晶片和第一至第五估计因素；
49.图6图示了晶片和凸块；
50.图7图示了系统的示例；和
51.图8图示了方法的示例。
具体实施方式
52.因为实施本发明的装置大部分是由本领域技术人员已知的电子元件和电路组成，所以为了理解和领会本发明的基本概念，以免混淆或分散本发明的教导，电路细节将不会以任何比上述说明认为必要的程度更大的程度进行解释。
53.说明书中对方法的任何引用在作必要的修改后应当适用于能够执行方法的系统，并且在作必要的修改后应当适用于存储指令的非暂时性计算机程序产品，该指令一旦由计算机执行，就会导致所述方法的执行。所述非暂时性计算机程序产品可以是芯片、存储单元、磁盘、光盘、非易失性存储器、易失性存储器、磁存储器、忆阻器、光存储单元等。
54.说明书中对系统的任何引用在作必要的修改后应当适用于可以由所述系统执行的方法，并且在作必要的修改后应当适用于存储指令的非暂时性计算机程序产品，该指令一旦由计算机执行，就会导致所述方法的执行。
55.说明书中对非暂时性计算机程序产品的任何引用在作必要的修改后应当适用于当应用存储在非暂时性计算机程序产品中的指令时可以执行的方法，并且在作必要的修改后应当适用于能够执行存储在非暂时性计算机程序产品中的指令的系统。
56.术语“包含”与“包括”、“含有”或“具有”同义(意思相同)并且是包容性的或开放式的并且不排除额外的、未列举的要素或方法步骤。
57.术语“组成”是封闭式的(仅准确地包括陈述的内容)并且排除任何额外的、未列举的要素或方法步骤。
58.术语“主要由...组成”将范围限制在指定的材料或步骤以及那些不会对基本和新颖特性产生实质性影响的材料或步骤。
59.在权利要求和说明书中，任何对术语“包含”(或“包括”或“含有”)的引用在作必要的修改后应当适用于术语“由
……
组成”，并且在作必要的修改后应当适用于短语“基本上由...组成”。
60.在权利要求和说明书中，任何对术语“由
……
组成”的引用在作必要的修改后应当适用于术语“包含”，并且在作必要的修改后应当适用于短语“基本上由
……
组成”。
61.在权利要求和说明书中，任何对短语“基本上由
……
组成”的引用在作必要的修改后应当适用于术语“包含”，并且在作必要的修改后应当适用于术语“由
……
组成”。
62.在下面的说明书中，将参照本发明实施例的具体示例来描述本发明。然而，显而易
见的是，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，可以对其进行各种修改和改变。
63.提供了一种用于计算凸块顶部与顶层的上表面之间的高度差的系统和方法，顶层至少部分地对诸如白光的辐射透明。顶层可以由pi和bpo制成。
64.参照图1——可能需要测量(a)凸块11的顶部(11')和(b)顶层12的上表面12'之间的高度差。凸块的顶部的高度记为凸块顶高度21。顶层的上表面的高度记为上表面高度22。
65.照射可见光束71以第一角度91传播，直到到达顶层，然后将其传播角度改变为第二传播角度92，并在顶层内前进(参见72)，直到撞击到基层13的顶部以提供反射光束73，其在顶层内传播直到到达空气，改变其传播角度，并继续在空气中传播以提供检测光束74。图1还示出角度α，而第一角度等于(90
°‑
α)。
66.假设顶层的折射率记为n，并且顶层的厚度记为b，则虚拟穿透深度等于(1-sin
2 a)/(n
2-sin
2 a)的平方根乘以b。
67.虚拟平面18是虚拟反射平面，其虚拟地继续照射光束71在顶层中的前进，该照射光束具有在顶层中保持的第一角度91(参见虚拟传播线81)，并且虚拟地与检测光束74相一致(见箭头82)。
68.凸块顶部的高度记为凸块顶高度21。顶层的上表面的高度记为上表面高度22。
69.内部部分的位置对应于虚拟穿透深度。可见光在顶层的虚拟穿透深度记为穿透深度24。
70.因此，测量的高度可等于上表面高度-穿透深度。
71.因此，通过基于可见光的三角测量而测得的高度差等于：测量高度差23＝(凸块顶高度+穿透深度)-上表面高度。
72.图1图示了第一阶段，在第一阶段期间应用基于可见光的三角测量以提供测量高度差23，其是高度差的第一测量的示例。
73.上表面高度是顶层12的上表面12'的高度。顶层12位于基层13之上。图1还图示了形成在基层13上的中间元件19。凸块11形成在中中间元件19上。
74.凸块顶高度21是凸块11的顶部(11')的测量高度。
75.穿透深度24是第一辐射在顶层12内的虚拟穿透深度。该虚拟穿透引入了第一测量误差——因为第一测量实际上测量了虚拟穿透的高度——其等于(上表面高度-穿透深度)。
76.(上表面高度-穿透深度)是在凸块的附近-在可以被视为对应于凸块的区域的点处测量的。
77.高度差的第一测量(例如测量高度差23)等于凸块顶高度减去(上表面高度-穿透深度)。
78.测量高度差＝(凸块顶高度+穿透深度)-上表面高度。
79.测量高度差是通过在每个要测量的凸块附近测量(上表面高度-穿透深度)来完成的。
80.该阶段应用于一组凸块——例如晶片中的所有凸块。
81.图2图示了第二阶段，在该阶段期间使用厚度传感器测量顶层的厚度(顶层厚度28)。这种传感器的示例包括反射计传感器和彩色共焦传感器。
82.厚度可以在该组凸块的每个凸块附近测量-或者可以在一些凸块附近测量并且在其它凸块附近以任何方式估计。
83.第一阶段和第二阶段可以以部分重叠的方式或完全重叠的方式同时执行。
84.厚度传感器可以不同于在基于可见光的三角测量期间使用的传感器。
85.第一和第二阶段之后是第三阶段，即估计虚拟穿透深度，以提供估计穿透深度24’。
[0086][0087]
第三阶段之后是第四阶段(参见图3)，即通过从测量高度差23中减去估计穿透深度24'来修正测量高度差，以提供估计高度差26(参见图4)-即凸块顶部和顶层的上表面之间的估计差异。
[0088]
图5是测量系统200的示例。
[0089]
测量系统200被配置成测量多个凸块的顶部与层的上表面的对应区域之间的高度差。
[0090]
测量系统200可以包括一个或多个测量单元和至少一个处理单元，其被配置为：
[0091]
a.通过用第一辐射照射凸块和相应区域，执行凸块和相应区域之间的高度差的第一测量；其中，第一测量受到第一测量误差的影响，第一测量误差由第一照明虚拟穿透到层中导致；其中，每个凸块具有邻近凸块的相应区域。
[0092]
b.对位于相应区域的层的厚度执行第二测量。
[0093]
c.根据第二测量确定第一测量误差。
[0094]
d.根据第一测量及第一测量误差确定凸块与相应区域之间的高度差。
[0095]
一个或多个测量单元可以包括用于执行第一测量的第一测量单元和用于执行第二测量的第二测量单元。
[0096]
在图5中，第一测量单元是三角测量单元210，其可以是白光三角测量传感器。例如参见美国专利8363229。
[0097]
在图5中，第二测量单元是厚度传感器230。这种传感器的示例包括反射计传感器和彩色共焦传感器。
[0098]
在图5中，晶片280由卡盘290支撑并且图示了处理单元240。
[0099]
第一测量误差的确定和/或高度差的确定可以由至少一个处理单元执行。至少一个处理单元可以属于一个或多个测量单元，也可以不属于一个或多个测量单元。
[0100]
处理单元可以是服务器、台式机、硬件加速器等。
[0101]
测量系统可以包括其它零件和/或组件，例如机械台等。
[0102]
图6图示了用于测量多个凸块的顶部与层的上表面的相应区域之间的高度差的方法300的示例。
[0103]
每个凸块具有相应区域——其为接近凸块的区域。接近可以在毫米距离内(例如小于一厘米或几分之一厘米)。相应区域可以相对于另一个凸块更靠近凸块。相应区域可以接触凸块和/或围绕凸块。相应区域可以是任何形状或尺寸——例如可以是毫米级的。相应区域的大小可以等于(或可以略大于)辐射点(第一辐射和/或第二辐射)的大小。可替代地，相应区域可能比辐射点的大小大得多。
[0104]
方法300可以包括步骤310和320。
[0105]
步骤310和320中的每一个都可以在晶片的所有凸块上执行，或者在绝大多数(例如，至少60％、70％、80％)这样的凸块上执行。
[0106]
几乎所有的凸块都在步骤310中被测量并且还在步骤320中被测量。
[0107]
步骤310可以包括通过用第一辐射照射凸块和相应区域来执行凸块和相应区域之间的高度差的第一测量。第一测量受到第一测量误差的影响，第一测量误差由第一照射虚拟穿透到层中导致。
[0108]
步骤320可以包括在相应区域处执行层的厚度的第二测量。
[0109]
步骤310可以至少部分地与步骤320并行地执行。因此，至少一些第一测量可以与至少一些第二测量并行地进行。
[0110]
当一个测量不干扰另一个测量时，可以获得这样的时间重叠。
[0111]
第一辐射可以是白光。
[0112]
层可以包括可光界定的聚酰亚胺和聚苯并恶唑中的至少一种。
[0113]
步骤310可以包括执行白光三角测量。例如参见美国专利8363229。
[0114]
步骤320可以包括使用厚度传感器执行测量。这种传感器的示例包括反射计传感器和彩色共焦传感器。
[0115]
步骤310和320之后可以是基于第二测量确定第一测量误差的步骤330。
[0116]
例如，步骤330可以包括计算以下等式
[0117][0118]
步骤330之后可以是步骤340，即基于第一测量和第二测量误差来确定凸块与相应区域之间的高度差。
[0119]
在前面的说明书中，已经参考本发明实施例的具体示例描述了本发明。然而，显而易见的是，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，可以对其进行各种修改和改变。
[0120]
本领域的技术人员将认识到，上述操作的功能之间的界限仅仅是说明性的。多个操作的功能可以组合成单个操作，和/或单个操作的功能可以分布在额外操作中。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顺序。
[0121]
因此，应当理解，这里描述的架构仅仅是示例性的，并且实际上可以实施实现相同功能的许多其它架构。在抽象但仍然明确的意义上，实现相同功能的组件的任何设置都被有效地“关联”，从而实现所需的功能。因此，此处组合以实现特定功能的任何两个组件可以被视为彼此“相关联”以使得实现期望的功能，而不管架构或中间组件如何。同样，如此关联的任何两个组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。
[0122]
然而，其它修改、变化和替换也是可能的。因此，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的。
[0123]
词语“包括”不排除除权利要求中所列那些之外的其它元件或步骤的存在。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，使得此处描述的本发明的实施例例如能够在不同于在此图示或以其它方式描述的方向的其他方向上操作。
[0124]
此外，本文所用的术语“a”或“an”被定义为一个或一个以上。此外，在权利要求中
使用诸如“至少一个”和“一个或多个”的介绍性短语不应被解释为暗示通过不定冠词“a”或“an”介绍另一个权利要求元素限制任何特定的包含此类介绍的权利要求元素的发明为仅包含一个此类元素的发明，即使同一权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”和不定冠词，例如“a”或“an”。定冠词的使用也是如此。除非另有说明，诸如“第一”和“第二”之类的术语用于任意区分这些术语所描述的元素。
[0125]
因此，这些术语不一定旨在指示这些元素的时间或其它优先级。仅在相互不同的权利要求中列举了某些措施这一事实并不表明这些措施的组合不能发挥优势。