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Vermessung von Lithographiemasken durch Scatterometrie

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Projektzeitraum

November 2008 - Oktober 2010

Leiter des Projektes

A. Rathsfeld

Mitarbeiter

T. Arnold

Kooperationspartner

Physikalisch-Technische Bundesanstalt


Förderung

Unterauftrag des BMBF-Projektes CDur32

Einleitung

Die Produktion von Computerchips mit stets kleiner werdenden Details erfordert eine immer genauere Messtechnik. Insbesondere erfordert die Entwicklung und Bewertung von photolithographischen Herstellungstechniken die präzise Vermessung von speziellen Testgeometrien, die auf den Oberflächen von Lithographiemasken und Chips erzeugt werden. Neben altbewährten Messverfahren wie der Rasterkraft- (AFM) und der Rasterelektronenmikroskopie (SEM) sind scatterometrische Verfahren vor allem deshalb interessant, weil sie einen schnellen und das Messobjekt nicht zerstörenden Zugriff versprechen. Im Gegensatz zur optischen Mikroskopie wird bei der Scatterometrie kein getreues Abbild des Gegenstandes erzeugt. Stattdessen wird ein erzeugtes Fernfeldmuster gemessen. Aus diesem werden dann die Geometriedaten mit Hilfe eines mathematischen Algorithmus sowie eines Models für die Geometrie extrahiert. Mit anderen Worten, es muss ein inverses Problem zur Rekonstruktion der Geometriedaten gelöst werden.

Projektziele

  • Simulation der Beugung: 2D- und 3D-Löser für zeitharmonische Maxwell-Gleichungen über einer biperiodischen Zelle
  • Ableitungen der Beugungseffizienzen nach den Geometrieparametern
  • Inverses Problem: Optimierung des Kleinste-Quadrate-Funktionals der Abweichungen von den gemessenen Effizienzen (Fernfeldmuster)
  • Abschätzen des Einflusses von systematischen Modellfehlern und stochastischen Unbestimmtheiten auf die Rekonstruktionsgenauigkeit

Veröffentlichungen

  • H. GROSS, A. RATHSFELD, F. SCHOLZE, M. BÄR, Profile reconstruction in extreme ultraviolet (EUV) scatterometry: Modeling and uncertainty estimates, Meas. Sci. Technol., 20 (2009) pp. 105102/1--105102/11.
  • H. GROSS, A. RATHSFELD, M. BÄR, Modelling and uncertainty estimates for numerically reconstructed profiles in scatterometry, in: Advances Mathematical & Computational Tools in Metrology & Testing VIII, F. PAVESE, M. BÄR, A.B. FORBES, J.M. LINARES, C. PERRUCHET, N.F. ZHANG, eds., vol. 78 of Series on Advances in Mathematics for Applied Sciences, World Scientific, Singapore, 2009, pp. 142--147.
  • H. GROSS, F. SCHOLZE, A. RATHSFELD, M. BÄR, Evaluation of measurement uncertainties in EUV scatterometry, in: Modeling Aspects in Optical Metrology II, H. BOSSE, B. BODERMANN, R.M. SILVER, eds., vol. 7390 of Proceedings of SPIE, SPIE, 2009, pp. 7390OT/1--7390OT/11.
  • H. GROSS, F. SCHOLZE, A. RATHSFELD, M. BÄR, Evaluation of measurement uncertainties in EUV scatterometry, in: Modeling Aspects in Optical Metrology II, H. BOSSE, B. BODERMANN, R.M. SILVER, eds., vol. 7390 of Proceedings of SPIE, SPIE, 2009, pp. 7390OT/1--7390OT/11.
  • M.-A. HENN, R. MODEL, M. BÄR, M. WURM, B. BODERMANN, A. RATHSFELD, H. GROSS, On numerical reconstructions of lithographic masks in DUV scatterometry, in: Modeling Aspects in Optical Metrology II, H. BOSSE, B. BODERMANN, R.M. SILVER, eds., vol. 7390 of Proceedings of SPIE, SPIE, 2009, pp. 7390OQ/1--7390OQ/11.
  • H. GROSS, R. MODEL, A. RATHSFELD, F. SCHOLZE, M. WURM, B. BODERMANN, M. BÄR, Modellbildung, Bestimmung der Messunsicherheit und Validierung für diskrete inverse Probleme am Beispiel der Scatterometrie, in: Sensoren und Messsysteme, 14. Fachtagung Ludwigsburg, 11./12. März 2008, vol. 2011 of VDI-Berichte, VDI, 2008, pp. 337--346.
  • R. MODEL, A. RATHSFELD, H. GROSS, M. WURM, B. BODERMANN, A scatterometry inverse problem in optical mask metrology, in: 6th International Conference on Inverse Problems in Engineering: Theory and Practice, 15--19 June 2008, Dourdan (Paris), France, vol. 135 of J. Phys.: Conf. Ser., Inst. Phys., 2008, pp. 012071/1--012071/8.
  • H. GROSS, A. RATHSFELD, Sensitivity analysis for indirect measurement in scatterometry and the reconstruction of periodic grating structures, Waves Random Complex Media, 18 (2008) pp. 129--149.
  • M. WURM, B. BODERMANN, F. SCHOLZE, CH. LAUBIS, H. GROSS, A. RATHSFELD, Untersuchung zur Eignung der EUV-Scatterometrie zur quantitativen Charakterisierung periodischer Strukturen auf Photolithographiemasken, in: Proc. of the 107th Meeting of DGaO (German Branch of the European Optical Society), June 6--10, 2006, in Weingarten, DGaO-Proceedings, 2006, pp. P74/1--P74/2.
  • H. GROSS, R. MODEL, M. BÄR, M. WURM, B. BODERMANN, A. RATHSFELD, Mathematical modelling of indirect measurements in scatterometry, Measurement, 39 (2006) pp. 782--794.

Fertigstellung: 26.Febr. 2010 von rathsfeld@wias-berlin.de
Letzte Modifikation: 10.März 2010 von arnold@wias-berlin.de
URL: http://www.wias-berlin.de/contact/staff/index.jsp?lang=0&uname=arnold