掩模版专用CDSEM(Critical Dimension Scanning Electron Microscopy )是用来确认掩模版上图形的关键尺寸及质量的半导体量测设备。通过二次电子成像技术，CDSEM得到掩模版表面图形(Pattern)的图像(Image)信息，实现对图形的测量及评估。随着特征尺寸缩小化进程以及光刻技术的进步，掩模版上的图形也趋向微小化，复杂化发展。

业界用保真度(Fidelity)来反映掩模版上的图形与目标设计图形的接近程度，保真度越高，图形的质量越好。如下图所示，对简单光刻图形，一维CD值(Critical Dimension)可以反映图形的保真度。而针对复杂图形如OPC图形，用一维CD值来反映保真度则变得非常困难。因此，掩模版上图形的微小化复杂化对量测环节提出了更高的要求。

爱德万测试解决方案：

DBM有望同时满足精度和效率的量测需求

基于设计图形的二维量测技术DBM(DBM: Design-Based Metrology)，是当前最重要的解决方案之一。DBM技术对CDSEM拍摄到的SEM(Scanning Electron Microscope) 图像进行精确的轮廓提取，将图像轮廓与设计图形比对，根据比对的结果来评估图形保真度。

由于DBM技术在提取SEM图像轮廓时数据量增大，加上先进制程下掩模版上量测点的增加，业界对DBM的量测效率提出了更高的要求。爱德万测试近期推出了全新概念的DBM扩展软件，并构建了由该软件和相应的最新计算机系统组成的DBM 集群系统，使量测速度得到大幅度提升。量测工程师不仅能够进行高精度的二维量测，还可以根据实际量测需求选择相应的软件和计算机系统来提高量测效率。

DBM技术的应用场景：

EPE(Edge Placement Error)量测基本原理

如下图所示，保真度的分析包含对图形的尺寸和形状进行分析，即两者均接近设计图形时，图形保真度好。在DBM中，由CDSEM获取SEM图像的边缘(Edge)每一个像素点与对应设计图形之间存在一一对应的矢量关系。这些矢量是用来表示EPE的基本信息，称之为EPE矢量。利用EPE矢量测量可以定量地分析图形保真度。

每个图形在EPE矢量分析后得到各个像素点的EPE矢量距离数据。因此对于一个图形，EPE矢量距离数据也存在均值和标准差。在掩模图形保真度定量分析中，EPE矢量距离均值和标准差两个值反应了实际图形与目标设计图形之间图形形状和尺寸的差异。如下图所示，当图形保真度较好时，实际图形形状和尺寸与目标设计形状和尺寸的差异较小，因此EPE矢量距离均值和标准差值较小。相反，当EPE矢量距离均值和标准差值较大时，图形保真度差。

EPE矢量分析可以扩展至一个区域甚至整个掩模版，结合统计学原理，可以定量地分析不同区域保真度的差异。

EPE量测实例：

通过EPE二维量测来监测&优化制造工艺

利用EPE量测方法对保真度进行分析为复杂掩模制造工艺的改进提供了可量化分析的可能性。在以下例子中，我们通过定期监测复杂图形的EPE数值，以确认在一段时间内图形保真度是否存在奇点。图中Y方向上的数值表示图形形状的变化，数值越小，表示图形越接近设计图形，保真度越好。我们发现，在5月份该数值突然升高，在调查原因以及改进工艺后该数值不断减小。这意味着掩模质量一直在不断提高。因此，量测工程师可以使用DBM的二维量测技术，来监测掩模版的当前质量，并可以使用这些数据来改善工艺。