专利名称：：一种cdsem机台的校准方法
技术领域：
：本发明属于半导体制造工艺设备
技术领域：
，具体涉及一种关键尺寸扫描电子显微镜(CriticalDimensionScanningElectronicMicroscope,CDSEM)才几台的爭之准方法。
背景技术：
：随着半导体制造技术的发展，关键尺寸(CriticalDimension,CD)越来越小。为保证光刻尺寸的准确性，晶圆在黄光区经过曝光显影以后，带有光刻胶图形的晶圆会在CDSEM机台上测量CD尺寸，然后确认尺寸差值，从而了解光刻曝光的准确性。然而，在晶圆厂中，大批量的生产需求多台CDSEM机台尺寸同时测量许多晶圆的CD尺寸。各个CDSEM机台的测量结果是否准确、是否一致，是现有技术中需要解决的问题，特别是当晶圆厂中新引进一台CDSEM机台时，对新CDSEM机台的校准尤为关键。现有技术的校准方法中，采用点对点(pointtopoint)的方法来校准，但是这种校准方法忽略了CDSEM机台的电荷效应(Charging)对光刻图形线宽的尺寸的影响，也忽略了光刻机的曝光机台自身的焦距漂移(FocusVariation)造成CD尺寸变化的影响。例如，A才几台是现有的测量准确度CDSEM机台，B机台是新引进的CDSEM机台；A机台测量1#晶圆的CD尺寸为150nm时，再用B机台测量1#晶圆的CD尺寸，如果B测量的结果为150nm，经常认为B机台相对现有机台A是测量准确的，但是，由于A机台的电荷效应对晶圆的影响，其实际CD尺寸可能变为149nm,因此，B机台的测量结果相对A机台实际上是不准确一致的；另一方面，如果为避免CDSEM机台的电荷效应的影响，而在机台A和机台B中分别采用未经电荷效应影响的1#和2#晶圆来校准，但是由于曝光机台自身的焦距漂移的影响，即使1#和2#晶圆在相同条件下曝光，1#和2#晶圆的CD值实际上并不是统一的，因此，通过A机台和B机台分别测试得出的l并和2f晶圓的CD尺寸也无法比较。综上所述，现有技术的CDSEM机台的校准方法，未充分考虑CDSEM机台的电荷效应、曝光机台自身的焦距漂移对CD尺寸的影响，因此，难以使各个CDSEM机台测试结果的相匹配和保持一致。
发明内容本发明要解决的技术问题是，提供一种能同时充分考虑CDSEM机台的电荷效应、曝光机台自身的焦距漂移两个因素对CD尺寸的影响的CDSEM机台校准方法。为解决以上技术问题,本发明提供的CDSEM机台校准方法包括以下步骤(1)提供用于CDSEM机台校准的第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆和第二晶圆是在同一批次下、在多个FEM条件曝光显影形成；(2)第一晶圆在第一CDSEM机台上测量每个FEM条件对应的关4建尺寸；(3)第一晶圓在第二CDSEM机台上测量每个FEM条件对应关键尺寸；(4)第二晶圆在第二CDSEM机台上测量每个FEM条件对应的关键尺寸；(5)第二晶圆在第一CDSEM机台上测量每个FEM条件对应的关键尺寸；(6)第(2)步骤和第(5)步骤测量得出的关键尺寸中，每个FEM条件下的关键尺寸对应相加后作平均处理，得到第一CDSEM机台的关键尺寸处理值，第(3)步骤和第(4)步骤测量得出的关键尺寸中，每个FEM条件下的关键尺寸对应相加后作平均处理，得到第二CDSEM机台的关键尺寸处理值；(7)根据所述第一CDSEM机台的关键尺寸处理值和第二CDSEM机台的关4建尺寸处理值，作线性回归计算处理，得到第一CDSEM机台与第二CDSEM机台的关键尺寸测量值之间的校准方程。本发明同时提供CDSEM机台的又一校准方法包括以下步骤(1)提供用于CDSEM机台校准的第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆和第二晶圆是在同一批次下、在多个FEM条件曝光显影形成；(2)第一晶圓在第一CDSEM机台上测量每个FEM条件对应的关键尺寸；(3)第二晶圓在第二CDSEM机台上测量每个FEM条件对应的关键尺寸；(4)第一晶圆在第二CDSEM机台上测量每个FEM条件对应的关键尺寸；(5)第二晶圆在第一CDSEM机台^L测量每个FEM条件对应的关键尺寸；(6)第(2)步骤和第(5)步骤测量得出的关键尺寸中，每个FEM条件下的关^t尺寸对应相加后作平均处理，得到第一CDSEM机台的关键尺寸处理值，第(3)步骤和第(4)步骤测量得出的关4建尺寸中，每个FEM条件下的关^T建尺寸对应相加后作平均处理，得到第二CDSEM机台的关键尺寸处理值；(7)根据所述第一CDSEM机台的关键叉寸处理值和第二CDSEM机台的关键尺寸处理值，作线性回归计算处理，得到第一CDSEM机台测量的关键尺寸与第二CDSEM机台测量的关键尺寸之间的校准方程。根据本发明提供的校准方法，其中，所述第一晶圆和第二晶圆均为一片，在所述步骤(6)中，每个FEM条件下的两个关键尺寸对应相加后除以二得到关键尺寸处理值。所述第一晶圆和第二晶圆均也可以为m片，在所述步骤(6)中，每个FEM条件下的2m个关键尺寸对应相加后除以2m得到关键尺寸处理值，其中m为大于或等于2的整数。根据本发明提供的校准方法，其中，所述FEM条件为目标曝光剂量30mj/cm2,曝光剂量间距0.5mj/cm2，用于曝光的曝光才几台的焦距漂移范围为±0.06um,焦距漂移间距0.02um。第一CDSEM机台、第二CDSEM机台工作于同一环境。根据本发明提供的校准方法，其中，所述第一CDSEM机台为标准机台，第二CDSEM机台为目标校准机台。步骤(7)中，通过以下公式作线性回归计算处理，o=-1—2-(Zx)其中，x为目标校准机台的关键尺寸处理值，y为标准机台的关键尺寸处理值，n为FEM条件的个数，b为线性回归相关系数。得到的校准方程为1\=1)丁2+(d一")其中，L为标准机台测量的关键尺寸，T2为目标校准机台的关键尺寸，b为线性回归系数，d为标准机台的所有关键尺寸处理值相加除以n后得到的值，G为目标校准机台的所有关键尺寸处理值相加除以n后得到的值。本发明的技术效果是，该发明提供的CDSEM机台的校准方法，采用多个FEM条件准备校准用的第一晶圆、第二晶圆，从而充分考虑了光刻机焦距漂移对CD尺寸的影响；并采用多次测量值的平均处理办法得到每个CDSEM的关键尺寸处理值，从而充分考虑了CDSEM机台自身的电荷效应影响。采用该方法校准CDSEM机台后，其测量CD值准确可靠，各个CDSEM机台测试结果之间相匹配和保持一致。图1所示为本发明提供的CDSEM机台校准方法的实施例示意图2所示为本发明提供的CDSEM机台校准方法的又一实施例示意图。具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。图1所示为本发明提供的CDSEM机台校准方法的实施例示意图。在该实施例中，第一CDSEM机台和第二CDSEM机台工作于同一晶圓制造厂环境中，其中第一CDSEM机台为标准机台，其测量得出的CD值是精确的，第二CDSEM机台为目标校准机台，其直接测量得出的CD值并不能确信准确。以下结合图l对具体方法步骤加以-说明。步骤S100，提供用于CDSEM机台校准的第一晶圆和第二晶圆。在该步骤中，通过在同一批次下曝光形成的第一晶圆和第二晶圆，由于在同一批次中形成，所以其曝光才几台、曝光条件、光刻胶等等都相同；第一晶圆和第二晶圆曝光的是通过多个FEM(Focus-EnergyMatrix,焦距漂移-曝光能量矩阵)条件下多次曝光形成。在该实施例中，其目标曝光形成的CD尺寸为150nm,根据CD的上下限范围限制和光刻胶的特性，FEM条件为目标曝光剂量30mj/cmA2,曝光剂量间距0.5mj/cmA2,曝光才几台的焦距漂移范围为±0.06um，焦距漂移间距0.02um。这样，每片晶圆多个FEM条件下曝光形成150nmCD尺寸时，涵盖了曝光^L台自身焦距漂移的变动对CD的影响。在该实施例中，第一晶圆和第二晶圆均为1片。步骤S200,第一晶圆在第一CDSEM机台上测量每个FEM条件对应的关键尺寸。在该步骤中，将第一晶圆置于第一CDSEM测量得到表一所示关键尺寸。由于在该实施例中存在35个FEM条件，一共测出35个关4建尺寸。例如，焦距漂移为0.02um、曝光剂量为30mj/cmA2的FEM条件下的第一晶圆上的CD尺寸，通过第一CDSEM的测量结果为151.9nm。表一第一晶圆在第一CDSEM机台的CD测试结果12<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>步骤S300,第一晶圆在第二CDSEM机台上测量每个FEM条件对应的关键:尺寸。在该步骤中，将第一晶圓置于第二CDSEM测量得到表二所示关4建尺寸。由于在该实施例中存在35个FEM条件，同样，一共测出35个关键尺寸。表二第一晶圆在第二CDSEM机台的CD测试结果<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>步骤S400，第二晶圆在第二CDSEM机台上测量每个FEM条件对应的关4定尺寸。在该步骤中，将第二晶圆置于第二CDSEM测量得到表三所示关键尺寸。由于在该实施例中存在35个FEM条件，同样，一共测出35个关键尺寸。表三第二晶圆在第二CDSEM机台的CD测试结果<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>步骤S500,第二晶圆在第一CDSEM机台上测量每个FEM条件对应的关4建尺寸。在该步骤中，将第二晶圆置于第一CDSEM测量得到表四所示关4建尺寸。由于在该实施例中存在35个FEM条件，同样，一共测出35个关键尺寸。表四第二晶圆在第一CDSEM机台的CD领i试结果<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>步骤S600,关键尺寸对应相加后作平均处理，分别得到第一CDSEM机台的关键尺寸处理值和第二CDSEM机台的关键尺寸处理值。在该步骤中，选择表格一和表格四，对应每格的关键尺寸相加后除以2,得到表格五所示的关键尺寸处理值，选择表格二和表格三，对应每格的关键尺寸相加后除以2,得到表格六所示的关键尺寸处理值。其中，表格一和表格三中得到的值是晶圆在测量之前没受过CDSEM机台的电荷效应影响，而表格三和表格四中得到的值是晶圓在测量之前受到过CDSEM机台的电荷效应影响。表格一和表格四组合、表格二和表格三的组合均考虑了CDSEM机台的电荷效应影响，并且，受影响的次数相等。因此，表格五和表格六的关键尺寸处理值均反应了等量的CDSEM机台电荷效应影响。表五第一晶圆和第二晶圆在第一CDSEM机台的测试结果的CD处理值<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>步骤S700，作线性回归计算处理，得到第一CDSEM才几台与第二CDSEM机台的关键尺寸测量值之间的校准方程。在该步骤中，以表格五和表格六的关键尺寸处理值，依据方程(l)作线性回归计算处理<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>"2x2-〔2x)(工)其中，x目标校准机台的关键尺寸处理值(表格五所示的处理值)，y为标准机台的关键尺寸处理值(表格六所示的处理值)，n为FEM条件的个数，在该实施例中n等于35,b为线性回归相关系数。b反应了第一CDSEM机台的测量值和第二CDSEM机台的测量值的相关性。然后，我们可以列出校准方程(2):T产bT2十(d—C2)(2)其中，b为线性回归相关系数，L表示第一CDSEM机台测量的关键尺寸，L表示第二机台测量的关键尺寸，我们将表格五中的处理值全部相加后除以35得到值d，表格六中的处理值全部相加后除以35得到值C2。因此得到校准方程以后，目标校准CDSEM机台测试的每个关键尺寸T2,可以通过校准方程计算得出L值，这个L值我们就可以认为等效于在标准CDSEM机台测试得到关键尺寸，也即晶圆上的曝光显影后得出的实际CD值。在以上图l所示实施例中，只是示意性的给出了采用一片第一晶圆和一片第二晶圆进行;欧准处理的过程，实际上，可以采用m片第一晶圆和m片第二晶圆，在步骤S600中，每个FEM条件下的两个关4建尺寸对应相加后除以2m得到关4建尺寸处理值，其中m为大于或等于2的整数，这样得到的第一CDSEM机台的关键尺寸处理值与第二CDSEM机台的关键尺寸处理值都反应了等量的CDSEM机台电荷效应影响。图2所示为本发明提供的CDSEM机台校准方法的又一实施例示意图。结合图l和图2所示，该实施例的与图1所示实施例的区别在于步骤S300和步骤S400的顺序差异，其差异并不影响校准方法的准确性，该实施例的校准方法同样考虑了焦距漂移和电荷效应的影响。在不偏离本发明的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的实施例。应当理解，除了如所附的权利要求所限定的，本发明不限于在说明书中所述的具体实施例。18权利要求1.一种CDSEM机台的校准方法，其特征在于，包括以下步骤(1)提供用于CDSEM机台校准的第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆和第二晶圆是在同一批次下、在多个焦距漂移-曝光能量矩阵条件曝光显影形成；(2)第一晶圆在第一CDSEM机台上测量每个焦距漂移-曝光能量矩阵条件对应的关键尺寸；(3)第一晶圆在第二CDSEM机台上测量每个焦距漂移-曝光能量矩阵条件对应的关键尺寸；(4)第二晶圆在第二CDSEM机台上测量每个焦距漂移-曝光能量矩阵条件对应的关键尺寸；(5)第二晶圆在第一CDSEM机台上测量每个焦距漂移-曝光能量矩阵条件对应的关键尺寸；(6)第(2)步骤和第(5)步骤测量得出的关键尺寸中，每个焦距漂移-曝光能量矩阵条件下的关键尺寸对应相加后作平均处理，得到第一CDSEM机台的关键尺寸处理值，第(3)步骤和第(4)步骤测量得出的关键尺寸中，每个焦距漂移-曝光能量矩阵条件下的关键尺寸对应相加后作平均处理，得到第二CDSEM机台的关键尺寸处理值；(7)根据所述第一CDSEM机台的关键尺寸处理值和第二CDSEM机台的关键尺寸处理值，作线性回归计算处理，得到第一CDSEM机台测量的关键尺寸与第二CDSEM机台测量的关键尺寸之间的校准方程。2.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述第一晶圆和第二晶圓均为一片，在所述步骤(6)中，每个焦距漂移-曝光能量矩阵条件下的两个关键尺寸对应相加后除以二得到关键尺寸处理值。3.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述第一晶圆和第二晶圆均为m片，在所述步骤(6)中，每个焦距漂移-曝光能量矩阵条件下的2m个关键尺寸对应相加后除以2m得到关键尺寸处理值，其中m为大于或等于2的整数。4.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述焦距漂移-曝光能量矩阵条件为目标曝光剂量30mj/cm2，曝光剂量间距0.5mj/cm2，用于曝,光的曝光机台的焦距漂移范围为±0.06um，焦距漂移间距0.02um。5.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，所述第一CDSEM机台为标准机台，第二CDSEM机台为目标校准机台。6.根据权利要求5所述的校准方法，其特征在于，步骤(7)中，通过以下公式作线性回归计算处理，&=-^~"Zx，—(Zx)其中，x为目标校准机台的关键尺寸处理值，y为标准机台的关键尺寸处理值，n为焦距漂移-曝光能量矩阵条件的个^t，b为线性回归相关系数。7.根据权利要求6所述的校准方法，其特征在于，所述校准方程为TfbT2+(d—C2)其中，1\为标准机台测量的关键尺寸，T2为目标校准机台的关键尺寸，b为线性回归系数，d为标准机台的所有关键尺寸处理值相加除以n后得到的值，C2为目标校准机台的所有关键尺寸处理值相加除以n后得到的值。8.根据权利要求1所述的校准方法，其特征在于，第一CDSEM机台、第二CDSEM机台工作于同一环境。9.一种CDSEM机台的校准方法，其特征在于，包括以下步骤(1)提供用于CDSEM机台校准的第一晶圆和第二晶圓，所述第一晶圆和第二晶圆是在同一批次下、在多个焦距漂移-曝光能量矩阵条件曝光显影形成；(2)第一晶圆在第一CDSEM机台上测量每个焦距漂移-曝光能量矩阵条件对应的关4建尺寸；(3)第二晶圆在第二CDSEM机台上测量每个焦距漂移-曝光能量矩阵条件对应的关键尺寸；(4)第一晶圆在第二CDSEM机台上测量每个焦距漂移-曝光能量矩阵条件对应的关键尺寸；(5)第二晶圆在第一CDSEM机台上测量每个焦距漂移-曝光能量矩阵条件对应的关键尺寸；(6)第(2)步骤和第(5)步骤测量得出的关键尺寸中，每个焦距漂移-曝光能量矩阵条件下的关键尺寸对应相加后作平均处理，得到第一CDSEM机台的关键尺寸处理值，第(3)步骤和第(4)步骤测量得出的关键尺寸中，每个焦距漂移-曝光能量矩阵条件下的关键尺寸对应相加后作平均处理，得到第二CDSEM机台的关键尺寸处理值；(7)根据所述第一CDSEM机台的关键尺寸处理值和第二CDSEM机台的关键尺寸处理值，作线性回归计算处理，得到第一CDSEM机台测量的关键尺寸与第二CDSEM机台测量的关键尺寸之间的校准方程。10.根据权利要求9所述的校准方法，其特征在于，所述第一晶圆和第二晶圆均为m片，在所述步骤(6)中，每个焦距漂移-曝光能量矩阵条件下的2m个关键尺寸对应相加后除以2m得到关键尺寸处理值，其中m为大于或等于1的整数。11.根据权利要求9所述的校准方法，其特征在于，所述焦距漂移-曝光能量矩阵条件为目标曝光剂量30mj/cm2，曝光剂量间距0.5mj/cm2，用于曝光的曝光机台的焦距漂移范围为±0.06um，焦距漂移间距0.02um。12.根据权利要求9所述的校准方法，其特征在于，所述第一CDSEM机台为标准机台，第二CDSEM机台为目标校准机台。13.根据权利要求12所述的校准方法，其特征在于，步骤(7)中，通过以下公式作线性回归计算处理，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中，x为目标校准机台的关键尺寸处理值，y为标准机台的关键尺寸处理值，n为焦距漂移-曝光能量矩阵条件的个数，b为线性回归相关系数。14.根据权利要求13所述的校准方法，其特征在于，所述校准方程为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中，L为标准机台测量的关键尺寸，T2为目标校准机台的关键尺寸，b为线性回归系数，d为标准机台的所有关键尺寸处理值相加除以n后得到的值，C2为目标校准机台的所有关键尺寸处理值相加除以n后得到的值。15.根据权利要求9所述的校准方法，其特征在于，第一CDSEM机台、第二CDSEM机台工作于同一环境。全文摘要一种CDSEM机台的校准方法，属于半导体制造工艺设备
技术领域：
。该发明提供的CDSEM机台的校准方法，采用多个FEM条件准备校准用的第一晶圆、第二晶圆，从而充分考虑了光刻机焦距漂移对CD尺寸的影响；并采用多次测量值的平均处理办法得到每个CDSEM的关键尺寸处理值，从而充分考虑了CDSEM机台自身的电荷效应影响。采用该方法校准CDSEM机台后，其测量CD值准确可靠，各个CDSEM机台测试结果之间相匹配和保持一致。文档编号G01B11/02GK101634546SQ20091005270公开日2010年1月27日申请日期2009年6月9日优先权日2009年6月9日发明者师伟堂,蒙程,挺贺申请人:上海宏力半导体制造有限公司