CN104576611B - 补偿关键尺寸扫描电子显微镜检测图案倾斜的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种补偿关键尺寸扫描电子显微镜CD‑SEM检测图案倾斜的方法，其特征在于，该方法包括：选择同一晶片的同一区域的图案，作为关键尺寸扫描电子显微镜CD‑SEM的检测区域；选择CD‑SEM的探测器不同的偏转角度，获得每个偏转角度所对应的检测区域的图案CD，得到偏转角度与图案CD的对应关系；根据偏转角度与图案CD的对应关系得到偏转角度与图案CD之间的拟合曲线；选取拟合曲线中的图案CD最小值所对应的偏转角度，作为CD‑SEM探测器的偏转补偿值。采用本发明能够将倾斜的CD‑SEM检测图案进行科学地倾斜补偿。
Description
技术领域
本申请涉及集成电路制造领域，特别涉及一种补偿关键尺寸扫描电子显微镜（CD-SEM）检测图案倾斜的方法。
背景技术
目前，在半导体器件制造中，采用关键尺寸扫描电子显微镜（Critical DimensionScanning Electronic Microscope，CD-SEM）测量制作在晶片上的图案的关键尺寸，带有图案的晶片会放置在CD-SEM机台上，由CD-SEM进行在线测量。在半导体器件制造中，最受关注的是晶片上某些特定图案的CD，例如连接孔（via）、器件宽度（line）和器件间距（space）图案的CD等。
需要注意的是，CD-SEM机台经过长期的使用，不可避免地出现零件磨损老化问题，例如探测器老化，承载晶片的底座磨损等问题，放在CD-SEM机台上进行检测的图案CD就会出现倾斜现象，特别是对于具有line和Space的图案CD，就会导致量测出的图案CD出现偏移，如图1所示。图1中图案AA倾斜，通过CD-SEM所检测出AA的CD值明显偏大，CD值的具体测量方法为现有技术，在此不再赘述。
随着半导体制造技术的发展，半导体器件的CD越来越小，现有技术都是采用肉眼进行目测判断检测图案是否倾斜，然后进行粗调。在CD很小的情况下，图案倾斜角度比较小时，肉眼根本无法发现，所以无法科学地解决问题。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是：如何得到准确的图案CD。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案具体是这样实现的：
本发明公开了一种补偿关键尺寸扫描电子显微镜检测图案倾斜的方法，该方法包括：
选择同一晶片的同一区域的图案，作为关键尺寸扫描电子显微镜的检测区域；
选择关键尺寸扫描电子显微镜的探测器不同的偏转角度，获得每个偏转角度所对应的检测区域的图案关键尺寸，得到偏转角度与图案关键尺寸的对应关系；
根据偏转角度与图案关键尺寸的对应关系得到偏转角度与图案关键尺寸之间的拟合曲线；
选取拟合曲线中的图案关键尺寸最小值所对应的偏转角度，作为关键尺寸扫描电子显微镜探测器的偏转补偿值。
所述选择关键尺寸扫描电子显微镜的探测器不同的偏转角度，获得每个偏转角度所对应的检测区域的图案关键尺寸的方法包括：
将探测器从基准位置逐渐向左偏转，在预定的角度间隔下选择不同的偏转角度，获得每个向左偏转角度所对应的检测区域的图案关键尺寸；
同时，将探测器从基准位置逐渐向右偏转，在预定的角度间隔下选择不同的偏转角度，获得每个向右偏转角度所对应的检测区域的图案关键尺寸。
该方法进一步包括：将关键尺寸扫描电子显微镜的探测器从基准位置以所述关键尺寸扫描电子显微镜探测器的偏转补偿值进行偏转补偿，将偏转补偿后的探测器位置作为新的基准位置，对新的晶片图案进行关键尺寸扫描电子显微镜检测。
在关键尺寸扫描电子显微镜的同一放大倍率下，选择关键尺寸扫描电子显微镜的探测器不同的偏转角度，获得每个偏转角度所对应的检测区域的图案关键尺寸。
所述预定的角度间隔为0.1～0.2度，向右或者向左偏转的最大角度1～2度。
由上述的技术方案可见，本发明实施例选择同一晶片的同一区域的图案，作为关键尺寸扫描电子显微镜CD-SEM的检测区域；选择CD-SEM的探测器不同的偏转角度，获得每个偏转角度所对应的检测区域的图案CD，得到偏转角度与图案CD的对应关系；根据偏转角度与图案CD的对应关系得到偏转角度与图案CD之间的拟合曲线；选取拟合曲线中的图案CD最小值所对应的偏转角度，作为CD-SEM探测器的偏转补偿值。这样，就可以对倾斜的图案进行科学地微调，得到准确的图案CD。
附图说明
图1为现有技术CD-SEM检测下CD出现偏移的示意图。
图2为本发明补偿CD-SEM检测图案倾斜的方法流程示意图。
图3为偏转角度与图案CD之间的拟合曲线示意图。
具体实施方式
本发明的核心思想是：将带有图案的晶片放置在CD-SEM机台上，在不知图案是否倾斜的情况下，将CD-SEM的探测器人为从基准位置向左和向右旋转一定角度，在预定的角度间隔下选择不同的偏转角度，获得每个偏转角度所对应的检测区域的图案CD。其中，CD最小值所对应的偏转角度，作为CD-SEM探测器的偏转补偿值。也就是说，CD-SEM由于物理地址偏移，导致探测器基准位置偏移，需要根据所述CD-SEM探测器的偏转补偿值进行补偿，得到新的基准位置。所以在对新的晶片图案进行CD-SEM检测时，将探测器置于新的基准位置就可以得到准确的图案CD。
为使本发明的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
本发明补偿CD-SEM检测图案倾斜的方法流程示意图，如图2所示，其包括以下步骤：
步骤21、选择同一晶片的同一区域的图案，作为关键尺寸扫描电子显微镜CD-SEM的检测区域；
步骤22、选择CD-SEM的探测器不同的偏转角度，获得每个偏转角度所对应的检测区域的图案CD，得到偏转角度与图案CD的对应关系；
需要注意的是，选择CD-SEM的探测器不同的偏转角度，获得每个偏转角度所对应的检测区域的图案CD，都是在CD-SEM的同一放大倍率下得到的。
其中，具体地，选择CD-SEM的探测器不同的偏转角度，获得每个偏转角度所对应的检测区域的图案CD的方法包括：
将探测器从基准位置逐渐向左偏转，在预定的角度间隔下选择不同的偏转角度，获得每个向左偏转角度所对应的检测区域的图案CD；
同时，将探测器从基准位置逐渐向右偏转，在预定的角度间隔下选择不同的偏转角度，获得每个向右偏转角度所对应的检测区域的图案CD。
这里，预定的角度间隔越小越好，后续得到的CD-SEM探测器的偏转补偿值越准确。一般的，根据现有的制程，预定的角度间隔为0.1～0.2度，向右或者向左偏转的最大角度1～2度。
步骤23、根据偏转角度与图案CD的对应关系得到偏转角度与图案CD之间的拟合曲线；
步骤24、选取拟合曲线中的图案CD最小值所对应的偏转角度，作为CD-SEM探测器的偏转补偿值。
至此，获得了CD-SEM探测器的偏转补偿值，需要根据所述CD-SEM探测器的偏转补偿值进行补偿，得到新的基准位置。所以，接下来，该方法进一步包括：将CD-SEM的探测器从基准位置以所述CD-SEM探测器的偏转补偿值进行偏转补偿，将偏转补偿后的探测器位置作为新的基准位置，对新的晶片图案进行CD-SEM检测。
下面列举具体实施例对上述方法进行详细说明。所检测的图案CD可以是有源区（AA），也可以是金属互连层（Metal）。
首先，将带有图案的晶片放置在CD-SEM机台上，由于CD很小，很多时候目测并不能确定图案是否倾斜，因而也不能确定此时通过CD-SEM检测出的图案CD是否是准确的CD。
晶片放置到CD-SEM机台的承载底座上后，就不可以移动旋转了，此时能够偏转的是CD-SEM的探测器，探测器偏转的角度不同，获得的图案CD不同。
然后，将探测器在基准位置上的偏转角度记为0度，并且记录探测器在基准位置上测量晶片检测区域图案的CD值为0.3143微米。
将探测器从基准位置逐渐向左偏转，在偏转角度分别为-0.2度、-0.4度、-0.6度、-0.8度、-1度时，测量晶片的同一区域的图案的CD值，分别为0.3138微米、0.3154微米、0.3158微米、0.3164微米、0.3181微米；
将探测器从基准位置逐渐向右偏转，在偏转角度分别为0.2度、0.4度、0.6度、0.8度、1度时，测量晶片的同一区域的图案的CD值，分别为0.3143微米、0.3141微米、0.3146微米、0.3149微米、0.3147微米。
根据上述测量，得到偏转角度与图案CD的对应关系如表1所示。需要注意的是，表1所获CD都是在同一放大倍率下，本发明实施例放大倍率为150K。
表1
接下来，根据表1的对应关系，得到偏转角度与图案CD之间的拟合曲线如图3所示。拟合曲线的二元函数方程式为：Y=0.0022x2-0.0013x+0.3142。
从图3可以看出，拟合曲线中的图案CD最小值为0.3141微米，其对应的偏转角度为0.25度。从上述实施例可以看出，如果拟合曲线中图案CD最小值所对应的偏转角度为A度（A不等于0），那么就将A度作为CD-SEM探测器的偏转补偿值，将CD-SEM的探测器从基准位置以A度进行偏转补偿，将偏转补偿后的探测器位置作为新的基准位置，对新的晶片图案进行CD-SEM检测。
如果，拟合曲线中的图案CD最小值所对应的偏转角度为0度，则说明该探测器初始的基准位置测出的图案就是竖直的，图案的CD也是准确的，并不需要进行角度补偿，对新的晶片图案进行CD-SEM检测时，仍然可以采用探测器现在的位置作为基准位置，就可以测量出每一个图案准确的CD。
综上，根据本发明的方法，选择同一晶片的同一区域的图案，作为关键尺寸扫描电子显微镜CD-SEM的检测区域；选择CD-SEM的探测器不同的偏转角度，获得每个偏转角度所对应的检测区域的图案CD，得到偏转角度与图案CD的对应关系；根据偏转角度与图案CD的对应关系得到偏转角度与图案CD之间的拟合曲线；选取拟合曲线中的图案CD最小值所对应的偏转角度，作为CD-SEM探测器的偏转补偿值。这样，就可以对倾斜的图案进行科学地微调，得到准确的图案CD。
需要说明的是，根据CD-SEM检测图案的不同，放大倍率以及偏转角度，预定角度间隔都可以根据具体应用的不同，进行灵活选择，上述实施例中的数值只是作为具体应用的一个参考，不对本发明的方法进行限制。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。
Claims (5)
1.一种补偿关键尺寸扫描电子显微镜检测图案倾斜的方法，其特征在于，该方法包括：
选择同一晶片的同一区域的图案，作为关键尺寸扫描电子显微镜的检测区域；
选择关键尺寸扫描电子显微镜的探测器不同的偏转角度，获得每个偏转角度所对应的检测区域的图案关键尺寸，得到偏转角度与图案关键尺寸的对应关系；
根据偏转角度与图案关键尺寸的对应关系得到偏转角度与图案关键尺寸之间的拟合曲线；
选取拟合曲线中的图案关键尺寸最小值所对应的偏转角度，作为关键尺寸扫描电子显微镜探测器的偏转补偿值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择关键尺寸扫描电子显微镜的探测器不同的偏转角度，获得每个偏转角度所对应的检测区域的图案关键尺寸的方法包括：
将探测器从基准位置逐渐向左偏转，在预定的角度间隔下选择不同的偏转角度，获得每个向左偏转角度所对应的检测区域的图案关键尺寸；
将探测器从基准位置逐渐向右偏转，在预定的角度间隔下选择不同的偏转角度，获得每个向右偏转角度所对应的检测区域的图案关键尺寸。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：将关键尺寸扫描电子显微镜的探测器从基准位置以所述关键尺寸扫描电子显微镜探测器的偏转补偿值进行偏转补偿，将偏转补偿后的探测器位置作为新的基准位置，对新的晶片图案进行关键尺寸扫描电子显微镜检测。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在关键尺寸扫描电子显微镜的同一放大倍率下，选择关键尺寸扫描电子显微镜的探测器不同的偏转角度，获得每个偏转角度所对应的检测区域的图案关键尺寸。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预定的角度间隔为0.1～0.2度，向右或者向左偏转的最大角度1～2度。
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