用于半导体芯片表面形貌计量的系统和方法技术方案

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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于半导体芯片表面形貌计量的系统和方法
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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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。在另一个示例中，一种用于训练模型的系统包括存储器和操作地耦合到所述存储器的至少一个处理器。所述至少一个处理器被配置为提供用于对干涉信号进行分类的模型。所述至少一个处理器还被配置为获得多个训练样本，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。所述至少一个处理器还被配置为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与分类的类别之间的差异，来调整模型的参数。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：提供用于对干涉信号进行分类的模型。这些操作还包括：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。这些操作还包括：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与分类的类别之间的差异，来调整模型的参数。附图说明被并入本文并形成说明书的一部分的附图说明了本公开内容的实施例，并且连同描述一起，进一步用于解释本公开内容的原理，并且使相关领域技术人员能够制造和使用本公开内容。图1根据本公开内容的一些实施例示出了用于测量半导体芯片的表面形貌的示例性系统的示意图。图2A根据本公开内容的一些实施例示出了不具有透明层以及从中获得的干涉信号的示例性半导体芯片的横截面。图2B根据本公开内容的一些实施例示出了具有透明层和从中获得的另一干涉信号的另一种半导体芯片的横截面。图3A根据本公开内容的一些实施例示出了示例性干涉仪的图。图3B根据本公开内容的一些实施例示出了具有光谱仪的另一种示例性干涉仪的图。图4A根据本公开内容的一些实施例示出了白光光源的示例性组成光。图4B根据本公开内容的一些实施例示出了由图4A中的白光光源的组成光产生的示例性干涉信号。图5A根据本公开内容的一些实施例示出了氙气(Xe)灯的示例性组成光。图5B根据本公开内容的一些实施例示出了由图5A中的氙气灯的组成光产生的示例性干涉信号。图6根据本公开内容的一些实施例示出了图1中的用于测量半导体芯片的表面形貌的系统的示例性计算设备的示意图。图7A示出了根据本公开内容的一些实施例的示例性八个干涉信号。图7B根据本公开内容的一些实施例示出了被分成四个类别的图7A中的示例性八个干涉信号。图8A和图8B根据本公开内容的一些实施例示出了表面高度偏移校准和校准的表面高度计算的示例性过程。图9是根据本公开内容的一些实施例的用于测量半导体芯片的表面形貌的示例性方法的流程图。图10是根据本公开内容的一些实施例的用于计算校准的表面高度的示例性方法的流程图。图11是根据本公开内容的一些实施例的用于生成校准的高度图的示例性方法的流程图。图12示出了根据本公开内容的一些实施例的示例性原始高度图、分类图和校准的高度图。图13根据本公开内容的一些实施例示出了图1中的用于测量半导体芯片的表面形貌的系统的另一种示例性计算设备的示意图。图14A示出了根据本公开内容的一些实施例的示例性12个干涉信号。图14B根据本公开内容的一些实施例示出了从图14A中的示例性12个干涉信号变换而来的12个光谱信号。图15是根据本公开内容的一些实施例的用于测量半导体芯片的表面形貌的另一种示例性方法的流程图。图16是根据本公开内容的一些实施例的用于生成校准的高度图的另一种示例性方法的流程图。图17根据本公开内容的一些实施例示出了图1中的用于测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量半导体芯片的表面形貌的方法，包括：/n由至少一个处理器接收多个干涉信号，每个干涉信号与所述半导体芯片的表面上的多个位置中的相应的一个位置相对应；/n由所述至少一个处理器使用模型将所述干涉信号分类成多个类别，其中，所述类别中的每个类别与所述半导体芯片的所述表面上具有相同材料的区域相对应；/n由所述至少一个处理器至少部分地基于与对应于所述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所述类别中的所述至少一个类别之间的表面高度偏移；以及/n由所述至少一个处理器至少部分地基于所述表面高度偏移和所述干涉信号来表征所述半导体芯片的所述表面形貌。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于测量半导体芯片的表面形貌的方法，包括：
由至少一个处理器接收多个干涉信号，每个干涉信号与所述半导体芯片的表面上的多个位置中的相应的一个位置相对应；
由所述至少一个处理器使用模型将所述干涉信号分类成多个类别，其中，所述类别中的每个类别与所述半导体芯片的所述表面上具有相同材料的区域相对应；
由所述至少一个处理器至少部分地基于与对应于所述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所述类别中的所述至少一个类别之间的表面高度偏移；以及
由所述至少一个处理器至少部分地基于所述表面高度偏移和所述干涉信号来表征所述半导体芯片的所述表面形貌。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述干涉信号中的每个干涉信号包括低相干干涉法的干涉条纹。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述半导体芯片的所述表面的至少一部分包括透明层。


4.根据权利要求1-3中的任何一项所述的方法，其中，所述干涉信号中的每个干涉信号与在相应的位置处的原始表面高度相关联。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，表征所述半导体芯片的所述表面形貌包括：至少部分地基于对应的原始表面高度和所述表面高度偏移，计算所述半导体芯片的所述表面上的所述位置中的一个位置处的校准的表面高度。


6.根据权利要求1-5中的任何一项所述的方法，其中，所述模型包括分类模型。


7.根据权利要求1-5中的任何一项所述的方法，其中，对所述多个干涉信号进行分类包括：
将所述多个干涉信号聚类成多个集群；以及
至少部分地基于对所述半导体芯片的设计，对所述多个集群进行调整以变成所述多个类别，使得所述类别中的每个类别与具有所述相同材料的相应的区域相对应。


8.根据权利要求1-7中的任何一项所述的方法，其中，确定所述表面高度偏移包括：
将所述表面基线指定为与所述类别中的一个类别相对应的基线区域；
接收所述校准信号和与所述基线区域相对应的基线信号；以及
至少部分地基于所述校准信号、所述基线信号和所述干涉信号，来确定所述表面高度偏移。


9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述校准信号和所述基线信号中的每个与由扫描探针显微镜(SPM)或电子显微镜确定的形貌高度相关联。


10.根据权利要求1-9中的任何一项所述的方法，还包括：
至少部分地基于所接收的干涉信号来生成原始高度图；
至少部分地基于所分类的干涉信号和所述类别，将所述原始高度图变换成分类图；以及
至少部分地基于所述表面高度偏移和所述分类图，从所述原始高度图生成校准的高度图。


11.一种用于测量半导体芯片的表面形貌的系统，包括：
干涉仪，其被配置为提供多个干涉信号，每个干涉信号与所述半导体芯片的表面上的多个位置中的相应的一个位置相对应；
扫描探针显微镜(SPM)或电子显微镜，其被配置为提供多个校准信号；以及
至少一个处理器，其被配置为：
使用模型将所述干涉信号分类成多个类别，其中，所述类别中的每个类别与所述半导体芯片的所述表面上具有相同材料的区域相对应；
至少部分地基于与对应于所述类别中的至少一个类别的区域相关联的所述校准信号中的至少一个校准信号，来确定表面基线与所述类别中的所述至少一个类别之间的表面高度偏移；以及
至少部分地基于所述表面高度偏移和所述干涉信号来表征所述半导体芯片的所述表面形貌。


12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述干涉仪包括低相干干涉仪，并且所述干涉信号中的每个干涉信号包括低相干干涉法的干涉条纹。


13.根据权利要求11或12所述的系统，其中，所述半导体芯片的所述表面的至少一部分包括透明层。


14.根据权利要求11-13中的任何一项所述的系统，其中，所述干涉信号中的每个干涉信号与在相应的位置处的原始表面高度相关联。


15.根据权利要求14所述的系统，其中，为了表征所述半导体芯片的所述表面形貌，所述至少一个处理器还被配置为：至少部分地基于对应的原始表面高度和所述表面高度偏移，计算所述半导体芯片的所述表面上的所述位置中的一个位置处的校准的表面高度。


16.根据权利要求11-15中的任何一项所述的系统，其中，所述模型包括分类模型。


17.根据权利要求11-15中的任何一项所述的系...

【专利技术属性】
技术研发人员：王思聪，丁小叶，
申请(专利权)人：长江存储科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42