[发明专利]基于扫描电子显微镜的三维关键尺寸测量方法

说明书

本发明公开了一种基于扫描电子显微镜的三维关键尺寸测量方法，属于半导体技术领域。所述方法包括：将电子束沿竖直方向倾斜第一角度入射沟道，通过扫描电子显微镜拍摄沟道图片得到第一图片，分析第一图片得第一角度的正切表达式；将电子束沿竖直方向倾斜第二角度入射沟道，第二角度与第一角度不等，通过扫描电子显微镜拍摄沟道图片得到第二图片，分析第二图片得到第二角度的正切表达式；根据第一角度的正切表达式和第二角度的正切表达式计算沟道的三维关键尺寸。本发明中，实现了高深宽比的三维关键尺寸的快速在线无损测量，其不仅能够节约时间和成本，缩短研发周期，而且能够满足大规模的生产要求。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种基于扫描电子显微镜的三维关键尺寸测量方法。

背景技术

随着对集成度和存储容量需求的不断发展，三维存储器应运而生。三维存储器是一种基于平面存储器的新型产品，其主要特色是将平面结构转换为立体结构，来大大节省晶片面积。在三维存储器的研发过程中，为确保研发效率及产品良率，对其高深宽比三维关键尺寸的在线快速测量至关重要。目前，通常采用原子力显微镜(Atomic ForceMicroscope，AFM)、光学关键尺寸(Optical Critical Dimension，OCD)、透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)等方法进行高深宽比三维关键尺寸的测量；然而，其中的原子力显微镜测量方法，其测量速度慢，因而不适合半导体工艺的在线快速测量；其中的光学关键尺寸测量方法，其建模时间长，需耗用较多的时间成本；其中的透射电子显微镜测量方法，其为破坏性测量，无法实现在线测量。现有的关键尺寸的测量方法还有一种，即扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM)测量方法，其可实现快速的在线测量，但是目前却仅限于平面特征的测量，无法获得沟道深度或者凸台等的高度信息。可见，寻求一种快速有效的高深宽比三维关键尺寸的测量方法，以适应三维存储器的快速发展是有必要的；或者说，基于扫描电子显微镜能够实现平面特征的快速在线测量，那么如何将其应用到高深宽比三维关键尺寸的测量亦是有必要的。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供一种基于扫描电子显微镜的三维关键尺寸测量方法，包括：

将电子束沿竖直方向倾斜第一角度入射沟道，通过扫描电子显微镜拍摄沟道图片得到第一图片，分析所述第一图片得到所述第一角度的正切表达式；

将电子束沿竖直方向倾斜第二角度入射沟道，所述第二角度与所述第一角度不等，通过扫描电子显微镜拍摄沟道图片得到第二图片，分析所述第二图片得到所述第二角度的正切表达式；

根据所述第一角度的正切表达式和所述第二角度的正切表达式计算所述沟道的三维关键尺寸。

可选地，所述第一角度和所述第二角度均大于0度小于10度。

可选地，所述沟道的三维关键尺寸为预测量的沟道深度；

所述分析所述第一图片得到所述第一角度的正切表达式，具体为：测量所述第一图片中电子束倾斜投影的侧壁宽度，根据测量的侧壁宽度及预测量的沟道深度对第一角度的正切进行表示得到第一角度的正切表达式；

所述分析所述第二图片得到所述第二角度的正切表达式，具体为：测量所述第二图片中电子束倾斜投影的侧壁宽度，根据测量的侧壁宽度及预测量的沟道深度对第二角度的正切进行表示得到第二角度的正切表达式。

可选地，所述第一角度为α，测量所述第一图片中电子束倾斜投影的侧壁宽度为L1；所述第二角度为θ，测量所述第二图片中电子束倾斜投影的侧壁宽度为L2；所述第一角度α与所述第二角度为θ之间的角度差为γ，所述预测量的沟道深度表示为H；

所述第一角度的正切表达式为：tanα＝L1/H；

所述第二角度的正切表达式为：tanθ＝L2/H。