CD-SEM,全名Critical Dimension Scanning Electron Microscopy，中文翻譯過(guò)來(lái)是：特征尺寸掃描電子顯微鏡。很多人聽說(shuō)過(guò)CD-SEM，第一反應(yīng)是光刻工序中測(cè)量線寬的機(jī)臺(tái)，但是CD-SEM是怎樣測(cè)線寬呢？除了測(cè)線寬還有哪些作用呢？CD-SEM與普通的SEM又有哪些區(qū)別呢？

為什么要測(cè)線寬？

線寬也稱為特征尺寸，Critical Dimension，CD。在芯片制造中，線寬的精確控制至關(guān)重要，它直接影響到芯片的性能和可靠性。

CD-SEM測(cè)線寬原理

在CD-SEM中，低能量的電子束在樣品表面進(jìn)行精確的掃描，與樣品表面的原子相互作用。當(dāng)電子束與樣品相互作用時(shí)，樣品會(huì)發(fā)射出二次電子和反射電子。這些電子被檢測(cè)器收集，并轉(zhuǎn)化為輪廓變化的信號(hào)。通過(guò)收集的電子信號(hào)，形成樣品表面形貌的二維圖像?；谛纬傻膱D像，通過(guò)計(jì)算測(cè)量區(qū)域中的像素?cái)?shù)自動(dòng)計(jì)算特定的微結(jié)構(gòu)的尺寸，如線寬、孔徑等。

? ?

CD-SEM與普通SEM的區(qū)別

雖然兩者在技術(shù)原理上有很多相似之處，但由于不同的應(yīng)用側(cè)重點(diǎn)，CD-SEM和普通SEM在實(shí)際的配置和使用中存在較大區(qū)別。

1.電子束的能量差異

CD-SEM照射樣品的一次電子束能量較低，為1keV或以下。這是由于光刻膠或其他微結(jié)構(gòu)很脆弱，降低CD-SEM電子束的能量可以減少電子束照射對(duì)樣品的損傷，這樣有利于晶圓進(jìn)行下一步工序。

2.量測(cè)精度的差異

CD-SEM注重于高精度和高速度的尺寸測(cè)量，通常配備有專門設(shè)計(jì)的電子槍、透鏡和檢測(cè)器，以實(shí)現(xiàn)在高吞吐率和高重復(fù)性下獲得精確的線寬測(cè)量。CD-SEM 的測(cè)量重復(fù)性約為測(cè)量寬度的 1% 3σ。

3.自動(dòng)化程度差異

CD-SEM與SEM的自動(dòng)化操作步驟：將樣品晶圓放入晶圓盒內(nèi)，然后將晶圓盒放置在 CD-SEM/SEM 上。預(yù)先將尺寸測(cè)量的條件和程序輸入到配方（recipe）中。當(dāng)測(cè)量過(guò)程開始時(shí)，CD-SEM /SEM會(huì)自動(dòng)從盒中取出樣品晶圓，將其加載到 CD-SEM /SEM中并測(cè)量樣品上所需的位置。測(cè)量完成后，晶圓將返回到晶圓盒中。

普通的SEM也可以執(zhí)行自動(dòng)化操作，但與CD-SEM相比，其自動(dòng)化能力不如CD-SEM那么精細(xì)和高效。CD-SEM通常在半導(dǎo)體制程控制中需要執(zhí)行大量的重復(fù)測(cè)量，因此具有較強(qiáng)的自動(dòng)化能力。而普通SEM則可能更注重于圖像的質(zhì)量和分辨率。當(dāng)然CD-SEM通常還包含一套完整的數(shù)據(jù)分析和報(bào)告生成工具，可以自動(dòng)分析測(cè)量數(shù)據(jù)、生成統(tǒng)計(jì)報(bào)告并等。

審核編輯：劉清