散射儀

使用光學的辦法來測量光刻膠圖形的線寬等幾何尺寸的儀器稱為散射儀。散射儀（scattermetry）的工作原理是：一束光入射在晶圓表面，晶圓表面的光刻膠圖形對入射光產生散射和衍射，這些含有表面結構信息的光被探測儀接收。對探測儀器接收的信號做分析，得到晶圓表面光刻膠圖形的三維尺寸。

基本介紹

• 中文名：散射儀
• 外文名：Scattermetry
• 用途：測量光刻膠圖形的線寬等幾何尺寸

由於散射儀是使用光學的辦法來測量光刻膠圖形的線寬等幾何尺寸，因此，又被稱為光學CD測量。使用散射儀來測量光刻膠圖形線寬的努力早在21世紀初期就開始，但是，一直到28nm技術節點以後才開始受到廣泛的關注，這是因為CD-SEM測量導致的光刻膠損失效應在28nm以下再也不能忽略了，而且，光學CD測量還能提供圖形的三維信息。

散射儀的結構如圖1所示。一束波段的偏振光垂直入射在晶圓表面，在晶圓表面圖形發生衍射，0級衍射束TE和TM分量被探測器接收。這種入射光垂直於樣品表面的系統被稱為垂直入射線寬測量系統。也可以使用非垂直入射的設計，但是垂直入射的設計使得設備更加緊湊。使用耦合波分析方法對接收到的測量信號進行回歸分析，可以獲得晶圓上圖形的三維輪廓。各散射儀供應商都提供專用的分析軟體包。在使用這些專用的軟體時，必須首先建立測量和數據分析模型。可以獲得的光刻膠圖形三維信息包括：光刻膠圖形高度h，頂部的線寬CDtop，腰部的線寬CDmid，底部的線寬CDbottom，和側壁的角度SWA，如圖2所示。刻蝕後的圖形包含多層不同的材料，可以建立更複雜的模型，把每一層的厚度、線寬和SWA擬合出來。散射儀具有速度快、無損傷的優點，但測量結果的精度與測量模型的準確性有關。

圖1 垂直入射散射儀結構示意圖

圖2 散射儀測量的光刻膠圖形的三維形貌