[发明专利]一种刻蚀图形的分析系统及方法

说明书

本发明公开的一种刻蚀图形的分析方法，包括如下步骤：S01：形成截面预测模型；S02：将待分析晶圆的表面形貌图输入所述刻蚀图形分析系统中，采用图像提取算法分别对待分析晶圆的表面形貌图中的白边图形进行数据提取，得出待分析晶圆的白边图形数据；S03：将待分析晶圆的白边图形数据传输至所述截面预测模型进行预测，并输出待分析晶圆的预测截面形貌图。本发明提供的一种刻蚀图形的分析系统及方法，从刻蚀图形的表面形貌图中提取白边图形数据，并根据白边图形数据以及量测的实际截面形貌图建立截面预测模型，从而利用该模型以及刻蚀图形的表面形貌图实现对刻蚀图形的截面形貌图的预测。

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，具体涉及一种刻蚀图形的分析系统及方法。

背景技术

刻蚀工艺是半导体制造的关键工艺步骤之一，它通常与光刻工艺相关联，共同构成集成电路制造中的图形转移技术，即光刻工艺形成的光刻胶掩膜图形进一步经过刻蚀工艺后即可将光刻胶图形转移至下方的材料或衬底上。半导体制造中的刻蚀工艺通常分为湿法刻蚀和干法刻蚀，其中湿法刻蚀一般具有较好的刻蚀选择性，且工艺简单、重复性较好，但其主要缺点是图形控制性较差，而干法刻蚀工艺通常具有非常好的各向异性和图形保真度，因此也是目前集成电路制造工艺中的主要图形转移技术手段。对于刻蚀工艺来说，截面倾斜度的控制一直是工艺监测关注的焦点之一，不同工艺应用方向对于截面倾斜度的要求不同，如CMOS工艺通常要求刻蚀截面的线条尽量陡直，而微机电(MEMS)工艺则根据不同产品需求对截面倾斜度有着特定需求，但不管怎样，刻蚀工艺都希望形成预定的刻蚀截面，而对于刻蚀截面如何进行高效检测和分析也一直是工艺制造领域的技术人员积极探索的方向之一。

白边图形是刻蚀工艺检测时的一种典型图形，通常由扫描电子显微镜(SEM)对刻蚀工艺后的晶圆表面形貌进行观测所得，其形成的根本原因是高能电子束所激发的二次电子对样品表面不同形貌高度产生不同的散射效果，最终被扫描电子显微镜所收集并转化为灰度图片输出。白边图形是刻蚀工艺监控的常用手段之一，白边宽度也与刻蚀工艺的截面形貌和倾斜度密切相关，其典型结果如图1所示，如果工艺检测到较窄的白边图形(左1)，则反映其刻蚀后的截面形貌较为陡直(左2和左3)，而如果工艺检测到较宽的白边图形(右1)，则表明刻蚀后的截面形貌有一定的倾斜度，而这种倾斜度的实际效果并不总是直线倾斜，相反在很多情况下会表现为向上弯曲或向下弯曲(右2中A和B所示)，甚至可能表现出其他倾斜形貌，此时只有实际观测截面形貌图才可真正确定截面形貌的倾斜度(右3)。可以看出，目前对于刻蚀工艺图形的常规分析一般需要结合表面形貌图(白边图形)和截面形貌图，才能对刻蚀工艺形成准确全面的分析结果，而在半导体工艺检测时，截面形貌的检测通常需要对晶圆进行破坏性处理，因此现有的分析方法严重影响生产效率和制造成本，同时对数据图形的种类和收集方式也有较高要求。近年来，随着机器学习和深度学习等人工智能相关算法的兴起，利用新兴算法提升半导体制造效率、实现智能制造目标已成为大势所趋；而在截面形貌图的获取方面，由于之前缺乏相关的人工智能分析算法，目前还没有能够准确预测出刻蚀工艺截面形貌图的模型。考虑到刻蚀工艺检测时对于表面形貌图(白边图形)的量测较为方便，且无需对晶圆进行破坏性加工，因此若能基于白边图形数据开发一套有效的分析工具或方法，即可在保证分析结果准确性的同时提升分析效率，从而为优化刻蚀工艺和提升生产效率提供有效帮助。

发明内容

本发明的目的是提供一种刻蚀图形的分析系统及方法，从刻蚀图形的表面形貌图中提取白边图形数据，并根据白边图形数据以及量测的实际截面形貌图建立截面预测模型，从而利用该模型以及刻蚀图形的表面形貌图实现对刻蚀图形的截面形貌图的预测，不同于现有技术中需要切开晶圆才能得到截面形貌图，避免了晶圆的浪费。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种刻蚀图形的分析方法，包括如下步骤：

S01：形成截面预测模型，具体步骤为：

S011：收集M个测试晶圆经过刻蚀工艺后的表面形貌图和实际截面形貌图，M为大于1的整数；