補償關(guān)鍵尺寸掃描電子顯微鏡檢測圖案傾斜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及集成電路制造領(lǐng)域，特別涉及一種補償關(guān)鍵尺寸掃描電子顯微鏡 (⑶-SEM)檢測圖案傾斜的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在半導(dǎo)體器件制造中，采用關(guān)鍵尺寸掃描電子顯微鏡（Critical Dimension Scanning Electronic Microscope, Q)-SEM)測量制作在晶片上的圖案的關(guān)鍵尺寸，帶有圖 案的晶片會放置在⑶-SEM機臺上，由⑶-SEM進行在線測量。在半導(dǎo)體器件制造中，最受關(guān) 注的是晶片上某些特定圖案的⑶，例如連接孔（via)、器件寬度（line)和器件間距（space) 圖案的⑶等。
[0003] 需要注意的是，⑶-SEM機臺經(jīng)過長期的使用，不可避免地出現(xiàn)零件磨損老化問題， 例如探測器老化，承載晶片的底座磨損等問題，放在CD-SEM機臺上進行檢測的圖案CD就會 出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象，特別是對于具有l(wèi)ine和Space的圖案CD，就會導(dǎo)致量測出的圖案CD出現(xiàn)偏 移，如圖1所示。圖1中圖案AA傾斜，通過⑶-SEM所檢測出AA的⑶值明顯偏大，⑶值的 具體測量方法為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。
[0004] 隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體器件的CD越來越小，現(xiàn)有技術(shù)都是采用肉眼 進行目測判斷檢測圖案是否傾斜，然后進行粗調(diào)。在CD很小的情況下，圖案傾斜角度比較 小時，肉眼根本無法發(fā)現(xiàn)，所以無法科學(xué)地解決問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何得到準確的圖案CD。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實現(xiàn)的：
[0007] 本發(fā)明公開了一種補償關(guān)鍵尺寸掃描電子顯微鏡檢測圖案傾斜的方法，該方法包 括：
[0008] 選擇同一晶片的同一區(qū)域的圖案，作為關(guān)鍵尺寸掃描電子顯微鏡的檢測區(qū)域；
[0009] 選擇關(guān)鍵尺寸掃描電子顯微鏡的探測器不同的偏轉(zhuǎn)角度，獲得每個偏轉(zhuǎn)角度所對 應(yīng)的檢測區(qū)域的圖案關(guān)鍵尺寸，得到偏轉(zhuǎn)角度與圖案關(guān)鍵尺寸的對應(yīng)關(guān)系；
[0010] 根據(jù)偏轉(zhuǎn)角度與圖案關(guān)鍵尺寸的對應(yīng)關(guān)系得到偏轉(zhuǎn)角度與圖案關(guān)鍵尺寸之間的 擬合曲線；
[0011] 選取擬合曲線中的圖案關(guān)鍵尺寸最小值所對應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角度，作為關(guān)鍵尺寸掃描電 子顯微鏡探測器的偏轉(zhuǎn)補償值。
[0012] 所述選擇關(guān)鍵尺寸掃描電子顯微鏡的探測器不同的偏轉(zhuǎn)角度，獲得每個偏轉(zhuǎn)角度 所對應(yīng)的檢測區(qū)域的圖案關(guān)鍵尺寸的方法包括：
[0013] 將探測器從基準位置逐漸向左偏轉(zhuǎn)，在預(yù)定的角度間隔下選擇不同的偏轉(zhuǎn)角度， 獲得每個向左偏轉(zhuǎn)角度所對應(yīng)的檢測區(qū)域的圖案關(guān)鍵尺寸；
[0014] 同時，將探測器從基準位置逐漸向右偏轉(zhuǎn)，在預(yù)定的角度間隔下選擇不同的偏轉(zhuǎn) 角度，獲得每個向右偏轉(zhuǎn)角度所對應(yīng)的檢測區(qū)域的圖案關(guān)鍵尺寸。
[0015] 該方法進一步包括：將關(guān)鍵尺寸掃描電子顯微鏡的探測器從基準位置以所述關(guān)鍵 尺寸掃描電子顯微鏡探測器的偏轉(zhuǎn)補償值進行偏轉(zhuǎn)補償，將偏轉(zhuǎn)補償后的探測器位置作為 新的基準位置，對新的晶片圖案進行關(guān)鍵尺寸掃描電子顯微鏡檢測。
[0016] 在關(guān)鍵尺寸掃描電子顯微鏡的同一放大倍率下，選擇關(guān)鍵尺寸掃描電子顯微鏡的 探測器不同的偏轉(zhuǎn)角度，獲得每個偏轉(zhuǎn)角度所對應(yīng)的檢測區(qū)域的圖案關(guān)鍵尺寸。
[0017] 所述預(yù)定的角度間隔為0. 1?0. 2度，向右或者向左偏轉(zhuǎn)的最大角度1?2度。
[0018] 由上述的技術(shù)方案可見，本發(fā)明實施例選擇同一晶片的同一區(qū)域的圖案，作為關(guān) 鍵尺寸掃描電子顯微鏡CD-SEM的檢測區(qū)域；選擇CD-SEM的探測器不同的偏轉(zhuǎn)角度，獲得每 個偏轉(zhuǎn)角度所對應(yīng)的檢測區(qū)域的圖案CD，得到偏轉(zhuǎn)角度與圖案CD的對應(yīng)關(guān)系；根據(jù)偏轉(zhuǎn)角 度與圖案CD的對應(yīng)關(guān)系得到偏轉(zhuǎn)角度與圖案CD之間的擬合曲線；選取擬合曲線中的圖案 CD最小值所對應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角度，作為CD-SEM探測器的偏轉(zhuǎn)補償值。這樣，就可以對傾斜的圖 案進行科學(xué)地微調(diào)，得到準確的圖案CD。
【附圖說明】
[0019] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)⑶-SEM檢測下⑶出現(xiàn)偏移的示意圖。
[0020] 圖2為本發(fā)明補償CD-Sffl檢測圖案傾斜的方法流程示意圖。
[0021] 圖3為偏轉(zhuǎn)角度與圖案CD之間的擬合曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 本發(fā)明的核心思想是：將帶有圖案的晶片放置在CD-SEM機臺上，在不知圖案是否 傾斜的情況下，將CD-Sffl的探測器人為從基準位置向左和向右旋轉(zhuǎn)一定角度，在預(yù)定的角 度間隔下選擇不同的偏轉(zhuǎn)角度，獲得每個偏轉(zhuǎn)角度所對應(yīng)的檢測區(qū)域的圖案CD。其中，CD 最小值所對應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角度，作為CD-SEM探測器的偏轉(zhuǎn)補償值。也就是說，CD-SEM由于物 理地址偏移，導(dǎo)致探測器基準位置偏移，需要根據(jù)所述CD-SEM探測器的偏轉(zhuǎn)補償值進行補 償，得到新的基準位置。所以在對新的晶片圖案進行CD-SEM檢測時，將探測器置于新的基 準位置就可以得到準確的圖案⑶。
[0023] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案、及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例， 對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0024] 本發(fā)明補償CD-SEM檢測圖案傾斜的方法流程示意圖，如圖2所示，其包括以下步 驟：
[0025] 步驟21、選擇同一晶片的同一區(qū)域的圖案，作為關(guān)鍵尺寸掃描電子顯微鏡⑶-SEM 的檢測區(qū)域；
[0026] 步驟22、選擇CD-SEM的探測器不同的偏轉(zhuǎn)角度，獲得每個偏轉(zhuǎn)角度所對應(yīng)的檢測 區(qū)域的圖案CD，得到偏轉(zhuǎn)角度與圖案CD的對應(yīng)關(guān)系；
[0027] 需要注意的是，選擇CD-SEM的探測器不同的偏轉(zhuǎn)角度，獲得每個偏轉(zhuǎn)角度所對應(yīng) 的檢測區(qū)域的圖案CD，都是在CD-SEM的同一放大倍率下得到的。
[0028] 其中，具體地，選擇CD-SEM的探測器不同的偏轉(zhuǎn)角度，獲得每個偏轉(zhuǎn)角度所對應(yīng) 的檢測區(qū)域的圖案CD的方法包括：
[0029] 將探測器從基準位置逐漸向左偏轉(zhuǎn)，在預(yù)定的角度間隔下選擇不同的偏轉(zhuǎn)角度， 獲得每個向左偏轉(zhuǎn)角度所對應(yīng)的檢測區(qū)域的圖案CD;
[0030] 同時，將探測器從基準位置逐漸向右偏轉(zhuǎn)，在預(yù)定的角度間隔下選擇不同的偏轉(zhuǎn) 角度，獲得每個向右偏轉(zhuǎn)角度所對應(yīng)的檢測區(qū)域的圖案CD。
[0031] 這里，預(yù)定的角度間隔越小越好，后續(xù)得到的CD-SEM探測器的偏轉(zhuǎn)補償值越準 確。一般的，根據(jù)現(xiàn)有的制程，預(yù)定的角度間隔為〇. 1?〇. 2度，向右或者向左偏轉(zhuǎn)的最大 角度1?2度。
[0032] 步驟23、根據(jù)偏轉(zhuǎn)角度與圖案CD的對應(yīng)關(guān)系得到偏轉(zhuǎn)角度與圖案CD之間的擬合 曲線；
[0033] 步驟24、選取擬合曲線中的圖案CD最小值所對應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角度，作為CD-SEM探測器 的偏轉(zhuǎn)補償值。
[0034] 至此，獲得了⑶-SEM探測器的偏轉(zhuǎn)補償值，需要根據(jù)所述⑶-SEM探測器的偏轉(zhuǎn)補 償值進行補償，得到新的基準位置。所以，接下來，該方法進一步包括：將CD-SEM的探測器 從基準位置以所述CD-SEM探測器的偏轉(zhuǎn)補償值進行偏轉(zhuǎn)補償，將偏轉(zhuǎn)補償后的探測器位 置作為新的基準位置，對新的晶片圖案進行CD-SEM檢測。
[0035] 下面列舉具體實施例對上述方法進行詳細說明。所檢測的圖案CD可以是有源區(qū) (AA)，也可以是金屬互連層（Metal)。
[0036] 首先，將帶有圖案的晶片放置在CD-SEM機臺上，由于CD很小，很多時候目測并不 能確定圖案是否傾斜，因而也不能確定此時通過CD-SEM檢測出的圖案CD是否是準確的CD。
[0037] 晶片放置到⑶-SEM機臺的承載底座上后，就不可以移動旋轉(zhuǎn)了，此時能夠偏轉(zhuǎn)的 是CD-SEM的探測器，探測器偏轉(zhuǎn)的角度不同，獲得的圖案CD不同。
[0038] 然后，將探測器在基準位置上的偏轉(zhuǎn)角度記為0度，并且記錄探測器在基準位置 上測量晶片檢測區(qū)域圖案的⑶值為〇. 3143微米。
[0039] 將探測器從基準位置逐漸向左偏轉(zhuǎn)，在偏轉(zhuǎn)角度分別為_0. 2度、-0. 4度、-0. 6 度、-0. 8度、-1度時，測量晶片的同一區(qū)域的圖案的⑶值，分別為0. 3138微米、0. 3154微 米、0. 3158 微米、0. 3164 微米、0. 3181 微米；
[0040] 將探測器從基準位置逐漸向右偏轉(zhuǎn)，在偏轉(zhuǎn)角度分別為0. 2度、0. 4度、0. 6度、0. 8 度、1度時，測量晶片的同一區(qū)域的圖案的⑶值，分別為〇. 3143微米、0. 3141微米、0. 3146 微米、0. 3149微米、0. 3147微米。
[0041] 根據(jù)上述測量，得到偏轉(zhuǎn)角度與圖案CD的對應(yīng)關(guān)系如表1所示。需要注意的是， 表1所獲CD都是在同一放大倍率下，本發(fā)明實施例放大倍率為150K。
[0042]
【主權(quán)項】
1. 一種補償關(guān)鍵尺寸掃描電子顯微鏡檢測圖案傾斜的方法，其特征在于，該方法包 括： 選擇同一晶片的同一區(qū)域的圖案，作為關(guān)鍵尺寸掃描電子顯微鏡的檢測區(qū)域； 選擇關(guān)鍵尺寸掃描電子顯微鏡的探測器不同的偏轉(zhuǎn)角度，獲得每個偏轉(zhuǎn)角度所對應(yīng)的 檢測區(qū)域的圖案關(guān)鍵尺寸，得到偏轉(zhuǎn)角度與圖案關(guān)鍵尺寸的對應(yīng)關(guān)系； 根據(jù)偏轉(zhuǎn)角度與圖案關(guān)鍵尺寸的對應(yīng)關(guān)系得到偏轉(zhuǎn)角度與圖案關(guān)鍵尺寸之間的擬合 曲線； 選取擬合曲線中的圖案關(guān)鍵尺寸最小值所對應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角度，作為關(guān)鍵尺寸掃描電子顯 微鏡探測器的偏轉(zhuǎn)補償值。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述選擇關(guān)鍵尺寸掃描電子顯微鏡的探測 器不同的偏轉(zhuǎn)角度，獲得每個偏轉(zhuǎn)角度所對應(yīng)的檢測區(qū)域的圖案關(guān)鍵尺寸的方法包括： 將探測器從基準位置逐漸向左偏轉(zhuǎn)，在預(yù)定的角度間隔下選擇不同的偏轉(zhuǎn)角度，獲得 每個向左偏轉(zhuǎn)角度所對應(yīng)的檢測區(qū)域的圖案關(guān)鍵尺寸； 同時，將探測器從基準位置逐漸向右偏轉(zhuǎn)，在預(yù)定的角度間隔下選擇不同的偏轉(zhuǎn)角度， 獲得每個向右偏轉(zhuǎn)角度所對應(yīng)的檢測區(qū)域的圖案關(guān)鍵尺寸。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，該方法進一步包括：將關(guān)鍵尺寸掃描電子顯 微鏡的探測器從基準位置W所述關(guān)鍵尺寸掃描電子顯微鏡探測器的偏轉(zhuǎn)補償值進行偏轉(zhuǎn) 補償，將偏轉(zhuǎn)補償后的探測器位置作為新的基準位置，對新的晶片圖案進行關(guān)鍵尺寸掃描 電子顯微鏡檢測。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在關(guān)鍵尺寸掃描電子顯微鏡的同一放大倍 率下，選擇關(guān)鍵尺寸掃描電子顯微鏡的探測器不同的偏轉(zhuǎn)角度，獲得每個偏轉(zhuǎn)角度所對應(yīng) 的檢測區(qū)域的圖案關(guān)鍵尺寸。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定的角度間隔為0. 1?0. 2度，向右 或者向左偏轉(zhuǎn)的最大角度1?2度。
【專利摘要】本申請公開了一種補償關(guān)鍵尺寸掃描電子顯微鏡CD-SEM檢測圖案傾斜的方法，其特征在于，該方法包括：選擇同一晶片的同一區(qū)域的圖案，作為關(guān)鍵尺寸掃描電子顯微鏡CD-SEM的檢測區(qū)域；選擇CD-SEM的探測器不同的偏轉(zhuǎn)角度，獲得每個偏轉(zhuǎn)角度所對應(yīng)的檢測區(qū)域的圖案CD，得到偏轉(zhuǎn)角度與圖案CD的對應(yīng)關(guān)系；根據(jù)偏轉(zhuǎn)角度與圖案CD的對應(yīng)關(guān)系得到偏轉(zhuǎn)角度與圖案CD之間的擬合曲線；選取擬合曲線中的圖案CD最小值所對應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角度，作為CD-SEM探測器的偏轉(zhuǎn)補償值。采用本發(fā)明能夠?qū)A斜的CD-SEM檢測圖案進行科學(xué)地傾斜補償。
【IPC分類】H01L21-66, H01L23-544
【公開號】CN104576611
【申請?zhí)枴緾N201310489519
【發(fā)明人】顧燁, 木建秀
【申請人】中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月18日