Применение метода оптической скаттерометрии для оперативного контроля геометрических параметров фоторезистивных масок

В современной микроэлектронной технологии методы контроля процессов фотолитографии имеют особое значение. В технологических процессах с проектными нормами 130 нм и менее фоторезистивные маски нередко приобретают трёхмерную форму. Традиционно применяемый метод контроля критических размеров, растровая электронная микроскопия, не всегда удовлетворяет требованиям прецизионности для контроля подобных структур вследствие разрушения ArF-фоторезиста под воздействием электронного потока. Кроме того, контроль процессов формирования элементов фоторезистивной маски должен подразумевать измерения параметров их полного трёхмерного профиля (латеральные и вертикальные размеры, угол наклона боковых стенок и т.д.). В данной работе, в качестве инструмента контроля геометрических параметров элементов фоторезистивной маски, рассматривается метод оптической скаттерометрии. Представлен сравнительный анализ результатов измерений критических размеров с результатами, полученными с помощью растровой электронной микроскопии. Показана возможность применения оптической скаттерометрии для контроля процессов фотолитографии в непрерывном производственном цикле.

1. Волоховский А. Д., Герасименко Н. Н., Петраков Д. С. Применение комбинированных оптических методов для контроля процесса травления щелевой изоляции // Известия вузов. Электроника. 2017. 22(4). 331-340. DOI: 10.214151/1561-5405-2017-22-4-331-340

2. Azuma T., Chiba K., Abe H., Motoki H., Sasaki N. Mechanism of ArF resist-pattern shrinkage in critical-dimension scanning electron microscopy measurement // Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing, Measurement, and Phenomena. 2004. 22(1). 226-230. DOI: 10.1116/1.1643055

3. Bunday B., Germer T., Vartanian V. H., Cordes A., Cepler A., Settens Ch. Gaps analysis for CD metrology beyond the 22 nm Node // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXVII. 2013. 8681. 870-898. DOI: 10.1117/12.2012472

4. Radamson, H. H., Zhu H., Wu Z., He X., Lin H., Liu J., Xiang J., Kong Z., Xiong W., Li J., Cui H., Gao J., Yang H., Du Y., Xu B., Li B., Zhao X., Yu J., Dong Y., Wang G. State of the art and future perspectives in advanced CMOS technology // Nanomaterials. 2020. 10. 8. 1555. DOI: 10.3390/nano10081555

5. Ukraintsev V. A., Baum Ch., Zhang G., Hall C. L. The role of AFM in semiconductor technology development: the 65 nm technology node and beyond // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XIX. 2005. 5752. 127-139. DOI: 10.1117/12.602758

6. Allgair J. A., Benoit D. C., Drew M. (Jr.), Hershey R. R., Litt L. C., Herrera P. P., Whitney U. K., Guevremont M., Levy A., Lakkapragada S. Implementation of spectroscopic critical dimension (SCD) (TM) for gate CD control and stepper characterization // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XV. 2001. 4344. 462-471. DOI: 10.1117/12.436771