一种图形量测方法、装置、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及集成电路制造技术领域，尤其涉及一种图形量测方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术

图形化工艺(光刻)用于将设计好的版图转移到晶圆(wafer)的表面，是芯片制造流程中的关键工艺流程，而晶圆表面图形尺寸与设计版图之间的差异是衡量图形化工艺性能的关键指标，通常会通过扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM)收集关键图形的SEM图片并量测其特征尺寸(Critical Dimension，CD)。

现有技术中，线上CD量测程式的建立首先需要在晶圆上使用光刻机进行曝光显影，然后将曝光显影后的晶圆放置到SEM机台上学习一张实际晶圆上的图形作为模板，在实际量测时会通过该模板与机台寻找到的图形进行对比，如果与模板图形差异过大将会导致量测失败。

也就是说，现有技术中，线上量测程式的建立需要以实际晶圆上的图形为基础，这样的话，就无法在光罩及工艺条件准备好之前去提前建立量测程式，在量测过程中创建量测程式会增加量测时间，降低量测效率。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于至少提供一种图形量测方法，通过提前建立关键尺寸的量测程式，节省量测时间，提高量测效率。

本申请主要包括以下几个方面：

第一方面，本申请实施例提供一种图形量测方法，方法包括：根据版图坐标系与晶圆坐标系之间的偏移量，对目标版图进行平移处理，获得平移后的目标版图；从平移后的目标版图上确定一待量测图形；量测图形进行灰度处理，得到待量测图形对应的灰度图；将灰度图作为量测模板并根据待量测图形在晶圆坐标系下的位置信息，生成关键尺寸量测程式；通过目标版图对待处理晶圆进行曝光显影后，利用关键尺寸量测程式完成对待量测图形的量测。

在一可选实施方式中，偏移量包括横轴偏移量和纵轴偏移量，其中，平移处理，包括：控制目标版图分别沿着横轴移动横轴偏移量以及沿着纵轴移动纵轴偏移量，得到平移后的目标版图。

在一可选实施方式中，目标版图包括多个量测图形，其中，从平移后的目标版图上确定一待量测图形，包括：响应于针对目标量测图形执行的截取操作，将目标量测图形确定为待量测图形，或，将目标版图输入预先搭建的光学模型，将光学模型输出的目标量测图形确定为待量测图形，光学模型以进行光刻的光照条件以及待曝光晶圆对应的膜层信息作为模型参数进行搭建，用于预测目标版图上与实际曝光存在最小差异的量测图形。

在一可选实施方式中，待量测图形包括至少一个测量点位，位置信息包括每个测量点位在晶圆坐标系下的坐标信息，其中，利用关键尺寸量测程式完成对待量测图形的量测，包括：针对每个测量点位：获取该测量点位在量测模板上对应的模板关键尺寸；控制SEM机台按照该测量点位对应的坐标信息移动至该测量点位；通过SEM机台确定该测量点位对应的实际关键尺寸；将该测量点位对应的实际关键尺寸与该测量点位对应的模板关键尺寸进行比对，获取比对结果，完成对该测量点位的量测。

在一可选实施方式中，方法还包括：在利用关键尺寸量测程式完成对待量测图形的量测之前，获取待量测图形与待量测图形对应的曝光图形之间的相似度指数；若相似度指数大于或者等于预设阈值，则不对待量测图形进行后续量测；若相似度指数小于预设阈值，则执行利用关键尺寸量测程式完成对待量测图形的量测。

第二方面，本申请实施例还提供一种图形量测装置，装置包括：平移处理模块，用于根据版图坐标系与晶圆坐标系之间的偏移量，对目标版图进行平移处理，获得平移后的目标版图；确定模块，用于从平移后的目标版图上确定一待量测图形；灰度处理模块，用于对待量测图形进行灰度处理，得到待量测图形对应的灰度图；生成模块，用于将灰度图作为量测模板并根据待量测图形在晶圆坐标系下的位置信息，生成关键尺寸量测程式；量测模块，用于通过目标版图对待处理晶圆进行曝光显影后，利用关键尺寸量测程式完成对待量测图形的量测。

在一可选实施方式中，偏移量包括横轴偏移量和纵轴偏移量，其中，平移处理模块，还用于：控制目标版图分别沿着横轴移动横轴偏移量以及沿着纵轴移动纵轴偏移量，得到平移后的目标版图。

在一可选实施方式中，目标版图包括多个量测图形，其中，确定模块，还用于：响应于针对目标量测图形执行的截取操作，将目标量测图形确定为待量测图形，或，将目标版图输入预先搭建的光学模型，将光学模型输出的目标量测图形确定为待量测图形，光学模型以进行光刻的光照条件以及待曝光晶圆对应的膜层信息作为模型参数进行搭建，用于预测目标版图上与实际曝光存在最小差异的量测图形。

第三方面，本申请实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，存储器存储有处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，处理器与存储器之间通过总线进行通信，机器可读指令被处理器运行时执行上述第一方面或第一方面中任一种可能的实施方式中的图形量测方法的步骤。

第四方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面或第一方面中任一种可能的实施方式中的图形量测方法的步骤。

本申请实施例提供的一种图形量测方法、装置、电子设备及存储介质，方法包括：根据版图坐标系与晶圆坐标系之间的偏移量，对目标版图进行平移处理，获得平移后的目标版图；从平移后的目标版图上确定一待量测图形；对待量测图形进行灰度处理，得到待量测图形对应的灰度图；将灰度图作为量测模板并根据待量测图形在晶圆坐标系下的位置信息，生成关键尺寸量测程式；通过目标版图对待处理晶圆进行曝光显影后，利用关键尺寸量测程式完成对待量测图形的量测。本申请通过提前建立关键尺寸的量测程式，节省量测时间，提高量测效率。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本申请实施例所提供的一种图形量测方法的流程图；

图2示出了本申请实施例提供的一待量测对应灰度图形的示意图；

图3示出了本申请实施例提供的一种待量测图形上一测量点位对应量测结果的示意图；

图4示出了本申请实施例所提供的一种图形量测装置的功能模块图；

图5示出了本申请实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中的附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请的一些实施例实现的操作。应当理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。

另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的全部其他实施例，都属于本申请保护的范围。

通常会通过扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)收集已曝光显影晶圆上的关键图形的SEM图片，并量测SEM图片上的特征尺寸，然后将特征尺寸与模板图形对应的特征尺寸进行对比，如果与模板图形差异过大将会导致量测失败。

具体的，在完成对晶圆的曝光显影后，需要依赖量测程式完成对已曝光晶圆的图形量测，量测程式至少包括量测模板，现有技术中，量测程式的建立首先需要在晶圆上使用光刻机进行曝光显影，然后将曝光显影后的晶圆放置到SEM机台上，令SEM机台对学习曝光晶圆上的图形，得到一张图形模板，在实际量测时，通过该图形模板与SEM机台寻找到的图形进行对比，得到量测结果。

也就是说，线上量测程式的建立需要以已曝光晶圆上的图形为基础，这样的话，就无法在光照及工艺条件准备好之前去提前建立量测程式，需要在完成对晶圆的曝光显影后再创建量测程式，即需要SEM机台对学习曝光晶圆上的图形，学习的过程时间可能会很长，这样会增加量测时间，降低了整体的量测效率。

基于此，本申请实施例提供了一种图形量测方法、装置、电子设备及存储介质，通过提前建立关键尺寸的量测程式，节省量测时间，提高量测效率，具体如下：

请参阅图1，图1示出了本申请实施例所提供的一种图形量测方法的流程图。如图1所示，本申请实施例提供的图形量测方法，包括以下步骤：

S100、根据版图坐标系与晶圆坐标系之间的偏移量，对目标版图进行平移处理，获得平移后的目标版图。

S200、从平移后的目标版图上确定一待量测图形。

S300、对待量测图形进行灰度处理，得到待量测图形对应的灰度图。

S400、将灰度图作为量测模板并根据待量测图形在晶圆坐标系下的位置信息，生成关键尺寸量测程式。

S500、通过目标版图对待处理晶圆进行曝光显影后，利用关键尺寸量测程式完成对待量测图形的量测。

在具体实施中，在步骤S100中，先确定版图坐标系与晶圆坐标系之间的偏移量，按照偏移量，对目标版图进行平移处理，使版图坐标系与晶圆坐标系保持一致，目标版图包括多个量测点位，在完成平移后，即将每个量测点位在版图坐标系下的坐标转换为了在晶圆坐标系下的坐标。

在步骤S200～步骤S500中，从平移后的目标版图中选取一待量测图形，并基于该待量测图形对应的灰度图和量测图形内预先定义的至少一个测量点位生成用于进行后续量测的关键尺寸量测程式，确定出关键尺寸量测程式之后，再对待处理晶圆进行曝光显影以及启动后续对特征尺寸的量测，请参阅图2，图2示出了本申请实施例提供的一待量测对应灰度图形的示意图。图2中，对于灰度图形A，其内部包含一测量点位a。

本申请中，对待量测图形进行灰度处理的目的在于忽略光线对图形的影响，确保后续量测的准确性。

本申请中，根据待量测图形在晶圆坐标系下的位置信息，将目标版图上的待量测图形作为量测的模板，提前建立线上的关键尺寸量测程式，节省量测时间，提高量测效率。

在一优选实施例中，偏移量包括横轴偏移量和纵轴偏移量，平移处理，包括：

控制目标版图分别沿着横轴移动横轴偏移量以及沿着纵轴移动纵轴偏移量，得到平移后的目标版图。

在一优选实施例中，关于横轴偏移量和纵轴偏移量通过以下方式确定：

针对版图坐标系中的每个测量点位：获取该测量点位在版图坐标系下的版图坐标和在晶圆坐标系下的晶圆坐标，版图坐标包括版图横坐标和版图纵坐标，晶圆坐标包括晶圆横坐标和晶圆纵坐标，将该测量点位对应的晶圆横坐标与版图横坐标之间的差值，确定为该测量点位对应的横坐标偏移量，将该测量点位对应的晶圆纵坐标与版图纵坐标之间的差值，确定为该测量点位对应的纵坐标偏移量，将目标版图中全部测量点位对应的横坐标偏移量之间的均值确定为横轴偏移量，将目标版图中全部测量点位对应的纵坐标偏移量之间的均值确定为纵轴偏移量。

具体的，表1为每个测量点位对应的坐标偏移量确定表

表1

如表1所示的测量点位1，其对应的版图坐标为(13492.66，14809.142)，晶圆坐标为(13462.66，14779.142)，可确定出测量点位1对应的横坐标偏移量为13462.66-13492.66＝-30，测量点位1对应的纵坐标偏移量为14779.142-13462.66＝-30，即测量点位1对应的坐标偏移量为(-30，-30)，表示目标版图横轴或纵轴需要平移-30个单位长度使测量点位1的版图横坐标转换为对应的晶圆横坐标或晶圆纵坐标。

在另一优选实施例中，除上述方式外，还可以通过以下方式确定横轴偏移量和纵轴偏移量：

从目标版图对应的多个测量点为中，随机选取一目标点位，确定该目标点位对应的晶圆坐标和版图坐标，将该目标点位对应的晶圆横坐标与版图横坐标之间的差值确定为目标版图对应的横轴偏移量，将该目标点位对应的晶圆纵坐标与版图纵坐标之间的差值确定为目标版图对应的纵轴偏移量。

目标版图包括多个量测图形，每个量测图形包括至少一个测量点位。

在一优选实施例中，从平移后的目标版图上确定一待量测图形，包括：

响应于针对目标量测图形执行的截取操作，将目标量测图形确定为待量测图形，或，将目标版图输入预先搭建的光学模型，将光学模型输出的目标量测图形确定为待量测图形，光学模型以进行光刻的光照条件以及待曝光晶圆对应的膜层信息作为模型参数进行搭建，用于预测目标版图上与实际曝光存在最小差异的量测图形。

本申请中，用户可根据目标版图对应的复杂度选用不同的方式确定待量测图形，具体的，当目标版图上的多个量测图形比较简单时，可直接在目标版图截取出目标量测图形作为待量测图形，当目标版图上的多个量测图形比较复杂时，可将目标版图输入预先搭建的光学模型，以通过光学模型确定出待量测图形。

具体的，对于一些较为复杂的版图，当晶圆上的图形与版图差异较大时，会导致量测的失败，这种情况下，可以至少根据进行光刻所需的光照条件及晶圆对应的膜层信息创建一光学模型，膜层信息至少包括各种膜层的堆叠、厚度以及反射率和消光系数，将该光学模型模拟出的量测图形作为待量测模型。

待量测图形包括至少一个测量点位，位置信息包括每个测量点位在晶圆坐标系下的坐标信息。

在一优选实施例中，利用关键尺寸量测程式完成对待量测图形的量测，包括：

针对每个测量点位：获取该测量点位在量测模板上对应的模板关键尺寸，控制扫描电子显微镜按照该测量点位对应的坐标信息移动至该测量点位，通过SEM机台确定该测量点位对应的实际关键尺寸，将该测量点位对应的实际关键尺寸与该测量点位对应的模板关键尺寸进行比对，获取比对结果，完成对该测量点位的量测。

在另一优选实施例中，方法还包括：在利用关键尺寸量测程式完成对待量测图形的量测之前，获取待量测图形与待量测图形对应的曝光图形之间的相似度指数，若相似度指数大于或者等于预设阈值，则不对待量测图形进行后续量测，若相似度指数小于预设阈值，则执行利用关键尺寸量测程式完成对待量测图形的量测。

具体的，本申请在利用关键尺寸量测程式完成对待量测图形的量测之前，可以通过图像处理算法确定待量测图形与待量测图形对应的曝光图形之间的相似度指数，在相似度指数比较大的情况下认为曝光失败，直接放弃执行后续量测过程，例如，当曝光图形中明显存在条纹丢失，则认为对待处理晶圆的光刻失败，这种情况下即使执行量测，不仅浪费资源，且测量结果也不准确。

另一方面，在相似度指数小于预设阈值，即可正常执行对每个测量点位的量测及比对过程，在比对结果一致的情况下，即可获取并在待量测图形上显示量测结果。

请参阅图3，图3示出了本申请实施例提供的一种待量测图形上一测量点位对应量测结果的示意图。如图3所示，对测量点位a，在待量测图形B上标注其所对应的特征尺寸为84.8单位长度。

基于同一申请构思，本申请实施例中还提供了与上述实施例提供的图形量测法对应的图形量测装置，由于本申请实施例中的装置解决问题的原理与本申请上述实施例的图形量测方法相似，因此装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

请参阅图4，图4示出了本申请实施例提供的一种图形量测装置的功能模块图。如图4所示，装置包括：

平移处理模块600，用于根据版图坐标系与晶圆坐标系之间的偏移量，对目标版图进行平移处理，获得平移后的目标版图；

确定模块610，用于从平移后的目标版图上确定一待量测图形；

灰度处理模块620，用于对待量测图形进行灰度处理，得到待量测图形对应的灰度图；

生成模块630，用于将灰度图作为量测模板并根据待量测图形在晶圆坐标系下的位置信息，生成关键尺寸量测程式；

量测模块640，用于通过目标版图对待处理晶圆进行曝光显影后，利用关键尺寸量测程式完成对待量测图形的量测。

优选的，偏移量包括横轴偏移量和纵轴偏移量，其中，平移处理模块，还用于：控制目标版图分别沿着横轴移动横轴偏移量以及沿着纵轴移动纵轴偏移量，得到平移后的目标版图。

优选的，目标版图包括多个量测图形，其中，确定模块，还用于：响应于针对目标量测图形执行的截取操作，将目标量测图形确定为待量测图形，或，将目标版图输入预先搭建的光学模型，将光学模型输出的目标量测图形确定为待量测图形，光学模型以进行光刻的光照条件以及待曝光晶圆对应的膜层信息作为模型参数进行搭建，用于预测目标版图上与实际曝光存在最小差异的量测图形。

基于同一申请构思，请参阅图5，图5示出了本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。电子设备700包括：处理器710、存储器720和总线730，存储器720存储有处理器710可执行的机器可读指令，当电子设备700运行时，处理器710与存储器720之间通过总线730进行通信，机器可读指令被处理器710运行时执行如上述实施例中任一提供的图形量测方法的步骤。

基于同一申请构思，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述实施例提供的图形量测方法的步骤。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。在本申请所提供的几个实施例中，应所述理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者所述技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，所述计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。