Bildgebung im kurzwelligen Spektralbereich zur Inspektion von Nanodefekten

Herbert, Stefan; Marowsky, Gerd; Loosen, Peter

doi:10.18154/RWTH-2019-02545

Bildgebung im kurzwelligen Spektralbereich zur Inspektion von Nanodefekten = Short wavelength imaging for the inspection of nanoscaled defects

Herbert, Stefan^RWTH*

2018 & 2019

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Stefan Herbert

ImpressumAachen 2018

Umfang1 Online-Ressource (v, 148 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2018

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2019

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Loosen, Peter (Thesis advisor)^RWTH* ; Marowsky, Gerd (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2018-09-20

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2019-02545
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/756547/files/756547.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Technologie optischer Systeme (418910)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Bildgebung (frei) ; defect inspection (frei) ; Defektinspektion (frei) ; EUV (frei) ; imaging (frei) ; mask blank (frei) ; Maskenblank (frei) ; microscopy (frei) ; Mikroskopie (frei) ; zone plate (frei) ; Zonenplatte (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Durch den Wechsel der Lithografiewellenlänge in der Halbleiterindustrie von 193 nm hin zu 13,5 nm entsteht ein Bedarf an Messtechnikgeräten zur Defektinspektion, welche die Wellenlänge 13,5 nm nutzen. Hierbei sind bisherige Messgeräte jeweils auf spezifische Aufgaben ausgelegt, wie das Kartographieren von Defekten, das Charakterisieren von Defekten oder das Bestimmen der Defektposition in der Tiefe der Probe. Andere Defekteigenschaften wie dessen Materialzusammensetzung sind bisher in keinem Messgerät der Wellenlänge 13,5 nm bestimmbar. Die Entwicklung eines Messgerätes, welches möglichst viele Defekteigenschaften bestimmen kann, erscheint daher industriell relevant zu sein. In dieser Arbeit wurde daher die Wechselwirkung von kurzwelliger Strahlung im Bereich um 13,5 nm mit nanoskaligen Defekten in einem Inspektionsgerät sowie die Erhöhung der Defektdetektionsempfindlichkeit untersucht. Die untersuchten Defektparameter sind die Größe, die Position in lateraler und axialer Richtung, der Defekttyp und das Defektmaterial. Hierzu wurde ein Inspektionsgerät aufgebaut und Experimente durchgeführt, um die prinzipielle Machbarkeit der Defektkartographie zu zeigen. Das Inspektionsgerät wurde außerdem derart erweitert, dass eine Bestimmung des Defektmaterials möglich gemacht werden kann. Durch eine entwickelte Methode am Inspektionsgerät konnte zusätzlich die Bestimmung des Defekttyps experimentell gezeigt und simulativ verifiziert werden. Weiterhin wurden neuartige Kameralösungen untersucht und entwickelt, die eine schnellere Defektinspektion ermöglichen können. Aus einer detaillierten Analyse des Defektstreuverhaltens im Vergleich zum Untergrundstreuverhalten der Probekonnte ein für die Defektdetektion optimiertes Inspektionsgerät konzipiert werden. Hierbei wurden eine angepasste Beleuchtung und ein optimiertes Objektiv ausgelegt, sowie die Detektionsgrenzen analysiert. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Ermittlung von zusätzlichen Defekteigenschaften in einem Inspektionsgerät möglich ist und die Defektdetektionsgrenzen von bisherigen Geräten noch nichterreicht werden. Das Konzept eines für die Defektinspektion optimierten Gerätes wurde vorgestellt und zeigt das Potential für den Bau zukünftiger, verbesserter Inspektionsgeräte.

Due to the change of the lithographic wavelength in semiconductor industry from 193 nm to 13.5 nm a need of metrology tools for defect inspection arises, which use the wavelength of 13.5 nm. Hereby current metrology tools are individually focused on specific applications, such as defect cartography, defect characterization or the determination of the defect depth position in the sample. Other defect properties such as its material composition are not determinable in one single metrology tool that uses the wavelength 13.5 nm. Therefore, the development of a metrology tool that can determine as many defect properties as possible seems industrially relevant. In this work the interaction of short wavelength radiation in the range of 13.5 nm with nano-scaled defects has been investigated in an inspection tool. Also the increase of detection sensitivity has been investigated throughout this work. The investigated defect properties were its size, its position in lateral and axial direction, its type and its material. For the investigations an inspection tool has been realized and experiments have been conducted to how the principle feasibility of defect cartography. Furthermore, the inspection tool has been extended in a way to enable the determination of the defect material. By use of a developed method for the inspection tool, the additional determination of the defect type could be experimentally shown and was simulatively verified. Also new camera solutions have been investigated and developed, which can enable a faster defect inspection. From a detailed analysis of defect scattering compared to background scattering of the sample a defect inspection tool could be designed, being optimized for defect detection. Hereby an adapted illumination and detection beam path has been designed as well as the detection limits analyzed. The results of this work show that the determination of additional defect properties in one single inspection tool is possible and that the defect detection limits are not yet met by current inspection tools. The concept of an inspection tool, being optimized for defect inspection has been presented, which shows the potential for future inspection tools.

OpenAccess:
PDF
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