[发明专利]一种扫描电子显微图像的三维重构方法

说明书

本发明提供一种扫描电子显微图像的三维重构方法，其中，包括步骤：提供微纳结构；获取微纳结构的扫描电子显微图像；根据所述扫描电子显微图像获取三维结构粗略图；根据所述扫描电子显微图像构建反射电子强度数据库；根据所述反射电子强度数据库对所述三维结构粗略图进行修正，获取三维结构修正图；获取所述微纳结构的边界信息并根据该边界信息对所述三维结构修正图进行修正从而得到三维结构精细图。

技术领域

本发明涉及半导体领域和扫描电子成像领域，特别是微纳器件俯视微观图像的三维重构技术。

背景技术

扫描电子显微成像(Scanning Electronic Microscopy,SEM)技术，对于微纳器件微观成像具有非常重要的作用，是目前集成电路领域使用最广泛的微纳结构观测和量测技术，其具有分辨率高、成像速度快、对器件结构损伤小等优点。SEM对表面形貌的成像，主要基于电子与原子发生非弹性散射所产生的二次电子逸出表面，而后被探测器收集。由于二次电子只能从表层以下10nm范围内逸出，因此SEM可以较好地反映表面形貌特点，是目前量测微纳结构表面形貌的最佳工具。

对微纳结构高度方向的准确量测，目前采用的标准方法是对晶圆进行切片或采用反应离子束切割技术。前者需要将整个晶圆切割处理，其存在操作复杂、时间周期长、价格昂贵等缺点；后者虽然不需要将晶圆切割，但是由于高速离子束轰击晶圆微纳结构过程中，将造成衬底材料的污染等问题，也使得经过该步骤之后的晶圆不能被回收使用。即，目前采用的这几种方案，均是不可逆的物理破坏过程，对晶圆和器件结构均具有破坏性。

另一种精确得到微纳结构三维分布的技术为原子力显微镜(Atomic ForceMicroscope，AFM)成像技术，该技术可以直接获得微纳结构三维形貌，但是其成像范围小，速度慢，并且探头极易损坏，通常很少应用于集成电路制造过程的形貌观测。

基于SEM俯视图实现对微纳结构的三维重构技术，是解决高度方向量 测方法(如切片、AFM等)存在严重不足的有效方案。但是需要指出的是，电子束成像系统与光学系统存在非常明显的差别，这些差别导致了两者基本模型的根本不同。SEM成像过程中，电子束汇聚成纳米尺度的斑点，以快速扫描的方式收集二次电子浓度，实现表面形貌量测，其成像亮度与表面形貌的关系近似写为：E＝E₀/(k+cosθ)，其中θ表示表面法向量与电子束入射方向夹角，E₀表示θ为零时的二次电子出射率，k为常数。采用三维重构技术所用的明暗恢复形状技术(Shape from shading,SFS)及相关算法，可以实现对表面形貌的重构。但是该方法存在诸多缺点，如SFS算法伴随庞大的计算量和计算时间；SFS算法对存在噪声的SEM图像特别敏感；病态方程求解过程中的各种假设与实际之间的偏差；SEM成像亮度与表面形貌关系表达式对于尺寸低至数十纳米的微纳结构存在较大误差等。

基于上面所述问题，急需提供一种更为准确、高效的基于SEM的三维重构方法，能够解决微纳图形结构尺寸降低至几十纳米时的基于SEM的三维重构问题。

发明内容

根据上述问题，急需提供一种更为准确、高效的基于SEM的三维重构方法。本发明实施例提供了一种扫描电子显微图像的三维重构方法，包括步骤：提供微纳结构；获取微纳结构的扫描电子显微图像；根据所述扫描电子显微图像获取三维结构粗略图；根据所述扫描电子显微图像构建反射电子强度数据库；根据所述反射电子强度数据库对所述三维结构粗略图进行修正，获取三维结构修正图；获取所述微纳结构的边界信息并根据该边界信息对所述三维结构修正图进行修正从而得到三维结构精细图。