Brevet FR3085474A1 — publié le 20200306

METHODE DE MESURE DE LA RUGOSITE DE LIGNE D'UN RESEAU DE LIGNES PAR DIFFRACTION DE RAYONS X DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE ET ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE La présente invention se rapporte à une méthode de mesure de la rugosité de ligne d'un réseau de lignes de taille micrométrique et/ou nanométrique, par exemple mis en oeuvre dans des éléments dans le domaine de la microélectronique, par exemple pour réaliser des transistors, dans le domaine de la photonique, par exemple pour réaliser des guides d'onde, dans le domaine de la métrologie. Dans le domaine de la microélectronique, des microstructures, par exemple des lignes sont réalisées dans les éléments microélectroniques par exemple par photolithographie et gravure. Les lignes présentent une certaine rugosité que l'on cherche à maîtriser, car elle peut entraîner des pertes de performance et/ou de fiabilité. Il s'agit notamment de la rugosité de ligne, plus particulièrement la rugosité de bord de lignes. On cherche donc à contrôler celle-ci, notamment en réalisant une mesure précise de celle-ci. On souhaite pouvoir mesurer une rugosité de 0,8 nm avec une résolution de 0,1 nm. Cette rugosité peut être mesurée de différentes manières. Une technique utilise un microscope électronique à balayage ou CDSEM (Critical Dimension Scanning Electron Microscope en terminologie anglo-saxonne). Il offre une résolution de l'ordre du nm du fait du faisceau d'électrons gaussien utilisé, qui a un diamètre de l'ordre du nanomètre, ce qui ne correspond pas aux attentes. De plus le bruit de mesure avec cet équipement limite l'analyse. En outre lorsque l'échantillon à analyser comporte un grand nombre de lignes, cette technique requiert un grand nombre d'images, ce qui est coûteux en temps de prise d'images et en temps de traitement. Cette technique est décrite par exemple dans Bunday, B. D., Bishop, M., Villarrubia, J. S. and Vladar, A. E., "CD-SEM measurement line-edge roughness test patterns for 193-nm 2 lithography," Microlithogr. 2003, 674-688, International Society for Optics and Photonics (2003). Une autre technique met en oeuvre un microscope à force atomique mais la prise d'images est encore plus longue qu'avec le microscope CD-SEM et la résolution atteignable est également de l'ordre du nm. Une autre technique met en oeuvre la diffusion des rayons X aux petits angles. Cette technique utilise uniquement de modèles simulés ou calculatoire, cette technique est longue du fait du nombre important d'itérations nécessaire. EXPOSÉ DE L'INVENTION 10 C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir une méthode de mesure de la rugosité de ligne, plus particulièrement la rugosité de largeur de ligne ou LWR (Line Width Roughness) permettant d'atteindre une résolution de l'ordre de 0,1 nm et relativement rapide par rapport aux méthodes de l'état de la technique. Le but énoncé ci-dessus est atteint par une méthode de mesure de la 15 rugosité de largeur de ligne d'un échantillon comportant un réseau de lignes sensiblement parallèles, comportant l'acquisition d'au moins une image de diffraction dans l'espace réciproque du réseau de lignes obtenue par collecte des rayons X diffusés aux petits angles, d'extraction des intensités dans la direction qy pour une valeur de qx donné, le calcul de la densité spectrale de puissance de la variation de largeur des lignes 20 du réseau et la détermination de paramètres caractéristiques de la rugosité de largeur de ligne. Grâce à l'invention, la durée requise pour l'exécution de la méthode est réduite par rapport à celle requise pour les autres méthodes. En effet, une seule image de diffraction peut être suffisante pour mettre en oeuvre la méthode, le temps d'acquisition 25 et de traitement est réduit. En outre on ne met pas en oeuvre d'étape de modélisation des lignes en trois dimensions et d'itération, ce qui réduit également le temps de traitement. Enfin, en comparaison avec des méthodes mettant en oeuvre une modélisation et une itération, la méthode selon l'invention donne un résultat unique pour la rugosité de largeur de ligne. 3 En outre, au vue de la longueur d'onde des rayons X utilisés, il est possible d'atteindre une résolution de l'ordre de 0,1 nm. En d'autres termes, on réalise une analyse directe de l'image des rayons X diffusées aux petits angles en utilisant la densité spectrale de puissance. De préférence, on se place à qx = 0 afin de ne mesurer que la rugosité de largeur de ligne et non la rugosité de bord de ligne ou LER (Line Edge Roughness). En variante, on se place à une valeur de qx correspondant à un point d'extinction du cliché de diffraction. Dans un exemple de réalisation, on peut prévoir d'utiliser plusieurs 10 clichés de diffraction de différentes lignes du réseau et de faire la moyenne entre les différentes mesures. La présente invention a alors pour objet une méthode de mesure de la rugosité de largeur de ligne d'un réseau de p lignes d'un échantillon, p étant supérieur ou égal à 2, lesdites lignes ayant une longueur I, comportant : 15 a) l'acquisition d'au moins un cliché de diffraction par diffraction en transmission de rayons X aux petits angles au moyen d'un faisceau de rayons X couvrant n lignes dudit réseau, n étant supérieur ou égal à 2, b) mesure, sur le cliché de diffraction, des intensités le long de la direction qy, dans un plan de coupe passant par qx = 0 ou par une valeur de qx 20 correspondant à un point d'extinction, c) division desdites intensités par n et par I, d) traçage de la densité spectrale de puissance, e) détermination à partir de la densité spectrale de puissance de paramètres caractéristiques de la rugosité de largeur de ligne, formant la mesure de la 25 rugosité de largeur de ligne. De manière très avantageuse, à l'étape b), lorsque l'on se place à une valeur de qx correspondant à un point d'extinction, une compensation du signal est prévue. Dans un exemple préféré, n est égal à p. 4 Dans un exemple de réalisation dans lequel l'étape a) comporte l'acquisition de plusieurs clichés de diffraction de lignes différentes, l'étape b) comporte la mesure, sur chaque cliché de diffraction, des intensités le long de la direction qy, dans un plan de coupe passant par qx = 0 ou par qx correspondant à un point d'extinction, et la méthode comporte l'étape de calcul de la moyenne des intensités mesurés préalablement à l'étape d). De manière avantageuse, lors de l'étape b), seules les intensités pour qy > 0 ou qy 0 et qy 0 ou qy 0 et qx 0 ou qx REVENDICATIONS1. Méthode de mesure de la rugosité de largeur de ligne d'un réseau de p lignes d'un échantillon, p étant supérieur ou égal à 2, lesdites lignes ayant une longueur I, comportant : a) l'acquisition d'au moins un cliché de diffraction par diffraction en transmission de rayons X aux petits angles au moyen d'un faisceau de rayons X couvrant n lignes dudit réseau, n étant supérieur ou égal à 2, b) mesure, sur le cliché de diffraction, des intensités le long de la direction qy, dans un plan de coupe passant par qx = 0 ou par une valeur de qx correspondant à un point d'extinction, c) division desdites intensités par n et par I, d) traçage de la densité spectrale de puissance, e) détermination à partir de la densité spectrale de puissance de paramètres caractéristiques de la rugosité de largeur de ligne, formant la mesure de la rugosité de largeur de ligne. 2. Méthode de mesure de la rugosité de largeur de ligne selon la revendication 1, dans laquelle à l'étape b), lorsque l'on se place à une valeur de qx correspondant à un point d'extinction, une compensation du signal est prévue. 3. Méthode de mesure de la rugosité de largeur de ligne selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle n est égal à p. 4. Méthode de mesure de la rugosité de largeur de ligne selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle l'étape a) comporte l'acquisition de plusieurs clichés de diffraction de lignes différentes, l'étape b) comporte la mesure, sur chaque cliché de diffraction, des intensités le long de la direction qy, dans un plan de coupe passant par qx = 0 ou par qx correspondant à un point d'extinction, et dans laquelle la méthode comporte l'étape de calcul de la moyenne des intensités mesurés préalablement à l'étape d). 13 5. Méthode de mesure de la rugosité de largeur de ligne selon l'une des revendications 1 à 4 dans laquelle, lors de l'étape b), seules les intensités pour qy > 0 ou qy 6. Méthode de mesure de la rugosité de largeur de ligne selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle, lors de l'étape e), les paramètres suivant sont déterminées : - la longueur de corrélation Ç, - la déviation standard o, 10 l'exposant de rugosité a. 7. Méthode de mesure de la rugosité de largeur de ligne selon l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle, le réseau de lignes est en surface de l'échantillon ou est enterrée. 15 8. Méthode de mesure de la rugosité de largeur de ligne selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle l'échantillon est un guide d'onde. 9. Méthode de mesure de la rugosité de largeur de ligne selon l'une 20 des revendications 1 à 7, dans laquelle l'échantillon est un élément microélectronique.