测量方法、测量设备和计算机可读存储介质与流程

本发明涉及光学测量，具体涉及测量方法、测量设备和计算机可读存储介质。

背景技术：

1、半导体器件以晶圆为基底加工制造而成，在半导体器件的制造过程中，需要对晶圆表面进行检测，以保证产品质量。晶圆经过光刻等制造工序，形成了一个个晶粒，晶粒是能够实现完整功能的一个集成电路单元。随着半导体制造工艺逐步迈向更先进节点，晶圆上单个晶粒的形貌特征（如面形、厚度均匀性等）已成为影响半导体器件电学性能、结构稳定性以及封装可靠性的重要参数之一。例如在晶圆减薄、键合、研磨和抛光等关键步骤中，晶粒的局部厚度分布会直接影响后续流程。因此，对单个晶粒的形貌特征进行高分辨率、高精度的测量显得尤为重要。

2、现有常用的形貌测量仪器包括单菲索干涉仪、白光干涉仪、共聚焦测量系统等。单菲索干涉仪多用于测量单面形貌，无法同时获取晶圆上下两面的轮廓，因此难以对实际的形貌特征进行直接求解；白光干涉仪虽然能测厚，但对大口径晶圆和大面积晶粒的测量速度有限，且视场较小、对系统面形敏感度高。此外，传统测量方法多基于单视场，不具备同时获取晶圆双面信息的能力，在晶圆本体存在翘曲、厚度变化或光学畸变时，测量误差容易被放大。

3、双菲索干涉仪在容置晶圆的测量腔两侧各设有一个菲索干涉仪，能够在一个光路体系内同时获取晶圆正面和背面的干涉图像，因此可以同时对晶圆的双面形貌进行求解以获取晶粒实际的形貌特征。然而，双菲索干涉仪的左右视场之间通常会存在视场的不一致或偏差，这导致利用左右视场获得的晶圆的双面形貌来组合求解晶粒的形貌特征时，得到的结果会存在误差。

技术实现思路

1、本技术提供一种测量方法、测量设备以及计算机可读存储介质，旨在减小使用双菲索干涉仪测量晶圆上晶粒的形貌特征时所存在的误差，提高晶粒形貌特征测量的精度。

2、第一方面，本技术提供一种测量方法，包括：

3、确定所述第一干涉仪所成的图像与所述第二干涉仪所成的图像之间的空间映射关系；

4、通过所述第一干涉仪获取所述测量腔中固定有待测晶圆状态下第一面的干涉图像，得到第一干涉图像；通过所述第二干涉仪获取所述测量腔中固定有所述待测晶圆状态下第二面的干涉图像，得到第二干涉图像；

5、在所述第一干涉图像中提取对应于所述待测晶圆上的晶粒的区域，得到第一晶粒区域；

6、根据所述第一晶粒区域和所述空间映射关系，提取所述第二干涉图像中与所述第一晶粒区域对应的区域，得到第二晶粒区域；

7、根据所述第一晶粒区域和所述第二晶粒区域计算对应的晶粒的形貌特征。

8、一些实施例中，所述确定所述第一干涉仪的第一图像坐标系和所述第二干涉仪的第二图像坐标系之间的空间映射关系，包括：

9、通过所述第一干涉仪获取所述测量腔中固定有标定板状态下第一面的图像，得到第一标定图像；通过所述第二干涉仪获取所述测量腔中固定有所述标定板状态下第二面的图像，得到第二标定图像；其中，所述测量腔的第一面对应所述标定板的第一面，所述测量腔的第二面对应所述标定板的第二面，所述标定板的第一面具有第一特征点，所述标定板的第二面具有与所述第一特征点位置对应的第二特征点；

10、获取所述第一标定图像中所述第一特征点的第一坐标，获取所述第二标定图像中所述第二特征点的第二坐标；

11、根据所述第一特征点的第一坐标及与其位置对应的第二特征点的第二坐标，构建所述第一干涉仪所成的图像与所述第二干涉仪所成的图像之间的空间映射关系。

12、一些实施例中，所述在所述第一干涉图像中提取对应于所述待测晶圆上的晶粒的区域，得到第一晶粒区域，包括：

13、获取所述待测晶圆上的晶粒的分布信息；

14、在所述第一干涉图像中检测所述待测晶圆的定位标记，以所述定位标记为位置参考，根据所述待测晶圆上的晶粒的分布信息，确定所述第一干涉图像中对应于所述待测晶圆上的晶粒的区域，得到第一晶粒区域。

15、一些实施例中，所述待测晶圆上的晶粒的分布信息包括晶粒的尺寸、排列方向以及相邻晶粒间的间距。

16、一些实施例中，所述第一干涉仪所成的图像与所述第二干涉仪所成的图像之间的空间映射关系为第一图像坐标系与第二图像坐标系之间的空间映射关系，所述第一图像坐标系为以所述第一干涉仪所成的图像为基准的坐标系，所述第二图像坐标系为以所述第二干涉仪所成的图像为基准的坐标系，所述第一晶粒区域的位置信息在所述第一图像坐标系下进行表示；

17、所述根据所述第一晶粒区域和所述空间映射关系，提取所述第二干涉图像中与所述第一晶粒区域对应的区域，得到第二晶粒区域，包括：

18、根据所述空间映射关系，将所述第一晶粒区域在所述第一图像坐标系下的位置信息映射至所述第二图像坐标系，以确定所述第二干涉图像中与所述第一晶粒区域对应的区域，得到第二晶粒区域及其在所述第二图像坐标系下的位置信息；

19、根据所述空间映射关系，将所述第二晶粒区域在所述第二图像坐标系下的位置信息映射至所述第一图像坐标系，以在所述第一图像坐标系下表示所述第二晶粒区域的位置信息。

20、一些实施例中，所述根据所述第一晶粒区域和所述第二晶粒区域计算对应的晶粒的形貌特征，包括：

21、通过所述第一干涉仪或所述第二干涉仪获取所述测量腔空腔状态下的空腔干涉图像；

22、计算所述第一晶粒区域的面形、所述第二晶粒区域的面形和所述空腔干涉图像的面形；

23、基于所述第一晶粒区域的面形、所述第二晶粒区域的面形和所述空腔干涉图像的面形计算所述第一晶粒区域和所述第二晶粒区域对应的晶粒的厚度分布。

24、一些实施例中，所述通过所述第一干涉仪获取所述测量腔中固定有待测晶圆状态下第一面的干涉图像，得到第一干涉图像，包括：通过所述第一干涉仪以移相方式获取所述测量腔中固定有待测晶圆状态下第一面的干涉图像，得到多张具有不同相位偏移的第一干涉图像；

25、所述通过所述第二干涉仪获取所述测量腔中固定有所述待测晶圆状态下第二面的干涉图像，得到第二干涉图像，包括：通过所述第二干涉仪以移相方式获取所述测量腔中固定有待测晶圆状态下第二面的干涉图像，得到多张具有不同相位偏移的第二干涉图像；

26、所述第一晶粒区域的面形通过以下方式计算得到：

27、基于从各张第一干涉图像得到的第一晶粒区域进行相位求解，得到第一包裹相位分布，所述第一包裹相位分布包括所述第一晶粒区域的各像素点对应的包裹相位值；

28、对所述第一包裹相位分布进行相位展开，得到第一相对相位分布，所述第一相对相位分布包括所述第一晶粒区域的各像素点对应的相对相位值；

29、基于所述第一相对相位分布计算得到所述第一晶粒区域的面形；

30、所述第二晶粒区域的面形通过以下方式计算得到：

31、基于从各张第二干涉图像得到的第二晶粒区域进行相位求解，得到第二包裹相位分布，所述第二包裹相位分布包括所述第二晶粒区域的各像素点对应的包裹相位值；

32、对所述第二包裹相位分布进行相位展开，得到第二相对相位分布，所述第二相对相位分布包括所述第二晶粒区域的各像素点对应的相对相位值；

33、基于所述第二相对相位分布计算得到所述第二晶粒区域的面形。

34、一些实施例中，所述第一晶粒区域和所述第二晶粒区域对应的晶粒的厚度分布为所述空腔干涉图像的面形与所述第一晶粒区域的面形和所述第二晶粒区域的面形之和的差值。

35、一些实施例中，所述测量腔中固定有所述待测晶圆状态下的第一面对应所述待测晶圆的正面，第二面对应所述待测晶圆的反面。

36、第二方面，提供一种测量设备，包括测量腔、第一干涉仪、第二干涉仪和处理器，所述第一干涉仪和所述第二干涉仪位于所述测量腔的两侧；

37、所述测量腔用于固定待测晶圆；

38、所述第一干涉仪用于获取所述测量腔中固定有待测晶圆状态下第一面的干涉图像，得到第一干涉图像；

39、所述第二干涉仪用于获取所述测量腔中固定有所述待测晶圆状态下第二面的干涉图像，得到第二干涉图像；

40、所述处理器用于执行上述第一方面所述的测量方法。

41、第三方面，提供一种计算机可读存储介质，所述介质上存储有计算机程序，所述计算机程序能够被处理器执行以实现上述第一方面所述的测量方法。

42、本技术提供的测量方法、测量设备以及计算机可读存储介质，首先确定第一干涉仪所成的图像与第二干涉仪所成的图像之间的空间映射关系，该空间映射关系能够表征第一干涉仪的视场和第二干涉仪的视场之间的偏差；测量时通过第一干涉仪获取测量腔中固定有待测晶圆状态下第一面的干涉图像，得到第一干涉图像，通过第二干涉仪获取测量腔中固定有待测晶圆状态下第二面的干涉图像，得到第二干涉图像；在第一干涉图像中提取对应于待测晶圆上的晶粒的区域，得到第一晶粒区域，根据第一晶粒区域和空间映射关系，提取第二干涉图像中与第一晶粒区域对应的区域，得到第二晶粒区域；根据第一晶粒区域和第二晶粒区域计算对应的晶粒的形貌特征。由于根据上述空间映射关系，由第一干涉图像上的第一晶粒区域提取第二干涉图像上位置对应的第二晶粒区域，能够校正第一干涉仪和第二干涉仪之间视场的一致性，减少了第一干涉图像和第二干涉图像在空间配准上的误差，使第一干涉图像上晶粒所在的区域和第二干涉图像上晶粒所在的区域能够准确对应，可有效提高测量晶粒形貌特征的精度。