留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于晶圆栅格标准样片的特征尺寸扫描电子显微镜放大倍数在线校准

金红霞 饶张飞 秦凯亮

金红霞,饶张飞,秦凯亮. 基于晶圆栅格标准样片的特征尺寸扫描电子显微镜放大倍数在线校准[J]. 计量科学与技术,2023, 67(2): 29-35 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0294
引用本文: 金红霞,饶张飞,秦凯亮. 基于晶圆栅格标准样片的特征尺寸扫描电子显微镜放大倍数在线校准[J]. 计量科学与技术,2023, 67(2): 29-35 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0294
JIN Hongxia, RAO Zhangfei, QIN Kailiang. Online Calibration of CD-SEM Magnification Based on Nanolattice Pitch Wafer Standard[J]. Metrology Science and Technology, 2023, 67(2): 29-35. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0294
Citation: JIN Hongxia, RAO Zhangfei, QIN Kailiang. Online Calibration of CD-SEM Magnification Based on Nanolattice Pitch Wafer Standard[J]. Metrology Science and Technology, 2023, 67(2): 29-35. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0294

基于晶圆栅格标准样片的特征尺寸扫描电子显微镜放大倍数在线校准

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0294
基金项目: 国家重点研发计划项目(2018YFF0212303)。
详细信息
    作者简介:

    金红霞(1992-),西安微电子技术研究所工程师,研究方向:微纳参数计量、标准样片研制,邮箱:jin929496@foxmail.com

    通讯作者:

    饶张飞(1980-),西安微电子技术研究所研究员,研究方向:微纳几何参数计量,邮箱:13519129593@163.com

  • 中图分类号: TB921

Online Calibration of CD-SEM Magnification Based on Nanolattice Pitch Wafer Standard

  • 摘要: 半导体制程中特征尺寸扫描电子显微镜(CD-SEM)是用于芯片特征尺寸在线测量的高精度设备,其测量结果会直接影响器件电性能参数评估和电路产品可靠性判断。对CD-SEM的计量特性评价,国内目前仍缺乏专用计量标准器具和校准规范,在实际工作中,大多参照JJF 1916-2021《扫描电子显微镜校准规范》进行测长示值误差的在线计量。基于100 nm晶圆栅格标准样片对CD-SEM放大倍数在线校准方法进行了重点讨论,并结合实例阐述了特定放大倍数下不确定度分析过程和结果符合性判定方法,同时进一步对校准过程中的3类问题和相应解决措施进行了总结,对今后集成电路纳米级参数测量设备在线校准研究具有借鉴意义。
  • 图  1  迟滞电子光学模块

    Figure  1.  Hysteresis electron-optical module

    图  2  像散修正模块

    Figure  2.  Astigmatism correction module

    图  3  100 nm晶圆栅格标准样片

    Figure  3.  100 nm nanolattice pitch wafer standard

    图  4  线边缘粗糙度计算

    Figure  4.  The calculation of line edge roughness

    图  5  CD-SEM放大倍数在线校准流程

    Figure  5.  Online calibration process of CD-SEM magnification

    图  6  角度测量偏差

    Figure  6.  Angular measurement deviation

    图  7  扫描非线性计算

    Figure  7.  Calculation of sweep nonlinearity

    图  8  CD-SEM校准的3类问题

    Figure  8.  3 types of problems of CD-SEM calibration

    表  1  放大倍数与栅格周期对应关系

    Table  1.   Correspondence between magnification and nanolattice pitch

    栅格周期值/nm1002004008001000
    放大倍数/k250100502010
    下载: 导出CSV

    表  2  250 k放大倍数在线校准结果

    Table  2.   Online calibrating results of the 250 k magnification /nm

    标准值9个位置的测量结果
    99.797.799.198.599.4100.0
    98.199.899.198.4/
    下载: 导出CSV
  • [1] JOY D C. Overview of CD‐SEM—and beyond[J]. AIP Conference Proceedings, 2003, 683(1): 619-626.
    [2] GUTMAN N, TARSHISH I, GRONHEID R, et al. Optical imaging metrology calibration using high voltage scanning electron microscope at after-development inspection for advanced processes[C]. Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXXIV, 2021.
    [3] 王芳, 施玉书, 张树, 等. 基于硅晶格常数的纳米线宽计量技术[J]. 计量科学与技术, 2022, 66(4): 13-18,47.
    [4] 陈修国, 王才, 杨天娟, 等. 集成电路制造在线光学测量检测技术: 现状、挑战与发展趋势[J]. 激光与光电子学进展, 2022, 59(9): 413-436.
    [5] BELISSARD J, HAZART J, LABBE S, et al. Limits of model-based CD-SEM metrology[C]. 34th European Mask and Lithography Conference, 2018.
    [6] 国家市场监督管理总局. 扫描电子显微镜校准规范: JJF 1916—2021[S]. 北京: 中国标准出版社, 2021
    [7] 王智, 李琪, 黄鹭,等. 扫描电镜纳米颗粒粒径自动检测算法[J]. 计量学报, 2020, 41(10): 1199-1204. doi: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.10.04
    [8] 张晓东, 赵琳, 韩志国, 等. 基于图像处理的线距测量方法[J]. 激光与光电子学进展, 2020, 57(1): 97-101.
    [9] 王理, 杨璐, 李文慧, 等. 一维线纹激光比长测量装置及其关键技术[J]. 计量科学与技术, 2022, 66(9): 3-11.
    [10] 许晓青, 李锁印, 赵琳, 等. 纳米线距标准样片的研制和表征[J]. 微纳电子技术, 2019, 56(9): 754-760.
    [11] 韩志国, 李锁印, 冯亚南, 等. 纳米级线宽标准样片的设计与制备[J]. 计算机与数字工程, 2021, 49(4): 664-668.
    [12] NAKAYAMA Y, KAWADA H, YONEDA S, et al. Novel CD-SEM calibration reference consisting of 100-nm pitch grating and positional identification mark[J]. Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXI SPIE, 2007, 6518: 1165-1175.
    [13] BRONSGEEST M. Physics of Schottky electron sources: theory and optimum operation[M]. CRC Press, 2014.
    [14] VANBREE P J, VANLIEROPC M M, VANDEN BOSCHP P J. On hysteresis in magnetic lenses of electron microscopes[C]. 2010 IEEE International Symposium on Industrial Electronics, 2010.
    [15] BATTEN C F. Autofocusing and astigmatism correction in the scanning electron microscope[D]. Cambridgeshire: University of Cambridge, 2000.
    [16] BAUER J, MEZA L R, SCHAEDLER T A, et al. Nanolattices: an emerging class of mechanical metamaterials[J]. Advanced Materials, 2017, 29(40): 1701850. doi: 10.1002/adma.201701850
    [17] BUNDAY B D, MACK C A, BORISOV S, et al. Influence of sidewall perturbations of CD-SEM line roughness metrology[C]. Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXXIII, 2019.
    [18] 李卫. 关键尺寸扫描电子显微镜机台的校准方法: 201910952699.4[P]. 2021-04-09.
    [19] 王芳, 施玉书, 周莹. 高分辨透射电子显微镜的校准方法[J]. 计量科学与技术, 2022, 66(11): 16-19. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0244
    [20] 李旭, 张冉, 张明宇, 等. 透射电子显微镜校准方法[J]. 计量科学与技术, 2021, 65(4): 40-44,18.
    [21] POSTEK M T. Critical issues in scanning electron microscope metrology[J]. Journal of Research-National Institute of Standards and Technology, 1994, 99: 641. doi: 10.6028/jres.099.059
    [22] MACK C A, LORUSSO G F, DELVAUX C. Diagnosing and removing CD-SEM metrology artifacts[C]. Metrology, Inspection, and Process Control for Semiconductor Manufacturing XXXV, 2021.
    [23] ATAKA M, WEED J T, MARTIN P M, et al. CD measurement of angled lines on high-end masks and its calibration method[J]. International Society for Optics and Photonics, 2005, 5992: 59924H.
    [24] KAWADA H, KE C M, CHENG Y C, et al. Methodologies for Evaluating CD-matching of CD-SEM[C]. Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXIII, 2009.
    [25] BIZEN D, MIZUTANI S, SAKAKIBARA M, et al. CD metrology for EUV resist using high-voltage CD-SEM: shrinkage, image sharpness, repeatability, and line edge roughness[J]. Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS, 2019, 18(3): 034004.
    [26] 施玉书, 张树, 连笑怡, 等. 毫米级纳米几何特征尺寸计量标准装置多自由度激光干涉计量系统[J]. 计量学报, 2020, 41(7): 769-774.
  • 加载中
图(8) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  518
  • HTML全文浏览量:  191
  • PDF下载量:  61
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-12-01
  • 录用日期:  2023-01-28
  • 修回日期:  2023-01-17
  • 网络出版日期:  2023-03-02
  • 刊出日期:  2023-02-18

目录

    /

    返回文章
    返回