[发明专利]晶圆表面粗糙度测量的方法、系统、电子设备和存储介质

说明书

本发明涉及一种利用AI图像处理技术进行晶圆表面粗糙度测量的方法，其通过采用扫描电子显微镜实时采集生产线上每个待测晶圆材料上每个目标区域的至少一张二维表面图像；并对至少一张二维表面图像进行预处理，得到多个像素点，以及每个像素点的三维成像参数；其中，三维成像参数包括：二次电子的数量，采集角度，背散射电子的占比；然后，根据像素点的三维成像参数构建目标区域的三维表面形貌图；最后，根据三维表面形貌图计算得到待测晶圆材料的第一表面粗糙度。本发明无需依赖人工操作，同时避免了材料底部表面波动的影响，可应用于产线上对产品表面粗糙度的实时监控，在一定程度上提高了分类的准确性和稳定性，降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种利用AI图像处理技术进行晶圆表面粗糙度测量的方法、系统、电子设备和计算机可读存储介质。

背景技术

半导体制造过程中，晶圆材料表面的粗糙度是一个对性能和良率影响较大的因素。因此，对晶圆材料表面粗糙度进行客观、科学的检测和评定，是半导体加工领域的重要工艺步骤。

目前的晶圆表面粗糙度检测方法通常是使用原子力显微镜(AFM)对目标区域进行实时检测，通过确定晶圆材料表面的形态从而计算出粗糙度。然而，由于精度的设定，原子力显微镜镜头能覆盖的区域非常小，因此一次能检测的区域是非常有限的(例如，几百平方微米)，如果需要对单个芯片(例如，几平方厘米)或者整个晶圆(例如，几万平方厘米)的区域进行全面检测的需求来说，几乎是不可能完成的任务。因此，利用原子力显微镜进行晶圆表面粗糙度检测只能在进行重大问题排查时使用，无法应用于生产线上的实时监控方案。除此之外，现有技术中还有如下技术问题。

首先，现有技术中的晶圆表面粗糙度检测严重依赖人工操作。由于测量目标是大片的无电路区域，即在测量目标上没有任何能够用以标定待检测目标区域位置的目标图形或者结构，从而使得难以提前标记需要测量的目标区域，所以只能通过人工不停地进行局部放大的方式找到或定位需要测量的目标区域，这就使得无法进行自动化测量。换句话说，目前的晶圆表面粗糙度检测方法严重依赖人工作业，导致效率非常低下。

其次，目前的晶圆表面粗糙度检测方法容易受晶圆表面轮廓起伏的影响：因为原子力显微镜的微悬臂将随样品表面形貌而弯曲起伏，使反射光束随之偏移，所以AFM的测量结果考虑了晶圆材料底部表面波动(topography)的影响，因此也就无法获取到真实有效的表面粗糙度结果。

基于上述问题，现有技术无法应用于生产线上大规模的实时监测和检测，工作效率较低、对人工依赖性较大。有鉴于此，为了降低对人工的依赖性，提高晶圆表面粗糙度的监测效率，并提高测量结果的准确性，本发明提出一种表面粗糙度测量的方法、系统、电子设备和存储介质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶圆表面粗糙度测量的方法、系统、电子设备和计算机可读存储介质，以缓解或部分地解决上述技术问题，从而使得可在生产线上对晶圆表面粗糙度进行实时的自动化测量，进而提高晶圆表面粗糙度测量的工作效率。

为了解决上述技术问题，本发明的第一方面，提供了一种晶圆表面粗糙度的测量系统，其包括：

扫描电子显微镜，用于实时采集生产线上每个待测晶圆材料上每个目标区域的至少一张二维表面图像；

第一图像处理装置，用于对所述至少一张二维表面图像进行预处理，得到所述目标区域对应的多个像素点，以及每个像素点的三维成像参数；

第二图像处理装置，用于根据所述像素点的所述三维成像参数，构建所述目标区域的三维表面形貌图，并根据所述三维表面形貌图计算得到所述待测晶圆材料的第一表面粗糙度；

其中，所述三维成像参数包括：二次电子的数量，采集角度，背散射电子的占比。

在本发明的一些示例性实施例中，所述第一图像处理装置包括：