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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbesserung der Messgenauigkeit
bei der Bestimmung von Strukturdaten.
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Ferner
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung der Messgenauigkeit
bei der Bestimmung von Strukturdaten.
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Das
Messen von Strukturdimensionen (sog. CD Critical Dimension) wird
mit den bekannten Systemen wie Mikroskop, CD-SEM, AFM, usw. durchgeführt. Sogenannte
Scatterometrie-Verfahren beruhen auch auf Meßmethoden mit Mikroskopen,
sie benötigen
in der Regel aber sich wiederholende Strukturen im Messfeld.
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Prinzipiell
kann man zwei verschiedene Proben unterscheiden, an denen die Messung
durchgeführt
wird. Dies sind zum einen Masken (Quarzscheiben) und zum anderen
Wafer (Siliziumscheiben). Die Strukturen auf den Wafern sind in
der Regel um den Faktor vier kleiner als die auf den Masken. Die
im folgenden angegebenen Abmessungen beziehen sich auf Masken.
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Die
Messstrukturen haben in der Regel eine Rechteckstruktur (z.B. Einzellinien,
Linienfelder (Line and Space, L&S)
mit regelmäßigen, äquidistanten
als auch unregelmäßigen Abständen gekennzeichnet durch
große
Längen
(mehrere Mikrometer) und kleine Breiten (einige hundert Nanometer).
Ebenfalls gemessen werden ebensolche Winkel, als auch sogenannte
Dots und Holes (D&H),
auch Kontaktlöcher genannt,
die in beiden Dimensionen nur einige hundert Nanometer groß sind.
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Ein
Hauptnachteil des Messens mit opt. Systemen ist die Auflösungsbegrenzung
durch Beugungserscheinungen. Dies führt z.B. dazu, dass sich Einzellinien
stark verbreitern bzw. von benachbarten Strukturen nicht mehr unterschieden
werden können.
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Weiterhin
unterliegen die zur Bestimmung der Strukturdimensionen aufgenommenen
Messprofile starken Schwankungen, die durch die mit den verschiedenen
Aufnahmeverfahren (Auflicht (Reflexion) und Durchlicht (Transmission)
verbundenen Unterschiede des Messaufbaus, als auch die unterschiedlichen
Messproben selbst (Phasenshift-Masken für unterschiedliche Belichtungswellenlängen (193
nm mit ArgonFluorid-Lasern (ArF)), 248 nm mit KryptonFluorid-Lasern
(KrF)), Chrom auf Quarz Masken (CoG), Resist-Masken) bedingt sind.
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Als
ein stabiles Verfahren mit sehr guter Messwiederholbarkeit hat sich
bei der Bestimmung der CD das Verfahren der Kantendetektion herausgestellt,
da es von geringen Intensitätsschwankungen
der Beleuchtung relativ unbeeinflusst ist. Die Kantendetektion beruht
auf der Bestimmung eines 100% Levels des gemessenen Profils und
der Lage der beiden Profilkanten. Die ist z.B. in der
DE 100 47 211 offenbart.
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In
Ermangelung hinreichender Kalibrierstandards sind die Messwerte
als Absolut-Messwert nicht hinreichend genau. Die Kalibrierung erfolgt
in der Regel mittels einer sogenannten Pitch-Struktur, die eine Linie
und einen Zwischenraum eines äquidistanten Linienfeldes
beschreibt. Die Breite der z.Z. genutzten Pitch-Struktur liegt dabei
im Bereich von 1–4
Mikrometern. Eine Pitch-Struktur kann sehr reproduzierbar gemessen
werden, da die gleichen Kanten zur Bestimmung der Pitch-Breite heran
gezogen werden.
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Durch
die Verbesserung hinsichtlich Auflösung (höhere Apertur) bzw. der Optik
und Beleuchtung sowie der Messstabilität gelingt es, sehr gute Wiederholbarkeiten
(z.B. in Bereich von kleiner 1 nm mit DUV-Optik (DeepUltraViolett
(248 nm))) zu erzielen, als auch die Linearitätsgrenze zu kleineren Strukturen
hin zu verschieben. Die DUV-Optik ist in der
DE 199 31 949 offenbart. Ein DUV-geeignetes Trocken-Objektiv
für Mikroskope
besteht aus Linsengruppen aus Quarzglas, Flußspat und teilweise auch Lithiumfluorid.
Es besitzt einen DUV-Fokus für
ein Wellenlängenband λ
DUV ± Δλ, mit Δλ = 8 nm und
zusätzlich
einen parfokalen IR-Fokus für
eine IR-Wellenlänge λ
IR mit 760
nm ≤ λ
IR ≤ 920 nm. Dazu
ist das vorletzte Element beidseitig konkav ausgebildet und sein
objektseitiger Außenradius
deutlich kleiner als der bildseitige Außenradius. Das DUV-Objektiv
ist IR-autofokus-tauglich.
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Verfahren
des Standes der Technik hinsichtlich der Linearitätssteigerung
bzw. der Optical Proximity Correction werden in den Patentanmeldungen beschrieben
WO 01/92818 und
DE 102 57 323 .
Es betrifft ein Verfahren und ein Mikroskop zum Detektieren von
Bildern eines Objekts, insbesondere zur Bestimmung der Lokalisation
eines Objekts relativ zu einem Bezugspunkt, wobei das Objekt mit
einer Lichtquelle beleuchtet und mit Hilfe eines Abbildungssystems
auf einen vorzugsweise als CCD-Kamera ausgeführten Detektor abgebildet wird.
Das detektierte Bild des Objekts wird mit einem Referenzbild verglichen,
wobei zur Minimierung der Fehler bei der Messwertinterpretation
bei der Erzeugung des Referenzbilds Informationen über die
Eigenschaften des Abbildungssystems berücksichtigt werden. Hinzu kommt,
dass bei einer vorgebbaren Abweichung der verglichenen Bilder das
Referenzbild derart variiert wird, dass es zumindest weitgehend
dem detektierten Bild entspricht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zu schaffen,
mit der eine Verbesserung in der Steigerung der Linearität und damit
der Genauigkeit des Messens von Strukturen, die nahe der Auflösungsgrenze
liegen, erreicht wird.
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Die
objektive Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, das
die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
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Es
ist ferner Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung von
Dimensionsmesswerten (z.B. Strukturbreiten) mit Hilfe eines optischen
Systems zu schaffen, bei dem die Verbesserung in der Steigerung
der Linearität
und damit der Genauigkeit des Messens von Strukturen liegt, die
nahe der Auflösungsgrenze
liegen.
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Die
objektive Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Patentanspruchs
9 aufweist.
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Der
Vorteil ist die gesteigerte Konkurrenzfähigkeit gegenüber nichtoptischen
Systemen. Weitere Vorteile und Verbesserungen ergeben sich aus dem erweiterten
Ausnutzen der vorhandenen Messdaten, sowie in der Erweiterung des
Verfahrens zum Bestimmen von Strukturgeometrien mittels Kantenalgorithmen.
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Die
Vorrichtung zur Verbesserung der Messgenauigkeit bei der Bestimmung
von Strukturdaten ist mit einem in X-Koordinatenrichtung und Y-Koordinatenrichtung
verfahrbaren Auflagetisch versehen. Auf dem Auflagetisch ist ein
zusätzlicher
Halter zur Halterung eines mikroskopischen Bauteils getragen. Mindestens
eine Lichtquelle und mindestens ein Objektiv und eine erste Detektoreinheit
ist vorgesehen, die das von auf dem mikroskopischen Bauteil aufgebrachten
Strukturen reflektierte oder transmittierte Licht empfängt. Ein
zweiter Detektor ist vorgesehen, der die von der mindestens einen
Lichtquelle ausgehende Beleuchtungsintensität zeitgleich aufzeichnet und
einem Rechner zuführt,
der aus dem von der ersten Detektoreinheit und dem zweiten Detektor
empfangenen Licht die Strukturdaten ermittelt.
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Ebenso
wird mit der Messung der nicht kritischen Strukturen verfahren.
Die Messprofile der nicht kritischen Strukturen werden abgespeichert,
parametrisiert und als Referenz bei der Auswertung der kritischen
Strukturen benutzt. Die nicht kritischen Strukturen können sich
sowohl an einem dafür
vorgesehenen Ort auf dem Halter, einer Referenzprobe als auch der
Messprobe selbst befinden. Die Messung der nicht kritischen Strukturen
kann zeitversetzt erfolgen.
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Der
Halter für
das mikroskopische Bauteil trägt
mehrere Referenzproben, die fest oder lösbar mit dem Halter verbunden
sein können.
Das mikroskopische Bauteil kann ein Wafer oder eine Maske sein.
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Das
Verfahren zur Verbesserung der Messgenauigkeit bei der Bestimmung
von Strukturdaten umfasst die folgenden Schritte:
- • Bestimmung
mindestens eines Wertes einer zu messenden Struktur auf einem mikroskopischen Bauteil,
wobei der Wert durch das Kantendetektionsverfahren der Struktur
ermittelt wird;
- • Bestimmung
eines Wertes der zu messenden Struktur aus einer Signalintensität der Kantendetektion,
und/oder aus einer Klassifizierung der Struktur nach der Strukturform,
und/oder aus einer Klassifizierung der Umgebung, und/oder aus einer
Entfaltung von sich überlagernden
Signalintensitäten,
im folgenden Flächendetektion
genannt,
- • Bestimmung
und Kontrolle einer Signalhöhe
der Beleuchtungsintensität,
- • Berechnung
eines Korrekturwertes aus den Klassifizierungsdaten,
- • Bestimmung
eines theoretischen Korrekturfaktors, der sich aus den Systemdaten
der verwendeten Optik und aus den Werten der gewonnenen Strukturdaten
ergibt, und
- • Berechnung
des Messwertes aus allen Daten.
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Die
Klassifizierung der Struktur erfolgt nach der Struktur der an der
ersten Detektoreinheit gemessenen Signalform, wobei die Signalform
eine symmetrische Kurve, oder ein Rechteck, oder ein Rechteck mit
Hörnchen,
oder eine asymmetrische Kurve sein kann.
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Bei
der Klassifizierung der Umgebung werden die Merkmale einer hellen
oder dunklen Linie, oder einer OPC-Strukturform, oder einer Rechteckstruktur,
oder einer Kreisstruktur, oder einem Feld gleichartiger Strukturen,
oder ein mittlerer Abstand zu benachbarten Strukturen, oder die
Gesamthelligkeit im Bild berücksichtigt.
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Die
Berechnung des Messwertes erfolgt durch Rekursion. Bei der Bestimmung
des Messwertes wird (kann) eine Kombination der Analysen aus Auflicht-
und Durchlichtmessungen herangezogen.
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Bei
der Bestimmung eines für
die Struktur typischen Wertes aus dem Signalprofil wird unter Berücksichtigung
und Aufnahme aller Messparameter, insbesondere die Bestimmung und
Kontrolle der 100% – Signalhöhe und der
Beleuchtungsintensität herangezogen.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.
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In
der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt
und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben. Dabei zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines Aufbaus, mit dem die CD-Messungen durchgeführt werden;
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2 eine
schematische Ansicht eines Probenhalters, der bei dem Aufbau verwendet
wird;
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3 die
Messung von Einzellinien unterschiedlicher CD einer CoG-Maske mit
einem im sichtbaren Spektralbereich arbeitenden Objektiv mit einer Apertur
von 0.9;
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4 Messdaten
von Einzellinien und L&S-Strukturen
unterschiedlicher CD's
einer ArF-Maske (200 × WI:
Objektive mit Apertur 1.20 (Wasser Immersion) bei 248 nm; 150x:
Apertur 0.9 ebenfalls 248 nm;
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5 Profile
von Einzellinien einer Chrom auf Quarz-Maske mit nicht korrigiertem
Offset;
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6 Profile
von Einzellinien einer Phasenshift-Maske mit korrigiertem Offset;
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7 Auflicht
und Durchlicht- Profile einer 300 nm L&S-Struktur auf einer CoG-Maske;
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8 den
Vergleich ermittelter CD-Messwerte, wobei die evaluierten Werte
auf den 500 nm Nominalwert normiert worden sind;
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9 eine
Darstellung gemäß der 7, wobei
das gemessene Auflichtprofil invertiert ist und die Apertur des
Kondensor 0,6 beträgt;
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10 Profile
einer 1100 nm Struktur aufgenommen mit einem I-Line-Objektiv in Auflicht und Durchlicht
und invertiertem AL-Profil; und
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11 Messwerte
für Auflicht
und Durchlicht, wobei auf 1 normiert ist.
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In 1 ist
der Aufbau 1 dargestellt, mit dem CD – Messungen an einem mikroskopischen
Bauteil 2 durchgeführt
werden können.
Auf einem Grundgestell 3 ist ein Auflagetisch 4 für das mikroskopische Bauteil 2 vorgesehen.
Der Auflagetisch 4 ist als Scanningtisch ausgestaltet.
Der Auflagetisch 4 ist in einer X-Koordinatenrichtung und
einer Y-Koordinatenrichtung
verfahrbar. Auf dem Auflagetisch 4 ist das zu untersuchende
mikroskopische Bauteil 2 abgelegt. Das mikroskopische Bauteil 2 kann
auf dem Auflagetisch 4 in einem zusätzlichen Halter 6 gehaltert sein.
Das mikroskopische Bauteil 2 ist ein Wafer, eine Maske,
ein mikromechanisches Bauteil oder ein artverwandtes Bauteil. Zur
Abbildung des mikroskopischen Bauteils 2 ist mindestens
Objektiv 8 vorgesehen, das einen Abbildungsstrahlengang 10 definiert. Der
Auflagetisch 4 und der zusätzliche Halter 6 sind derart
ausgebildet, dass sie ebenfalls für die Durchlichtbeleuchtung
geeignet sind. Hierzu sind der Auflagetisch 4 und der zusätzliche
Halter 6 mit einer Freisparung (nicht dargestellt) für den Durchtritt
der 12 ausgebildet. Die Durchlichtbeleuchtung 12 geht
von einer Lichtquelle 20 aus. Die Auflichtbeleuchtung geht
von einer Lichtquelle 16 aus. Im Abbildungsstrahlengang 10 ist
ein Strahlteiler 13 vorgesehen, der das Detektionslicht 14 auf
eine erste Detektionseinheit 15a lenkt. Die erste Detektionseinheit 15a ist hinter
dem Strahlteiler 13 im Abbildungsstrahlengang 10 vorgesehen.
Ebenso kann eine CCD Kamera vorgesehen sein, mit der das Bild der
zu untersuchenden Stelle des mikroskopischen Bauteils 2 aufgezeichnet
bzw. aufgenommen wird. Die Detektionseinheit 15a ist mit
einem Display 17 und einem Rechner 18 verbunden.
Der Rechner 18 dient zur Steuerung der Vorrichtung 1,
zur Verarbeitung der gewonnenen Daten und zur Speicherung und Auswertung
der aufgenommenen Daten. Eine Erweiterung des in 1 gezeigten
Aufbaus der Vorrichtung ist, dass ein zweiter Detektor 15b vorgesehen
ist, der zum zeitgleichen Aufzeichnen der Beleuchtungsintensität verwendet wird.
Es sind bekannte optische Mittel vorgesehen, die das Licht in entsprechender
Weise auf den zweiten Detektor 15b richten. Nicht kritische
Referenzstrukturen werden in gleicher Weise zeitgleich oder zeitversetzt,
vorteilhaft z.B. mit einer CCD-Kamera, aufgezeichnet.
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Bei
dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die mehreren Objektive 8 an einem Revolver (nicht
dargestellt) vorgesehen, so dass ein Benutzer unterschiedliche Vergrößerungen
wählen
kann. Der Auflagetisch 4 ist in einer jeweils senkrecht
zueinander liegenden X-Koordinatenrichtung und einer Y-Koordinatenrichtung
verfahrbar ausgebildet. Damit kann jede zu beobachtende Stelle des
mikroskopischen Bauteils 2 in den Abbildungsstrahlengang 10 gebracht
werden.
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2 zeigt
eine mögliche
Erweiterung des Aufbaus des Halters 6. Der Halter 6 umfasst
Halterungen 6a für
eine (feste) oder mehrere Referenzprobe(n) mit geeigneten Strukturen
(Pitchkalibrierung – Linienkalibrierung,
Intensitäts-Kalibrierung). Die
Referenzproben 22, 24, 26 und 28 sind
mit geeigneten Strukturen für
die Linienkalibrierung oder Intensitätskalibrierung versehen. Ebenso
besitzt der Halter 6 Halteelemente 6b für das mikroskopische
Bauteil.
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3 zeigt
die Messung von Einzellinien unterschiedlicher CD einer CoG-Maske mit einem im sichtbaren
Spektralbereich arbeitenden Objektiv mit einer Apertur von 0,9 und
bei einer Wellenlänge
von 546 nm. Trägt
man die Differenz aus gemessener und nomineller Liniebreite gegen
die nominellen Werte auf, so zeigen sich im Bereich der Beugungsgrenze
starke Abweichungen von der Linearität (siehe 3 und 4). 4 zeigt
die Messung von Einzellinien und L&S-Strukturen unterschiedlicher CD einer
ArF-Maske. Dabei
wurde für
einige Messungen ein Wasserimmersionsobjektiv mit 200 – facher
Vergrößerung und
einer Apertur von 1,20 verwendet. Andere Messungen wurden mit einem
Objektiv mit 150 – facher
Vergrößerung und
einer Apertur von 0,9 durchgeführt.
Sowohl bei der Messung mit dem Wasserimmersionsobjektiv als auch
bei der Messung mit dem Objektiv mit 150 – facher Vergrößerung wird Licht
mit einer Wellenlänge
von 248 nm verwendet. Die Linearitätsgrenze 20 ist bei
der Messung mit dem Objektiv mit 150 – facher Vergrößerung und
einer Apertur von 0,9 bei einer nominalen CD bei etwa 320 nm erreicht.
Dies gilt sowohl für
Linien, im folgenden Line genannt, als auch für die Zwischenräume zwischen
den Strukturen, im folgenden Space genannt. Die Linearitätsgrenze
ist bei der Messung mit dem Objektiv mit 200 – facher Vergrößerung und
einer Apertur von 1,20 bei einer nominalen CD bei etwa 220 nm erreicht.
Dies gilt sowohl für
Linien, für
die Zwischenräume
zwischen den Strukturen und für eine
einzelne Linie (SingleLine). Durch die Verbesserung hinsichtlich
Auflösung
(höhere
Apertur) bzw. der Optik und Beleuchtung sowie der Messstabilität gelingt
es, sehr gute Wiederholbarkeiten (z.B. in Bereich von kleiner 1
nm mit einer DUV-Optik) zu erzielen, als auch die Linearitätsgrenze
zu kleineren Strukturen hin zu verschieben. Dabei beschreibt die Linearitätsgrenze,
bei welcher nominellen CD die gemessenen Werte nicht mehr linear
korrigiert werden können.
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Wie
bereits in der 1 erwähnt, ist die Vorrichtung mit
einem zusätzlichen
Detektor versehen, der zum zeitgleichen Aufzeichnen der Beleuchtungsintensität geeignet
ist. Dieser Detektor dient dazu, Schwankungen der Lichtintensität aufzuzeichnen und
den Vergleich von zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommenen Mess-
und Referenzdaten zu ermöglichen.
Nötig ist
dies, da eine genaue Bestimmung des 100% – Levels vorgenommen werden muss.
Das 100% – Level
ist die maximale bzw. mittlere maximale Lichtintensität, die nach
der Wechselwirkung mit der Probe von einem Detektor nachgewiesen
wird. Dieses schwankt mit der von der Lichtquelle gelieferten Intensität. Das Dunkelsignal
bzw. 0% – Level,
das sich aus dem Streulicht bzw. dem in geringem Maße durch
die eigentlich absorbierende Struktur (Phasenshift) transmittierendem
Licht sowie dem Detektor-Rauschen zusammensetzt, wird ebenfalls
aus den Messdaten bestimmt.
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Bei
einer Bestimmung der Strukturbreite über die Kantendetektion wird
die Breite bei einer definierten Prozentzahl, z.B. 50%, des 100%
Levels bestimmt. Daher ist der 100% Wert natürlich von bestimmender Bedeutung.
Bei der Bestimmung von Kantenpositionen zur Definition des Schwerpunktes einer
Struktur, wie sie bei den Koordinaten-Messungen (Registration) vorgenommen
werden, ist die Bedeutung nicht ganz so hoch. Auch wenn das 100% – Level
variiert, bleibt der Schwerpunkt erhalten, da sich beide Kanten
verschieben.
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Bei
der Flächendetektion
erfolgt die Bestimmung der Breite in 1. Ordnung über den Vergleich von Gesamtintensitäten. Dieser
Vergleich kann natürlich
nur dann richtige Ergebnisse liefern, wenn die Beleuchtung konstant
ist bzw. Änderungen
in der Beleuchtung unabhängig
von der zu messenden Struktur zeitgleich mit detektiert werden.
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Die
Konstanz der Lichtintensität
der Beleuchtung ist in 1. Ordnung von der Konstanz der Lichtquelle
abhängig.
Diese kann sowohl durch langfristigen Drift (Abbrennen der Lampe)
als auch durch kurzfristige Schwankungen (Versorgungsspannung, Magnetfeldschwankungen
bei Bogenlampen, Wanderung des Bogens) beeinflusst sein. Gegenüber den
bisherigen Aufbauten ist daher dafür zu sorgen, dass die Intensität des einkommenden
Lichtes parallel bzw. zeitgleich mit dem Messprofil durch den zweiten
Detektor 15b aufgenommen wird.
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Die
Messproben weisen häufig
eine von den Herstellern nicht näher
spezifizierte Anti-Reflexschicht auf. Diese beeinflusst das 100%
Level. Weiterhin kann es durch den Strukturaufbau (unterschiedliche
Dicken der einzelnen Schichten; z.B. haben Phasenschichtmasken mindestens
2 Schichten) zu Unterschieden in Reflexion und Transmission bei der
Messwellenlänge
kommen.
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Ein
weiterer Vorteil des Arbeitens mit Referenzstrukturen ist ein besseres
Tooö-to-Tool-Matching
(Goldene Probe). Das Tool-to-Tool-Matching beschreibt, wie sich
die Messungen identischer Strukturen auf gleichen Meßsystemen
unterscheiden. Auch hierzu wird der in 2 dargestellte
Halter 6 mit mehreren Referenzstrukturen versehen, die dann
zur Messung herangezogen werden können.
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Die
Profilform ist durch die Optik, den makro- und mikroskopischen Aufbau
der Mess-Probe und den Mess-Detektor bestimmt. Über einen weiten Strukturbreiten-Bereich
ist die Form jedoch ähnlich, so
dass eine Klassifizierung vorgenommen werden kann. Die Profile in
den 5 und 6-wurden im Durchlichtmodus aufgenommen.
Große
Intensitätswerte entsprechen
damit Stellen, die nicht mit Chrom oder anderen absorbierenden Materialien
belegt sind. Der Detektor registriert die von der Struktur durchgelassene
Lichtintensität.
Die Umgebung um die Struktur erscheint dunkel. Die Einzellinien
in den 5 hatten unterschiedliche Strukturbreiten, wie z.B.
100 nm, 120 nm, 160 nm, 200 nm, 300 nm, 400 nm und 500 nm. Wie aus
der Figur ersichtlich ergeben sich in Abhängigkeit von der Probe als
auch in Abhängigkeit
der Strukturbreite Unterschiede in der Signalform.
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Auf
der Abszisse 50 ist die Position der Struktur in willkürlichen
Einheiten aufgetragen. Auf der Ordinate 51 ist die gemessene
Intensität
ebenfalls in willkürlichen
Einheiten aufgetragen.
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6 zeigt
die Profile von Einzellinien einer Phasenshift-Maske mit korrigiertem
Offset. Wie bei 5 wurde auch hier jeweils Einzelllinien
vermessen. Die Einzelllinie ist auf eine ArF-Maske aufgebracht.
Die Einzellinien hatten dabei unterschiedliche Strukturbreiten,
wie z.B. 100 nm, 120 nm, 160 nm, 200 nm, 300 nm, 400 nm und 500
nm. Auf der Abszisse 60 ist die Position der Struktur in
willkürlichen Einheiten
aufgetragen. Auf der Ordinate 61 ist die gemessene und
normierte Intensität
ebenfalls in willkürlichen
Einheiten aufgetragen. Die Einzelheiten der Profile geben sowohl
Maskeneigenschaften (starke Überschwinger
bei der ArF-Maske, nicht bei CoG-Maske) als auch Optikeigenschaften
wieder (z.B. zu kleine Kondensorapertur verursacht schmale Überschwinger;
Koma generiert Unterschiede in der Profilform bei Messungen der
Probe in X- oder Y-Richtung).
Die in 5 und 6 gezeigten Profile wurden bei
Durchlichtmessungen gewonnen. Die Umgebung der Struktur war dunkel.
Ist die Umgebung hell so invertieren sich die Profilformen in einer ähnlichen
Weise wie dies in 7 dargestellt ist. Die dort
gezeigten Profile einer identischen Struktur wurden in Durchlicht
und Auflicht aufgenommen. Ebenso erzeugen helle und dunkle Umgebungen
Unterschiede. 7 zeigt die Messung von mehreren
durch Zwischenräume
beabstandete Strukturen (L&S-Struktur), die mit
Auflicht und Durchlicht aufgenommen wurden. Es ist eine 300 nm L&S-Struktur auf
einer CoG-Maske aufgebracht. Auf der Abszisse 70 ist die
Position der Struktur in willkürlichen
Einheiten aufgetragen. Auf der Ordinate 71 ist die gemessene
Intensität
ebenfalls in willkürlichen
Einheiten aufgetragen. Die im Durchlicht aufgenommen Linien erscheinen
wesentlich schmäler. 7 zeigt
weiterhin, dass sich die Profile der einzelnen Linien überlappen.
Diese Profile werden entfaltet und liefern damit genauere Daten
für die
Kanten- und Flächendetektion.
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8 zeigt
den Vergleich ermittelter CD-Messwerte, wobei die evaluierten Werte
auf den 500 nm Nominalwert normiert worden sind. Summiert man die
in 8 gemessenen Intensitätswerte für die einzelnen Profile auf
und normiert auf ein Referenzprofil, so ergibt sich ein von der
Strukturbreite abhängiger
Wert. Dabei muss sich aus den Klassifizierungsdaten ergeben, in
welchem Positionsbereich summiert wird. 8 zeigt
die mit diesem Verfahren ermittelten CD-Werte im Vergleich zu den
Nominalwerten und den aus der Kantendetektion ermittelten Werten.
Es wurde jeweils eine einzelne Linie auf einer ArF-Maske vermessen.
Auf der Abszisse 80 ist die nominale CD in nm aufgetragen.
Auf der Ordinate 81 ist die berechnete CD ebenfalls in
nm aufgetragen. Die einzelnen, abknickenden Kurven geben die durch
Beugung hervorgerufene Änderung
der Linearität
wieder. Die Abweichung der Daten von den Nominalwerten aus der Flächendetektion
ist geringer als die der Kantendetektion.
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In
dem nächsten
Schritt können
die aus Flächen-
und Kantendetektion gewonnen Daten kombiniert werden. Dabei ist
zu gewichten, mit welcher Messgenauigkeit und Wiederholbarkeit sie
ermittelt wurden. Eine Korrekturmöglichkeit (Proximity-Korrektur)
der Flächendetektions-Daten
ergibt sich aus der Annahme, dass bei kleiner werdenden Strukturbreiten
(Breite Wellenlänge)
Licht dadurch verloren geht, dass immer mehr Beugungsordnungen einen Winkel
zur optischen Achse des Objektivs aufweisen, der größer als
der Akzeptanzbereich der verwendeten Optik ist und nicht mehr in
die Detektorebene abgebildet werden. Sind die Mess-Strukturen nicht
isoliert, so müssen
die Profile in diesem Strukturbreiten-Bereich entfaltet werden. Dies ist zumindest durch
das Fitten der Kanten mit semiempirischen Funktionen möglich.
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Zur
Zeit liegt die Schwierigkeit in der Berechnung der Beugung an der
Struktur. Es gibt, wie gesagt, theoretische Ansätze, die aber immer sehr anwendungsspezifisch
sind. Diese haben für
die CD-Messung teilweise störende
Artefakte und die theoretische Nachbildung ist sehr zeitaufwändig. Hinzu
kommt, dass die gemessenen Wellenfronten gegenüber den theoretischen durch
Herstellungsfehler der Optik (und der Messprobe) gestört sind.
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Wie
in 7 gezeigt, erzeugen die Messverfahren Transmission
und Reflektion verschiedene Profilformen. 9 ist eine
Darstellung gemäß der 7,
wobei das gemessene Auflichtprofil invertiert ist und die Apertur
des Kondensor 0,6 beträgt.
Die Differenzen der „gemessenen" Breiten der Lines
und Spaces entsprechen den in 4 gezeigten
Unterschieden für
Line&Space Messungen.
Auf der Abszisse 90 ist die Position der Struktur in willkürlichen Einheiten
aufgetragen. Auf der Ordinate 91 ist die gemessene Intensität ebenfalls
in willkürlichen
Einheiten aufgetragen.
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10 zeigt
die Profile einer 1100 nm Struktur aufgenommen mit einem 1-Line-Objektiv in Auflicht
und Durchlicht und invertiertem Auflichtprofil. Auf der Abszisse 100 ist
die Position der Struktur in willkürlichen Einheiten aufgetragen.
Auf der Ordinate 101 ist die gemessene Intensität ebenfalls
in willkürlichen
Einheiten aufgetragen.
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11 zeigt
Messwerte für
Auflicht und Durchlicht, wobei auf 1 normiert ist. Auf der Abszisse 110 ist
die Position der Struktur in willkürlichen Einheiten aufgetragen.
Auf der Ordinate 111 ist die gemessene Intensität ebenfalls
in willkürlichen
Einheiten aufgetragen.
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Die
beiden Figuren zeigen einen Teil der Vielfalt an verschiedenen Strukturformen.