МИКРОЭЛЕКТРОНИКА, 2012, том 41, № 6, с. 430-432
НАНОМЕТРОЛОГИЯ
УДК 537.533.35
ОЦЕНКА НЕЛИНЕЙНОСТИ СКАНИРОВАНИЯ НА РАСТРОВОМ ЭЛЕКТРОННОМ МИКРОСКОПЕ
© 2012 г. В. В. Альзоба1, 2, М. А. Данилова1, А. Ю. Кузин1, В. Б. Митюхляев1, А. В. Раков1,
П. А. Тодуа1, 2, М. Н. Филиппов1, 3
1 Научно-исследовательский центр по изучению свойств поверхности и вакуума
2Московский физико-технический институт 3Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской АН E-mail: fgupnicpv@mail.ru, fil@igic.ras.ru Поступила в редакцию 22.05.2012 г.
Проведена оценка нелинейности сканирования на растровом электронном микроскопе элемента нанорельефа с известной геометрической формой профиля. Измерено среднее значение шага рельефной тестовой структуры при перемещении исследуемого образца вдоль оси X (ось сканирования). В качестве показателя, характеризующего нелинейность сканирования РЭМ при указанных перемещениях образца, было выбрано относительное среднее квадратическое отклонение от среднего значения шага тестовой структуры. Экспериментально показано, что при увеличении 20k эта величина составляет 0.4%, что находится в пределах допустимой погрешности.
1. ВВЕДЕНИЕ
Растровый электронный микроскоп (РЭМ) можно использовать при измерениях линейных размеров элементов нанорельефа, имеющих значения несколько десятков нанометров, например, в процессе контроля производства современных электронных микросхем. В указанном диапазоне становится актуальной задача оценки нелинейности сканирования в пределах всего поля наблюдаемого кадра. Цель настоящей работы — экспериментальное проведение такой оценки на используемом нами РЭМ S-4800 (Hitachi).
2. УСЛОВИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
На РЭМ S-4800 (Hitachi) при энергии первичных электронов Е = 20 кэВ и рабочем отрезке 5.0 мм, получали изображение рельефной шаговой структуры (шаг 400 нм) с пятью элементами рельефа (выступами), имеющими прямоугольный профиль, технология получения которой изложена в работе [1]. Из этой структуры на используемом РЭМ фиксировались второй и третий выступы с промежутком между ними с увеличением М = х20£. Образец, расположенный на столике, последовательно перемещали вдоль оси X (ось совпадает с направлением строчной развертки). Регистрировали видеоизображения указанной пары выступов в 17-ти последовательных положениях вдоль оси X. На каждом из этих видеоизображений измеряли средний шаг исследуемой пары выступов по положению максимумов кривых видеосигнала. Измерения про-
водили каждый раз на одном и том же участке структуры. Измерение среднего шага осуществляли по видеосигналу, полученному путем усреднения видеосигналов от 20 строк. По полученным результатам строилась зависимость среднего значения шага измеряемой пары выступов от положения образца вдоль оси X, характеризующая нелинейность сканирования РЭМ в направлении этой оси.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
На рис. 1 приведены видеоизображение на РЭМ исследуемой шаговой структуры (а) и пример усредненной (просуммированной по двадцати строкам) одной из кривых видеосигнала в медленных вторичных электронах (б). На рис. 2 представлена зависимость среднего шага упомянутой пары выступов от координаты участка структуры, на котором производили измерения. Среднее арифметическое значение среднего шага для всех положений образца составило 163.6 пикселя, среднее квадратическое отклонение — 0.7 пикселя. Таким образом относительное среднее квадратическое отклонение составило 0.4%. Пределы допускаемой относительной погрешности линейных измерений в данных условиях не менее 1% [1]. Поэтому, наблюдаемая экспериментально нелинейность развертки РЭМ находится в пределах допускаемой погрешности.
Полученные нами результаты согласуются с литературными данными [2, 3].
ОЦЕНКА НЕЛИНЕЙНОСТИ СКАНИРОВАНИЯ
431
50
100
150
200
250 300 Distance, pixels
Рис. 1. РЭМ изображение (а) исследуемой шаговой структуры (шаг = 400 нм); (б) — одна из кривых видеосигнала 2-го и 3-его выступов тестовой структуры, усредненного по 20 строкам.
Шаг, px 165.5
165 164.5 164 163.5
163 162.5
0
500
1000
1500
2000 2500
Координата, рх
Рис. 2. Зависимость среднего значения шага, усредненного по 20 строкам, от координатв1 исследуемого участка на изображении.
0
432
АЛЬЗОБА и др.
Таким образом, приводимые нами результаты показывают, что на РЭМ S-4800 (Hitachi) при увеличении M = x20k отсутствует значимая нелинейность сканирования в направлении строчной развертки.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках ФЦП "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2007-2013 годы".
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Valiev K.A., Gavrilenko V.P., Zhikhrev E.N. et al. Measurements of linear dimensions of silicon nanorelief el-
ements with a near-rectangular profile by defocusing the electron probe of a scanning electron microscope // Russian Microelectronics. 2010. V. 39. № 6. Р. 394400.
2. Frase C.G., Gnieser D, Bosse H. Model-based SEM for dimensional metrology tests in semiconductor and masks industry // J. Phys. D. Appl. Phys. 2009. V. 42. № 17. Р. 188001.
3. Новиков Ю.А., Филиппов М.Н. Определение нелинейности сканирования в РЭМ. Тезисы докладов XVII Российского симпозиума по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел (РЭМ 2011), Черноголовка, 2011. C. 23.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.