DD286041A5 - METHOD FOR SPACING DEFINITION IN MEASURING SMALL DIMENSIONS - Google Patents

METHOD FOR SPACING DEFINITION IN MEASURING SMALL DIMENSIONS Download PDF

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DD286041A5
DD286041A5 DD33106589A DD33106589A DD286041A5 DD 286041 A5 DD286041 A5 DD 286041A5 DD 33106589 A DD33106589 A DD 33106589A DD 33106589 A DD33106589 A DD 33106589A DD 286041 A5 DD286041 A5 DD 286041A5
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DD
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signal curve
relevant points
curve
measurement
distance
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DD33106589A
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Paul Marczinski
Michael Eichler
Original Assignee
Akad Wissenschaften Ddr
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abstandsdefinition beim Messen kleiner Strukturen und dient damit insbesondere der quantitativen Bewertung der Strukturierung mikroelektronischer Bauelemente. Das Verfahren erlaubt eine Zuordenbarkeit relevanter Stellen der Signalkurve zu bestimmten geometrischen Oberflaechendetails auch bei Variation der Signalkurve in der Groeszenordnung der relevanten Stellen und ermoeglicht die Abstandsdefinition durch Selektierung der mit definierten geometrischen Oberflaechendetails korrespondierenden relevanten Stellen der Signalkurve. Erreicht wird dies dadurch, dasz die korrespondierenden relevanten Stellen der Signalkurve durch Festlegung einer dominanten Stelle innerhalb der Signalkurve identifiziert werden. Fig. 1{Meszverfahren; Abstandsdefinition; Oberflaechendetails; geometrische Formen; relevante Stellen; Extremwerte; Signalkurve; Signalintensitaet; Ortskoordinate; Schnittstellen}The invention relates to a method for defining the distance when measuring small structures and thus serves in particular for the quantitative evaluation of the structuring of microelectronic components. The method makes it possible to assign relevant points of the signal curve to specific geometrical surface details, even if the signal curve is varied in the major order of the relevant points, and allows the distance definition by selecting the relevant points of the signal curve corresponding to defined geometric surface details. This is achieved by identifying the corresponding relevant points of the signal curve by defining a dominant position within the signal curve. Fig. 1 {Meszverfahren; Distance definition; Oberflaechendetails; geometric shapes; relevant jobs; Extreme values; Signal curve; Signalintensitaet; spatial coordinate; interfaces}

Description

Die Erfindung wird vorteilhaft dadurch ausgestaltet, daß die relevanten Stellen der Signalkurve für die Abstandsdefinit on durch Vergabe des Abstandes und eines Toleranzbereiches links bzw. rechte der dominanten Stelle der Signalkurve und der Suche nach einem in diesem Toleranzbereich liegenden Extremwert oder nach einem geeignet definierten Kurvenstück, ermittelt werden.The invention is advantageously configured in that the relevant points of the signal curve for the Abstanddefinit on by awarding the distance and a tolerance range left or right of the dominant point of the signal curve and the search for a lying in this tolerance range extreme value or a suitably defined curve piece, be determined.

AusfOhrungsbelsplefAusfOhrungsbelsplef Die Erfindung soll anhand eines nachstehend aufgeführten Ausführungsbeispiels mit lichtoptischer Meßmethode näherThe invention is based on an embodiment shown below with light-optical measuring method in more detail

erläutert werden.be explained.

Die Figur zeigt die Oberfläche eines Wafers mit Oberflächenstrukturen und die zugehörige Signalkurve.The figure shows the surface of a wafer with surface structures and the associated signal curve. Zur Abs'andsdefinitlon bei der Auswertung dieser Strukturen wird die Signalkurve aufgenommen und in einem Rechner für dieTo Abs'andsdefinitlon in the evaluation of these structures, the signal curve is recorded and stored in a computer for the

weitere Auswertung gespeichert. Im Zusammenhang mit der Meßwerterfassung kann eine Vorverarbeitung der Meßsignale durch Akkumulation, Glättung durch Filterung oder anderer Verfahren vorgenommen werden.saved further evaluation. In connection with the measured value detection, a preprocessing of the measuring signals by accumulation, smoothing by filtering or other methods can be carried out.

Als Ausgangspunkt für die weitere Auswertung wird ein Teil oder auch mehrere Teile der Signalkurve, die eine dominante StelleAs a starting point for further evaluation, a part or even several parts of the signal curve, which is a dominant point

oder dominante Stellen innerhalb der Signalkurve ausbilden, ausgewählt. Diese dominante Stelle innerhalb der Signalkurve ist eine Abbildung von Details derOberfläche des zu untersuchenden Meßobjektes und ist auch unter geänderten Meßbedingungen immer wieder erkennbar. Die dominante Stelle der Signalkurve und das ihr zuzuordnende Oberflächendetail des Meßobjektes muß aber für die eigentliche Abstandsdefinition nicht relevant sein. Diese dominante Stelle kann auch durch das Auftreten eines hineichtl'jh eines größeren dildausschnittes globalen Extremwertes lokalisiert werden. Die dominante Stelle dient im weiteren als Bezugsmarke bei der Auswahl der für die Meßaufgabe relevanten Stellen mit deren Hilfe dann eine Abstandsdefinition der den relevanten Stellen zuzuordnenden Oberflächendetails des Meßobjektes erfolgen kann.or form dominant points within the signal curve. This dominant position within the signal curve is an image of details of the surface of the test object to be examined and is always recognizable under changed measuring conditions. However, the dominant position of the signal curve and the surface detail of the object to be measured must not be relevant to the actual distance definition. This dominant position can also be localized by the appearance of a larger dimentional section of global extreme value. The dominant point serves as a reference mark in the selection of relevant for the measurement tasks bodies with the help then a distance definition of the relevant bodies to be assigned surface details of the DUT can be done.

Die Auswahl der für die Meßaufgabe relevanten Stellen kann sowohl durch Abzählen der Extremwerte oder anderer geeigneterThe selection of the relevant points for the measurement task can be done either by counting the extreme values or other suitable Kurvenstücke, links bzw. rechts der dominanten Stelle der Signalkurve bis hin zur relevanten Stelle, als auch durch Vorgabe einesCurves, left and right of the dominant point of the signal curve up to the relevant point, as well as by specifying a Abstandes und Toleranzbereiches links bzw. rechts der dominanten Stelle der Signalkurve, erfolgen.Distance and tolerance range left or right of the dominant point of the signal curve, done. Als Extremwerte werden durch das Auswerteprogramm Stellen der Signalkurve ausgewählt, in deren Umgebung vonThe evaluation program selects the signal curve as the extreme values, in the vicinity of

vorgegebener Breite in der X-Koordinate sich sowohl rechts wie links eine vorgebbare Anzahl der Intensitätswerte von aufeinanderfolgenden elementaren Abschnitten der Signalkurve befindet, die um einen vorgegebenen Betrag unter (dempredetermined width in the X-coordinate, both right and left a predetermined number of intensity values of successive elementary sections of the signal curve is located by a predetermined amount below (the

Maximum) bzw. über (dem Minimum) der Intensität an der betrachteten Stelle liegt, oder die auf andere bekannte WeiseMaximum) or above (the minimum) of the intensity at the point under consideration, or in other known manner

ausgewählt werden kann. Die Größe der elementaren Abschnitte der Signalkurve wird durch die Quantisierung dercan be selected. The size of the elementary sections of the signal curve is determined by the quantization of the

Meßwertaufnahme bezüglich der X-Koordinate vorgegeben.Measured value recording with respect to the X-coordinate specified. Die nach dargelegten Verfahren aus relevanten Stellen ermittelte Abstandsdefin.tion kann in bekannter Weise überThe distance definition determined from relevant points according to the methods described can be transferred in a known manner via Multiplikation und Addition von Korrekturtermen den realen Verhältnissen auf dem Meßobjekt angeglichen werden.Multiplication and addition of correction terms are matched to the real conditions on the DUT. Die in der Zeichnung Fig. 1 dargestellten Gräben a, b und d haben gegenüber dem Graben c geringere Abmessungen hinsichtlichThe trenches a, b and d shown in the drawing FIG. 1 have smaller dimensions with respect to the trench c

ihrer Grabenbreite. Der gröbere Graben c ergibt im Beispiel die dominante Stelle (globales Minimum), während die restlichentheir trench width. The coarser trench c in the example gives the dominant position (global minimum), while the rest

Gräben die schwächer ausgebildeten Nebenextrema (Minima) erzeugen. Die rechte Hälfte des dargestellten Bereiches desTrenches produce the weaker secondary extras (minima). The right half of the displayed area of the Wafers besitzt geringeres Reflexionsvermögen als die linke.Wafers have lower reflectivity than the left. Die Meßaufgabe besteht darin, den Abstand zwischen den Gräben a und d zu bestimmen. Die relevanten Stellen sind dieThe measuring task is to determine the distance between the trenches a and d. The relevant places are the Minima A und D. Die dominante Stelle der Signalkurve ist das Minimum C. Erfindungsgemäß werden die relevanten Stellen AMinima A and D. The dominant point of the signal curve is the minimum C. According to the invention, the relevant points A

und D ausgewählt durch die Vorschrift:and D selected by the rule:

1. A sei das zweite Minimum links von C, D sei das erste Minimum rechts von C oder1. Let A be the second minimum to the left of C, let D be the first minimum to the right of C or

2. A sei das Minimum (X 1 +/-Delta 1) links von C, D sei das Minimum um die Strecke (X 2+/-Delta 2) rechts von C gelegen.2. Let A be the minimum (X 1 +/- delta 1) to the left of C, let D be the minimum around the distance (X 2 +/- delta 2) to the right of C.

Claims (2)

1. Verfahren zur Abstandsdefinition beim Messen kleiner Dimensionen durch Darstellung und Auswertung einer mit der Oberflächenstruktur des Meßobjektes korrespondierenden, entsprechend den Oberflächendetails des Meßobjektes relevante Stellen aufweisenden Signalkurve, dadurch gekennzeichnet, daß die relevanten Stellen der Signalkurve für die Abstandsdefinition durch Abzählen der Extremwerte oder anderer geeignet definierter Kurvenstücke, links bzw. rechts einer dominanten Stelle der Signalkurve, ausgehend von dieser dominanten Stelle, ermittelt werden.1. A method for distance definition when measuring small dimensions by displaying and evaluating a corresponding with the surface structure of the measurement object, corresponding to the surface detail of the measurement object relevant points having signal curve, characterized in that the relevant points of the signal curve for the distance definition by counting the extreme values or other suitable defined curve pieces, left or right of a dominant position of the signal curve, starting from this dominant point, are determined. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die relevanten Stellen der Signalkurve für die Abstandsdefinition durch Vorgabe des Abstandes und eines Toleranzbereiches links bzw. rechts der dominanten Stelle der Signalkurve und der Suche nach einem in diesem Toleranzbereich liegenden Extremwert, oder nach einem geeignet definierten Kurvenstück, ermittelt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the relevant points of the signal curve for the distance definition by specifying the distance and a tolerance range left or right of the dominant point of the signal curve and the search for a lying in this tolerance range extreme value, or suitable for one defined curve piece can be determined. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abstandsdefinition beim Messen kleiner Dimensionen auf mechanischer, lichtoptischer oder elektronenoptitcher Grundlage zur Vermessung von Dimensionen im μην und sub-pm-Bereich, insbesondere zur quantitativen Bewertung der Strukturierung mikroelektronischer Bauelemente.The invention relates to a method for defining the distance when measuring small dimensions on a mechanical, light-optical or electron-optical basis for the measurement of dimensions in the μην and sub-pm range, in particular for the quantitative evaluation of the structuring of microelectronic components. Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art Zur Vermessung kleiner Dimensionen beispielsweise auf einer Waferoberfläche wird die mit Strukturen versehene Oberfläche des Wafers In eine Zwischenbildebene abgebildet und dieses Bild mit einem Spalt und dahinter befindlichen optischen Empfängern abgetastet. Auf diese Weise wird die Abhängigkeit der Signalintensität von der Ortskoordinate ermittelt. Die dabei entstehende Signalkurve wird in einem Rechner gespeichert und über Programme weiter ausgewertet. Dazu werden rolevante Stellen der Signalkurve, wie beispielsweise Extremwerte, Schnittstellen mit Schwellwertgeraden, Schnittstellen von Regressionsgeraden, zu einzelnen Kurvenstücken untereinander und durch den Operator zu bestimmende Punkte der Signalkurve ausgewählt, denen für die Messung interessante Oberflächendetails, wie geometrische Kanten oder Sprungstellen von Materialeigenschaften, zugeordnet werden. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen interessierenden Oberflächendetails für eine Vielzahl von Meßobjekten mit gleicher Oberflächenbeschaffenheit routinemäßig überprüft und gemessen werden, wenn die Signalkurven der Bilder der Meßobjekte zumindest ähnlich sind. Dazu ist es bei gleichem Meßprogramm notwendig, daß sich die Auswahl der zur Messung relevanten Stellen der Signalkurve auf die Begrenzung des zur Messung herausgegriffenen Bildausschnittes oder auf die Schnittpunkte der Signalkurve mit der Schwellwertgeraden bezieht. Insbesondere bei automatischem Meßablauf an mehreren gleichartigen Meßobjekten hintereinander, in denen die Oberflächenstruktur signalkurvenverändernde O lächendetciis aufweist, unterliegen die Signalkurven gleichartiger Meßobjekte Variationen. Damit werden nicht imn.... die gleichen, mit den bestimmten Oberflächendetails des Meßobjektes korrespondierenden relevanten Steilen der Signalkurve als zu diesen definierten Oberflächendetails gehörig, identifiziert. Die daraus resultierenden Fehlmessungen treten vqr allen Dingen dann auf, wenn zwischen den zur Messung auszuwählenden definierten Oberflächendetails des Meßobjekter und den sich in der Signalkurve entsprechend ausbildenden relevanten Stellen weitere Stellen, beispielsweise in Form von Extremwerten, in etwa der gleichen Größenordnung wie die mit den zu messenden Oberflächendetails korrespondierenden relevanten Stellen, auftreten.For measuring small dimensions, for example on a wafer surface, the surface of the wafer provided with structures is imaged into an intermediate image plane and this image is scanned with a gap and optical receivers located behind it. In this way, the dependence of the signal intensity on the location coordinate is determined. The resulting signal curve is stored in a computer and further evaluated by programs. For this purpose, relevant points of the signal curve, such as extreme values, interfaces with threshold lines, interfaces of regression lines, points of the signal curve to be determined among individual curve pieces and those to be determined by the operator, are assigned interesting surface details, such as geometric edges or discontinuities of material properties, for the measurement become. In this way, the distance between surface details of interest for a plurality of DUTs having the same surface finish can be routinely checked and measured when the signal curves of the DUT images are at least similar. For this it is necessary for the same measurement program, that the selection of the relevant points for the measurement of the signal curve refers to the limitation of the selected for measurement image detail or the intersections of the signal curve with the threshold line. Particularly in the case of an automatic measurement sequence on a plurality of similar DUTs one behind the other, in which the surface structure has signal curve-changing O smiles, the signal curves of similar DUTs are subject to variations. Thus, the same parts of the signal curve corresponding to the particular surface details of the measurement object are not identified as belonging to these surface details. The resulting erroneous measurements occur vqr all things then when between the selected for measurement defined surface details of the object to be measured and in the signal curve corresponding training relevant points more places, for example in the form of extreme values, in about the same order of magnitude as those with measuring surface details corresponding to relevant sites. ZIoI der ErfindungZIoI the invention Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Abstandsdefinition beim V- _an kleiner Dimensionen zu schaffen, des eine Zuordenbarkeit relevanter Stellen der Signalkurve zu bestimmten geometrischen Oberflächendetails, auch bei Variation der Signaikurve in der Größenordnung der relevanten Stellen, hervorgerufen du:ch unvorhersehbare Änderungen der Oberflächenbeschaffenheit des Meßobjektes, gewährleistet.The aim of the invention is to provide a method for distance definition when V _ a n smaller dimensions of an assignability of relevant locations of the waveform to certain geometrical surface details, even with variation of the Signaikurve in the order of the relevant points caused du is: ch unpredictable Changes to the surface finish of the DUT, guaranteed. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt dabei die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Abstandsdefinition beim Messen kleiner Dimensionen anzugeben, das eine Selektierung der mit bestimmten geometrischen Oberflächendetails korrespondierenden relevanten Stellen der Signalkurve ermöglicht.The invention is based on the object of specifying a method for defining the distance when measuring small dimensions, which makes it possible to select the relevant points of the signal curve corresponding to certain geometric surface details. Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zur Abstandsdefinition beim Messen kleiner Dimensionen durch Darstellung und Auswertung einer mit der Oberflächenstruktur des Meßobjektes korrespondierenden, entsprechend den Oberflächendetails des Meßobjektes relevanto Stellen aufweisenden Signalkurve erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die relevanten Stellen der Signalkurve für die Abstandsdefinition durch Abzählen der Extremwerte oder anderer geeignet definierter Kurvenstücke, links bzw. rechts einer dominanten Stelle der Signalku/ve, ausgehend von dieser dominanten Stelle, ermittelt werden.This object is achieved by the method for distance definition when measuring small dimensions by displaying and evaluating a corresponding with the surface structure of the DUT, according to the surface detail of the object relevant points relevant points signal curve according to the invention, that the relevant points of the signal curve for the distance definition by counting the extreme values or other suitably defined curve pieces, left or right of a dominant position of the Signalalku / ve, starting from this dominant point, are determined.
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