硅抛光片表面颗粒测试方法

硅抛光片表面颗粒测试方法

国家标准 GB/T19921一2018 代替GB/T199212005 硅抛光片表面颗粒测试方法 Istmethndtorpartiedlespolishedsilien waferSurfaces 2018-12-28发布 2019-07-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/T19921一2018 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 术语和定义 方法提要 干扰因素 设备 测试环境 8 参考样片 校准 10测试步骤 1 精密度 12试验报告 附录A规范性附录 针对130nm一11nm线宽技术用硅片的扫描表面检查系统的要求指南 附录B(规范性附录测定扫描表面检查系统XY坐标不确定性的方法 18 采用覆盖法确定扫描表面检查系统俘获率和虚假计数率的测试方法 附录C规范性附录 20
GB/T19921一2018 前 言 本标准按照GB/T1.12009给出的规则起草 本标准代替GB/T199212005《硅抛光片表面颗粒测试方法》,与GB/T19921-2005相比,除编 辑性修改外主要技术变化如下: 修改了适用范围(见第1章,2005年版第1章) -规范性引用文件中翻除了AsTMF68201996.AsTMF68211996和sEMIM0302,增加了 GB/T6624,GB/T12964,GB/T12965,、GB/T14264,GB/T25915.1,、GB/T29506,SEM M35,SEMIM52,SEMIM53及SEMIM58(见第2章,2005年版第2章) 术语和定义中删除了分布图、亮点缺陷、漏报的计数、微粗糙度、重复性、再现性、划痕,增加了 晶体原生凹坑、虚假计数率、累计虚假计数率,变化率水平、静态方法,动态方法,匹配公差、标 准机械接口系统的定义,并根据GB/T14264修改了部分已有术语的定义(见第3章,2005年 版第3章) 方法提要中增加了关于局部光散射体,延伸光散射体及晶体原生凹坑、雾的测试原理(见4.1、 4.3、4,4、4.5) 根据测试方法使用情况,增加了影响测试结果的干扰因素(见5.2、5.4、5.10,5.12、5.13,5.l4 5.16,5.19,5,.20,5.21、5.,23) 修改了测试设备,明确分为晶片夹持装载系统,激光扫描及信号收集系统、数据分析、处理,传 输系统、操作系统和机械系统(见第6章,2005年版第6章) 增加了“测试环境”,将原标准方法概述中对环境的描述列为第7章条款(见第7章,2005年版 第4章) 参考样片中增加了关于“凹坑”和“划伤”参考样片的内容(见8.10,8.11). 将“除上述沉积聚苯乙烯乳胶球的参考样片外,有条件的用户可选择对扫描表面检查系统的定 位准确性能力进行测定的参考样片 详见AsTMF121-96中第8章参考样片”修改为“应选 择具有有效证书的样片作为参考样片,参考样片应符合SEMIM53中的规定”(见8.1,2005 年 版7.9) -细化了使用参考样片校准扫描表面检查系统的程序(9.2),增加了9.3中通过重复校准来确认 系统的稳定性的要求;增加了9.4中的“在静态或动态方法条件下,测试确定扫描表面检查系 统的XY坐标不确定性”的要求;增加了9.5“对扫描表面检查系统的虚假计数进行评估,获得 测试系统的俘获率、乳胶球尺寸的标准偏差,虚假计数率和累计虚假计数率”的要求;在9.6中 进行设备校准前后测试结果的比对,增加了“有条件的可进行多台扫描表面检查系统的比对 并进行匹配公差计算”;增加了9.7“推荐使用8.10,8.11中的凹坑或划伤尺寸的参考样片来规 范晶片表面的凹坑及划伤 也可将相关的标准模型保存在扫描表面检查系统的软件中”的内 容(见第9章,2005年版第8章) -根据试验结果修改了精密度的内容(第1l章,2005年版第11章) -增加了规范性附录A,规范性附录B,规范性附录c(见附录A、附录B附录C). 本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会(sAc/Tc2303)与全国半导体设备和材料标准 化技术委员会材料分技术委员会(SAC/TC203/sC2)共同提出并归口
GB/T19921一2018 本标准起草单位:有研半导体材料有限公司、上海合晶硅材料有限公司、浙江金瑞泓科技股份有限 公司,南京国盛电子有限公司、有色金属技术经济研究院,天津市环欧半导体材料技术有限公司 本标准主要起草人:孙燕、刘卓、冯泉林、徐新华、张海英、骆红、刘义、杨素心、张雪因 本标准所代替标准的历次版本发布情况为: GB/T19921一2005 IN
GB/T19921一2018 硅抛光片表面颗粒测试方法 范围 本标准规定了应用扫描表面检查系统对抛光片、外延片等镜面晶片表面的局部光散射体进行测试， 对局部光散射体与延伸光散射体、散射光与反射光进行区分,识别和测试的方法 针对130nm一1lnm 线宽工艺用硅片,本标准提供了扫描表面检查系统的设置 本标准适用于使用扫描表面检查系统对硅抛光片和外延片的表面局部光散射体进行检测、计数及 分类,也适用于对硅抛光片和外延片表面的划伤、晶体原生凹坑进行检测、计数及分类,对硅抛光片和外 延片表面的桔皮、波纹、雾以及外延片的棱锥、乳突等缺陷进行观测和识别 本标准同样适用于鳍抛光 片、化合物抛光片等镜面晶片表面局部光散射体的测试 注:本标准中将硅、错、呻化嫁材料的抛光片和外延片及其他材料的镜面抛光片、外延片等统称为晶片 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T6624硅抛光片表面质量目测检验方法 GB/T12964硅单晶抛光片 GB/T12965硅单晶切割片和研磨片 GB/T14139硅外延片 半导体材料术语 GB/T14264 GB/T25915,1洁净室及相关受控环境第1部分;空气洁净度等级 GB/T29506300mm硅单晶抛光片 SEMIM35自动检测硅片表面特征的发展规范指南(Guidefordevelopingspeeifeationsfor slliconwafersurfacefeaturesdeteetedbyautomatedinspeetion) SEMIM52关于130nm1lnm 线宽工艺用硅片的扫描表面检查系统指南(Guideforscanning the130nmto1lnmtechnologygenerations) surfaceinspectionsystemsforsiliconwafer SEMM53采用在无图形的半导体晶片表面沉积已认证的单个分散聚苯乙烯乳胶球的方法校准 扫描表面检查系统的规程(Pr 'aetieforcalibratingscanningsurfaeceinspection=ystemsusingcertifed depositionsofnmonodisperereferencespheresonunpaternedsemiconduectorwafersurlaces) SEMIM58粒子沉积系统及工艺的评价测试方法TestmethodforevaluatingDMAbased 1par icledepositionsyetemsandprocesses) 术语和定义 GB/T14264和sEMIM35界定的以及下列术语和定义适用于本文件 为了便于使用,以下重复 列出了GB/T14264中的某些术语和定义 3.1 扫描表面检查系统scanningsurfaeeinspeetionsystem;SsIs 用于晶片整个质量区域的快速检查设备 可检测局部光散射体,雾等,常记为SSIS 也称为颗粒
GB/T19921一2018 计数器(particle )或激光表面扫描仪(laser counter surlacescanner) [GB/T14264一2009,定义3.28.1] 3.2 -scatterer;LLS 局部光散射体loealizellight- -种孤立的特性,例如晶片表面上的颗粒或蚀坑相对于晶片表面的光散射强度,导致散射强度增 加 有时称光点缺陷 尺寸足够大的局部光散射体(LI.S)在高强度光照射下呈现为光点,这些光点可 目视观察到 但这种观察是定性的 观测局部光散射体(lLs)用自动检测技术,如激光散射作用,在能 够区分不同散射强度的散射物这一意义上,自动检测技术是定量的 LI.s的存在也未必降低晶片的实 用性 注:习惯上将品片表面的局部光散射体称为颗粒,但实际上局部光散射体是比颗粒更准确、更广泛的定义,局部光 散射体不仅包含了外来尘埃颗粒也包含了凹坑、凸起物、小划痕等 [GB/T142642009,定义3.28.3 3.3 延伸光散射体extendedlightscatterer;XIS -种大于检查设备空间分辨率的特征 在晶片表面上或内部,导致相对于周围晶片来说增加了光 散射强度,有时称为面缺陷 [GB/T14264一2009,定义3.28.6] 3.4 晶体原生凹坑cerystaloriginatedpit;coP 在晶体生长中引人的一个凹坑或一些小凹坑 当它们与硅片表面相交时,类似局部光散射体 因 为在使用扫描表面检查系统(sSIs)观察时,在一些情况下它们的作用与颗粒类似,因此最初这种缺陷 被称为晶体原生颗粒(crystaloriginatedpartieulate) 总之,现代的扫描表面检查系统(SsIS)一般能够 从颗粒中区分出晶体原生凹坑 当晶体原生凹坑存在时,表面清洗或亮腐蚀常常会增大其被观察的尺 寸和数量 [[GB/T14264一2009.定义3.42 3.5 雾 hae 由表面形貌(微粗糙度)及表面或近表面高浓度的不完整性引起的非定向光散射现象 由于一群不 完整性的存在,雾是一个群体效果;引起雾的个别的这种类型的不完整性不能用眼睛或其他没有放大的 光学检测系统很容易的辨别 对于一个颗粒计数器(SSIS),雾可引起本底信号及激光光散射现象， 它 和来自硅片表面的光散射,两者共同组成信号 它是由一个光学系统收集的,由人射光通量归一化的总 散射光通量 [GB/T14264一2009,定义3.114] 3.6 闹值threshold 为了辨别不同大小的信号,扫描表面检查系统中设置的最小检测信号的起始水平 3.7 激光光散射现象 lightscatteringevent laSer 个超出预置阀值的信号脉冲,该信号是由探测器接收到的激光束与晶片表面局部光散射体 LL.S)相互作用产生的,也可称为激光光散射事件 [GB/T14264一2009,定义3.28.2]
GB/T19921一2018 3.8 聚苯乙烯乳胶球polystyrenelatexsphere;PLsS 校准扫描表面检查系统(SSIS)所用的参考样片上沉积的单个分散的聚苯乙烯材料乳胶球,常记 为PLS 3.9 1spheresiedistrhutiun 乳胶球的标称尺寸分布 n0minal 用于校准扫描表面检查系统(SSIS)的一种特定的、标准尺寸的聚苯乙烯乳胶球(PLS)直径在悬浮 液中的分布状况 3.10 等效尺寸准确度equivalentsizimg accuraCy 在抛光片上沉积具有特定标称尺寸的、单个分散的聚苯乙婚乳胶球(PI.s),测量乳胶球直径尺寸的 分布变化系数与由乳胶球状悬浮体供应商所提供的乳胶球的标称尺寸分布的变化系数之比 3.11 乳胶球当量 latexsphereeguivalence;LSE 用一个乳胶球的直径来表示一个局部光散射体(LL.s)的尺寸单位,该乳胶球与局部光散射体 LLs)具有相同光散射量 用“I.sE”加上使用的长度单位来表示,例如0.24mI.SE [GB/T14264-2009,定义3.28.5 3.12 虚假计数falsecount;FC 由设备原因引起的,而不是来自品片表面或近表面的激光光散射现象的发生 也称为正向虚假计 数或正向误报计数 3.13 虚假计数率ftalsecountrate;FCR 每个晶片上的总虚假计数的平均值,是在扫描表面检查系统(sSIS)设置运行时由扫描表面检查系 统(sSIS)报告的 3.14 累计虚假计数率eumlatiefalsecountrate;CFCR 乳胶球当量直径尺寸等于或大于局部光散射体尺寸(s,)的虚假计数在Z次扫描中的总数平均值， 是在扫描表面检查系统设置运行时由扫描表面检查系统报告的 3.15 俘获率eapturerate;CR 扫描表面检查系统(SSIS)在一确定的设置下运行时,其检测到的局部光散射体(LLs)的乳胶球当 量(LSE)信号的概率 3.16 变化率水平levelvariability 根据供应商提供程序对测试系统进行校准和调节的性能水平用不同等级的变化率来描述,具体 如下 1级变化率;也称为可重复性,在"次测试期间,测试晶片不被从测试系统上取下,其对应的标 a 准偏差为a; 2级变化率:校准一次后,在同样的测试条件下,在尽可能短的时间内对晶片重复测试n次,且 每次都需要装载和取出晶片,其对应的标准偏差为oa; 3级变化率;在1级和2级变化率规定的条件下,每天进行n次测量,共进行5天,其对应的标 准偏差为o
GB/T19921一2018 3.17 静态方法staticmethodl 在1级变化率的条件下进行测试[扫描期间,被测晶片不被从扫描表面检查系统(SSIS)的样品台上 移出] 3.18 动态方法dynamicmethd 在2级变化率的条件下进行测试(连续扫描期间,被测晶片每次都需要重新装载到扫描表面检查系 统样品台,扫描后移出 3.19 动态范围dymamiec range 随着一种测试条件的设定，扫描表面检查系统可收集信号的覆盖范围 3.20 匹配公差matchingtolerance A 种类测试系统的偏倚 应用测量系统分析CMsA),在了拨变化率确定的条件下,分别确定两个同 如果对每个系统给出一个稳定、确定的偏倚,并且如果每个系统有可接受的线性,则两个偏倚相减可获 得设备的匹配公差 3.21 定位准确度p0sitionalaccuracy 由扫描表面检查系统(ssIS)报告的,来自于晶片上的局部光散射体(LL.S)与其在晶片表面上真实 位置的偏差 3.22 标准机械接口系统standardmechaniealinterface;SMI 自动化机械装置,是自动物料搬运系统的三个组成部分(存储系统、搬运系统和整体系统控制软件) 中的一部分 方法提要 4.1局部光散射体是作为激光光散射事件的结果被自动检测技术检测到的 因为不同表面缺陷(颗 粒、晶体原生凹坑、划伤、桔皮)的局部光散射体的散射特性有很大差异,所以不同的散射强度可以被自 动检测技术以乳胶球当量的大小被定量的识别,分离 即从一个未知的局部光散射体收到的信号相当 于从一个已知尺寸的聚苯乙烯乳胶球获得的信号 4.2利用扫描表面检查系统产生的激光束在待测晶片表面进行扫描,并收集和确定来自晶片表面的局 部散射光的强度和位置,与事先设置的一组已知尺寸的聚苯乙烯乳胶球的散射光强度进行比较,得到晶 片表面的一系列不同直径尺寸的局部光散射体的总数和分布,将其作为晶片表面的颗粒尺寸和数量 4.3除了局部光散射体之外,自动检测技术也适用于延伸光散射体,例如划伤或较大的凸起、凹陷 在 亮场条件下,可以观察到延伸光散射体信号,表现为镜面反射光束的强度降低,有时也被称为亮通道缺 陷 测试设备通过对散射光与反射光的区分收集和处理,可以检测晶片表面的划伤、桔皮、抛光液残留， 以及外延片表面划伤、棱锥、乳突等大面积缺陷等 早期的扫描表面检查系统仅能辨别局部光散射体和延伸光散射体,现在还可以鉴别局部光散射体 的不同类型,例如坑和颗粒 因此通过对晶片表面小的凸起和凹陷的辨别及其在晶片上的位置分布特 征,可以分辨出晶体原生凹坑 4.5雾是由表面形貌微粗糙度)及表面或近表面高浓度的不完整性引起的非定向光散射现象 扫描
GB/T19921一2018 表面检查系统提供被测晶片的雾值来反映晶体表面的微粗糙度水平 雾的结果是背景信号和激光光散 射事件一起构成的晶片表面的光散射信号 雾的数值是测得的散射光功率相对于表面的人射光功率的 比,以10-(ppm)数量级表示 干扰因素 5.1采用与沉积在抛光片上乳胶球的光散射强度等效的方法来描述、判别待测晶片表面的颗粒,是建 立在假设颗粒是球形对称,均匀一致、各向同性的基础上 而实际上,由于晶片上颗粒的物质不同、尺寸 不一,形状各异,也并不一定球形对称,所以用一系列乳胶球的直径尺寸来描述、划分颗粒大小的方法 本身就有一定的局限性 严格的说,采用扫描表面检查系统测试得到的是晶片表面颗粒状物质的光散 射体的分布和数量,并非实际颗粒的物理尺寸 但这一方法的使用将同一晶片在不同厂家、不同设备上 的颗粒测试结果尽可能趋于一致,并具有了可比性 局部光散射体的实际几何尺寸可以和报告的乳胶球当量有很大的不同,因为局部光散射体的光散 5.2 射截面强烈依赖于乳胶球当量的特性 定标称直径尺寸乳胶球的参考样片,被用于扫描表面检查系统局部光散射体尺寸的校 5.3沉积有- 准,参考样片上沉积的乳胶球直轻尺寸的绝对误差过大,或同一尺寸乳胶球的标称尺寸分布曲线过于分 散,或呈不对称状等都将造成局部光散射体尺寸及定位的误差 同时,参考样片在使用时不可避免带来 沾污、损伤,也会影响局部光散射体的尺寸和定位 因此,要求参考样片持有有效证书,保证其等效尺寸 准确度,并保持清晰的分布曲线 5.4成批销售的聚苯乙烯乳胶球会呈现特定参数的差异性(主要包括平均直径的不确定性、直径分布、 直径均值和众数直径的差异),因为沉积方法和乳胶球当量的确定会影响测试结果 因此实际使用中 需要谨慎选择乳胶球的沉积过程,对乳胶球的沉积系统以及对沉积有聚苯乙烯乳胶球参考样片的评价 见SEMIM58 5.5使用参考样片进行校准时,如果校准点处于接近发生共振的地方,将造成局部光散射体尺寸的校 准误差 为避免这一误差,应保证每一标称尺寸校准曲线的单值性 5.6在整个可测试范围,由于局部光散射体的等效尺寸与散射强度间并非完全线性关系,若选择的校 准用参考样片上乳胶球的直径尺寸规格较少或不合适,将影响局部光散射体尺寸的定位以及测试数据 的准确性,尤其影响设备间的比对结果 能够使用的最大乳胶球的直径取决于扫描表面检查系统本身 的特性,其极限值为10倍激光波长对应的直径 5.7扫描表面检查系统对散射光的收集单元在设计上的差异,也将带来局部光散射体测试数据的不一 致,特别是给不同级别的设备比对带来较大的影响 因此,不能期待各种不同级别、不同设计、不同型号 的设备在全部测试范围内相互比对的相关性达到要求,而只能通过各方有条件的、经常化的比对,尽可 能的减少差异 5.8由于不同的扫描表面检查系统对颗粒的计数可能采用不同的处理方法,将导致不同设计的扫描表 面检查系统测试同一晶片时得到不同的结果,如颗粒尺寸分类和颗粒总数的差异 5.9扫描表面检查系统对品片表面局部光散射体位置准确确定的能力将可能导致其实际分布与测试 结果间的差异 5.10所有扫描表面检查系统的灵敏度与其对本底噪声和识别最小局部光散射体的能力有关 如系统 的电气噪声,光学干扰、瑞利散射、晶片表面粗糙度和系统光学引人的非粒子的光散射信号都将使扫描 表面检查系统的识别能力受到限制,从而影响在接近本底噪声附近的测试 5.11晶片表面的微粗糙度过大会给扫描表面检查系统对最小局部光散射体的尺寸测试带来影响,或 3 因测试时的信噪比不能满足设备的要求,造成局部光散射体测试结果的错误显示 通常,信噪比S/N> 时可不考虑本底散射带来的误差
GB/T19921一2018 5.12雾是通过测试超过一个或多个固定角度散射光功率,然后由人射在表面上的散射光功率进行量 化确定的 由一个已知的源(人射角度、偏振,光斑大小,波段)和接收器(或探测器)组合(固定角度和位 置),在指定方向测定的表面光的漫反射 如果晶片表面改变,或任何测试参数变化,测得的雾值也将改 变 当设定了一种测试模式对应的雾值范围时,不同晶片的雾值差异过大可能导致虚假计数 所有相 关的测试条件应与雾值一起给出 5.13晶片表面局部光散射体信号的类型可能被错误的识别,如划伤,线形的颗粒和坑、堆垛层错、滑移 和干的抛光液痕迹以及虚假计数,或是任何较小尺寸的延伸光散射体 5.14因为扫描点的尺寸一般远大于特征直径,间隔很近的特征可以被算作一个单一的散射 5.15晶片表面存在诸如凹坑、小划伤等能够引起局部光散射的缺陷,会给局部光散射体的计数带来误 差 非散射或不充分散射的表面缺陷及延伸光散射体也会影响局部光散射体的计数 5.16在晶片边缘附近的测试往往导致大量的虚假计数,被称为边缘损害 这些计数是少量人射到相 对粗糙的晶片边缘附近的光束散射回到光学探测器造成的 在设备灵敏度和晶片边缘去除双重影响 5.17通常扫描表面检查系统对划伤的判定是通过软件对一串相连的局部光散射体信号的辨别实现 划伤的定义为其长度至少为宽度的了倍,但供需双方也许不认可该划伤的纵横比定义,扫描表面检 的 个供需双方认可的纵横比,以及最低的总长度作为扫描表面检查系统的划 查系统软件通常可以设置 伤缺陷或缺陷的分类准则 5.18划伤方向通常影响扫描响应 因此,最小可检测的划伤横截面可能和划伤的方向有关 5.19外延堆垛层错或生长小丘可能影响堆垛层错的三维局部生长速率,因此可以改变用扫描表面检 查系统观察时的光散射截面 更为复杂的重叠堆垛层错,其散射甚至超过一个单一的相同大小的堆垛 层错 其他类型的缺陷可能是复合材料的堆垛层错和多晶的增长 也可能出现较大的、比一个单一的 堆垛层错的横向尺寸更大的混合体,通过形态进行识别,探测特征为长度、深度及方向,其长度正比于外 延层厚度(14m~10m),其方向平行于<110>方向 堆垛层错可能聚集,更多的是分散的单个的堆 垛层错 它可能影响器件的漏电和栅极氧化层的完整性 目前还缺少对外延堆垛层错类型的清晰 识别 注:由扫描表面检查系统报告的散射物的尺寸是仪器依赖于物体自然尺寸的差异得到的,虽然有这方面的示例和 图示,但目前不使用这方法去确认这一关系 5.20小丘可能影响器件的临界特征尺寸、光刻设备的焦点以及栅极氧化层的完整性 小丘的检测在 50%高度处的直径是其检测特性 凸起0nm nm或约为外延层厚度的20%、直径0.l4m~6m l00 及圆型对称是小丘的识别特征 目前,对晶片上小丘的数量、高度、直径还没有有效的方法量化 5.21晶片表面的划伤、桔皮、抛光液残留,外延片表面划伤、棱锥、乳突等这些大面积缺陷可能同时存 在散射和反射,因此这些缺陷的辨别需要依赖操作员的经验及其他工具,如显微镜等 5.22由于晶片在测试过程中暴露于空间,环境中的尘埃粒子或由于静电作用吸附于晶片表面的颗粒 都将随机地引人外来颗粒沾污,影响晶片表面颗粒计数 因此扫描表面检查系统应置于合适的洁净环 境中,同时应防止操作过程带来的沾污 针对130nm1lnm线宽工艺用硅片的扫描表面检查系统对 相应环境的更详细的要求见附录A 5.23在所有抛光片、外延片等产品中,所指的晶片表面的目视检查,是指在GB/T6624规定的条件下 主要依靠人的目视对晶片表面进行检查 但与先进的技术相比,晶片表面许多重要的表面特征的尺寸 太小,仅仅目视是无法观察到的 而扫描表面检查系统的使用在很大程度上是与其设置、校准等条件密 切相关 因此目视检查和其他类型的表面检查已共同成为抛光片、外延片等镜面晶片表面检查的必要 手段 5.24由于各种原因可能引起虚假计数,进而影响测试结果
GB/T19921一2018 设备 6.1总则 扫描表面检查系统一般由晶片夹持装载系统、激光扫描及信号收集系统、数据分析、处理、传输系 统、操作系统和机械系统组成 6.2晶片夹持装载系统 晶片夹持装载系统包括机械手及晶片传输、装载等装置,具体如下 6.2.1 机械手、背面接触或者边缘接触的晶片夹持装置 aa b) 激光扫描时放置晶片的样品台 发送或接收晶片盒装载台,用于对不同测试结果的晶片进行分类 c 片盒及晶片装载装置:包括前端或上部打开的片盒、洁净密封的运输装载片盒等 晶片装卸 d 方式可以是手动或载具操作,也包括皮带传送;以及片盒探测、自动片盒ID识别、晶片定位面 在片盒中方向的识别 6.2.2在装载-扫描-取片这一过程至少循环500次之后,测试晶片正表面的局部光散射体,保证测试系 统与晶片的接触应不带来对晶片正表面的颗粒沾污,不同线宽技术用硅片,应参照不同线宽对硅片的要 求;同时,每次循环之后,晶片正表面和背表面上每个金属的沾污应不大于5×10 ,见附 atoms/cm 录A 6.3激光扫描及信号收集系统 激光扫描及信号收集系统应能对不同直径的晶片表面按照要求进行激光光束扫描,并探测到晶片 表面的局部光散射体、延伸光散射体以及反射光等信号,并进行区分,收集、计数 6.4数据分析、处理、传输系统 数据分析,处理、传输系统包括数据处理、数据分析,数据接口、物料追踪系统支持、数据文件的生成 和传输、网络通信支持、打印机等,最终能产生一系列局部光散射体相对乳胶球当量(I.SE)的数据组文 件以及相应的分布图 通过对收集到的信号分析处理、识别,得到晶片表面的颗粒、晶体原生凹坑、划伤 的尺寸和数量以及桔皮、波纹、抛光液残留等缺陷、雾的分布和数值 6.5操作系统 操作系统包括菜单控制、操作程序、操作定位装置等,送片扫描测试-取片一系列连续操作,并可实 现边缘去除,剔除周边窗口、在发送盒和接收盒中选择、定位等各种组合的操作 6.6机械系统 机械系统应能实现品片的装载、传输、定位、扫描、收集等功能 测试环境 7.1扫描表面检查系统应置于符合要求的洁净环境中 应根据扫描表面检查系统的要求及被测颗粒 的尺寸,依据GB/T25915.1确定洁净环境的级别 安装标准机械接口系统(SMIF)的可以适当降低环 境要求 7.2推荐按照附录A中不同线宽对硅片的要求使用相应级别的洁净间及相应的SMIF系统
GB/T19921一2018 8 参考样片 8.1应选择具有有效证书的样片作为参考样片,参考样片应符合SEMM53中的规定 8.2选择一组沉积在参考样片上的聚苯乙烯乳胶球的直径 聚苯乙烯乳胶球的直径应不超过待校准 的扫描表面检查系统的动态范围,且不在扫描表面检查系统中引起散射共振点 具体分以下两种情况 选择单个点校准时,聚苯乙烯乳胶球的直径应尽可能接近品片表面可能遇到的单个光散射体 a 的最小尺寸 b 选择多点校准时,聚苯乙烯乳胶球的直径范围应覆盖设备的全部测试区间 8.3沉积在参考样片表面的聚苯乙烯乳胶球的密度范围应在5个/em40个/enm' 注意并记录沉积 的乳胶球分布的标准偏差或相对标准偏差 8.4在每个参考样片上仅沉积一种或几种标称直径的聚苯乙烯乳胶球 每种被沉积的乳胶球的直径 分布应是接近高斯分布的单一峰 8.5参考样片仅可使用抛光片或外延片,不包括带有涂层或薄膜(自然氧化膜除外)的晶片 8.6参考样片的直径应符合GB/T12964或GB/T29506对硅片标称直径的要求,或其他材料相应标 准的要求 8.7参考样片的表面微粗糙度应不超过1nm.空间波长应不大于10Am 8.8参考样片的表面形貌在空间波长范围内应是各向同性的 8.9参考样片上的颗粒沾污应低到足以避免给测试带来不确定性 8.10可以制作一个标准的“凹坑”晶片,得到来自凹坑的确定的局部光散射体信号 凹坑(无论是制造 或自然的)的尺寸可以用原子力显微镜(AFM)测量 这样就制造了一个散射相当于凹坑尺寸的测量可 用的参考样片,或者将这个标准模型直接保存在扫描表面检查系统软件中 8.11目前划伤信号是用乳胶球当量进行校准的,为了更好的校准划伤信号可以通过制造已知尺寸的 划伤,或使用原子力显微镜测量的方法 校准 9.1检查设备的激光光源,光路、晶片传输系统及设备的定位系统等,确定设备处于正常工作状态 9.2使用有资质的沉积聚苯乙烯乳胶球的参考样片进行局部光散射体的直径和数量校准,包括单点、 多点校准 本标准推荐使用多点校准 确保使用的聚苯乙烯乳胶球的直径范围已覆盖设备的全部测试 区间 按照SEMIM53使用沉积聚苯乙烯乳胶球的参考样片对扫描表面检查系统进行校准,具体 如下 用激光束在晶片表面的合格质量区内扫描 a b 探测作为激光散射事件的局部光散射体 用一个灵敏的阀值用于区分真实的局部光散射体和背景噪声 c 每种聚苯乙烯乳胶球的直径分布应符合高斯分布 与已知参考样片的数据进行比较,确定各 d 个直径分布的峰值、数量及相应的标准偏差 建立一个晶片上给定区域的扫描表面检查系统信号的柱状图(激光散射事件的数量作为原始 扫描表面检查系统的丽数),建立扫描表面检查系统全部测试区间的局部光散射体相对等效乳 胶球直径分布的数据组文件 评价柱状峰并输出数据组文件 数据组文件在计算机里导人电 子数据表或用于能产生柱状峰的其他应用程序
GB/T19921一2018 g.3确定扫描表面检查系统的测试重复性符合要求,且通过重复校准来确认系统的稳定性,并获得- 个合适的时间周期 9.4对扫描表面检查系统的定位准确度进行测定,在静态方法或动态方法条件下,测试确定扫描表面 检查系统的XY坐标不确定性,具体按附录B的规定进行 对扫描表面检查系统的虚假计数进行评估，获得测试系统的俘状率,乳胶球尺寸的标准偏差,虚假 9.5 计数率和累计虚假计数率,具体按附录C的规定进行 9.6进行设备校准前后测试结果的比对,评价校准结果,并进一步调整设备的工作状态 有条件的可 进行多台扫描表面检查系统的比对,并进行匹配公差计算,见A.5.2 9.7推荐使用8.10,8.11中的凹坑或划伤的参考样片来规范晶片表面的凹坑及划伤 也可将相关的标 准模型保存在扫描表面检查系统的软件中 9.8保存所有校准数据及文件 10测试步骤 0.1确认扫描表面检查系统处于正常工作状态 10.2根据测试要求设定相应的测试程序,包括局部光散射体的测试范围及分类、阔值、边缘去除量的 设置等 10.3将待测晶片放置在指定位置,由机械手将晶片移到激光扫描区域 0.4激光束对晶片进行扫描 10.5设备自动产生一系列局部光散射体分布,并与等效的乳胶球尺寸分布进行比较,得到晶片上一系 列颗粒、小划伤、晶体原生凹坑等尺寸及位置的分布数据 11 精密度 1.1选择6片符合第8章要求、沉积了聚苯乙烯乳胶球的参考样片,乳胶球直径为0.102m.0.126mm、 0.155 Am,0.2044m,0.302m,0.496m,总数量分别在16000个左右 在单个实验室使用4台扫描 表面检查系统分别对5个参考样片进行测试1次,得到一系列不同直径聚苯乙烯乳胶球的实际数量,测 试结果与参考样片标识的乳胶球数值之差小于10% 1.2选择3片150mn硅单晶抛光片,在单个实验室使用3台不同型号的扫描表面检查系统,分别对 0.20m、>0.30m的局部光散射体(颗粒)进行测试分析 每台设备对 直径0.12Mm、>0.l61m 每个硅单晶抛光片上4个直径的局部光散射体(颗粒)分别进行3次重复测试,重复性和再现性 (GR&.R)小于10% 1.3选择直径>0.16"m局部光散射体(颗粒)总数约在20个~250个的6片直径150mm硅单晶抛 光片,在4个实验室进行巡回测试,对每片上直径>0.164m、>0.204m和>0.30m的局部光散射体 颗粒)分别进行3次重复测试 各个实验室自身的重复性测试结果相对标准偏差为4%一24% 4个 实验室间对直径>0.16丝m的局部光散射体(颗粒)的测试结果相对标准偏差小于13%,对直 径>0.20Am和>0.304m的局部光散射体(颗粒)的测试结果相对标准偏差小于50% 12试验报告 试验报告应包括下列内容 使用的设备名称、型号、生产厂家; a
GB/T19921一2018 测试的日期、环境级别、环境温度和湿度; b 测试的设置条件,必要时给出包括局部光散射体的尺寸分档设置、阂值、边缘去除、划伤、其他 c 缺陷及合格判定的设置; 校准使用的聚苯乙烯乳胶球的直径(必要时); d e 测试人; fD 测试数据及测试报告; g)本标准编号; h)其他 0
GB/T19921一2018 录 附 A 规范性附录 针对130nm11nm线宽技术用硅片的扫描表面检查系统的要求指南 A.1目的 A.1.1本附录针对130nm,90nm,65nm、45nm、32nm,22nm,16nm和11nm技术用硅片,提供了 扫描表面检查系统的设置要求 A.1.2局部光散射体的数量和大小的要求是由硅片需方指定的,通常应在合格证书中注明 硅片的供 需双方可以使用测量系统测量这些参数 A.1.3由不同的供方提供的测量系统或使用同一供应商的不同型号的测量系统会影响测试结果,因此 测量系统的标准化有利于测试结果的可比性 A.2总则 3 ,22 A.2.1本附录规定了推荐扫描表面检查系统设备用于130nm90 nm nm、65nm、45nm、32nm、 6nm和11nm线宽技术用硅片的基本要求 A.2.2本附录涵盖了测试所用的材料要求(见表A.1),扫描表面检查系统的设备特性(见表A.2) 局 部光散射体在规模生产的抛光裸片或外延片上以每片计数 硅片的背面可能是被抛光或酸腐蚀了的 或是裸露,或是被无图案的同质材料覆盖,或是多晶硅层或低温氧化物均匀层(LTO) 对校准测试系 统而言,参考材料不同,可能有不同的特性 表A.1针对130nm~11nm 线宽技术用硅片的扫描表面检查系统测试用材料 项目 规格 参考标准 GB/T12964.GB/T29506、 无图形硅单晶片、外延片或表A.1中1.4. 硅片种类 1.l 所示的表面有“层”的晶片 GB/T14139 1,2硅片特征-外形尺寸 GB/T12964,GB/T29506 1,2.1硅片直径 200mm或300mm或450m 200mm硅片:600m850m GB/T12964、 300mm硅片;6004m8504m1 GB/T29506 .2.2硅片厚度" 50mm硅片:800Mm10004m GB/T14139 1.2.3硅片边缘形状 符合GB/T12965的规定 200mm硅片:弯曲度100Mm 硅片外形 1.2.4 300mm一400mm硅片;弯曲度<2004m 1.2.5基准 参考面或切口 200mm硅片;按需方要求 1.2.6标识 300mm~400mm 硅片;背表面 硅片电学性能 1.3 1.3.1导电类型、电阻率 P型或N型,0.5mncm本征 1.3.2热施主 退火或不退火 1.3.3硅片电荷 对测试没有影响 1
GB/T19921一2018 表A.1续) 项目 规格 参考标准 1.4 硅片表面 低温氧化物均匀层ITO):厚度150nm 900nm,不均匀性<10%; 1.4.l层(背封、多晶、外延 多晶层:厚度2Mm,均匀性<20%; 外延层:需方要求 正面;抛光或退火裸片或外延片;背面,抛光 l.4.2硅片表面状态 或腐蚀或符合表c.1中l.4.1的低温氧化物 均匀层(1TO)或多品层 注其他硅片例如多重回收,工艺开发、特殊应用)的要求可由供需双方商定确定 本表中指定的厚度和形状范围旨在指定设备可完整操作的范围 这个范围比正常的硅片及回收片更宽,表A.2 中规定的硅片的参数值已经被证实 当硅片具有其他厚度和轮廓形状值时,测试系统的性能可能降低 表A.2针对130nm~11nm 线宽技术用硅片的扫描表面检查系统设备特性 项目 要求 让释和参考 线宽尺寸特征 130nm., 32nm.22nm,16nm,l1nm 、90nmm、 nm.5nm、 200tmm硅片 300mm硅片 450mm硅片 不同直径硅片的 标称厚度/4m 725 775 925 测试功能 2.1可检测的缺陷类型 SEMIM35,SEMI 2.1.l聚苯乙烯乳胶球(PILS M53.SEMIM58 2.1l.2颗粒 GB/T14264 2.1.3晶体原生凹坑(COP GB/T14264 GB/T 14264 2.1.4小丘 GB/T14264 2.1.5 钉(外延) GB/T14264 2.1.6堆积层错 2.1.7划伤 GB/T14264 2.1l.8滑移线 GB/T14264 GB/T14264 2.1.9凹坑 2.1.10雾(haze) GB/T14264 GB/T14264 2.1.l1残留抛光液 GB/T14264 2.1.12色斑 2.1.13其他缺陷 对聚苯乙烯乳胶球(PLS)的操作 12
GB/T19921一2018 表A.2(续) 项目 要求 注释和参考 对于>65nmlSE、>60nmLSE、>50nmlSE、>40nmlSE、 32nmlSE、22nml.SE、>16nml 11nmL. 俘获率(CR) hsE." L.SE的局部光散 3.1 射体,俘获率均要求>95% 3.2尺寸 65nm~2000nm、60nm2000nm,50nm2000nm,40nm 尺寸的动态 3.2.l1 2000nm、32nm一2000nm,22nm2000nm、16nm一2000nm、 范围 1lnm一2000nm 3.2.2来自于插补 测试200nm 平均直径的2% LsE的Ls 的误差" 3.2.33级变化率标 测试200nm la<2.3% LsE的LI.s 准偏差a 测试一200nm 3.2.4匹配公差Am 2.3% LSE的LIS 3.3局部光散射体总数 在动态范围内,每片在 3.3.13级变化率标 <2.3% 50lIS和150LI.S之 准偏差 间计数 在动态范围内,每片在 3.3.2匹配公差Am <2.6% 50LLs和150LI.S之 间计数 3.4缺陷分类[晶体原生凹坑(coP),颗粒,划伤、外延缺陷 品体原生凹坑(coP) 颗粒 划伤 外延缺陷 >90% >90% >90% >90% 3.4.1准确性 3.4.2数量密度 >95% >90% >90% >85% 雾 3.5 3.5.13级变化率标 la<2" 对抛光片和外延片 准偏差a 对抛光片和外延片 3.5.2匹配公差Am 2.6% 3.6 相对标识了的参考样片的缺陷分类 偏倚 3.6.1 最小缺陷 士204mm 3.6.23级变化率标 在最小缺陷 la为10Am 准偏差a 3.6.3匹配公差Am 134nm 在最小缺陷 13
GB/T19921一2018 表A.2(续) 项目 要求 注释和参考 3.7 表面检查的选择 3.7.1正表面 用户规定或自行选择 3.7.2背表面 用户规定或自行选择 3.7.3边缘轮廓 用户规定或自行选择 参数设定 300mmm和450mmm的硅片,EE=已核实的执行参数为 .1标称边缘去除 200 )nmm和300mm的硅片,EE EE=1.8mnm EE,FQA直径 lmm mmm 由供需双方协商或由设备的使用者根据已有的定义或随机,或累计 4.2分类项的数量 的给出的各种各样的分类 4.2. 局部光散 10/通道 射体 4.2.2亮通道缺陷 10/通道 4.2.3Haze 10/通道 4.2.4划伤 4/通道 4.2.5 区域缺陷 4/通道 分类准则 所有参数、所有项目,独立的,混合的 4.3 .4剔除窗口 4A1曲线/直线边界5个,在全部晶片表面上任意位置 例如激光标记的排除 在径向半径(R一2)mm到R范围内,N个剔除区域的覆盖面积小 .4.2周边剔除窗口于等于硅片总面积的0.1%,总圆周去除在(R-1)mm,且小于等于例如边缘夹持的排除 硅片总圆周的4% 单个剔除窗口的长度小于5mm 执行 测试能力(每小时流片量);俘获率>95% 用于45nm 用于130nm线|用于 90nm线|用于 线 65 nm 5.1.1 200mm 线宽,LLS 宽,LIS>65nm宽,ILS>60nm宽,LIS>50nm 硅片 40nmISE ILSE,140 LSE,1l10 LSE,80， wph wph wph 65wph 用于 |用于 用于 用于 用于 用于 用于 用于 16nm l lnm 30nm90nm 65nm 45nm 32nm 22nm 线宽 线宽 线 宽， 宽" 宽、 宽， 宽、 宽LIS 5.1.2对300nmm IIS 习 习 习 LIS LIS LLS LLS LIS LIS 硅片 1lnm 32nm 22nm 65nm 60nm 50nm 40nm 16nm ISE. LSE LSE LSE LSE LSE， LSE,习LSE. 100wphl80wph60wph50wph50wph50 wph l50wph 50wph 14
GB/T19921一2018 表A.2(续) 项目 要求 注释和参考 用于32nm线用于22nm线用于16nm线用于11nm 宽， 线宽,LL.s 5.1.3 对 450m 宽、 ,IIS 宽,LI.s .IS 32nml.SE 22nml.SE 习 16nmL.SE 习 nml.SE 硅片 25wph >25wph 30wph 30wph 通过改变儿何形状和 可向下兼容的 5.2 探测器的数量,选择使 -代(每一个线宽节点为一代) 线宽节点 用的限制规则 自动,校准<120nm的点的数量限制为4 校准点将使用计算及在 校准" 5.3 系统预存的特别的响应曲线插补 注:本标准限制了在校准品片上沉积聚苯乙烯乳胶球的直径分布宽度 这个沉积系统的传递函数(通常由三个 方面构成)提交给系统定义沉积物宽度的真实聚苯乙烯乳胶球直径分布形态 因此晶片上沉积物的宽度不 个狭窄的宽度从三方面减少了校准的不确定性 首先,在背景噪声的存在下,它使 大于传递函数的宽度 得分布的峰值信号更容易定位 其次,窄的传递函数使得沉积分布峰更容易确定 再者,如果输人的聚苯乙 烯乳胶球(PsL.)分布不是峰值对称， 窄的传递丽数约束了沉积物分布的对称 狭 " 这些缺陷包括碎片,吸盘印、锻子印,边缘碎,失配,奕品、缺口、裂边、冠状凸起、小丘、掺杂条纹,色斑、生长环、 粗糙度、桔皮、抛光线、线痕 在校准点,如果假定聚苯乙烯乳胶球的大小由扫描表面检查系统确定是完全正确的,那么尺寸的错误是由预 存的响应校准曲线和扫描表面检查系统远离校准点的实际相应之间的差异引起的(见SEMM53) 标称边缘去除意味着对于标称直径为 1200nm和300mm硅片的合格质量区域直径分别<198nmm机 298mm 为了减少在65nmm一200nm范围内聚苯乙婚乳胶球或者二氧化硅球的尺寸不确定性,直径分布应满足在 半最大值下的完整宽度(FWHM)5% 另外,聚苯乙烯乳胶球(PSL)直径的峰值在硅片上的沉积在一个95% 的可接受水平下,相对扩展不确定度应至少不大于3% A.2.3本附录也适用于只提供一个子集功能的测量系统 A.2.4本附录不适用于在硅片制造中间过程步骤的控制 但是可以被完全或部分用于这些过程的测 量,为制造过程提供相应的约束和进行适当的识别 A.2.5本附录不适用于测试sO1片(绝缘体上硅)或有图案的晶片 A.3扫描表面检查系统测试用材料及设备特性 A.3.1表A.1明确提出了扫描表面检查系统能够测试的硅片的类别和参数 A.3.2表A.2指定了扫描表面检查系统的测试功能、对系统的设置参数和扫描表面检查系统的性能 除另有说明外;表A.2的规格适用于硅片正表面的检验 A.3.3扫描表面检查系统可检测的表面缺陷见表A.2中的2.1.12.1.13,也报告局部光散射体和延伸 光散射体 该系统的测试性能被沉积在硅片上的聚苯乙烯乳胶球验证,也满足了相应的线宽技术对晶 体原生凹坑和雾的测试要求 A.3.4沉积的聚苯乙烯乳胶球作为参考材料需要经过认定,需要追溯到国家标准实验室 沉积系统的 15
GB/T19921一2018 特点和沉积工艺应符合SEMIM58的规定 A.3.5测试晶体原生凹坑和颗粒时,设备应能给出其分类精度和密度的详细说明 A.3.6根据供应商提供程序对测试系统进行校准和调节的性能水平用不同等级的变化率描述,分别为 级变化率、2级变化率,3级变化率,其变异性和匹配性在表A.2中明确规定 注:在缺乏认证或标准的参考材料的情况下,建议使用一组参数涵盖所测试范围的样品进行测试匹配,该组样品符 合130nm,90nm,65nm,45nm,32nm,22nm.16nm,l1nm线宽技术用的规格 A.3.7扫描表面检查系统向下的兼容性受几何参数的变化和检测器的数量所限制 注:可以通过一个测量模式,对另一较老的测试系统的过滤器,空间分辨率等进行模拟 A.4重复性测试的限定 A.4.1总则 A.4.1.1选择一个与被测硅片类型相同的测试晶片,由测试系统进行测试分析 选择测试数量n(n>30). 在同一晶片上进行n次扫描 一个口的置信区间ue的估计由式(A.1)给出 uci=8， (A.1 式中 a -n次测试的重复性评价值 测试次数 在(1一a)%置信区间下,自由度为从一1时,由值表中查出的值 例如,如果n=15 .r;-1. 置信区间的上限是1.46. n=30,置信区间的上限为1.38 由此可见重复性的不确 定度约减少12.5% 假定对相同的尺寸,测试次数n不同(例如,不同的晶片),不确定 性因素增加了[(N-1)/N一g)]1",g是组数 注测试约30次，一般可以提供足够低的不确定度 如果使用较少次的测试,不确定度增加 通过假设测试误差 服从正态分布,可以估算出样品尺寸对测定不确定度的影响 A.4.1.2选择恰当的测试程序,应由在生产或研究中的操作人员设定 A.4.1.3如果测试系统需要被校准,应遵照设备供应商提供的程序进行,在正常操作试验期间,除非需 要,不用再进行校准 A.4.2变化率水平的确定 A.4.2.11级变化率(可重复性),在测试系统测试晶片特性时,重复条件下的n次测试期间硅片不需从 仪器上取下 A.4.2.22级变化率时,具体操作如下进行 装载测试硅片进人测试系统,每次测试后,从仪器上取下硅片; a 重新装硅片进人测试系统,在尽可能短的时间测试一次,然后从设备上取下硅片 b 在尽可能短的时间间隔内,重复A.4.2.2b)进行n-2次,直到测试数量达到n次,每次硅片都 c 要被装载和取下,但是在同样的测试条件下只需要校准一次 A.4.2.33级变化率时,在A.4.2.l一A.4.2.2规定的条件下,每天进行n次测试,共进行5天 A.4.3测试结果的计算 A.4.3.1测试结果的样本标准偏差按式(A.2)计算 A.2 T(G,-了 n 16
GB/T19921一2018 式中: -测试结果的样本标准偏差; -测试次数; 第次测试结果; 工 "次测试结果的平均值 A.4.3.2样本标准偏差是总体标准偏差的无偏估计口 因此,依照A.4.2测量样本标准偏差作为测量 变异的估计,a,为选择级别 A.5测试允许偏差 A.5.1在3级变化率确定的条件下,分别确定两个同一种类型测量系统的偏倚 A.5.2如果结果对每一个系统给出了一个稳定的确定的偏倚,并且如果每个系统有可接受的线性,则 两个偏倚相减获得设备的匹配公差,见式(A.3) m=bias bias (A.3 式中: 第一个测量系统的偏倚 bias 第二个测量系统的偏倚 bias 17
GB/T19921一2018 录 附 B 规范性附录) 测定扫描表面检查系统X坐标不确定性的方法 B.1适用范围 B.1.1本附录规定了扫描表面检查系统中对局部光散射体在品片上位置的XY坐标定位的评价方法 即在1级和2级变化率条件下确定扫描表面检查系统能否准确检测局部光散射体在被测晶片上位置的 方法 B.1.2如果颗粒被作为局部光散射体的参照物,应同时避免颗粒沾污和丢失带来的干扰 B.2方法概述 B.2.1由扫描表面检查系统对抛光表面上具有至少10个可辨别和稳定的局部光散射体(相对大的、孤 立的颗粒或坑)的被测晶片进行10次扫描测试,确定其位置,测试条件应符合静态1级变化率或动态 2级变化率 B.2.2每次扫描,可获得并记录在被测晶片表面指定的局部光散射体发生激光光散射事件的位置图以 及坐标 B.2.3筛选相关的数据组,去除与选定的局部光散射体不相关的数据 B.2.4样品标准偏差被用于评估定位X,Y)的重复性,扫描仪的XY不确定度是通过对X坐标和 Y坐标的标准偏差相加得到的 B,3参考样片 B.3.1参考样片应满足GB/T12964或GB/T29506的基本要求,硅片直径应能允许其在扫描表面检 查系统上进行测试 B,3.2参考样片表面应保持最少10个大于乳胶球当量尺寸阀值的局部光散射体(颗粒或坑),因此俘 获率约为100% B.3.3这10个或更多的局部光散射体应分布在整个参考样片表面上 B.4测试步骤 B.4.1将样片装载在扫描表面检查系统,记录基准(切口或平边)的位置,以实验室的操作程序条件进 行测试 B.4.2扫描样片并创建一数据组,包括选择的10个或更多的局部光散射体的相应X,Y坐标 B.4.3重复扫描10次或更多次,创造10个或更多的相应数据组,包括选择的10个或更多的局部光散 射体,报告每个局部光散射体相应的XY坐标 B.5计算 B.5.1检查每个数据组(包括被测片的局部光散射体位置图和数值),确定并分析10个或更多的局部 18
GB/T19921一2018 光散射体在10次扫描中出现的每个位置的坐标 B.5.2删除在所有10个数据组中没有出现的坐标的数据 B.5.3确定每个X、Y坐标的平均值和标准偏差,分别按式(B.1)式(B.4)计算 r 下- B.1 - B.2 -x,' 、 B.3 Sx -- B.4 式中: 了 -第i个局部光散射体的10次X坐标的平均值; ？ 第i个局部光散射体的10次Y坐标的平均值 -第i个局部光散射体的10次X坐标的标准偏差 sx 第i个局部光散射体的10次Y坐标的标准偏差; sYy 扫描次数从1到10 B.5.4每个局部光散射体的X和Y坐标位置的样本标准偏差按式(B.5),式(B.6)计算 这 Sx= B.5) (B.6 s 式中 -N个局部光散射体报告的X坐标的总样品标准偏差; Sx S -N个局部光散射体报告的Y坐标的总样品标准偏差; N -出现在所有10次扫描期间的坐标对的数目 B.5.5扫描仪XY坐标的不确定度s按式(B.7)计算 -VS,干丽 一 S .(B,7 B.5.6报告中应同时给出扫描仪不确定度偏差获得的条件,如1级(静态)或2级(动态) 19
GB/T19921一2018 附 录 C 规范性附录) 采用覆盖法确定扫描表面检查系统俘获率和虚假计数率的测试方法 C.1 范围 本附录规定了扫描表面检查系统的俘获率,虚假计数率以及累计虚假计数率的确定方法 它是作 为检测局部光散射体尺寸的乳胶球当量的函数计算得到的 本附录适用于经过校准的扫描表面检查系统在无图形的晶片表面进行确定 对于130nm~11nm 线宽用硅片,扫描表面检查系统的俘获率要求见本附录 注:本附录中的“尺寸”指局部光散射体的乳胶球当量直径 C.2方法提要 C.2.1通过对参考样片上沉积的聚苯乙烯乳胶球或晶片上以乳胶球当量为单位的局部光散射体进行 测试,计算和报告扫描表面检查系统的俘获率 不同的晶片表面(如晶片、薄膜或抛光的类型)可能影响 扫描表面检查系统的俘获率和虚假计数率,因此晶片的表面状态应由供需双方协商确定 c.2.2选择静态方法或动态方法,按附录B测试扫描表面检查系统的XY坐标不确定性,或由供应商 提供 C.2.3选择被测试的样片,使用静态或动态测试条件,首先在扫描表面检查系统上对选择的被测样片 进行2次扫描,证明被测片是合格的,然后进行余下的2 一2次扫描 注:对于静态方法和动态方法,Z的典型值都为30次1000次 C.2.4分析扫描表面检查系统,确定和记录在Z次扫描期间每个位置在扫描仪XY不确定度近似 6倍的距离内)每个局部光散射体出现的次数 根据这些数据组确定俘获率、乳胶球尺寸的标准偏差、 虚假计数率和累计虚假计数率 C.3设备 C.3.1扫描表面检查系统应安装在制造商推荐的具有洁净等级的场所 C.3.2离线分析软件程序,用于追踪每个观察到的计数和测定俘获率、每个局部光散射体的乳胶球当 量直径尺寸标准偏差、虚假计数,虚假计数率以及累计虚假计数率 C.4测试样品 C.4.1测试样品表面应有小于10个/em'标称密度的局部光散射体,且该晶片的粗糙度能代表生产 过程 C.4.2在任何一次扫描期间及使用设定的数据组进行分析时,任意两个局部光散射体之间的最小距离 应大于6倍的设备XY的不确定度,若接近6倍XY不确定度,应在分析过程中去除聚集的局部光散射 体和划伤 20
GB/T19921一2018 C.4.3推荐使用有资质的参考样片作为测试样片,能更准确的评估特定尺寸局部光散射体的俘获率， 同样,也可获得局部光散射体密度、局部光散射体间隔、缺陷簇 C.5测试步骤 C.5.1选择测试模式 选择合适的测试模式,包括与测试局部光散射体范围一致的菜单设定 注:如果扫描表面检查系统在不同的操作条件下或在敏感的静态和动态操作模式下,生产中使用的测试模式是最 合适的 如果操作条件和扫描表面检查系统的敏感性两者是相同的,xY不确定度更小的测试模式或许是更适 宜的 C.5.2静态方法 C.5.2.1选择符合C.4要求的为测试样片 C.5.2.2扫描一次被测品片并确定每一个局部光散射体事件的位置Pm、尺寸S、数量M,m=[1,2 3,,M] C.5.2.3为了确定局部光散射体事件有足够的重复性可以去做有意义的俘获率计算,第2次扫描时被 测晶片不从样品架上移出,与第1次扫描检测到的局部光散射体的位置比较,定义在扫描仪的6倍XY 不确定度范围内,与第1次扫描中的局部光散射体事件位置重复出现的总数为M 如果局部光散射 体在这晶片上的位置重复分布,且M.大于0.75M,则认为被测晶片是合格的 C.5.2.4样品不被从扫描样品台上移出,被测晶片总共被扫描Z次获得俘获率,虚假计数率和累计虚 假计数率数据 记录每个局部光散射体事件在Z次扫描期间相应的位置P和尺寸S 如果在某次扫 描中,出现新的局部光散射体事件,对应新的局部光散射体事件数量记录数值为O C.5.2.5C.5.2.2和C.5.2.3获得的2次扫描能被使用作为这个数据组的一部分,但是在Z次扫描期间 晶片应保持在样品台上,并在1级变化率的条件下测试 C.5.3动态方法 C.5.3.1选择符合C.4.l的局部光散射体密度及局部光散射体间距的晶片作为测试样片,也可直接选 择有资质的参考样片作为测试样片 C.5.3.2扫描一次被测晶片并确定每一个局部光散射体事件的位置Pm尺寸Sm、数量M,川=[1,2 3,,M] C.5.3.3为了确定局部光散射体事件有足够的重复性可以去做有意义的俘获率计算,第2次扫描时,从 样品台移出被测晶片,然后在相同的位置重新装载晶片 与第1次扫描检测到的局部光散射体事件的 位置比较,定义在扫描仪的6倍XY不确定度范围内,与第1次扫描中的局部光散射体事件位置重复出 现的总数为M. 如果局部光散射体在这晶片上的位置重复分布,且M.大于0.75M,则认为被测晶片 是合格的 C.5.3.4从扫描样品台移出并重新装载被测片,晶片总共被扫描Z次获得俘获率、虚假计数率和累计 虚假计数率数据 记录每个局部光散射体事件在2次扫描期间相应的位置P和尺寸s 如果在某次 扫描中,出现新的局部光散射体事件,对应新的局部光散射体事件数量记录数值为o C.5.3.5c.5.3.2和c.5.3.3获得的2次扫描能被使用作为这个数据组的一部分,但是在Z次扫描期间 晶片应每次被从样品台上移出和重新装载,并在2级变化率的条件下测试 21
GB/T19921一2018 C.6测试结果的分析与计算 C.6.1初步分析 C.6.1.1确定由扫描表面检查系统已检测到的局部光散射体事件在晶片上的位置与多次扫描中全部 记录的位置至少比较一次在扫描仪的6XY不确定度范围内) 用这些局部光散射体事件位置 L,(i=1.2,,N)组成一组完整的数据组进行分析 每个位置的扫描真实计数用H描述.而这些局部 光散射体事件的位置是已经被确定了的,局部光散射体的尺寸是Sa,这里h=[l,2,,H] 对在扫 描期间第一次出现的局部光散射体事件被认为是虚假计数,用Q表示 C.6.1.2考虑N个散射事件中虚假计数Q=1(例如一次只看到一个事件),以逐渐减小的顺序排列散 射尺寸S,,表示为/=[1,2,,F],f=1对应最大尺寸，/=F对应最小尺寸 在多次扫描检查期间 虚假计数应不会在晶片表面的同样位置出现,因此它们被看作“噪声”,由重复扫描的检查结果识别 C.6.1.3考虑在Z次扫描期间(H,>2),两次都出现的事件为真实的事件计数 注:如果缺陷密度比从检测相同的局部光散射体事件报告的计数结果低很多,且这事件可重复也不是扫描表面检 查系统的噪声，除了局部光散射体的绝对位置,另外的匹配条件可能是局部光散射体的乳胶球当量(LsE) 信号 C.6.2真实计数的分析 C.6.2.1按式(C.1)确定每一个真实计数(H>2)的平均尺寸 (C.1 -习s c.6.2.2对每一个真实计数,按式(C.2)计算尺寸与俘获率的关系CR()如下 HI (C.2 CR()= C.6.2.3绘制CR()相对的曲线,见图C.1,并用内插法或拟合法将这些数据的偏离点进 行辨别 CR和CR()的拟合值Cs(以百分数表示)按式(C.3)计算 -1m(C-品 Cs C.3 式中 CR和CR()的拟合值; 的尺寸; 俘获率为零概率的尺寸; S C -测定的俘获率接近100%处的曲率因子 当C,和S,构成一个充分的参数组来完整的描述CR()时,可以用它们与拟合测试结果的X 优度一起做正式报告 22
GB/T19921一2018 十 学一什十十一一 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5- 0.4 0.3- 0.2 0.1 30 50 70 90 110 130 50 170 平助尺fss,>afus[mIsE 图c.1CR()相对的曲线 c.6.2.4所有计数尺寸s,的标准偏差(s)按式(C.4)计算 a(S) -、S (s用-) C.4 尺寸的标准偏差a(S,)对平均尺寸的曲线,见图c.2 4.5 3.5 2.5 1.5 中 十 I怖#耕击车丰着" 0.5 30 50 70 90 150 70 l10 130 平均尺ofLLSmmLSE 图c.2尺寸的标准偏差o(S)对平均尺寸的曲线 23
GB/T19921一2018 C.6.3虚假计数的分析 C.6.3.1总的虚假计数数量F除以扫描次数Z,得到虚假计数率FR,按式(C.5)计算 RcR-" C.5 C.6.3.2对作为尺寸函数的虚假计数进行分析,用尺寸等于或大于S,的虚假计数的总数F除以扫描次 数Z,确定对s,的累计虚假计数率CFCR(S,),按式(C.6)计算 trRR- C.6 式中: 与尺寸s,的计数(或多次计数)相结合的指数的最大值 F C.6.3.3做CFCR(s,)对S,的曲线,见图C.3 0.02 0.01 30 170 OU 缺陷尺寸[nmLSE 图C3CFCR(S)对S的曲线 C.7试验报告 试验报告应包含以下内容: a 操作者; 测试日期 b 设备生产商,型号,序列号、扫描表面检查系统用于测试的软件版本号、最近的校准日期和校准 结果 选择的测试模式(静态或动态); d 测试使用的参考样片的描述 e fD 绘制CR()对平均尺寸的俘获速率点; 绘制标准偏差a(s,)对平均尺寸的点; g h 计算虚假计数率; 24
GB/T19921一2018 绘制累计虚假计数率CFCR(S,)的点 临界尺寸的俘获率(CR); j k)确定和报告每个临界尺寸Stia的俘获率CR,且确保每个测试样品的CFCR小于1,其中临 界尺寸的要求见SEMIM52,或由用户给出