基于AFM的纳米尺度线宽计量模型及其算法的研究

纳米尺度线宽的测量广泛应用于半导体制造、数据存储、微机电系统等领域。随着制造技术的进步,线宽的极限尺寸也变得越来越小,目前已经缩小至100 nm左右。在这一尺度范围内,由于样本制造技术的限制和测量仪器的影响,目前很难得到准确的测量结果。为了获得样本的真实几何尺寸信息,剔除测量方法和仪器本身对测量结果的影响,建立了一个基于AFM测量技术的线宽计量模型和相应算法。该模型将被测样本的截面轮廓用20个关键点分成5个部分共19段,用基于最小二乘的直线来拟合实际轮廓。应用该模型和算法可以分别得到单刻线轮廓拟合前后的顶部线宽b_T、b_(TF),中部线宽b_M、b_(MF),底部线宽b_B、b_(BF),左右边墙角A_L、A_R,以及高度h_。使用NanoScope Ⅲa型AFM对一个单晶硅(Si)线宽样本进行了测量,测量结果表明该模型和算法可以满足纳米尺度线宽计量的基本要求。     

基于计量学的线边缘粗糙度定义

对目前线边缘粗糙度(Line edge roughness,LER)的研究进行了分类,区分线宽变化率、线的边缘粗糙度和侧墙(边缘)粗糙度的物理本质.重新给出一个LER定义,定义LER是由加工工艺和材料本身结构引起的刻线侧墙的表面形貌微观不规则程度,并分析给出定义的合理性.给出该定义和ITRS定义间的换算关系.结合刻线的加工过程主要发生在刻线的边缘表面,且该加工过程发生于深纳米尺度,给出一种基于原子尺度的LER计量模型,在该模型中分离了材料本质粗糙度.     

基于表面形貌空间频率特征的AFM操作模式

恒力模式和恒高模式是原子力显微镜的两种主要操作模式．前一种模式通常用于成像在垂直方向变化大的表面,但仅对低空间频率表面有效．后一种模式仅对光滑表面在高分辨率高扫描速度下的成像有用．为克服这些缺点,提出了组合恒高和恒力的新操作模式．使用这个模式,表面形貌的低空间频率成分利用垂直压电扫描器及其控制信号跟踪并测量,高空间频率成分利用悬臂信号测量．然后,表面形貌图像利用组合低频和高频成分得到．仿真结果证明了这种新的操作模式具有高速和高分辨率的优点．     

半导体工业中临界尺寸线边缘粗糙度的测量

详细论述了刻线边缘粗糙度问题的产生原因,线边缘粗糙度的定义以及目前采用的测量方法和分析方法,比较了线边缘粗糙度的测量工具,并讨论了测量线边缘粗糙度的技术障碍．