基本介紹
- 中文名：特徵尺寸測量用掃描電子顯微鏡
- 外文名：Critical Dimension Scanning Electron Microscope
- 用途：根據圖像的灰度來確定圖形的邊界，進而計算出線寬
測量圖形的尺寸，一般是依靠高解析度的電子顯微鏡(scanning electron microscope， CD-SEM)來測量光刻膠圖形的尺寸。圖1是這種顯微鏡工作的過程：它採用逐步放大(zoom in)的方法，指定了所要測量圖形的具體位置。在圖1中方框的引導下，光刻工藝工程師可以用電鏡一步一步找到測量的位置。另外，圖1中還標出所要測量的圖形在曝光區域中的坐標。這個坐標值是以曝光區域左下角為原點(0, 0)的。線上寬測量電鏡(CD-SEM)中輸入坐標值， CD-SEM 的運動平台可以直接移動到所要測量的圖形處。手冊中所有需要測量的圖形都必須像圖1一樣給出其所在曝光區域的準確位置。
圖1 標準手冊規定了所要測量的圖形所在的具體位置
顯然，使用坐標值可以更方便快速地尋找到測量圖形。特別是在需要測量很多圖形時，坐標的優點更為明顯。因此，光刻工程師都希望標準手冊能提供所有測量圖形的位置坐標(X, Y)。位置坐標可以從設計圖形(GDS 檔案)中獲取，但是，設計圖形中的坐標一般是相對於本模組(chiplet/die)的左下角的(Xchiplet, Ychiplet)，必須要轉換成相對於曝光區域的左下角。轉換的辦法就是疊加上模組在曝光區域的位置(ΔX,ΔY)，即X=ΔX+Xchiplet；Y=ΔY+Ychiplet，如圖2所示。
圖2 標準手冊中測量圖形坐標的示意圖
在28nm以下，線寬進一步縮小，CD-SEM測量導致的光刻膠損失效應再也不能忽略了。在電子束的轟擊下，光刻膠的邊緣已經平滑了，測得的光刻膠圖形的線寬也增大了50%左右。CD-SEM 測量導致的光刻膠線寬收縮(shrinkage)可以用下列公式來定量表示
式中，S和γ是常數，由實驗結果擬合得到，單位分別是nm和nm/(μC/cm2)。dose=I·t/A，I是束流，單位是pA；t是照射時間，單位是s；A是受照射的面積，單位是μm2。
