CN101661064B - 检测方法及特征尺寸测量仪器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测方法，用于检测磁场对CD测量仪器的影响程度。该检测方法包括：采用单次测量方法测量电路图形的特征尺寸获得测量值W1；采用多点测量方法测量电路图形的特征尺寸获得测量值W2；获取磁场影响指数，其是测量值W1与W2的比值；其中所述磁场影响指数越大说明特征尺寸测量仪器受到磁场影响越大，当所述磁场影响指数越接近1说明特征尺寸测量仪器受到磁场影响越小。本发明的检测方法运用CD测量仪器提供的不同的测量方法，用两种测量值相比较的比值来定量表征磁场对CD测量仪器的影响程度，操作简单，实施方便，不需要额外的仪器设备或操作人员。此外，本发明还公开了一种应用上述检测方法的CD测量仪器。

Description

检测方法及特征尺寸测量仪器

技术领域

本发明涉及半导体领域的检测工艺，具体地说，涉及一种用于检测特征尺寸(CD)测量仪器受到磁场的影响程度的检测方法以及应用该检测方法的CD测量仪器。

背景技术

随着半导体器件的小型化发展，半导体器件上集成电路密集程度大大增加，集成电路的特征尺寸(CD)成为一个重要参数，其精确程度直接影响半导体器件的电学性能。半导体器件每一层电路的CD都需要采用CD测量仪器进行测量，并进行严格控制，以确保后续工艺的顺利进行。

业界常用工序能力指数(CPK)来衡量一道工序的质量与可靠性，工序能力指数是指工序在一定时间里，处于控制状态(稳定状态)下的实际加工能力，反映了工序保证质量的能力。在集成电路制造过程中，CD测量仪器的检测结果是影响工序能力指数的一个因素。由于在实际测量过程中，CD测量仪器比较敏感，容易受到周围磁场的影响，使得测量值不够精准。若磁场的影响是不稳定的，则还会使测量值和真实值的偏差变得很大。如果这种现象不能被及时发现，就会影响黄光区和蚀刻区的工序能力指数。然而，目前并没有一种有效的检测方法和CD测量仪器能够对磁场影响程度进行检测。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题在于提供一种能够检测出磁场对CD测量仪器影响程度的检测方法以及应用该检测方法的CD测量仪器。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种检测方法，用于检测磁场对一特征尺寸测量仪器的影响程度，所述特征尺寸测量仪器可采用单次测量方法或多点测量方法对一电路图形的特征尺寸进行测量。所述检测方法包括下列步骤：采用单次测量方法测量电路图形的特征尺寸，获得测量值W1；采用多点测量方法测量电路图形的特征尺寸，获得测量值W2；获取磁场影响指数，其是测量值W1与W2的比值；根据磁场影响指数判断磁场对特征尺寸测量仪器的影响程度，所述磁场影响指数越大，说明特征尺寸测量仪器受到磁场影响越大；所述磁场影响指数越接近1，说明特征尺寸测量仪器受到磁场影响越小。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种特征尺寸测量仪器，其包括用于测量磁场影响指数的测量单元、一输出单元以及位于测量单元和输出单元之间的比较单元；所述测量单元包括单次测量模块、多点测量模块以及除法模块；其中单次测量模块采用单次测量方法测量电路图形的特征尺寸并输出测量值W1；多点测量模块采用多点测量方法测量电路图形的特征尺寸并输出测量值W2；除法单元取测量值W1与W2的比值作为磁场影响指数；所述比较单元存储有多个磁场影响指数范围对应不同的磁场影响等级，所述比较单元将磁场影响指数与不同的磁场影响指数范围进行比较；所述磁场影响指数及比较结果由所述输出单元输出。

本发明提供的检测方法运用不同的测量方法，用两种测量值相比较的比值来表征磁场对测量仪器的影响，操作简单，不需要增加额外的成本。本发明提供的CD测量仪器通过在测量单元内应用不同的测量方法，检测出磁场对仪器的影响，不需要额外的仪器设备，不需要额外的操作人员。

本发明提供的检测方法运用单次测量和多点测量所获得的测量值的比值来表征磁场对测量仪器的影响，非常直观，且操作简单，不需要增加额外的成本，实施起来非常方便。本发明提供的CD测量仪器通过单次测量模块和多点测量模块分别获取不同的测量值，并根据其比值判断出磁场对仪器的影响程度，根据测量结果还可进行磁场影响等级划分，以便设备工程师及时采取相应的措施来减小甚至消除磁场对CD测量仪器造成的不良影响。

附图说明

图1是半导体器件上部分电路图形的结构示意图。

图2是采用单次测量方法测量变形后电路图形特征尺寸的示意图。

图3是采用多点测量方法测量变形后电路图形特征尺寸的示意图。

图4是本发明实施例的检测方法流程图。

图5是本发明实施例的一种CD测量仪器结构框图。

图6是本发明实施例的另一种CD测量仪器结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明检测方法以及应用该检测方法的CD测量仪器的其中一种实施例作详细描述，以期进一步理解本发明的功效、特点等。

本实施例是以测量半导体器件上部分电路图形的特征尺寸为例进行说明。如图1所示，该半导体器件1’上具有电路图形2’，需要采用CD测量仪器来测量该电路图形2’的特征尺寸。进行测量时，首先采用CD测量仪器上的电子显微镜(SEM)将电路图形放大到给定的倍率后拍照，然后采用特定的测量方法在拍照后的图像上进行测量，以获得图像的特征尺寸。在测量时，如果CD测量仪器受到磁场的影响，则仪器拍到的图形就会是弯曲的，而且CD测量仪器受磁场影响越大，图像就会越弯曲。图2和图3所示的电路图形2为采用CD测量仪器在受到磁场影响的情况下对电路图形2’拍照所得的图像，与图1所示的实际电路图形2’相比，图2和图3所示的电路图形2发生了明显的弯曲，基于该弯曲的图形2测得的CD值与真实值存在偏差，且影响了工序能力指数(CPK)。

为了能够检测出磁场对CD测量仪器的影响程度，并及时采取相应的措施来减小或者消除这一影响，本实施例提出了一种检测方法，具体请参阅图4所示的流程图，其具体包括如下步骤：

S10：采用单次(single)测量方法测量电路图形的特征尺寸，获得测量值W1。如图2所示，该单次测量方法的测量结果W1等于CD测量仪器检测到该电路图形2最左侧的点到最右侧的点之间的横向距离，很明显地，当拍照所得的该电路图形2与实际电路图形2’相比存在严重失真时，该测量结果W1与真实值之间必然存在很大偏差。

S20：采用多点(Multi point)测量方法测量所述电路图形的特征尺寸，获得测量值W2。如图3所示，多点测量方法即在电路图形2上取多组测量点，例如十组均匀间隔的测量点3，测量获得十组测量值，然后求所述十组测量值的平均值作为测量值W2。与单次测量方法不同，采用多点测量方法得到的测量值W2将非常接近真实值(电路图形2’实际的特征尺寸)。

S30：获取磁场影响指数M，其是测量值W1与W2的比值，即：  $M=\frac{W1}{W2}.$ 由于W1的值与电路图形2的失真情况，即磁场影响大小有关，当磁场影响变大，使得CD测量仪器拍照所得的电路图形2弯曲程度变大时，W1的值会变大；而W2的值基本保持不变，始终非常接近真实值，其受磁场影响的程度非常小，甚至可以忽略。因此，采用W1与W2的比值作为磁场影响指数M，可以直观 地反映出磁场对CD测量仪器的影响程度。

S40：根据磁场影响指数M，判断磁场对CD测量仪器的影响程度。具体为：磁场影响指数M越大，即W1越大，说明CD测量仪器受到磁场影响越大；磁场影响指数M越接近1，即W1越接近真实值，说明CD测量仪器受到磁场影响越小。

采用本实施例的检测方法对CD测量仪器进行实时或者定时的检测，通过查看M值即可知道CD测量仪器受磁场影响的程度，同时，通过比较同一台仪器不同时刻测得的M值，可以看出磁场的影响是否稳定，以便推测出可能的磁场影响来源，并及时采取相应的措施以减小或者消除磁场带来的不良影响。

如下表1给出了采用上述检测方法对A～I九台CD测量仪器进行磁场影响检测的结果。从表1显示的结果来看，仪器A、E、F的磁场影响指数M值是所有仪器中最大的，均超过了1.03，可以将其磁场影响等级定为“一级”，表示仪器受磁场影响严重，应当停止使用，并需要设备工程师停机检查并减小磁场的影响。仪器C、I的M值也较大，均在1.01～1.03范围内，可以将其磁场影响等级定为“二级”，表示仪器受磁场影响比较大，但还可以使用，需要引起设备工程师的注意，以防止磁场影响恶化。其余仪器的M值都接近于1，均在0.99～1.01的范围以内，可以将其磁场影响等级定为“三级”，表示仪器受磁场影响较小，可以正常使用。当然，上述等级的划分可以根据不同的工艺要求进行调整或者进一步划分，还能配合以报警机制，以针对不同的情况采取相应的措施进行改进，从而将磁场对CD测量仪器产生的不良影响减小到最低程度。

表1

参见图5，本发明的实施例还提供了一种CD测量仪器，其包括测量单元10和输出单元30。测量单元10中安装有执行上述检测方法的模块，包括单次测量模块11、多点测量模块12以及除法模块13。其中，单次测量模块11采用单次测量方法测量电路图形的特征尺寸而输出测量值W1；多点测量模块12采用多点测量方法测量电路图形的特征尺寸输出测量值W2；除法模块13取测量值W1与W2的比值作为磁场影响指数M，并将结果M从输出单元30输出。设备工程师通过实时监控M值的大小即可掌握该CD测量仪器受磁场影响的程度。

参见图6，其显示了另一种CD测量仪器的结构，与图5所示的CD测量仪器不同的是，在测量单元10和输出单元30之间还插入了一比较单元20，用于接收除法模块13输出的M值，并通过与存储在比较单元20内的磁场影响指数范围进行比较，以确定该接收到的M值所对应的CD测量仪器所处于哪个磁场影响等级，然后将该等级连同M值一起从输出单元30输出。本实施例中，比较单元20存储有三个磁场影响指数范围对应三个不同的磁场影响等级，分别是：一级，其M值大于等于1.03，表示CD测量仪器受磁场影响严重，应当停止使用，并需要设备工程师停机检查并减小磁场的影响；二级，其M值大于等于1.01小于1.03，表示CD测量仪器受磁场影响严重，应当停止使用，并需要设备工程师停机检查并减小磁场的影响；三级，其M值大于0.99小于1.01，表示仪器受磁场影响较小，可以正常使用。

使用上述CD测量仪器时，首先由单次测量模块11和多点测量模块12分别在电路图形上选取测量点，并分别对电路图形的特征尺寸进行测量，以获得测 量值W1和W2；接着，由除法模块13计算出测量值W1与W2的比值，得到磁场影响指数M；然后，将磁场影响指数M输入比较单元20内与磁场影响指数范围进行比较，确定CD测量仪器处于哪个磁场影响等级；最后，将比较结果以及M的值由输出单元30输出。此外，若CD测量仪器处于第一或者第二磁场影响等级时，还可触发相应的警报装置发出不同的警报以提醒设备工程师采取措施。

综上所述，本发明提供的检测方法运用单次测量和多点测量所获得的测量值的比值来表征磁场对测量仪器的影响，非常直观，且操作简单，不需要增加额外的成本，实施起来非常方便。

本发明提供的CD测量仪器通过单次测量模块和多点测量模块分别获取不同的测量值，并根据其比值判断出磁场对仪器的影响程度，根据测量结果还可进行等级划分并发出相应的警告提示。该测量仪器的结构简单，成本较低，无需额外的设备或者操作人员即可实现。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的方法内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，均属于权利要求书保护的范围。

Claims (6)

1.一种检测方法，用于检测磁场对一特征尺寸测量仪器的影响程度，所述特征尺寸测量仪器采用单次测量方法或多点测量方法对一电路图形的特征尺寸进行测量，其特征在于，所述检测方法包括下列步骤：

采用单次测量方法测量电路图形的特征尺寸，获得测量值W1；

采用多点测量方法测量电路图形的特征尺寸，获得测量值W2；

获取磁场影响指数，其是测量值W1与W2的比值；

根据磁场影响指数判断磁场对特征尺寸测量仪器的影响程度，所述磁场影响指数越大，说明特征尺寸测量仪器受到磁场影响越大；所述磁场影响指数越接近1，说明特征尺寸测量仪器受到磁场影响越小。

2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在获得测量值W2的步骤中，至少在所述电路图形上选取十组测量点并获取十组测量值，然后求所述十组测量值的平均值作为测量值W2。

3.如权利要求2所述的检测方法，其特征在于，在所述电路图形上选取间隔相同的十组测量点。

4.一种特征尺寸测量仪器，其特征在于，包括用于测量磁场影响指数的测量单元、一输出单元以及位于测量单元和输出单元之间的比较单元；所述测量单元包括单次测量模块、多点测量模块以及除法模块；其中单次测量模块采用单次测量方法测量电路图形的特征尺寸并输出测量值W1；多点测量模块采用多点测量方法测量电路图形的特征尺寸并输出测量值W2；除法单元取测量值W1与W2的比值作为磁场影响指数；所述比较单元存储有多个磁场影响指数范围对应不同的磁场影响等级，所述比较单元将磁场影响指数与不同的磁场影响指数范围进行比较；所述磁场影响指数及比较结果由所述输出单元输出。

5.如权利要求4所述的特征尺寸测量仪器，其特征在于，多点测量模块获取至少十组测量值，多点测量单元输出的测量值W2为所述十组测量值的平均值。

6.如权利要求5所述的特征尺寸测量仪器，其特征在于，所述十组测量值是由多点测量模块在电路图形上选取十组间隔相同的测量点进行测量而获取的。

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