Charakterisierung nanoskaliger Gitter mittels Spektrometrie im Extrem-Ultraviolett

Bahrenberg, Lukas Fabian; Loosen, Peter; Lemme, Max C.

doi:10.18154/RWTH-2021-03680

Charakterisierung nanoskaliger Gitter mittels Spektrometrie im Extrem-Ultraviolett = Characterization of nanoscale gratings by means of spectrometry in the extreme ultraviolet

Bahrenberg, Lukas Fabian^RWTH*

2021

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Lukas Fabian Bahrenberg

ImpressumAachen : RWTH Aachen University 2021

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2021

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Loosen, Peter (Thesis advisor)^RWTH* ; Lemme, Max C. (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2021-03-04

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2021-03680
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/817091/files/817091.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Technologie optischer Systeme (418910)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
EUV (frei) ; Halbleitermesstechnik (frei) ; Spektrometrie (frei) ; critical dimension (frei) ; kritische Abmessung (frei) ; semiconductor metrology (frei) ; spectrometry (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Diese Arbeit zeigt erstmalig die Charakterisierung nanoskaliger Gitter mit Strukturabmessungen kleiner als 100 nm durch modellgestützte Spektrometrie im extrem-ultravioletten Spektralbereich (5 nm bis 20 nm Wellenlänge). Die untersuchten Parameter der Gittergeometrie umfassen die Steghöhe, die Stegbreite, den Stegwinkel und die Stegradien. Ein Vergleich mit Spektralbereichen größerer Wellenlängen, vor allem im sichtbaren Spektralbereich, wie sie zum Stand der Technik zählen, ergibt, dass Reflexionsgrade im Extrem-Ultraviolett zum Teil mehr als eine Größenordnung sensitiver auf Veränderungen der Geometrie nanoskaliger Gitter sind. Spektrometrie im Extrem-Ultraviolett zeigt derzeitig messbare Kontraste für Veränderungen der Gittergeometrie im Subprozent-Bereich auf, was Absolutwerten von unter 1 nm und unter 1° entspricht. Im Rahmen einer experimentellen Validierung wird die Spektrometrie im Extrem-Ultraviolett zur Charakterisierung nanoskaliger Gitter in einen kompakten Messaufbau implementiert, wodurch der potentielle Einsatz für industrielle Anwendungen der Halbleitermesstechnik demonstriert wird. Mithilfe des kompakten Aufbaus wird die Geometrie eines nanoskaligen Gitters charakterisiert, indem durch rigorose elektromagnetische Modellierung Anpassungen an die gemessenen Reflexionsgrade ermittelt werden. Die Ergebnisse werden mit einer unabhängigen Charakterisierung mittels Rasterelektronenmikroskopie verglichen.

This work shows for the first time the dimensional characterization of nanoscale gratings with dimensions smaller than 100 nm by model-based spectrometry in the extreme ultraviolet spectral range (5 nm to 20 nm wavelength). The investigated grating parameters include the line height, the line width, the sidewall angle and corner radii. A comparison to longer wavelengths, especially in the visible regime, as they are used in state-of-the-art techniques, shows that the reflectance in the extreme ultraviolet in some cases is more than an order of magnitude more sensitive to variations in the geometry of nanoscale gratings. Spectrometry in the extreme ultraviolet currently exhibits measurable contrasts for dimensional variations in the sub-percent regime, equaling less than 1 nm and 1° in absolute values. In an experimental validation of the method, spectrometry in the extreme ultraviolet for the characterization of nanoscale gratings is implemented in a stand-alone setup, which demonstrates the potential employment of the method for industrial applications in semiconductor metrology. Using the stand-alone setup, the geometrical dimensions of nanoscale grating are characterized through fits to the measured reflectance obtained through rigorous electromagnetic modeling. The results are compared to an independent characterization by means of scanning electron microscopy.

OpenAccess:
PDF
(zusätzliche Dateien)