一种光刻机基底表面液膜热分析方法

技术领域

本发明涉及光刻机基底液膜技术领域，具体涉及一种光刻机基底表面液膜热分析方法。

背景技术

光刻机是芯片制造行业中的重要设备之一，其原理是通过在芯片的基底表面均匀地涂抹一层液膜（即光刻胶），然后利用显影技术将预先制定好的电路掩膜通过激光照射，在液膜上形成显影，最后利用蚀刻的方式在芯片表面蚀刻出对应的电路，最后再对芯片表面进行清洗，待表面的液膜冲洗完毕后，完成芯片的制作。

光刻机基底表面液膜是在光刻过程中应用于基底表面的一层液体薄膜。它的主要作用是提供一个平坦、均匀的表面，以便进行光刻步骤中的光照和显影等工艺步骤。基底表面液膜通常由特定的液体材料组成，如光刻胶溶液或光刻胶稀释液。这些液体材料具有一定的黏度和流动性，可以在基底表面形成均匀的液膜。液膜的厚度可以通过调整液体的浓度和涂覆工艺来控制。

基底表面液膜的主要功能包括：填充基底表面的微观不均匀性和凹凸结构，使表面更加平坦，以提供更好的光刻图形分辨率和精度；能够在光刻过程中提供一层保护，防止基底受到光照、化学物质或机械划伤的损伤；在光刻胶涂覆过程中提供较好的润湿性和黏附性，使光刻胶均匀地覆盖在基底表面；作为显影液的介质，帮助显影液均匀地接触到光刻胶并去除未暴露的部分。光刻机基底表面液膜在光刻工艺中起到平坦化、保护和辅助作用，有助于提高光刻的精度和可靠性。

由于芯片制造工艺精细程度极高，在这一系列的流程中通常都是通过预设参数，令机械设备全自动化进行加工生产，但在进行涂抹的过程中，由于光刻胶的流动性，可能会导致光刻胶在基底表面涂抹不均匀的情况，最终经过光刻后某些区域的光刻胶层过薄，从而无法有效地保护基底表面，影响蚀刻效果，甚至损坏基底。

通常情况下光刻机会采用热成像技术，对涂抹完成的基底表面液膜利用热像仪进行数据采集，分析其中的温度变化情况，进而找出液膜中涂抹不均匀的区域，然而由于热成像技术分辨率较低，对于芯片细小的表面而言难以精确地找出液膜涂抹不均匀的区域，导致检测准确度较低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种光刻机基底表面液膜热分析方法，以解决现有的问题，所采用的技术方案具体如下：

采集光刻机基底表面各数据点的温度值；

根据温度值获取各数据点的温度特异指数，并获取各数据点的汇聚情况指数；根据温度特异指数和汇聚情况指数获取各数据点的温度受扰指数；根据温度受扰指数获取干扰数据点，并获取各干扰数据点的温度受扰修正系数和形态修正系数；根据形态修正系数获取各干扰数据点的形态干扰系数；根据温度受扰修正系数和形态干扰系数获取各干扰数据点的受扰置信度；根据受扰置信度和温度受扰指数获取各干扰数据点的液膜不均匀显著性值；

根据液膜不均匀显著性值对光刻机基底表面液膜不均匀位置进行区分。

进一步，所述获取各数据点的温度特异指数，包括的具体方法为：

使用LOF异常检测算法对所有数据点的温度值进行处理，得到各数据点的温度值的LOF得分；将所有数据点的温度值的LOF得分作为最大类间方差法的输入，所述最大类间方差法的输出为划分阈值；将温度值大于划分阈值的数据点作为突出温点；

计算各数据点的LOF得分与划分阈值的差值绝对值，计算以各数据点为中心数据点的r×r的干扰变化矩阵中突出温点数量与方形窗口中数据点总数的比值；获取以自然常数为底、以所述比值为指数的指数函数的计算结果，将所述差值绝对值与计算结果的乘积作为各数据点的温度特异指数。

进一步，所述获取各数据点的汇聚情况指数，包括的具体方法为：

将各数据点的温度值分别与其干扰变化矩阵内八邻域方向上数据点的温度值组成各数据点的八个温度递变序列，其中，温度递变序列中数据点的温度值的排列顺序为所述八邻域方向上干扰变化矩阵最外层数据点到中心数据点的方向；

计算各温度递变序列中相邻温度值之间的差值，计算所有差值的乘积，计算所有乘积的均值作为各数据点的汇聚情况指数。

进一步，所述获取各数据点的温度受扰指数，包括的具体方法为：

获取光刻机基底表面热像仪数据中所有数据点的温度值均值；

计算各数据点的温度值与温度值均值的差值绝对值，获取以自然常数为底、以温度特异指数与汇聚情况指数的乘积为指数的指数函数的计算结果，将差值绝对值与所述计算结果的乘积作为各数据点的温度受扰指数。

进一步，所述获取干扰数据点，包括的具体方法为：

使用聚类算法对所有数据点的温度受扰指数进行聚类，得到两个聚类簇；

将温度受扰指数均值大的聚类簇中的所有数据点作为干扰数据点。

进一步，所述获取各干扰数据点的温度受扰修正系数和形态修正系数，包括的具体方法为：

使用区域生长算法对所有干扰数据点进行生长，得到各生长区域；

使用蒙特卡洛积分算法对所有生长区域进行处理，得到各生长区域的中心数据点；

计算各干扰数据点的温度值与各干扰数据点所在生长区域的中心数据点温度值的差值绝对值，获取以自然常数为底、以所述差值绝对值为指数的指数函数的计算结果；计算各干扰数据点与其所在生长区域的中心数据点的欧氏距离，计算欧氏距离与预设调整参数的和值，将所述计算结果与和值的比值作为各干扰数据点的温度受扰修正系数；

将各干扰数据点所在生长区域的干扰数据点总数与所有干扰数据点总数的比值作为各干扰数据点的形态修正系数。

进一步，所述获取各干扰数据点的形态干扰系数，包括的具体方法为：

计算各干扰数据点所在生长区域中所有干扰数据点之间的欧氏距离的均值，将所述均值与形态修正系数的乘积作为各干扰数据点的形态干扰系数。

进一步，所述获取各干扰数据点的受扰置信度，包括的具体方法为：

将以自然常数为底、以形态干扰系数的负值为指数的指数函数的计算结果与温度受扰修正系数的乘积作为各干扰数据点的受扰置信度。

进一步，所述获取各干扰数据点的液膜不均匀显著性值，包括的具体方法为：

将各干扰数据点的受扰置信度与温度受扰指数的乘积的归一化值作为各干扰数据点的液膜不均匀显著性值。

进一步，所述根据液膜不均匀显著性值对光刻机基底表面液膜不均匀位置进行区分，包括的具体方法为：

将所有干扰数据点的液膜不均匀显著性值作为最大类间方差法的输入，所述最大类间方差法的输出为分割阈值；

将液膜不均匀显著性值大于等于分割阈值的干扰数据点作为液膜不均匀数据点，将所有液膜不均匀数据点所组成的区域作为液膜不均匀涂抹的区域。

本发明至少具有如下有益效果：

本发明通过对光刻机基底表面液膜的不均匀情况特征分析，构建每个数据点的温度受扰指数，利用K-means算法划分出干扰数据点，并利用区域生长算法划分出干扰数据点的生长区域。基于干扰数据点所在生长区域的位置以及生长区域形态对干扰数据点温度受扰指数的影响，构建每个干扰数据点的受扰置信度。最终构建每个干扰数据点的液膜不均匀显著值，构建光刻机基底表面液膜不均匀显著性特征矩阵，最后利用基于每个干扰数据点液膜不均匀显著值的大津阈值分割算法对光刻机基底表面液膜不均匀的位置进行划分，更精确地划分出光刻机基底表面热像仪数据中的液膜不均匀区域，解决了传统热像仪数据分辨率低导致难以精确找出液膜不均匀区域的问题，提高了检测光刻机基底表面液膜不均匀区域的准确率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例所提供的一种光刻机基底表面液膜热分析方法的步骤流程图；

图2为温度递变序列元素示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，其示出了本发明一个实施例所提供的一种光刻机基底表面液膜热分析方法的步骤流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S001、利用热像仪对涂抹完成的芯片基底表面液膜进行热像仪数据的拍摄，并进行预处理。

在光刻机光刻胶涂抹流程进行完毕后，利用RELIANCE的Z3半球机系列热像仪对光刻机基底表面进行热像仪数据采集，获得光刻机基底表面热像仪数据。将热像仪采集到的各个液膜热像数据按照其在光刻机基底表面的实际位置，构建液膜热像位置矩阵H，构建方法如下：将位于光刻机基底表面的实际位置最左下方的液膜热像数据点作为坐标原点，其右侧为横坐标正方向，其上方为纵坐标正方向，构建直角坐标系，并将其余的液膜热像数据点按照实际位置填入矩阵中，获得液膜热像位置矩阵H：

；

其中，

需要说明的是，热像仪采集数据的原理是利用物体发射的红外光辐射能量的分布来表示温度分布的，所以每个液膜热像仪数据即表示该液膜数据点的温度值。

至此，获取光刻机基底表面液膜热像位置矩阵H。

步骤S002、根据液膜不均匀情况时对光刻机基底表面的温度影响，获得突出温点与常规温点，构建每个数据点的温度受扰指数；根据液膜不均匀区域的边缘数据点影响情况，获得干扰数据点，构建每个干扰数据点的受扰置信度；基于每个干扰数据点的温度受扰指数以及受到置信度，构建每个干扰数据点的液膜不均匀显著值，用于对液膜不均匀情况的判断与化划分。

在光刻机基底表面进行光刻胶涂抹并形成一层液膜后，分布均匀的液膜导热性能是较为一致的，所以正常情况下在光刻机基底表面热成像图中，光刻机基底表面液膜的温度通常是均匀分布且较为一致的，而当液膜分布存在不均匀的情况时，由于其厚度分布不均，则其导热能量也存在一定的差距，最终在光刻机基底表面液膜热像位置矩阵H中形成局部的异常高低温点。而温度变化是逐渐递进的，所以当出现液膜不均匀的情况时，其液膜热像位置矩阵H中的温度变化会存在明显的梯度变化。

针对上述特点，对于光刻机基底表面液膜热像位置矩阵H中的每个数据点进行分析。

具体的，将所有数据点的温度值作为输入，采用LOF异常检测算法，输出为每个数据点的LOF得分，记为温度值异常得分；将每个数据点的温度值异常得分作为最大类间方差法的输入，输出为温度值异常得分的划分阈值T，将温度值异常得分大于等阈值T的数据点作为突出温点，将温度值低于阈值T的数据点作为常规温点。其中LOF异常检测算法和大津阈值法为公知技术，本实施例不再赘述其过程。

以每个数据点为中心，构建一个r×r的干扰变化矩阵（本发明中r=5），例如当前液膜热像数据点为

；

统计其中的突出温点数量，并将其记录为a，并且将干扰变化矩阵中矩阵中心数据点所在位置的八方向上数据点的温度值组成温度递变序列，所述干扰变化矩阵中心数据点所在位置的八方向即为干扰变化矩阵中心点的八邻域方向，即上方、左上方、左方、左下方、下方、右下方、右方、右上方，将构成的温度递变序列分别记录为α

构建每个数据点的温度受扰指数（C）：

；

；

；

式中，G

公式逻辑：当第i个数据点的温度值LOF异常得分情况越远离划分阈值T，LOF

当光刻机基底表面液膜不均匀区域较大时，其同一不均匀区域内的数据点温度值较为相似，但汇聚情况较弱，最后温度受扰指数较小；相反，在不均匀区域边缘的数据点尽管温度值比不均匀区域内部的数据点温度值异常情况小，但其汇聚程度较大，最终导致不均匀区域边缘的数据点的温度受扰指数比不均匀区域内部的数据点温度受扰指数大，进而对不均匀区域的判断产生误差。所以需要进一步地对不均匀区域进行分析。

具体的，将所有数据点的温度受扰指数作为输入，使用K-means聚类算法进行聚类，聚类簇设定为2，输出为两个聚类簇。将数据点温度受扰指数均值大的聚类簇中的所有数据点作为干扰数据点，将数据点温度受扰指数均值小的聚类簇中的所有数据点作为未干扰数据点。再使用区域生长算法，将所有干扰数据点作为输入，将每个干扰数据点作为初始生长点，生长准则为与当前初始生长点在同一聚类簇中的数据点则进行生长，停止条件为当前生长点邻域内不存在与当前生长点所在聚类簇的数据点，输出为多个生长区域。最后将每个生长区域内的数据点坐标作为输入，使用蒙特卡洛积分算法进行处理，设置随机点生长范围为每个生长区域内，随机点的生成数量为100，输出为每个生长区域的中心数据点坐标，并将每个生长区域的中心数据点坐标记为w。

其中K-means算法、区域生长算法、蒙特卡洛积分算法均为公知技术，本实施例不再赘述其过程。

由于生长区域形状不规则，可能会存在生长区域较为不紧密的情况，此时生长区域边缘的数据点其温度受扰指数同样会较高，影响对真正温度受扰数据点的判断，因此还需要考虑生长区域的形态特征。基于上述特点，构建干扰数据点的受扰置信度（F）：

；

；

；

；

式中，μ

公式逻辑：当第q个干扰数据点的温度值与其所在生长区域中心干扰数据点的温度值差异越小，

当第q个干扰数据点所在生长区域的干扰数据点数量在所有生长区域干扰数据点总数中的占比越大，说明该生长区域越大，计算形态特征时需要将其进行缩小比较，反之，说明该生长区域越小，计算形态特征是需要将其进行放大比较；

当第q个干扰数据点所在生长区域中各个干扰数据点之间的欧氏距离越小，

基于每个干扰数据点的受扰置信度F与温度受扰指数C，构建每个干扰数据点的液膜不均匀显著性值（Y）：

；

式中，Y

公式逻辑：当第q个干扰数据点的温度受扰指数越大，C

至此，获得光刻机基底表面热像仪数据中所有干扰数据点的液膜不均匀显著性值。

步骤S003、基于液膜不均匀显著性值，对光刻机基底表面液膜的不均匀位置进行区分。

本实施例基于上述步骤获取每个干扰数据点的液膜不均匀显著性值，并将所有干扰数据点的液膜不均匀显著性值作为输入，利用最大类间方差法计算其分割阈值，将液膜不均匀显著性值大于等于分割阈值的干扰数据点作为液膜不均匀数据点，将液膜不均匀显著性值小于分割阈值的干扰数据点作为伪干扰数据点，最后将所有液膜不均匀数据点所组成的区域作为液膜不均匀涂抹的区域。

至此，实现一种光刻机基底表面液膜热分析方法。

需要说明的是，上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。在一些情况下，在本发明实施例中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。