集成电路的刻线线宽测量是目前微纳计量领域的热点。主要研究的是对纳米尺度的刻线尺寸以及它的表面因素参数进行表征的技术,表征尺寸一般在几十到数百纳米。目前迅猛发展的半导体行业对集成电路的集成度越来越高的要求推动着这项技术的不断发展。但是,光刻技术的不断进步带来的集成电路的刻线尺寸减小到纳米级别的同时,线边缘粗糙度(Line Edge Roughness,LER)却并不随着刻线尺寸而减小,这主要是由于制造工艺本身导致的。LER在线宽加工误差中所占比重不断增加,因此研究LER对线宽测量的影响极为重要。原子力显微镜(Atomic Force Microscopy,AFM)由于其高分辨率和对测量样本材料的高度适应性而成为现在线宽测量领域的一个重要工具。本文针对目前LER对线宽测量的影响越来越大的情况,通过对于纳米线宽边缘粗糙度的测量和表征来研究线宽边缘粗糙度对线宽测量结果的影响。本文简要介绍了AFM的工作原理、仪器结构和工作模式,分析了它在线宽测量中的应用以及对测量图像影响较大的一些因素并提出了相应的校正方法。探讨了目前纳米线宽测量领域中针对这些问题所出现的研究趋势,为纳米线宽测量的更深入的研究工作打好基础。本文采用了一个改进的线边缘形貌测量方法,通过对纳米线宽的底部、中部和顶部三条线宽以及对应的六个关键点的测量。对线边缘粗糙度进行了准确表征。并利用Matlab对AFM扫描图像中提取出的6条关键点组成的线边缘进行了统计和核算,详细分析了线边缘粗糙度对于线宽测量的影响,研究了不同测量方法的线宽测量值不同的原因,并且建立了线边缘形貌影响线宽测量值的理论模型,研究了线边缘对局部线宽和平均线宽的不同影响。阐述了样本位置误差的计算和修正方法。用AFM测量了刻线样本的不同区域。依据测量不确定度估计的相关理论,提出了评定包括来源于图像倾斜校正等多种误差的不确定度方法,建立了使用Innova型AFM测量线宽的不确定度估计体系,并进行了相关评定。合成了刻线顶部、中部、底部线宽的标准不确定度并且计算了扩展不确定度。