分析医疗设备计量检定管理系统的设计

翁园园

湖州衡鼎产品检测中心 浙江湖州 313000

近年来，测量不确定度（MU）的概念已经取代了精度。例如透射电子显微镜或原子力显微镜。垂直轴显示内嵌计量工具的测量结果，例如临界尺寸-扫描电子显微镜或散射计。用其与线性回归的总偏差计算出的MUI值，用MU法对测量系统的质量进行评价。在这种情况下，相关性只显示出线性回归线的变化。这种变化是由内嵌计量工具的随机变化引起的。然而，实际的模式形状是由生产过程中的过程变化而改变的。

1 VMS 的概念

该系统是使用参考计量和内联计量工具相结合建立的。目标晶圆是由具有设定采样率（A）的测量工具和内嵌计量工具来测量的。测量结果与VMS 系统相吻合，并进行了计算。如果根据MU 准则计算的VMS 结果“不符合规范”，则根据VMS 结果的计算结果对内嵌计量工具进行优化。计量工具可分为三大类：内嵌计量工具、内联参考计量工具和离线参考工具，在线计量工具可以进行高通量和无损观测，但对过程变化存在鲁棒性问题。内嵌参考计量学工具具有健壮性强、无破坏性的优点，但吞吐量较低。离线参考测量工具可以通过横截面的直角测量来实现高精度的测量，但具有破坏性，因此，这种内嵌式的计量判断是一种错误的警报。其中只改变了测量结果。内嵌计量学结果在规范范围内，对此晶片进行ASPAASS判断，“但参考计量学结果不符合规定，实际图形形状因工艺变化而改变，内嵌计量工具对测量过程变化不具有足够的灵敏度。只有内嵌计量工具的计量系统有误判的风险，但使用VMS 可以检测由于测量灵敏度和鲁棒性问题所造成的满足系统的误差[1]。

2 分析医疗设备计量检定管理系统的设计

2.1 探测器

检测由表面结构引起的唯一散射信号。建立GI-SAXS 的测量模型，并对其进行了计算，以拟合实验中的散射信号。GI-SAXS采用全外反射信号，具有很短的波长辐射。因此，GI-SAXS 具有较高的测量精度。评价了散射法和GI-SAXS 在制造工艺变化中的测量鲁棒性。散射测量和GI-SAXS 的结构模型：（A）横截面扫描电镜（SEM）图像，（B）散射模型和（C）GI-SAXS 模型。第二次蚀刻过程只产生了表面层的线空间pat-terns。测量目标为直线高度，由于Si 刻蚀条件1 和2 的变化，Si 线的截面形状变化很小。对于线高测量，散射测量是一种基于可见光波长椭圆偏振光测量的光学计量系统。辐照光能穿透表面和内部结构。因此，必须建立一个完整的二维或三维结构的散射模型，并设置大量的浮动参数。这个模型是用硅和多晶硅线型的多梯形零件构造的。将浮点参数设为测线高度的8 个参数。每个零件的光学常数是一个常数[2]。

2.2 横截面

该GI-SAXS 模型是由顶部和底部四舍五入的单梯形零件构成的。GI-SAXS 模型是一种比散射计模型更简单的结构，浮动参数的个数为5 个参数。由于入射x 射线照射在总外反射条件下，GISAXS 只检测到表面结构信息。与横截面扫描电镜比较，腐蚀条件1 和2 的散射测量结果均有2。3nm 的偏移。散射计可以利用可见光检测底层信息，对底层形状变化也很敏感。从GISAXS 到刻蚀条件1 和2 的高度与横截面SEM 测量相比，只有0。6nm 的偏置和良好的测量线性。这些结果表明，GI-SAXS 对身高有较好的敏感性，并具有非破坏性的内标参考计量学的优点。然而，这两种技术在吞吐量上存在很大的差距，散射测量和GI-SAXS 的测量次数分别为3 和120s。因此，将散射测量和GI-SAXS 相结合，可以提高测量系统的性能。

3 VMS 的成本分析

内嵌参考工具的测量时间比内嵌计量工具的测量时间长得多，如果只使用参考工具，就会造成较高的计量成本。VMS 采用参考工具和内联工具相结合的方法，通过检测误报来提高测量的性能[3]。因此，对虚警情况下VMS 的成本进行了分析。参考计量学结果没有很大的差异，然而，内嵌计量学结果检测到了很大的跳跃。这种跳转会导致不可预测的过程变化，并在内联计量学结果的恢复点继续进行。超过规格上限的面积（USL）显示虚警损失。从跳跃点到反冲点的间隔被设置为一个移位周期。通过对VMS 结果的监测，与不使用VMS 的计量系统相比，可以检测出在线计量系统的性能衰减。因此，使用VMS 可以减少虚警损失。总成本为虚警损失和计量成本之和。VMS 对降低总成本具有较低的采样效果。同时，根据工艺质量对参考样品的采样频率进行优化[4]。

4 结语

随着半导体器件图形尺寸的缩小，对内嵌计量的测量精度提出了更高的要求。在线质量控制要求先进的工艺控制（APC）技术，不仅需要更高精度的尺寸收缩技术，而且还需要更高精度的工艺控制技术。