DE2642841B2

DE2642841B2 - Verfahren zur quantitativen Topographieauswertung von REM-Abbildungen

Info

Publication number: DE2642841B2
Application number: DE19762642841
Authority: DE
Inventors: Eduard Dipl.-Ing. Dr. 8000 Muenchen Hieke; Dietrich Dr. 8025 Unterhaching Widmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-09-23
Filing date: 1976-09-23
Publication date: 1980-04-30
Also published as: DE2642841A1; DE2642841C3

Description

1 ,
— ■ a* = a ■ cos

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur quantitativen Topographieauswertung von rasterelektronenmikroskopischen Abbildungen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die Verwendung von Rasterelektronenmikroskopen (REM) zur Analyse und zur Prozeßkontrolle elektronischer Schaltkreise ist bekannt. Anhand der hergestellten Photoaufnahmen können darauf schwierig quantitative Aussagen über die Topographie, d.h. über Strukturhöhen und Winkel gemacht werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe eine quantitative Topographieauswertung von rasterelektronenmikroskopischen Abbildungen möglich wird.

Diese Aufgabe wird durch ein wie eingangs bereits erwähntes Verfahren gelöst, das durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet ist.

Zu der Erfindung führten die folgenden Überlegungen. Die Fig. 1 zeigt das Bild eines Reliefs, das mit Hilfe des Rasterelektronenmikroskops auf dem Monitor abgebildet ist. Es lassen sich auf dem Bildschirm die in der Fig. 1 eingezeichneten Größen a* und h* abmessen. Unter Berücksichtigung der Vergrößerung V gilt:

In dieser Formel bedeutet a die tatsächliche Strecke des Reliefs in dem Rasterelektronenmikroskop und φ den aus der Fig. 2, in der das im Mikroskop befindliche Relief dargestellt ist, ersichtlichen Flankenwinkel φ des Reliefs, σ entspricht dem Neigungswinkel der Probe bzw. dem Winkel unter dem die Probe beobachtet wird. Für die zu ermittelnde tatsächliche Höbe des Reliefs gilt h = a · sin φ. Aus den obigen Formeln ergeben sich zur Berechnung der tatsächlichen Höhe des Reliefs die folgenden beiden Formeln:

sin 7

h = — · a*

V cos (7— \)

und

h - — ■ b* ■ tan 7 .

Zur Berechnung des Flankenwinkels φ des Reliefs ergibt sich aus diesen beiden Formeln die Formel b */ a* = cos φ/ cos (φ- α). Erfindungsgemäß wird nun auf jede Probe bzw. Scheibe für die eine quantitative Topographieauswertung mit Hilfe von rasterelektronenmikroskopischen Abbildungen erfolgen soll, ein Relief aufgebracht, für das die tatsächlichen Größen b und α bekannt sind. Da auch der Beobachtungswinkel a be-

r, kannt ist, können bei Kenntnis dieser drei Größen die tatsächliche Höhe und der tatsächliche Flankenwinkel eines auf derselben Probe bzw. Scheibe angeordneten Reliefs bestimmt werden. Zu diesem Zweck müssen nun lediglich die Größen a* und b* des abgebildeten zu bewertenden Reliefs in der Bildebene gemessen werden.

Zur quantitativen Ermittlung von Topographiegrößen aus elektronenmikroskopischen Abbildungen wird folgendermaßen vorgegangen. Dem Rasterelektronen-

v, mikroskop in der Bildebene entnimmt man die Größen a* und b* und bildet mit ihnen den Quotienten b*/a*. In der Fig. 3 ist die Abhängigkeit des Quotienten b*/a* von dem Flankenwinkel φ für verschiedene Beobachtungswinkel α dargestellt. Für einen ermittel-

w ten Quotienten b*la* ermittelt man den Punkt auf der Kurve, der der Neigung der Probe im Gerät bzw. dem Beobachtungswinkel entspricht. Durch Projektion dieses Wertes auf die x-Achse ergibt sich für das gezeigte Relief der gesuchte Flankenwinkel φ. Die Höhe

Vi Ii des Reliefs ergibt sich dann durch Einsetzen dieses Winkelwertes in die Formel

/i = — ·/>*· tan 7

Bei einer vorzugsweisen Ausstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die in Fig. 4 dargestellten Teststrukturen auf die zu untersuchende Scheibe bzw. Probe aufgebracht. Dabei bestehen die Teststrukturen im Prinzip aus je zwei zueinander um 90° versetzten Reliefs einer bestimmten Größe und mit definierten Abslanden <·, und c_? zueinander. Vorteilhafterweise ist durch diese Teststrukturen der Beobach-

kel α immer durch das Verhältnis von cf zu :rt Es gilt nämlich cos a = c* /c*. In der F i g. 4 Abhängigkeiten des Quotienten b*/a* von kel φ fur einen vorgegebenen Boobachtungstind der Höhe h von dem Flankenwinkel φ Mir gegebenen Winkel α und für jine vorgegebene Vergrößerung in Abhängigkeit von der Größe a*/c? dargestellt. Mit Hilfe der Kenntnis der Größen b*/a*, cflc? und a*/cf lassen sich für einen vorgegebenen Beobachtungswinkel und für eine vorgegebene Vergrößerung Strukturen quantitativ auswerten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur quantitativen Ermittlung von Topographiegrößen rasterelektronenmikroskop!- scher Abbildungen von Strukturen, die mittels homogener Prozesse erzeugt wurden, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Scheibe bzw. auf die Probe mit den quantitativ auszuwertenden Strukturen eine Teststruktur aufgebracht wird, daß die Teststruktur einen Flankenwinkel φ aufweist, wobei bei der Projektion der Flanke auf die Grundfläche der Probe in x-Richtung ein Abstand α auftritt und bei der Projektion der Flanke auf die Grundfläche der Probe in ^Richtung ein Abstand b auftritt, daß für einen vorgegebenen Neigungswinkel α der Probe und für eine vorgegebene Vergrößerung V durch Abmessen der entsprechenden Werte ti* und b* der vergrößerten Teststrukturen in der Bildebene die Höhe h und der Flankenwinkel φ der quantitativ auszuwertenden Strukturen bestimmt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die quantitativ auszuwertende Scheibe bzw. Probe Teststrukturen aufgebracht werden, die zwei um einen Absatnd c\ in der x-Richtung gegeneinander versetzte Trapezoide und zwei um den Absatnd c₂ in dery-Richtung gegeneinander versetzte Trapezoide aufweisen, wobei sich aus dem Verhältnis c, zu c₂ der Beobachtungswinkel a jo ergibt.

In dieser Formel entspricht b der tatsächlichen Strecke des im Rasterelektronenmikroskop befindlichen Reliefs. Für die Strecke a* gilt: