Исследование и разработка комплекса неразрушающих методик контроля трехмерного профиля элементов наноразмерных ИС тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Нелюбин Илья Вадимович

• Нелюбин Илья Вадимович
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Нелюбин Илья Вадимович

Введение

Глава 1. Анализ методов технологического контроля процессов производства изделий с наноразмерными топологическими нормами

1.1 Особенности конструкции элементов и структур наноразмерных интегральных схем

1.1.1 Технологические процессы формирования затворного узла полевых транзисторов

1.1.2 Процессы формирования многослойных структур

1.1.3 Особенности профиля элементов фоторезистивных масок

1.2 Обзор методов контроля критических размеров структур и элементов наноразмерных интегральных схем

1.2.1 Электронная микроскопия

1.2.2 Просвечивающая электронная микроскопия

1.2.3 Атомно-силовая микроскопия

1.2.4 Оптическая скаттерометрия

1.2.5 Анализ малоуглового рентгеновского рассеяния

1.2.6 Сравненительный анализ методов контроля критических размеров

Выводы к главе

Глава 2. Исследование влияния электронного пучка на размеры элементов фоторезистивных масок

2.1 Эффект «сужения» линии фоторезиста

2.2 Подготовка образцов и методика измерений

2.3 Эксперимент

2.4 Анализ и обсуждение результатов

Выводы к главе

Глава 3. Практическая реализация метода оптической скаттерометрии

3.1 Восстановление пространственного профиля исследуемой структуры

3.2 Описание процесса решения прямой задачи

3.3 Описание процесса решения обратной задачи

3.4 Особенности измерительного оборудования

3.5 Обобщенная методика измерений

Выводы к главе

Глава 4. Разработка методик контроля трехмерных профилей элементов топологии ИС

на разных этапах технологического маршрута

4.1 Контроль геометрических параметров затворного узла МОП-транзистора

4.2 Контроль геометрических размеров фоторезистивных масок

4.3 Контроль геометрических параметров канавок травления щелевой изоляции

Выводы к главе

Заключение

Список сокращений

Список литературы

Благодарности

Приложение. Акт о внедрении результатов диссертационной работы

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка комплекса неразрушающих методик контроля трехмерного профиля элементов наноразмерных ИС»

Актуальность работы

Развитие технологии производства изделий микро- и наноэлектроники характеризуется непрерывным уменьшением топологических размеров, а также увеличением степени интеграции полупроводниковых приборов на кремниевой пластине. Непрерывная миниатюризация приборов и компонентов сопровождается модернизацией ключевых технологических процессов, внедрением новых материалов, реализацией новых типов транзисторных структур. Эти обстоятельства необходимо учитывать не только при формировании технологического цикла изготовления изделий, но и при построении систем контроля технологических процессов [1].

Кроме того, при переходе в область суб-100 нм размеров многие элементы и структуры интегральных схем (ИС) конструктивно приобретают высокое аспектное соотношение (соотношение вертикальных размеров к горизонтальным) [2-7]. Также намечается переход к новым способам (в т.ч. вертикальной) интеграции приборов на пластине. Становится очевидным, что важнейшей особенностью для систем контроля технологических процессов становится возможность измерения не только латеральных, но и вертикальных размеров структур.

Традиционно в качестве инструмента контроля критических размеров структур после операций фотолитографии и травления в производственном цикле применяется метод растровой электронной микроскопии (РЭМ). Межоперационный контроль на автоматизированном РЭМ (CD-SEM) применяется в основном для измерений планарных структур при измерениях «сверху-вниз». Кроме того, для некоторых материалов РЭМ характеризуется разрушающим воздействием, в частности для химически-усиленных фоторезистов, применяющихся в технологиях с проектными нормами менее 250 нм. Для измерений вертикальных размеров используется РЭМ поперечного сечения и просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ), для которых необходима предварительная подготовка образца и зачастую разрушение пластины с готовыми изделиями. В связи с этим, контроль вертикальных размеров характеризуется малым объемом выборки. Еще одним методом измерения вертикальных размеров, а также шероховатости границ раздела, является атомно-силовая микроскопия (АСМ), для которой характерны более низкие быстродействие и воспроизводимость полученных

результатов (в сравнении с РЭМ). Несмотря на то, что данные методы разработаны достаточно давно и для каждого из них существует коммерчески доступное оборудование, обладающее высокой точностью, эти методы все же не всегда пригодны для использования в качестве систем контроля трехмерных профилей изготавливаемых структур в производственном цикле. В мировой практике в настоящее время продолжается активный поиск и разработка подходов к построению измерительных систем, удовлетворяющих требованиям, необходимыми для потокового контроля: высокая точность и воспроизводимость результата, оперативность, высокая степень автоматизации, неразрушающий характер воздействия на образец [8-10].

В связи с этим, разработка неразрушающих методик контроля геометрических параметров профиля элементов и структур наноразмерных ИС является актуальной задачей, способствующей развитию технологий микроэлектронной промышленности России, снижению себестоимости выпускаемой продукции, а также увеличению процента выхода годных изделий.

Цель диссертационной работы

Целью настоящей работы является разработка неразрушающих методик контроля геометрических параметров трехмерного профиля элементов топологии ИС с высоким аспектным соотношением, применимых в режиме непрерывного производственного цикла.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

1) Анализ конструктивных особенностей элементов и структур, формируемых в ходе технологического маршрута изготовления наноразмерных ИС, а также особенностей технологических процессов формирования подобных структур;

2) Анализ существующих методов контроля критических размеров элементов топологии ИС и выявление ограничивающих факторов по их использованию для контроля полного трехмерного профиля элементов;

3) Исследование особенностей РЭМ-диагностики для измерений геометрических параметров химически-усиленных фоторезистивных масок. Оценка изменения критических размеров линий фоторезистивной маски под действием различных факторов, определяющих условия измерений;

4) Разработка методов технологического контроля геометрических параметров полного профиля структур и элементов интегральных схем (в том числе, с аспектным соотношением более единицы), а также обоснование их применимости в режиме непрерывного производственного цикла на разных этапах технологического маршрута;

5) Апробация/внедрение разработанных методов технологического контроля в маршрут (технологический цикл) производства изделий микроэлектроники.

Научная новизна

1) Установлены зависимости изменения критических размеров фоторезистивных масок от режимов измерений РЭМ. Для исследуемых КгБ-фоторезистов максимальное изменение ширины линии составляет 6% от исходной величины и наблюдается при дозе экспозиции 400 пКл/см2 (при ускоряющем напряжении 600 В);

2) Показано, что максимальная величина уменьшения размеров элементов КгБ-фоторезистивной маски практически не зависит как от ее геометрических параметров (толщины фоторезиста, ширины), так и от структурных (вязкости);

3) Установлено, что оптические свойства пленок поликремния с шероховатой границей раздела, формируемой в результате процессов травления затвора и диэлектрических спейсеров МОП-транзистора, с высокой достоверностью моделируются с использованием аппроксимации эффективной среды Бруггемана (ВЕМА);

4) Предложены и апробированы дисперсионно-геометрические модели элементов интегральных схем с аспектным соотношением от 1 до 3.5 (в частности, фоторезистивных масок с различным периодом линий, структур травления щелевой изоляции, затворного узла МОП-транзистора), необходимых при реализации системы оперативного контроля трехмерного профиля данных элементов с помощью оптической скаттерометрии.

Практическая значимость

1) Разработанные и апробированные методики контроля геометрических размеров элементов топологии интегральных схем позволили усовершенствовать технологические процессы формирования элементов наноразмерных интегральных схем

(фотолитографии и плазмохимического травления) за счет возможности контроля полного профиля таких элементов и структур;

2) Методика контроля профиля структур фоторезистивных масок позволила исключить эффект сужения ширины линии фоторезиста, наблюдаемого в РЭМ измерениях при воздействии электронного пучка, а также позволила повысить точность получаемых результатов измерений с одновременным улучшением воспроизводимости (по меньшей мере на 10 %);

3) Разработанная методика контроля профиля затворного узла МОП-транзисторов позволила увеличить воспроизводимость результатов измерений на 20% (в сравнении с CD-SEM). Кроме того, методика позволяет повысить эффективность контроля некоторых электрических характеристик транзистора на более ранних этапах технологического маршрута;

4) Разработанная методика контроля геометрических параметров структур щелевой изоляции привела к повышению оперативности получения результата контроля благодаря тому, что обеспечила возможность проведения одновременного неразрушающего контроля ширины канавки и её глубины. Это позволило заменить контроль на РЭМ, АСМ или профилометре одной контрольной операцией (оптической скаттерометрией), а также проводить данный контроль на номинальном размере ширины канавки травления;

5) Предложенная корректирующая методика контроля критических размеров элементов химически усиленных фоторезистивных масок с аспектным соотношением от 2 до 3.5 с использованием РЭМ позволила повысить достоверность результатов измерений ширины линии (за счет минимизации эффекта «сужения» фоторезиста);

6) Комплекс разработанных методик контроля полного профиля высокоаспектных элементов ИС позволил повысить управляемость технологических процессов производства ООО «НМ-Тех» технологии 250-130 нм, что привело к снижению себестоимости продукции, повышению надежности изготавливаемых изделий и, в конечном итоге, увеличению выхода годных изделий. Методики внедрены в технологический цикл, о чем имеется соответствующий акт внедрения.

Основные результаты, выносимые на защиту:

1) Зависимость изменения размера ширины фоторезистивной маски, изготовленной на основе KrF-фоторезиста, от дозы экспозиции электронным пучком имеет экспоненциально-убывающий характер. При ширине линии <300 нм максимальное уменьшение ширины элемента фоторезистивной маски, изготавливаемой в процессах производства изделий в рамках технологии 250 нм и менее, при воздействии электронного пучка составляет 7-10 % от исходной величины;

2) Неразрушающая методика оперативного контроля геометрических параметров (ширины линии, толщины, угла наклона боковой стенки) фоторезистивной маски, использующая технику оптической скаттерометрии;

3) Неразрушающая методика контроля геометрических параметров затворного узла МОП-транзистора (толщины затвора, ширины затвора по верху и по низу, ширины пристенков по низу, угла наклона боковой стенки затвора);

4) Неразрушающая методика межоперационного контроля геометрических параметров канавок травления щелевой изоляции (раздельной глубины канавки для разных материалов, ширины канавки, угла наклона области травления).

Личный вклад автора

В рамках данной работы все результаты исследований получены автором лично, либо при его непосредственном участии в соавторстве с другими исследователями. Основная часть материалов опубликованных статей по теме исследования подготовлена автором лично.

Апробация работы

Основные положения и выводы диссертационной работы докладывались на всероссийских и международных конференциях, совещаниях и семинарах. Всего сделано 10 докладов, среди которых выступления на:

- IEEE XXII Международной конференции молодых специалистов в области электронных приборов и материалов «EDM» (Горный Алтай, с. Катунь, 2021);

- 29-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2022» (Москва, Зеленоград, 2022);

- 25-й Всероссийской молодежная научной конференции «Актуальные проблемы физической и функциональной электроники» (Ульяновск, 2022);

- 30-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2023» (Москва, Зеленоград,

2023);

- 9-я научная конференция «ЭКБ и электронные модули» (форум «Микроэлектроника», Сочи, 2023);

- 26-й Всероссийской молодежная научной конференции «Актуальные проблемы физической и функциональной электроники» (Ульяновск, 2023);

- IEEE XXV Международной конференции молодых специалистов в области электронных приборов и материалов «EDM» (Республика Алтай, 2024);

л и т-\ и и и и 1

- 31-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2024» (Москва, Зеленоград,

2024);

- 10-я научная конференция «ЭКБ и электронные модули» (форум «Микроэлектроника», Сочи, 2024);

- Школа молодых ученых в рамках Российского форума «Микроэлектроника» (Сочи, 2024).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 работ, из них 2 статьи, индексируемые в Scopus и Web of Science, 2 статьи в журналах, входящих в перечень рецензируемых изданий ВАК Минобрнауки РФ, 2 статьи, индексируемые RSCI, а также 6 тезисов докладов на конференциях.

Содержание и объем диссертационной работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и одного приложения. Объем диссертационной работы составляет 119 страниц, 69 рисунков и 15 таблиц. Список литературы включает 134 наименования.

Глава 1. Анализ методов технологического контроля процессов производства изделий с наноразмерными топологическими нормами

1.1 Особенности конструкции элементов и структур наноразмерных

интегральных схем

Развитие технологии микроэлектроники идет по пути увеличения степени интеграции полупроводниковых приборов на кремниевой пластине, увеличения производительности интегральных схем (ИС), а также снижения энергопотребления и стоимости готовых изделий. При этом происходит эволюционное развитие транзисторной (главным образом КМОП) технологии на основе кремния в сторону дальнейшей миниатюризации приборов. Такое развитие заключается в модернизации ключевых технологических процессов изготовления интегральных схем: технологии металлизации ИС, формирования межслойной изоляции на основе Low-K диэлектриков (с пониженной диэлектрической проницаемостью), формировании металлического затвора в стеке с High-K диэлектриком (с высокой диэлектрической проницаемостью), стресс-инженерии канала транзистора и других процессов [11, 12].

Усложнение технологических процессов кремниевой технологии сопровождается также изменениями в конструкции полупроводниковых приборов. Некоторые элементы и структуры в процессе изготовления переходят от двухмерной (планарной) формы к трехмерной (объемной). Наиболее яркий пример - FinFET-транзисторы, затвор которых имеют четко выраженную трехмерную форму (от англ. Fin - «плавник») [2]. Отметим, что в данном случае обозначение «трехмерный» применимо именно в конструктивном смысле, т.е. когда вертикальные размеры структуры сопоставимы с размерами по горизонтали (поскольку физически все структуры планарной технологии также являются трехмерными).

В данном разделе первой главы представлено описание современных полупроводниковых приборов и структур, форма которых приобретает ярко выраженную трехмерную форму (высокое аспектное соотношение).

1.1.1 Технологические процессы формирования затворного узла

полевых транзисторов

Изготовление полупроводниковых приборов на протяжении более 50 лет происходило с помощью диффузионно-планарной кремниевой технологии. При этом приборы и структуры располагались в приповерхностной области кремниевой пластины, и их латеральные (т.е. горизонтальные) размеры были намного больше, чем размеры по вертикали. Однако, с развитием технологических процессов формирования элементов ИС и увеличением степени интеграции приборов на пластине, конструктивные особенности приборов постепенно менялись. Изменения в конструкции МОП-транзистора при уменьшении технологических норм отражены на рисунках 1.1 и 1.2.

Опишем краткий технологический маршрут формирования транзисторов, изготавливаемых по технологиям 250-130 нм [11, 13]:

• формирование мелкощелевой изоляции (STI, shallow trench isolation);

• ионное легирование р-карманов;

• осаждение подзатворного диэлектрика (SÍO2);

• формирование поликремниевого затвора (PolySi gate);

• ионное легирование затвора;

• формирование первого (оксидного) пристенка (т.н. спейсера; SiO2 spacer);

• ионное легирование Halo, LDD-областей и их термический отжиг;

• формирование второго (нитридного) пристенка (Si3N4 spacer);

• ионное легирование сток-истоковых областей и их термический отжиг;

• напыление кобальта для формирования контактного слоя (силицида кобальта, silicide) к областям сток-исток с последующим отжигом;

• формирование межслойной изоляции, контактных окон, металлических шин и переходных окон с использованием вольфрама и алюминия;

• формирование контактных площадок, пассивация, вскрытие контактных окон.

LDD (light doped drain) области представляют собой тонкие слаболегированные

области, которые уменьшают геометрические эффекты короткого канала и в то же время не приводят к существенному увеличению сопротивлений стока-истока. Поскольку LDD области вблизи канала уменьшают пороговое напряжение транзистора,

Рисунок 1.1 - Конструкция МОП-транзистора, изготовленного при технологических

нормах 1 мкм (слева) и при 130 нм (справа)

Рисунок 1.2 - РЭМ-изображение МОП-транзистора со спейсерами (Spacers), слоем, создающим механические напряжения (Stress liner) и длиной канала 32 нм [11]

вводится также дополнительное легирование, с помощью которого создается тонкий p+ слой в виде «ореола» (halo), окружающее LDD область. Ореольное легирование снижает DIBL (drain induced barrier lowering) эффекты, уменьшает подпороговые утечки и вероятность смыкания обедненных областей стока и истока [14].

Для создания указанных выше областей легирования, а также для боковой диэлектрической изоляции затвора и областей сток-истока, необходимо формирование спейсера (одного или двух). В качестве материала спейсера может использоваться оксид кремния, нитрид или поликристаллический кремний. При создании спейсеров предъявляются повышенные требования к технологическим процессам: высокая равномерность по толщине, конформность осаждения, селективность плазмохимических процессов травления слоев., осажденных слоев спейсера [13]. Размеры спейсеров,

формируемых перед процессами ионной имплантации, определяют границы всех р-п переходов областей легирования. Таким образом, размер (ширина) спейсеров определяет множество параметров транзистора: пороговое напряжение, ток насыщения, емкость сток-затвор, токи утечки и другие [13]. В связи с этим возникает необходимость контроля геометрии спейсеров.

С точки зрения геометрии приборов, с уменьшением проектных норм возрастает аспектное соотношение для некоторых структур, в т.ч. для затворного узла МОП-транзистора. Известно, что в КМОП-технологии уровня 130 нм соотношение толщины затвора к его длине перешагнуло пороговое значение (единицу). При такой структуре затвора существенную роль также начинает играть угол наклона стенки затвора, а также его пристенков. Если в технологическом процессе наклон боковой стенки изменился на 1 градус, это может вызвать изменения наблюдаемых критических размеров (при измерениях по низу и по верху) более чем на 10% (рисунок 1.3). Такое изменение может выходить за рамки допустимых отклонений процесса и, соответственно, приводить к снижению выхода годных изделий, поэтому его нужно контролировать [15]. Стоит отметить, что аспектное соотношение транзисторных структур неуклонно растет с развитием технологий и модернизацией конструкции транзисторных структур (рисунок 1.4).

Рисунок 1.3 - Изменение угла наклона боковой стенки и соответствующие изменения

наблюдаемых размеров структуры

Аспектное соотношение (H:L)

-3,0 / "2,5

Уровень 250 130 65

технологии, нм

Рисунок 1.4 - Аспектное соотношение (отношение высоты Н к длине Ь) затвора МОП-транзистора (отношение ширины к толщине) для разных уровней технологии

С переходом в область суб-100 нм технологии конструкция транзисторов еще более усложняется. Появляются новые методы формирования различных узлов приборов, вводятся новые материалы, внедряются новые методы формирования различных функциональных слоев. Внедрение данных технологических приемов позволило продолжить развитие технологии, а также привело к усовершенствованию конструкции МОП-транзисторов. Разрабатываются конструкции FinFET (Fin Field Effect Transistor, транзистор с «плавниковым» затвором), GAAFET (Gate-all-around, транзистор с «опоясывающим» затвором), CFET (Complementary, двухуровневый комплементарный транзистор) и другие (рисунок 1.5). В транзисторе FinFET канал окружен затвором с трех сторон, а в GAAFET - со всех четырех. Это значительно повышает эффективность управления током в канале транзистора [16].

Planar FinFET Gate-Д11-Around

Рисунок 1.5 - Структура планарного транзистора (слева), FinFET (в центре)

и GAAFET (справа) [16]

В настоящее время ведутся разработки технологий со сверхмалыми проектными нормами (3 нм и менее). Для таких технологий предлагаются новые методы интеграции транзисторов на кремниевой подложке (рисунок 1.6).

Рисунок 1.6 -Развитие конструкции и методов интеграции МОП-транзисторов [17]

Вертикальные размеры подобных структур зачастую значительно превышают их латеральные размеры. Для качественного изготовления подобных структур необходимо контролировать их геометрические размеры в горизонтальной и вертикальной плоскостях. При этом количество геометрических параметров, подлежащих контролю в процессе изготовления транзисторов, постоянно возрастает.

1.1.2 Процессы формирования многослойных структур

В качестве яркого примера трехмерных элементов ИС можно привести структуру ячеек памяти. Архитектура ячеек довольно разнообразна и специфична для разных производителей устройств памяти. В большинстве случаев ячейки памяти представляют собой многослойные структуры (например, чередующихся слоев кремния и оксида кремния) в виде стеков каналов транзисторов или затворов [6, 7, 18- 20]. Структуры могут

содержать 4, 8, 16 или более периодов (уровней) чередующихся слоев Si/SiO2 (рисунок 1.7) или слоев SiO2/Si3NVSiO2 («SONOS» структуры: polysilicon-oxide-nitrideoxide-polysilicon, рисунок 1.8). Такие структуры изготавливаются с помощью многократных последовательных процессов осаждения, а также плазмохимического травления щелевой изоляции (STI, shallow trench isolation).

Рисунок 1.7 - Архитектура ячейки ЗБ-ЫАКБ памяти (слева) и структура слоев по вертикали с указанием контролируемых геометрических параметров (справа) [4]

Рисунок 1.8 - ПЭМ-изображения в поперечном сечении фрагмента SONOS памяти [21]

Структуры 3D-памяти порождают множество проблем для систем контроля критических размеров из-за их высокого аспектного соотношения. В процессе изготовления таких структур должен контролироваться размер канавки травления по нижнему основанию (CDbot), по которому можно судить о наличии полимерных остатков после процесса травления на дне канавки. Кроме того, необходимо контролировать размер основания по верху (CDtop), по середине (CDmid), угол наклона боковой стенки (SWA, sidewall angle), глубину канавки (h), а также радиусы закругления оснований (itop и tfoot).

1.1.3 Особенности профиля элементов фоторезистивных масок

Известно, что элементы фоторезистивных масок, сформированных после этапа проявления, также имеют высокое аспектное соотношение. Толщина осаждаемого слоя фоторезиста может составлять несколько тысяч ангстрем (сотни нанометров), в то время как размер линии менее ста нанометров (в зависимости от уровня технологии). Кроме того, профиль формируемых фоторезистивных масок зачастую не является равномерным и может характеризоваться некоторыми особенностями:

• Наличием шероховатости боковой или верхней границы раздела (рисунок 1.9);

• Наличием паразитных дефектов контура фотомаски (рисунок 1.10).

Стоит отметить, что качество изготавливаемой фоторезистивной маски является одним из ключевых факторов, влияющих на качество последующих технологических операций и, следовательно, на надежность сформированных приборов и устройств. Задача систем контроля процессов фотолитографии состоит в корректном определении критических размеров (ширины) линий проявленного фоторезиста по верху и по низу, а также в определении угла наклона боковой стенки. Кроме того, возрастает потребность в контроле вышеупомянутых особенностей профиля сформированных структур. Известно, что в технологиях 130 или 90 нм некоторые дефекты контура могут не влиять на качество фоторезистивной маски, поскольку они еще не вносят существенный вклад в изменение её критических размеров и профиля в целом [22]. Однако при уменьшении проектных норм влияние данных дефектов возрастает.

SU8000 3.0kV 2.5mm x150k LAO{UL) 10/18/2010 ' ' 300nm

Рисунок 1.9 - РЭМ-изображение линии фоторезистивной маски шириной 100 нм

с шероховатостью боковой стенки [23]

а б в г д

Рисунок 1.10 - Профиль формируемой фоторезистивной маски: (а) - идеальный профиль; (б) - «footing», закругление снизу; (в) - «T-topping», уширение сверху; (г) - «top loss», потеря толщины сверху; (д) - «undercut», нижний боковой подтрав [24]

Таким образом, в первой части главы 1 показано, что конструкция полупроводниковых приборов и элементов наноразмерных интегральных схем при переходе в область суб-100 нм переходит от планарной формы к трехмерной форме (с высоким аспектным отношением высоты элемента к его длине). Яркими примерами подобных элементов являются затворный узел транзистора, ячейки памяти и структуры травления, фоторезистивные маски и др. В связи с этим, становится очевидным, что необходимо контролировать размеры изготавливаемых структур не только в латеральной плоскости, но и проводить контроль полного трехмерного профиля.

1.2 Обзор методов контроля критических размеров структур и элементов наноразмерных интегральных схем

Чтобы обеспечить эффективное развитие и сопровождение технологии, а также высокий процент выхода годных изделий, в первую очередь должны быть реализованы подходящие метрологические (измерительные) системы контроля технологических процессов [8]. В процессе производства интегральных схем (ИС) все средства контроля включены в систему межоперационного контроля технологических процессов, который подразумевает организацию контрольных измерений на всех этапах технологического

(U U С» U \

после каждой проведенной технологической операции или группы операций) и направлен на выявление дефектов, отклонений толщин и линейных размеров, и прочих несовершенств. С точки зрения организации процесса контроля, измерительные методики должны отвечать следующими требованиям:

• высокая точность и воспроизводимость результатов измерений;

• высокая степень достоверности результата;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Нелюбин Илья Вадимович, 2026 год

Список литературы

1. Волоховский, А.Д. Исследование и разработка системы характеризации процессов формирование наноразмерных элементов интегральных схем: дис. ... канд. техн. наук: 05.27.01 / Волоховский Алесандр Дмитриевич. - М., 2017. - 120 с.

2. Pham, D. FinFET device junction formation challenges / D. Pham, L. Larson, J.W. Yang // 2006 International Workshop on Junction Technology. - IEEE, 2006. - P. 73-77.

3. Borghello, G. Ionizing radiation damage in 65 nm CMOS technology: Influence of geometry, bias and temperature at ultra-high doses / G. Borghello, E. Lerario, F. Faccio et al. // Microelectronics Reliability. - 2021. - Vol. 116. - P. 114016.

4. Bunday, B. Gaps analysis for CD metrology beyond the 22nm node / B. Bunday, T.A. Germer, V. Vartanian et al. // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXVII. - SPIE, 2013. - Vol. 8681. - P. 870-898.

5. Antonelli, G.A. Optical critical dimension metrology in memory and logic [Электронный ресурс] / G.A. Antonelli, N. Keller // Int. Conf. Front. of Characterization and Metrol. for Nanoelectron (FCMN). - 2019. URL: https://www.researchgate.net/profile/George-Antonelli/publication/378797749_Optical_Critical_Dimension_Metrology_in_Memory_and_ Logic/links/65 ea05 dcb7819b433be4f570/0ptical-Critical-Dimension-Metrology-in-Memory-and-Logic.pdf (дата обращения: 01.12.2025).

6. Zhang, W. Metrology challenges in 3D NAND flash technical development and manufacturing / W. Zhang, J. Xu, S. Wang et al. //J. Microelectron. Manuf. - 2019. - Vol. 3, N°. 1. - P. 1-8.

7. Arceo, A. Use of TSOM for sub-11nm node pattern defect detection and HAR features / A. Arceo, B. Bunday, R. Attota // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXVII. - SPIE, 2013. - Vol. 8681. - P. 652-661.

8. Bunday, B. Metrology capabilities and needs for 7nm and 5nm logic nodes / B. Bunday, E. Solecky, A. Vaid et al. // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXXI. - SPIE, 2017. - Vol. 10145. - P. 102-142.

9. Saonwani, M. Impact of process variability on universal gates / M. Saonwani, G. Khanna, R. Chandel // 2012 IEEE International Conference on Signal Processing, Computing and Control. - IEEE, 2012. - P. 1-6.

10. Vaid, A. Holistic metrology approach: hybrid metrology utilizing scatterometry, critical dimension-atomic force microscope and critical dimension-scanning electron microscope / A. Vaid, B.B. Yan, Y.T. Jiang et al. // Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS. - 2011. - Vol.10, № 4. P. 043016.

11. Radamson, H. CMOS past, present and future / H.H. Radamson, J. Luo, E. Simoen, C. Zhao. - Woodhead Publishing, 2018. - 278 p.

12. Jacob, A.P. Scaling challenges for advanced CMOS devices / A.P. Jacob, R. Xie, M.G. Sung et al. // International Journal of High Speed Electronics and Systems. - 2017. - Vol. 26. - №. 01n02. - P. 1740001.

13. Красников, Г.Я. Конструктивно-технологические особенности субмикронных МОП транзисторов / Г.Я. Красников. - Москва: Техносфера, 2011.- 800 c.

14. Зебрев, Г.И. Физические основы кремниевой наноэлектроники / Г.И. Зебрев. - Москва: Бином. Лаборатория знаний, 2011. - 240 с.

15. Ukraintsev, V.A. The role of AFM in semiconductor technology development: the 65 nm technology node and beyond / V.A. Ukraintsev, C. Baum, G. Zhang et al. // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XIX. - SPIE, 2005. - Vol. 5752. - P. 127139.

16. Duan, H. From MOSFET to FinFET to GAAFET: The evolution, challenges, and future prospects / H. Duan // Appl. Comput. Eng. - 2024. - Vol. 50. - P. 113-120.

17. Zhang, Q. New structure transistors for advanced technology node CMOS ICs / Q. Zhang, Y. Zhang, Y. Luo et al. //National Science Review. - 2024. - Vol. 11, №2.3. - P. nwae008.

18. Lee, G.H. et al. Architecture and process integration overview of 3D NAND flash technologies / G.H. Lee, S. Hwang, J. Yu et al. // Applied Sciences. - 2021. - Vol. 11, №. 15. -P. 6703.

19. Oh, Y.T. Impact of etch angles on cell characteristics in 3D NAND flash memory / Y.T. Oh, K.B. Kim, S.H. Shin et al. // Microelectronics Journal. - 2018. - Vol. 79. - P. 1-6.

20. Shen, M. Progress report on high aspect ratio patterning for memory devices / M. Shen, T. Lill, J. Hoang et al. // Japanese Journal of Applied Physics. - 2023. - Vol. 62, №. SI. -P. SI0801.

21. Lue, H.T. A highly scalable 8-layer 3D vertical-gate (VG) TFT NAND flash using junction-free buried channel BE-SONOS device / H.T. Lue, T.H. Hsu, Y.H. Hsiao et al. // 2010 Symposium on VLSI Technology. - IEEE, 2010. - P. 131-132.

22. Lu, C. Utilize AIMS simulation to estimate profile side-wall angle / C. Lu, C.H. Lin et al. // Photomask Technology 2006. - SPIE, 2006. - Vol. 6349. - P. 1208-1217.

23. Pret, A.V. 2D and 3D photoresist line roughness characterization / A.V. Pret, E. Kunnen, R. Gronheid et al. // Microelectronic engineering. - 2013. - Vol. 110. - P. 100-107.

24. Samy, A.N. Role of 3D photo-resist simulation for advanced technology nodes / A.N. Samy, R. Seltman, F. Kahlenberg et al. // Optical Microlithography XXVI. - SPIE, 2013.

- Vol. 8683. - P. 458-466.

25. Герасименко, Н.Н. Особенности контроля технологий кремниевых наноструктур / Н.Н. Герасименко, А.Д. Волоховский, О.А. Запорожан // Наноиндустрия.

- 2017. - Т.76, №5. - С. 36-49.

26. Heilmann, R.K. Dimensional metrology for nanometre-scale science and engineering: towards sub-nanometre accurate encoders / R.K. Heilmann, C.G. Chen, P.T. Konkola et al. // Nanotechnology. - 2004. - Vol. 15, №. 10. - P. S504.

27. Mahendrakar, S. Optical metrology solutions for 10nm films process control challenges / S. Mahendrakar, A. Vaid, S. Seipp et al. // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXX. - SPIE, 2016. - Vol. 9778. - P. 333-346.

28. Ukraintsev, V.A. Review of reference metrology for nanotechnology: significance, challenges, and solutions / V.A. Ukraintsev, G.W. Banke // Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS. - 2012. - Vol. 11, № 1. - P. 011010.

29. Dai, G. Development of a 3D-AFM for true 3D measurements of nanostructures / G. Dai, D. Huser, H. Wolff et al. // Measurement science and technology. - 2011. - Vol. 22, №. 9. - P. 094009.

30. Нелюбин, И.В. Особенности контроля трехмерного профиля элементов и структур наноразмерных ИС. Обзор / И.В. Нелюбин. М.Г Путря // Известия высших учебных заведений. Электроника. - 2023. - Т. 28, №. 3. - С. 298-325.

31. Кузин, А.Ю. Методы и средства измерений линейных размеров в нанометровом диапазоне / А.Ю. Кузин, В.Н. Марютин, В.В. Календин // Микросистемная техника. - 2001. - №. 4. - С. 3-3.

32. Филимонова, Н.И. Методы исследования микроэлектронных и наноэлектронных материалов и структур: сканирующая зондовая микроскопия. Часть I: учебное пособие /Н.И. Филимонова, Б.Б. Кольцов. - Новосибирск: НГТУ. - 2013. - 134 с.

33. Власов, А.И. Электронная микроскопия / А.И. Власов, К.А. Елсуков, И.А. Косопалов. - Москва: МГТУ им. Баумана. - 2011. - 168 с.

34. CD-SEM - What is a critical dimension SEM. URL: https://www.hitachi-hightech.com/global/en/knowledge/semiconductor/room/manufacturing/cd-sem.html (дата обращения: 01.12.2025).

35. Breton, M. A. Resist shrink characterization methodology for more accurate CD metrology / M.A. Brenton, L. Petrillo, J. Church // Metrology, Inspection, and Process Control XXXVI. - SPIE, 2022. - P. PC120530C.

36. Bunday, B. Time-dependent electron-beam-induced photoresist shrinkage effects / B. Bunday, A. Cordes, C. Hartig et al. // Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS. - 2012. - Vol. 11, №. 2. - P. 023007-023007.

37. Babin, S. et al. Experiment and simulation of charging effects in SEM / S. Babin, S. Borisov, Y. Miyano et al. // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXII. - SPIE, 2008. - Vol. 6922. - P. 461-467.

38. Макушин, М.В. Скаттерометрия и перспективные полупроводниковые технологии / М.В. Макушин // Электроника: Наука, технология, бизнес. - 2021. - №. 6. -С. 44-53.

39. Ito W. Novel three dimensional (3D) CD-SEM profile measurements /W. Ito, B. Bunday, S. Harada et al. // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXVIII. - SPIE, 2014. - Vol. 9050. - P. 85-93.

40. Eytan, G. Amplitude and spatial frequency characterization of line-edge roughness using CD-SEM / G. Eytan, O. Dror, L. Ithier et al. // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XVI. - SPIE, 2002. - Vol. 4689. - P. 347-355.

41. Новиков, Ю. А. Измерения на РЭМ размеров рельефных структур в технологическом процессе производства микросхем / Ю.А. Новиков, М.Н. Филиппов // Микроэлектроника. - 2023. - Т. 52. - №. 2. - С. 87-95.

42. Гавриленко В. Тест-объекты с прямоугольным и трапециевидным профилями рельефа для растровой электронной и атомно-силовой микроскопии / В. Гавриленко, Ю. Новиков, А. Раков, П. Тодуа //Наноиндустрия. - 2008. - №. 4. - С. 24.

43. Новиков, Ю.А. Проблемы РЭМ-измерений размеров субмикронных элементов рельефа поверхности твердого тела. 2. Новая концепция РЭМ метрологии / Ю.А. Новиков, А.В. Раков // Микроэлектроника. - 1996. - Т. 25. - №. 6. - С. 426-435.

44. Тодуа, П.А. Метрологическое обеспечение измерений длины в микрометровом и нанометровом диапазонах и их внедрение в микроэлектронику и нанотехнологию: часть II / П.А. Тодуа, В.А. Быков, Ч.П. Волк и др. // Микросистемная техника. - 2004. - №. 2. - С. 24-39.

45. Тодуа, П.А. Метрологическое обеспечение измерений длины в микрометровом и нанометровом диапазонах и их внедрение в микроэлектронику и нанотехнологию: часть III / П.А. Тодуа, В.А. Быков, Ч.П. Волк и др. // Микросистемная техника. - 2004. - №. 3. - С. 25-32.

46. Новиков, Ю.А. Линейная мера микрометрового и нанометрового диапазонов для растровой электронной и атомно-силовой микроскопии / Ю.А. Новиков, Ю.В. Озерин, Ю.И. Плотников и др. // Труды ИОФАН. - 2006. - Т. 62. - С. 36-76.

47. Новиков, Ю.А. Калибровка растрового электронного микроскопа. 1. Выбор параметров РЭМ / Ю.А. Новиков // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2021. - №. 5. - С. 102-112.

48. Nasu, O. New CD-SEM system for 100-nm node process/ O. Nasu, K. Sasada, M. Ikeda et al. // Hitachi Review. - 2002. - Vol. 51, №. 4. - P. 125.

49. Monahan K. M. et al. A systems approach to gate CD control: metrology, throughput, and OEE / K.M Monahan, C. MacNaughton, W. Ng et al. // 1997 IEEE International Symposium on Semiconductor Manufacturing Conference Proceedings (Cat. No. 97CH36023). - IEEE, 1997. - P. B53-B57.

50. Orji, N.G. Metrology for the next generation of semiconductor devices / N.G. Orji, M. Badaroglu, B.M. Barnes et al. // Nature electronics. - 2018. - Vol. 1, No. 10. - P. 532-547.

51. Kenslea, A. et al. CD-TEM: Characterizing impact of TEM sample preparation on CD metrology / A. Kenslea, C. Hakala, Z. Zhong // 2018 29th Annual SEMI Advanced Semiconductor Manufacturing Conference (ASMC). - IEEE, 2018. - P. 324-327.

52. Tan, H. Advanced industrial S/TEM automation and metrology: Boundary of precision / H. Tan, W. Weng, R. Rai et al. // 2018 29th Annual SEMI Advanced Semiconductor Manufacturing Conference (ASMC). - IEEE, 2018. - P. 131-135.

53. Strauss, M. Automated TEM metrology characterization of Si devices / M. Strauss, A. Genc, G. Dutrow // 2012 SEMI Advanced Semiconductor Manufacturing Conference. -IEEE, 2012. - P. 88-90.

54. Binnig, G. Atomic force microscope / G. Binnig, C.F. Quate C. Gerber // Physical review letters. - 1986. - Vol. 56, № 9. - P. 930.

55. Parfenov, V.A. Atomic-forced microscopy and its application in science technology and restoration / V.A. Parfenov, I.A. Yudin // Proceedings of ETU "LETI". - 2015. - №. 9. - P. 61.

56. Trenkler T. et al. Improved etch and CMP process control using in-line AFM / T. Trenkler, T. Kraiss, U. Mantz et al. // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XVIII. - SPIE, 2004. - Vol. 5375. - P. 486-493.

57. Трапашко, Г.А. Калибровка установок измерений размеров элементов микроэлектронных структур / Г.А. Трапашко // Наука и техника. - 2012. - № 4. - С.22-30.

58. Быков, В.А. Микромеханика для сканирующей зондовой микроскопии и нанотехнологии / В.А. Быков // Микросистемная техника. - 2000. - №. 1. - С. 7-7.

59. Kado, H.A novel ZnO whisker tip for atomic force microscopy / H. Kado, K. Yokoyama, T. Tohda // Ultramicroscopy. - 1992. - Vol. 42. - P. 1659-1663.

60. Kado, H. Observation of contact holes by atomic force microscopy with a ZnO whisker tip / H. Kado, S. Yamamoto, K. Yokoyama // Journal of applied physics. - 1993. - Vol. 74, №. 7. - P. 4354-4356.

61. Kanth, S.K. Advancement in fabrication of carbon nanotube tip for atomic force microscope using multi-axis nanomanipulator in scanning electron microscope / S.K. Kanth, A. Sharma, B.C. Park // Nanotechnology. - 2022. - Vol. 33, №. 17. - P. 175703.

62. Foucher, J. Introduction of next-generation 3D AFM for advanced process control / J. Foucher, R. Therese, Y. Lee // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXVII. - SPIE, 2013. - Vol. 8681. - P. 45-52.

63. Liu, H.C. Recent CD AFM probe developments for sub-45 nm technology nodes / H.C Liu, J.R. Osborne, G.A. Dahlen // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXII. - SPIE, 2008. - Vol. 6922. - P. 874-880.

64. Chen, X. Optical scatterometry for nanostructure metrology / X. Chen, S. Liu., W. Gao // Metrology, Precision Manufacturing. - Springer Nature, 2019. - P. 1-37.

65. Thony, P. Review of CD measurement and scatterometry / P. Thony, D. Herisson, D. Henry et al. // AIP Conference Proceedings. - American Institute of Physics, 2003. - Vol. 683, №. 1. - P. 381-388.

66. Diebold, A. Handbook of Silicon Semiconductor Metrology / A. Diebold // New York: CRC press, 2001. - 686 p.

67. Асмус, В.В. Космический мониторинг ледяных полей Арктики и Антарктики / В.В. Асмус, В.А. Кровотынцев, В.П. Пяткин // Интерэкспо Гео-Сибирь. - 2010. - Т. 1, №. 3. - С. 153-160.

68. Бушуев, А.В. и др. Спутниковые методы определения характеристик ледяного покрова морей / А.В. Бушуев, И.А. Бычкова, А.В. Григорьев и др. // Санкт-Петербург: Арктический и антарктический научно-исследовательский институт. - 2011. - 240 с.

69. Монзикова, A.K, Кудрявцев В.Н., Шапрон Б. Восстановление приводного давления по данным спутниковых скаттерометрических измерений: тестирование на измерениях в Финском заливе / А.К. Монзикова, В.Н. Кудрявцев, Б. Шапрон // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2016. - Т. 13, №. 6. - С. 86-98.

70. Allgair, J.A. Implementation of spectroscopic critical dimension (SCD) (TM) for gate CD control and stepper characterization / J.A Allgair, D.C. Benoit, M. Drew et al. // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XV. - SPIE, 2001. - Vol. 4344. - P. 462-471.

71. Волоховский, А.Д., Нелюбин И.В., Горностай-Польский В.С. Особенности организации процесса контроля толщин металлических пленок в производственном цикле / А.Д. Волоховский, И.В. Нелюбин, В.С. Горностай-Польский // Наноиндустрия. -2023. - Т. 17, № 10s (128). - С. 11-20.

72. Chen, X. Nondestructive analysis of lithographic patterns with natural line edge roughness from Mueller matrix ellipsometric data / X. Chen, Y. Shi, H. Jiang // Applied Surface Science. - 2016. - Vol. 388. - P. 524-530.

73. Lin, C.H. Fast and accurate scatterometry metrology method for STI CMP step height process evaluation / C.H Lin, C. Huang, C.L. Hsu // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXVI. - SPIE, 2012. - Vol. 8324. - P. 680-687.

74. Charley, A.L. High speed optical metrology solution for after etch process monitoring and control / A.L Charley, P. Leray, W. Pypen // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXVIII. - SPIE, 2014. - Vol. 9050. - P. 414-422.

75. Dasari, P. Metrology characterization of spacer double patterning by scatterometry / P. Dasari, J. Li, J. Hu et al. // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXV. - SPIE, 2011. - Vol. 7971. - P. 333-344.

76. Schmidt, D. Advanced EUV resist characterization using scatterometry and machine learning / D. Schmidt, K. Petrillo, M. Breton // 2021 32nd Annual SEMI Advanced Semiconductor Manufacturing Conference (ASMC). - IEEE, 2021. - P. 1-4.

77. Kodadi, M. Real time scatterometry for profile control during resist trimming process / M. Kodadi, S. Soulan, M. Besacier et al. // Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing, Measurement, and Phenomena. -2009. - Vol. 27, № 6. - P. 3232-3237.

78. Raymond, C. Multiparameter grating metrology using optical scatterometry / C.J. Raymond, M.R. Murnane, S.L. Prins // Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing, Measurement, and Phenomena. - 1997.

- Vol. 15, № 2. - P. 361-368.

79. Buckner, B.D. Deep-ultraviolet scatterometry for nanoparticle detection / B.D. Buckner, E.D. Hirleman // Process Control and Diagnostics. - SPIE, 2000. - Vol. 4182. - P. 231-241.

80. Ito, Y. Characterization of cross-sectional profile of resist L/S and hole pattern using CD-SAXS / Y. Ito, A. Higuchi, K. Omote // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXX. - SPIE, 2016. - Vol. 9778. - P. 207-214.

81. Симонова, Н.Б. Исследование квантовых точек CdSe/CdS в растворах и гелях методом малоуглового рентгеновского рассеяния / Н.Б. Симонова, Ф.В. Тузиков, Р.Н. Храмов и др. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования.

- 2011. - №. 2. - С. 27-34.

82. Jones, R.L. Pattern fidelity in nanoimprinted films using CD-SAXS / R.L. Jones, C.L. Soles, E.K. Lin et al. // Emerging Lithographic Technologies IX. - SPIE, 2005. - Vol. 5751.

- P. 415-422.

83. Vaid, A. A holistic metrology approach: hybrid metrology utilizing scatterometry, CD-AFM, and CD-SEM / A. Vaid, B.B. Yan, Y.T. Jiang et al. // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXV. - SPIE, 2011. - Vol. 7971. - P. 21-40.

84. Foucher, J. The CD metrology perspectives and future trends / J. Foucher, E. Pargon, M. Martin et al. // Lithography Asia 2008. - SPIE, 2008. - Vol. 7140. - P. 88-100.

85. Bunday, B. Characterization of CD-SEM metrology for iArF photoresist materials / B. Bunday, A. Cordes, N.G. Orji // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXII. - SPIE, 2008. - Vol. 6922. - P. 468-484.

86. Bunday, B. SEM metrology for advanced lithographies / B. Bunday, J. Allgair, B.J. Rice // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXI. - SPIE, 2007. - Vol. 6518. - P. 798-809.

87. Habermas, A. 193-nm CD shrinkage under SEM: modeling the mechanism / A. Habermas, D. Hong, M.F. Ross et al. // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XVI. - SPIE, 2002. - Vol. 4689. - P. 92-101.

88. Jung, W. Tracing optimized condition for electron beam metrology of EUV photoresist pattern using low-landing energy / W. Jung, J.H. Cho, S.H. Lim et al. // Metrology, Inspection, and Process Control XXXVII. - SPIE, 2023. - Vol. 12496. - P. 903-915.

89. Lim, G.S. The importance of less damaged and surface sensitive metrology to identify true EUV process monitoring / G.S. Lim, E.K. Jang, B.G. Choi et al. //Metrology, Inspection, and Process Control XXXVIII. - SPIE, 2024. - Vol. 12955. - P. 292-308.

90. Wu, C.H.J. Investigation on the mechanism of the 193-nm resist linewidth reduction during the SEM measurement / C.H.J. Wu, W.S. Huang, K.R. Chen // Advances in Resist Technology and Processing XVIII. - SPIE, 2001. - Vol. 4345. - P. 190-199.

91. Bunday, B. Static and dynamic photoresist shrinkage effects in EUV photoresists / B. Bunday, C. Montgomery, W. Montgomery // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXVI. - SPIE, 2012. - Vol. 8324. - P. 468-483.

92. Bunday, B. Electron-beam induced photoresist shrinkage influence on 2D profiles / B. Bunday, A. Cordes, J. Allgair // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXIV. - SPIE, 2010. - Vol. 7638. - P. 541-561.

93. Bunday, B. Experimental validation of 2D profile photoresist shrinkage model / B. Bunday, A. Cordes, A. Self // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXV. - SPIE, 2011. - Vol. 7971. - P. 268-288.

94. Su, B. 193 nm Photo-resist shrinkage after electron beam exposure / B. Su, G. Eytan, A.R. Romano // Metrology, Inspection and process control for microlithography XV. -Proceedings of SPIE, 2001. - Vol.4344. - P. 695-706.

95. Akerman, L. Investigation of possible ArF resist slimming mechanisms / L. Akerman, G. Eytan, R. Uchida // Journal of Microlithography Microfabrication and Microsystems. - SPIE, 2006. - Vol.5. - P. 0430051-0430055.

96. Martens, P.M. Modification of 193-nm (ArF) photoresists by electron beam stabilization / P.M. Martens, S. Yamamoto, K. Edamatsu // Advances in Resist Technology and Processing XVIII. - SPIE, 2001. - Vol. 4345. - P. 138-149.

97. Ferri, J.E. 193-nm resist: ultralow voltage CD-SEM performance for sub-130-nm contact hole process / J.E. Ferri, M. Vieira, M. Reybrouck et al. //Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XVII. - SPIE, 2003. - Vol. 5038. - P. 608-617.

98. Sundaram, G. Low-impact resist metrology: the use of ultralow voltage for high-accuracy performance / G. Sundaram, N.T. Sullivan, T. Mai et al. //Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XVIII. - SPIE, 2004. - Vol. 5375. - P. 675-685.

99. Sundaram, G. Minimizing the impact of image acquisition on CD-SEM LER/LWR measurements / G. Sundaram, B.H. Lee, T. Mai // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XIX. - SPIE, 2005. - Vol. 5752. - P. 1277-1282.

100. Sullivan, N.T. Electron beam metrology of 193-nm resists at ultralow voltage / N.T. Sullivan, R. Dixson, B.D. Bunday // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XVII. - SPIE, 2003. - Vol. 5038. - P. 483-492.

101. Sugie, M. High repeatability and low shrinkage solution using CD-SEM for EUV resist / M. Sugie, T. Kameda, S. Mizutani. // Metrology, Inspection, and Process Control XXXVII. - SPIE, 2023. - Vol. 12496. - P. 310-318.

102. Radamson, H.H. State of the art and future perspectives in advanced CMOS technology / HH Radamson, H Zhu, Z Wu et al. // Nanomaterials. - 2020. - Vol. 10. - №. 8. -P. 1555.

103. Nelyubin, I.V. Study of the Electron Beam Effect on Critical Sizes of Photoresistive Mask Elements in SEM Measurements / I.V. Nelyubin, Y.A. Rudometov, A.D. Volokhovskiy, M.G. Putrya // 2024 IEEE 25th International Conference of Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM). - IEEE, 2024. - P. 180-184.

104. Hitachi CD-SEM. URL: https://www.hitachihightech.com/global/ en/news/nr20211213.html (дата обращения: 01.12.2025).

105. Kudo, T. CD changes of 193-nm resists during SEM measurement / T. Kudo, J.B. Bae, R.R. Dammel // Advances in Resist Technology and Processing XVIII. - SPIE, 2001. -Vol. 4345. - P. 179-189.

106. Швец, В.А. Эллипсометрия-прецизионный метод контроля тонкопленочных структур с субнанометровым разрешением / В.А. Швец, Е.В. Спесивцев, С.В. Рыхлицкий и др. // Российские нанотехнологии. - 2009. - Т. 4, №. 3-4. - С. 106.

107. Chen, X. Modeling and simulation of through-focus images for dimensional analysis of nanoscale structures / X. Chen, S. Liu, C. Zhang et al. // Sixth International Symposium on Precision Engineering Measurements and Instrumentation. - SPIE, 2010. - Vol. 7544. - P. 1628-1636.

108. Moharam, M.G. Formulation for stable and efficient implementation of the rigorous coupled-wave analysis of binary gratings / M.G. Moharam, E.B. Grann, D.A. Pommet // Journal of the Optical Society of America A. - 1995. - Vol. 12. - №. 5. - P. 1068-1076.

109. Moharam, M.G. Stable implementation of the rigorous coupled-wave analysis for surface-relief gratings: enhanced transmittance matrix approach / M.G Moharam, D.A. Pommet, E.B. Gran et al. // Journal of the Optical Society of America A. - 1995. - Vol. 12. - №. 5. - P. 1077-1086.

110. Грейсух, Г.И. Минимизация суммарной глубины внутренних пилообразных рельефов двухслойной рельефно-фазовой дифракционной микроструктуры / Г.И. Грейсух, В.А. Данилов, С.А. Степанов и др. // Оптика и спектроскопия. - 2018. - Т. 124, №. 1. - С. 100-104.

111. Антонов, А. И. Подходы к алгоритмизации строгого метода связанных волн / А.И. Антонов, Л.А. Васин, Г.И. Грейсух. // Компьютерная оптика. - 2019. - Т. 43. - №. 2. - С. 209-219.

112. Свиташева, С.Н. Влияние выбора минимизируемого функционала на точность интерпретации измерений / СН. Свиташева //Марчуковские научные чтения-2017. - 2017. - С. 782-788.

113. Карташов, Д.А. и др. Эффективность генетического алгоритма при анализе данных рентгеновской рефлектометрии / Д.А. Карташов, Н.Н. Герасименко, Н.А. Медетов и др. // Известия высших учебных заведений. Электроника. - 2010. - №. 3 (83). - С. 74-78.

114. Polgar, O. Comparison of algorithms used for evaluation of ellipsometric measurements random search, genetic algorithms, simulated annealing and hill climbing graph-searches / O. Polgar, M. Fried, T. Lohne et al. // Surface Science. - 2000. - Vol. 457. - №. 1-2. - P. 157-177.

115. Гладков, Л. А. Генетические алгоритмы / Л.А. Гладков, В.В, Курейчик, В.М. Курейчик. - Москва: Физико-математическая литература. - 2010. - 336 с.

116. KLA-Tencor Metrology. URL: https://www. https://www.kla.com/archer-spectrashape-metrology (дата обращения: 01.12.2025).

117. Nelyubin, I.V. Development of the Dispersion-Geometric Model of MOSFET's Gate Structures for Production In-line Control by Means of Optical Scatterometry / I.V. Nelyubin, A.D. Volokhovskiy, A.D. Pavlova // 2021 IEEE 22nd International Conference of Young Professionals in Electron Devices and Materials (EDM). - IEEE, 2021. - P. 3-7.

118. Нелюбин, И.В. Применение метода оптической скаттерометрии для оперативного контроля геометрических параметров фоторезистивных масок / И.В. Нелюбин, А.Д. Волоховский, М.Г. Путря // Вестник Новгородского государственного университета им. Ярослава Мудрого. - 2023. - №. 1 (130). - С. 80-87.

119. Нелюбин, И.В. Разработка методики контроля геометрических параметров различных фоторезистивных масок методом оптической скаттерометрии / И.В. Нелюбин, А.Д. Волоховский, М.Г. Путря // Наноиндустрия. - 2023. Т.17, №10s (128). - С.2-10.

120. Ogura, S. A half micron MOSFET using double implanted LDD / S. Ogura, C.F. Codella, N. Rovedo // 1982 international electron devices meeting. - IEEE, 1982. - P. 718-721.

121. Wang, C.H., Chen, M.L. Method for forming LDD CMOS using double spacers and large-tilt-angle ion implantation. U.S. Patent, № 5 827 747 (October 1998).

122. Vachellerie, V. Gate spacer width monitoring study with scatterometry based on spectroscopic ellipsometry / V. Vachellerie, S. Kremer, A. Elazami // AIP Conference Proceedings. - American Institute of Physics, 2005. - Vol. 788., №. 1. - P. 411-420.

123. Palik, E. D. Handbook of optical constants of solids / E.D. Palik // Academic press, 1998. - Vol. 3. - 2008 p.

124. Библиотека оптических свойств материалов «Optical Data from Sopra SA». URL: http://www.sspectra.com/sopra.html (дата обращения: 01.10.2025).

125. Bruggeman, D.A.G. The calculation of various physical constants of heterogeneous substances. I. The dielectric constants and conductivities of mixtures composed of isotropic substances / D.A.G. Bruggeman //Annals of Physics.- 1935.- Vol. 416.- P.636-791.

126. Hoobler, R.J. Optical critical dimension (OCD) measurements for profile monitoring and control: applications for mask inspection and fabrication /R.J. Hoobler, E. Apak // 23rd Annual Symposium on Photomask Technology. - SPIE, 2003.- Vol. 5256. - P.638-645.

127. Synowicki, R. A. Refractive-index measurements of photoresist and antireflective coatings with variable angle spectroscopic ellipsometry / R.A. Synowicki, J.N. Hilfiker, R.R. Dammel // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XII. - SPIE, 1998.

- Vol. 3332. - P. 384-390.

128. Volkovich, R. Photoresist qualification using scatterometry CD / R. Volkovich, Y. Avrahamov, G. Cohen // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXVI. - SPIE, 2012. - Vol. 8324. - P. 995-1003.

129. Gross, H. Impact of line edge and line width roughness on diffraction intensities in scatterometry / H. Gross, M.A. Henn //Optical Systems Design 2012. - SPIE, 2012. - Vol. 8550. - P. 990-1001.

130. Boher, P. Optical Fourier transform scatterometry for LER and LWR metrology / P. Boher, J. Petit, T. Leroux // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XIX. - SPIE, 2005. - Vol. 5752. - P. 192-203.

131. Schuster, T. Influence of line edge roughness (LER) on angular resolved and on spectroscopic scatterometry/ T Schuster, S Rafler, K Frenner // Ninth International Symposium on Laser Metrology. - SPIE, 2008. - Vol. 7155. - P. 298-309.

132. Yaakobovitz, B. Line edge roughness detection using deep UV light scatterometry / B. Yaakobovitz, Y. Cohen, Y. Tsur // Microelectronic Engineering. - 2007. - Vol. 84. - №. 4.

- P. 619-625.

133. Raymond, C. J. et al. Scatterometry for shallow trench isolation (STI) process metrology / C.J. Raymond, M.E. Littau, R.J. Markle // Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XV. - SPIE, 2001. - Т. 4344. - С. 716-725.

134. Волоховский, А.Д. Применение комбинированных оптических методов для контроля процесса травления щелевой изоляции / А.Д. Волоховский, Н.Н. Герасименко, Д.С. Петраков // Известия высших учебных заведений. Электроника. - 2017. - Т. 22. - №. 4. - С. 331-340.

Благодарности

Автор выражает глубокую благодарность всем, кто принял участие в подготовке, представлении, защите и обсуждении настоящей диссертации.

Выражаю искреннюю признательность и благодарность моему научному руководителю Путре Михаилу Георгиевичу за наставничество, ценные советы и неоценимую помощь на всех этапах выполнения диссертации.

Отдельно хотел бы выразить благодарность в адрес председателя диссертационного совета и ученого секретаря диссертационного совета за предоставленную возможность защититься в данном диссертационном совете.

Искренне благодарен официальным оппонентам за высококвалифицированные отзывы и ценные замечания, которые позволили выявить недостатки и глубже понять значение выполненной работы, а также за общую положительную оценку диссертации. Выражаю глубокую признательность ведущей организации - АО «Российские космические системы», и ее коллективу, за внимание, оказанное моей работе.

Также благодарю сотрудников компании «НМ-Тех» за помощь в обсуждении экспериментальных результатов и обсуждении разработанных методик измерений: Волоховского Александра Дмитриевича, Смирнова Алексея Александровича, Вороненкова Владислава Валерьевича.

Приложение. Акт о внедрении результатов диссертационной работы

УТВЕРЖДАЮ

Исполнительный директор

ООО «НМ-Тех»

¿фапкин С.Ф.

2025 г.

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы Нелюбина И.В.

Настоящим актом подтверждается, что научные и практические результаты, полученные в кандидатской диссертации Нелюбина И.В. «Исследование и разработка комплекса неразрушаюших методик контроля трехмерного профиля элементов наноразмерных ИС» внедрены в технологический маршрут производства изделий КМОП на кремниевых пластинах диаметром 200 мм, а именно:

1) Методика контроля геометрических параметров фоторезистивных масок с использованием метода оптической скаттерометрии;

2) Модифицированная методика контроля критических размеров элементов фотор сз и сти в н ы х масок с использованием автоматизированного растрового электронного микроскопа, учитывающая эффект сужения ширины линии фоторезиста;

3) Методика контроля профиля затворного узла МОП-транзистора с использованием оптической скаттерометрии;

4) Методика контроля геометрических размеров канавок щелевой изоляции с использованием оптической скаттерометрии

Разработанные Нелюбимым И.В. методики контроля технологических процессов позволили решить научно-технические задачи, связанные с разработкой и управлением технологическими процессами, используемыми в производстве на ООО «НМ-Тех» в технологии КМОП 250-130 нм.

Директор научно-технического центра, к.т.н.

Заместитель директора по инжинирингу и модернизаций, к.ф.-м.н.

Смирнов А.А.