[发明专利]一种晶圆表面三维形貌高速测量方法及装置

说明书

本发明涉及晶圆检测领域，尤其涉及一种晶圆表面三维形貌高速测量方法及装置，所述一种晶圆表面三维形貌高速测量方法包括：利用光学测量模块对应的光幕线投射至待测晶圆后，采集待测晶圆的表面反射光条数据解算得到与当前光幕线对应的XZ坐标值，利用所述XZ坐标值作为二维测量数据；采集待测晶圆不同回转角度的二维测量数据后得到当前回转半径的待测晶圆初始三维形貌信息，利用所述待测晶圆初始三维形貌信息基于圆柱坐标系转换后，进行拼接处理得到待测晶圆表面三维形貌信息，有效解决晶圆表面三维形貌高精度完整扫描测量难题，软硬件方面自动化集成度高，可实现离线晶圆表面三维形貌批量测量，也可以集成到产线实现在线晶圆表面三维形貌高速检测。

技术领域

本发明涉及晶圆检测领域，具体涉及一种晶圆表面三维形貌高速测量方法及装置。

背景技术

表面三维数据因能更全面、更真实地反映零件表面的特征及评价表面加工质量而越来越受到重视，通过对三维形貌的测量可以比较全面地评定零件表面质量的优劣，进而确认加工方法的好坏及设计要求的合理性，进而指导加工、优化加工工艺以加工出高质量的零件表面，确保其使用功能的实现。

晶圆表面是由微观结构单元组成的三维复杂结构，晶圆的生产制造具有纳米尺度、难以直接接触、微观表面效应、定位误差影响大、灰尘或异物干扰测量结果及光学衍射影响大等特点。在测量表面轮廓、几何尺寸和位置偏差等参数的同时，还要求有较高的横向分辨率（2-4μm）和纵向分辨率（200nm）。因此晶圆表面三维测量一直以来都是局部形貌观测，始终面临着精度和效率无法兼顾的现实问题，无法实现晶圆表面三维形貌高精度高效率完整扫描测量，亟需一种高速扫描方法及装置解决晶圆表面三维测量难题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种晶圆表面三维形貌高速测量方法及装置，通过采集多角度多半径的晶圆三维形貌数据，对待测晶圆进行分析处理获取测量结果。

为实现上述目的，本发明提供了一种晶圆表面三维形貌高速测量方法，包括：

S1、对光学测量模块进行测量前设置；

S2、利用光学测量模块对应的光幕线投射至待测晶圆后，采集待测晶圆的表面反射光条数据解算得到与当前光幕线对应的XZ坐标值，利用所述XZ坐标值作为二维测量数据；

S3、采集待测晶圆不同回转角度的二维测量数据后得到当前回转半径的待测晶圆初始三维形貌信息；

S4、采集待测晶圆不同回转半径对应的待测晶圆初始三维形貌信息；

S5、利用所述待测晶圆初始三维形貌信息基于圆柱坐标系转换后，进行拼接处理得到待测晶圆表面三维形貌信息。

优选的，所述对光学测量模块进行测量前设置包括：

将待测晶圆设置于光学测量模块的正下方，所述待测晶圆与光学测量模块的竖直方向间距与光学测量模块量程对应。

优选的，所述采集待测晶圆的表面反射光条数据解算得到与当前光幕线对应的XZ坐标值包括：

利用待测晶圆的表面反射光条数据基于像素下光条能量提取技术的光学检测方法得到当前光幕线对应的待测晶圆表面的相对Z向高度值后，获取待测晶圆当前光幕线对应的XZ坐标值；

其中，X坐标为沿光幕线方向坐标值，Z向为解算相对基准面的距离值。

优选的，所述采集待测晶圆不同回转角度的二维测量数据后得到当前回转半径的待测晶圆初始三维形貌信息包括：

当待测晶圆每回转固定度数θ时，则采集当前回转角度对应的测量数据(x_i, z_i)；