【摘要】 扫描电子显微镜(SEM)系统是测量纳米制造中关键尺寸(CD)的主要检查和计量工具,因为它们可通过将高分辨率与高速无损成像相结合来提供最佳真实图像

扫描电子显微镜(SEM)系统是测量纳米制造中关键尺寸(CD)的主要检查和计量工具,因为它们可通过将高分辨率与高速无损成像相结合来提供最佳真实图像[1]。然而,在SEM显微照片中,来自3D样品的信息会降低到灰度值,无法轻松测量结构高度。在此基础上,为了获得结构高度或通常的表面的3D地图,使用工具和技术的组合,例如立体视觉、运动结构或立体摄影测量。在这些方法中,通过引入额外的光源、探测器和/或倾斜样品,以不同的角度照射和/或观察样品,使得特征高度被测量为横向距离,或者至少可以从投影中计算。然而,这在许多情况下是不实际甚至是不可能的,尤其是在晶圆规模的生产中。此外,最先进的商业软件包的准确性在文献中也存在争议。尽管上述构建方法已经使用了几十年,但嵌入自上而下的SEM图像中的高度信息本身并没有得到足够好的研究。

近年来的研究表明,嵌入信息的提取可以提高现有技术的效率,还可以直接从自上而下(0°倾角)的SEM图像中测量高度,这些图像已经可用于CD测量。使用蒙特卡洛模拟,研究了阶梯高度与由于暴露于不同能量的一次电子而产生的二次电子(SE)发射之间的关系。发现当在阶梯边缘上扫描时,SE信号的一部分由阶梯高度而不是阶梯边缘的几何形状确定。因此,提出了一种从上而下的SEM图像确定结构高度的方法。使用两个不同的SEM工具在三个不同的样品上演示了该方法,并使用原子力显微镜测量了样品的阶梯高度。获得的结果与蒙特卡洛模拟的结果在质量上一致。

[1] Kerim Tugrul Arat, Jens Bolten,Aernout Christiaan Zonnevylle, Pieter Kruit, Cornelis Wouter Hagen, Estimating Step Heights from Top-Down SEM Images[J]. Microscopy and Microanalysis, 2019, 25: 903-911.

 

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