一种基于单目偏折术的晶圆检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于单目偏折术的晶圆检测方法，包括如下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种基于单目偏折术的晶圆检测方法


[0001]本专利技术涉及光学工程
，具体涉及一种基于单目偏折术的晶圆检测方法
。

技术介绍

[0002]随着汽车电子
、
智能手机等前沿应用领域的快速发展，国内集成电路市场迅速扩大，集成电路产业进入快速发展期，晶圆是制造集成电路最基本的材料之一，晶圆翘曲度和缺陷在集成电路的制造过程中起到关键性的作用，直接影响着集成电路工艺的良品率
。
目前常用的干涉测量方法对于镜面反射的表面有效，但其量程较小，对环境干扰敏感，不适合工业现场的测量条件
。
因此，需要寻找其他测量方法来解决这一问题
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于单目偏折术的晶圆检测方法
。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于单目偏折术的晶圆检测方法，包括如下步骤：
[0005]S1、
搭建偏折测量装置，该测量装置包括屏幕
、
相机和载物台，屏幕和相机呈倾斜角度设置在载物台的两侧；
[0006]S2、
将相机坐标
、
屏幕坐标和载物台坐标统一在同一个坐标系下；
[0007]S3、
建立相机和屏幕的像素对应关系；以及
[0008]S4、
获取待测晶圆表面信息，对待测晶圆表面面形进行检测工作
。
[0009]进一步地，所述将相机坐标
、
屏幕坐标和载物台坐标统一在同一个坐标系下的具体方法为：
[0010]获得相机和载物台之间的坐标转换关系
A
；
[0011]获得相机和屏幕之间的坐标转换关系
B
；以及
[0012]通过坐标转换关系
A
和坐标转换关系
B
将相机坐标
、
屏幕坐标和载物台坐标建立在同一个坐标系下
。
[0013]进一步地，所述获得相机和载物台之间的坐标转换关系
A
的具体方法为：
[0014]将已知厚度的标定板放置在载物台上，通过相机拍摄标定板图像并进行特征点提取，计算得到相机坐标系和标定板坐标系的空间位置信息；以及
[0015]将载物台坐标系建立在标定板坐标系的设定位置处，得到相机坐标系和载物台坐标系之间的外参数，从而确定相机和载物台之间的坐标转换关系
A。
[0016]进一步地，所述获得相机和屏幕之间的坐标转换关系
B
的具体方法为；
[0017]将一个标准平面反射镜放置在载物台上，在屏幕上显示圆点阵列的参考图案；
[0018]利用相机拍摄标准平面反射镜反射的参考图案虚像，并从图像中识别出圆斑；以及
[0019]通过
PnP
方法计算出计算出相机坐标系与屏幕坐标系之间的外参数，从而确定相机和屏幕之间的坐标转换关系
B。
[0020]进一步地，所述相机坐标系和载物台坐标系之间的外参数具体为旋转矩阵
R
c2m
与平移向量
T
c2m
。
[0021]进一步地，所述相机坐标系与屏幕坐标系之间的外参数具体为旋转矩阵
R
c2s
与平移向量
T
c2s
。
[0022]进一步地，所述建立相机和屏幕的像素对应关系的具体方法为；
[0023]将待测晶圆放置在载物台上，并控制屏幕向待测晶圆表面投射编码的正弦灰度条纹；
[0024]相机采集待测晶圆表面反射出到屏幕上的显示图案；
[0025]解码图像，获得待测晶圆表面反射的相位信息；以及
[0026]将相位信息转换为屏幕的实际光斑坐标，建立相机和屏幕的像素对应关系
。
[0027]进一步地，所述获取待测晶圆表面信息，对待测晶圆表面面形进行检测工作的具体方法为：
[0028]建立光线追踪模型，通过相机光线追迹确定待测晶圆表面的测量点初始位置；
[0029]通过模拟光线的传播路径，得到待测晶圆表面的梯度分布，进一步对梯度分布进行积分，重构待测晶圆表面的面形；以及
[0030]将测量结果可视化，评估待测晶圆的表面质量，对待测晶圆表面面形进行检测工作
。
[0031]进一步地，所述
PnP
方法的目标函数定义如下；
[0032][0033][0034]式中，
h
为旋转矩阵
R
c2m
与平移向量
T
c2m
，
(u,v)
为根据模型求解的特征点坐标，
(u
’
,v
’
)
是拍摄图片提取的特征点坐标
。
[0035]由上述技术方案可知，本专利技术具有如下有益效果：
[0036]本专利技术可有效检测晶圆的表面，包括表面翘曲和亚毫米级缺陷等，且装置简单可靠，操作简单，实用性强，对实现晶圆质量检测具有重要意义
。
附图说明
[0037]图1为本专利技术偏折测量装置结构示意图；
[0038]图2为本专利技术标定板示意图；
[0039]图3为相机坐标
、
屏幕坐标和载物台坐标建立在同一个坐标系的示意图；
[0040]图4为本专利技术方法的流程图；
[0041]图5为待测晶圆表面的面形可视化图
。
[0042]图中：屏幕
1、
相机
2、
载物台
3、
标定板
4。
具体实施方式
[0043]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于
本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0044]请参阅图1‑5，本专利技术提供一种基于单目偏折术的晶圆检测方法，包括如下步骤
:
[0045]步骤一
、
如图1所示，搭建偏折测量装置，该测量装置包括屏幕
1、
相机2和载物台3，屏幕和相机呈倾斜角度设置在载物台的两侧，这样的布局有助于实现晶圆全口径测量且确保测量系统的紧凑性；
[0046]步骤二
、
在载物台上放置一个棋盘格的标定板4，该标定板由
10
×
10
个棋盘格组成，角点间距为
10mm
，厚度为
1mm
，且上下表面平行度良好，如图2所示，这个标定板可以提供一个已知的参考平面，用于确定相机和载物台之间的坐标转换关系，辅助建立待测晶圆表面在测量坐标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于单目偏折术的晶圆检测方法，其特征在于，包括如下步骤
:S1、
搭建偏折测量装置，该测量装置包括屏幕
、
相机和载物台，屏幕和相机呈倾斜角度设置在载物台的两侧；
S2、
将相机坐标
、
屏幕坐标和载物台坐标统一在同一个坐标系下；
S3、
建立相机和屏幕的像素对应关系；以及
S4、
获取待测晶圆表面信息，对待测晶圆表面面形进行检测工作
。2.
根据权利要求1所述的一种基于单目偏折术的晶圆检测方法，其特征在于：所述将相机坐标
、
屏幕坐标和载物台坐标统一在同一个坐标系下的具体方法为：获得相机和载物台之间的坐标转换关系
A
；获得相机和屏幕之间的坐标转换关系
B
；以及通过坐标转换关系
A
和坐标转换关系
B
将相机坐标
、
屏幕坐标和载物台坐标建立在同一个坐标系下
。3.
根据权利要求2所述的一种基于单目偏折术的晶圆检测方法，其特征在于：所述获得相机和载物台之间的坐标转换关系
A
的具体方法为：将已知厚度的标定板放置在载物台上，通过相机拍摄标定板图像并进行特征点提取，计算得到相机坐标系和标定板坐标系的空间位置信息；以及将载物台坐标系建立在标定板坐标系的设定位置处，得到相机坐标系和载物台坐标系之间的外参数，从而确定相机和载物台之间的坐标转换关系
A。4.
根据权利要求2所述的一种基于单目偏折术的晶圆检测方法，其特征在于：所述获得相机和屏幕之间的坐标转换关系
B
的具体方法为；将一个标准平面反射镜放置在载物台上，在屏幕上显示圆点阵列的参考图案；利用相机拍摄标准平面反射镜反射的参考图案虚像，并从图像中识别出圆斑；以及通过
PnP
方法计算出计算出相机坐标系与屏幕坐标系之间的外参数，从而确定相机和屏幕之间的坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱志群，叶颖，
申请(专利权)人：奈米科学仪器设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：