CN101840875B - 测量接触孔孔径的图像捕获装置和图像捕获控制方法 - Google Patents

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本发明公开了一种测量接触孔孔径的图像捕获装置，该装置包括扫描电子显微镜SEM，该装置还包括：第一控制单元，用于在旋涂于晶片的光阻胶上曝光形成所述接触孔的形状、以及尺寸大于所述接触孔的预设基准区域的形状后，控制所述SEM捕获所述基准区域的图像；第二控制单元，用于按照预先设置的接触孔形状相对于基准区域的位置关系，控制所述SEM相对于所述晶圆平移、直至表示接触孔形状的图像进入所述SEM的视野中，以捕获所述接触孔形状的图像；参数配置单元，用于存储所述接触孔形状相对于基准区域的位置关系。同时，本发明还公开了一种测量接触孔孔径的图像捕获控制方法，采用该方法和装置可提高图像捕获的效率。

Description

测量接触孔孔径的图像捕获装置和图像捕获控制方法
技术领域
本发明涉及集成电路制造中的控制技术，特别涉及一种测量接触孔孔径的图像捕获装置和图像捕获控制方法。
背景技术
由于电子设备的广泛应用，集成电路的制造工艺得到了飞速的发展，在集成电路的制造工艺中，图案化光刻胶后，旋涂于晶片的光刻胶经曝光形成接触孔形状，并按照该接触孔形状进行蚀刻，最终形成对应的接触孔。
其中，由于光刻胶曝光形成的接触孔形状的尺寸与蚀刻形成的接触孔的实际尺寸满足一定的关系，因此，在进行蚀刻之前，通常需要对光刻胶曝光形成的接触孔形状的尺寸进行测量、以实现对接触孔的实际尺寸进行测量，如果光刻胶曝光形成的接触孔形状的尺寸满足要求，则表示蚀刻形成的接触孔的实际尺寸也能够满足要求，然后再依据接触孔形状进行蚀刻。
具体来说，上述测量过程通常利用扫描电子显微镜(SEM)直接捕获接触孔形状的图像，然而，对于65纳米的工艺节点来说，接触孔的实际尺寸很小，相应地，光刻胶曝光形成的接触孔形状的尺寸也会非常小，因此，利用SEM难以直接捕获接触孔形状的图像、需要耗费较多的时间，从而使得图像捕获的效率不高。
而且，在捕获到接触孔形状的图像之后，通常还可能进一步控制SEM针对该接触孔形状的图像进行调焦，直至视野中出现清晰的接触孔形状的图像。如此一来，由于SEM在进行调焦时会发射出一定强度的粒子束，而该粒子束会射入接触孔形状边缘的光刻胶、从而产生白边效应，进而影响后续蚀刻形成的接触孔的实际尺寸。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种测量接触孔孔径的图像捕获装置和图像捕获控制方法，以提高图像捕获的效率。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
一种测量接触孔孔径的图像捕获装置，包括扫描电子显微镜SEM，该装置还包括：
第一控制单元，用于在旋涂于晶片的光刻胶上曝光形成所述接触孔的形状、以及尺寸大于所述接触孔的预设基准区域的形状后，控制所述SEM捕获所述基准区域的图像；
第二控制单元，用于按照预先设置的接触孔形状相对于基准区域的位置关系，控制所述SEM相对于所述晶圆平移、直至表示接触孔形状的图像进入所述SEM的视野中，以捕获所述接触孔形状的图像；
参数配置单元，用于存储所述接触孔形状相对于基准区域的位置关系。
所述接触孔形状和所述基准区域均为多个；
该装置进一步包括：图像化交互平台，用于根据预先设置的每个基准区域的坐标、以及每个接触孔形状相对于任意基准区域的位置关系，显示包含所有接触孔形状和所有基准区域的图像化界面；
且，所述参数配置单元进一步用于存储预先设置的每个基准区域的坐标；
所述第一控制单元进一步根据所述图像化交互平台接收到的表示任一接触孔的第一选择指令，控制SEM捕获与该接触孔形状对应的基准区域的图像，或根据所述图像化交互平台接收到的表示任一基准区域的第二选择指令，直接控制SEM捕获第二选择指令所表示的基准区域的图像。
该装置进一步包括：第三控制单元，用于控制所述SEM针对所述基准区域的图像进行调焦；
且，所述第二控制单元进一步在所述调焦后，控制所述SEM相对于所述晶圆平移。
所述基准区域是由若干个接触孔的形状按照任意方式排列构成的。
所述基准区域和接触孔形状之间的距离小于10微米。
一种测量接触孔孔径的图像捕获控制方法，在旋涂于晶片的光刻胶上曝光形成所述接触孔的形状、以及尺寸大于所述接触孔的预设基准区域的形状后，该方法包括以下步骤：
控制扫描电子显微镜SEM捕获所述基准区域的图像；
按照预先设置的接触孔形状相对于基准区域的位置关系，控制所述SEM相对于所述晶圆平移、直至表示接触孔形状的图像进入所述SEM的视野中，以捕获所述接触孔形状的图像。
所述接触孔形状和所述基准区域均为多个；
该方法进一步根据预先设置的基准区域的坐标、以及每个接触孔形状相对于任意基准区域的位置关系，显示包含所有接触孔形状和所有基准区域的图像化界面；
且，该方法进一步根据所述图像化界面接收到的表示任一接触孔形状的第一选择指令，控制SEM捕获与该接触孔形状对应的基准区域的图像，或根据所述图像化界面接收到的表示任一基准区域的第二选择指令，直接控制SEM捕获第二选择指令所表示的基准区域的图像。
在控制所述SEM相对于所述晶圆平移之前，该方法进一步控制所述SEM针对所述基准区域的图像进行调焦。
所述基准区域是由若干个接触孔的形状按照任意方式排列构成的。
所述基准区域和接触孔形状之间的距离小于10微米。
由上述的技术方案可见，本发明能够先控制SEM捕获基准区域的图像，然后再按照预先设置的接触孔形状相对于基准区域的位置关系，控制SEM相对于晶圆平移、直至表示接触孔形状的图像进入所述SEM的视野中，从而通过平移定位捕获到接触孔形状的图像。这样，由于基准区域的尺寸大于接触孔，因而相比于捕获接触孔形状的图像来说，捕获基准区域的图像更加容易、耗费的时间较少，且平移定位的方式无需捕获过程中的搜索和匹配，从而能够提高测量接触孔孔径所需的图像捕获的效率。
另外，SEM相对于晶圆平移之前，本发明还可进一步针对基准区域的图像、而非接触孔形状的图像进行调焦，使得SEM平移后无需调焦即可在SEM的视野中出现清晰的接触孔形状的图像，从而避免了接触孔形状边缘的白边效应。
附图说明
图1为本发明所提供的一种测量接触孔孔径的图像捕获控制装置的结构示意图；
图2为本发明所提供的一种测量接触孔孔径的图像捕获控制方法的流程图；
图3为本发明所提供的实施例中接触孔和对应的基准区域的位置关系示意图；
图4为本发明所提供的一种测量接触孔孔径的图像捕获控制方法的实施例的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。
图1为本发明所提供的一种测量接触孔孔径的图像捕获装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括SEM 101、第一控制单元102、第二控制单元103、参数配置单元106。
SEM 101，用于捕获基准区域的图像，并用于相对于晶圆平移后捕获接触孔形状的图像；其中，SEM 101仍可采用其现有的结构和功能，在此不再赘述；
第一控制单元102，用于在旋涂于晶片的光刻胶上曝光形成所述接触孔的形状、以及尺寸大于所述接触孔的预设基准区域的形状后，控制SEM 101捕获基准区域的图像；其中，基准区域可以是由若干个接触孔的形状按照任意方式排列构成的，例如可排列构成十字状、矩形等任意形状，这样可以利用现有在光刻胶上曝光形成接触孔形状的各种已有工艺设备；且，第一控制单元102可根据在旋涂于晶片的光刻胶上曝光形成所述接触孔的形状、以及尺寸大于接触孔的预设基准区域的形状后由本领域技术人员所能够实现的任意方式产生的触发信号，开始执行其控制操作；
第二控制单元103，用于按照预先设置的接触孔形状相对于基准区域的位置关系，控制SEM 101相对于晶圆平移、直至表示接触孔形状的图像进入SEM 101的视野中，以捕获接触孔形状的图像；
参数配置单元106，用于存储接触孔形状相对于基准区域的位置关系。
实际应用中，如图1所示装置中的第一控制单元102可将预先设置的表示基准区域形状的参数输出至SEM 101，以控制SEM 101按照基准区域的形状捕获基准区域的图像，或者，参数配置单元106可存储预先设置的每个基准区域的坐标，第一控制单元102可读取对应基准区域的坐标并输出至SEM 101，以控制SEM 101直接根据参数配置单元106中存储的基准区域的坐标捕获基准区域的图像。
而第二控制单元103控制SEM 101相对于晶圆平移，具体实现起来，可有两种方式：第二控制单元103控制与晶圆所在的托盘相连的电机驱动该晶圆所在的托盘平移，从而带动该晶圆平移，使该晶圆相对于SEM 101的位置发生变化；或者，第二控制单元103的控制与SEM 101相连的电机驱动SEM 101平移，从而也能够使晶圆相对于SEM 101的位置发生变化。
需要说明的是，实际应用中可存在多个接触孔和多个基准区域，这里所述的多个接触孔和多个基准区域并非必须是一一对应的，一般来说，一个基准区域可对应多个接触孔，也可对应一个接触孔。
那么为了便于任意选择需要测量的接触孔、并任意选择需要如图1所示装置执行捕获过程中利用的基准区域，如图1所示，该装置可进一步包括：图像化交互平台105，用于根据预先设置的每个基准区域的坐标、以及每个接触孔形状相对于任意基准区域的位置关系，显示包含所有接触孔形状和所有基准区域的图像化界面。相应地，第一控制单元102根据图像化交互平台105接收到的表示任一接触孔的第一选择指令，控制SEM 101捕获与该接触孔形状对应的基准区域的图像，或根据图像化交互平台105接收到的表示任一基准区域的第二选择指令，直接控制SEM 101捕获第二选择指令所表示的基准区域的图像。
此外，如图1所示，该装置还可进一步包括第三控制单元104，用于控制SEM 101对基准区域的图像进行调焦，直至SEM 101视野中的基准区域的图像清晰为止。具体为，第三控制单元104与SEM 101相连，向SEM 101发送需要调焦的控制指令、接收SEM 101在视野中的基准区域的图像清晰后所反馈的调焦结束信号，并通知第二控制单元103开始控制SEM 101相对于晶圆平移，以进行接触孔形状的图像捕获。其中，SEM 101如何识别视野中的基准区域的图像清晰、并在视野中的基准区域的图像清晰后反馈调焦结束信号，可按照其现有方式来实现，在此不再赘述。
以上，是对本发明中图像捕获装置的详细说明。下面，再对本发明中图像捕获控制方法进行说明。
图2为本发明所提供的一种测量接触孔孔径的图像捕获控制方法的流程图，在旋涂于晶片的光刻胶上曝光形成所述接触孔的形状、以及尺寸大于所述接触孔的预设基准区域的形状后，如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤201，根据预先设置的基准区域的坐标、以及每个接触孔形状相对于任意基准区域的位置关系，显示包含所有接触孔形状和所有基准区域的图像化界面。
步骤202，根据图像化界面接收到的表示任一接触孔形状的第一选择指令，控制SEM捕获与该接触孔形状对应的基准区域的图像，或根据图像化界面接收到的表示任一基准区域的第二选择指令，直接控制SEM捕获第二选择指令所表示的基准区域的图像。
在设置基准区域和接触孔形状的对应关系时，应使接触孔形状与对应的基准区域之间的距离尽可能短，较佳地，接触孔形状和对应的基准区域之间的距离小于10微米。
步骤203，控制SEM针对捕获的基准区域的图像进行调焦。
步骤204，按照预先设置的接触孔形状相对于基准区域的位置关系，控制SEM相对于晶圆平移、直至表示接触孔形状的图像进入SEM的视野中，以捕获接触孔形状的图像。
可见，基于上述测量接触孔孔径的图像捕获控制方法和图像捕获装置，先控制SEM捕获基准区域的图像，并控制SEM针对基准区域的图像进行调焦，然后按照预先设置的接触孔形状相对于基准区域的位置关系，控制SEM相对于晶圆平移、直至表示接触孔形状的图像进入SEM的视野中，从而捕获接触孔形状的图像，这样，可通过平移定位的方式捕获接触孔形状，提高测量接触孔孔径所需的图像捕获的效率，同时，避免了接触孔形状边缘的白边效应。
下面通过一个实施例详述本发明。
图3为本发明所提供的实施例中接触孔和对应的基准区域的位置关系示意图，基准区域301由16个和接触孔302孔径尺寸相同的孔构成，图4为本发明所提供的一种测量接触孔孔径的图像捕获控制方法的实施例的流程图，如图4所示，该方法包括以下步骤：
步骤401，显示图形界面，图形界面中包含晶圆上所有接触孔和所有基准区域。
步骤402，在图形界面中选择接触孔302，或直接选择与接触孔302对应的基准区域301。
步骤403，控制SEM捕获与接触孔302对应的基准区域301的图像。
步骤404，控制SEM针对捕获的基准区域301的图像进行调焦，使视野中出现清晰的基准区域301的图像。
步骤405，按照接触孔302相对于基准区域301的位置关系，控制SEM相对于晶圆平移，捕获接触孔302的图像。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种测量接触孔孔径的图像捕获装置，包括扫描电子显微镜SEM，其特征在于，该装置还包括：
第一控制单元，用于在旋涂于晶片的光刻胶上曝光形成所述接触孔的形状、以及尺寸大于所述接触孔的预设基准区域的形状后，控制所述SEM捕获所述基准区域的图像；
第二控制单元，用于按照预先设置的接触孔形状相对于基准区域的位置关系，控制所述SEM相对于所述晶圆平移、直至表示接触孔形状的图像进入所述SEM的视野中，以捕获所述接触孔形状的图像；
参数配置单元，用于存储所述接触孔形状相对于基准区域的位置关系。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接触孔形状和所述基准区域均为多个；
该装置进一步包括：图像化交互平台，用于根据预先设置的每个基准区域的坐标、以及每个接触孔形状相对于任意基准区域的位置关系，显示包含所有接触孔形状和所有基准区域的图像化界面；
且，所述参数配置单元进一步用于存储预先设置的每个基准区域的坐标；
所述第一控制单元进一步根据所述图像化交互平台接收到的表示任一接触孔的第一选择指令，控制SEM捕获与该接触孔形状对应的基准区域的图像，或根据所述图像化交互平台接收到的表示任一基准区域的第二选择指令，直接控制SEM捕获第二选择指令所表示的基准区域的图像。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括：第三控制单元，用于控制所述SEM针对所述基准区域的图像进行调焦；
且，所述第二控制单元进一步在所述调焦后，控制所述SEM相对于所述晶圆平移。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述基准区域是由若干个接触孔的形状按照任意方式排列构成的。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基准区域和接触孔形状之间的距离小于10微米。
6.一种测量接触孔孔径的图像捕获控制方法，其特征在于，在旋涂于晶片的光刻胶上曝光形成所述接触孔的形状、以及尺寸大于所述接触孔的预设基准区域的形状后，该方法包括以下步骤：
控制扫描电子显微镜SEM捕获所述基准区域的图像；
按照预先设置的接触孔形状相对于基准区域的位置关系，控制所述SEM相对于所述晶圆平移、直至表示接触孔形状的图像进入所述SEM的视野中，以捕获所述接触孔形状的图像。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述接触孔形状和所述基准区域均为多个；
该方法进一步根据预先设置的基准区域的坐标、以及每个接触孔形状相对于任意基准区域的位置关系，显示包含所有接触孔形状和所有基准区域的图像化界面；
且，该方法进一步根据所述图像化界面接收到的表示任一接触孔形状的第一选择指令，控制SEM捕获与该接触孔形状对应的基准区域的图像，或根据所述图像化界面接收到的表示任一基准区域的第二选择指令，直接控制SEM捕获第二选择指令所表示的基准区域的图像。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在控制所述SEM相对于所述晶圆平移之前，该方法进一步控制所述SEM针对所述基准区域的图像进行调焦。
9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述基准区域是由若干个接触孔的形状按照任意方式排列构成的。
10.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述基准区域和接触孔形状之间的距离小于10微米。
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