一种利用SEMreview图像分析晶圆面内CD均一性的方法与流程

一种利用sem review图像分析晶圆面内cd均一性的方法
技术领域
1.本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种利用sem review图像分析晶圆面内cd均一性的方法。


背景技术：

2.在集成电路制造中，cd(critical dimension)是图形制作过程中非常重要的参数，cd量测则是fab里非常普遍并且十分重要的一步监控。目前fab里，最普遍的cd量测机台就是基于sem机台的量测，这种方式可以比较准确的选择相应pattern并进行量测，但是量测速度较慢，大约为4sites/min，这种方式一般就能支持一个shot一个点的量测需求。
3.但是，当我们需求收集更多点的cd值时，例如，需要收集sram这种重复结构里的大量数据以评估cdu(cd均一性)时，再使用传统方法将会耗费大量的cd量测机时。基于此特征，我们开发了一种基于sem review机台直接拍摄大量照片，后期将图片做图像处理以得到cd值的方法。这种方法由于不需要精准找到图案(pattern)，只需要重复拍照，因此图片收集速度会比传统方法快25x。同时，对于同一个view的image内，可量测重复pattern数目往>50e.a.；因此，最终同样的时间内，新方法的量测速度要扩大>100x以上，并且可以监控到shot/die里的多个位置。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用sem review图像分析晶圆面内cd均一性的方法，用于解决现有技术中的机台量测cd速度慢，并且耗费大量的cd量测机时的问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种利用sem review图像分析晶圆面内cd均一性的方法，至少包括：
6.步骤一、提供sem review机台；
7.步骤二、利用所述sem review机台的拍摄功能，对晶圆上待量测cd区域拍摄包含多个图形结构的多张照片；
8.步骤三、利用光谱拟合的图形处理方法将每张所述照片上的所述待量测cd区域的所述多个图形结构进行cd量测；所述光谱拟合的图形处理方法基于所述图形结构最宽两边的灰度不同抓取所述图形结构上最宽区域的两点；并且量测该两点之间的距离，该距离作为所述图形结构所需量测的cd值。
9.优选地，步骤二中利用所述sem review机台的拍摄功能，每次对晶圆的不同区域拍摄包含多个图形结构的照片数目为10000张。
10.优选地，步骤二中每张所述照片中包含的图形结构数目大于50ea。
11.优选地，步骤二中利用所述sem review机台的拍摄功能拍摄10000张照片花费时间为1.5小时。
12.优选地，步骤二中的所述图形结构为接触孔图形，并且所述接触孔图形不完全为
圆形。
13.优选地，步骤三中所述光谱拟合的图形处理方法基于所述接触孔图形最宽两边的灰度不同抓取所述接触孔图形上最宽区域的两点；并且量测该两点之间的距离，该距离作为所述接触孔图形所需量测的cd值。
14.优选地，步骤三中所述图形结构的尺寸为100x。
15.如上所述，本发明的利用sem review图像分析晶圆面内cd均一性的方法，具有以下有益效果：本发明利用sem review机台相比传统量测cd的机台，能够更快速的收集大量图形的图像，之后通过后期的图形处理，可以在一张图形内获得更多的图形的尺寸，能够监控的位置更多，对工艺的改善有很大帮助，同时节约大量量测机时。
附图说明
16.图1显示为一张照片中待量测cd区域的接触孔的实际图形；
17.图2显示为图像处理软件抓取的图形结构最宽区域的两点示意图；
18.图3显示为sram结构中不同区域的接触孔大小示意图；
19.图4显示为本发明中晶圆面内cd的量测均一性分布图；
20.图5显示为本发明的利用sem review图像分析晶圆面内cd均一性的方法流程图。
具体实施方式
21.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
22.请参阅图1至图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
23.本发明提供一种利用sem review图像分析晶圆面内cd均一性的方法，如图5所示，图5显示为本发明的利用sem review图像分析晶圆面内cd均一性的方法流程图，该方法至少包括如下步骤：
24.步骤一、提供sem review机台；所述sem review机台具有一次拍摄大量照片的功能。
25.步骤二、利用所述sem review机台的拍摄功能，对晶圆上待量测cd区域拍摄包含多个图形结构的多张照片；也就是说，所述晶圆上每个待量测cd区域可拍摄一张照片，每个待量测cd区域包含多个图形结构(或者结构的图案)。本发明进一步地，本实施例的步骤二中每张所述照片中包含的图形结构数目大于50ea。
26.本发明进一步地，本实施例的步骤二中利用所述sem review机台的拍摄功能，每次对晶圆的不同区域拍摄包含多个图形结构的照片数目为10000张。
27.本发明进一步地，本实施例的步骤二中利用所述sem review机台的拍摄功能拍摄10000张照片花费时间为1.5小时。
28.本发明进一步地，本实施例的步骤二中的所述图形结构为接触孔图形，并且所述接触孔图形不完全为圆形。如图1所示，图1显示为一张照片中待量测cd区域的接触孔的实际图形。理想的接触孔图形为圆形，而在实际工艺后得到的接触孔的形状会发生变化，并不完全为圆形。
29.步骤三、利用光谱拟合的图形处理方法将每张所述照片上的所述待量测cd区域的所述多个图形结构进行cd量测；所述光谱拟合的图形处理方法基于所述图形结构最宽两边的灰度不同抓取所述图形结构上最宽区域的两点；并且量测该两点之间的距离，该距离作为所述图形结构所需量测的cd值。
30.本发明进一步地，本实施例的步骤三中所述光谱拟合的图形处理方法基于所述接触孔图形最宽两边的灰度不同抓取所述接触孔图形上最宽区域的两点；并且量测该两点之间的距离，该距离作为所述接触孔图形所需量测的cd值。
31.如图2所示，图2显示为图像处理软件抓取的图形结构最宽区域的两点示意图。该两点(steepest)之间的距离cd为所量测的图形结构的关键尺寸(cd)。例如在sram结构中，不同区域的接触孔量测出不同的cd，如图3所示，图3显示为sram结构中不同区域的接触孔大小示意图。
32.本发明进一步地，本实施例的步骤三中所述图形结构的尺寸为100x。
33.本发明的方法是一种基于sem review机台直接拍摄大量照片，后期将图片做图像处理以得到cd值的方法。这种方法带来的优势主要有：由于不需要精准找到图案pattern，只需要重复拍照，因此图片收集速度会比传统方法快25x。
34.对于同一待量测区域的图像(照片)内，可量测重复图案pattern数目往>50e.a。因此，最终同样的时间内，新方法的量测速度要扩大100x以上，并且可以监控到shot/die里的多个位置。如图4所示，图4显示为本发明的晶圆面内cd的量测均一性分布图。可以根据die设置量测地图(map)，更远的监控面内均匀性，查看远离晶圆边缘的性能。
35.实际使用时，通过sem review机台收集了10000张review照片，总计花费时间1.5小时，比现行的cdsem用时40小时节省时间96％；每张照片里可以提取>50个点的数据，总计数据点500k，数据总量比inline量测增加1000x以上。
36.使用该方法的其他优势还包括：独立分析同一个待量测区域的图像(view image)内不同接触孔图形(ct pattern)的cd值，反馈给opc进行优化；有效监测晶圆半径边缘处(r>145mm)的cd值(正常量测r<140mm)，反馈给生产线做cd均一性调整。
37.综上所述，本发明利用sem review机台相比传统量测cd的机台，能够更快速的收集大量图形的图像，之后通过后期的图形处理，可以在一张图形内获得更多的图形的尺寸，能够监控的位置更多，对工艺的改善有很大帮助，同时节约大量量测机时。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
38.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。