GBT17865-1999焦深与最佳聚焦的测量规范.pdf 7页

'免费标准网(www.freebz.net)前言本标准等同采用年标准版本微型构图部分中的焦深与最佳聚焦的测量规范标准是国际上公认的一套半导体设备和材料国际标准焦深与最佳聚焦的测量规范是其中的一项它将与已经转化的八项国家标准硬面光掩模用铬薄膜硬面光掩模基板硬面感光板中光致抗蚀剂和电子束抗蚀剂规范圆形石英玻璃光掩模基板规范光掩模对准标记规范用于集成电路制造技术的检测图形单元规范掩模曝光系统精密度和准确度的表示准则光掩模缺陷分类和尺寸定义的准则以及与本标准同时转化的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和关键尺寸计量方法两项标准形成一个国家标准微型构图系列本标准是根据标准焦深与最佳聚焦的测量规范制定的在技术内容上等同地采用了该国际标准本标准从年月日起实施本标准由中国科学院提出本标准由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免费标准网(www.freebz.net)无需注册即可下载 免费标准网(www.freebz.net)中华人民共和国国家标准焦深与最佳聚焦的测量规范范围行业中的光刻及光掩模制造工艺需要对光刻设备如光学图形发生器分步重复精缩机分步重复投影光刻机扫描曝光系统等以下简称为设备的聚焦深度像散和场畸变进行测量并提出报告本标准解释他们常用的术语的含义和所用的基本技术本标准只涉及集成电路生产中所用的光刻技术及其关系密切的技术的聚焦与焦深测量问题由于设备技术多种多样因而不可能提出这些参数的明确测量方法本标准只提供基本准则注在确定适合某项应用的最佳焦点时这个方法是颇有价值的但它的主要目的是通过测定焦深像散和场畸变来比较不同的设备和工艺对于某一个具体设备来说焦深像散和场畸变数值的测定离不开图像几何尺寸和图像转印工艺的影响这些数值必须在适应该设备的某个实际使用过程的各种限制条件下进行测定包括照明工艺目标图形和环境因此为了公正测定设备的性能所用的工艺必须适合相应设备和使用条件而且应针对相应设备和应用过程进行优化两个不同设备的性能比较实质上是综合应用的比较其中包括该设备专用的工艺在焦深像散或场畸变的测量报告中工艺描述是必不可少的部分如果借鉴的数据是从与相应设备所需应用条件偏离太大的情况下取得的则这样的数据将引入误差还可能引起意想不到的工艺失败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用于集成电路制造技术的检测图形单元规范微电子学光掩蔽技术术语术语图像下列情况出现的任何一种几何形状绘制的图形原图的一部分光学像投影在屏幕上的或看到的通常经过某种程度的放大或缩小氧化层上的图形在硅片上二氧化硅层中刻蚀出来的照相的图形在光刻掩模中或者在照相胶片或超微粒干板的乳胶里光致抗蚀剂的图形在硅片衬底上或铬版上经过曝光和显影的抗蚀剂涂层里处理后的图像光学图像通过图形物理转印过程使材料表面或材料成分形成真实的图形或成分发生变化其中的国家质量技术监督局批准实施标准分享网www.bzfxw.com免费下载免费标准网(www.freebz.net)无需注册即可下载 免费标准网(www.freebz.net)任何一个几何形状叫做处理后的图像注这个定义旨在把焦深和聚焦的讨论扩展到包括以下两种情况第一按照上述的图像定义在光致抗蚀剂薄膜中产生的图像也在讨论之列第二与光致抗蚀剂薄膜无关的光学图形转印过程产生的图像例如包括光致化学气相淀积和光剥离标准坐标满足下列条件的笛卡儿坐标系其轴与系统光轴一致轴和轴所处平面与光轴垂直在对任何具体的设备进行研究时系统用户或厂家应在这个平面上规定和的方向注偶尔可以使用圆柱坐标极坐标以进行特殊的讨论如像散的变换问题在笛卡儿坐标参数和圆柱坐标参数之间实行标准变换坐标和坐标为该点在平面上相对于光轴的位移如果图像面是弯曲的则和坐标应取自弯曲图像面在平面上的投影为了保持一致应为垂直于光轴的距离不管参照位置是在目标一边或图像一边还是与光学系统的某部分重合当沿着轴相对于参照位置进行位移时凡趋向光学系统中点移动者则为负位移凡远离光学系统中点移动者则为正位移对于弯折的光学系统允许坐标系随光轴位置而旋转使上述定义在光轴的任意位置上都成立另一种处理办法是仍然采用这个坐标系统假定所有的光路是不弯折的图像场简称像场沿轴和轴延伸的图像限度可以用实际能被利用的有效图像质量区的极限来定义注定义和与定义相结合就可以定义绘制图像场光学图像场处理后图像场等等术语图像是指一种几何形状术语场是指一组完整的形状实际应用指准备应用的设备所必须满足的光处理条件图像几何结构及其他条件实际应用条件由以下几个方面来说明工艺光致抗蚀剂的类型与化学处理曝光条件与环境条件温度与湿度的规定值和稳定性图形用文字或图表描述测试对象包括选择的几何尺寸取向和位置衬底衬底的质量和规格包括衬底上原有的一切结构和层水平校准机构用什么样的水平校准机构把衬底保持在所需的位置并与光学图像面成一定角度测试点以表或绘图方式说明在处理后的图像场中用来测试的图像点判据在判断处理后的图像是否合格时所要依据的原则注设备厂家一般都指出实际使用参数的范围设备用户将根据自己的需要从这个范围中选出合适的实际条件实际分辨率在能完美再现掩模或制图的图形尺寸的前提下实际达到的最小线宽参阅注实际分辨率是设备厂家标定的数字点状物体直径或宽度等于实际分辨率的圆形或方形图像评测用的线条图形由条平行直线组成的一种图形这些线条与标准坐标成一定角度线条的宽度等于实际分辨率线条的周期等于实际分辨率的两倍参阅径向线条是一种评测用的线条图形分布于光轴半径上的若干辐射性线条参阅图注径向线条主要是由不含光轴的平面内的线条形成的对于圆柱形对称的光学系统如某些缩小分步重复机来说径向线条是从图像场离光轴某半径开始发出的辐射线条对于其他系统来说径向线条可能不是辐射线条比方说扫描器的径向方向垂直于它在图像场中的扫描方向免费标准网(www.freebz.net)无需注册即可下载 免费标准网(www.freebz.net)图对称的光学曝光系统分步重复曝光系统及扫描曝光系统曝光处理后实际图像的坐标系和径向评测线条与正切评测线条取向的图解正切线条这是一种评测用的线条图形其中的各个线条均与光轴的半径垂直参阅图注正切线条主要是由含有光轴的平面内的线条形成的对于圆柱形对称的光学系统来说正切线条是在以图像场某一点为圆心的圆周上对于其他系统来说正切线条可能不是这样分布比方说扫描器的正切方向平行于它在图像场中的扫描方向聚焦这是透镜的对象物体光学系统和成像面的几何调整条件即从物体某点发出的影像光线聚集在成像面的对应点上应尽可能达到最小面积它总是用光轴上的成像点相对于某任意参照物的位移量来表示参照物可以是光出射面光心或共轭面等在图像场范围内聚焦可能有所不同因此通常在图像场中适当选出一个特定的成像位置的轴值焦点来表示聚焦参阅聚焦面的定义注点状物体在这个轴位置上产生最清晰的光学图像点状物体最清晰的处理后图像与点状物体的最清晰光学图像相比这两个轴位置存在固定的偏差参阅平均焦点和最佳焦点的定义这个位置也是光学图像中光通量对比度最高的点线焦点在轴的某位置评测用的线条图形的光学图像具有最高的对比度且显现出正确的宽度和节距则该处为线焦点在图像场范围内线焦点可能有所不同因此通常在图像场中适当选出一个特定的成像位置的轴值来表示线焦点线焦点还随线条角度而变化所以线焦点的规范中必须规定角度如径向或正切或其他的角度聚焦面在物体与透镜相对位置固定的条件下在光像场中找出每个点状物体的焦点由这些焦点组成聚焦面因此这个聚焦面是光像场中每一点的对比度分别调至最大时相应的轴位移量作为或坐标的标量函数图注必须记住这个非正规的聚焦面是利用点状物体来测定的而不是用线条或栅来测定的对于非点状物体必须标准分享网www.bzfxw.com免费下载免费标准网(www.freebz.net)无需注册即可下载 免费标准网(www.freebz.net)另行测定场平坦度在聚焦面内最大轴位置与最小轴位置之差径向聚焦面由单纯的径向线条线焦点确定的聚焦面正切聚焦面由单纯的正切线条线焦点确定的聚焦面一般像散一般像散是指对应于每个图像位置径向聚焦面的值与正切聚焦面的值之差所有这些差值构成像散因此像散是在图像场的坐标范围内对应的标量图旋转像散在每个图像位置上两组评测用的线条图形的线焦点的值之差这两组线条互相垂直并且与坐标系成某个特定的角度这个角度是这样选择的在所研究的图像位置上轴焦点之差最大从一个图像位置变到另一图像位置时这个特定角度可能随之改变注之所以叫做旋转像散是因为特定角度不一定是径向方向或正切方向平均焦点在轴上光像中各点状物体焦点集中的位置聚焦面一般在此位置最佳焦点在实际应用中根据处理后图像的要求确定某处理后的图像面的位置该位置能最好地兼顾整个处理后图像的聚焦最佳焦点是一个表示处理后图像面的单一数值所谓最好地兼顾其具体含义可以不同例如使可能的散焦范围得到优化或使线宽的变化得到优化或使某个目标宽度的偏差最小或者与处理后图像的某个其他参数有关注由于处理过程的影响及光致抗蚀剂薄膜或其他介质层的影响光学共轭面不一定对应于最佳焦点由于处理后的图像面通常具有不可调节的曲率所以处理后的图像面很少完全对应于某聚焦面聚焦面是在一定的聚焦条件下由轴上的某位置确定它是图像位置的函数所以处理后的图像面就在最接近轴上的实际聚焦面位置散焦在垂直于图像平面的方向上处理后的图像平面与最佳聚焦平面之间的距离注散焦为是最佳聚焦位置正散焦是使光像平面远离透镜负散焦是使光像平面接近透镜焦深在实际可分辨出处理后的图像的情况下处理后的整个图像场中允许发生的散焦总距离即焦距允许变动的范围焦深图在实际可分辨出处理后的图像的情况下该图表示在图像场的每个位置上允许发生的最大正散焦和最大负散焦注如上所述焦距或焦深取决于工艺图像几何尺寸尤其是线宽和允许的偏差对焦深图的产生影响的因素很多包括工艺线宽和图像几何形状尤其在径向正切或其他方向上选用点状图形还是线状图形影响更大考虑到这些变化因素可以在一次试验中作出几个焦深图方法测试图形参阅国家标准所选用的单元与单元尺寸应是最适合于测试设备的具体情况一般测试图形由两组评测用的线条组成也可以采用不同线宽的一系列图形在这种情况下应该提交焦深与免费标准网(www.freebz.net)无需注册即可下载 免费标准网(www.freebz.net)线宽的关系报告在报告中必须说明所选择的图形与相应的尺寸测试地点在图像场中图形至少要个测试点个测试地点必须有点在图像场的个角上点在图像场的条边的中心点在图像场的中央如果测试地点较多则这些地点必须均匀对称地分布在图像场中使得图像场的任何部分都均匀分布有关图例示于图图测试点在各种图像场中的典型布局转印工艺进行测试图像转印曝光时所用的工艺和条件应与设备分步重复机扫描器等在实际应用中使用的工艺条件相同参阅在焦深和最佳焦点的报告中应包括工艺的描述焦点步距在测试散焦对处理后的图像影响的实验中通常采用多次分步转印图像的办法每步转印时均改变固定的散焦量相邻两步的散焦变化量称为焦点步距和散焦的上下限选择应该满足既要包含预期的最佳焦点位置又要使系列图像的两个极端散焦量超出焦深在报告中必须说明散焦的步数和步距图像阵列可以在一个衬底上采用分步位移曝光的方式使测试几何图形曝光场组成彼此分开的阵列也可以分别曝光于完全不同的衬底上具体的决策通常受到被测设备功能的限制测量必须测量每个图像点的两种图形取向及每个散焦值处理后图像的几何尺寸再根据图像的清晰度尺寸或其他的一些图像特性来确定合格与否通常是用线宽作为验收标准测量的总数是地点数的两倍乘以散焦的步数定量的图像评估按照设备厂家或用户的规定测量并研究光致抗蚀剂图像图形相对于目标值的偏差如果图形的变化没有超出设备具体使用条件下的允许偏差则为合格的图像在图像场的范围内要对每个图像地点进行研究以确定图像可用时的各个散焦值焦深与最佳焦点的测定如果在某个散焦变化范围内图像场内的每一个测试点测得的图像根据上述的验收标准均可用则标准分享网www.bzfxw.com免费下载免费标准网(www.freebz.net)无需注册即可下载 免费标准网(www.freebz.net)这个散焦范围在报告中将被称为实际焦深根据这个定义最佳焦点应是下述的轴位置在这个位置上某个目标规范的指标得到满足如可用的散焦范围最大或者线条偏差最小等等如果在整个场内找不到共同的可用散焦范围则焦深为零最佳焦点不确定这种现象可能发生在衬底相对于光轴发生大面积倾斜图像聚焦面的曲率大高像散以及自动聚焦系统不稳定等情况聚焦像散的测定测量分两组进行这两组测试图形为正交线条但两组的取向不同它们分别叫做组和组但根据旋转像散的定义它们不一定要采用径向和正切取向先对每一组分别测定聚焦面办法是根据所述找出在处理后图像合格的前提下每一个地点的散焦范围的中点这些点的集合就是聚焦面接着针对每个图像位置计算出这两个聚焦面的位置之差把这些差值作为图像位置的函数画成图这就是像散这些差值的最大绝对值是最大像散这些差值的绝对值的平均值是平均像散场平坦度的测定借用聚焦面测量方法测量场的最大曲率允许从下述两种不同但基本等效的方法中选一种来测定聚焦面根据聚焦面和聚焦面的中点算出的聚焦面如果评测的图像中有点状物体的话可以在每个图像点找出最佳的处理后点图像的位置从而得到聚焦面在报告中这个聚焦面画成位置作为图像位置的函数的示意图此图是场的曲率聚焦面的最小位置与最大位置之差是场的最大曲率注这里所表述的场的最大曲率测定方法包括光学图像曲率大圆片曲率工件夹具曲率等综合曲率为了使测定可操作本测定方法不排除这些影响所以不应认为这种场平坦度测量等效于单纯光学图像聚焦面的测量报告根据说明在焦深最佳焦点等的报告中应包括实际使用的描述此外报告中还应说明任何特殊的机械措施尤其是应当说明是否使用了持平机构以及这种机构状态是使用于整个实验还是依不同的测试地点而有所不同报告的内容包括下列诸项工艺衬底和层的类型和工艺处理曝光条件图形用文字或用图说明测试结构包括和或和的取向的选择大圆片大圆片的质量和规格持平持平机构地点列表或画图说明图像地点判则在评测测试结构时所用的验收标准焦深或焦距单纯的综合数值最佳焦点单纯的综合数值像散图最大像散平均像散场平坦度图场最大曲率免费标准网(www.freebz.net)无需注册即可下载'