關鍵尺寸量測介紹

無論是DT Litho或是DTPHMO製程，在製程結束後都需要經過量測站點，以監控其 製程結果是否落在製程規格內，又由於DT Litho製程量測的輸出項目和DTPHMO製程量 測的輸出項目皆為CD的大小，故其所使用的量測儀器皆為CD SEM，本節將針對DT Litho 量測和DTPHMO量測的CD量測一併介紹其所使用之CD SEM量測機台與原理。

2.4.1. 量測機台與原理

圖2-13 掃描式電子顯微鏡 CD SEM (Scanning Electron Microscopes)

DT Litho與DTPHMO所需量測的製程規格項目為深溝的Length與Width CD，在這裡 所 使 用 的 量 測 機 台 為 美 商 應 用 材 料 所 生 產 的 掃 描 式 電 子 顯 微 鏡CD SEM (Critical Dimension Scanning Electron Microscopes)量測儀器(機型為NanoSEM)如圖2-13所示

圖2-14 掃描式電子顯微鏡成像示意圖

CD SEM係利用電子束在高磁場中一次次的掃描過晶片表面，將晶片的表面高低起 伏予以成像如圖2-14所示。

SEM係利用電子槍產生入射電子束[17]，與試片相互作用激發出二次電子與散射電 子，經偵測器偵測到後，再經過訊號放大處理後可得試片表面的訊號資料。影像因此分 成二次電子影像(Secondary Electron Image)和散射電子影像(Back Scattered Electron Image)，後者具元素分辨力。二次電子影像藉由電子束在樣品表面上的反射來形成樣品 表面之影像，就如同一般光學顯微鏡，將可見光照射在樣品上後反射，經調整焦距後而 成為放大的影像。由於電子束極小，所以電子在空間中之運動如同波動的行為，而電子 波動的波長比可見光還小，故SEM的放大倍率比傳統的光學顯微鏡(Optical Microscopy, OM)高上千倍或是萬倍以上，且景深高出數百倍，對於表面起伏大的試片，如破斷面，

不易用光學顯微鏡觀察，SEM則相當容易。

試片被電子束掃描的面積稱為網格(Raster)，電子與試片發生作用，將產生各種放射 過 程 ， 包 括 背 向 散 射 電 子 、 二 次 電 子 、Auger 電 子 、 X 射 線 和 陰 極 激 發 光

(Cathodoluminescence)…等，這些放射皆能提供很多在電子束底下材料有用的資訊。然而 在一般情況下，SEM是利用二次電子來成像。因為二次電子是直接從網格的表面而來，

所以分解力很好。

掃描式電子顯微鏡安裝有掃描線路，以便依序將電子束掃描過網格的每一個位置。

將二次電子的訊號打在螢光幕上，便可以直接觀察影像，整個掃描過程每十三分之一秒 重複一次，亦即在視覺暫留的時間之內。

入射電子與試片交互作用的結果產生二次電子(對表面起伏敏感)即背向散射電子。

二次電子影像用以觀察微米或是奈米材料及元件表面形貌，包含其形狀、大小和方向性。

電子束射入試片後，只有距離試片表面約5~50nm的二次電子才有機會被偵測到，所以二 次電子影像可以觀察到試片表面的形貌特徵。

2.4.2. 深溝微影量測與深溝多晶遮罩開口量測

圖2-15 深溝微影與深溝多晶遮罩開口蝕刻量測

在DTPHMO 製程中，由於 DT Litho 與 DTPHMO 製程所進行的是圖案轉移的動作，

因此如何能夠確保圖案轉移的精確程度就必須要透過量測結果所訂定的規格來作為檢視

DTPHMO 製程後再進行一次 CD 量測或稱為後量測(Post-Measurement)的動作，若兩者的 差值愈趨近於零，則表示圖案轉移的愈精確，如圖2-15 表示了 DTPHMO 製程的前量測 與後量測示意圖。

在本研究當中的DT Litho 與 DTPHMO 皆以深溝孔徑的 CD Width 作為量測時檢驗 的指標，用以檢驗製程是否符合規格，在此DT Litho 量測與 DTPHMO 量測皆以相同的 量測機台做量測並適用相同的量測原理。

DT Litho 所量測的 DT Litho CD 為圖 2-15 當中去除光阻之後的抗反射層下方的短徑 大小，而DTPHMO 所量測的 DTPHMO CD 則為圖 2-15 當中完成 DTPHMO 之後的多晶 矽下方的短徑大小。