DFG-Projekt OS 111/50-1

Weißlicht-Müller-Matrix Fourier-Scatterometrie für die modellbasierte Charakterisierung komplexer Nanostrukturen

Der Trend der Halbleiterindustrie hin zu immer kleineren und komplexeren Strukturen stellt die Prozesskontrolle vor große Herausforderungen. Aufgrund der schnellen und zerstörungsfreien Prüfung zählt die modellbasierte Scatterometrie als optische Messmethode zu den wichtigsten Standardverfahren. Die Strukturparameter werden aufgrund der Bauteilgrößen im Nanometerbereich nicht aus einer direkten Abbildung, sondern indirekt aus einem Vergleich zwischen Messung und Simulation gewonnen.

Komplexe Strukturen bedingen jedoch große Parameterräume und erschweren die Rekonstruktion durch mangelnde Sensitivitäten und hohe Kreuzkorrelationen. Im Rahmen eines DFG-Projektes wurde die sogenannte Weißlicht-Müller-Matrix Fourier-Scatterometrie als neuartige Messmethode vorgeschlagen und untersucht. Sie kombiniert die bewährten Techniken der Fourier-Mikroskopie, Fourier-Spektroskopie und Müller-Polarimetrie in einem Apparat und ermöglicht so die Vermessung der winkel- und wellenlängenaufgelösten Müller-Matrix der Probe. Auf der Basis einer rigorosen Simulationsstudie konnte gezeigt werden, dass der hohe Informationsgehalt der Messung die Eindeutigkeit der Rekonstruktion erheblich verbessert. Erste Messergebnisse demonstrieren zusätzlich die praktische Umsetzbarkeit des Sensorkonzepts.

Oben wird die schematische Darstellung des Sensors für die Weißlicht-Müller-Matrix Fourier-Scatterometrie gezeigt. Die Messung wird in der Fourier-Ebene durchgeführt, wo unterschiedliche Ausbreitungsrichtungen räumlich aufgelöst vorliegen. Mittels Fourier-Spektroskopie werden die Wellenlängen der breitbandigen Beleuchtung separiert und neben der Intensitäts- auch Phaseninformation gewonnen. Eine zusätzliche Polarisationsmodulation ermöglicht schließlich die Berechnung der winkel- und wellenlängenaufgelösten reellwertigen Müller-Matrix.

Auf der linken Seite sind REM-Aufnahmen verschiedener Silizium-Liniengitter im Querschnitt zu sehen. (a) zeigt eine 150 nm Gitterperiode, (b) 116 nm, (c) 96 nm, wobei der Maßstab bei allen Bildern identisch ist. Die in Rot eingezeichneten Profilkanten veranschaulichen die Ergebnisse der modellbasierten Rekonstruktionen und stimmen gut mit den tatsächlichen Profilen überein.

Publikationen:

  1. L. Gödecke, K. Frenner und W. Osten, „White-light Mueller matrix Fourier scatterometry for the characterization of nanostructures with large parameter spaces“, Proc. SPIE 11325, 113250V (2020).

Gefördert durch:

DFG

Verantwortliche

Dieses Bild zeigt  Maria Laura Gödecke
M.Sc.

Maria Laura Gödecke

Wissenschaftliche Mitarbeiterin

Zum Seitenanfang