光刻工艺质量评估方法及反馈控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光刻工艺质量评估方法及反馈控制系统，包括电子束显微图像模块、边界提取模块、功率谱密度模块、拟合模块、特征值分布模块和强度模块，利用电子束显微成像对光刻后的晶圆进行测量，得到电子束显微图像；然后利用边界提取算法提取被测结构的边缘轮廓；根据线条边缘粗糙度和宽度粗糙度数据，计算出功率谱密度；并利用拟合函数进行拟合，得到拟合参数和拟合曲线，根据多个曝光区域的特征参数，得到所述晶圆的特征值分布图，并根据多个晶圆在对应曝光区域下的特征值平均值，绘制本征强度图和随机强度图，能够直观看到结构图像的变化。

Evaluation method and feedback control system of lithography process quality

【技术实现步骤摘要】
光刻工艺质量评估方法及反馈控制系统
本专利技术涉及光刻工艺
，尤其涉及一种光刻工艺质量评估方法及反馈控制系统。
技术介绍
光刻工艺质量评估是对光刻设备和工艺的稳定性的非常重要的评估方法，传统的光刻工艺质量评估方法主要包括对线条宽度及宽度均匀性的评估。但是，当光刻设备维修或变更，以及光刻工艺发生较大调整时，其所得到的结构图像几乎很难直观看到明显变化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种光刻工艺质量评估方法及反馈控制系统，能够直观看到结构图像的变化。为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种光刻工艺质量评估方法，包括：利用电子束显微成像对光刻后的晶圆进行测量，得到电子束显微图像；利用边界提取算法提取被测结构的边缘轮廓；根据线条边缘粗糙度和宽度粗糙度数据，计算出功率谱密度；根据拟合函数对功率谱密度进行拟合，得到拟合参数；根据多个曝光区域的特征参数，得到所述晶圆的特征值分布图，所述特征参数包括宽度、线条宽度粗糙度、线条边缘粗糙度、拟合粗糙度和拟合相关系数中的任意一个或多个；根据多个晶圆在对应曝光区域下的特征值平均值，绘制本征强度图。其中，所述利用电子束显微成像对光刻后的晶圆进行测量，得到电子束显微图像，包括：利用电子束显微镜对光刻后的晶圆多个曝光区域下相同尺寸范围内的被测结构进行电子束测量，得到光刻胶轮廓信息，生成电子束显微图像，其中，所述被测结构为规则的线条结构和孔型结构，尺寸范围为1纳米至10微米。其中，所述利用边界提取算法提取被测结构的边缘轮廓，包括：获取线条垂直方向上的平均像素曲线和像素范围，同时获取基于所述像素范围的10%至90%中的阈值，并根据所述阈值计算出被测结构的边缘轮廓。其中，所述根据线条边缘粗糙度和宽度粗糙度数据，计算出功率谱密度，包括：将获取的线条边缘粗糙度和宽度粗糙度数据进行傅里叶变换后的平方值与对应的所述线条的长度做除法，得到功率谱密度。其中，所述根据拟合函数对功率谱密度进行拟合，得到拟合参数，包括：根据对应的频率和长度，结合所述功率谱密度进行拟合，得到设定的粗糙度、粗糙度系数和对应的拟合曲线。所述根据多个曝光区域的特征参数，得到所述晶圆的特征值分布图，包括：根据不同曝光区域的相同结构，基于所述结构的宽度、线条宽度粗糙度、线条边缘粗糙度、拟合粗糙度和拟合相关系数中的任意一个或多个，绘制出所述晶圆的特征值分布图。所述根据多个晶圆在对应曝光区域下的特征值平均值，绘制本征强度图，包括：根据获取的大于或等于10个所述特征参数值，计算出对应的平均值和标准差，同时删除大于所述标准值加3倍标准差或小于所述标准值减3倍标准差的所述特征参数值，并根据删除后的所述特征参数值绘制本征强度图和随机强度图。第二方面，本专利技术提供一种光刻工艺质量评估反馈控制系统，所述光刻工艺质量评估反馈控制系统包括电子束显微图像模块、边界提取模块、功率谱密度模块、拟合模块、特征值分布模块和强度模块，所述电子束显微图像模块、所述边界提取模块、所述功率谱密度模块、所述拟合模块、所述特征值分布模块和所述强度模块依次连接，所述电子束显微图像模块，用于利用电子束显微镜对光刻后的晶圆多个曝光区域下相同尺寸范围内的被测结构进行电子束测量，生成电子束显微图像；所述边界提取模块，用于利用边界提取算法提取被测结构的边缘轮廓；所述功率谱密度模块，用于根据线条边缘粗糙度和宽度粗糙度数据，计算出功率谱密度；所述拟合模块，用于根据拟合函数对功率谱密度进行拟合，得到拟合参数；所述特征值分布模块，用于根据多个曝光区域的特征参数，得到所述晶圆的特征值分布图，所述特征参数包括宽度、线条宽度粗糙度、线条边缘粗糙度、拟合粗糙度和拟合相关系数中的任意一个或多个；所述强度模块，用于根据多个晶圆在对应曝光区域下的特征值平均值，绘制本征强度图。本专利技术的一种光刻工艺质量评估方法及反馈控制系统，包括电子束显微图像模块、边界提取模块、功率谱密度模块、拟合模块、特征值分布模块和强度模块，利用电子束显微成像对光刻后的晶圆进行测量，得到电子束显微图像；然后利用边界提取算法提取被测结构的边缘轮廓；根据线条边缘粗糙度和宽度粗糙度数据，计算出功率谱密度；并利用拟合函数进行拟合，得到拟合参数和拟合曲线，根据多个曝光区域的特征参数，得到所述晶圆的特征值分布图，并根据多个晶圆在对应曝光区域下的特征值平均值，绘制本征强度图和随机强度图，能够直观看到结构图像的变化。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，下面描述中的附图仅仅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是本专利技术提供的一种光刻工艺质量评估方法的步骤示意图。图2是本专利技术提供的一种光刻工艺质量评估反馈控制系统的结构示意图。图3是本专利技术提供的晶圆及曝光区域示意图。图4是本专利技术提供的线条结构的电子束显微图。图5是本专利技术提供的不同曝光区域待测结构的边缘轮廓图。图6是本专利技术提供的线条宽度粗糙度功率谱曲线及其最佳拟合曲线。图7是本专利技术提供的测试曲线与最佳拟合曲线偏离较大的情形示意图。图8是本专利技术提供的晶圆不同曝光区域的特征值分布图。图9是本专利技术提供的不同区域以尺寸作为特征值的本征强度图及3倍标准差分布图。图10是本专利技术提供的不同区域的尺寸特征值分布图。图11是本专利技术提供的不同区域的尺寸3倍标准差分布图。1-电子束显微图像模块、2-边界提取模块、3-功率谱密度模块、4-拟合模块、5-特征值分布模块、6-强度模块。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。请参阅图1，本专利技术提供一种光刻工艺质量评估方法，包括：S101、利用电子束显微成像对光刻后的晶圆进行测量，得到电子束显微图像。具体的，利用电子束显微镜对光刻后的晶圆多个曝光区域下相同尺寸范围内的被测结构进行电子束测量，得到光刻胶轮廓信息，生成电子束显微图像，其中，所述被测结构为规则的线条结构和孔型结构，尺寸范围为1纳米至10微米。其中，所述光刻后的晶圆是指经过光学光刻、极紫外光刻、光学纳米压印光刻、电子束光刻后的晶圆，所述电子束显微成像，指使用电子束显微镜对待测区域进行电子束测量，获取光刻胶轮廓信息；所述线条结构包括但不限于等间隔线条空隙结构、变周期线条结构、变尺寸线条结构；孔型结构包括但不限于规则孔型结构、交错孔型结构、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光刻工艺质量评估方法，其特征在于，包括：/n利用电子束显微成像对光刻后的晶圆进行测量，得到电子束显微图像；/n利用边界提取算法提取被测结构的边缘轮廓；/n根据线条边缘粗糙度和宽度粗糙度数据，计算出功率谱密度；/n根据拟合函数对功率谱密度进行拟合，得到拟合参数；/n根据多个曝光区域的特征参数，得到所述晶圆的特征值分布图，所述特征参数包括宽度、线条宽度粗糙度、线条边缘粗糙度、拟合粗糙度和拟合相关系数中的任意一个或多个；/n根据多个晶圆在对应曝光区域下的特征值平均值，绘制本征强度图。/n

【技术特征摘要】
1.一种光刻工艺质量评估方法，其特征在于，包括：
利用电子束显微成像对光刻后的晶圆进行测量，得到电子束显微图像；
利用边界提取算法提取被测结构的边缘轮廓；
根据线条边缘粗糙度和宽度粗糙度数据，计算出功率谱密度；
根据拟合函数对功率谱密度进行拟合，得到拟合参数；
根据多个曝光区域的特征参数，得到所述晶圆的特征值分布图，所述特征参数包括宽度、线条宽度粗糙度、线条边缘粗糙度、拟合粗糙度和拟合相关系数中的任意一个或多个；
根据多个晶圆在对应曝光区域下的特征值平均值，绘制本征强度图。


2.如权利要求1所述的光刻工艺质量评估方法，其特征在于，所述利用电子束显微成像对光刻后的晶圆进行测量，得到电子束显微图像，包括：
利用电子束显微镜对光刻后的晶圆多个曝光区域下相同尺寸范围内的被测结构进行电子束测量，得到光刻胶轮廓信息，生成电子束显微图像，其中，所述被测结构为规则的线条结构和孔型结构，尺寸范围为1纳米至10微米。


3.如权利要求2所述的光刻工艺质量评估方法，其特征在于，所述利用边界提取算法提取被测结构的边缘轮廓，包括：
获取线条垂直方向上的平均像素曲线和像素范围，同时获取基于所述像素范围的10%至90%中的阈值，并根据所述阈值计算出被测结构的边缘轮廓。


4.如权利要求3所述的光刻工艺质量评估方法，其特征在于，所述根据线条边缘粗糙度和宽度粗糙度数据，计算出功率谱密度，包括：
将获取的线条边缘粗糙度和宽度粗糙度数据进行傅里叶变换后的平方值与对应的所述线条的长度做除法，得到功率谱密度。


5.如权利要求4所述的光刻工艺质量评估方法，其特征在于，所述根据拟合函数对功率谱密度进行拟合，得到拟合参数，包括：
根据对应的频率和长度，结合所述功率谱密度进行拟合，得到设定的粗糙度、粗糙度系数和对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利斌，韦亚一，董立松，粟雅娟，陈睿，张世鑫，
申请(专利权)人：南京诚芯集成电路技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32