CD-SEM是怎样测线宽呢？CD-SEM与普通SEM有哪些区别？

CD-SEM,全名Critical Dimension Scanning Electron Microscopy，中文翻译过来是：特征尺寸扫描电子显微镜。很多人听说过CD-SEM，第一反应是光刻工序中测量线宽的机台，但是CD-SEM是怎样测线宽呢？除了测线宽还有哪些作用呢？CD-SEM与普通的SEM又有哪些区别呢？

为什么要测线宽？  

线宽也称为特征尺寸，Critical Dimension，CD。在芯片制造中，线宽的精确控制至关重要，它直接影响到芯片的性能和可靠性。  

CD-SEM测线宽原理

在CD-SEM中，低能量的电子束在样品表面进行精确的扫描，与样品表面的原子相互作用。当电子束与样品相互作用时，样品会发射出二次电子和反射电子。这些电子被检测器收集，并转化为轮廓变化的信号。通过收集的电子信号，形成样品表面形貌的二维图像。基于形成的图像，通过计算测量区域中的像素数自动计算特定的微结构的尺寸，如线宽、孔径等。

     

CD-SEM与普通SEM的区别  

虽然两者在技术原理上有很多相似之处，但由于不同的应用侧重点，CD-SEM和普通SEM在实际的配置和使用中存在较大区别。  

1.电子束的能量差异  

CD-SEM照射样品的一次电子束能量较低，为1keV或以下。这是由于光刻胶或其他微结构很脆弱，降低CD-SEM电子束的能量可以减少电子束照射对样品的损伤，这样有利于晶圆进行下一步工序。  

2.量测精度的差异

CD-SEM注重于高精度和高速度的尺寸测量，通常配备有专门设计的电子枪、透镜和检测器，以实现在高吞吐率和高重复性下获得精确的线宽测量。CD-SEM 的测量重复性约为测量宽度的 1% 3σ。  

3.自动化程度差异

CD-SEM与SEM的自动化操作步骤：将样品晶圆放入晶圆盒内，然后将晶圆盒放置在 CD-SEM/SEM 上。预先将尺寸测量的条件和程序输入到配方（recipe）中。当测量过程开始时，CD-SEM /SEM会自动从盒中取出样品晶圆，将其加载到 CD-SEM /SEM中并测量样品上所需的位置。测量完成后，晶圆将返回到晶圆盒中。

普通的SEM也可以执行自动化操作，但与CD-SEM相比，其自动化能力不如CD-SEM那么精细和高效。CD-SEM通常在半导体制程控制中需要执行大量的重复测量，因此具有较强的自动化能力。而普通SEM则可能更注重于图像的质量和分辨率。当然CD-SEM通常还包含一套完整的数据分析和报告生成工具，可以自动分析测量数据、生成统计报告并等。

审核编辑：刘清