GB T 17864-1999 关键尺寸(CD)计量方法.pdf

1、GB/T 17864-1999 前当一口本标准等同采用1994年SEMI标准版本微型构图部分中的SEMIP24d994(关键尺寸(CD)计量方法机CDMetrology procedures)。SEMI标准是国际上公认的一套半导体设备和材料国际标准，SEMIP24 , 1994(关键尺寸(CD)计量方法是其中的一项，它将与如下已经转化的八项国际标准GB/T 15870-1995 (硬面光掩模用铭薄膜)(eqvSEMI P2 ,1986); G/T 15871-1995 (硬丽光掩模基板)(neqSEMI Pl , 1992川G/T 16527-1996 (硬面感光板中光致抗蚀剂和电子束抗蚀剂规

2、范)(eqvSEMI P3 ,1 990); GB/T 16523-1996 (圆形石英玻璃光掩模基板规范)(eqvSEMI P4,l992); GB/T 16524-1996 (光掩模对准标记规范)(eqvSEMI P6 ,1 988); GB/T 16878-1997 (用于集成电路制造技术的检测图形单元规范)(idtSEMI PI9 ,1 992); GB/T 16879-1997 (掩模曝光系统精密度和准确度的表示准则)(idtSEMI P21 ,1 992); GB/T 16880-1997 (光掩模缺陷分类和尺寸定义的准则)(idtSEMI P22 ,1 993); 以及与本标准同

3、时转化的GB/T17866-1999(掩模缺陷检查系统灵敏度分析所用的特制缺陷掩模和评估测量方法准则)(idtSEMI P23 ，1993)和GB/T17865-1999(焦深与最佳聚焦的测量规范)(idtSE MI P25 ，1994)两项SEMI标准形成个国家标准微型构图系列。本标准是根据SEMI标准P24，1994(关键尺寸CCD)计量方法制定的。在技术内容t等同地采用了该国际标准。本标准从2000年6月1日起实施。本标准由中国科学院提出。本标准由SEMI中国标准化技术委员会归口。本标准起草单位:中国科学院微电子中心。本标准主要起草人陈宝钦、陈森锦、廖温初、刘明。中华人民共和国国家标准关

4、键尺寸(CD)计量方法CD Metrology procedures 1 范围GB/T 17864-1999 idt SEMI P24 , 1994 1. 1 本标准的目的是规定计量系统进行光刻工艺中CD图形尺寸计量精确度的统一方法。本标准不涉及如何用这些计量系统去解决问题，也不涉及工艺中其他影响因素的变化，如大圆片的热处理、曝光机的聚焦控制、以及材料等。1.2 计量或测量是生产活动中的基础。首先要靠它的监控来建立可行的生产能力，而后要用它来检验产品是否符合规范或设计指标。1.3 本标准讨论的参数是精确度。可靠性和线性度等其他的重要参数将在其他的标准中介绍。本标准说明如何在集成电路大圆片制造的

5、光刻工序这种非常特殊的应用中决定计量/测量系统的性能。本标准也适用于IC掩模制造工序，这时标准中的大圆片可换成掩模气集成电路大圆片成品需要进行电性能测量。但在光刻工艺的中间测量，有助于预估和控制最后成品的性能。本标准应用于光刻中间测量和成品测量，但与所采用的具体工艺技术无关。测量结果与系统性能依赖于所用的样品。所以，只有在采用同样材料成分构成的一个样品进行测量时，才能正确比较不同系统的性能或同一系统在不同时间的性能。2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。G

6、B/T 16878-1997 用于集成电路制造技术的检测图形单元规范GB/T 16879-1997 掩模曝光系统精密度和准确度表示的准则2. 1 线宽测量按照国家标准GB/T16878的规定测量线宽。2.2 接触孔测量接触孔与通孔面积的测量是另一种应用，它可以使用与线宽测量相同的定义和方法。3 定义关键尺寸(优Crit此ticalDime四ns的图形处理精度，特设计一种反映集成电路特征线条宽度的专用线条图形。4 精确度4. 1 术语4. 1. 1 精确度preClS lQn 重复测量同一参数所达到的一致性程度，用标准偏差未定量表示，可根据一系列受控测量结果计算出来。国家质量技术监督局1999-

7、09-13批准2000 - 06 -01实施1 GB/T 17864-1999 反映随机误差的测量频度图可表示精确度。测试结果A的离散或变化小于测试结果B。这表明测试结果A比测试结果B精确。参阅图1。注所用的任何测试方法都必须剔除系统的影响和大图片的影响。测量值出现额度平均值平i四量值i S j ! 标准偏差值标准偏盖值测量结果B测量结果A反映随机误差的测量频度图4. 1.2 可重复性repeatability 何一操作员用同一仪器连续测量所得结果的标准偏差。每次测量必须使用相同的系统参数。每个操作员对测量结果的影响程度也是关键参数，必须标明并加以比较e4.1.3 可再现性reproducib

8、ility 不同实验室采用类似的设备和相同的方法测量.所得结果的一致性程度用来表示测试的精确度可再现性。4. 1.4 稳定性stability 在一段很长时间内，每隔规定的时间间隔进行测量。各组测量平均值的标准偏差用来表示稳定，支注采用平均值是为了避免引人测量精确度的影响。稳定性是与精确度无关的一种系统特性s重要的是要使用去走的样品，以使测得的系统稳定度与样品无关。4.1.5 标准偏差standard deviation 这是一系列测量结果偏离它们的平均值的种衡量方法。它用均方根值来表示.先算出每个测量结果相对于平均值的偏差的平方之和，再除以观测数与1之差，其平方根值就是标准偏差。它也是方差的

9、方根值，可按下式算出:图15=J写三严( 1 ) 式中，5要计算的一系列测量结果的标准偏差;X, 测得的每个数值;X一所有数值的平均值(代数平均值hn 数值的个数。上式的下述形式更便于计算，尤其在使用计算器时更方便:( 2 ) 5=J旦当扪5=J空主二五2:X)2V n(n - 1) 或. ( 3 ) 式中，5要计算的标准偏差;2 GB/T 17864-1999 2:X2 每个数值的平方之和;(2:X) 所有数值之和的平方;n一一数值的个数。注使用上述公式时必须注意，在求算各数值之和以及各数值的平方之和时应取足够位数的小数，以免出现严重的古人误差。为了得到最好的计算结果，所有的舍入可推迟到算出

10、S值后再进行。4. 2 精确度评估测量方法4.2.1 精确度类型4.2.1.1 静态精确度对个图素进行一系列的测量，在每一个测量中要重复读取和处理信息。重复测量时应尽可能减少人为干预。在取得抽样数据后算出标准偏差。4.2.1.2 Z(轴调整)精确度对一个图素进行系列的测量，在每次测量前必须重新聚焦(每次测量前不要故意在X轴和Y轴上移动)。在得到抽样数据后算出标准偏差。4.2.1.3 动态精确度在大圆片上聚焦/曝光制成的n对线条和间隙图素相间组成的格栅图形，并在格栅的n个格点进行一次测量，其中包含典型的尺寸和线条侧壁斜率变化因素。然后把大圆片从系统中取下，再重新装上和再进行一次测量。最后采用双抽

11、样方法计算出动态精确度3S。对于每个大圆片需对一种线条尺寸进行测量，由于一次要扫描n个格点，取出再送入测量2次，计2n次。而且要求反复测量3遍，所以总共要测6n次。建议的最小值为10，如果被测线条的宽度和厚度不均匀，需要重新加工的大图片，重复测量。4.3 精确度测试4.3.1 测试方法4,3. 1. 1 稳定性测试方法每天对个稳定的图素(如同一位置上的一个刻蚀的多晶磁)进行5次测量。允许进行任何系统调整、维护，允许环境变化，但应注明。也允许重新校准系统，但也要注明。所用的图素必须一直不变，既不随时间而变化，也不在重复测量过程中变化。在一张控制图上画出每天的平均值，并根据每天的平均值变化范围画出

12、控制限。4,3.1.2 连续测试法对同一物理点进行一连串或连续测量。各测量结果之间的任何变化反映了静态精确度。4. 3. 1. 3 双抽样测试法在某例行测试期间，要求于不同的时间对许多不同的物理点进行两次测量。所选取的不同物理点要求具备相同的标称尺寸、相同的接近度(相对于邻近的图素人相同的线条侧壁斜率等等。4.3.2 测试持续时间4,3.2.1 短期不进行任何系统校准、调整或维护。测试周期应短，足以把环境变化的影响减小到最低程度。4. 3. 2. 2 长期允许进行任何系统调整、维护，允许环境变化。也允许重新校准。4.3.3 结果报告为了说明测量结果的真实性，必须在报告中列出与数据有关的某些信息

13、。建议采用数据的图形表示法。结果报告必须包含以下内容:a)用式(1)、(2)或(3)算出的标准偏差;3 4 GB/T 17864-1999 b)短期或长期(参考附录A的Al或A2);c)置信度区间(参考附录A的A3)，d)测量次数或抽样总数(n);e)描述图素薄膜和衬底薄膜;f)标称值或平均值测量;g)图素类型:线条或间隙或孔、成组或孤立;h)重新校准的频度;1)说明测试方法属于哪种类型。在情况异常时，还应该包含以下的附加信息:a)建议采用米制单位，例如nm(纳米)或m(微米); b)图素的特征，例如侧壁斜率、侧壁剖面、拐角半径、材料、厚度、折射率、边缘波纹、边缘粗糙度;c)测试持续时间;d)

14、抽样频度;e)各种重要参数，例如操作员、系统型号、出厂序号、环境条件等。GB/T 17864-1999 附录A(标准的附录)应用提示这些应用提示中的资料不是本标准的正式部分，也不意味着要以某种方式去修改或补充该标准。这些提示是作为一种信息，对使用本标准起帮助作用。因此它们只能看作是参考资料。任何情况下都应以本标准为准。A1 短期测试持续时间建议短期测试持续时间是在最有限的条件下在尽可能最短的时间内做完30次测试，以消除额外的变化起因。A2 长期测试持续时间般的做法是，最大变化因素应有的自由度为30。例如，如果日期是最大的变化因素，则必须连续在30个工作日进行长期研究。A3 置信度区间置信度区间

15、按照下式计算:tz92422 式中:v=d/=n-l.在估计的标准偏差内的自由度;/2=把估计的(1一)作为置信度时所承受的ALPHA风险。X是指符合差方规律的X平方分布。其表达式有如下特性:X平方分布曲线下面的面积正好是设定的置信度数值。供参考的分布曲线如图Al所示一一其形状取决于估算时的自由度。1-. ./2 ./2 x分布曲线下方包罗的面积等于置信度散值图AlX2分布曲线图。GB/T 17864-1999 附录B(标准的附录)关于置信度和置信区间的说明B1 置信度和置信区间假设更(X1，X2，x，)是未知参数X的估计值，其误差小于某一正数的概率为(1) ，即PCIX-XI ) = 1 则

16、称CX-E，X十)为置信区间，概率1为置信度。解释为随机区问CX-E，X十)内包含的值占所有测量值的百分之(1) X 100。B2 ALPHA C)风险和BELTAC)风险一个假设本来是正确的，但被抽样结果所否定。这种可能性叫做ALPHA风险，又叫做生产者风险。例如，根据抽样方案，某批产品本来应是合格的，但抽样结果不合格，这就叫ALPHA风险。一个假设本来是不成立的，但拙样结果承认这个假设。这种可能性叫做BELTA风险，又叫做用户风险。例如，根据抽样方案，某批产品本来应是不合格的，但抽样结果合格，这就叫BELTA风险。B3 x函数式中n观测的组数;/0;一一第z组的观测频数pfli 第1组的理论频数;自由度d/=刀10 X二步(儿人)全fftg 已知标准偏差5，置信度1，则置信区间为z6 (n - 1)5 n - 1)52 Xzxf-号