发明名称 利用扫描电子显微术数値分析在半导体晶圆上之颗粒成长度之方法及装置
摘要 所揭示的是一种对成长于半导体晶圆表面上之颗粒成长度做数值分析的方法与装置,其经由电脑,利用扫描式电子显微镜(SEM)扫描半导体晶圆表面所得之影像档案,自动地计算并读出颗粒的成长度。当被检测的晶圆装载于扫描式电子显微镜时,一种指定晶圆检测部分的处理程式便开启,接着自动搜寻检测的部分。然后,使用扫描式电子显微镜扫描晶圆表面上的预定部分,同时将扫描的扫描式电子显微镜影像存进资料库。对全部检测部分反复地执行这些程序之后,便执行自动数值程式。此一自动数值程式于分析的萤幕框架上运用网线,并在测量的影像上选择分析区域。之后,使用邻接像素影像资料的平均值,对网线所指定的各个像素执行平滑化程序,以减少杂讯的影响。而为了移除测量影像之间的亮度差异,也执行基于各个影像的标准化程序。比较标准化之各个像素的影像资料值与预定的临界值,便计算出其标准化的影像资料值大于临界值的像素数目。而晶圆表面上的颗粒成长度,系藉由算出计数的数目对包含于分析之目标影像中的像素总数的比例来计算的。
申请公布号 TW521363 申请公布日期 2003.02.21
申请号 TW090119055 申请日期 2001.08.03
申请人 三星电子股份有限公司 发明人 全忠森;全相文;崔相奉;金桂源;李相勋;梁裕信;金相旻;李相吉
分类号 H01L21/66 主分类号 H01L21/66
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种对半导体晶圆表面上之颗粒成长度做数値分析的方法,其包括下列步骤:选择一数値目标区域,以读出影像档案中特定部分的颗粒成长度,此一影像档案系藉由使用扫描式电子显微镜(SEM)扫描半导体晶圆表面上的特定部分来产生;对排列于所选择数値目标区域中之各个像素的影像资料执行标准化;比较标准化之各个像素的影像资料値与预定的临界値,并计算其标准化的影像资料値大于临界値的像素数目;以及藉由算出计数的像素数目对排列于数値目标区域中全部像素数目的比例,来算出此一数値目标区域表面上的颗粒成长度。2.如申请专利范围第1项之方法,进一步包括于监视器上显示所计算之比例的步骤。3.如申请专利范围第1项之方法,在对影像资料执行标准化之前,进一步包括执行平滑化程序的步骤,其使用邻接像素影像资料的平均値,来平滑化排列于数値目标区域中的各个像素的影像资料。4.如申请专利范围第1项之方法,其中标准化系使用下列方程式来执行:其中,NCij是排列于(i,j)点上之像素的标准化影像资料値,Cij为排列于(i,j)点上之像素的非标准化影像资料値,Cmin是数値目标区域中影像资料的极小値,Cmax是数値目标区域中影像资料的极大値,而K则是一个常数。5.如申请专利范围第4项之方法,其中将常数K是监视器的总浓淡度数目。6.如申请专利范围第1项之方法,其中影像档案含有扫描成长于电容器表面上之半球形颗粒(HSGs)成长状态所得到的影像资料。7.如申请专利范围第6项之方法,其中电容器是完整圆柱形堆叠(OCS)-型电容器。8.如申请专利范围第7项之方法,其中颗粒成长度的数値目标包含完整圆柱形堆叠(OCS)-型电容器的侧壁。9.一种对半导体晶圆表面上之颗粒成长度做数値分析的方法,其包括下列步骤:在监视器上显示影像,此一影像系藉由使用扫描式电子显微镜(SEM)扫描半导体晶圆表面上的特定部分来获得;假如使用者为了算出特定部分上颗粒之成长度,指定显示影像中的数値目标区域,则对排列于数値目标区域中之各个像素的影像资料执行标准化;比较标准化之各个像素的影像资料値与预定的临界値,并计算其标准化的影像资料値大于临界値的像素数目;以及藉由算出计数的像素数目对排列于数値目标区域中全部像素数目的比例,来算出此一数値目标区域表面上的颗粒成长度。10.如申请专利范围第9项之方法,进一步包括形成网线的步骤,以于显示的影像上,将监视器的萤幕划分成许多次区域,从而使使用者能够指定至少一个次区域作为数値目标区域。11.如申请专利范围第9项之方法,在对影像资料执行标准化之前,进一步包括执行平滑化程序的步骤,其使用邻接像素影像资料的平均値,来平滑化排列于数値目标区域中的各个像素的影像资料。12.如申请专利范围第11项之方法,其中对特定像素的平滑化程序,系藉由将特定像素的影像资料,以特定像素的影像资料及邻接于此一特定像素的像素的影像资料之间的平均値来取代。13.如申请专利范围第9项之方法,其中标准化系使用下列方程式来完成:其中,NCij是排列于(i,j)点上之像素的标准化影像资料値,Cij为排列于(i,j)点上之像素的非标准化影像资料値,Cmin是数値目标区域中影像资料的极小値,Cmax是数値目标区域中影像资料的极大値,而K则是一个常数。14.如申请专利范围第13项之方法,其中将常数K是监视器的总浓淡度数目。15.如申请专利范围第9项之方法,其中影像含有扫描成长于电容器表面上之半球形颗粒(HSGs)成长状态所得到的影像。16.如申请专利范围第15项之方法,其中电容器是完整圆柱形堆叠(OCS)-型电容器。17.如申请专利范围第16项之方法,其中颗粒成长度的数値目标包含完整圆柱形堆叠(OCS)-型电容器的侧壁。18.一种对半导体晶圆表面上之颗粒成长度做数値分析的装置,其包括:一扫描式电子显微镜(SEM),用来扫描半导体晶圆表面上的特定部分,以产生影像信号;一类比至数位转换装置,用来将扫描式电子显微镜(SEM)产生的影像信号转换成数位资料;一电脑装置,用来将数位资料存成影像档案、开启储存的影像档案,以自动选择数値目标区域来计算特定部分上的颗粒成长度、对排列于所选择之数値目标区域中各个像素的影像资料执行标准化、比较标准化之各个像素的影像资料値与预定的临界値,从而计算其标准化的影像资料値大于临界値的像素数目,以及藉由算出计数的像素数目对排列于数値目标区域中全部像素数目的比例,来算出此一数値目标区域表面上的颗粒成长度;以及一显示装置,用来显示所计算之比例。19.如申请专利范围第18项之装置,其中在对影像资料执行标准化之前,该电脑装置执行平滑化程序的步骤,其使用邻接像素影像资料的平均値,来平滑化排列于数値目标区域中的各个像素的影像资料。20.如申请专利范围第18项之装置,其中标准化系使用下列方程式来完成:其中,NCij是排列于(i,j)点上之像素的标准化影像资料値,Cij为排列于(i,j)点上之像素的非标准化影像资料値,Cmin是数値目标区域中影像资料的极小値,Cmax是数値目标区域中影像资料的极大値,而K则是一个常数。21.如申请专利范围第20项之装置,其中将常数K是监视器的总浓淡度数目。22.如申请专利范围第18项之装置,其中影像档案含有扫描成长于电容器表面上之半球形颗粒(HSGs)成长状态所得到的影像资料。23.如申请专利范围第22项之装置,其中电容器是完整圆柱形堆叠(OCS)-型电容器。24.如申请专利范围第23项之装置,其中颗粒成长度的数値目标包含完整圆柱形堆叠(OCS)-型电容器的侧壁。25.一种对半导体晶圆表面上之颗粒成长度做数値分析的装置,其包括:一扫描式电子显微镜(SEM),用来扫描半导体晶圆表面上的特定部分,以产生影像信号;一类比至数位转换装置,用来将扫描式电子显微镜(SEM)产生的影像信号转换成数位资料;一显示装置,用来接收影像信号,并在萤幕上显示特定部分的影像;以及一电脑装置,用来将数位资料存成影像档案、在所显示之特定部分的影像上形成网线,将萤幕分割成许多次区域,如果使用者选择了萤幕上预定的次区域,并将所选择的次区域指定为数値目标区域,则开启所储存的影像档案,以对排列于所选择之数値目标区域中各个像素的影像资料执行标准化、比较标准化之各个像素的影像资料値与预定的临界値,从而计算其标准化的影像资料値大于临界値的像素数目,以及藉由算出计数的像素数目对排列于数値目标区域中全部像素数目的比例,来算出此一数値目标区域表面上的颗粒成长度,并将所计算的比例提供给显示装置,以于萤幕上显示所计算的比例。26.如申请专利范围第25项之装置,其中在对影像资料执行标准化之前,该电脑装置执行平滑化程序的步骤,其使用邻接像素影像资料的平均値,来平滑化排列于数値目标区域中的各个像素的影像资料。27.如申请专利范围第25项之装置,其中标准化系使用下列方程式来完成:其中,NCij是排列于(i,j)点上之像素的标准化影像资料値,Cij为排列于(i,j)点上之像素的非标准化影像资料値,Cmin是数値目标区域中影像资料的极小値,Cmax是数値目标区域中影像资料的极大値,而K则是一个常数。28.如申请专利范围第27项之装置,其中将常数K是监视器的总浓淡度数目。29.如申请专利范围第25项之装置,其中影像档案含有扫描成长于电容器表面上之半球形颗粒(HSGs)成长状态所得到的影像资料。30.如申请专利范围第29项之装置,其中电容器是完整圆柱形堆叠(OCS)-型电容器。31.如申请专利范围第30项之装置,其中颗粒成长度的数値目标包含完整圆柱形堆叠(OCS)-型电容器的侧壁。图式简单说明:图1是一张图,显示一种根据本发明具体实施例,用来数値分析半导体晶圆表面上颗粒成长度的装置;图2是一张成长于半导体晶圆上,具有半球形颗粒(HSGs)之完整圆柱形堆叠(OCS)-型电容器的剖面图;图3是一张流程图,显示用来计算半导体晶圆表面上颗粒成长度的第一个数値运算法则;图4是一张流程图,显示用来计算半导体晶圆表面上颗粒成长度的第二个数値运算法则;图5是一张图,显示形成于完整圆柱形堆叠(OCS)-型电容器元件之扫描式电子显微镜(SEM)影像框架上的网线;图6A与6B分别是图5所示数値目标区域中,预定之上面与下面部分的放大扫描式电子显微镜(SEM)影像图;图7A与7B系实例图,分别是将图6A与6B所示之扫描式电子显微镜(SEM)影像的影像资料値,从0到250改变影像资料値,划分成五个等级时的数量分布图;图8A与8B分别是对图6A与6B所示之扫描式电子显微镜(SEM)影像资料做标准化后,所得到的实例影像图;图9A是执行平滑化程序前的影像实例图,而图9B则是完成平滑化程序后的影像实例图;图10A至10C是影像实例图,分别是所计算之半球形颗粒(HSGs)成长度与半球形颗粒(HSGs)成长状态的値;图11A至11C是实例图,显示当运用数値运算法则时,藉由将临界値设定为121,扫描式电子显微镜(SEM)影像与所计算之半球形颗粒(HSGs)成长度;以及图12A与12B是实例图,分别显示根据半导体晶圆的测量位置与半球形颗粒(HSGs)成长时间之半球形颗粒(HSGs)成长度的计算结果。
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