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](/img/2/21d/wZwpmL3UTN0gDO1kjNzYTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL5YzL1UzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
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](/img/5/3cf/wZwpmL1MTO2kzM5UTM0YTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL1EzL2czLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
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
![特徵尺寸測量用掃描電子顯微鏡](/img/9/cf0/wZwpmL0gDOwATN5QDOzYTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL0gzL2AzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
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 。