CN103591911A

CN103591911A - Cdsem校准方法

Info

Publication number: CN103591911A
Application number: CN201210287385.5A
Authority: CN
Inventors: 黄怡; 林益世; 蔡博修; 李文慧
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2012-08-13
Filing date: 2012-08-13
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2032-08-13
Also published as: CN103591911B

Abstract

一种CDSEM校准方法，包括：利用除CDSEM以外的设备获取若干图案的参考关键尺寸；利用校准精度符合要求的CDSEM获取若干图案的CDSEM关键尺寸，将获取的若干参考关键尺寸、CDSEM关键尺寸做线性回归分析，获得一元线性回归方程，据此知道参考关键尺寸与CDSEM关键尺寸之间的确切关系，还可以获取预测CDSEM关键尺寸，以作为CDSEM再次校准的判断标准之一。在后续多次CDSEM校准过程中，普通技术人员可以依照所述方法对CDSEM进行再次校准，而不用资深技术人员来完成每次CDSEM的校准工作，降低了半导体制程的成本，并可根据线性回归方程的截距来对CDSEM的焦距进行进一步的校正。

Description

CDSEM校准方法

技术领域

本发明属于半导体制造工艺设备技术领域，特别是涉及一种CDSEM（Critical Dimension Scanning Electronic Microscope，关键尺寸扫描电子显微镜）校准方法。

背景技术

关键尺寸扫描电子显微镜（CDSEM）是一种在半导体制程中用于测量晶圆上图案的关键尺寸（CD）的仪器，其工作原理是：从电子枪照射出的电子束通过聚光透镜汇聚，穿过开孔（aperture）到达测定对象的图案上，利用探测器捕捉放出的二次电子并将其变换为电信号，获得二维图像，以二维图像信息为基础高精度的测量出测定对象的关键尺寸。

CDSEM的测量精度主要取决于CDSEM的校准精度，为了提高CDSEM的测量精度，需对CDSEM进行校准。由于多种因素的影响，校准好的CDSEM工作一段时间之后，其测量精度会降低，因此，在半导体制程中需定期对CDSEM进行校准。但是，高精度的CDSEM校准常常需要非常资深的技术人员来完成，尤其是当半导体制程的制造要求非常高时，甚至需要专门聘请相关的技术人员来进行CDSEM校准，不仅大大提高了半导体制程的成本，还影响了工厂的正常运作。

因此，业界一直在探求这样一种可能：当CDSEM进行高精度的校准之后，在CDSEM后续定期校准过程中，普通技术人员可以代替资深技术人员进行CDSEM校准，以达到降低半导体制程的成本的目的。

另外，普通技术人员常用的校准CDSEM的方法是：调整CDSEM的焦距（focus），直至检测人员认为在CDSEM上获得的SEM图像足够清晰；提供一个校准晶圆（calibration wafer），所述校准晶圆上具有制造精度非常高的图案，所述图案为多条平行排列的线条（line），将相邻两条线条之间的间距（pitch）作为图案的关键尺寸（CD），所述图案的关键尺寸已知，利用CDSEM测量校准晶圆上图案的关键尺寸，当测量的关键尺寸值与已知的关键尺寸值不相等时，校准CDSEM的放大倍率，直至测量的关键尺寸值与已知的关键尺寸值相等。

但是，上述校准方法中，是以所获取的SEM图像是否清晰为依据来人为判断焦距校准是否符合要求，即以主观手段来判断焦距的校准精度，它会导致以下不足：不同的技术人员具有不同的判断标准，假设相对资深的技术人员将CDSEM的焦距调整为第一焦距，并使CDSEM的放大倍率调整为第一放大倍率，利用CDSEM测量校准晶圆上图案的关键尺寸，将所获取的关键尺寸作为第一关键尺寸，假设相对普通的技术与人员将CDSEM的焦距调整为第二焦距，并使CDSEM的放大倍率保持在第一放大倍率，利用CDSEM测量校准晶圆上图案的关键尺寸，将所获取的关键尺寸作为第二关键尺寸，比较发现，所获取的第一关键尺寸与第二关键尺寸相等，但当利用上述两种校准状态下的CDSEM分别测量待测量图案的关键尺寸，且待测量图案的关键尺寸不再是相邻线条的间距时，会发现当CDSEM的焦距设置为第一焦距时待测量图案的关键尺寸更靠近其真实尺寸，换言之，当CDSEM的焦距设置为第一焦距时CDSEM的校准精度更符合要求。因此，在利用主观手段来判断焦距的校准精度之后，希望有一种客观手段来进一步验证焦距的校准精度，从而提高CDSEM的总体校准精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是校准精度符合要求的CDSEM使用一段时间之后，普通技术人员可以代替资深技术人员进行定期的CDSEM校准，以降低半导体制程的成本，且普通技术人员在校准CDSEM时可以进一步验证焦距的校准精度。

为解决上述问题，本发明提供了一种CDSEM校准方法，提供形成有M个图案的晶圆，利用除CDSEM以外的设备对所述M个图案进行测量，获取M个参考关键尺寸；

提供校准精度符合要求的CDSEM，利用CDSEM对所述M个图案中的N个图案进行测量，获取N个CDSEM关键尺寸，利用所述N个CDSEM关键尺寸及相对应的N个参考关键尺寸做线性回归分析，获得一元线性回归方程Y₀=A₀X₀+B₀及线性相关系数平方值R₀ ²，X₀表示参考关键尺寸，Y₀表示CDSEM关键尺寸，A₀表示斜率，B₀表示截距，且R₀ ²≥0.95；

将所述M个参考关键尺寸中除所述N个参考关键尺寸之外的M-N个参考关键尺寸代入Y₀=A₀X₀+B₀中，获取未进行过CDSEM测量的M-N个图案的预测CDSEM关键尺寸；

所述校准精度符合要求的CDSEM使用一段时间之后，执行下述步骤：

a、调整CDSEM的焦距，直至在CDSEM上获得清晰的SEM图像，然后调整CDSEM的放大倍率；

b、利用CDSEM对所述M-N个图案中未进行过CDSEM测量的部分图案进行测量，对所述部分图案的CDSEM关键尺寸及相对应的参考关键尺寸做线性回归分析，获得一元线性回归方程Y=AX+B及线性相关系数平方值R²，X表示参考关键尺寸，Y表示CDSEM关键尺寸，A表示斜率，B表示截距，计算所述部分图案的CDSEM关键尺寸与所述部分图案的预测CDSEM关键尺寸的差的绝对值，若所述差的绝对值小于1nm、R²≥0.95且|B-B₀|≤1，则CDSEM的校准精度符合要求；若所述差的绝对值大于1nm、R²≥0.95且|B-B₀|＞1，则CDSEM的校准精度不符合要求。

可选地，当CDSEM的校准精度不符合要求时，再次依次执行所述步骤a、b。

可选地，若所述差的绝对值大于1nm且R²﹤0.95时，再次执行所述步骤b。

可选地，利用所述除CDSEM以外的设备对图案进行测量时不会在图案上积累电荷。

可选地，所述除CDSEM以外的设备为OCD机台。

可选地，所述晶圆为能量矩阵晶圆，

所述晶圆包括若干列芯片，每个芯片上形成有三个或以上的相同图案。

可选地，所述若干列芯片的关键尺寸呈等差数列，所述等差数列的公差为1nm~1.5nm。

可选地，所述图案包括若干相同且平行分布的结构，所述结构为多晶硅栅极或用于形成浅沟槽隔离结构的沟槽。

可选地，相邻两个所述结构之间的间距为100nm~200nm。

可选地，利用EXCEL或Matlab软件做所述线性回归分析。

可选地，所述R₀ ²≥0.97；在所述步骤b中，若所述差的绝对值小于1nm、R²≥0.97且|B-B₀|≤1，则CDSEM的校准精度符合要求；若所述差的绝对值大于1nm、R²≥0.97且|B-B₀|＞1，则CDSEM的校准精度不符合要求。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明利用除CDSEM以外的设备来获取若干图案的关键尺寸，并将其作为参考关键尺寸，然后利用校准精度符合要求的CDSEM获取若干图案的CDSEM关键尺寸，将获取的若干参考关键尺寸作为自变量、CDSEM关键尺寸作为因变量以做线性回归分析，获得一元线性回归方程及线性相关系数，根据所述一元线性回归方程可以知道参考关键尺寸与CDSEM关键尺寸之间的确切关系，因此，在参考关键尺寸已知的情况下，可以获取预测CDSEM关键尺寸，所述预测CDSEM关键尺寸可作为CDSEM再次校准的判断标准之一。再次校准CDSEM时，先调整CDSEM的焦距及放大倍率，然后，获取若干图案的CDSEM关键尺寸，将获取的若干参考关键尺寸作为自变量、CDSEM关键尺寸作为因变量以做线性回归分析，获得一元线性回归方程及线性相关系数，计算CDSEM关键尺寸与相对应的预测CDSEM关键尺寸之差的绝对值，根据所获得的线性相关系数、一元线性回归方程的截距及所述差的绝对值可以判断CDSEM的再次校准是否符合要求。通常先是由资深技术人员来校准CDSEM以使其校准精度符合要求，在后期的多次CDSEM校准过程中，普通技术人员可以依照本发明所提供的方法对CDSEM进行再次校准，而不用资深技术人员来完成每次CDSEM的校准工作，降低了半导体制程的成本。另外，对CDSME的焦距及放大倍率进行校正之后，可以根据线性回归方程的截距来对CDSEM的焦距进行进一步的校正，从而提高了CDSEM的总体校准精度。

附图说明

图1是本发明CDSEM校准方法的流程图。

具体实施方式

半导体制程中包含多种关键尺寸的测量方法，CDSEM测量方法是其中一种，为了保证CDSEM的测量精度，CDSEM需作定期校准。鉴于现有CDSEM校准方法存在的多种不足，发明人提出一种利用其它关键尺寸测量方法来判断CDSEM校准精度是否符合要求的方法，此方法可降低半导体制程的成本，且可进一步验证CDSEM的焦距校准精度。

下面结合附图，通过具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的可实施方式的一部分，而不是其全部。根据这些实施例，本领域的普通技术人员在无需创造性劳动的前提下可获得的所有其它实施方式，都属于本发明的保护范围。

资深技术人员对CDSEM进行校准使其校准精度符合要求之后，本领域的普通技术人员可以利用本发明所提供的CDSEM校准方法来对CDSEM进行定期校准，图1是本发明CDSEM校准方法的流程图，下面结合图1对本发明的技术方案进行详细说明。

提供晶圆（wafer），晶圆上形成有M个图案（pattern），对晶圆上的M个图案进行测量，将获得的关键尺寸作为图案的参考关键尺寸。因此，可以获取M个图案的参考关键尺寸。

本领域技术人员应当知晓的是，CDSEM可以用来测量图案的关键尺寸，其工作原理是：从电子枪照射出的电子束通过聚光透镜汇聚，穿过开孔（aperture）到达测定对象的图案上，利用探测器捕捉放出的二次电子并将其变换为电信号，获得二维图像，以二维图像信息为基础高精度的测量出测定对象的关键尺寸。但是，CDSEM测量方法存在充电效应（charging effect）的缺陷。所述充电效应是指：电子束照射到图案上的电子数量不等于放出的二次电子数量，使部分电荷积累在图案所在晶圆上，造成晶圆存在静电势（electronstatic potential），当利用CDSEM对图案进行再次测量时，所述静电势会使图案的测量结果不准确。

因此，为保证关键尺寸的测量精度，不适于利用CDSEM对同一个图案进行两次或以上的测量。鉴于获得晶圆上M个图案的参考尺寸之后，后续步骤中还会利用CDSEM对晶圆上的图案进行测量，因此，不能利用CDSEM来获取晶圆上所述M个图案的参考关键尺寸，换言之，需利用除CDSEM以外的设备来获取晶圆上所述M个图案的参考关键尺寸，利用所述除CDSEM以外的设备对图案进行测量时不会在图案上积累电荷。

在一个实施例中，可利用OCD（Optical Critical Dimension，光学关键尺寸）机台来获取晶圆上M个图案的参考关键尺寸。OCD机台的测量原理是：在待测芯片上投射一束偏振光，所述偏振光经反射后形成反射光，从反射光中获取一组光谱线，该光谱线内包含测量部分的信息。为保证OCD测量的精度，晶圆上图案的密度应较为密集。

OCD机台的测量精度较高，因此，所获取的M个图案的参考关键尺寸较为准确。当然，也可采用其它方法（如利用光学原理的测量方法）来获取晶圆上M个图案的参考关键尺寸，但应保证此方法不会存在充电效应的缺陷，即不在图案上积累电荷。

从M个图案中选取N个图案，M＞N，利用CDSEM对所述N个图案进行测量，获取N个CDSEM关键尺寸。根据测量方法原理的不同，利用CDSEM与除CDSEM以外的设备对同一图案进行测量的结果可能不相同。虽然如此，但由于各种测量方法具有自身固有的特性，因此，两种测量方法的测量结果应该是密切相关的，且应该存在某种确定关系。

线性回归分析（regression analysis）是对具有相关关系的两个变量进行统计分析的一种常用方法。通过收集两个变量的样本数据，利用统计分析的方法，可以找出因变量随自变量变化的关系式，即一元线性回归方程。这样，只要知道自变量的未来值，就可以根据关系式计算出因变量的未来值。另外，在获得一元线性回归方程的同时，还可以获得线性相关系数r，它是在线性相关的条件下说明自变量与因变量之间相关关系紧密程度的统计分析指标。

为了判断自变量与因变量之间相关程度的高低，可以通过线性相关系数来判断自变量与因变量之间的相关关系密切程度，其中一种常用的判断标准是：当r²=0时，表示自变量与因变量完全不相关；当0＜r²≤0.09时，表示自变量与因变量不相关；当因0.09＜r²≤0.25时，表示自变量与因变量低度相关；当0.25＜r²≤0.64时，表示自变量与因变量显著相关；当0.64＜r²＜1时，表示自变量与应变量高度相关；当r²=1时，表示自变量与因变量完全相关。因此，发明人提出，可以利用线性回归分析的方法来获得CDSEM关键尺寸与由除CDSEM以外的设备所获得的尺寸即参考关键尺寸之间的关系。

将所述N个图案依次标记为第一图案、第二图案、……、第N-1图案、第N图案，在做所述线性回归分析时，需使所述N个图案中第一图案的CDSEM关键尺寸与第一图案的参考关键尺寸对应起来，第二图案的CDSEM关键尺寸与第二图案的参考关键尺寸对应起来，依次类推，且将N个CDSEM关键尺寸作为因变量，相对应的N个参考关键尺寸作为自变量。为了使线性回归分析的结果更为可靠，应对多个（两个或以上）图案的CDSEM关键尺寸及相对应的参考关键尺寸做线性回归分析；且尽可能使N个图案中任意两个图案的设计关键尺寸不相同，从而使获得的CDSEM关键尺寸与参考关键尺寸之间的关系更为准确。在本发明中，CDSEM关键尺寸与相对应的参考关键尺寸是指对同一个图案进行测量所获取的尺寸。

做所述线性回归分析之后，可以获得一个一元线性回归方程Y₀=A₀X₀+B₀及线性相关系数平方值R₀ ²，其中，X₀表示参考关键尺寸，Y₀表示CDSEM关键尺寸，A₀表示斜率，B₀表示截距。根据线性相关系数平方值R₀ ²可以判断CDSEM的校准精度：当R₀ ²越接近1时，表示CDSEM的校准精度越高，相对应的，当R₀ ²越接近0时，则表示CDSEM的校准精度越低。

利用校准精度符合要求的CDSEM所获得的线性相关系数R₀ ²能达到0.95或以上，因此，可以推断出所述N个图案的参考关键尺寸与所述N个图案的CDSEM关键尺寸高度相关，而且还可以知道所述N个图案的参考关键尺寸与所述N个图案的CDSEM关键尺寸之间的确切关系。进一步地，如前所述，由于CDSEM及除CDSEM以外的设备的测量方法具有自身固有的特性，因此，所述一元线性相关方程Y₀=A₀X₀+B₀及线性相关系数R₀可以表征任意一个CDSEM测量结果即CDSEM关键尺寸与参考关键尺寸之间的关联。

将所述M个参考关键尺寸中除所述N个参考关键尺寸之外的M-N个参考关键尺寸代入Y₀=A₀X₀+B₀中，获取未进行过CDSEM测量的M-N个图案的预测CDSEM关键尺寸。由于一元线性相关方程Y₀=A₀X₀+B₀是利用校准精度较高的CDSEM获得的，因此，有理由相信：在后续校准CDSEM时，当CDSEM的校准精度较高时，测量的CDSEM关键尺寸应该很接近所述M-N个图案的预测CDSEM关键尺寸。

根据半导体制程精度要求的不同，对CDSEM的校准精度要求不同，因此，对R₀ ²的要求也随之不同。对于45nm或40nm制程而言，所获得的R₀ ²应该不小于0.95；而对于32nm制程而言，半导体制程精度要求更高一些，因此所获得的R₀ ²应该不小于0.97。

在一个实施例中，可利用Excel或Matlab等软件来实现所述线性相关分析。

校准精度符合要求的CDSEM工作一段时间之后，由于多种因素的影响，其测量精度会降低，因此，需对CDSEM进行再次校准，并需对再次校准后的CDSEM的校准精度进行检验，以使CDSEM可以再次投入使用。

首先，执行步骤a、调整CDSEM的焦距，直至在CDSEM上获得清晰的SEM图像，然后调整CDSEM的放大倍率。

CDSEM的焦距会对测量结果的精度造成影响，因此，在CDSEM再次投入使用之前，需首先调整CDSEM的焦距，直至在CDSEM上所获得的SEM图像足够清晰。普通技术人员（beam monitor）可以根据经验来执行此步骤。

CDSEM放大倍率校正是进行CDSEM测长前的一个关键性的校准，其方法是：提供一个校准晶圆，所述校准晶圆上具有制造精度非常高的图案，所述图案为多条平行排列的线条，将相邻两条线条之间的间距作为图案的关键尺寸，所述图案的关键尺寸已知，利用CDSEM测量校准晶圆上图案的关键尺寸，当测量的关键尺寸值与已知的关键尺寸值不相等时，校准CDSEM的放大倍率，直至测量的关键尺寸值与已知的关键尺寸值相等。普通技术人员（QE monitor）可以执行此步骤。

接着，执行步骤b、利用CDSEM对所述M-N个图案中未进行过CDSEM测量的部分图案进行测量，对所述部分图案的CDSEM关键尺寸及相对应的参考关键尺寸做线性回归分析，获得一元线性回归方程Y=AX+B及线性相关系数平方值R²，X表示参考关键尺寸，Y表示CDSEM关键尺寸，A表示斜率，B表示截距，计算所述部分图案的CDSEM关键尺寸与所述部分图案的预测CDSEM关键尺寸的差的绝对值，若所述差的绝对值小于1nm、R²≥0.95且|B-B₀|≤1，则CDSEM的校准精度符合要求；若所述差的绝对值大于1nm、R²≥0.95且|B-B₀|＞1，则CDSEM的校准精度不符合要求。

从所述M-N个图案中选取部分图案，利用CDSEM对所述部分图案进行CDSEM测量，所述部分图案未进行过CDSEM测量，以避免充电效果会对CDSEM测量结果造成影响。假定在此步骤中对所述M-N个图案中的Z个图案进行测量，M-N＞Z，将所述Z个图案分别标记为第一图案、第二图案、......、第Z-1图案、第Z图案，可以获取Z个CDSEM关键尺寸。

如前所述，根据校准精度符合要求的CDSEM所获得的一元线性回归方程Y₀=A₀X₀+B₀，可以获取未进行过CDSEM测量的M-N个图案的预测CDSEM关键尺寸，因此，所述部分图案的预测CDSEM关键尺寸已知。

对所述部分图案的CDSEM关键尺寸及相对应的参考关键尺寸做线性回归分析时，需使第一图案的CDSEM关键尺寸与第一图案的参考关键尺寸对应起来，第二图案的CDSEM关键尺寸与第二图案的参考关键尺寸对应起来，依次类推，且将所述部分图案的CDSEM关键尺寸作为因变量，将所述部分图案相对应的参考关键尺寸作为自变量。为了使线性回归分析的结果更为可靠，应对多个（两个或以上）图案的CDSEM关键尺寸及相对应的参考关键尺寸做线性回归分析；且尽可能使所述部分图案中任意两个图案的设计关键尺寸不相同，从而使获得的CDSEM关键尺寸与参考关键尺寸之间的关系更为准确。

如前所述，由于一元线性回归方程Y₀=A₀X₀+B₀可以准确的反映CDSEM关键尺寸与参考关键尺寸之间的关系，因此，普通技术技术人员再次调整CDSEM后，如果CDSEM的校准精度较高，则获取的CDSEM关键尺寸应该接近于所述预测CDSEM关键尺寸，换言之，可以将所述预测CDSEM关键尺寸作为判断CDSEM校准精度的标准之一。另外，当R²接近1但|B-B₀|远离0时，很可能表示CDSEM的焦距未调整好，因此，还可以将B的数值作为判断CDSEM校准精度的标准之一。当R²远离1时，很可能表示所述部分图案的CDSEM关键尺寸的测量结果有误。

当所述部分图案的CDSEM关键尺寸与所述部分图案的预测CDSEM关键尺寸之差的绝对值小于1nm、R²≥0.95且|B-B₀|≤1时，表示CDSEM的校准精度较高，可以结束CDSEM校准的校准过程，CDSEM可以投入使用。

当所述部分图案的CDSEM关键尺寸与所述部分图案的预测CDSEM关键尺寸之差的绝对值大于1nm、R²≥0.95且|B-B₀|＞1时，表示CDSEM的焦距未调整好，因此，需再次依次执行步骤a、b，以再次检测CDSEM的校准状态，直至CDSEM校准精度达到要求。需说明的是，每次执行步骤b时均须保证是对未进行过CDSEM测量过的图案进行CDSEM测量。

当所述部分图案的CDSEM关键尺寸与所述部分图案的预测CDSEM关键尺寸之差的绝对值大于1nm且R²﹤0.95时，很可能是由于测量人员的失误导致CDSEM测量结果有误，为了检测CDSEM的真实校准状态，需再次执行所述步骤b，直至CDSEM校准精度达到要求。

根据半导体制程精度要求的不同，对CDSEM的校准精度要求也不同，因此，对R²的要求也随之不同。对于45nm或40nm制程而言，所获得的R²应该不小于0.95；而对于32nm制程而言，半导体制程精度要求的更高，因此所获得的R²应该不小于0.97。

当使用上述方法将CDSEM校准好之后，CDSEM可以投入使用，CDSEM工作一段时间（例如一天）之后，普通技术人员可以再次依照上述方法来对CDSEM进行校准，而不用资深技术人员来完成定期校准的工作。为了使晶圆能完成多次定期校准，可在晶圆上形成尽可能多的图案。为便于CDSEM校准工作的进行，可对晶圆上的M个图案按照图案的排列顺序进行标记。

为了便于在所述晶圆上能形成符合要求的多个图案，在一个实施例中，所述晶圆是能量矩阵（energy matrix）校准晶圆。所述能量矩阵晶圆包含若干列（两列或以上）芯片。每列芯片至少包含一个芯片，每个芯片上形成有P个相同的图案，换言之，位于同一个芯片上的图案的形状相同，且同一个芯片上的P个图案具有相同的关键尺寸。位于同一列的芯片相同，换言之，位于同一列的芯片上形成有相同形状的图案，且同一列芯片上的任意两个图案的关键尺寸相等。鉴于位于同一列的芯片相同，且每个芯片上形成有P个相同的图案，在本发明中，将每一列芯片上任意一个图案的关键尺寸定义为此列芯片的关键尺寸。若干列芯片的关键尺寸呈等差数列，换言之，依次排列的若干列芯片的关键尺寸逐渐增大或减小，且任意相邻两列芯片的关键尺寸之差为定值。在一个实施例中，所述等差数列的公差为1nm~1.5nm。具体的，可通过控制曝光过程中的曝光能量，即可得到关键尺寸呈等差排列的若干图案。作为一个具体实施例，P≥3。

所述能量矩阵校准晶圆是AEI（after etch inspection，刻蚀后检测）晶圆，其制作方法包括：在晶圆上形成待图形化的层；在所述层上形成光刻胶层，对所述光刻胶层进行曝光、显影以形成图形化的光刻胶层，所述图形化的光刻胶层上形成有若干相同的图形；以所述图形化的光刻胶层为掩模，对所述层进行各向异性的干法刻蚀；去除残余的图形化的光刻胶层，形成图形化的层，所述图形化的层中形成有若干相同的图形，即可在晶圆上形成若干图案。

在一个实施例中，芯片上的每个图案包括若干（两个或以上）相同且平行分布的结构，所述结构可以是多晶硅栅极或用于形成浅沟槽隔离结构（STI）的沟槽（trench），且任意相邻两个结构之间间距（pitch）为100nm~200nm。当所述晶圆为能量矩阵晶圆时，为了使线性回归分析的结果更为可靠，每次对晶圆上的多个（两个或以上）图案进行CDSEM测量以做所述线性回归分析时，所述多个图案中的任意两个图案是位于不同列芯片上的。

可通过以下具体实施例来介绍利用上述能量校准晶圆来执行本发明的方法。

步骤S1：提供能量校准晶圆，晶圆包括6个芯片，所述6个芯片的关键尺寸互不相同，分别为第一芯片、第二芯片、第三芯片、第四芯片、第五芯片、第六芯片，每个芯片上形成有3个相同的图案，分别为第一图案、第二图案、第三图案。

步骤S2：利用OCD机台对6个芯片上所有的图案进行测量，获取18个参考关键尺寸，分别为第一芯片第一图案的参考关键尺寸、第一芯片第二图案的参考关键尺寸、第一芯片第三图案的参考关键尺寸、第二芯片第一图案的参考关键尺寸、……、第六芯片第一图案的参考关键尺寸、第六芯片第二图案的参考关键尺寸、第六芯片第三图案的参考关键尺寸。

步骤S3：提供校准精度符合要求的CDSEM，对6个芯片上的第一图案进行测量，获取6个第一图案的CDSEM关键尺寸，分别为第一芯片第一图案的CDSEM关键尺寸、第二芯片第一图案的CDSEM关键尺寸、第三芯片第一图案的CDSEM关键尺寸、第四芯片第一图案的CDSEM关键尺寸、第五芯片第一图案的CDSEM关键尺寸、第六芯片第一图案的CDSEM关键尺寸。

步骤S4：将6个第一图案的参考关键尺寸作为自变量、6个第一图案的CDSEM关键尺寸作为因变量以做线性回归分析：将第一芯片第一图案的CDSEM关键尺寸与第一芯片第一图案的参考关键尺寸对应起来，第二芯片第一图案的CDSEM关键尺寸与第二芯片第一图案的参考关键尺寸对应起来，第三芯片第一图案的CDSEM关键尺寸与第三芯片第一图案的参考关键尺寸对应起来，第四芯片第一图案的CDSEM关键尺寸与第四芯片第一图案的参考关键尺寸对应起来，第五芯片第一图案的CDSEM关键尺寸与第五芯片第一图案的参考关键尺寸对应起来，第六芯片第一图案的CDSEM关键尺寸与第六芯片第一图案的参考关键尺寸对应起来，利用Excel对6个第一图案的CDSEM关键尺寸及6个第一图案的参考关键尺寸做线性回归分析，获得一元线性回归方程y=ax+b及线性相关系数r，其中，x表示第一图案的参考关键尺寸，y表示第一图案的CDSEM关键尺寸，r²≥0.95。

步骤S5：将第一芯片第二图案的参考关键尺寸、第二芯片第二图案的参考关键尺寸、……、第四芯片第三图案的参考关键尺寸、第五芯片第三图案的参考关键尺寸、第六芯片第三图案的参考关键尺寸代入y=ax+b中，获取第一芯片第二图案的预测CDSEM关键尺寸、第二芯片第二图案的预测CDSEM关键尺寸、……、第四芯片第三图案的预测CDSEM关键尺寸、第五芯片第三图案的预测CDSEM关键尺寸、第六芯片第三图案的预测CDSEM关键尺寸。

CDSEM工作一天之后，其测量精度会降低，因此，需对CDSEM再次校准，并对CDSEM的校准状态进行检验。

步骤S6：调整CDSEM的焦距，直至在CDSEM上获得清晰的SEM图像。

步骤S7：调整CDSEM的放大倍率。

步骤S8：利用CDSEM对第一芯片上的第二图案、第二芯片上的第二图案、第三芯片上的第二图案、第四芯片上的第二图案、第五芯片上的第二图案、第六芯片上的第二图案进行测量，分别获取第一芯片第二图案的CDSEM关键尺寸、第二芯片第二图案的CDSEM关键尺寸、第三芯片第二图案的CDSEM关键尺寸、第四芯片第二图案的CDSEM关键尺寸、第五芯片第二图案的CDSEM关键尺寸、第六芯片第二图案的CDSEM关键尺寸。

步骤S9：将第一芯片第二图案的CDSEM关键尺寸与第一芯片第二图案的参考关键尺寸对应起来，第二芯片第二图案的CDSEM关键尺寸与第二芯片第二图案的参考关键尺寸对应起来，第三芯片第二图案的CDSEM关键尺寸与第三芯片第二图案的参考关键尺寸对应起来，第四芯片第二图案的CDSEM关键尺寸与第四芯片第二图案的参考关键尺寸对应起来，第五芯片第二图案的CDSEM关键尺寸与第五芯片第二图案的参考关键尺寸对应起来，第六芯片第二图案的CDSEM关键尺寸与第六芯片第二图案的参考关键尺寸对应起来，利用Excel对6个第二图案的CDSEM关键尺寸及6个第二图案的参考关键尺寸做线性回归分析，获得一元线性回归方程y₁=a₁x₁+b₁及线性相关系数r₁，其中，x₁表示第二图案的参考关键尺寸，y₁表示第二图案的CDSEM关键尺寸。

步骤S10：计算第一芯片第二图案的CDSEM关键尺寸与第一芯片第二图案的预测CDSEM关键尺寸的差的绝对值、第二芯片第二图案的CDSEM关键尺寸与第二芯片第二图案的预测CDSEM关键尺寸的差的绝对值、第三芯片第二图案的CDSEM关键尺寸与第三芯片第二图案的预测CDSEM关键尺寸的差的绝对值、第四芯片第二图案的CDSEM关键尺寸与第四芯片第二图案的预测CDSEM关键尺寸的差的绝对值、第五芯片第二图案的CDSEM关键尺寸与第五芯片第二图案的预测CDSEM关键尺寸的差的绝对值、第六芯片第二图案的CDSEM关键尺寸与第六芯片第二图案的预测CDSEM关键尺寸的差的绝对值。

当6个第二图案的CDSEM关键尺寸与6个第二图案的预测CDSEM关键尺寸之差的绝对值小于1nm、r₁ ²≥0.95且|b₁-b|≤1时，表示CDSEM的校准精度较高，可以结束CDSEM校准的校准过程，CDSEM可以投入使用。

当6个第二图案的CDSEM关键尺寸与6个第二图案的预测CDSEM关键尺寸之差的绝对值大于1nm、r₁ ²≥0.95且|b₁-b|＞1时，表示CDSEM的焦距未调整好，因此，需再次调整CDSEM的焦距、放大倍率，然后按照步骤S8的方法获取第一芯片第三图案的CDSEM关键尺寸、第二芯片第三图案的CDSEM关键尺寸、第三芯片第三图案的CDSEM关键尺寸、第四芯片第三图案的CDSEM关键尺寸、第五芯片第三图案的CDSEM关键尺寸、第六芯片第三图案的CDSEM关键尺寸，然后按照步骤S9的方法利用Excel对6个第三图案的CDSEM关键尺寸及6个第三图案的参考关键尺寸做线性回归分析，获得一元线性回归方程y₂=a₂x₂+b₂及线性相关系数r₂，其中，x₂表示第三图案的参考关键尺寸，y₂表示第三图案的CDSEM关键尺寸，计算6个第三图案的CDSEM关键尺寸与6个第三图案的预测CDSEM关键尺寸之差的绝对值，假定6个第三图案的CDSEM关键尺寸与6个第三图案的预测CDSEM关键尺寸之差的绝对值小于1nm、r₂ ²≥0.95且|b₂-b|≤1，表示CDSEM的校准精度较高，可以结束CDSEM校准的校准过程，CDSEM可以投入使用。

当6个第二图案的CDSEM关键尺寸与6个第二图案的预测CDSEM关键尺寸之差的绝对值大于1nm且r₂ ²﹤0.95时，很可能是由于测量人员的失误导致CDSEM测量结果有误，为了检测CDSEM的真实校准状态，需按照步骤S8的方法获取第一芯片第三图案的CDSEM关键尺寸、第二芯片第三图案的CDSEM关键尺寸、第三芯片第三图案的CDSEM关键尺寸、第四芯片第三图案的CDSEM关键尺寸、第五芯片第三图案的CDSEM关键尺寸、第六芯片第三图案的CDSEM关键尺寸，然后按照步骤S9的方法利用Excel对6个第三图案的CDSEM关键尺寸及6个第三图案的参考关键尺寸做线性回归分析，获得一元线性回归方程y₂=a₂x₂+b₂及线性相关系数r₂，其中，x₂表示第三图案的参考关键尺寸，y₂表示第三图案的CDSEM关键尺寸，计算6个第三图案的CDSEM关键尺寸与6个第三图案的预测CDSEM关键尺寸之差的绝对值，假定6个第三图案的CDSEM关键尺寸与6个第三图案的预测CDSEM关键尺寸之差的绝对值小于1nm、r₂ ²≥0.95且|b₂-b|≤1，表示CDSEM的校准精度较高，可以结束CDSEM校准的校准过程，CDSEM可以投入使用。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明利用除CDSEM以外的设备来获取若干图案的关键尺寸，并将其作为参考关键尺寸，然后利用校准精度符合要求的CDSEM获取若干图案的CDSEM关键尺寸，将获取的若干参考关键尺寸作为自变量、CDSEM关键尺寸作为因变量以做线性回归分析，获得一元线性回归方程及线性相关系数，根据所述一元线性回归方程可以知道参考关键尺寸与CDSEM关键尺寸之间的确切关系，因此，在参考关键尺寸已知的情况下，可以获取预测CDSEM关键尺寸，所述预测CDSEM关键尺寸可作为CDSEM再次校准的判断标准之一。再次校准CDSEM时，先调整CDSEM的焦距及放大倍率，然后，获取若干图案的CDSEM关键尺寸，将获取的若干参考关键尺寸作为自变量、CDSEM关键尺寸作为因变量以做线性回归分析，获得一元线性回归方程及线性相关系数，计算CDSEM关键尺寸与相对应的预测CDSEM关键尺寸之差的绝对值，根据所获得的线性相关系数、一元线性回归方程的截距及所述差的绝对值可以判断CDSEM的再次校准是否符合要求。

通常先是由资深技术人员来校准CDSEM以使其校准精度符合要求，在后期的多次CDSEM校准过程中，普通技术人员可以依照本发明所提供的方法对CDSEM进行再次校准，而不用资深技术人员来完成每次CDSEM的校准工作，降低了半导体制程的成本。另外，对CDSME的焦距及放大倍率进行校正之后，可以根据线性回归方程的截距来对CDSEM的焦距进行进一步的校正，从而提高了CDSEM的总体校准精度。

上述通过实施例的说明，应能使本领域专业技术人员更好地理解本发明，并能够再现和使用本发明。本领域的专业技术人员根据本文中所述的原理可以在不脱离本发明的实质和范围的情况下对上述实施例作各种变更和修改是显而易见的。因此，本发明不应被理解为限制于本文所示的上述实施例，其保护范围应由所附的权利要求书来界定。

Claims

1.一种CDSEM校准方法，其特征在于，

提供形成有M个图案的晶圆，利用除CDSEM以外的设备对所述M个图案进行测量，获取M个参考关键尺寸；

提供校准精度符合要求的CDSEM，利用所述CDSEM对所述M个图案中的N个图案进行测量，获取N个CDSEM关键尺寸，利用所述N个CDSEM关键尺寸及相对应的N个参考关键尺寸做线性回归分析，获得一元线性回归方程Y₀=A₀X₀+B₀及线性相关系数平方值R₀ ²，X₀表示参考关键尺寸，Y₀表示CDSEM关键尺寸，A₀表示斜率，B₀表示截距，且R₀ ²≥0.95；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当CDSEM的校准精度不符合要求时，再次依次执行所述步骤a、b。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述差的绝对值大于1nm且R²﹤0.95时，再次执行所述步骤b。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述除CDSEM以外的设备对图案进行测量时不会在图案上积累电荷。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述除CDSEM以外的设备为OCD机台。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶圆为能量矩阵晶圆，所述晶圆包括若干列芯片，每个芯片上形成有三个或以上的相同图案。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述若干列芯片的关键尺寸呈等差数列，所述等差数列的公差为1nm~1.5nm。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图案包括若干相同且平行分布的结构，所述结构为多晶硅栅极或用于形成浅沟槽隔离结构的沟槽。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，相邻两个所述结构之间的间距为100nm~200nm。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用EXCEL或Matlab软件做所述线性回归分析。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述R₀ ²≥0.97；在所述步骤b中，若所述差的绝对值小于1nm、R²≥0.97且|B-B₀|≤1，则CDSEM的校准精度符合要求；若所述差的绝对值大于1nm、R²≥0.97且|B-B₀|＞1，则CDSEM的校准精度不符合要求。