CDSEM校准方法技术

一种CDSEM校准方法，包括：利用除CDSEM以外的设备获取若干图案的参考关键尺寸；利用校准精度符合要求的CDSEM获取若干图案的CDSEM关键尺寸，将获取的若干参考关键尺寸、CDSEM关键尺寸做线性回归分析，获得一元线性回归方程，据此知道参考关键尺寸与CDSEM关键尺寸之间的确切关系，还可以获取预测CDSEM关键尺寸，以作为CDSEM再次校准的判断标准之一。在后续多次CDSEM校准过程中，普通技术人员可以依照所述方法对CDSEM进行再次校准，而不用资深技术人员来完成每次CDSEM的校准工作，降低了半导体制程的成本，并可根据线性回归方程的截距来对CDSEM的焦距进行进一步的校正。

【技术实现步骤摘要】
CDSEM校准方法
本专利技术属于半导体制造工艺设备
,特别是涉及一种⑶SEM (CriticalDimension Scanning Electronic Microscope,关键尺寸扫描电子显微镜)校准方法。
技术介绍
关键尺寸扫描电子显微镜(CDSEM)是一种在半导体制程中用于测量晶圆上图案的关键尺寸(⑶)的仪器，其工作原理是:从电子枪照射出的电子束通过聚光透镜汇聚，穿过开孔(aperture)到达测定对象的图案上，利用探测器捕捉放出的二次电子并将其变换为电信号，获得二维图像，以二维图像信息为基础高精度的测量出测定对象的关键尺寸。CDSEM的测量精度主要取决于CDSEM的校准精度，为了提高CDSEM的测量精度，需对CDSEM进行校准。由于多种因素的影响，校准好的CDSEM工作一段时间之后，其测量精度会降低，因此，在半导体制程中需定期对CDSEM进行校准。但是，高精度的CDSEM校准常常需要非常资深的技术人员来完成，尤其是当半导体制程的制造要求非常高时，甚至需要专门聘请相关的技术人员来进行CDSEM校准，不仅大大提高了半导体制程的成本，还影响了工厂的正常运作。因此，业界一直在探求这样一种可能:当⑶SEM进行高精度的校准之后，在⑶SEM后续定期校准过程中，普通技术人员可以代替资深技术人员进行⑶SEM校准，以达到降低半导体制程的成本的目的。另外，普通技术人员常用的校准⑶SEM的方法是:调整⑶SEM的焦距(focus)，直至检测人员认为在⑶SEM上获得的SEM图像足够清晰；提供一个校准晶圆(calibrationrafer)，所述校准晶圆上具有制造精度非常高的图案，所述图案为多条平行排列的线条(line)，将相邻两条线条之间的间距(pitch)作为图案的关键尺寸(⑶)，所述图案的关键尺寸已知，利用CDSEM测量校准晶圆上图案的关键尺寸，当测量的关键尺寸值与已知的关键尺寸值不相等时，校准CDSEM的放大倍率，直至测量的关键尺寸值与已知的关键尺寸值相等。但是，上述校准方法中，是以所获取的SEM图像是否清晰为依据来人为判断焦距校准是否符合要求，即以主观手段来判断焦距的校准精度，它会导致以下不足:不同的技术人员具有不同的判断标准，假设相对资深的技术人员将CDSEM的焦距调整为第一焦距，并使CDSEM的放大倍率调整为第一放大倍率，利用CDSEM测量校准晶圆上图案的关键尺寸，将所获取的关键尺寸作为第一关键尺寸，假设相对普通的技术与人员将CDSEM的焦距调整为第二焦距，并使CDSEM的放大倍率保持在第一放大倍率，利用CDSEM测量校准晶圆上图案的关键尺寸，将所获取的关键尺寸作为第二关键尺寸，比较发现，所获取的第一关键尺寸与第二关键尺寸相等，但当利用上述两种校准状态下的CDSEM分别测量待测量图案的关键尺寸，且待测量图案的关键尺寸不再是相邻线条的间距时，会发现当CDSEM的焦距设置为第一焦距时待测量图案的关键尺寸更靠近其真实尺寸，换言之，当⑶SEM的焦距设置为第一焦距时CDSEM的校准精度更符合要求。因此，在利用主观手段来判断焦距的校准精度之后，希望有一种客观手段来进一步验证焦距的校准精度，从而提高CDSEM的总体校准精度。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是校准精度符合要求的CDSEM使用一段时间之后，普通技术人员可以代替资深技术人员进行定期的CDSEM校准，以降低半导体制程的成本，且普通技术人员在校准CDSEM时可以进一步验证焦距的校准精度。为解决上述问题，本专利技术提供了一种CDSEM校准方法，提供形成有M个图案的晶圆，利用除CDSEM以外的设备对所述M个图案进行测量，获取M个参考关键尺寸； 提供校准精度符合要求的CDSEM，利用CDSEM对所述M个图案中的N个图案进行测量，获取N个CDSEM关键尺寸，利用所述N个CDSEM关键尺寸及相对应的N个参考关键尺寸做线性回归分析，获得一元线性回归方程Ytl=AciXc^Bci及线性相关系数平方值Rtl2, Xtl表示参考关键尺寸，Y0表示⑶SEM关键尺寸，A0表示斜率，B0表示截距，且Rtl2 ^ 0.95 ；将所述M个参考关键尺寸中除所述N个参考关键尺寸之外的M-N个参考关键尺寸代入Yci=AciXc^Bci中，获取未进行过⑶SEM测量的M-N个图案的预测⑶SEM关键尺寸；所述校准精度符合要求的CDSEM使用一段时间之后，执行下述步骤:a、调整⑶SEM的焦距，直至在⑶SEM上获得清晰的SEM图像，然后调整⑶SEM的放大倍率；b、利用CDSEM对所述M-N个图案中未进行过CDSEM测量的部分图案进行测量，对所述部分图案的CDSEM关键尺寸及相对应的参考关键尺寸做线性回归分析，获得一元线性回归方程Y=AX+B及线性相关系数平方值R2，X表示参考关键尺寸，Y表示CDSEM关键尺寸，A表示斜率，B表示截距，计算所述部分图案的CDSEM关键尺寸与所述部分图案的预测CDSEM关键尺寸的差的绝对值，若所述差的绝对值小于lnm、R2≥0.95且！B-BcJ ( 1，则⑶SEM的校准精度符合要求；若所述差的绝对值大于lnm、R2≥0.95且！B-BcJ > 1，则⑶SEM的校准精度不符合要求。可选地，当CDSEM的校准精度不符合要求时，再次依次执行所述步骤a、b。可选地，若所述差的绝对值大于Inm且R2 < 0.95时，再次执行所述步骤b。可选地，利用所述除CDSEM以外的设备对图案进行测量时不会在图案上积累电荷。可选地，所述除⑶SEM以外的设备为O⑶机台。可选地,所述晶圆为能量矩阵晶圆，所述晶圆包括若干列芯片，每个芯片上形成有三个或以上的相同图案。可选地，所述若干列芯片的关键尺寸呈等差数列，所述等差数列的公差为lnm~L 5nm。可选地，所述图案包括若干相同且平行分布的结构，所述结构为多晶硅栅极或用于形成浅沟槽隔离结构的沟槽。可选地，相邻两个所述结构之间的间距为100nnT200nm。可选地，利用EXCEL或Matlab软件做所述线性回归分析。可选地，所述Rtl2≥0.97 ;在所述步骤b中，若所述差的绝对值小于lnm、R2≥0.97且IB-BcJ≤1，则⑶SEM的校准精度符合要求；若所述差的绝对值大于lnm、R2≥0.97且B-B0 > 1，则⑶SEM的校准精度不符合要求。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:本专利技术利用除CDSEM以外的设备来获取若干图案的关键尺寸，并将其作为参考关键尺寸，然后利用校准精度符合要求的CDSEM获取若干图案的CDSEM关键尺寸，将获取的若干参考关键尺寸作为自变量、CDSEM关键尺寸作为因变量以做线性回归分析，获得一元线性回归方程及线性相关系数，根据所述一元线性回归方程可以知道参考关键尺寸与CDSEM关键尺寸之间的确切关系，因此，在参考关键尺寸已知的情况下，可以获取预测⑶SEM关键尺寸，所述预测CDSEM关键尺寸可作为CDSEM再次校准的判断标准之一。再次校准CDSEM时，先调整CDSEM的焦距及放大倍率，然后，获取若干图案的CDSEM关键尺寸，将获取的若干参考关键尺寸作为自变量、CDSEM关键尺寸作为因变量以做线性回归分析，获得一元线性回归方程及线性相关系数，计算CDSEM关键尺寸与相对应的预测CDSEM本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CDSEM校准方法，其特征在于，提供形成有M个图案的晶圆，利用除CDSEM以外的设备对所述M个图案进行测量，获取M个参考关键尺寸；提供校准精度符合要求的CDSEM，利用所述CDSEM对所述M个图案中的N个图案进行测量，获取N个CDSEM关键尺寸，利用所述N个CDSEM关键尺寸及相对应的N个参考关键尺寸做线性回归分析，获得一元线性回归方程Y0=A0X0+B0及线性相关系数平方值R02，X0表示参考关键尺寸，Y0表示CDSEM关键尺寸，A0表示斜率，B0表示截距，且R02≥0.95；将所述M个参考关键尺寸中除所述N个参考关键尺寸之外的M?N个参考关键尺寸代入Y0=A0X0+B0中，获取未进行过CDSEM测量的M?N个图案的预测CDSEM关键尺寸；所述校准精度符合要求的CDSEM使用一段时间之后，执行下述步骤：a、调整CDSEM的焦距，直至在CDSEM上获得清晰的SEM图像，然后调整CDSEM的放大倍率；b、利用CDSEM对所述M?N个图案中未进行过CDSEM测量的部分图案进行测量，对所述部分图案的CDSEM关键尺寸及相对应的参考关键尺寸做线性回归分析，获得一元线性回归方程Y=AX+B及线性相关系数平方值R2，X表示参考关键尺寸，Y表示CDSEM关键尺寸，A表示斜率，B表示截距，计算所述部分图案的CDSEM关键尺寸与所述部分图案的预测CDSEM关键尺寸的差的绝对值，若所述差的绝对值小于1nm、R2≥0.95且|B?B0|≤1，则CDSEM的校准精度符合要求；若所述差的绝对值大于1nm、R2≥0.95且|B?B0|＞1，则CDSEM的校准精度不符合要求。...

【技术特征摘要】
1.一种CDSEM校准方法，其特征在于，提供形成有M个图案的晶圆，利用除CDSEM以外的设备对所述M个图案进行测量，获取M个参考关键尺寸；提供校准精度符合要求的CDSEM，利用所述CDSEM对所述M个图案中的N个图案进行测量，获取N个CDSEM关键尺寸，利用所述N个CDSEM关键尺寸及相对应的N个参考关键尺寸做线性回归分析，获得一元线性回归方程Ytl=AciXc^Bci及线性相关系数平方值Rtl2, Xtl表示参考关键尺寸，Y0表示⑶SEM关键尺寸，A0表示斜率，B0表示截距，且Rtl2 ^ 0.95 ；将所述M个参考关键尺寸中除所述N个参考关键尺寸之外的M-N个参考关键尺寸代入Y0=A0X0+B0中，获取未进行过⑶SEM测量的M-N个图案的预测⑶SEM关键尺寸；所述校准精度符合要求的CDSEM使用一段时间之后，执行下述步骤:a、调整⑶SEM的焦距，直至在⑶SEM上获得清晰的SEM图像，然后调整⑶SEM的放大倍率；b、利用CDSEM对所述M-N个图案中未进行过CDSEM测量的部分图案进行测量，对所述部分图案的CDSEM关键尺寸及相对应的参考关键尺寸做线性回归分析，获得一元线性回归方程Y=AX+B及线性相关系数平方值R2，X表示参考关键尺寸，Y表示CDSEM关键尺寸，A表示斜率，B表示截距，计算所述部分图案的CDSEM关键尺寸与所述部分图案的预测CDSEM关键尺寸的差的绝对值，若所述差的绝对值小于lnm、R2≥0.95且！B-BcJ ( 1，则⑶SEM的校准精度符合要求；若所述差的绝对值大于lnm、R2≥0.95...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄怡，林益世，蔡博修，李文慧，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：