Pesquisadores do Nist – Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (EUA) e da KLA Corporation, fornecedora de sistemas de inspeção e medição para semicondutores e indústrias relacionadas, melhoraram a precisão das medições de Microscópios Eletrônicos de varredura (SEM). Usados para aplicações de controle de processo na fabricação de semicondutores, os SEMs ajudam a garantir a produção de alto rendimento de chips funcionais e de alto desempenho.
Um SEM usa um feixe de elétrons focado para características de imagem tão pequenas quanto um nanômetro, tornando-o um instrumento importante para caracterizar estruturas de dispositivos semicondutores. Durante a fabricação de chips, SEMs de alta resolução são usados para muitas aplicações de inspeção e metrologia, incluindo detecção de defeitos muito pequenos, identificação e classificação de defeitos encontrados por inspetores óticos, medições de dimensões críticas de recursos de padrão, medições de sobreposição e muito mais. Essas informações ajudam os engenheiros de chips a caracterizarem e ajustarem seus processos de fabricação.
À medida que o feixe de elétrons viaja através de um SEM, ele é cuidadosamente controlado. Um ligeiro desvio do feixe de elétrons do caminho ideal ou um pequeno desalinhamento do ângulo em que o feixe atinge a superfície do chip pode distorcer a imagem SEM resultante e deturpar a estrutura do dispositivo. O Nist e a KLA melhoraram a precisão dos SEMs ao contabilizar esses desalinhamentos angulares do feixe de elétrons. O projeto de pesquisa conjunto mede a inclinação do feixe com uma precisão de menos de um miliradiano, ou cinco centésimos de grau, o que exigiu avanços na resolução angular e na validação da medição.
Um modelo de uma matriz
de tronco cônico …
A inclinação do feixe de elétrons muda as posições aparentes dos recursos do dispositivo, reduzindo a precisão das medições do SEM; o novo padrão e método de análise podem detectar o deslocamento do feixe de elétrons conforme ele varia no campo de imagem e, com esses dados, os fabricantes de SEM podem implementar calibrações e correções que melhoram a qualidade da imagem e a precisão da medição
O Nist planeja tornar o novo método padrão e analítico amplamente disponível para a indústria de fabricação de chips e para a comunidade científica por meio de publicações e eventual distribuição de matrizes frustum.
O projeto foi realizado sob um Acordo Cooperativo de Pesquisa e Desenvolvimento (CRADA). Referência: AC Madison et ai, Proc. SPIE 12496, Metrologia, Inspeção e Controle de Processo XXXVII, 1249606 (30 de abril de 2023)
https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/12496/1249606/A-total-shift-show–submilliradian-tilt-goniometry-in-scanning/10.1117/12.2673963.full
