CN102109771A

CN102109771A - 一种半导体器件的检测方法

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Publication number: CN102109771A
Application number: CN2011100297033A
Authority: CN
Inventors: 李钢; 张迎春
Original assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2011-01-27
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2031-01-27
Also published as: CN102109771B

Abstract

一种半导体器件检测方法，包括以下步骤：提供标准光掩膜，所述标准光掩膜包含有光刻信息；获取光刻信息中晶圆检测区的坐标信息；将坐标信息转化成SEM可读的SEM坐标信息；建立量测图形模板，所述量测图形模板包含标准检测区图形；将具有由标准光掩膜定义的图案化光刻胶层的晶圆依次放入SEM中，通过SEM坐标信息找出晶圆检测区；将晶圆检测区图形与量测图形模板的标准检测区图形进行比较；如果晶圆检测区图形与标准检测区图形一致，则检测位置正确；如晶圆检测区图形与标准检测区图形不一致，则检测位置有偏差。本发明的检测方法，可以极大地减少占用生产线上SEM机台的检测时间，并可以提高晶圆检测效率，有利于提高生产效率。

Description

一种半导体器件的检测方法

技术领域

本发明涉及半导体检测工艺，特别涉及一种半导体器件的检测方法。

背景技术

在半导体制造工艺中，有一种重要的检测设备为SEM(scanning electronmicroscope：扫描电子显微镜)，其主要用于不同膜层关键尺寸(CD：criticaldimension)的量测，比如掩膜版的线宽、多晶硅栅极宽度、金属导线宽度，以保证关键尺寸符合相应要求，提高产品的良率和可靠性。因此，在半导体制造工艺中，SEM也称为CD-SEM。在中国专利02143912.5中详细介绍了SEM机台的量测原理及其使用方法。SEM机台在半导体制造工艺中，应用最多的是光刻阶段，这是由于为了保证光刻的关键尺寸的准确性，晶圆在黄光区经曝光显影后，需带着光刻胶图形在SEM机台上进行量测，然后确认光刻胶图形的尺寸大小，判断是否符合相应的精度要求。

现有检测晶圆光刻胶层关键尺寸的方法为：先取一片经曝光显影后的标准晶圆，加载到SEM机台内；寻找对准区位置(locking corner)进行定位并拍照，记录为对准区坐标和标准对准区图形；然后寻找检测区位置，定位并拍照，记录为检测区坐标和标准检测区图形；退出晶圆。将与标准晶圆同批次的待检测晶圆放入SEM，通过记录的标准晶圆的对准区坐标找出待测晶圆的对准区位置，并寻找的对准区图形与标准晶圆的标准对准区图形比较，确定对准区位置；然后根据记录的标准晶圆的检测区坐标，寻找到检测区位置，并将寻找的检测区图形与标准晶圆的标准检测区图形比较，确定检测区位置，进行量测；保存量测结果；退出晶圆。上述晶圆的检测方法，对于每一层光刻胶层，都要先取一片曝光显影好相应光刻胶层的标准晶圆加载到SEM机台，寻找标准对准区图形和标准检测区图形，才能进行同批次其他晶圆的检测；因此，上述方法占用了大量的生产线SEM机台检测时间，且由于每次都要寻找标准晶圆上的对准区位置和检测区位置，如果检测区位置寻找错误，则后续检测同批次的晶圆数据也是不准确，这会造成大批晶圆报废，极大影响了生产成本和生产效率。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体器件检测方法，以减少因检测晶圆光刻胶层关键尺寸是否符合要求而占用大量生产线上SEM机台的检测时间，并提高检测效率及正确率，降低生产成本，提高生产效率。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：一种半导体器件的检测方法，包括以下步骤：提供标准光掩膜，所述光掩膜包含有光刻信息；获取光刻信息中晶圆检测区的坐标信息；将坐标信息转化成SEM可读的SEM坐标信息；建立量测图形模板，所述量测图形模板包含标准检测区图形；将具有由标准光掩膜定义的图案化光刻胶层的晶圆依次放入SEM中，通过SEM坐标信息找出晶圆检测区；将晶圆检测区图形与量测图形模板的标准检测区图形进行比较，如果晶圆检测区图形与标准检测区图形一致，则找出的检测区位置正确；如晶圆检测区图形与标准检测区图形不一致，则检测区位置有偏差。

优选的，所述将坐标信息转化成SEM可读的SEM坐标信息的方法为采用计算机处理。

优选的，所述量测图形模板还包含标准对准区图形。

优选的，在晶圆检测区图形与量测图形模板的标准检测区图形进行比较后，还包括步骤：量测晶圆检测区图形的关键尺寸。

优选的，所述坐标信息通过布局软件获取。

优选的，建立量测图形模版包括如下步骤：提供标准晶圆，所述标准晶圆包含有图案化的光刻胶层；加载至SEM中；寻找对准区位置，保存为标准对准区图形；寻找检测区位置，保存为标准检测区图形；退出晶圆。

优选的，建立量测图形模版包括如下步骤：从SEM中获取标准对准区图形，并保存；从SEM中获取标准检测区图形，并保存。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

先从标准光掩膜的光刻信息中获取晶圆检测区的坐标信息；然后将坐标信息转化成SEM可读的SEM坐标信息；建立量测图形模板，所述量测图形模板包含标准检测区图形；由于本发明的检测方法采用一套共同的量测图形模板，不同光刻胶层只需根据从标准光掩膜中获取的检测区坐标信息转化成SEM可读的SEM坐标信息即可，避免了传统检测方法中，每层光刻胶层的检测都需要先用标准晶圆寻找检测区位置，占用大量生产线检测时间的问题，提高了晶圆检测的效率，并降低出错率，有利于生产效率的提高。

附图说明

图1是本发明的半导体器件检测方法具体实施例流程图；

图2a和图2b是本发明建立量测图形模板示意图；

图3至图4c是本发明半导体器件检测方法的具体实施例示意图。

具体实施方式

发明人发现现有检测晶圆光刻胶层关键尺寸的检测方法中，是先取一片曝光显影好的标准晶圆，加载到SEM机台内，寻找对准区位置(locking corner)进行对准，然后再寻找到检测区位置，记录检测区位置及标准检测区图形，量测标准晶圆检测区的关键尺寸并保存量测数据，退出晶圆；然后进行同批次的晶圆检测。由于每一层光刻胶层关键尺寸的检测，都需要先取一片曝光显影好相应光刻胶层的标准晶圆加载到SEM机台寻找记录标准检测区图形，才能进行后续的同批次晶圆的检测，而在半导体制造中，所需光刻胶层的数量众多，因此，现有的检测方法会占用大量生产线上SEM机台的检测时间，影响了生产线的生产效率；而且，每一层光刻胶层都要重新寻找标准检测区位置，容易出错，一旦标准检测位置寻找错误，则会使得后续的晶圆检测结果不准确，导致大批晶圆报废，生产成本上升。

针对上述问题，发明人提出了一种解决方案，具体如下：如图1所示，步骤S11，提供标准光掩膜，所述光掩膜包含有光刻信息；步骤S12，获取光刻信息中晶圆检测区的坐标信息；步骤S13，将坐标信息转化成SEM可读的SEM坐标信息；步骤S14，建立量测图形模板，所述量测图形模板包含标准检测区图形；步骤S15，将具有由标准光掩膜定义的图形化光刻胶层的待测晶圆依次放入SEM中，通过SEM坐标信息寻找出待测晶圆检测区；步骤S16，将寻找的待测晶圆检测区图形与量测图形模板中的标准检测区图形比较，并判断是否一致；步骤S17，如果待测晶圆检测区图形与量测图形模板中的标准检测区图形一致，则量测晶圆检测区关键尺寸的大小，并记录量测结果；步骤S18，如果待测晶圆检测区图形与量测图形模板中的标准检测区图形不一致，则调整寻找的待测晶圆检测区位置，使其与标准晶圆检测区一致；步骤S19，量测待测晶圆检测区关键尺寸的大小，并记录量测结果。

本发明的半导体检测方法，先从标准光掩膜的光刻信息中获取晶圆检测区的坐标信息；然后将坐标信息转化成SEM可读的SEM坐标信息；建立量测图形模板，所述量测图形模板包含标准检测区图形；由于本发明的检测方法采用一套共同的量测图形模板，不同光刻胶层只需根据从标准光掩膜中获取的检测区坐标信息转化成SEM可读的SEM坐标信息即可，避免了传统检测方法中，每层光刻胶层的检测都需要先用标准晶圆寻找检测区位置，占用大量生产线检测时间的问题，提高了晶圆检测的效率，并降低出错率，有利于生产效率的提高。

需要说明的是，本发明中所述量测图形模板包含有标准对准图形和标准检测区图形，由于检测区图形是为了检测晶圆上的光刻胶层经曝光显影后，相应CD是否符合要求，并不是形成半导体器件的功能区域，因此在一种或几种相似工艺中，每一层光刻胶层的标准对准图形是相同的，每一层光刻胶层的标准检测区图形也是基本相同的，所以可以建立一套共同的量测图形模板，而不是每一层光刻胶层都去建立标准检测区图形。不过，对于特殊工艺的晶圆检测，量测图形模板需要重新建立；对于相似工艺的晶圆检测，为了提高准确度，也可以针对一种工艺建立一套量测图形模板。

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

步骤S11，提供标准光掩膜，所述标准光掩膜包含有光刻信息。

所述光刻信息在形成标准光掩膜时即产生，包含了用以在曝光时定义图形的形状、大小和位置等信息，尤其是包含具有相应光刻胶层的晶圆检测区的坐标信息；所述光刻信息一般存储在设计光掩膜的设备或黄光区的光刻机台的存储介质中，并可以转移到计算机设备中。

步骤S12，获取光刻信息中晶圆检测区的坐标信息。

利用网络或者移动存储介质将形成光掩膜时产生的光刻信息转移到相应的计算机设备。所述光刻信息包含有各种光掩膜的信息，包括用以在曝光时定义图形的形状、大小和位置及其他信息，这里主要获取光刻信息中晶圆检测区的坐标信息；所述坐标信息通过布局软件获取。

步骤S13，将坐标信息转化成SEM可读的SEM坐标信息。

所述转化方式是采用计算机设备处理，将从光刻信息中获取的晶圆检测区的坐标信息转化成SEM可读的相应坐标信息，包含坐标信息的文件格式的转化及坐标数据的转换。所述SEM坐标信息包含晶圆检测区的坐标。

步骤S14，建立量测图形模板，所述量测图形模板包含标准检测区图形。

本实施例中，量测图形模板可以利用SEM机台上保留的测量过的量测图形作为量测图形模板。如果利用保留的量测图形作为量测图形模板，则不需要到生产线上SEM机台上加载晶圆进行建立；只需在保存有量测图形的服务器上直接调取已有的量测图形建立或者通过网络连接远程调取SEM机台上的已有的量测图形建立即可；具体为，调取现有量测图形，查看并确认标准对准区图形和标准检测区图形，保存为量测图形模板。对于特殊工艺的晶圆检测，建立量测图形模板，需要到生产线上SEM机台上操作。如图2a和图2b所示，将标准晶圆加载到SEM机台内；手动移动鼠标寻找到对准位置100(locking corner)，即“十”字光标与图2a中X轴和Y轴的相交点重合，自动对焦拍照(如图2a中虚框所示)并保存，作为标准对准区图形；寻找到具体检测区位置101，即“十”字光标位于最长的一根CD棒(CD bar)上，如图2b所示自动对焦拍照(如图2b中虚框所示)并保存，作为标准检测区图形；保存为量测图形模板；退出晶圆。

步骤S15，将具有由标准光掩膜定义的图案化光刻胶层的待测晶圆依次放入SEM中，通过SEM坐标信息找出晶圆检测区。

本实施例中，当光刻好的具有图案化光刻胶层的待测晶圆放入SEM机台中时，SEM机台按设定步骤，根据前述获取的SEM坐标信息，寻找待测晶圆的检测区。具体过程为：SEM机台根据SEM坐标信息中的对准区坐标，寻找待测晶圆的对准区位置，并拍照；然后将获得的对准区图形与量测图形模板中的标准对准区图形对比，如果一致，则对准结束；如果不一致，则根据寻找的对准区图形与标准对准区图形的差异，调整寻找位置，直至二者吻合，对准结束；接着，SEM机台根据SEM坐标信息中的检测区坐标，寻找待测晶圆的检测区位置，并拍照。

步骤S16，将寻找到的晶圆检测区图形与量测图形模板中的标准检测区图形比较并判断是否一致。

如果一致，则执行步骤S17，对寻找到的待测晶圆的检测区的关键尺寸进行量测，并记录量测结果；

如果不一致，则执行步骤S18，根据寻找的检测区图形与标准检测区图形的差异，调整寻找位置，直至寻找的待测晶圆的检测区位置与量测图形模板中的标准检测区图形一致；执行步骤S19，对寻找到的待测晶圆检测区的关键尺寸进行量测，并记录量测结果。

本实施例中，可以先执行步骤S14，建立量测图形模板，所述量测图形模板包含标准检测区图形；再执行步骤S11、步骤S12和步骤S13。只要在待测晶圆放入SEM机台检测之前，将量测图形模板建立好及获取相应的SEM坐标信息即可。

本发明的半导体检测方法，利用标准光掩膜的光刻信息，获取晶圆检测区的坐标信息；然后将坐标信息转化成SEM可读的SEM坐标信息；建立量测图形模板，所述量测图形模板包含标准检测区图形；由于本发明的检测方法采用一套共同的量测图形模板，不同光刻胶层只需根据从标准光掩膜中获取的检测区坐标信息转化成SEM可读的SEM坐标信息即可，避免了传统检测方法中，每层光刻胶层的检测都需要先用标准晶圆寻找检测区位置，占用大量生产线检测时间的问题，提高了晶圆检测的效率，并降低出错率，有利于促进生产效率的提高和生产成本的降低。

利用本发明提供的半导体检测方法，具体检测光刻胶层关键尺寸是否符合要求的过程如下所述。

如图3所示，以量测CD棒(CD bar)201、202、203、204和205中的CD棒203的关键尺寸为例。首先，将具有图案化的光刻胶层的待测晶圆加载到SEM机台内；其中SEM坐标信息中的对准区坐标为(0，0)、检测区坐标为(X1，Y1)，SEM机台根据相应参数进行动作。

首先，根据SEM坐标信息中的对准区坐标(0，0)，SEM机台的“十”字光标(未示出)自动寻找到相应位置并拍照；然后将所拍照片与量测图形模板中的标准对准区图形相比较，如果两者匹配，则“十”字光标寻找的位置即为对准位置，定义待测晶圆的对准区坐标为原点(0’，0’)，对准结束；如果两者不匹配，则说明SEM机台的“十”字光标寻找的位置偏离了待测晶圆的对准位置，如图4a中“十”字所示，则SEM机台根据两者的差异确定修正值并修正，即横坐标右移δx0，纵坐标上移δy0，并重新定义待测晶圆的对准区坐标为原点(0’，0’)。

接着，SEM机台根据SEM坐标信息中的检测区坐标(X1，Y1)寻找检测区位置，寻找方法同对准位置。如图4b所示，如果SEM机台的“十”字光标(图4b中“十”字)寻找到的待测晶圆的检测区图形与量测图形模板的标准检测区图形相匹配，即“十”字光标寻找到位置刚好是CD棒203，则对CD棒203的关键尺寸进行量测，并记录量测结果。

如图4c所示，如果SEM机台的“十”字光标寻到的待测晶圆的检测区图形与量测图形模板的标准检测区图形不相匹配，即“十”字光标寻找到的检测区位置偏离了CD棒203，跑到了CD棒201的边上，则SEM机台根据实际寻找的待测晶圆的检测区图形与量测图形模板中的标准检测区图形差异，再次确定修正值并修正，即横坐标右移δx1，纵坐标上移δy1，同时确定待测晶圆检测区坐标为(X1’，Y1’)，并对CD棒203的关键尺寸进行量测，记录量测结果。

检测结束后，自动保存检测数据，并将晶圆退出SEM机台，以便进行下一次检测。

本实施例中，由于对准区坐标已经经过修正，因此，根据SEM坐标参数中的检测区坐标寻找待测晶圆上的检测区位置时，一般不会有偏差，准确度很高。

本发明的半导体检测方法，尽可能减少了占用生产线上的SEM机台的检测时间，而且检测速度快，出错率低，有利于提高晶圆生产良率和效率。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims

1.一种半导体器件的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供标准光掩膜，所述标准光掩膜包含有光刻信息；

获取光刻信息中晶圆检测区的坐标信息；

将坐标信息转化成SEM可读的SEM坐标信息；

建立量测图形模板，所述量测图形模板包含标准检测区图形；

将具有由标准光掩膜定义的图案化光刻胶层的晶圆依次放入SEM中，通过SEM坐标信息找出晶圆检测区；

将晶圆检测区图形与量测图形模板的标准检测区图形进行比较，如果晶圆检测区图形与标准检测区图形一致，则找出的检测区位置正确；如晶圆检测区图形与标准检测区图形不一致，则检测区位置有偏差。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述将坐标信息转化成SEM可读的SEM坐标信息的方法为采用计算机处理。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述量测图形模板还包含标准对准区图形。

4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在晶圆检测区图形与量测图形模板的标准检测区图形进行比较后，还包括步骤：量测晶圆检测区图形的关键尺寸。

5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述坐标信息通过布局软件获取。

6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，建立量测图形模版包括如下步骤：

提供标准晶圆，所述标准晶圆包含有图案化的光刻胶层；

加载至SEM中；

寻找对准区位置，保存为标准对准区图形；

寻找检测区位置，保存为标准检测区图形；

退出晶圆。

7.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，建立量测图形模版包括如下步骤：

从SEM中获取标准对准区图形，并保存；

从SEM中获取标准检测区图形，并保存。