測(cè)量結(jié)構(gòu)和對(duì)測(cè)量結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種測(cè)量結(jié)構(gòu)和對(duì)測(cè)量結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光刻技術(shù)是在半導(dǎo)體制造過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)。而光刻技術(shù)中需要進(jìn)行圖形的關(guān)鍵尺寸測(cè)量等大量的測(cè)量工作。
[0003]掃描電子顯微鏡(SEM, Scanning Electron Microscope)在微米和納米物質(zhì)的兩維或三維的形態(tài)觀測(cè)研究和微尺度測(cè)量方面具有許多先天的優(yōu)越性。掃描電子顯微鏡是微米以及納米量級(jí)的非常好的瞄準(zhǔn)器，能準(zhǔn)確選擇測(cè)量位置，分辨力足夠高，測(cè)量范圍較大，可以在短時(shí)間內(nèi)直接顯示微米、納米級(jí)物體的形態(tài)，并直接在圖像上準(zhǔn)確地選擇測(cè)量位置以及進(jìn)行直接測(cè)量，對(duì)待測(cè)物的粒度、尺度觀察直觀，其方便和直觀的程度是其他測(cè)量方法無(wú)可比擬的，而且目前的圖像數(shù)字化處理技術(shù)又給掃描電子顯微鏡測(cè)量提供了極大的方便和正確性。因此，掃描電子顯微鏡測(cè)量目前已成為了光刻技術(shù)中監(jiān)測(cè)光刻圖形的特征尺寸的重要測(cè)量方式。
[0004]通常掃描電子顯微鏡測(cè)量是通過(guò)對(duì)測(cè)量結(jié)構(gòu)中測(cè)量圖形的特征尺寸進(jìn)行測(cè)量來(lái)測(cè)量真正器件的特征尺寸，因?yàn)闇y(cè)量結(jié)構(gòu)的測(cè)量圖形的特征尺寸值通常與真正器件的特征尺寸值十分接近。為了準(zhǔn)確測(cè)量測(cè)量圖形的特征尺寸，測(cè)量結(jié)構(gòu)還設(shè)置有用于使掃描電子顯微鏡準(zhǔn)確尋找到相應(yīng)的測(cè)量圖形的基本定位圖形。
[0005]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的一種測(cè)量結(jié)構(gòu)示意圖?，F(xiàn)有技術(shù)的該測(cè)量結(jié)構(gòu)中，包括多個(gè)測(cè)量圖形P’和多個(gè)基本定位圖形A’，并且多個(gè)測(cè)量圖形P’和多個(gè)基本定位圖形A’一一對(duì)應(yīng)地設(shè)置。在通過(guò)掃描電子顯微鏡對(duì)測(cè)量圖形P’的特征尺寸進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需要先通過(guò)相應(yīng)的基本定位圖形A’尋找并定位對(duì)應(yīng)的測(cè)量圖形P’，之后開(kāi)始對(duì)對(duì)應(yīng)的該測(cè)量圖形P’進(jìn)行測(cè)量。
[0006]圖2示出了對(duì)圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)量結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量的第一種測(cè)量方法的流程圖。如圖2所示，該測(cè)量方法中，對(duì)每個(gè)測(cè)量圖形進(jìn)行測(cè)量時(shí)均包括以下三個(gè)步驟:
[0007]I)測(cè)量圖形初步定位:使待測(cè)的測(cè)量圖形P’置于掃描電子顯微鏡的測(cè)量范圍中；
[0008]2)測(cè)量圖形基本定位:通過(guò)與該待測(cè)的測(cè)量圖形P’對(duì)應(yīng)的基本定位圖形A’來(lái)對(duì)該待測(cè)的測(cè)量圖形P’進(jìn)行基本定位；
[0009]3)測(cè)量圖形特征尺寸測(cè)量:基于對(duì)待測(cè)的測(cè)量圖形P’進(jìn)行基本定位的定位結(jié)果對(duì)該待測(cè)的測(cè)量圖形P’的特征尺寸進(jìn)行測(cè)量。
[0010]從第一個(gè)待測(cè)量的測(cè)量圖形P’開(kāi)始按照以上三個(gè)步驟測(cè)量，直至最后一個(gè)的待測(cè)量的測(cè)量圖形P’按照以上三個(gè)步驟測(cè)量完畢，完成整個(gè)測(cè)量工作。
[0011]圖3示出了對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的另一種測(cè)量結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量的第二種測(cè)量方法的流程圖。該種測(cè)量結(jié)構(gòu)與圖1所示的測(cè)量結(jié)構(gòu)的區(qū)別在于各測(cè)量圖形還一一對(duì)應(yīng)的設(shè)置有精確定位圖形。如圖3所示，該測(cè)量方法中，對(duì)每個(gè)測(cè)量圖形時(shí)行測(cè)量時(shí)均包括以下四個(gè)步驟:
[0012]I)測(cè)量圖形初步定位:將待測(cè)的測(cè)量圖形置于掃描電子顯微鏡的測(cè)量范圍中；
[0013]2)測(cè)量圖形基本定位:通過(guò)與該待測(cè)的測(cè)量圖形對(duì)應(yīng)的基本定位圖形來(lái)對(duì)該待測(cè)的測(cè)量圖形進(jìn)行基本定位；
[0014]3)測(cè)量圖形精確定位:基于對(duì)待測(cè)的測(cè)量圖形進(jìn)行基本定位的定位結(jié)果，根據(jù)與測(cè)量圖形對(duì)應(yīng)設(shè)置的精確定位圖形來(lái)對(duì)該待測(cè)的測(cè)量圖形進(jìn)行精確定位；
[0015]4)測(cè)量圖形特征尺寸測(cè)量:基于對(duì)待測(cè)的測(cè)量圖形進(jìn)行精確定位的定位結(jié)果，對(duì)該待測(cè)的測(cè)量圖形的特征尺寸進(jìn)行測(cè)量。
[0016]從第一個(gè)待測(cè)量的測(cè)量圖形開(kāi)始按照以上四個(gè)步驟測(cè)量，直至最后一個(gè)的待測(cè)量的測(cè)量圖形按照以上四個(gè)步驟測(cè)量完畢，完成整個(gè)測(cè)量工作。
[0017]在實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)以上測(cè)量結(jié)構(gòu)和對(duì)該測(cè)量結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量方法存在如下問(wèn)題:
[0018]1、測(cè)量效率較低。例如，對(duì)于圖2和圖3所對(duì)應(yīng)的測(cè)量方法而言，對(duì)于每次測(cè)量來(lái)說(shuō)，每測(cè)量一個(gè)測(cè)量圖形的尺寸都需要進(jìn)行一次基本定位操作。因此，如果有N個(gè)測(cè)量圖形，就需要進(jìn)行N次基本定位操作，對(duì)于具有N個(gè)測(cè)量圖形的情況，每次測(cè)量所需的總時(shí)間將是N次基本定位操作的時(shí)間和N次測(cè)量所需的時(shí)間，即測(cè)量所需的總時(shí)間T =(Ta+Tm)XN，其中，Ta代表對(duì)每個(gè)圖形進(jìn)行基本定位操作所需的時(shí)間；Tm代表對(duì)每個(gè)測(cè)量圖形進(jìn)行測(cè)量操作所需的時(shí)間?？梢?jiàn)，多次的基本定位操作會(huì)顯著增加測(cè)量所需的總時(shí)間T，而且對(duì)測(cè)量工序的產(chǎn)量造成較大影響。
[0019]2、每個(gè)測(cè)量圖形需要對(duì)應(yīng)設(shè)置基本定位圖形，過(guò)多的基本定位圖形使得測(cè)量結(jié)構(gòu)占用了過(guò)多的布置區(qū)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]本申請(qǐng)目的在于提供一種測(cè)量結(jié)構(gòu)和對(duì)測(cè)量結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量方法，以節(jié)約測(cè)量所需的總時(shí)間，提高測(cè)量工序的產(chǎn)量。進(jìn)一步地，還可以減少測(cè)量結(jié)構(gòu)占用的布置區(qū)域。
[0021]本申請(qǐng)的第一方面提供了一種測(cè)量結(jié)構(gòu)，測(cè)量結(jié)構(gòu)包括測(cè)量圖形和基本定位圖形，每個(gè)測(cè)量圖形均有一個(gè)基本定位圖形與之對(duì)應(yīng)以在測(cè)量時(shí)根據(jù)該基本定位圖形對(duì)該測(cè)量圖形進(jìn)行基本定位，測(cè)量圖形的數(shù)量大于基本定位圖形的數(shù)量，至少兩個(gè)測(cè)量圖形與同一個(gè)基本定位圖形對(duì)應(yīng)設(shè)置以在測(cè)量時(shí)根據(jù)該同一個(gè)基本定位圖形對(duì)該至少兩個(gè)測(cè)量圖形進(jìn)行基本定位。
[0022]進(jìn)一步地，每個(gè)基本定位圖形均與兩個(gè)以上測(cè)量圖形對(duì)應(yīng)設(shè)置以在測(cè)量時(shí)對(duì)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)以上測(cè)量圖形進(jìn)行基本定位。
[0023]進(jìn)一步地，每個(gè)基本定位圖形對(duì)應(yīng)一個(gè)測(cè)量區(qū)域，其中，與每個(gè)基本定位圖形對(duì)應(yīng)的各測(cè)量圖形均位于相應(yīng)的基本定位圖形所在的測(cè)量區(qū)域內(nèi)。
[0024]進(jìn)一步地，測(cè)量區(qū)域?yàn)橐韵鄳?yīng)的基本定位圖形的中心為圓心的圓形區(qū)域；或者，測(cè)量區(qū)域?yàn)橐韵鄳?yīng)的基本定位圖形的中心為中心的矩形區(qū)域。
[0025]進(jìn)一步地，測(cè)量結(jié)構(gòu)用于掃描電子顯微鏡測(cè)量，測(cè)量區(qū)域位于掃描電子顯微鏡測(cè)量時(shí)通過(guò)該測(cè)量區(qū)域內(nèi)的基本定位圖形進(jìn)行基本定位后的測(cè)量范圍內(nèi)部。
[0026]進(jìn)一步地，在具有兩個(gè)以上測(cè)量圖形的至少一個(gè)測(cè)量區(qū)域中，各測(cè)量圖形以矩陣形式規(guī)則排列。
[0027]進(jìn)一步地，在具有兩個(gè)以上測(cè)量圖形的至少一個(gè)測(cè)量區(qū)域中，至少兩個(gè)測(cè)量圖形相同或者至少兩個(gè)測(cè)量圖形不同。
[0028]進(jìn)一步地，至少一個(gè)測(cè)量區(qū)域還包括用于對(duì)該測(cè)量區(qū)域內(nèi)的至少一個(gè)測(cè)量圖形進(jìn)行精確定位的精確定位圖形。
[0029]進(jìn)一步地，至少一個(gè)測(cè)量區(qū)域還包括與該測(cè)量區(qū)域內(nèi)的各個(gè)測(cè)量圖形一一對(duì)應(yīng)的一個(gè)以上精確定位圖形以通過(guò)各精確定位圖形對(duì)相應(yīng)測(cè)量圖形進(jìn)行精確定位。
[0030]進(jìn)一步地，各測(cè)量圖形中，至少兩個(gè)測(cè)量圖形相同或者至少兩個(gè)測(cè)量圖形不同；或者，各基本定位圖形中，至少兩個(gè)基本定位圖形相同或者至少兩個(gè)基本定位圖形不同。
[0031]本申請(qǐng)的第二方面提供一種對(duì)測(cè)量結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量方法，測(cè)量結(jié)構(gòu)包括基本定位圖形和與基本定位圖形對(duì)應(yīng)設(shè)置的一個(gè)第一測(cè)量圖形和至少一個(gè)第二測(cè)量圖形，測(cè)量方法包括:步驟S30:根據(jù)基本定位圖形對(duì)第一測(cè)量圖形和至少一個(gè)第二測(cè)量圖形進(jìn)行基本定位；步驟S50:基于基本定位的定位結(jié)果，測(cè)量第一測(cè)量圖形的特征尺寸；步驟S70:基于基本定位的定位結(jié)果，測(cè)量至少一個(gè)第二測(cè)量圖形的特征尺寸。
[0032]進(jìn)一步地，在步驟S30之前，測(cè)量方法還包括步驟SlO:對(duì)第一測(cè)量圖形進(jìn)行初步定位。
[0033]進(jìn)一步地，測(cè)量結(jié)構(gòu)還包括與第一測(cè)量圖形對(duì)應(yīng)設(shè)置的第一精確定位圖形，步驟S50包括:分步驟S51:基于基本定位的定位結(jié)果，根據(jù)第一精確定位圖形對(duì)第一測(cè)量圖形進(jìn)行精確定位；分步驟S53:基于對(duì)第一測(cè)量圖形進(jìn)行精確定位的定位結(jié)果，測(cè)量第一測(cè)量圖形的特征尺寸。
[0034]進(jìn)一步地，至少一個(gè)第二測(cè)量圖形為兩個(gè)以上第二測(cè)量圖形，步驟S70包括:分步驟S71:測(cè)量與基本定位圖形對(duì)應(yīng)的一個(gè)第二測(cè)量圖形的特征尺寸；分步驟S73:重復(fù)分步驟S71，測(cè)量未測(cè)量的第二測(cè)量圖形的特征尺寸，直至兩個(gè)以上第二測(cè)量圖形的特征尺寸均測(cè)量完畢。
[0035]進(jìn)一步地，測(cè)量結(jié)構(gòu)還包括與各第二測(cè)量圖形一一對(duì)應(yīng)設(shè)置的第二精確定位圖形，分步驟S71包括:子步驟S711:基于基本定位的定位結(jié)果，根據(jù)一個(gè)第二精確定位圖形對(duì)對(duì)應(yīng)的第二測(cè)量圖形進(jìn)行精確定位；子步驟S713:基于對(duì)該第二測(cè)量圖形進(jìn)行精確定位的定位結(jié)果，測(cè)量該第二測(cè)量圖形的特征尺寸。
[0036]根據(jù)本申請(qǐng)的測(cè)量結(jié)構(gòu)和對(duì)測(cè)量結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量方法，測(cè)量圖形的數(shù)量大于基本定位圖形的數(shù)量，至少兩個(gè)測(cè)量圖形與同一個(gè)基本定位圖形對(duì)應(yīng)設(shè)置以在測(cè)量時(shí)根據(jù)該同一個(gè)基本定位圖形對(duì)該