Comparison of SEM and AFM performances for LER reference metrology
Comparison of SEM and AFM performances for LER reference metrology
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LER 参考计量的 SEM 和 AFM 性能比较
DOI：
10.1117/12.2551468
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Gonda Satoshi
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kizu Ryosuke;Misumi Ichiko;Hirai Akiko;Gonda Satoshi
纳米级线图案的线边缘粗糙度（LER）测量是半导体器件检测中的计量挑战。传统的扫描电子显微镜（SEM），一种经典的LER测量技术，是一种顶视（2D）计量，不能准确地测量3D结构。对于LER测量，SEM测量产生3D侧壁粗糙度的单线边缘轮廓，尽管线边缘轮廓在3D侧壁中的每个高度处不同。在这项研究中，我们使用原子力显微镜（AFM）与尖端倾斜技术来测量三维侧壁粗糙度，作为LER参考计量。通过SEM和AFM测量的线图案的相同位置进行比较，以评估SEM的性能。AFM测量的线边缘轮廓比SEM测量的线边缘轮廓具有更低的噪声。利用功率谱密度（PSD）、高度-高度相关函数（HHCF）和自相关函数对测得的线边缘轮廓进行了分析。结果表明，以AFM测量结果为参考值，SEM测量结果高估了标准差（σ）和相关长度（τ），低估了粗糙度指数（α）。
Line edge roughness (LER) measurement of a nanoscale line pattern is a metrology challenge in the inspection of semiconductor devices. Conventional scanning electron microscopy (SEM), a classical LER measurement technique, is a top-view (2D) metrology and incapable of accurately measuring 3D structures. For LER measurements, SEM measurement generates a single line edge profile for the 3D sidewall roughness, although the line edge profile differs at each height in the 3D sidewall. In this study, we used atomic force microscopy (AFM) with the tip-tilting technique to measure the 3D sidewall roughness, as an LER reference metrology. An identical location of a line pattern measured by SEM and AFM was compared to evaluate the SEM’s performance. The line edge profile from the AFM measurement exhibited lower noise than that from SEM. The measured line edge profiles were analyzed using the power spectral density (PSD), height-height correlation function (HHCF), and autocorrelation function. The results demonstrate that the standard deviation (σ) and correlation length (ξ) are overestimated while the roughness exponent (α) is underestimated by SEM, considering the AFM results as reference values.
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DOI：
10.1117/12.599981
发表时间：
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通讯作者：
B. Bunday
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通讯作者：
Y. Mii