《MEMS高深寬比結(jié)構(gòu)深度測(cè)量方法 光譜反射法》征求意見稿

ICS31.260CCSL50ZOIA中關(guān)村光電產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/XXXXXXX—XXXXMEMS高寬比結(jié)深度測(cè)方法 光射法MetrologymethodfordepthmeasurementofhighaspectratioMEMSstructures-opticalspectralreflectometrymethod（征求意見稿）（2022.07）在提交反饋意見時(shí)，請(qǐng)將您知道的相關(guān)專利連同支持性文件一并附上。XXXX-XX-XX發(fā)布 XXXX-XX-XX實(shí)施中關(guān)村電產(chǎn)會(huì) 發(fā)布T/XXXXXXXT/XXXXXXX—XXXXII目 次前 言 II1范圍 12規(guī)性用件 13術(shù)和義 14測(cè)原理 15測(cè)設(shè)備 26測(cè)要求 27測(cè)方法 28測(cè)結(jié)的確度定 4合相不定評(píng)定 5展對(duì)確度定 5試告 5參 考 文 獻(xiàn) 6IIII前 言本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件起草單位：中國(guó)科學(xué)院微電子研究所…本文件主要起草人：陳曉梅、霍樹春……PAGEPAGE1MEMS高深寬比結(jié)構(gòu)深度測(cè)量方法光譜反射法范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了MEMS高深寬比結(jié)構(gòu)深度光譜反射測(cè)量的測(cè)量原理、測(cè)量設(shè)備、測(cè)量要求、測(cè)量方法、測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定、合成相對(duì)不確定度評(píng)定、擴(kuò)展相對(duì)不確定度評(píng)定以及測(cè)試報(bào)告等內(nèi)容。本標(biāo)準(zhǔn)適用于多種半導(dǎo)體材料上MEMS高深寬比刻蝕結(jié)構(gòu)的深度測(cè)量。刻蝕結(jié)構(gòu)包括但不限于單獨(dú)和陣列的溝槽、柱和孔等。（SJ/T11707-2017硅通孔幾何測(cè)量術(shù)語SJ/T11707-2017界定的術(shù)語和定義適用于本文件。圖1光在高深寬比溝槽結(jié)構(gòu)垂直入射和反射示意圖…………（1）式中：I——接收到的總反射光強(qiáng)；a——測(cè)量光斑照明面積內(nèi)溝槽頂部所占光斑面積的比例；（1-a）——溝槽底部光斑所占面積的比例；E0——入射到溝槽結(jié)構(gòu)上下表面的電場(chǎng)強(qiáng)度；r——半導(dǎo)體材料的反射系數(shù)；d——溝槽的深度；λ——入射光的波長(zhǎng)；f——有效面積與溝槽面積的比值。如圖1所示。對(duì)公式（1）反射光譜進(jìn)行快速傅里葉分析（FFT）解算出結(jié)構(gòu)深度d，則f由公式（2）得出：……………（2）式中：Reffective——溝槽底部有光線照射的有效尺寸；Rtrench——溝槽的開口寬度；Dmax——光束最大可進(jìn)入深度。光譜反射高深寬比結(jié)構(gòu)深度測(cè)量系統(tǒng)包括寬光譜光源、LED光源、相機(jī)、光譜儀、顯微物鏡、分光棱鏡、準(zhǔn)直鏡等。寬光譜光源和光學(xué)元件、光譜儀配合，獲取樣品的反射光譜。LED光源經(jīng)由光學(xué)元件在樣品表面形成大視場(chǎng)照明。系統(tǒng)軟件用于將深度測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與結(jié)果顯示。15℃～35℃；環(huán)境光照：室內(nèi)照明環(huán)境，避免外界強(qiáng)太陽光照干擾；振動(dòng)與干擾：無影響測(cè)量結(jié)果的光噪聲，明顯氣流、電磁輻射和機(jī)械振動(dòng)。環(huán)境潔凈，避免灰塵對(duì)樣品表面的污染造成對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。概述2LED（）圖2高深寬比結(jié)構(gòu)深度測(cè)量系統(tǒng)原理示意圖圖3深度測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量軟件流程圖測(cè)試開始之前，通過光學(xué)顯微圖像選擇無明顯污染物和缺陷的區(qū)域內(nèi)的高深寬比結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試。10MEMS310A根據(jù)貝塞爾公式計(jì)算深度測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)差，與10次測(cè)量深度平均值進(jìn)行比對(duì)分析，并記錄到附表1中，記為uA，計(jì)算公式如下： ……………….(3)其中，δi為單次測(cè)量深度值和多次測(cè)量平均值的偏差，Hi為單次測(cè)量深度值，HAVG為10次測(cè)量深度算術(shù)平均值。 …………….(4)B

………..(5)u2根據(jù)第三方測(cè)試機(jī)構(gòu)提供的樣品校準(zhǔn)值的相對(duì)不確定度Urel（k=2）得到…………(6)ΔλHλ2H=mλ，mΔH引起的深度測(cè)量不確定度u4由公式(7)計(jì)算?！?7)u4λstart至λend8)Iλ,SURFIλ,BOTT ……………..(8)(9)HSIMUSSIMUSSIMUσλSSIMU，并計(jì)算SSIMUHSIMUu4(9)……………….(9)u5(9)HSIMU″SSIMU″1010HAVG″。u5，由公式(10)…………..(10)u6不同測(cè)量時(shí)間的環(huán)境溫度的將導(dǎo)致樣品的幾何尺寸發(fā)生變化，硅材料的膨脹系數(shù)α=2.5×10-6℃-1，測(cè)量時(shí)環(huán)境溫度變化控制在T℃，按均勻分布估計(jì)，則該測(cè)量不確定度分量u6由公式(11)計(jì)算。……………(11)擴(kuò)展相對(duì)不確定度U

…………..……(12)…………………..(13)a）b）c）e） 1） 2） 3）參 考 文 獻(xiàn)Wei-TeHsuandYi-ShaKu,ReflectometryforTSVetchingdepthinspection.Proc.SPIE8082,2011(808226).Yi-ShaKu*andFuShiangYang,Reflectometer-basedmetrologyforhigh-aspectrationviameasurement,OpticalExpress,Vol18No7,2010.SEMI3D5-0314(R