Cd-sem装置的校正方法、应用cd-sem装置的方法及cd-sem装置的制造方法
【专利说明】CD-SEM装置的校正方法、应用CD-SEM装置的方法及CD-SEM
装置
技术领域
[0001]本申请涉及半导体集成电路检测领域，具体而言，涉及一种CD-SEM装置的校正方法、应用⑶-SEM装置的方法及⑶-SEM装置。
【背景技术】
[0002]特征尺寸(CD)通常指集成电路中半导体器件的最小尺寸，如M0S管的栅长等。特征尺寸是衡量集成电路设计和制作水平的重要尺寸，其精确程度直接影响半导体器件的电学等性能。在半导体器件的制作过程中，需要采用特征尺寸测量仪器进行测量，并进行严格控制，以确保后续工艺的顺利进行。目前，常用的特征尺寸测量仪器包括特征尺寸扫描电子显微镜(CD-SEM)、椭偏仪和原子力显微镜等。其中，CD-SEM具有测量精确高、测试速率快等优点，成为65nm及以下制程中最常用的特征尺寸测量仪器。
[0003]CD-SEM是在扫描电镜(SEM)的基础上发展起来的。其中，SEM主要借助电子束在半导体器件表面上扫描，在半导体器件表面激发出次级电子，次级电子与半导体器件的表面结构有关，次级电子由探测体收集，并在那里被闪烁器转变为光信号，再经光电倍增管转变为电信号来控制荧光屏上电子束的强度，从而显示出与电子束同步的扫描图形。与SEM相比，CD-SEM增加了特征尺寸检测模块。该特征尺寸检测模块通过检测扫描图形的边界，然后自动输出半导体器件的特征尺寸。
[0004]在采用⑶-SEM测量半导体器件的特征尺寸时，⑶-SEM的运行参数的偏差(透镜偏移或刻度不准等)容易造成CD-SEM图形发生扭曲变形，从而导致测量得到的特征尺寸出现误差。在集成电路制造过程中，⑶-SEM仪器的检测结果是影响工序能力指数(CPK)的一个因素。所谓工序能力指数是指工序在一定时间里，处于稳定状态下的实际加工能力，用于衡量工序的质量与可靠性。如果CD-SEM仪器运行参数的偏差不能被及时发现，会使得CD-SEM图形发生扭曲变形，从而使得特征尺寸的测试值和真实值发生很大的偏差，进而影响影响工序能力指数(CPK)。
【发明内容】
[0005]本申请旨在提供一种⑶-SEM装置的校正方法、应用⑶-SEM装置的方法及⑶-SEM装置，以减小⑶-SEM的运行参数的偏差，并提高⑶-SEM装置的检测准确性。
[0006]为了实现上述目的，本申请提供了一种⑶-SEM装置的校正方法，该校正方法包括:步骤S1、获取SEM图形并采用设置在⑶-SEM装置内部的图形特征尺寸检测单元对SEM图形进行在线检测，以获取SEM图形的第一特征尺寸T1 ;步骤S2、将SEM图形输出，采用设置在⑶-SEM装置外部的图形特征尺寸检测装置对SEM图形进行脱线检测，以获取SEM图形的第二特征尺寸T2 ;步骤S3、计算第一特征尺寸T1和第二特征尺寸T2之间的差值，获取偏差值；步骤S4、对比偏差值与SEM图形的特征尺寸的允许误差范围，如果偏差值超出SEM图形的特征尺寸的允许误差范围，则调整CD-SEM装置各运行参数；以及重复步骤S1到步骤S4至偏差值位于SEM图形的特征尺寸的允许误差范围内。
[0007]进一步地，在上述校正方法中，在线检测采用图形特征尺寸多次测量方法，脱线检测采用图形特征尺寸单次测量方法。
[0008]进一步地，在上述校正方法中，图形特征尺寸多次测量方法中，在SEM图形上选取至少2?10组测量组，每组测量组包括距离相等的2个测量点，获取与各测量点相应的信号，对应地将一组测量组中2个测量点所对应的信号之间的距离作为该组测量组的测量值，并将各测量值的平均值作为第一特征尺寸T1。
[0009]进一步地，在上述校正方法中，图形特征尺寸多次测量方法中，在SEM图形上选取间隔距离相同的测量点。
[0010]进一步地，在上述校正方法中，图形特征尺寸单次测量方法中，在SEM图形上选取至少2?10组测量组，每组测量组中包括距离相等的2个测量点，获取与各测量点相应的信号，将各组测量组中相应位于第一侧的各测量点所对应的信号进行叠加，形成第一叠加信号，将各组测量组中相应位于与第一侧相对应的第二侧的各测量点所对应的信号进行叠力口，形成第二叠加信号，并将所述第一叠加信号和所述第二叠加信号之间的距离作为第二特征尺寸T2。
[0011]进一步地，在上述校正方法中，图形特征尺寸单次测量方法中，在SEM图形上选取间隔距离相同的测量点。
[0012]本申请还提供了一种应用⑶-SEM装置的方法，包括对⑶-SEM装置进行校正的步骤，其中校正的步骤采用本申请提供的校正方法。
[0013]进一步地，在上述方法中，对⑶-SEM装置进行校正的步骤布置在以下时段:在每次开机测量时对⑶-SEM装置进行校正；和/或每运行6?20h对⑶-SEM装置进行校正；和/或对⑶-SEM装置进行实时校正。
[0014]本申请还提供了一种⑶-SEM装置，包括:图形特征尺寸检测单元，图形特征尺寸检测单元包括:第一组图形特征尺寸检测单元，用于检测图形的特征尺寸，并输出第一特征尺寸结果；第二组图形特征尺寸检测单元，用于检测图形的特征尺寸，并输出第二特征尺寸结果，图形特征尺寸结构分析单元，获取第一特征尺寸结果和第二特征尺寸结果，计算第一特征尺寸结果和第二特征尺寸结果的差值，获取偏差值；图形特征尺寸偏差报警单元，对比偏差值和SEM图形特征尺寸的允许误差范围，如果偏差值超出SEM图形特征尺寸的允许误差范围，则发出报警信号。
[0015]进一步地，上述⑶-SEM装置中，第一组图形特征尺寸检测单元为图形特征尺寸多次测量单元，第二组图形特征尺寸检测单元为图形特征尺寸单次测量单元。
[0016]应用本申请提供的技术方案，通过获取SEM图形并采用设置在⑶-SEM装置内部的图形特征尺寸检测单元对SEM图形进行在线检测以获取SEM图形的第一特征尺寸T1，然后采用设置在⑶-SEM装置外部的图形特征尺寸检测装置对SEM图形进行脱线检测以获取SEM图形的第二特征尺寸T2，再计算第一特征尺寸T1和第二特征尺寸T2之间的差值以获取偏差值，最后对比偏差值与SEM图形特征尺寸的允许误差范围，从而能够及时发现SEM图形的扭曲变形，以判断CD-SEM装置是否出现偏差，并通过重复检测-重复调整的方式校正⑶-SEM装置各运行参数以改善⑶-SEM装置的检测准确性。
【附图说明】
[0017]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
[0018]图1示出了本申请提供的⑶-SEM装置的校正方法的流程示意图；
[0019]图2示出了本申请实施方式提供的⑶-SEM装置的校正方法中图形特征尺寸多次测量方法的示意图；以及
[0020]图3示出了本申请实施方式提供的⑶-SEM装置的校正方法中图形特征尺寸单次测量方法的示意图。
【具体实施方式】
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0022]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述【具体实施方式】，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0023]正如【背景技术】中所介绍的，在采用⑶-SEM测量半导体器件的特征尺寸时，⑶-SEM的运行参数的偏差容易造成CD-SEM图形发生扭曲变形，从而降低CD-SEM装置的检测准确性。本申请的发明人针对上述问题进行研究，提出了