[发明专利]用于半导体芯片表面形貌计量的系统和方法

说明书

公开了用于测量半导体芯片的表面形貌的系统和方法的实施例。在一个示例中，公开了一种用于测量半导体芯片的表面形貌的方法。由至少一个处理器接收多个干涉信号，每个干涉信号对应于半导体芯片表面上的多个位置中的相应的一个位置。由至少一个处理器使用模型将干涉信号分类成多个类别。这些类别中的每个类别对应于半导体芯片的表面上具有相同材料的区域。表面基线与这些类别中的至少一个类别之间的表面高度偏移是由至少一个处理器至少部分地基于与对应于这些类别中的所述至少一个类别的区域相关联的校准信号来确定的。半导体芯片的表面形貌由至少一个处理器至少部分地基于表面高度偏移和干涉信号来表征。

技术领域

本公开内容的实施例涉及半导体制造中的计量系统和方法。

背景技术

表面形貌是一种重要的表面性质，并且它影响半导体产品的性能及其制造工艺。例如，已经越来越多地在半导体器件中使用晶圆键合工艺来实现创新的堆叠结构。定义晶圆表面的平坦度的形貌是实现良好键合结果的最关键因素之一。成功的键合工艺需要两个晶圆的超精密对准，以及键合界面的平面化。例如，界面形貌缺陷可能在键合工艺中导致晶圆边缘模具打开问题，从而导致严重的成品率损失或降级率。

发明内容

本文公开了用于测量半导体芯片的表面形貌的系统和方法的实施例。

在一个示例中，公开了一种用于测量半导体芯片的表面形貌的方法。由至少一个处理器接收多个干涉信号，每个干涉信号对应于半导体芯片表面上的多个位置中的相应的一个位置。由至少一个处理器使用模型将干涉信号分类成多个类别。这些类别中的每个类别对应于半导体芯片的表面上具有相同材料的区域。表面基线与这些类别中的至少一个类别之间的表面高度偏移是由至少一个处理器至少部分地基于与对应于这些类别中的所述至少一个类别的区域相关联的校准信号来确定的。半导体芯片的表面形貌由至少一个处理器至少部分地基于表面高度偏移和干涉信号来表征。

在另一个示例中，一种用于测量半导体芯片的表面形貌的系统包括干涉仪、扫描探针显微镜(SPM)或电子显微镜、以及至少一个处理器。干涉仪被配置为提供多个干涉信号，每个干涉信号对应于半导体芯片表面上的多个位置中的相应的一个位置。SPM或电子显微镜被配置为提供多个校准信号。所述至少一个处理器被配置为使用模型将干涉信号分类成多个类别。这些类别中的每个类别对应于半导体芯片的表面上具有相同材料的区域。所述至少一个处理器还被配置为至少部分地基于与对应于这些类别中的至少一个类别的区域相关联的校准信号中的至少一个校准信号，来确定表面基线与这些类别中的所述至少一个类别之间的表面高度偏移。所述至少一个处理器还被配置为至少部分地基于表面高度偏移和干涉信号来表征半导体芯片的表面形貌。

在另一个示例中，一种有形计算机可读设备具有在其上存储的指令，当所述指令被至少一个计算设备执行时，使得所述至少一个计算设备执行操作。这些操作包括：接收多个干涉信号，每个干涉信号对应于半导体芯片表面上的多个位置中的相应的一个位置。这些操作还包括：使用模型将干涉信号分类成多个类别。这些类别中的每个类别对应于半导体芯片的表面上具有相同材料的区域。这些操作还包括：至少部分地基于与对应于这些类别中的至少一个类别的区域相关联的校准信号，来确定表面基线与这些类别中的所述至少一个类别之间的表面高度偏移。这些操作还包括：至少部分地基于表面高度偏移和干涉信号来表征半导体芯片的形貌。

在另一个示例中，公开了一种用于训练模型的方法。由至少一个处理器提供用于对干涉信号进行分类的模型。由至少一个处理器获得多个训练样本，每个训练样本包括干涉信号和标记的干涉信号的类别。干涉信号与半导体芯片表面上的位置相对应，并且标记的类别对应于半导体芯片的表面上具有相同材料的区域。由所述至少一个处理器至少部分地基于训练样本中的每个训练样本中的干涉信号的标记的类别和分类的类别之间的差异，来调整模型的参数。