CN102508412B - 线宽和线粗糙度的量测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种线宽和线粗糙度的量测方法，包括以下步骤：选取需量测的线条图形；对应于若干纵坐标，在线条图形的两侧边上分别采集相应的横坐标；对线条图形两侧边上每一组相应于同一纵坐标的横坐标求差值，然后对求得的各差值取平均值得到线条图形的线宽；将线条图形每侧的横坐标的最大值减去最小值以获得一偏差值，然后再取两侧偏差值的平均值，得到线条图形的粗糙度。本发明在生产中通过一次量测同时对线宽和线边缘粗糙度实现监测，减少设备量测时间，从而提高量测设备的使用率，进而提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及光刻工艺，特别涉及一种线宽和线粗糙度的量测方法。
背景技术
随着半导体芯片的集成度不断提高，晶体管的特征尺寸不断缩小到纳米级，生产工艺也越来越复杂。在生产中各种元器件的三维结构被分解为几十层二维的光刻图形。为了达到良好的器件性能，各个光刻图形不但要有精准的特征尺寸线宽，还要保证层与层之间的精确套刻(对准)。
特征尺寸图形的线宽量测是光刻工艺和刻蚀工艺用于控制工艺稳定性最常用的方法，也是最有效的方法。通常的量测方法是选用扫描式电子显微镜的单点量测模式或多点量测模式。曝光和显影之后的光刻胶线条图形和刻蚀之后的衬底线条图形并不是理想的平滑线条，其边缘是具有一定粗糙度的。使用单点量测模式，可以用最少的量测数据得到线条的线宽值。但是其线条的实际线宽描述不够准确，尤其对较长的线条。线条的线宽值受所选量测点位置影响很大，线宽值波动比较大。使用多点量测模式得到较多的量测数据，取其均值得到的线宽值比较稳定，能够较好地描述线条的实际线宽。
随着集成电路芯片制造技术的进步，晶体管的特征尺寸不断缩小。在芯片的大规模生产中保证特征尺寸线宽均匀度和稳定度对稳定产品良率有十分重要的意义。然而随着线宽的缩小线边缘粗糙度对线宽均匀度的影响变得越来越突出。线边缘粗糙度是指从俯视的角度看一个实物线条的边缘与理想的平滑线条的偏离。控制线边缘粗糙度对提高线宽均匀度有重大意义。了解产品的线边缘粗糙度有助于评估产品的质量水平。
在芯片生产中线宽和线边缘粗糙度可以用量测设备，例如扫描式电子显微镜，分别量测得到。但是这种方法需要对同一线条图形做两次量测，占用较多的机时，设备使用效率较低。此外多次量测会对光刻胶线条造成较大的电子照射损伤，影响量测结果的稳定性。
发明内容
本发明的目的是提供一种线宽和线粗糙度的量测方法，以减少生产中量测设备所用时间，提取更多检测信息，提高生产效率。
本发明的技术解决方案是一种线宽和线粗糙度的量测方法，包括以下步骤：
选取需量测的线条图形；
对应于若干纵坐标，在线条图形的两侧边上分别采集相应的横坐标；
对线条图形两侧边上每一组相应于同一纵坐标的横坐标求差值，然后对求得的各差值取平均值得到线条图形的线宽；
将线条图形每侧的横坐标的最大值减去最小值以获得一偏差值，然后再取两侧偏差值的平均值，得到线条图形的粗糙度。
作为优选：所述线条图形为显影后的光刻胶线条图形或刻蚀后的线条图形。
作为优选：所述在线条图形的两侧边上分别采集若干纵坐标对应的横坐标数据的步骤，采用扫描电子显微镜或图形处理软件采集。
作为优选：所述线条图形线宽公式为[(x2-x1)+(x4-x3)+...+(xn-x(n-1))]/(n/2)。
作为优选：所述线条图形的粗糙度的公式为[max(x1，x3，...x(n-1))-min(x1，x3，...x(n-1))]+[max(x2，x4，...x(n))-min(x2，x4，...x(n))]/2。
与现有技术相比，本发明线宽和线粗糙度的量测方法是在生产中通过一次量测同时对线宽和线边缘粗糙度实现监测，减少设备量测时间，从而提高量测设备的使用率，进而提高生产效率。
附图说明
图1是本发明线宽和线粗糙度的量测的流程图。
图2是本发明线条图形坐标点的量测图。
具体实施方式
本发明下面将结合附图作进一步详述：
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
请参阅图1所示，在本实施例中，一种线宽和线粗糙度的量测方法，包括以下步骤：
在步骤1中，选取需量测的线条图形；所述线条图形为显影后的光刻胶线条图形或刻蚀后的衬底线条图形。
在步骤2中，如图2所示，在线条图形的两侧分别等分若干个量测框，对应于若干纵坐标，在线条图形的两侧边上分别采集相应的横坐标数据(x1，x2，x3，x4…xn)，其中n为偶数，其中xn与xn-1为纵坐标对应的横坐标数据，xn与xn-2为同一侧横坐标数据，xn-1与xn-3为同一侧横坐标数据；所述在线条图形的两侧边上分别采集若干纵坐标对应的横坐标数据的步骤，采用扫描电子显微镜或图形处理软件采集。
在步骤3中，对线条图形两侧边上每一组相应于同一纵坐标的横坐标求差值，然后对求得的各差值取平均值得到线条图形的线宽，结果记录在线宽控制图中，所述线条图形线宽公式为[(x2-x1)+(x4-x3)+...+(xn-x(n-1))]/(n/2)。
在步骤4中。将线条图形每侧的横坐标的最大值减去最小值以获得一偏差值，然后再取两侧偏差值的平均值，得到线条图形的粗糙度，结果记录在线边缘粗糙度控制图中，所述线条图形的粗糙度的公式为[max(x1，x3，...x(n-1))-min(x1，x3，...x(n-1))]+[max(x2，x4，...x(n))-min(x2，x4，...x(n))]/2。
根据线宽控制图和边缘粗糙度控制图对光刻工艺进行调整。在生产中，通过一次量测同时对线宽和线边缘粗糙度实现监测，减少设备量测时间，从而提高量测设备的使用率，进而提高生产效率。
以一般的芯片生产流程为例，整个流程至少有20层线条图形光刻工艺，每层量测10个线条图形，使用本发明方法生产一个芯片可以节省20分钟的量测设备时间。在大规模生产中本发明节省的量测设备时间十分可观。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (4)
1.一种线宽和线粗糙度的量测方法，其特征在于，包括以下步骤：
选取需量测的线条图形；
在所述线条图形的两侧分别等分若干个量测框，对应于若干纵坐标，采用扫描电子显微镜在线条图形的两侧边上通过一次测量分别采集相应的横坐标；
对线条图形两侧边上每一组相应于同一纵坐标的横坐标求差值，然后对求得的各差值取平均值得到线条图形的线宽；
将线条图形每侧的横坐标的最大值减去最小值以获得一偏差值，然后再取两侧偏差值的平均值，得到线条图形的粗糙度。
2.根据权利要求1所述的线宽和线粗糙度的量测方法，其特征在于：所述线条图形为显影后的光刻胶线条图形或刻蚀后的线条图形。
3.根据权利要求1所述的线宽和线粗糙度的量测方法，其特征在于：所述线条图形线宽公式为[(x2-x1)+(x4-x3)+...+(xn-x(n-1))]/(n/2)，其中n为偶数，其中xn与xn-1为纵坐标对应的横坐标数据，xn与xn-2为同一侧横坐标数据，xn-1与xn-3为同一侧横坐标数据。
4.根据权利要求1所述的线宽和线粗糙度的量测方法，其特征在于：所述线条图形的粗糙度的公式为{[max(x1，x3，...x(n-1))-min(x1，x3，...x(n-1))]+[max(x2，x4，...x(n))-min(x2，x4，...x(n))]}/2，其中n为偶数，其中xn与xn-1为纵坐标对应的横坐标数据，xn与xn-2为同一侧横坐标数据，xn-1与xn-3为同一侧横坐标数据。
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