散射方法測量嵌入式SiGe間隔結構

光譜靈敏度
光譜靈敏度是確定設備能否很好地測量某一給定參數的方法之一。每個(gè)波長(cháng)范圍（UV或DUV）均有一個(gè)與測量參數相關(guān)的靈敏度值，表示信噪比數值。靈敏度比率（DUV/UV）是一個(gè)定量指標，用于說(shuō)明在測量某一給定參數時(shí)，DUV光學(xué)元件比UV光學(xué)元件更敏感的程度。測量不同芯片上同一位置的光譜信息，并把它們標識出來(lái)，是一個(gè)很好的顯現光譜靈敏度的方式。

從兩片晶圓的每一片中選擇相同的中心芯片。每對晶圓的工藝條件都相同，只有淀積的厚度或間隔層過(guò)刻蝕量（影響過(guò)填充量）不同。圖4顯示了兩個(gè)芯片上不同的間隔薄膜淀積條件下的光譜疊圖比較。兩個(gè)芯片上的散射測量樣本采用TEM分析。分析表明，這兩個(gè)芯片的間隔層厚度之差為4.4nm。由于波長(cháng)在DUV范圍內的光譜有更多的差異性，DUV光學(xué)元件對NFET間隔層厚度的改變比UV光學(xué)元件更敏感。事實(shí)上，這一靈敏度的變化發(fā)生在DUV與UV的波長(cháng)躍遷處。DUV/UV的靈敏度比值為3.7，這意味著(zhù)當測量這些厚度的變化時(shí)，DUV的靈敏度是UV的3.7倍。

圖5顯示了不同淀積條件下，兩個(gè)波段對PFET間隔層厚度變化的靈敏度。TEM的分析表明間隔層厚度之差為4.6nm。DUV光學(xué)元件對厚度的變化更敏感，在DUV/UV波長(cháng)躍遷區，靈敏度開(kāi)始再次發(fā)生變化。靈敏度比率表明，對PFET間隔層厚度的變化而言，DUV的靈敏度是UV的4.8倍。

圖6顯示了兩個(gè)芯片在不同的過(guò)刻蝕量以及不同的PFET過(guò)填充量條件下的比較。晶圓組中其它芯片的TEM結果表明，這兩個(gè)芯片的過(guò)填充量差約為3nm或更少。再次證明了DUV更為敏感，其靈敏度變化大約發(fā)生在DUV與UV的波長(cháng)躍遷區，靈敏度比率為1.6。

從6枚實(shí)驗晶圓中收集短期動(dòng)態(tài)重復性（STDR）數據。分別在每枚晶圓中選擇9個(gè)芯片，并對每個(gè)芯片循環(huán)測量10次，以此來(lái)確定STDR數據。對每個(gè)芯片可進(jìn)行重復性測量，其平均值便是晶圓的STDR數據，然后再將這個(gè)平均值轉換成一個(gè)3σ值。圖7顯示了STDR的結果。結果表明，NGP間隔層測量的STDR比SCD間隔層測量的STDR約低2.5至3倍。而對于PFET過(guò)填充量，NGP的STDR較SCD約降低了2倍。

準確性
與從光譜保真度方面來(lái)評估準確性的方法不同，本實(shí)驗采用總量測不確定度(TMU)分析方法，從最終測量的參數間隔層厚度和PFET過(guò)填充量方面來(lái)評估準確性，TEM作為參考測量系統 (RMS)。對于NFET結構，對每個(gè)柵極結構的TEM 圖像上4個(gè)不同位置進(jìn)行了間隔層厚度測量，每個(gè)