一种线条粗糙度的测量方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种线条粗糙度的测量方法及系统，确定多个像素阈值，并获得每个像素阈值下的边缘分布，在对边缘分布进行分析后，获得每个像素阈值下的线条粗糙度，通过对所有像素阈值下的线条粗糙度进行比较，选择线条粗糙度连续变化时的最小值作为待测结构的线条粗糙度。在该方法中，采用多像素阈值的方法，每次测试中对所有像素阈值下的线条粗糙度进行比较，选择线条粗糙度连续变化时的最小值作为待测结构的线条粗糙度，该线条粗糙度为最佳像素阈值下的测量值，测试结果更具有准确性，对于不同批次产品的测量，最佳像素阈值下的测量值为动态获得的，测试结果具有准确性和稳定性，能够真实反映刻蚀工艺是否达标，利于提高产品的良率和性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路制造领域，特别涉及一种线条粗糙度的测量方法及系统。
技术介绍
在集成电路制造工艺中，光刻和刻蚀工艺是最重要的制备工艺之一。随着集成电路集成度的不断提高，器件的特征尺寸不断减小，尤其是进入纳米时代之后，对光刻和刻蚀的要求也越来越高，需要对光刻和刻蚀工艺严格控制，才能获得器件性能上的要求。光刻工艺是获得图形形貌的最直接工艺之一，光刻工艺获得的光刻胶图形粗糙度直接影响后续转移刻蚀之后实际结构的粗糙度和侧壁质量。通常，在光刻工艺之后会抽查光刻图形质量，包括线条边缘粗糙度(LineEdgeroughness，LER)和线条宽度粗糙度(LineWidthRoughness,LWR)。准确测量光刻工艺之后的LER和LWR对于后续转移刻蚀和最终图形质量和产品良率具有十分重要的意义。在进行刻蚀工艺获得刻蚀结构之后，刻蚀结构例如线条、沟槽或其他形状的图案等的刻蚀，通常进行刻蚀结构的线条粗糙度的测量，包括LER和LWR，分别用来表征刻蚀结构的线条边缘的均匀性以及线条宽度的稳定性，是衡量刻蚀工艺是否满足要求的重要参数，准确的量测这两个参数，对产品的良率控制具有十分重要的意义。现有技术的线条粗糙度测量方法中，进行光刻或刻蚀工艺之后，获得光刻或刻蚀结构的扫描电子显微(SEM)图像，在SEM图像上确定在特定像素阈值下的边缘分布，而后通过离散分析算法对边缘分布进行统计分析，获得该像素阈值下的粗糙度。这种方法测量的是特定阈值下的粗糙度，而在光刻或刻蚀图案的尺寸较小时，尤其是在40nm及以下尺寸时，SEM图像存在较为严重的边沿效应，该特定阈值并不是最佳的边缘阈值，从而，获得的粗糙度并不准确，尤其是在批量测试中，同一产品的不同批次间使用特定阈值进行粗糙度测量的方法。其测量的准确性较差，无法真实反映刻蚀工艺是否达标，影响产品的良率和性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种线条粗糙度的测量方法及系统，采用多像素阈值的方法，动态地获得线条粗糙度，测试结果更为准确和稳定。为实现上述目的，本专利技术有如下技术方案：一种线条粗糙度的测量方法，包括：S01，获得待测结构中一维方向图案的扫描电子显微图像；S02，获得扫描电子显微图像中一维方向图案的宽度方向上的灰度分布；S03，根据灰度分布，确定多个像素阈值；S04，在扫描电子显微图像上分别确定每个像素阈值下一维方向图案的边缘分布；S05，对边缘分布进行分析，以分别获得每个像素阈值下的线条粗糙度；S06，对所有像素阈值下的线条粗糙度进行比较，选择线条粗糙度连续变化时的最小值作为待测结构的线条粗糙度。可选地，步骤S03包括：在灰度分布上按照像素值从低到高的顺序等间隔地选择多个像素值作为像素阈值。可选地，步骤S03包括：以灰度分布上选择初始的像素阈值，并在初始的像素阈值两侧选择多个像素值作为其他的像素阈值，初始的像素阈值为灰度分布中间点的像素值或者灰度分布最大点的像素值。可选地，步骤S04中确定一像素阈值下一维方向图案的边缘分布的步骤包括：采用高斯拟合算法对灰度分布进行处理，以降低或去除灰度分布中的采样误差和测量噪声，获得处理后的灰度分布；采用最邻近拟合算法在处理后的灰度分布上确定该像素阈值下的一维方向图案的边缘分布。可选地，在步骤S04和步骤S05之间，还包括：判断边缘分布是否偏离一维方向图案的实际边缘位置，若是，则对扫描电子显微图像进行降噪处理，并返回步骤S02；若否，则进入步骤S05。可选地，步骤S05包括：采用第一分析方法对边缘分布进行分析，以分别获得每个像素阈值下的第一线条粗糙度；采用第二分析方法对边缘分布进行分析，以分别获得每个像素阈值下的第一线条粗糙度；将第一线条粗糙度和第二线条粗糙度进行对比，若存在数值偏差，则对扫描电子显微图像进行降噪处理，或者重新获得扫描电子显微图像，使得电子扫描显微图像中的一维方向图案在一维方向上的长度增加或者一维方向图案的像素点数目增加，并返回步骤S02；若是，则进入步骤S06，在S06步骤中，对所有像素阈值下的第一线条粗糙度和/或第二线条粗糙度进行比较，选择第一线条粗糙度和/或第二线条粗糙度连续变化时的最小值作为待测结构的线条粗糙度。可选地，第一分析方法为标准差的离散分析法，第二分析方法为功率谱密度分析法。此外，本专利技术还提供了一种线条粗糙度的测量系统，包括：图像获取单元，用于获得待测结构中一维方向图案的扫描电子显微图像；灰度分布获取单元，用于获得扫描电子显微图像中一维方向图案的宽度方向上的灰度分布；像素阈值确定单元，用于根据灰度分布，确定多个像素阈值；边缘分布确定单元，用于在扫描电子显微图像上分别确定每个像素阈值下一维方向图案的边缘分布；分析单元，用于对边缘分布进行分析，以分别获得每个像素阈值下的线条粗糙度；测量粗糙度获取单元，用于对所有像素阈值下的线条粗糙度进行比较，选择线条粗糙度连续变化时的最小值作为待测结构的线条粗糙度。可选地，还包括：边缘判断单元，用于判断边缘分布是否偏离一维方向图案的实际边缘位置；降噪处理单元，边缘判断单元的判断结果为是时，对扫描电子显微图像进行降噪处理，并返回灰度分布获取单元。可选地，所述分析单元包括：第一分析单元，用于采用第一分析方法对边缘分布进行分析，以分别获得每个像素阈值下的第一线条粗糙度；第二分析单元，用于采用第二分析方法对边缘分布进行分析，以分别获得每个像素阈值下的第一线条粗糙度；对比单元，用于将第一线条粗糙度和第二线条粗糙度进行对比；优化单元，包括降噪处理单元或图像更新单元，其中，降噪处理单元，用于在对比单元中的对比结果存在数值偏差时，对扫描电子显微图像进行降噪处理，并返回灰度分布获取单元；图像更新单元，用于在对比单元中的对比结果存在数值偏差时，重新获得扫描电子显微图像，使得电子扫描显微图像中的一维方向图案在一维方向上的长度增加或者一维方向图案的像素点数目增加，并返回灰度分布获取单元；则，在测量粗糙度获取单元中，对所有像素阈值下的第一线条粗糙度和/或第二线条粗糙度进行比较，选择第一线条粗糙度和/或第二线条粗糙度连续变化时的最小值作为待测结构的线条粗糙度。本专利技术实施例提供的线条粗糙度的测量方法及系统，确定多个像素阈值，并获得每个像素阈值下的边缘分布，在对边缘分布进行分析后，获得每个像素阈值下的线条粗糙度，通过对所有像素阈值下的线条粗糙度进行比较，选择线条粗糙度连续变化时的最小值作为待测结构的线条粗糙度。在该方法中，采用多像素阈值的方法，每次测试中对所有像素阈值下的线条粗糙度进行比较，选择线条粗糙度连续变化时的最小值作为待测结构的线条粗糙度，该线条粗糙度为最佳像素阈值下的测量值，测试结果更具有准确性，对于不同批次产品的测量，最佳像素阈值下的测量值为动态获得的，测试结果具有准确性和稳定性，能够真实反映光刻或刻蚀或其他相关工艺是否达标，利于提高产品的良率和性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了根据本专利技术实施例的线条粗糙度的测量方法的流程图；图2示出了现有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线条粗糙度的测量方法，其特征在于，包括：S01，获得待测结构中一维方向图案的扫描电子显微图像；S02，获得扫描电子显微图像中一维方向图案的宽度方向上的灰度分布；S03，根据灰度分布，确定多个像素阈值；S04，在扫描电子显微图像上分别确定每个像素阈值下一维方向图案的边缘分布；S05，对边缘分布进行分析，以分别获得每个像素阈值下的线条粗糙度；S06，对所有像素阈值下的线条粗糙度进行比较，选择线条粗糙度连续变化时的最小值作为待测结构的线条粗糙度。

【技术特征摘要】
1.一种线条粗糙度的测量方法，其特征在于，包括：S01，获得待测结构中一维方向图案的扫描电子显微图像；S02，获得扫描电子显微图像中一维方向图案的宽度方向上的灰度分布；S03，根据灰度分布，确定多个像素阈值；S04，在扫描电子显微图像上分别确定每个像素阈值下一维方向图案的边缘分布；S05，对边缘分布进行分析，以分别获得每个像素阈值下的线条粗糙度；S06，对所有像素阈值下的线条粗糙度进行比较，选择线条粗糙度连续变化时的最小值作为待测结构的线条粗糙度。2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤S03包括：在灰度分布上按照像素值从低到高的顺序等间隔地选择多个像素值作为像素阈值。3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤S03包括：以灰度分布上选择初始的像素阈值，并在初始的像素阈值两侧选择多个像素值作为其他的像素阈值，初始的像素阈值为灰度分布中间点的像素值或者灰度分布最大点的像素值。4.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，步骤S04中确定一像素阈值下一维方向图案的边缘分布的步骤包括：采用高斯拟合算法对灰度分布进行处理，以降低或去除灰度分布中的采样误差和测量噪声，获得处理后的灰度分布；采用最邻近拟合算法在处理后的灰度分布上确定该像素阈值下的一维方向图案的边缘分布。5.根据权利要求1-4中任一项所述的测量方法，其特征在于，在步骤S04和步骤S05之间，还包括：判断边缘分布是否偏离一维方向图案的实际边缘位置，若是，则对扫描电子显微图像进行降噪处理，并返回步骤S02；若否，则进入步骤S05。6.根据权利要求1-4中任一项所述的测量方法，其特征在于，步骤S05包括：采用第一分析方法对边缘分布进行分析，以分别获得每个像素阈值下的第一线条粗糙度；采用第二分析方法对边缘分布进行分析，以分别获得每个像素阈值下的第一线条粗糙度；将第一线条粗糙度和第二线条粗糙度进行对比，若存在数值偏差，则对扫描电子显微图像进行降噪处理，或者重新获得扫描电子显微图像，使得电子扫描显微图像中的一维方向图案在一维方向上的长度增加或者一维方向图案的像素点数目增加，并返回步骤S02；若是，则进入步骤S06，在S06步骤中，对所有像素阈...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利斌，韦亚一，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11