[發明專利]半導體器件關鍵尺寸量測方法及取得SEM圖像的方法

有效

• 申請號: 202011132183.4
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112259469B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 吳林;孟鴻林;張辰明;魏芳
• 申請（專利權）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 張彥敏

1.一種半導體器件關鍵尺寸量測方法，其特征在于，包括：

S1：硅片進入硅片臺；

S2：硅片和硅片臺對準后將硅片位置信息傳入關鍵尺寸掃描電子顯微鏡機臺；

S3：關鍵尺寸掃描電子顯微鏡機臺控制硅片臺的位置和電子槍的偏轉而掃描得到硅片的SEM圖像，其中，在此過程中計算當前次獲得的硅片的SEM圖像與OPC模型預測版圖數據輪廓在X軸方向的偏移量ΔXn以及在Y軸方向的偏移量ΔYn，并當偏移量ΔXn或ΔYn大于一閾值時，根據偏移量ΔXn和ΔYn計算硅片臺需在X軸方向的補償量Ax、硅片臺需在Y軸方向的補償量Ay、電子束需在X軸方向的補償量ax以及電子束需在Y軸方向的補償量ay，并在下次獲得硅片的SEM圖像的過程中將硅片臺需在X軸方向的補償量Ax和硅片臺需在Y軸方向的補償量Ay補償給硅片臺，以及電子束需在X軸方向的補償量ax和電子束需在Y軸方向的補償量ay補償給電子槍；以及

S4：通過數據庫對比技術將硅片的SEM圖像與OPC模型預測版圖數據輪廓匹配后進行CD量測；

其中，步驟S3包括：

S31：關鍵尺寸掃描電子顯微鏡機臺指定電子束偏轉量和硅片臺移動量；

S32：可偏轉電子槍和硅片臺接收電子束偏轉量和硅片臺移動量，以及在偏移量ΔXn或偏移量ΔYn大于一閾值時接收硅片臺需在X軸方向的補償量Ax、硅片臺需在Y軸方向的補償量Ay、電子束需在X軸方向的補償量ax以及電子束需在Y軸方向的補償量ay；

S33：可偏轉電子槍和硅片臺控制電子束偏轉和硅片臺移動；

S34：掃描獲得硅片的SEM圖像；

S35：計算硅片的SEM圖像與OPC模型預測版圖數據輪廓在X軸方向的偏移量ΔXn以及在Y軸方向的偏移量ΔYn；

S36：判斷偏移量ΔXn或偏移量ΔYn是否大于一閾值，當是時進入S37，當否時進入S33；以及

S37：根據偏移量ΔXn和ΔYn計算硅片臺需在X軸方向的補償量Ax、硅片臺需在Y軸方向的補償量Ay、電子束需在X軸方向的補償量ax以及電子束需在Y軸方向的補償量ay。

2.根據權利要求1所述的半導體器件關鍵尺寸量測方法，其特征在于，S31中關鍵尺寸掃描電子顯微鏡機臺根據硅片位置信息指定電子束偏轉量和硅片臺移動量。

3.根據權利要求1所述的半導體器件關鍵尺寸量測方法，其特征在于，通過偏正模型根據偏移量ΔXn和ΔYn計算硅片臺需在X軸方向的補償量Ax、硅片臺需在Y軸方向的補償量Ay、電子束需在X軸方向的補償量ax以及電子束需在Y軸方向的補償量ay。

4.根據權利要求3所述的半導體器件關鍵尺寸量測方法，其特征在于，偏正模型為：

其中：LOIx為硅片圖形在X軸方向上的固有誤差，LOIy為硅片圖形在Y軸方向上的固有誤差；MSx為關鍵尺寸掃描電子顯微鏡機臺在X軸方向上的固有誤差，MSy為關鍵尺寸掃描電子顯微鏡機臺在Y軸方向上的固有誤差；ΔXn代表第n次掃描獲得的SEM圖形與OPC模型預測版圖數據輪廓在X方向上的偏移量；ΔYn代表第n次掃描獲得的SEM圖形與OPC模型預測版圖數據輪廓在Y方向上的偏移量；Ax代表硅片臺需在X軸方向的補償量；Ay代表硅片臺需在Y軸方向的補償量；ax代表電子束需在X軸方向的補償量；ay代表電子束需在Y軸方向的補償量；r代表偏正模型對偏移量ΔXn和ΔYn的補償因數；f代表硅片臺對偏移量ΔXn和ΔYn的補償比例。

5.根據權利要求4所述的半導體器件關鍵尺寸量測方法，其特征在于，根據硅片制程信息設定偏正模型的參數LOIx、LOIy、MSx、Msy、f和r。