CN117059512B - 一种晶圆的三维表面微观测量方法及*** - Google Patents
一种晶圆的三维表面微观测量方法及*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种晶圆的三维表面微观测量方法及***，属于集成电路制造领域，其中方法包括：确定第一晶圆的原始表面层，将第一晶圆放置在测量移动平台上，记录第一放置位置；基于第一预设轨迹控制测量移动平台进行测量移动，对第一晶圆进行表面数据采集，输出原始表面层的三维测量数据集；当第一晶圆镀膜后，确定基于原始表面层对应的镀膜表面层；测量镀膜表面层，输出镀膜表面层的三维测量数据集；对获取的三维测量数据集进行三维坐标点比对，生成伴随形变指数；按照伴随形变指数，生成第一提醒信息。本申请解决了现有技术中晶圆微观形变测量精度和效率低下的技术问题，达到了准确高效评估晶圆表面形变情况的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路制造领域，具体涉及一种晶圆的三维表面微观测量方法及***。
背景技术
随着集成电路制造技术的发展，半导体器件的集成度和性能不断提高，晶圆表面形貌和加工工艺对器件性能的影响也变得更加显著。为了保证器件的良率和稳定性，需对晶圆表面形变情况进行准确、高效的测量和评估。目前，已有多种方法用于晶圆表面形貌和缺陷的测量，例如光学显微镜、扫描电镜和三维测量显微镜等。这些方法可以实现对晶圆表面形貌和加工位置的观察，但是对微小形变的高精度测量存在困难。另外，现有技术大多依赖于操作人员，测量结果会受到主观因素的影响，难以保证测量精度和测量方法的可复制性。
发明内容
本申请通过提供了一种晶圆的三维表面微观测量方法及***，旨在解决现有技术中晶圆微观形变测量精度和效率低下的技术问题。
鉴于上述问题，本申请提供了一种晶圆的三维表面微观测量方法及***。
本申请公开的第一个方面，提供了一种晶圆的三维表面微观测量方法，该方法包括：确定第一晶圆的原始表面层，将第一晶圆放置在测量移动平台上，记录第一放置位置，其中，测量移动平台包括第一预设轨迹；基于第一预设轨迹控制测量移动平台进行测量移动，以三维测量显微镜对第一晶圆进行表面数据采集，输出原始表面层的三维测量数据集；当第一晶圆镀膜后，确定基于原始表面层对应的镀膜表面层；当对镀膜表面层进行表面微观测量时，以第一放置位置将镀膜后的晶圆放置在测量移动平台，并控制测量移动平台以第一预设轨迹进行移动，输出镀膜表面层的三维测量数据集；基于原始表面层的三维测量数据集和镀膜表面层的三维测量数据集进行三维坐标点比对，并根据坐标点比对结果进行识别，生成伴随形变指数，其中，伴随形变指数为标识第一晶圆镀膜后发生形变的程度；按照伴随形变指数，生成第一提醒信息。
本申请公开的另一个方面，提供了一种晶圆的三维表面微观测量***，该***包括：原始表面确定模块，用于确定第一晶圆的原始表面层，将第一晶圆放置在测量移动平台上，记录第一放置位置，其中，测量移动平台包括第一预设轨迹；原始表面数据模块，用于基于第一预设轨迹控制测量移动平台进行测量移动，以三维测量显微镜对第一晶圆进行表面数据采集，输出原始表面层的三维测量数据集；镀膜表面确定模块，用于当第一晶圆镀膜后，确定基于原始表面层对应的镀膜表面层；镀膜表面数据模块，用于当对镀膜表面层进行表面微观测量时，以第一放置位置将镀膜后的晶圆放置在测量移动平台，并控制测量移动平台以第一预设轨迹进行移动，输出镀膜表面层的三维测量数据集；三维数据对比模块，用于基于原始表面层的三维测量数据集和镀膜表面层的三维测量数据集进行三维坐标点比对，并根据坐标点比对结果进行识别，生成伴随形变指数，其中，伴随形变指数为标识第一晶圆镀膜后发生形变的程度；第一提醒信息模块，用于按照伴随形变指数，生成第一提醒信息。
本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于采用了通过使用三维测量显微镜，在晶圆进行镀膜前后，采用相同的测量移动轨迹和晶圆放置位置，分别对晶圆表面进行三维扫描和数据采集，获得原始表面层和镀膜处理后表面层的三维测量数据集；基于两个三维测量数据集，进行三维坐标点比对和识别，得到晶圆表面各点位移信息，并根据位移信息生成用于刻画晶圆整体形变程度的伴随形变指数；根据伴随形变指数值判断晶圆形变情况，生成相应的提醒信息，完成对晶圆加工质量评估的技术方案，解决了现有技术中晶圆微观形变测量精度和效率低下的技术问题，达到了准确高效评估晶圆表面形变情况的技术效果。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
图1为本申请实施例提供了一种晶圆的三维表面微观测量方法可能的流程示意图；
图2为本申请实施例提供了一种晶圆的三维表面微观测量方法中控制测量移动平台可能的流程示意图；
图3为本申请实施例提供了一种晶圆的三维表面微观测量方法中生成第二提醒信息可能的流程示意图；
图4为本申请实施例提供了一种晶圆的三维表面微观测量***可能的结构示意图。
附图标记说明：原始表面确定模块11，原始表面数据模块12，镀膜表面确定模块13，镀膜表面数据模块14，三维数据对比模块15，第一提醒信息模块16。
具体实施方式
本申请提供的技术方案总体思路如下：
本申请实施例提供了一种晶圆的三维表面微观测量方法及***。首先在晶圆加工前后分别采集原始表面层和加工表面层的三维测量数据，作为比较的参考；然后基于两个三维数据集，采用三维坐标点比对的方法，准确提取晶圆表面各点的位移信息；再根据位移信息计算代表整体形变程度的伴随形变指数；最后，根据形变指数值判断形变情况，生成不同的提醒信息，完成对工艺参数和产品质量的评估。
在介绍了本申请基本原理后，下面将结合说明书附图来具体介绍本申请的各种非限制性的实施方式。
实施例一
如图1所示，本申请实施例提供了一种晶圆的三维表面微观测量方法，该方法包括：
步骤S100：确定第一晶圆的原始表面层，将所述第一晶圆放置在测量移动平台上，记录第一放置位置，其中，所述测量移动平台包括第一预设轨迹；
具体而言，第一晶圆是指进行测量的晶圆，作为研究对象；原始表面层是指第一晶圆进行镀膜处理前的表面，作为基准面；测量移动平台用于驱动第一晶圆进行三维空间运动，采集第一晶圆表面高度信息；测量移动平台包括第一预设轨迹，第一预设轨迹采用圈层运动轨迹，为内圈到外圈的螺旋状轨迹，或外圈到内圈的螺旋状轨迹；第一放置位置是第一晶圆在测量移动平台上的放置位置，为确定第一晶圆的原始表面层，先将第一晶圆放置在测量移动平台上，所处的位置即为第一放置位置。第一放置位置优选为保持第一晶圆表面与测量移动平台运动面水平平行的位置。
通过第一放置位置的选择及第一预设轨迹的设置，使三维测量显微镜可以对第一晶圆表面高度信息进行全面、精确采集，从而实现对第一晶圆原始表面层形貌的准确测量。
步骤S200：基于第一预设轨迹控制所述测量移动平台进行测量移动，以三维测量显微镜对所述第一晶圆进行表面数据采集，输出所述原始表面层的三维测量数据集；
具体而言，为采集第一晶圆原始表面层的三维表面数据，基于确定的第一预设轨迹来控制测量移动平台进行运动，实现第一晶圆的三维空间运动，同时使用三维测量显微镜对第一晶圆表面进行数据采集，输出原始表面层的三维测量数据集。其中，三维测量显微镜是用于对第一晶圆表面进行三维数据采集的装置；三维测量数据集是三维测量显微镜采集的第一晶圆原始表面层三维表面数据。
第一晶圆水平放置在测量移动平台上，第一预设轨迹位于第一晶圆所处位置的正上方，第一晶圆的中心位于第一预设轨迹的中心垂直相对，三维测量显微镜活动安装在第一预设轨迹上。第一晶圆和测量移动平台固定不动，三维测量显微镜按照第一预设轨迹运动并采集第一晶圆表面数据，避免第一晶圆及测量***的振动对测量精度产生影响。
三维测量显微镜采用步进电机等驱动装置，按照第一预设轨迹进行运动，同时三维测量显微镜的相机对运动过程中的第一晶圆表面进行图像采集，获取原始表面二维图像集。然后，根据原始表面二维图像集匹配不同视角拍摄的第一晶圆表面图像中的特征点，计算每个匹配特征点在图像中的像素坐标的平移量，根据平移量计算出第一晶圆表面各个特征点的三维空间坐标，形成第一原始晶圆表面三维点云数据，该第一晶圆表面三维点云数据即为原始表面层的三维测量数据集。
通过测量移动平台的运动控制及三维测量显微镜的采集，实现对第一晶圆表面整体形貌的扫描，获得全面且精确的原始表面层三维数据，为后续第一晶圆表面形变的判断及参数提取提供基础。
步骤S300：当所述第一晶圆镀膜后，确定基于所述原始表面层对应的镀膜表面层；
具体而言，为研究第一晶圆表面形变，在对第一晶圆原始表面层进行三维测量后，对第一晶圆进行镀膜工艺处理。镀膜工艺会在第一晶圆表面生成一定厚度的镀膜层，对应原始表面层生成镀膜表面层。因此，在第一晶圆进行镀膜处理后，确定在原始表面层上生成的镀膜表面层，为继续研究第一晶圆表面形变的基础。
通过确定镀膜表面层，作为继续研究第一晶圆表面形变的基础，为后续采集该层的三维表面数据，与原始表面层三维数据进行比较，判断第一晶圆表面是否发生形变及形变程度提供基础。
步骤S400：当对所述镀膜表面层进行表面微观测量时，以所述第一放置位置将镀膜后的晶圆放置在所述测量移动平台，并控制所述测量移动平台以所述第一预设轨迹进行移动，输出所述镀膜表面层的三维测量数据集；
具体而言，为研究第一晶圆表面形变，对确定的镀膜表面层进行三维表面微观测量，获得该层的三维表面数据集。首先，将已进行镀膜处理的第一晶圆放置在确定的第一放置位置上，此时第一晶圆的放置位置与测量原始表面层的第一晶圆放置位置和放置角度相同。然后，控制三维测量显微镜按照第一预设轨迹对第一晶圆镀膜后的镀膜表面层进行扫描，获得第一晶圆镀膜表面层的三维表面数据集。此处采用与原始表面层三维测量相同的放置位置及相同的运动轨迹，最大限度减小测量环境及***误差对两次测量结果的影响，从而确保镀膜前后第一晶圆表面形貌变化判断的精度。
通过对第一晶圆镀膜表面层形貌的立体测量，获得其三维表面数据集，为与原始表面层三维表面数据集的比较，实现第一晶圆表面形变判断奠定了基础。
步骤S500：基于所述原始表面层的三维测量数据集和所述镀膜表面层的三维测量数据集进行三维坐标点比对，并根据坐标点比对结果进行识别，生成伴随形变指数，其中，所述伴随形变指数为标识所述第一晶圆镀膜后发生形变的程度；
具体而言，为判断第一晶圆表面是否发生形变及形变程度，基于获得的原始表面层三维测量数据集和获得的镀膜表面层三维测量数据集进行三维坐标点比对，根据比对结果生成第一晶圆表面形变的量化指数——伴随形变指数。其中，三维坐标点比对是对原始表面层三维测量数据集和镀膜表面层三维测量数据集中相对应的三维坐标点进行比较；伴随形变指数是表示第一晶圆表面形变程度的量化参数。
首先，从原始表面层三维测量数据集和镀膜表面层三维测量数据集中分别提取多个相对应的三维坐标点作为比较样本；相对应的三维坐标点为位于第一晶圆表面同一位置的点，其中原始表面层的点表示镀膜前的高度，镀膜表面层的点表示镀膜后的高度。然后，对每个样本三维坐标点，判断其在垂直于第一晶圆表面方向上的位移变化量，该位移变化量为镀膜表面层三维坐标点的高度值与原始表面层三维坐标点的高度值之差。随后，统计所有样本三维坐标点的位移变化量，并计算其均值，该均值即为伴随形变指数，表示第一晶圆表面各点在垂直方向上的平均形变量，表示第一晶圆总体表面形变程度。
通过对原始表面层和镀膜表面层三维表面数据集的比对，得到伴随形变指数，实现了对第一晶圆表面形变进行量化判断，达到了提高表面形貌微观测量精度的目的。
步骤S600：按照所述伴随形变指数，生成第一提醒信息。
具体而言，为向操作员提示第一晶圆表面形变状况，基于获得的伴随形变指数生成第一提醒信息。第一提醒信息是提示第一晶圆表面形变状况的提示信息。
根据第一晶圆材料特性，表面形变对后续工艺的影响、产品性能要求等因素，预先设置不同的形变程度阈值，例如、/>。/>对应表面形变程度较小但需要注意的状况，/>对应表面形变程度较大需要采取措施的状况。当伴随形变指数小于/>时，生成第一提醒信息为“表面形状变化微小，工艺条件正常”，此时表面形变程度较小，对产品性能影响较小，工艺条件正常。当/><伴随形变指数</>时，生成第一提醒信息为“表面形状变化接近阈值，工艺条件需要优化”，此时表面形变程度中等，优化工艺条件以防止形变进一步增加。当伴随形变指数大于/>时，生成第一提醒信息为“表面形变超过阈值，工艺条件异常，需要停机检查”，此时表面形变较大，需要停止工艺并检查原因，避免产生不可修复的表面损伤。
通过基于伴随形变指数生成第一提醒信息，提示操作员第一晶圆表面形状变化的状况及对后续工艺的影响，实现了第一晶圆表面微观测量的闭环控制，有利于实现工艺优化或预警，并避免产生不可修复的表面缺陷，提高了微观测量结果的可靠性，从而有效提高产品质量。
进一步的，如图2所示，本申请实施例还包括：
步骤S210：获取所述第一晶圆的边缘坐标集合，从所述边缘坐标集合随机抽取第一初始边缘坐标，以所述第一初始边缘坐标作为所述三维测量显微镜的第一平面坐标；
步骤S220：对所述三维测量显微镜的内置相机镜片进行焦段识别，确定所述三维测量显微镜与所述第一晶圆的预设相对高度；
步骤S230：根据所述预设相对高度和所述第一平面坐标，生成初始三维坐标；
步骤S240：根据所述初始三维坐标控制所述三维测量显微镜进行预移动，当所述三维测量显微镜的实时三维坐标与所述初始三维坐标重合时，向所述测量移动平台的控制终端发送启动指令。
在一种优选的实施例中，为实现三维测量显微镜对第一晶圆表面进行自动扫描，获取第一晶圆的边缘坐标及三维测量显微镜的相关参数，并根据获得的参数生成初始三维坐标，控制三维测量显微镜进行预移动，为正式测量进行初始化。
第一晶圆的边缘坐标集合是第一晶圆边缘点的二维坐标值集合；第一初始边缘坐标是从边缘坐标集合中随机选择的一组二维坐标；内置相机镜片是三维测量显微镜中用于图像采集的镜头；预设相对高度是三维测量显微镜相对于第一晶圆表面的高度；第一平面坐标是处于三维测量显微镜视场的二维坐标面，是构成初始三维坐标的一部分，与预设相对高度可共同组成初始三维坐标；初始三维坐标是根据预设相对高度和第一平面坐标生成的三维测量显微镜的起始坐标。
首先，获得第一晶圆的微观图像，通过边缘检测、图像分割等方法对第一晶圆微观图像进行图像处理，提取第一晶圆边缘线的二维坐标，形成第一晶圆的边缘坐标集合。然后，采用随机数生成算法从第一晶圆的边缘坐标集合中随机抽取一组二维坐标，作为第一初始边缘坐标（X，Y），以第一初始边缘坐标构建水平二维平面，作为三维测量显微镜的第一平面坐标，即XOY平面，该面包含第一初始边缘坐标（X，Y）。然后，对三维测量显微镜的内置相机镜片焦段进行识别，得到三维测量显微镜与第一晶圆表面的预设相对高度。之后，将预设相对高度作为Z轴坐标，并与第一平面坐标XOY平面结合，以第一初始边缘坐标（X，Y）和预设相对高度Z生成初始三维坐标（X，Y，Z）。
测量移动平台具备空间定位功能，可以实时监测其在三维空间的x、y、z坐标，即实时三维坐标（x，y，z）。将初始三维坐标（X，Y，Z）输入至测量移动平台的空间定位控制***中，空间定位控制***会自动控制三维测量显微镜的移动，使其实时三维坐标（x，y，z）逐渐接近初始三维坐标（X，Y，Z）。当三维测量显微镜的实时三维坐标与初始三维坐标的差值小于预置容限值时，判定三维测量显微镜已抵达开始工作的空间位置，实时三维坐标与初始三维坐标重合，则向测量移动平台的控制终端发送启动指令，开始正式测量工作。
通过第一晶圆边缘坐标的提取，并随机选择第一初始边缘坐标，为三维测量显微镜视场的初始化设置及对位提供了基础，减少了人为干预，提高了测量效率与精度。
进一步的，本申请实施例还包括：
步骤S250：获取所述三维测量显微镜的单次测量视场，以所述单次测量视场的值生成移动步长；
步骤S260：以所述移动步长对所述第一预设轨迹进行测量节点设置，当所述测量移动平台移动至任一测量节点，输出对应节点的表面测量数据，直至完成所述第一预设轨迹，输出所有节点的表面测量数据，以此生成所述原始表面层的三维测量数据集。
为获得高密度和高精度的第一晶圆原始表面层三维测量数据集，获取三维测量显微镜的相关参数，并根据获得的参数自动设置测量节点，逐节点采集表面数据，最终生成三维测量数据集。
单次测量视场是指三维测量显微镜一次图像采集时的测量范围；移动步长是根据单次测量视场生成的两节点之间的运动距离；测量节点是根据移动步长在第一预设轨迹上设置的定点停靠位置；表面测量数据是在每个测量节点处通过三维测量显微镜获得的第一晶圆表面三维数据；三维测量数据集是所有测量节点的表面测量数据的集合。
首先获取三维测量显微镜的单次测量视场，其表示三维测量显微镜一次成像时在第一晶圆表面上可以覆盖的区域面积。然后，根据单次测量视场确定移动步长，保证获得的表面数据具有一定重叠度，避免遗漏测量。以移动步长对第一预设轨迹进行节点划分，设置多个测量节点。随后，测量移动平台控制三维测量显微镜依次移动至每个测量节点，在每个节点处，三维测量显微镜对可视范围内的第一晶圆表面进行数据采集，获得表面测量数据。当完成全部测量节点的数据采集，汇总所得表面测量数据，生成第一晶圆原始表面层的三维测量数据集。
进一步的，本申请实施例还包括：
步骤S110：获取所述第一晶圆对应的所述第一初始边缘坐标下，所述测量移动平台对应的第一初始平台坐标；
步骤S120：以所述第一初始平台坐标为起始点直至所述第一晶圆表面测量结束，生成所述第一预设轨迹，所述第一预设轨迹为基于所述测量移动平台所处平面包括圈层运动轨迹的二维运动轨迹。
为获得第一晶圆表面测量所需的第一预设轨迹，需获取第一晶圆对应的第一初始边缘坐标的第一初始平台坐标，并以此为起点生成第一预设轨迹。其中，第一初始平台坐标是在测量移动平台上对应第一初始边缘坐标的初始坐标，与第一初始边缘坐标垂直相对；第一预设轨迹是测量移动平台用于第一晶圆表面测量的二维运动轨迹。
首先，根据第一初始边缘坐标确定在测量移动平台上的第一初始边缘坐标对应的坐标，其值为第一初始平台坐标。然后，以第一初始平台坐标为起始点，依次遍历第一晶圆的边缘坐标集合中的其他坐标，一一将这些坐标映射于测量移动平台上，将得到的所有坐标点进行连线，形成第一预设轨迹，是控制三维测量显微镜的二维运动轨迹，可以有效覆盖第一晶圆表面，避免产生遗漏区域，为后续基于该轨迹控制测量移动平台以采集第一晶圆表面三维数据奠定了基础。
进一步的，本申请实施例还包括：
步骤S410：当对所述镀膜表面层进行表面微观测量时连接镀膜工艺控制***，得到镀膜厚度；
步骤S420：根据所述镀膜厚度对所述预设相对高度进行调整，再按照调整后的预设相对高度以及所述第一平面坐标，生成镀膜测量时的初始三维坐标，控制所述三维测量显微镜进行预移动。
为准确测量第一晶圆的镀膜表面层，在对镀膜表面层进行表面微观测量前获取镀膜厚度参数，并根据该参数调整三维测量显微镜的预设相对高度，生成镀膜测量时的初始三维坐标，控制三维测量显微镜进行预移动，为正式测量进行初始化。
镀膜工艺控制***是用于监控和控制第一晶圆镀膜工艺参数的***；镀膜厚度是第一晶圆镀膜后表面镀膜层的厚度。镀膜测量时的初始三维坐标是调整后的预设相对高度与第一平面坐标生成的三维测量显微镜起始坐标。
首先，在进行镀膜表面层表面微观测量前，将微观测量***与镀膜工艺控制***实现数据互联互通，采用有线串口、以太网或无线网络等方式连接两***。连接建立后，微观测量***向镀膜工艺控制***发送获取正在接受表面微观测量晶圆的镀膜参数的请求指令。收到请求指令后，镀膜工艺控制***查询对应的历史工艺数据，获得指定晶圆的实际镀膜工艺参数，例如镀膜时间、温度、液流量等，将获得的各工艺参数代入对应的工艺模型中，结合工艺液的沉积速率，计算获得指定晶圆表面实际生成的镀膜厚度值。随后，镀膜工艺控制***将计算得到的镀膜厚度值通过连接线路反馈给微观测量***。
然后，微观测量***将准确的镀膜厚度参数与三维测量显微镜的视场深度相加，获得调整后的预设相对高度。以第一平面坐标中的XOY值与调整后的预设相对高度值生成镀膜测量时的初始三维坐标。XOY值取自步骤S210，表示三维测量显微镜视场在第一晶圆表面上的二维位置，调整后的预设相对高度值为Z轴坐标。接着，将初始三维坐标输入测量移动平台的空间定位控制***，控制三维测量显微镜自动移动至该坐标点，进行预移动，最大限度减小由于镀膜层带来的测试误差，提高微观测量精度。
进一步的，本申请实施例还包括：
步骤S510：基于所述原始表面层的三维测量数据集进行数据融合，生成原始三维图像；
步骤S520：根据所述镀膜厚度对所述原始表面层的三维测量数据集进行梯度调整，生成模拟三维图像；
步骤S530：基于所述镀膜表面层的三维测量数据集进行数据融合，生成镀膜三维图像；
步骤S540：以所述模拟三维图像和所述镀膜三维图像进行三维坐标点比对，获取坐标点比对结果，其中，所述坐标点比对结果包括坐标偏差向量；
步骤S550：根据所述坐标偏差向量进行形变指数计算，生成伴随形变指数。
在一种优选的实施例中，为精确判断第一晶圆表面是否发生形变及形变程度，基于原始表面层和镀膜表面层的三维测量数据集生成对应的三维图像，并进行三维坐标点比对，计算形变指数。
原始三维图像是基于原始表面层三维测量数据集生成的三维图像；模拟三维图像是根据镀膜厚度对原始表面层三维测量数据集进行调整后生成的三维图像；镀膜三维图像是基于镀膜表面层三维测量数据集生成的三维图像；坐标偏差向量是指模拟三维图像和镀膜三维图像中相对应的三维坐标点之间的偏差。
首先，采用三维重构算法基于原始表面层三维测量数据集中的点云信息生成原始三维图像，通过对点云数据进行插值、拟合，生成连接各点的三维表面，最终形成三维图像。同时，以原始表面层三维测量数据集中的每个三维坐标点为中心，按照实际镀膜厚度值在垂直表面方向上扩展其周围点云，形成模拟点云，对模拟点云进行三维重构，生成模拟三维图像，模拟了第一晶圆实际镀膜后的三维形貌。同时，与重构原始表面层三维测量数据集相同，采用三维重构算法基于镀膜表面层三维测量数据集生成镀膜三维图像。然后，从模拟三维图像和镀膜三维图像中分别选取多个相对应的三维坐标点，比对各点的x、y、z坐标值，计算各点之间的偏差，获得坐标偏差向量。接着，统计所有坐标偏差向量的模值，并计算其均值，所得的值即为伴随形变指数，表示第一晶圆表面各点在空间中的平均形变量，用以判断第一晶圆表面形变程度。
进一步的，如图3所示，本申请实施例还包括：
步骤S710：获取所述三维测量显微镜的物镜组件；
步骤S720：根据所述物镜组件在所述三维测量显微镜内设置的位置，确定用于进行测量的干涉光线的路径；
步骤S730：对所述干涉光线的路径的空间环境进行空气粒度传感，并根据传感数据进行干扰识别，确定干扰影响度，以所述干扰影响度，生成第二提醒信息，所述第二提醒信息用于提醒测量环境存在干扰。
在一种优选的实施例中，为判断三维测量环境是否存在会对测量结果产生干扰的因素，获取三维测量显微镜的参数及设置，确定进行表面测量的干涉光线路径，并对该光路进行空气粒度检测，判断环境干扰程度，生成环境干扰提醒信息。
物镜组件是三维测量显微镜的图像采集装置，包括物镜、滤光片等；空气粒度传感是对空气中颗粒物浓度及尺寸进行检测；干扰识别是根据空气粒度传感结果判断环境是否存在干扰因素；干扰影响度是环境干扰程度的量化参数；第二提醒信息是提示三维测量环境存在干扰的警告信息。
首先，通过查阅三维测量显微镜的技术资料，获取其物镜组件的相关参数，包括组件型号、焦距长度、内置滤光片类型等，这些参数会影响三维测量显微镜的视场范围、分辨率以及使用的光源类型。随后，根据物镜组件的设置位置，确定三维测量显微镜用于表面微观测量的干涉光线路径，该光线路径始于光源，经过滤光片、物镜等光学部件，被聚焦在所测第一晶圆表面，再进入物镜、成像部件，最终形成图像。之后，在光线路径通过的空间设置空气粒度传感器，实时检测空气中的微粉末等颗粒物参数，判断其是否超出会对干涉光线产生显著干扰的阈值。如果超出阈值，表明环境空气中悬浮物过多，会对测量的干涉光线产生较大干扰，生成第二提醒消息，向操作员发出环境干扰提醒，提示更换测量环境或改变光线路径，为准确测量晶圆表面形变情况提供基础。
综上所述，本申请实施例所提供的一种晶圆的三维表面微观测量方法具有如下技术效果：
确定第一晶圆的原始表面层，将第一晶圆放置在测量移动平台上，记录第一放置位置，其中，测量移动平台包括第一预设轨迹，通过将晶圆放置在测量平台，记录参考位置，为采集原始表面层三维数据提供支持，并为测量镀膜后的晶圆提供位置参考；基于第一预设轨迹控制测量移动平台进行测量移动，以三维测量显微镜对第一晶圆进行表面数据采集，输出原始表面层的三维测量数据集，为获取第一晶圆镀膜后发生形变的程度提供对比数据；当第一晶圆镀膜后，确定基于原始表面层对应的镀膜表面层；当对镀膜表面层进行表面微观测量时，以第一放置位置将镀膜后的晶圆放置在测量移动平台，并控制测量移动平台以第一预设轨迹进行移动，输出镀膜表面层的三维测量数据集，为获取第一晶圆镀膜后发生形变的程度提供对比数据；基于原始表面层的三维测量数据集和镀膜表面层的三维测量数据集进行三维坐标点比对，并根据坐标点比对结果进行识别，生成伴随形变指数，其中，伴随形变指数为标识第一晶圆镀膜后发生形变的程度，根据位移信息计算代表整体形变程度的形变指数；按照伴随形变指数，生成第一提醒信息，用于评估工艺参数和报警，达到了准确高效评估晶圆表面形变情况的技术效果。
实施例二
基于与前述实施例中一种晶圆的三维表面微观测量方法相同的发明构思，如图4所示，本申请实施例提供了一种晶圆的三维表面微观测量***，该***包括：
原始表面确定模块11，用于确定第一晶圆的原始表面层，将所述第一晶圆放置在测量移动平台上，记录第一放置位置，其中，所述测量移动平台包括第一预设轨迹；
原始表面数据模块12，用于基于第一预设轨迹控制所述测量移动平台进行测量移动，以三维测量显微镜对所述第一晶圆进行表面数据采集，输出所述原始表面层的三维测量数据集；
镀膜表面确定模块13，用于当所述第一晶圆镀膜后，确定基于所述原始表面层对应的镀膜表面层；
镀膜表面数据模块14，用于当对所述镀膜表面层进行表面微观测量时，以所述第一放置位置将镀膜后的晶圆放置在所述测量移动平台，并控制所述测量移动平台以所述第一预设轨迹进行移动，输出所述镀膜表面层的三维测量数据集；
三维数据对比模块15，用于基于所述原始表面层的三维测量数据集和所述镀膜表面层的三维测量数据集进行三维坐标点比对，并根据坐标点比对结果进行识别，生成伴随形变指数，其中，所述伴随形变指数为标识所述第一晶圆镀膜后发生形变的程度；
第一提醒信息模块16，用于按照所述伴随形变指数，生成第一提醒信息。
进一步的，原始表面数据模块12包括以下执行步骤：
获取所述第一晶圆的边缘坐标集合，从所述边缘坐标集合随机抽取第一初始边缘坐标，以所述第一初始边缘坐标作为所述三维测量显微镜的第一平面坐标；
对所述三维测量显微镜的内置相机镜片进行焦段识别，确定所述三维测量显微镜与所述第一晶圆的预设相对高度；
根据所述预设相对高度和所述第一平面坐标，生成初始三维坐标；
根据所述初始三维坐标控制所述三维测量显微镜进行预移动，当所述三维测量显微镜的实时三维坐标与所述初始三维坐标重合时，向所述测量移动平台的控制终端发送启动指令。
进一步的，原始表面数据模块12还包括以下执行步骤：
获取所述三维测量显微镜的单次测量视场，以所述单次测量视场的值生成移动步长；
以所述移动步长对所述第一预设轨迹进行测量节点设置，当所述测量移动平台移动至任一测量节点，输出对应节点的表面测量数据，直至完成所述第一预设轨迹，输出所有节点的表面测量数据，以此生成所述原始表面层的三维测量数据集。
进一步的，原始表面确定模块11包括以下执行步骤：
获取所述第一晶圆对应的所述第一初始边缘坐标下，所述测量移动平台对应的第一初始平台坐标；
以所述第一初始平台坐标为起始点直至所述第一晶圆表面测量结束，生成所述第一预设轨迹，所述第一预设轨迹为基于所述测量移动平台所处平面包括圈层运动轨迹的二维运动轨迹。
进一步的，镀膜表面数据模块14包括以下执行步骤：
当对所述镀膜表面层进行表面微观测量时连接镀膜工艺控制***，得到镀膜厚度；
根据所述镀膜厚度对所述预设相对高度进行调整，再按照调整后的预设相对高度以及所述第一平面坐标，生成镀膜测量时的初始三维坐标，控制所述三维测量显微镜进行预移动。
进一步的，三维数据对比模块15包括以下执行步骤：
基于所述原始表面层的三维测量数据集进行数据融合，生成原始三维图像；
根据所述镀膜厚度对所述原始表面层的三维测量数据集进行梯度调整，生成模拟三维图像；
基于所述镀膜表面层的三维测量数据集进行数据融合，生成镀膜三维图像；
以所述模拟三维图像和所述镀膜三维图像进行三维坐标点比对，获取坐标点比对结果，其中，所述坐标点比对结果包括坐标偏差向量；
根据所述坐标偏差向量进行形变指数计算，生成伴随形变指数。
进一步的，本申请实施例包括第二提醒信息模块，该模块包括以下执行步骤：
获取所述三维测量显微镜的物镜组件；
根据所述物镜组件在所述三维测量显微镜内设置的位置，确定用于进行测量的干涉光线的路径；
对所述干涉光线的路径的空间环境进行空气粒度传感，并根据传感数据进行干扰识别，确定干扰影响度，以所述干扰影响度，生成第二提醒信息，所述第二提醒信息用于提醒测量环境存在干扰。
综上所述的方法的任意步骤都可作为计算机指令或者程序存储在不设限制的计算机存储器中，并可以被不设限制的计算机处理器调用识别用以实现本申请实施例中的任一项方法，在此不做多余限制。
进一步的，综上所述的第一或第二可能不止代表次序关系，也可能代表某项特指概念，和/或指的是多个元素之间可单独或全部选择。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请及其等同技术的范围之内，则本申请意图包括这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种晶圆的三维表面微观测量方法，其特征在于，所述方法包括：
确定第一晶圆的原始表面层，将所述第一晶圆放置在测量移动平台上，记录第一放置位置，其中，所述测量移动平台包括第一预设轨迹；
基于第一预设轨迹控制所述测量移动平台进行测量移动，以三维测量显微镜对所述第一晶圆进行表面数据采集，输出所述原始表面层的三维测量数据集；
当所述第一晶圆镀膜后，确定基于所述原始表面层对应的镀膜表面层；
当对所述镀膜表面层进行表面微观测量时，以所述第一放置位置将镀膜后的晶圆放置在所述测量移动平台，并控制所述测量移动平台以所述第一预设轨迹进行移动，输出所述镀膜表面层的三维测量数据集；
基于所述原始表面层的三维测量数据集和所述镀膜表面层的三维测量数据集进行三维坐标点比对，并根据坐标点比对结果进行识别，生成伴随形变指数，其中，所述伴随形变指数为标识所述第一晶圆镀膜后发生形变的程度；
按照所述伴随形变指数，生成第一提醒信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述第一晶圆的边缘坐标集合，从所述边缘坐标集合随机抽取第一初始边缘坐标，以所述第一初始边缘坐标作为所述三维测量显微镜的第一平面坐标；
对所述三维测量显微镜的内置相机镜片进行焦段识别，确定所述三维测量显微镜与所述第一晶圆的预设相对高度；
根据所述预设相对高度和所述第一平面坐标，生成初始三维坐标；
根据所述初始三维坐标控制所述三维测量显微镜进行预移动，当所述三维测量显微镜的实时三维坐标与所述初始三维坐标重合时，向所述测量移动平台的控制终端发送启动指令。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述三维测量显微镜的单次测量视场，以所述单次测量视场的值生成移动步长；
以所述移动步长对所述第一预设轨迹进行测量节点设置，当所述测量移动平台移动至任一测量节点，输出对应节点的表面测量数据，直至完成所述第一预设轨迹，输出所有节点的表面测量数据，以此生成所述原始表面层的三维测量数据集。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，获取所述第一预设轨迹的方法包括：
获取所述第一晶圆对应的所述第一初始边缘坐标下，所述测量移动平台对应的第一初始平台坐标；
以所述第一初始平台坐标为起始点直至所述第一晶圆表面测量结束，生成所述第一预设轨迹，所述第一预设轨迹为基于所述测量移动平台所处平面包括圈层运动轨迹的二维运动轨迹。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当对所述镀膜表面层进行表面微观测量时，方法还包括：
当对所述镀膜表面层进行表面微观测量时连接镀膜工艺控制***，得到镀膜厚度；
根据所述镀膜厚度对所述预设相对高度进行调整，再按照调整后的预设相对高度以及所述第一平面坐标，生成镀膜测量时的初始三维坐标，控制所述三维测量显微镜进行预移动。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于所述原始表面层的三维测量数据集进行数据融合，生成原始三维图像；
根据所述镀膜厚度对所述原始表面层的三维测量数据集进行梯度调整，生成模拟三维图像；
基于所述镀膜表面层的三维测量数据集进行数据融合，生成镀膜三维图像；
以所述模拟三维图像和所述镀膜三维图像进行三维坐标点比对，获取坐标点比对结果，其中，所述坐标点比对结果包括坐标偏差向量；
根据所述坐标偏差向量进行形变指数计算，生成伴随形变指数。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述三维测量显微镜的物镜组件；
根据所述物镜组件在所述三维测量显微镜内设置的位置，确定用于进行测量的干涉光线的路径；
对所述干涉光线的路径的空间环境进行空气粒度传感，并根据传感数据进行干扰识别，确定干扰影响度，以所述干扰影响度，生成第二提醒信息，所述第二提醒信息用于提醒测量环境存在干扰。
8.一种晶圆的三维表面微观测量***，其特征在于，用于实施权利要求1-7任意一项所述的一种晶圆的三维表面微观测量方法，所述***包括：
原始表面确定模块，所述原始表面确定模块用于确定第一晶圆的原始表面层，将所述第一晶圆放置在测量移动平台上，记录第一放置位置，其中，所述测量移动平台包括第一预设轨迹；
原始表面数据模块，所述原始表面数据模块用于基于第一预设轨迹控制所述测量移动平台进行测量移动，以三维测量显微镜对所述第一晶圆进行表面数据采集，输出所述原始表面层的三维测量数据集；
镀膜表面确定模块，所述镀膜表面确定模块用于当所述第一晶圆镀膜后，确定基于所述原始表面层对应的镀膜表面层；
镀膜表面数据模块，所述镀膜表面数据模块用于当对所述镀膜表面层进行表面微观测量时，以所述第一放置位置将镀膜后的晶圆放置在所述测量移动平台，并控制所述测量移动平台以所述第一预设轨迹进行移动，输出所述镀膜表面层的三维测量数据集；
三维数据对比模块，所述三维数据对比模块用于基于所述原始表面层的三维测量数据集和所述镀膜表面层的三维测量数据集进行三维坐标点比对，并根据坐标点比对结果进行识别，生成伴随形变指数，其中，所述伴随形变指数为标识所述第一晶圆镀膜后发生形变的程度；
第一提醒信息模块，所述第一提醒信息模块用于按照所述伴随形变指数，生成第一提醒信息。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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