[发明专利]CD-SEM装置的校正方法、应用CD-SEM装置的方法及CD-SEM装置

说明书

本申请公开了一种CD‑SEM装置的校正方法、应用CD‑SEM装置的方法及CD‑SEM装置。其中校正方法包括：步骤S1、获取SEM图形并采用设置在CD‑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，并采用设置在CD‑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，以调整CD‑SEM装置各运行参数。上述校正方法能改善CD‑SEM装置的检测准确性。

技术领域

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CD-SEM装置的方法及CD-SEM装置。

背景技术

特征尺寸(CD)通常指集成电路中半导体器件的最小尺寸，如MOS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。

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。

在采用CD-SEM测量半导体器件的特征尺寸时，CD-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，CD-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

本申请旨在提供一种CD-SEM装置的校正方法、应用CD-SEM装置的方法及CD-SEM装置，以减小CD-SEM的运行参数的偏差，并提高CD-SEM装置的检测准确性。

为了实现上述目的，本申请提供了一种CD-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CD-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CD-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。

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。

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。