【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及设备标定，尤其涉及一种半导体检测设备标定系统。
技术介绍
1、半导体检测设备用于晶圆检测，其中就包括对晶圆的直径检测是否合格，在半导体制造行业中，检测设备的精度对于保证最终产品质量至关重要，晶圆作为半导体制造的基础材料，其尺寸精度，特别是直径的精确测量，是评估其质量的关键指标之一，然而，晶圆往往会因其物理特性及直径大小的不同而出现边缘翘曲现象，这种翘曲会直接影响到晶圆直径的测量准确性。
2、翘曲的原因多种多样，包括但不限于材料的内应力、温度梯度、加工过程中的机械应力，以及在薄膜沉积过程中材料之间的应力不匹配，晶圆直径的不同也会加剧这一问题，较大直径的晶圆更容易出现边缘翘曲，这种翘曲不仅影响直径的测量，也可能对晶圆上的微型电路图案造成影响，进而影响半导体器件的性能。
3、尽管半导体检测设备的设计和制造技术已经取得了显著进步，但在晶圆翘曲问题上，现有技术往往未能提供有效的补偿方案，传统的检测设备在标定时往往没有考虑到晶圆翘曲对测量结果的影响，这限制了检测精度的提高，也增加了制造过程中的不确定性，因此，迫切需要开发一种新的半导体检测设备标定系统。
技术实现思路
1、基于上述目的，本专利技术提供了一种半导体检测设备标定系统。
2、一种半导体检测设备标定系统，包括以下模块：
3、初始化模块：初始化半导体检测设备的参数，包括图像处理参数；
4、翘曲预测模块：基于晶圆的不同直径以及材料特性，建立边缘翘曲预测模型，预测不同直
5、直径补偿模块：建立边缘补偿模型，根据边缘翘曲预测模型预测的晶圆边缘翘曲度，计算直径补偿值；
6、反馈调整模块：根据直径补偿值，自动调整半导体检测设备的图像生成参数，进而通过半导体检测设备成像获取补偿后的晶圆图像，以补偿翘曲对检测结果的影响；
7、验证模块：根据实验分析，对补偿后的晶圆图像与实际晶圆直径进行对比验证；
8、应用模块：将晶圆直径分为多个直径范围段，并建立范围段数据库，实际检测获取晶圆图像后，将未补偿前的晶圆图像直径导入范围段数据库，根据多个范围段的补偿值，自动匹配并进行直径补偿。
9、进一步的，所述图像处理参数包括像素距离，直径补偿时，先将图像中的像素距离进行补偿，以补偿像素距离转换为实际物理距离后的直径。
10、进一步的，所述材料特性包括弹性模量、热膨胀系数以及材料应力。
11、进一步的，所述边缘翘曲预测模型具体包括：
12、参数定义：为晶圆直径，为材料的弹性模量，为材料的热膨胀系数，为温度变化量，为材料的应力，为翘曲度；
13、采用物理模型来描述翘曲度与参数之间的关系：，其中，表示由温度变化引起的材料内部应力；
14、翘曲度基于应力和晶圆直径来估计，将翘曲视为圆板的弯曲，其翘曲度表示为：，其中，是一个与晶圆直径相关的函数，用于描述直径对翘曲影响的几何因子；
15、弹性模量:反映材料抵抗形变的能力，越大，材料越硬，翘曲程度可能越小。
16、热膨胀系数:描述材料单位长度因温度变化而改变的程度，和越大，由温度变化引起的内部应力越大，导致更大的翘曲。
17、函数:描述了晶圆直径如何影响翘曲程度，晶圆直径越大，边缘受力不均的可能性越大，翘曲程度可能增加。
18、进一步的，所述具体函数形式为：
19、，其中，是晶圆的直径，、和是模型参数，收集不同直径晶圆的翘曲数据并进行数据拟合确定，表示翘曲程度随直径变化的主要趋势，表示关系的非线性程度，代表基线翘曲，即使在微小直径下也存在的翘曲度。
20、进一步的，所述数据拟合采用非线性nls方法，最小化模型预测值与实际观测值之间的差异，具体包括：
21、收集系列不同直径的晶圆以及相应的边缘翘曲测量值，作为拟合过程中的输入，设为第个晶圆样本的直径，为相应的实际边缘翘曲测量值，其中是样本总数；
22、定义目标函数(也称为损失函数或成本函数)，以量化模型预测值和实际测量值之间的差异，即所有样本差异的平方和：；
23、利用数值优化方法来最小化目标函数，从而找到最佳参数、和，通过梯度下降迭代算法完成；
24、通过计算决定系数指标来评估拟合模型的质量和预测能力，接近1表示拟合效果好。
25、进一步的，所述边缘补偿模型基于翘曲度计算直径的补偿值，以修正因翘曲导致的直径测量误差，边缘补偿模型表示为：，其中，是需要应用于测量直径上的补偿值，是补偿系数，表示翘曲度对补偿值的影响程度，是基线补偿值，即在没有翘曲的情况下需要的补偿。
26、进一步的，所述补偿系数、基线补偿值同上述一致，应用非线性nls方法确定，表示为：，其中，和分别是第个晶圆样本的实际补偿值和通过边缘翘曲预测模型得到的翘曲度。
27、一旦模型参数和被确定，就可以对任意新的晶圆样本应用该补偿模型。首先通过边缘翘曲预测模型计算该晶圆的翘曲度，然后利用补偿模型计算相应的直径补偿值。
28、进一步的，所述反馈调整模块具体包括：
29、确定像素尺度：像素尺度定义为工业相机拍摄的图像中一个像素所代表的实际物理长度，表示为：像素尺度，例如，如果已知一个标准尺寸的物体在图像中占据了100个像素，并且该物体的实际长度为1毫米，则像素尺度为0.01毫米/像素；
30、计算像素补偿值：确定像素尺度后，将补偿值转换为图像中的像素距离，像素补偿值通过以下公式计算：，是通过边缘补偿模型计算出的直径补偿值，像素是该补偿值对应的像素补偿值；
31、应用像素补偿值：计算出的像素补偿值像素直接用于图像处理参数调整。
32、应用模块如下：
33、1. 定义直径范围段：
34、根据晶圆的尺寸分布和检测需求，将晶圆直径分成若干个范围段。这些范围段覆盖所有可能的晶圆直径，且每个范围段的宽度应根据实际应用的精度需求来确定，例如，如果晶圆直径从100毫米到300毫米，可以将其分为若干个20毫米宽的范围段。
35、2. 建立范围段数据库：
36、创建一个数据库，用于存储每个直径范围段的相关信息，包括范围段的界限、对应的补偿值，数据库中的每条记录对应一个直径范围段。
37、3. 实际检测和直径匹配：
38、当通过半导体检测设备获取晶圆图像并测量其直径时，进行自动直径补偿。
39、4. 自动补偿流程：
40、自动匹配并进行直径补偿的流程可以通过自动化实现。
41、本专利技术的有益效果：
42、本专利技术，通过引入边缘翘曲预测模型和直径补偿模型，能够有效地预测和补偿由于晶圆翘曲而导致的直径测量误差，这种预测和补偿机制考虑了晶圆的物理特性（如直径和材料特性）及其在图像获取过程中的表现，从而确保了测量结果更加贴近晶圆的实际物理尺寸，这一点对于半导体本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体检测设备标定系统，其特征在于，包括以下模块：
2.根据权利要求1所述的一种半导体检测设备标定系统，其特征在于，所述图像处理参数包括像素距离，直径补偿时，先将图像中的像素距离进行补偿，以补偿像素距离转换为实际物理距离后的直径。
3.根据权利要求2所述的一种半导体检测设备标定系统，其特征在于，所述材料特性包括弹性模量、热膨胀系数以及材料应力。
4.根据权利要求3所述的一种半导体检测设备标定系统，其特征在于，所述边缘翘曲预测模型具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种半导体检测设备标定系统，其特征在于，所述具体函数形式为：
6.根据权利要求5所述的一种半导体检测设备标定系统，其特征在于，所述数据拟合采用非线性NLS方法，最小化模型预测值与实际观测值之间的差异，具体包括：
7.根据权利要求6所述的一种半导体检测设备标定系统，其特征在于，所述边缘补偿模型基于翘曲度计算直径的补偿值，以修正因翘曲导致的直径测量误差，边缘补偿模型表示为：，其中，是需要应用于测量直径上的补偿值，是补偿系数，表示翘曲度对补偿值的影
8.根据权利要求7所述的一种半导体检测设备标定系统，其特征在于，所述补偿系数、基线补偿值同上述一致，应用非线性NLS方法确定，表示为：，其中，和分别是第个晶圆样本的实际补偿值和通过边缘翘曲预测模型得到的翘曲度。
9.根据权利要求8所述的一种半导体检测设备标定系统，其特征在于，所述反馈调整模块具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种半导体检测设备标定系统，其特征在于，包括以下模块：
2.根据权利要求1所述的一种半导体检测设备标定系统，其特征在于，所述图像处理参数包括像素距离，直径补偿时，先将图像中的像素距离进行补偿，以补偿像素距离转换为实际物理距离后的直径。
3.根据权利要求2所述的一种半导体检测设备标定系统，其特征在于，所述材料特性包括弹性模量、热膨胀系数以及材料应力。
4.根据权利要求3所述的一种半导体检测设备标定系统，其特征在于，所述边缘翘曲预测模型具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种半导体检测设备标定系统，其特征在于，所述具体函数形式为：
6.根据权利要求5所述的一种半导体检测设备标定系统，其特征在于，所述数据拟合采用非线性nl...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨帅，程冬平，周凌龙，刘学军，
申请(专利权)人：江苏矽腾半导体材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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