CN110491797B - 线宽测量方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种线宽测量方法及设备，通过获取待测图像和预设的图形模板，其中，所述待测图像是以扫描电子显微镜对待测半导体表面拍摄的图像，具有较高的清晰度；然后在所述待测图像中，确定与预设的图形模板匹配的基准图像；根据所述基准图像的位置，确定待测目标所在的测量区域，从而对待测目标进行了区域定位，具有较高的定位准确性，也提高了线宽测量的精准性；最后根据所述测量区域中像素点的灰阶值，确定所述待测目标的线宽信息，从而自动识别待测目标的线宽信息，提高了线宽测量的效率和可靠性。

Description

线宽测量方法及设备
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种线宽测量方法及设备。
背景技术
随着半导体集成电路技术的不断发展，器件集成度不断提高，半导体器件特征尺寸不断缩小。与此同时，器件尺寸的缩小对半导体器件及电路性能提出了更高的要求。常规半导体器件通常是采用光刻、刻蚀、沉积、化学机械抛光等半导体工艺将预设结构图案化转移至半导体衬底表面，完成半导体结构的制备，以实现基本的器件功能。而在半导体加工工艺过程中，通常需要测量器件表面形成的带线或其他图案的宽度，尤其是关键尺寸，以确定其是否符合工艺的要求，从而保证器件的性能。例如，对于晶体管的栅极、存储器中的字线和位线、电路板的导孔等结构，在形成相应的图案后，需要对其宽度进行测量。对于半导体器件而言，图案化转移的质量是半导体器件性能考量的重要指标之一。
发明内容
本发明提供一种线宽测量方法及设备，提高了对半导体表面进行线宽测量的可靠性。
本发明的第一方面，提供了一种线宽测量方法，包括：
获取待测图像和预设的图形模板，其中，所述待测图像是以扫描电子显微镜对待测半导体表面拍摄的图像；
在所述待测图像中，确定与预设的图形模板匹配的基准图像；
根据所述基准图像的位置，确定待测目标所在的测量区域；
根据所述测量区域中像素点的灰阶值，确定所述待测目标的线宽信息。
可选地，所述根据所述测量区域中像素点的灰阶值，确定所述待测目标的线宽信息，包括：
在所述测量区域中，获取各像素点在第一方向上的灰阶值；
根据所述各像素点在第一方向上的灰阶值，获取所述各像素点在第一方向上的灰阶梯度波形；
根据所述灰阶梯度的波形峰值对应的像素点，确定待测目标的边界；
根据所述待测目标的边界，确定所述待测目标的线宽。
可选地，所述根据所述待测目标的边界，确定所述待测目标的线宽，包括：
根据所述待测目标的边界，确定所述待测目标为带线部件；
根据所述灰阶梯度波形，确定所述带线部件的边界顶部、边界底部以及边界倾斜角；
确定所述带线部件的顶部线宽、底部线宽和/或倾斜角线宽，其中，所述顶部线宽是相对的两边界的边界顶部之间的距离，所述底部线宽是相对的两边界的边界底部之间的距离，所述倾斜角线宽是所述边界的边界顶部与边界底部之间的距离。
可选地，所述根据所述待测目标的边界，确定所述待测目标的线宽，包括：
若确定所述待测目标的边界为椭圆形，则确定所述待测目标为椭圆部件；
在所述椭圆形的区域内，获取平行第二方向的多个弦，其中，所述第二方向为所述椭圆部件的长轴或短轴的延伸方向；
将所述多个弦中长度最大的弦确定为第一类弦，并将与所述第一类弦的中垂线重合的弦确定为第二类弦；
对所述第一类弦与所述第二类弦进行比较，将长度更大的弦确定为所述椭圆部件的长轴，并将长度更小的弦确定为所述椭圆部件的短轴；
获取所述长轴和所述短轴的线宽。
可选地，所述根据所述待测目标的边界，确定所述待测目标的线宽，包括：
若确定所述待测目标的边界为椭圆形，则确定所述待测目标为椭圆部件；
在所述椭圆形的区域内，确定所述椭圆部件的第三类弦和第四类弦，其中，所述第三类弦平行于所述待测图像的列方向，所述第四类弦平行与所述待测图像的行方向；
对长度最大的所述第三类弦与长度最大的所述第四类弦进行比较，将长度更大的弦确定为所述椭圆部件的长轴，并将长度更小的弦确定为所述椭圆部件的短轴；
获取所述长轴和所述短轴的线宽。
可选地，所述第一方向与所述待测图像的列方向或行方向一致。
可选地，所述测量区域为宽方向与所述待测图像的行方向一致、长方向与所述待测图像的列方向一致的矩形区域；
所述根据所述各像素点在第一方向上的灰阶值，获取所述各像素点在第一方向上的灰阶梯度波形，包括：
根据所述各像素点在所述矩形区域的长方向或宽方向上的灰阶值，获取所述各像素点在第一方向上的灰阶梯度波形。
可选地，所述待测目标为圆形部件；
所述根据所述测量区域中像素点的灰阶值，确定所述待测目标的线宽信息，包括：
将所述测量区域的中心点像素或所述测量区域中预设的圆内像素点，确定为初始像素点；
将所述初始像素点的灰阶值，确定为初始灰阶值；
根据所述初始灰阶值，确定像素点灰阶范围；
获取包含所述初始像素点、且灰阶值满足所述像素点灰阶范围的多个连续像素点；
根据所述多个连续像素点的面积和，确定所述圆形部件的直径线宽。
可选地，所述待测目标为圆形部件；
所述根据所述测量区域中像素点的灰阶值，确定所述待测目标的线宽信息，包括：
将所述测量区域的中心点像素或所述测量区域中预设的圆内像素点，确定为初始像素点；
确定多条穿过所述初始像素点的直线；
根据各所述直线上各像素点对应的灰阶梯度波形，确定各所述直线对应的圆内弦长；
将最大的所述圆内弦长，确定为所述圆形部件的直径线宽。
可选地，获取所述预设的图形模板之前，还包括：
获取标定样品的标定图像，所述标定图像是以扫描电子显微镜对标定样品表面拍摄的图像，所述标定样品和所述待测半导体为同款产品；
在标定图像中选取一个或多个局部图案作为所述图形模板；
根据用户在所述标定图像中选定的测量区域，获取与所述图形模板对应的测量区域与所述图像模板之间的固定相对位置。
本发明的第二方面，提供了一种设备，包括：存储器、处理器以及计算机程序，所述计算机程序存储在所述存储器中，所述处理器运行所述计算机程序执行本发明第一方面及第一方面各种可能设计的任一所述的线宽测量方法。
本发明实施例的第三方面，提供一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现本发明第一方面及第一方面各种可能设计的所述线宽测量方法。
本发明公开了一种线宽测量方法及设备，通过获取待测图像和预设的图形模板，其中，所述待测图像是以扫描电子显微镜对待测半导体表面拍摄的图像，具有较高的清晰度；然后在所述待测图像中，确定与预设的图形模板匹配的基准图像；根据所述基准图像的位置，确定待测目标所在的测量区域，从而对待测目标进行了区域定位，具有较高的定位准确性，也提高了线宽测量的精准性；最后根据所述测量区域中像素点的灰阶值，确定所述待测目标的线宽信息，从而自动识别待测目标的线宽信息，提高了线宽测量的效率和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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是本发明实施例提供的一种线宽测量方法流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种图形模板和待测目标的固定相对位置示例；
图3是本发明实施例提供的一种带线部件的测量区域图像；
图4是本发明实施例提供的一种圆形部件的测量区域图像；
图5是本发明实施例提供的一种椭圆部件的测量区域图像；
图6是图1中步骤S104的一种可选的实现流程示意图；
图7是本发明实施例提供的一种灰阶梯度波形示例；
图8是本发明实施例提供的一种待测量的带线部件的截面示意图；
图9是本发明实施例提供的一种边界底部线宽测量示例；
图10是本发明实施例提供的一种倾斜角线宽测量示例；
图11是本发明实施例提供的一种椭圆部件线宽测量的示例；
图12是本发明实施例提供的一种确定初始像素点的示例；
图13是本发明实施例提供的一种获取到的多个连续像素点的示例；
图14是本发明实施例提供的一种寻找直径所在圆内弦的示例；
图15是本发明提供的一种线宽测量装置结构示意图；
图16是本发明提供的另一种线宽测量装置结构示意图；
图17是本发明实施例提供的一种设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。“A、B和C”是指A、B、C三者都包括；“A、B或C”是指A、B、C三者之一；“A、B和/或C”是指包括A、B、C三者中任1个或任2个或3个。
应当理解，在本发明中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，为开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”和“具有但不限定于”。例如，包含了一系列单元的***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终以相同或类似的标号表示相同或类似的组件或具有相同或类似功能的组件。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
现有的线宽测量通常采用全自动光学测量设备进行测量或者人工进行扫描电子显微镜(Scan Electron Microscope，简称：SEM)的测量。全自动光学测量设备通过对半导体表面图案的光学拍摄，获取放大倍率在2x～100x的光学图案。SEM通过发出电子束与半导体表面发生作用，可将传导能带的电子轰击出，被轰击出的电子为二次电子，根据二次电子产生的数量会受到半导体表面图案起伏状况影响的原理，用二次电子影像就可以观察出半导体表面图案的形貌特征及尺寸的大小。
然而，现有的光学线宽测量设备所拍图片只能看到模糊轮廓，且受外界光线强度及LTPS膜层颜色差异影响较大，无法精准测量到图形实际边界。现有的SEM测量方法依赖操作人员的测量经验，操作复杂且受人为误差影响较大。可见，现有的线宽测量方法存在可靠性不够高的问题。
为了解决现有技术中存在的线宽测量不可靠的问题，本发明公开了一种线宽测量方法，通过预设的图形模板对SEM图形中的待测目标进行定位，具有较高的定位准确性，自动识别待测目标的线宽信息，提高了线宽测量的效率和可靠性。通过采用本发明各实施例提供的线宽测量方法，可实现SEM在线自动高精度线宽测量，提高产线线宽管控精度，提升良率。而且，还可实现SEM在线圆直径、椭圆轴长自动计算和高精度测量，降低人员参与判断直径、轴长因素，提高测量准确度。
参见图1，是本发明实施例提供的一种线宽测量方法流程示意图。图1所示方法的执行主体可以是线宽测量装置，该装置可以是硬件和/或软件。图1所示的方法包括步骤S101至步骤S104，具体如下：
S101，获取待测图像和预设的图形模板，其中，所述待测图像是以扫描电子显微镜对待测半导体表面拍摄的图像。
待测图像例如是利用SEM对圆晶、薄膜晶体管或者LTPS部件等试样表面，拍摄得到的图像。扫描电子显微镜(SEM)是用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成像。SEM成像最主要的成像信号是二次电子。由电子枪发射微细电子束，在扫描线圈驱动下，于试样表面按一定时间、空间顺序作栅网式扫描。聚焦电子束与试样相互作用产生二次电子发射，二次电子发射量随试样表面形貌而变化。二次电子信号被探测器收集转换成电讯号，经视频放大后输入到显像管栅极，调制与入射电子束同步扫描的显像管亮度，得到反映试样表面形貌的二次电子图像。用扫描电子显微镜拍摄得到的半导体表面图像是具有较高清晰度的灰阶图像，利于对图像中线宽相关特征的准确识别。
在步骤S101之前，还可以预先执行对图形模板进行预设置的步骤。在实际生产中，批量产出的多个产品具有相近的表面图案，可以是取一产品作为标定样品，用标定样品来设置图形模板。例如，以获取待测图像相同的方式获取标定样品的标定图像，然后在标定图像中将一个或多个局部图案，作为图形模板。其中，该一个或多个局部图案可以是人为选定的，也可以是根据预先设定的识别特征自动识别得到的。然后根据用户在标定图像中选定的测量区域，获取与所述图形模板对应的测量区域与所述图像模板之间的固定相对位置。其中，预设的图形模板可以是对半导体表面拍摄的标定图像中，具有较明显识别特征的局部图案。参见图2，是本发明实施例提供的一种图形模板和待测目标的固定相对位置示例。如图2所示的图形模板M指示的局部图案，例如可以是标定图像上较为明显、容易在图形上与其他结构图案相区别的图案。本实施例中，图形模板是用于在对其他产品拍摄的待测图像中确定定位基准，且每个图形模板至少具有一个测量区域，因此每个图形模板都用于对待测图像中至少一个待测目标的位置进行定位。例如，在上述确定图形模板的过程中，就确定好了标定图象中图形模板，与需要做线宽测量的测量区域之间的固定相对位置，从而在实际测量时，以识别到的图形模板的位置确定定位基准，进而确定需要做线宽测量的待测目标所在的测量区域。继续参见图2，确定所述图形模板与待测目标(需要做线宽测量的图案)之间的相对位置关系的步骤包括：计算图形模板M的中心点位置O，然后将与O点具有固定相对位置的矩形区域abdc作为框选的测量区域。测量区域中框出了需要进行线宽测量的待测目标。应当理解地，这里的测量区域以矩形作为示例。矩形可保证框选出的测量区域两边界测量宽度的一致性。而上述与O点具有固定相对位置，可以理解为，如图2所示的L为过O点的行方向线，abdc为矩形测量区域，abdc四个顶点到O点的距离分别为d1、d2、d3、d4，以及Oa、Ob、Oc、Od线段分别与L的夹角∠a、∠b、∠c、∠d。通过记录固定参数d1、d2、d3、d4、∠a、∠b、∠c、∠d，就确定了图像模板M与矩形测量区域abdc之间的固定相对位置。在O点结合固定参数d1、d2、d3、d4、∠a、∠b、∠c、∠d，就可以得到在O点固定相对位置上的矩形测量区域abdc。
S102，在所述待测图像中，确定与预设的图形模板匹配的基准图像。
例如，可以是通过图像特征识别的方式或者是窗口滑动匹配等图像匹配方式，在待测图像中查找能够与图形模板相匹配的图像作为基准图像。
在一些实施例中，如果拍摄到的待测图像中有多个轮廓与图形模板类似的图像，可以是将其中与图形模板最接近的一个作为基准图像，也可以将匹配程度高于预设匹配阈值的图像作为基准图像。
这里图形模板并不局限与图2所示的单个图形，还可以是多个具有特定形状、以特定相对位置排列的图形组合。例如以三角形排列的三个正方形图形组合。以图形组合的形式作为图形模板可以在单个图像轮廓区别度不够明显的情况下，提高图形模板的区别性，进而提高基准图像的匹配准确性。
S103，根据所述基准图像的位置，确定待测目标所在的测量区域。
利用图形模板对应的固定相对位置，可以在基准图像周围，确定出测量区域，例如参见图2所示的矩形测量区域abdc。测量区域用于框出需要进行线宽测量的待测目标的位置。可选地，测量区域中仅包括待测目标，不包括其他不需要进行线宽测量而可能形成干扰的部件图像。参见图3，是本发明实施例提供的一种带线部件的测量区域图像。参见图4，是本发明实施例提供的一种圆形部件的测量区域图像。参见图5，是本发明实施例提供的一种椭圆部件的测量区域图像。可以直接对图3至图5所示的测量区域abdc内图像，进行待测目标边界的识别，从而得到所需测量的线宽。
S104，根据所述测量区域中像素点的灰阶值，确定所述待测目标的线宽信息。
由于灰阶值变化明显的位置通常是起伏变化较大的位置，因此，通过对测量区域中像素点的灰阶值变化情况的分析，根据灰阶值变化明显特征对应的像素点，可以识别到待测目标的边界，进而以边界的长度、两边界之间距离等，来确定出待测目标的线宽信息。具体可以参见后续对不同类型部件的线宽测量示例。
本实施例提供的一种线宽测量方法，通过获取待测图像和预设的图形模板，其中，所述待测图像是以扫描电子显微镜对待测半导体表面拍摄的图像，具有较高的清晰度；然后在所述待测图像中，确定与预设的图形模板匹配的基准图像；根据所述基准图像的位置，确定待测目标所在的测量区域，从而对待测目标进行了区域定位，具有较高的定位准确性，也提高了线宽测量的精准性；最后根据所述测量区域中像素点的灰阶值，确定所述待测目标的线宽信息，从而自动识别待测目标的线宽信息，提高了线宽测量的效率和可靠性。
上述实施例通过在SEM图像中抓取基准图像，以该基准图像为基准，对固定相对距离位置进行待测目标的定位，从而可以对待测目标进行带线宽度、孔径、轴长等关键尺寸的测量，达到了线宽自动测量的目的。下面结合图6至14和具体实施例，对上述实施例中步骤S104(根据所述测量区域中像素点的灰阶值，确定所述待测目标的线宽信息)中对带线部件、椭圆部件、圆形部件确定线宽信息的一些可选的实现方式进行介绍。
参见图6，是图1中步骤S104的一种可选的实现流程示意图。图6所示流程可以用于对带线部件和椭圆部件的线宽测量中，通过灰阶峰值快速确定待测目标的边界，提高测量准确性。图6所示的方法包括步骤S201至步骤S204。
S201，在所述测量区域中，获取各像素点在第一方向上的灰阶值。
所述第一方向可以是与所述待测图像的列方向或行方向一致。待测图像的列方向和行方向，可以理解为是圆晶或半导体表面的列方向和行方向。作为待测目标的带线部件的延伸方向、或者椭圆部件的长轴方向，通常是设置在该列方向或者行方向。由此，通过沿第一方向获取灰阶值，而与列方向或行方向对准，有利于对待测目标定位，避免了位置不对准的偏移误差。
在一些实现方式中，上述第一方向可以是根据待测图像的行列方向来确定的，也可以是根据测量区域来确定的。例如，测量区域为宽方向与所述待测图像的行方向一致、长方向与所述待测图像的列方向一致的矩形区域，那么可以以测量区域的长方向或宽方向，作为第一方向。
在本实施例的各种实现方式中，第一方向可以是根据灰阶值的变化程度来确定的，例如对带线部件进行线宽测量的实施例中，可以对行方向和列方向分别获取各像素点的灰阶值，将灰阶值变化较大的方向，作为第一方向。
S202，根据所述各像素点在第一方向上的灰阶值，获取所述各像素点在第一方向上的灰阶梯度波形。
参见图7，是本发明实施例提供的一种灰阶梯度波形示例。例如，图7是对图2所示测量区域abdc中ac方向或bd方向的像素点取灰阶值，而得到的灰阶梯度波形。图7所示的波形两侧平坦且低于中段，表示靠近ab和dc的位置灰阶值几乎不变。图7所示的两个明显的突起形状则表示在待测目标的边界出现了较大的灰阶变化。这两个突起具有一定宽度，表示待测目标边界的刻蚀工艺存在倾斜角(Tape角)。参见图8，是本发明实施例提供的一种待测量的带线部件的截面示意图。从图8中可以看出，由于工艺存在倾斜角的缘故，该带线部件的边界在SEM图中是有一定宽度的，即倾斜角的宽度d倾，且需要测量顶部边界的线宽d顶和底部边界的线宽d底。继续参见图7，在两个突起之间的波形仍存在小幅度的波动，表明带线部件表面可能存在不平整而导致灰阶变化，在本实施例中可以忽略不计。
在以测量区域的长或宽方向确定第一方向的实现方式中，本步骤可以是根据所述各像素点在所述矩形区域的长方向或宽方向上的灰阶值，获取所述各像素点在第一方向上的灰阶梯度波形。依据测量区域的长宽方向直接对测量区域内的待测目标进行测量，提高了测量准确性。
S203，根据所述灰阶梯度的波形峰值对应的像素点，确定待测目标的边界。
S204，根据所述待测目标的边界，确定所述待测目标的线宽。
对于不同的部件，其测量的线宽不同，例如，带线部件的线宽测量需要对其带线宽度进行测量，而椭圆部件的线宽测量则需要对其长轴、短轴的长度进行测量，因而在根据待测目标的边界确定线宽的方式上也存在差异。下面结合图7至图10对带线部件的线宽测量进行举例，结合图11对椭圆部件的线宽测量进行举例。
在一些带线部件的线宽测量实施例中，带线部件例如可以是信号线路、电源线路、矩形刻蚀凹槽、矩形的支撑突起、矩阵线路等。假设线宽测量装置是可以对多种类型部件进行测量的，那么可以先根据所述待测目标的边界，确定所述待测目标为带线部件。然后可以切换至带线部件测量模式。在带线部件测量模式下，需要对两条相对的边界进行定位，从而测定这两条边界之间的距离，作为线宽。但由于刻蚀工艺存在倾斜角，因此形成的带线部件在其截面上，如图8所示，通常为梯形。需要分别对带线部件的顶部和底部进行线宽测量，还需要确定倾斜角线宽。具体地，可以根据所述灰阶梯度波形，确定所述带线部件的边界顶部、边界底部以及边界倾斜角。然后确定所述带线部件的顶部线宽、底部线宽和/或倾斜角线宽，其中，所述顶部线宽是相对的两边界的边界顶部之间的距离，所述底部线宽是相对的两边界的边界底部之间的距离，所述倾斜角线宽是所述边界的边界顶部与边界底部之间水平方向的距离。继续参见图7，其中示出了一种根据灰阶梯度波形对顶部线宽进行确定的示例，在波形峰值和从峰值向内的第一个波谷之间，按照预设的比值确定一灰阶梯度，对应边界顶部的像素点。两侧边界顶部之间距为带线部件的顶部线宽。参见图9，是本发明实施例提供的一种边界底部线宽测量示例。在波形峰值和从峰值向外的第一个波谷之前，按照预设的比值确定一灰阶梯度，对应边界底部的像素点。两侧边界底部之间距为带线部件的底部线宽。参见图10，是本发明实施例提供的一种倾斜角线宽测量示例。在波形峰值两侧波谷之间，按照预设的比值确定一灰阶梯度，对应倾斜角的像素点。单侧边界倾斜角的宽度距离为带线部件的倾斜角线宽。本实施例根据灰阶梯度确定边界顶部、边界底部以及边界倾斜角，从而提高了对顶部线宽、底部线宽和倾斜角线宽的测量准确性。
在一些椭圆部件的线宽测量实施例中，椭圆部件例如可以是椭圆形刻蚀通孔、椭圆形凹槽、椭圆形支撑部件等椭圆图形部件。假设线宽测量装置是可以对多种类型部件进行测量的，那么若确定所述待测目标的边界为椭圆形，则确定所述待测目标为椭圆部件，可以切换至椭圆部件测量模式。在椭圆部件测量模式下，需要对椭圆部件的长轴、短轴的线宽进行测量。参见图11，是本发明实施例提供的一种椭圆部件线宽测量的示例。下面从两种测量方式对椭圆部件的线宽测量进行举例。
在一些实施例中，在半导体表面设置的椭圆部件，其长轴通常沿行方向或列方向设置的，因此可以先确定椭圆的一个轴，再以等分垂直关系确定另一轴，从而提高椭圆部件线宽测量的测量效率。例如，可以在所述椭圆形的区域内，获取平行第二方向的多个弦，其中，所述第二方向为所述椭圆部件的长轴或短轴的延伸方向。将所述多个弦中长度最大的弦确定为第一类弦，并将与所述第一类弦的中垂线重合的弦确定为第二类弦。可以理解为，可以计算所有平行于第二方向的弦的长度，最长的弦即为长轴或短轴。对所述第一类弦与所述第二类弦进行比较，将长度更大的弦确定为所述椭圆部件的长轴，并将长度更小的弦确定为所述椭圆部件的短轴。获取所述长轴和所述短轴的线宽。本实施例中利用了长轴和短轴相互为中垂线的几何关系，省去了其中一轴的大量比较测量过程，提高了对椭圆部件线宽测量的效率。
在另一些实施例中，在半导体表面设置的椭圆部件，其长轴通常沿行方向或列方向设置的，因此可以在这两个方向分别寻找长度最大的弦，从而准确获取到长轴和短轴的线宽。例如，在所述椭圆形的区域内，确定所述椭圆部件的第三类弦和第四类弦，其中，所述第三类弦平行于所述待测图像的列方向，所述第四类弦平行与所述待测图像的行方向。对长度最大的所述第三类弦与长度最大的所述第四类弦进行比较，将长度更大的弦确定为所述椭圆部件的长轴，并将长度更小的弦确定为所述椭圆部件的短轴。最后获取所述长轴和所述短轴的线宽。具体实现过程中，还可以理解为，椭圆内每个像素点在行方向和列方向分别确定一条弦，计算经过椭圆内部每个像素点的这两条弦的弦长，对比所有点的弦长值。若通过某个像素点的两个弦长都为最大值，则该点即为椭圆圆心，相应的两个弦即为椭圆的长轴和短轴，弦长即为所需测量的长轴和短轴的值。在实际生产中，假如椭圆部件形状不规则，没有取到像素点满足两个弦长都为最大值时，或者是取到多个最大弦长时，可取满足两个弦长排序都在前几位的像素点的弦长取平均值，或者是对多个长度最大的所述第三类弦的长度取平均值，对多个长度最大的所述第四类弦的长度取平均值，以平均值作为最后的长轴、短轴线宽。
对上述实施例中步骤S104(根据所述测量区域中像素点的灰阶值，确定所述待测目标的线宽信息)中，在一些圆形部件的线宽测量实施例中，圆部件例如可以是圆形刻蚀通孔、圆形凹槽、圆形支撑部件等圆形图形部件。对圆形部件确定线宽信息的一些可选的实现方式，下面结合附图进行举例说明。
在一些对圆形部件线宽测量的实施例中，按照图1所示的流程，先以图形模板对SEM图像进行模板匹配，确定基准图像的位置。其中，基准图像的位置可以是图形模板的中心点O为例。然后可以是如图1所示实施例中，对固定相对位置的测量区域abdc选取中心像素点为圆内一点O1，也可以是图形模板的固定相对位置预设为一圆内像素点O1，保证由图形模板确定的O1是在圆形部件的像素点之内。参见图12，是本发明实施例提供的一种确定初始像素点的示例。例如，线宽测量装置可以将所述测量区域的中心点像素或所述测量区域中预设的圆内像素点(与行方向夹角a)，确定为初始像素点。将所述初始像素点的灰阶值，确定为初始灰阶值。然后以该初始像素点为分散点向周围扩展获取连续像素点的灰阶值。根据所述初始灰阶值，确定像素点灰阶范围。例如初始灰阶值为200，那么可以将像素点灰阶范围确定为180-220，用以识别是否为圆形部件圆内的像素点。而在圆形部件圆边界上的像素点因形状变化而具有较大的灰阶改变。可选地，边界像素点的灰阶值不应包含在上述像素点灰阶范围之内。参见图13，是本发明实施例提供的一种获取到的多个连续像素点的示例。图13中每个格子为一个像素点示例。线宽测量装置获取包含所述初始像素点、且灰阶值满足所述像素点灰阶范围的多个连续像素点。满足与初始像素点连续、灰阶值在像素点灰阶范围之内这两个条件的像素点，就可以确认为是圆形部件的像素点。根据所述多个连续像素点的面积和，确定所述圆形部件的直径线宽。通过圆面积与直径的几何关系，可以准确计算出直径的线宽，即直径线宽为圆面积除以π。利用像素点面积和计算圆形部件直径线宽，提高了测量效率。
在另一些对圆形部件线宽测量的实施例中，同样按照上述实施例的方式，将所述测量区域的中心点像素或所述测量区域中预设的圆内像素点，确定为初始像素点。然后可以参见图14，是本发明实施例提供的一种寻找直径所在圆内弦的示例。如图14所示，可以以初始像素点为原点向外发射多条直线(d1、d2、d3、d4、d5、d6......dn-1、dn)，确定多条穿过所述初始像素点的直线。根据各所述直线上各像素点对应的灰阶梯度波形，确定各所述直线对应的圆内弦长。例如，可以将各所述直线上灰阶梯度的波形峰值对应像素点之间的距离，确定为所述直线对应的圆内弦长。也可以如上述带线部件的线宽测量实施例中，在峰值和峰值向内第一个波谷对应的像素点之间确定圆内弦的端点，从而得到圆内弦长。将最大的所述圆内弦长，确定为所述圆形部件的直径线宽。本实施例通过对多条圆内弦长的比对，确定直径线宽，提高了圆形部件线宽测量的准确性。
参加图15，是本发明提供的一种线宽测量装置结构示意图。在图15所示的线宽测量装置150中，具体包括：
获取模块151，用于获取待测图像和预设的图形模板，其中，所述待测图像是以扫描电子显微镜对待测半导体表面拍摄的图像。
匹配模块152，用于在所述待测图像中，确定与预设的图形模板匹配的基准图像。
定位模块153，用于根据所述基准图像的位置，确定待测目标所在的测量区域。
识别模块154，用于根据所述测量区域中像素点的灰阶值，确定所述待测目标的线宽信息。
图15所示实施例的线宽测量装置对应地可用于执行图1所示方法实施例中的步骤，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
在一些实施例中，参加图16，是本发明提供的另一种线宽测量装置结构示意图。如图16所示，识别模块154包括：
灰阶提取模块1541，用于在所述测量区域中，获取各像素点在第一方向上的灰阶值。
波形生成模块1542，用于根据所述各像素点在第一方向上的灰阶值，获取所述各像素点在第一方向上的灰阶梯度波形。
边界识别模块1543，用于根据所述灰阶梯度的波形峰值对应的像素点，确定待测目标的边界。
测距模块1544，用于根据所述待测目标的边界，确定所述待测目标的线宽。
在一些实施例中，测距模块1544，用于根据所述待测目标的边界，确定所述待测目标为带线部件；根据所述灰阶梯度波形，确定所述带线部件的边界顶部、边界底部以及边界倾斜角；确定所述带线部件的顶部线宽、底部线宽和/或倾斜角线宽，其中，所述顶部线宽是相对的两边界的边界顶部之间的距离，所述底部线宽是相对的两边界的边界底部之间的距离，所述倾斜角线宽是所述边界的边界顶部与边界底部之间的距离。
在一些实施例中，测距模块1544，用于若确定所述待测目标的边界为椭圆形，则确定所述待测目标为椭圆部件；在所述椭圆形的区域内，获取平行第二方向的多个弦，其中，所述第二方向为所述椭圆部件的长轴或短轴的延伸方向；将所述多个弦中长度最大的弦确定为第一类弦，并将与所述第一类弦的中垂线重合的弦确定为第二类弦；对所述第一类弦与所述第二类弦进行比较，将长度更大的弦确定为所述椭圆部件的长轴，并将长度更小的弦确定为所述椭圆部件的短轴；获取所述长轴和所述短轴的线宽。
在一些实施例中，测距模块1544，用于若确定所述待测目标的边界为椭圆形，则确定所述待测目标为椭圆部件；在所述椭圆形的区域内，确定所述椭圆部件的第三类弦和第四类弦，其中，所述第三类弦平行于所述待测图像的列方向，所述第四类弦平行与所述待测图像的行方向；对长度最大的所述第三类弦与长度最大的所述第四类弦进行比较，将长度更大的弦确定为所述椭圆部件的长轴，并将长度更小的弦确定为所述椭圆部件的短轴；获取所述长轴和所述短轴的线宽。
在一些实施例中，所述第一方向与所述待测图像的列方向或行方向一致。
在一些实施例中，所述测量区域为宽方向与所述待测图像的行方向一致、长方向与所述待测图像的列方向一致的矩形区域。
相应地，波形生成模块1542，用于根据所述各像素点在所述矩形区域的长方向或宽方向上的灰阶值，获取所述各像素点在第一方向上的灰阶梯度波形。
在一些实施例中，所述待测目标为圆形部件。相应地，识别模块154，用于将所述测量区域的中心点像素或所述测量区域中预设的圆内像素点，确定为初始像素点；将所述初始像素点的灰阶值，确定为初始灰阶值；根据所述初始灰阶值，确定像素点灰阶范围；获取包含所述初始像素点、且灰阶值满足所述像素点灰阶范围的多个连续像素点；根据所述多个连续像素点的面积和，确定所述圆形部件的直径线宽。
在一些实施例中，所述待测目标为圆形部件。相应地，识别模块154，用于将所述测量区域的中心点像素或所述测量区域中预设的圆内像素点，确定为初始像素点；确定多条穿过所述初始像素点的直线；根据各所述直线上各像素点对应的灰阶梯度波形，确定各所述直线对应的圆内弦长；将最大的所述圆内弦长，确定为所述圆形部件的直径线宽。
上述实施例的线宽测量装置对应地可用于执行前述方法实施例中的步骤，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
参见图17，是本发明实施例提供的一种设备的硬件结构示意图，该设备90包括：处理器91、存储器92和计算机程序；其中
存储器92，用于存储所述计算机程序，该存储器还可以是闪存(flash)。所述计算机程序例如是实现上述方法的应用程序、功能模块等。
处理器91，用于执行所述存储器存储的计算机程序，以实现上述线宽测量方法中线宽测量装置执行的各个步骤。具体可以参见前面方法实施例中的相关描述。
可选地，存储器92既可以是独立的，也可以跟处理器91集成在一起。
当所述存储器92是独立于处理器91之外的器件时，所述设备还可以包括：
总线93，用于连接所述存储器92和处理器91。
本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现上述的各种实施方式提供的线宽测量方法。
其中，可读存储介质可以是计算机存储介质，也可以是通信介质。通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。计算机存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。例如，可读存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该可读存储介质读取信息，且可向该可读存储介质写入信息。当然，可读存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和可读存储介质可以位于专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuits，简称：ASIC)中。另外，该ASIC可以位于用户设备中。当然，处理器和可读存储介质也可以作为分立组件存在于通信设备中。可读存储介质可以是只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
本发明还提供一种程序产品，该程序产品包括执行指令，该执行指令存储在可读存储介质中。设备的至少一个处理器可以从可读存储介质读取该执行指令，至少一个处理器执行该执行指令使得设备实施上述的各种实施方式提供的线宽测量方法。
在上述设备的实施例中，应理解，处理器可以是中央处理单元(英文：CentralProcessing Unit，简称：CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文：DigitalSignal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(英文：Application Specific IntegratedCircuit，简称：ASIC)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种线宽测量方法，其特征在于，包括：
获取待测图像和预设的图形模板，其中，所述待测图像是以扫描电子显微镜对待测半导体表面拍摄的图像；
在所述待测图像中，确定与预设的图形模板匹配的基准图像；
根据所述基准图像的位置，确定待测目标所在的测量区域；
根据所述测量区域中像素点的灰阶值，确定所述待测目标的线宽信息；
获取所述预设的图形模板之前，还包括：获取标定样品的标定图像，所述标定图像是以扫描电子显微镜对标定样品表面拍摄的图像，所述标定样品和所述待测半导体为同款产品；在标定图像中选取一个或多个局部图案作为图形模板；根据用户在所述标定图像中选定的测量区域，获取与所述图形模板对应的测量区域与所述图形模板之间的固定相对位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述测量区域中像素点的灰阶值，确定所述待测目标的线宽信息，包括：
在所述测量区域中，获取各像素点在第一方向上的灰阶值；
根据所述各像素点在第一方向上的灰阶值，获取所述各像素点在第一方向上的灰阶梯度波形；
根据所述灰阶梯度的波形峰值对应的像素点，确定待测目标的边界；
根据所述待测目标的边界，确定所述待测目标的线宽。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述待测目标的边界，确定所述待测目标的线宽，包括：
根据所述待测目标的边界，确定所述待测目标为带线部件；
根据所述灰阶梯度波形，确定所述带线部件的边界顶部、边界底部以及边界倾斜角；
确定所述带线部件的顶部线宽、底部线宽和/或倾斜角线宽，其中，所述顶部线宽是相对的两边界的边界顶部之间的距离，所述底部线宽是相对的两边界的边界底部之间的距离，所述倾斜角线宽是所述边界的边界顶部与边界底部之间的距离。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述待测目标的边界，确定所述待测目标的线宽，包括：
若确定所述待测目标的边界为椭圆形，则确定所述待测目标为椭圆部件；
在所述椭圆形的区域内，获取平行第二方向的多个弦，其中，所述第二方向为所述椭圆部件的长轴或短轴的延伸方向；
将所述多个弦中长度最大的弦确定为第一类弦，并将与所述第一类弦的中垂线重合的弦确定为第二类弦；
对所述第一类弦与所述第二类弦进行比较，将长度更大的弦确定为所述椭圆部件的长轴，并将长度更小的弦确定为所述椭圆部件的短轴；
获取所述长轴和所述短轴的线宽。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述待测目标的边界，确定所述待测目标的线宽，包括：
若确定所述待测目标的边界为椭圆形，则确定所述待测目标为椭圆部件；
在所述椭圆形的区域内，确定所述椭圆部件的第三类弦和第四类弦，其中，所述第三类弦平行于所述待测图像的列方向，所述第四类弦平行与所述待测图像的行方向；
对长度最大的所述第三类弦与长度最大的所述第四类弦进行比较，将长度更大的弦确定为所述椭圆部件的长轴，并将长度更小的弦确定为所述椭圆部件的短轴；
获取所述长轴和所述短轴的线宽。
6.根据权利要求2至5任一所述的方法，其特征在于，所述第一方向与所述待测图像的列方向或行方向一致。
7.根据权利要求2至5任一所述的方法，其特征在于，所述测量区域为宽方向与所述待测图像的行方向一致、长方向与所述待测图像的列方向一致的矩形区域；
所述根据所述各像素点在第一方向上的灰阶值，获取所述各像素点在第一方向上的灰阶梯度波形，包括：
根据所述各像素点在所述矩形区域的长方向或宽方向上的灰阶值，获取所述各像素点在第一方向上的灰阶梯度波形。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待测目标为圆形部件；
所述根据所述测量区域中像素点的灰阶值，确定所述待测目标的线宽信息，包括：
将所述测量区域的中心点像素或所述测量区域中预设的圆内像素点，确定为初始像素点；
将所述初始像素点的灰阶值，确定为初始灰阶值；
根据所述初始灰阶值，确定像素点灰阶范围；
获取包含所述初始像素点、且灰阶值满足所述像素点灰阶范围的多个连续像素点；
根据所述多个连续像素点的面积和，确定所述圆形部件的直径线宽。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待测目标为圆形部件；
所述根据所述测量区域中像素点的灰阶值，确定所述待测目标的线宽信息，包括：
将所述测量区域的中心点像素或所述测量区域中预设的圆内像素点，确定为初始像素点；
确定多条穿过所述初始像素点的直线；
根据各所述直线上各像素点对应的灰阶梯度波形，确定各所述直线对应的圆内弦长；
将最大的所述圆内弦长，确定为所述圆形部件的直径线宽。
10.一种线宽测量设备，其特征在于，包括：存储器、处理器以及计算机程序，所述计算机程序存储在所述存储器中，所述处理器运行所述计算机程序执行权利要求1至9任一所述的线宽测量方法。
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