Scatterometrie und Ellipsometrie
Abb. 1: Prinzip des neuen DUV-Scatterometers
Zur quantitativen Charakterisierung periodischer Strukturen (Gittern) werden auch nicht abbildende, optische Messverfahren verwendet. Hierbei kommen verschiedene verwandte Messmethoden wie z. B. klassische Scatterometrie, Ellipsometrie, Diffraktometrie oder Reflektometrie zum Einsatz, die sich unter dem Oberbegriff Scatterometrie zusammenfassen lassen. Neben den Strukturdimensionen (Höhe, Breite,...) können hiermit u. a. auch Querschnittsprofile oder komplexe Brechzahlen der vorhandenen Schichten und Schichtsysteme bestimmt werden.
Insbesondere zur quantitativen Strukturprofilbestimmung auf Photolithographiemasken wurde in der PTB ein neuartiges goniometrisches Scatterometer zur Messung der Lichteigenschaften Strahlungsleistung, Polarisationszustand und Ausbreitungsrichtung realisiert (Abb. 2 und 3), wobei sowohl die Messvariablen Einfallswinkel als auch Wellenlänge variiert werden können (Abb. 1). Dieses Scatterometer ist eine Kombination der oben genannten Messsysteme und bietet daher eine Vielzahl von Messmöglichkeiten.
Abb. 2: Das neue DUV-Scatterometer wurde in der PTB entworfen und gefertigt
Als Strahlungsquelle wird ein frequenzvervierfachter TiSa-Laser benutzt, dessen Fundamentalwellenlänge zwischen 772 nm und 840 nm durchgestimmt werden kann. Durch Frequenzkonversion sind damit Wellenlängen bis hinunter zu 193 nm (4. Harmonische) verfügbar. Damit sind auch at-wavelength-Messungen an aktuellen und zukünftigen Photomasken für die 193 nm Lithographie möglich. Das System ist insbesondere zur Messung von 6 Zoll Photomasken konzipiert, kann aber auch z. B. zur Charakterisierung von strukturierten Wafern, Liniengittern oder diffraktiven Optiken eingesetzt werden.
Zur Simulation der Experimente bzw. Messdaten werden verschiedene Ansätze zur rigorosen Beugungsrechnung eingesetzt.
Die Auswertung scatterometrischer Messdaten erfordert das Lösen des so genannten inversen Beugungsproblems. Hierzu wurde in Kooperation mit dem Weierstraß-Institut für angewandte Analysis und Stochastik das finite Elemente basierte Programm DIPOG zur rigorosen Beugungsrechnung um verschiedene angepasste Optimierungsroutinen erweitert.
Sowohl die Simulation der Experimente als auch die Entwicklung und Verbesserung von Auswerteverfahren erfolgt in enger Kooperation mit der PTB-Arbeitsgruppe 8.41 "Modellierung und Simulation".
Abb. 3: DUV-Scatterometer. Um sowohl Turbulenzen als auch Absorptionen des Luftsauerstoffs zu verhindern, kann die Anlage mit Stickstoff gespült werden. Das System ist zusätzlich von einer Reinraumkabine (Klasse 100) umgeben (hier nicht abgebildet).
Ansprechpartner
| Dr. Bernd Bodermann |
Matthias Wurm© Physikalisch-Technische Bundesanstalt, letzte Änderung: 2010-05-11, Webmaster Abteilung 4
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