DE102005037531A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung systematischer Messfehler bei der mikroskopischen Untersuchung von Objekten - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung systematischer Messfehler bei der mikroskopischen Untersuchung von Objekten Download PDF

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Abstract

Bei der Fertigung von Halbleiterbauelementen werden die Strukturen üblicherweise in verschiedenen Ebenen gefertigt. Bei der Orientierung dieser Ebenen zueinander wird unter anderem auch eine Verschiebung beziehungsweise Ausrichtung untersucht und als Overlay-Fehler erkannt. Zur Verminderung eines systematischen Messfehlers wird eine Messanordnung (10) zum Messen des Overlay-Fehlers vorgeschlagen. Diese weist eine Beleuchtungseinrichtung (12), ein Objektiv (14) zum Fokussieren einer Strahlung der Beleuchtungseinrichtung (12) auf das Objekt (16) und einer Tubuslinse (18) zum Abbilden der Strahlung auf eine Sensoreinheit (20) auf. Im Strahlengang der Messanordnung (10) ist ein Kompensator (22) vorgesehen, in dem die Wellenfronten der einfallenden Strahlung spektral unterschiedlich so verkippt werden, dass eine Kompensation des axialen Farbquerfehlers erfolgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Messanordnung zum Messen von Overlay-Fehlern bei der Untersuchung eines Objektes insbesondere eines Halbleiters nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Reduzierung systematischer Messfehler beim Messen von Overlay-Fehlern bei der Untersuchung eines Objektes, insbesondere eines, nach dem Oberbegriff von Anspruch 10.
  • In der Halbleiterfertigung werden Wafer während des Fertigungsprozesses in einer Vielzahl von Prozessschritten sequentiell bearbeitet, wobei auf einem Wafer eine Vielzahl gleicher wiederkehrenden Strukturelemente, die so genannten Dies, hergestellt wird. Mit zunehmender Integrationsdichte steigen die Anforderungen an die Qualität der auf den Wafern ausgebildeten Strukturen. Um die Qualität dieser Strukturen überprüfen und eventuelle Defekte finden zu können, ist das Erfordernis an die Genauigkeit und die Reproduzierbarkeit der den Wafer handhabenden Bauteile und Prozessschritte entsprechend hoch. Dies bedeutet, dass bei der Produktion eines Wafer mit der Vielzahl von Prozessschritten und der Vielzahl der aufzutragenden Schichten an Fotolack oder Ähnlichem eine zuverlässige Erkennung der Qualität der vorangegangen Prozessschritte ermittelt werden muss. Bei der Fertigung von Halbleiterbauelementen werden die Strukturen üblicherweise in verschiednen Ebenen gefertigt. Die Orientierung der Strukturen in diesen Ebenen zueinander ist von großer Wichtigkeit, denn eine zu große Verschiebung der Strukturen kann zu einer Unterbrechung der Verbindung von Elementen zwischen diesen Ebenen führen. Daher wird unter anderem auch die Orientierung, Verschiebung beziehungsweise Ausrichtung dieser Ebenen zueinander untersucht und als Over lay-Fehler bezeichnet.
  • Ein Verfahren zur Messung des Overlay-Fehlers ist beispielsweise aus der US 2004/0207849 A1 bekannt. Hierin wird vorgeschlagen, die in unterschiedlichen Ebenen vorliegenden periodischen Strukturen mit kohärentem Licht zu beleuchten. Aus der positiven und negativen Streulichtstrahlung wird der optische Phasenunterschied zwischen der negativen und positiven Streulichtstrahlung ermittelt. Aus diesem Phasenunterschied lässt sich dann der Overlay-Fehler ermitteln.
  • Aus der WO 03/104929 A2 ist weiterhin ein Verfahren zur Messung des Overlay-Fehlers bekannt, bei dem Bild- oder Intensitätsinformationen von der untersuchten Oberfläche analysiert werden um zu dem gesuchten Overlay-Fehler zu gelangen.
  • Bei diesen Verfahren werden üblicherweise Mikroskope zur Untersuchung der Strukturen eingesetzt, die unendlich-plankorrigierte Mikroobjektive aufweisen. Bei der Montage von Mikroobjektiven entstehen aufgrund der Bauteiltoleranzen Abbildungsfehler, die auch bei Anwendung großer Sorgfalt nicht zu vermeiden sind. Damit ist beispielsweise die Zentrierungen nur innerhalb bestimmter Toleranzen möglich. So kann etwa die Lage der Achse einer Linse zum Gesamtsystem verkippt oder verschoben sein. Die daraus resultierenden Abbildungsfehler Coma, Astigmatismus und axialer Farbquerfehler, der bereits in der Bildmitte auftritt, beschränken die Genauigkeit der Untersuchung und sind allgemein bekannt. Üblicherweise wird durch das so genannte Setzen versucht, Coma und Astigmatismus so klein als möglich zu halten. Zur Astigmatismuskorrektur werden hierzu einzelne Linsengruppen zueinander gedreht und so die optische Achse ausgeglichen. Einem Coma kann durch das seitliche Verschieben einer Linsengruppe entgegengewirkt werden. Die beiden Fehler können damit zwar nicht vollständig aufgehoben werden, jedoch ist es im allgemeinen möglich, eine Korrektur zu bewirken, die so gut ist, dass die Messung im Rahmen der gewünschten Genauigkeit unbeeinflusst durchgeführt werden kann. Axiale Farbquerfehler lassen sich zwar auch grundsätzlich auch durch Setzen beeinflussen, jedoch müssen hierzu die gleichen Frei heitsgrade, verwendet werden, die auch Astigmatismus und Coma beeinflussen. Damit führt zwingend jede derartige Korrektur des axialen Farbquerfehlers zu einer Veränderung der Korrektur von Astigmatismus und Coma. Somit muss der ganze Prozess iterativ gestaltet werden um zu vermeiden, dass keiner der Korrekturen zu Werten führt, die außerhalb der akzeptablen Toleranz liegen. Da dieser Prozess sehr zeitaufwändig ist und zudem von Anfang an offen ist, ob der iterative Prozess konvergiert, also etwa zu einem Minimum in den Fehlern führt, wird auf eine Korrektur des axialen Farbquerfehlers auf der Achse normalerweise verzicht und die daraus resultierenden Nachteile werden als systematische Fehler in Kauf genommen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die systematischen Messfehler bei der Untersuchung von Objekten, insbesondere von Halbleiterstrukturen zu verringern.
  • Entsprechend der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Messanordnung zum Messen von Overlay-Fehlern bei der Untersuchung eines Objektes insbesondere eines Halbleiters mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Im Hinblick auf das Verfahren wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Reduzierung systematischer Messfehler beim Messen von Overlay-Fehlern bei der Untersuchung eines Objektes, insbesondere eines Halbleiters, mit den Merkmalen gemäß Anspruch 11 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Messanordnung, die insbesondere bei der Untersuchung von Overlay-Fehlern auf produzierten Halbleiterwafern eingesetzt werden kann, weist eine Beleuchtungseinrichtung und ein unendlich-plankorrigiertes Objektiv zum Fokussieren einer Strahlung der Beleuchtungseinrichtung auf das Objekt, etwa den Halbleiterwafer auf. Eine Tubuslinse ist zum Abbilden des im unendlichen gelegenen Zwischenbildes auf eine Sensoreinheit, insbesondere einen CCD-Sensor vorgesehen. Im Strahlengang der Messanordnung ist ein Kompensator vorgesehen. Dabei werden im Kompensator die Wellenfronten der einfallenden Strahlung spektral unterschiedlich so verkippt, dass eine Kompensation des axialen Farbquerfehlers erfolgt. Durch den Aufbau des Kompensators und die gewählte Objektivkorrektur bleiben sphärische Aberration, Astigmatismus und Koma von dem Setzen des axialen Farbquerfehlers unberührt.
  • Bevorzugt wird der Kompensator in der Pupille des Objektivs angeordnet, da in dieser Position die ausgenützten Durchmesser am kleinsten sind. Dies begünstigt die hochgenaue Fertigung des Kompensators. Alternativ kann der Kompensator auch im Strahlengang zwischen dem Objektiv und der Tubuslinse angeordnet werden. Zwischen der Tubuslinse und der Sensoreinheit kann eine Nachvergrößerungseinheit vorgesehen sein.
  • Der Kompensator kann ein Prisma, ein Doppelprisma oder bevorzugt ein variables Prisma aufweisen. Das variable Prisma besteht aus einer Plankonkav- und einer Plankonvexlinse aus gleichem Material, deren sphärischen Radien gleich sind und miteinander in Kontakt sind. Die Einstellung des Prisma erfolgt durch Gleiten an der Grenzfläche, so dass die beiden Planflächen einen Winkel zueinander erhalten. Diese Einstellung kann mit einem Kitt zwischen den beiden Elementen fixiert werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Brechungsindex und die Dispersion des Kitts möglichst mit den Werten der Glaselemente übereinstimmt. Zur Einstellung des Kompensators wird die Größe und Richtung der erforderlichen Kompensation ermittelt und über das variable Prisma eingestellt und gegebenenfalls mit Hilfe des Klebers fixiert. Zum Ermitteln der erforderlichen Werte wird ein Musterobjekt, insbesondere ein Testwafer verwendet, von dem die auf dem Testwafer vorhandenen Strukturen bekannt sind.
  • Mit dem Einsatz eines Kompensators im Strahlengang der Messanordnung kann ein axialer Farbquerfehler kompensiert werden, ohne dass die für die Astigmatismus- oder Coma-Korrektur vorgenommenen Einstellungen wieder verändert werden müssten. Denn ein Verkippen der Wellenfronten in der Pupille der Messanordnung verursacht bei unendlich-plankorrigierten Objektiven nur einen wellenlängenabhängigen Bildversatz ohne zusätzliche Aberrationsveränderungen.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibungen, bei deren Darstellung zugunsten der Übersichtlichkeit auf eine maßstabsgetreue Wiedergabe verzichtet wurde.
  • Es zeigen im Einzelnen:
  • 1 schematisch die Entstehung eines axialen Farbquerfehlers
  • 2a2d schematisch die Auswirkungen des axialen Farbquerfehlers
  • 3 schematisch die Anordnung eines Kompensators in der Pupille des Objektivs
  • 4 schematisch eine erfindungsgemäße Messanordnung
  • 5 schematisch eine weitere erfindungsgemäße Messanordnung
  • 6a6c eine schematisch Darstellung mögliche Kompensatoren
  • 7 schematisch den Ablauf der erfindungsgemäßen Justage des Kompensators
  • Bei der Overlay-Messung zur Bestimmung des Overlay-Fehlers wird die Position des Zentrums zweier Boxen bestimmt. Diese Boxen liegen, wie etwa aus der US 2004/0207849 A1 bekannt ist, in unterschiedlichen Ebenen des Wafers. Im Allgemeinen unterscheiden sich die Boxen in ihrer Farbe, da in den Schichten unterschiedlichen Materialien eingesetzt werden. Sofern die Schichten exakt zueinander positioniert sind, liegen auch die Zentren der Boxen exakt übereinander, so dass mit dieser Messung überprüft werden kann, ob die Strukturen in den Schichten zueinander ausreichend exakt positioniert sind. Dies ist besonders wichtig, da bereits kleine Abweichungen zu einer Fehlfunktion des Chips führen können.
  • Weist das abbildende System, bestehend aus Objektiv 14, Tubuslinse 18 und optionaler Nachvergrößerung 24, allerdings einen axialen Farbquerfehler auf, so wird ein Überlagerungsfehler detektiert, der zu einer Fehlinterpretation des Messergebnisses führt. In 1 ist ein Objektiv 14 gezeigt, in das weißes Licht 38 einfällt. Als typischer axialer Farbquerfehler ist ausgangsseitig des Objektivs 14, also gegenüber der Pupille 40, ein wellenlängenabhängiger Versatz des Auftreffens der Strahlung auf der y-Ebene festzustellen. Schematisch ist dargestellt, dass die Strahlung mit roter Wellenlänge R, die Strahlung mit grüner Wellenlänge G und die Strahlung mit blauer Wellenlänge B an unterschiedlichen Positionen der y-Richtung der Bildebene 42 auftreffen. Im Gegensatz zu manch anderen Bildfehlern ist der axiale Farbquerfehler bereits in der Bildmitte zu erkennen.
  • In 2a ist die tatsächliche Lage eines grünen Objekts dargestellt. Hier kann eine Sensoreinheit, etwa eine CCD-Kamera so justiert werden, dass das Bild des Objektes in der Bildmitte zu liegen kommt, wie in 2c gezeigt. Liegt nun ein axialer Farbquerfehler vor, so ist, wie in 2b dargestellt, für ein blaues Objekt eine Verschiebung in positive y-Richtung zu erkennen. Entsprechend wird ein rotes Objekt in negative y-Richtung verschoben, wie in 2d dargestellt. Die Wirkung des axialen Farbquerfehlers besteht demgemäß darin, dass sich abhängig von der Farbe des Objekts ein Bildversatz von Δy ergibt. Diese Verschiebung beeinflusst die Messung immer dann erheblich, wenn gleichzeitig mehrere Farben dargestellt werden sollen, da in diesem Fall eine Kompensation durch eine Neuzentrierung der CCD-Kamera nicht möglich ist.
  • Erfindungsgemäß hat sich nun gezeigt, dass das Verkippen der Wellenfront in der Pupille des optischen Systems, bei unendlich-plankorrigierten Objektiv, nur zu einem Bildversatz führt, ohne dass eine zusätzliche Aberration eingeführt werden würde. Damit lässt sich der axiale Farbquerfehler dadurch kompensieren, dass ein Kompensator 22 eingefügt wird, der eine wellenlängenabhängige Verkippung der Wellenfront verursacht. Wie in 3 dargestellt wird dieser Kompensator 22 bevorzugt in der Pupille 40 des Objektivs 14 vorgesehen. Denn der axiale Farbquerfehler des Objektivs 14 kann dadurch kompensiert werden. Mit dem Kompensator 22 erfolgt bereits eine wellenlängenabhängige Verkippung der Wellenfronten der weißen Eingangstrahlung 38. Dies entspricht aber gerade einem Bildversatz, der dann wellenlängenabhängig ist. Der Kompensator 22 wird gerade so ausgelegt, dass die Verkippung der Wellenfronten entgegengesetzt gleich dem Bildversatz ist, der im Objektiv 14 durch den axialen Farbquerfehler verursacht wird. Damit wird der axiale Farbquerfehler im Objektiv 14 wieder korrigiert. Wie in 3 dargestellt wird der Kompensator bevorzugt in der Pupille 40 angeordnet. Besonders, wenn dies nicht zugänglich ist, kann der Kompensator 22 auch an einer anderen Stelle im Strahlengang der Messanordnung 10 vorgesehen werden.
  • In 4 ist hierzu eine Messanordnung 10 dargestellt. Diese weist eine Beleuchtungseinrichtung 12 auf, aus der Licht auf einen Auflichtteiler 13 auftrifft. Das Beleuchtungslicht für das Objekt 16, also den Wafer, tritt durch den Kompensator 22 und gelangt über das Objektiv 14 auf das Objekt 16. Der Kompensator 22 ist dabei so ausgeführt, dass er den axialen Farbquerfehler des Objektivs 14 kompensiert und ist zwischen der Tubuslinse 18 und dem Objektiv 14 auf der Objektivseite des Auflichtteilers 13 positioniert. Zwischen der Tubuslinse 18 und der Sensoreinrichtung 20, die typischerweise als CCD-Sensor oder CCD-Kamera ausgeführt ist, kann optional eine Nachvergrößerungseinrichtung 24 vorgesehen werden.
  • Ein alternative Anordnung ist in 5 dargestellt. Diese weist wieder eine Beleuchtungseinrichtung 12 auf, aus der Licht auf einen Auflichtteiler 13 auftrifft. Das Beleuchtungslicht für das Objekt 16, also den Wafer, gelangt über das Objektiv 14 auf das Objekt 16. Ein Kompensator 22 ist zwischen der Tubuslinse 18 und dem Objektiv 14 auf der Tubuslinsenseite des Auflichtteilers 13 positioniert und dabei so ausgeführt, dass er den Axialen Farbquerfehler des Objektivs 14 kompensiert und. Zwischen der Tubuslinse 18 und der Sensoreinrichtung 20, die typischerweise als CCD-Sensor oder CCD-Kamera ausgeführt ist, kann wiederum optional eine Nachvergrößerungseinrichtung 24 vorgesehen werden.
  • In 6 sind unterschiedliche Ausführungsformen des Kompensators 22 dargestellt. So kann der Kompensator 22, wie in 6a gezeigt, ein Prisma 26 oder Keilplatte aufweisen, die bevorzugt in der Systempupille positioniert wird.
  • Das Prisma zerlegt einfallendes weißes Licht 38 in seine spektralen Anteile, die exemplarisch wieder als R, G und B dargestellt sind. In einem derartigen Prisma erfolgt allerdings auch ein Verkippen der Hauptwellenlänge, was allerdings einfach durch eine geeignete Positionierung der CCD-Kamera wieder kompensiert werden kann.
  • Wie in 6b dargestellt kann auch ein Doppelprisma 28 verwendet werden. Dieses weist zwei Prismen 29, 31 auf, die bevorzugt aus Glas gefertigt sind und sich nur in ihrer Dispersion unterscheiden. Die beiden Gläser werden miteinander verklebt. Der Brechungsindex solcher Gläser ist für Grün gleich, so dass hier keine Verkippung der Hauptfarbe erfolgt und dementsprechend auf eine Neupositionierung der CCD-Kamera verzichtet werden kann. Somit muss die Kamera während der Justierung nicht nachgeführt werden.
  • In 6c ist ein variables Prisma gezeigt, das ebenfalls zur Korrektur des axialen Farbquerfehlers eingesetzt werden kann. Dieses ist immer dann von Vorteil, wenn unterschiedliche Objektive 14 verwendet werden sollen. Denn der axiale Farbquerfehler ist von Objektiv zu Objektiv verschieden. Mit dem Einsatz eines variablen Prismas 30 kann auf diesen Umstand reagiert werden und die spektral unterschiedliche Verkippung der Wellenfronten entsprechend den Eigenschaften des jeweils eingesetzten Systems dadurch eingestellt werden, dass unterschiedliche Keilwinkel der Außenflächen der Elemente 32 und 34 zueinander gewählt werden. Die Elemente 32 und 34 können nach dem Erreichen des gewünschten Effekts, d. h. nach dem Auffinden des besten Keilwinkels in ihrer Lage zueinander fixiert werden. Hierzu können die Elemente mit einem Klebstoff 36, bevorzugt einem UV-aktivierbaren Klebstoff dauerhaft miteinander verbunden werden. Es wird also zunächst mit dem noch nicht ausgehärteten Klebstoff 36 die Justierung durchgeführt und gewünschte Position gesucht. Ist diese Position gefunden, dann kann der Klebstoff 36 etwa durch einen UV-Blitz aktiviert werden.
  • Beim Aufbau der Messanordnung 10 (4) wird zu einem geeigneten Zeitpunkt auch der Kompensator 22 positioniert. Idealerweise wird der Kompensator 22 in der Objktivpupille 40 positioniert. Hier besteht allerdings häufig das Problem, dass das Objektiv als abgeschlossenes Bauteil nicht zugänglich ist. Daher kann der Kompensator 22 auch, wie in 4 und 5 gezeigt, zwischen dem Objektiv 14 und der Tubuslinse 18 positioniert werden. Nach der Positionierung wird der axiale Farbfehler der gesamten Messanordnung 10 mit Hilfe des Kompensators 22 dadurch kompensiert, dass der Kompensator 22 justiert wird. Die Justage erfolgt dabei mit Hilfe eines Testwafers, der eine bekannte Struktur aufweist.
  • In 7 ist der Verfahrensablauf zur Justierung des Kompensators 22 schematisch dargestellt. Zunächst wird im Schritt 44 in der Messanordnung 10 ein neuer Kompensator 22 mit einem variablem Prisma 30 und einem Kleber 36 im Schritt 44 montiert. Im Schritt 46 wird ein Testwafer geladen, d. h. so in der Messanordnung positioniert, dass er untersucht werden kann. Im Schritt 48 werden dann mit der Messanordnung 10 Werte erfasst, aus denen sich die Richtung und der Betrag des Farbquerfehlers in axialer Richtung bestimmen lassen. Im Schritt 50 wird nun geprüft, ob sich diese Werte im Rahmen eines vorgegebenen, für die Messanordnung 10 akzeptablen Wertebereichs befinden. Ist dies der Fall, so wird im Schritt 52 die aktuelle Position der sphärischen Elemente 32, 34 fixiert, wobei insbesondere der Klebstoff 36 etwa durch UV-Bestrahlung ausgehärtet wird. Je nach Klebersystem muss dabei so lange mit UV-Licht bestrahlt werden, bis der Klebstoff ausgehärtet ist oder lediglich das Aushärten mit einem UV-Blitz initiiert werden. Außerdem können auch andere Klebstoffe verwendet werden, bevorzugt jedoch solche, die nach einer Initiierung schnell aushärten. Schließlich wird im Schritt 54 der Testwafer wieder entladen.
  • Zeigt sich im Schritt 50, dass die im Schritt 48 ermittelten Werte des axialen Farbquerfehlers außerhalb des vorgegebenen, für die Messanordnung 10 akzeptablen Wertebereichs befinden, so ist eine Justierung des Kompensator 22 erforderlich. Hierzu wird im Schritt 56 die Richtung und der Betrag für die Änderung des Kompensators 22 berechnet. Im darauf folgenden Schritt 58 wird der Kompensator 22 neu eingestellt. Hierzu kann der Keilwinkel der beiden Elemente 32, 34 so geändert werden, dass der Fehler kompensiert wird. Anschließend wird im Schritt 48 erneut die Richtung und der Betrag des axialen Farbquerfehlers gemessen. Da der Justageprozess nicht linear verläuft ist es erforderlich, die Korrekturschleife 60 Iterativ zu durchlaufen, um ein optimales Ergebnis erzielen zu können. Die Schleife 60 wird dann verlassen, sobald im Schritt 50 festgestellt wird, dass sich die Werte im Rahmen eines vorgegebenen, für die Messanordnung 10 akzeptablen Wertebereichs befinden.
  • Ist der Kompensator mit Aktoren (z.B. Piezos) ausgestattet, dann kann der Justagevorgang automatisch von einem Rechner gesteuert werden.
  • Grundsätzlich ist es auch möglich, insbesondere für Messanordnungen 10, für die niedrigere Ansprüche bestehen, die Korrektur nicht iterativ in der Schleife 60 durchzuführen, sondern auf einen Kompensator 22 zurückzugreifen, der einem Satz vorgefertigter, möglicher Kompensatoren entnommen wird. Hierbei dient die Feststellung des Betrags und der Richtung des axialen Farbquerfehlers im Schritt 48 der Bestimmung des zu verwendenden Kompensators aus dem Satz vorgefertigter Kompensatoren und seiner Einbauorientierung. Die Anzahl und die Abstufung der Kompensatoren innerhalb eines Satzes ergibt sich dabei aus den jeweils anzuwendenden Toleranzbetrachtungen der Optik.
  • Mit der vorgeschlagenen Messanordnung und dem vorgeschlagenen Verfahren ist es möglich, die Qualität einer Messanordnung zum Messen von Overlay-Fehlern bei der Untersuchung eines Objektes deutlich zu verbessern. Der axiale Axialen Farbquerfehler kann für ein Objektiv und darüber hinaus auch für das Gesamtsystem kompensiert werden. Im Gegensatz zum bekannten Setzten im Objektiv stört das vorgeschlagene Verfahren nicht die bereits durchgeführten Korrekturen von Astigmatismus und Coma. Außerdem gewährleistet dieses Verfahren grundsätzlich die Konvergenz, so dass Fehler, die auch in anderen optischen Komponenten als dem Objektiv auftreten mitberücksichtigt werden.
  • 10
    Messanordnung
    12
    Beleuchtungseinrichtung
    13
    Auflichtteiler
    14
    Objektiv
    16
    Objekt
    18
    Tubuslinse
    20
    Sensoreinheit
    22
    Kompensator
    24
    Nachvergrößerungseinheit
    26
    Prisma
    28
    Doppelprisma
    30
    variables Prisma
    32
    plankonkaves Element
    34
    plankonvexes Element
    36
    Klebstoff
    38
    weißes Licht
    40
    Pupille
    42
    Bildebene
    44
    Monatage neuer Kompensator
    46
    Montage Teststruktur
    48
    Ermitteln der Werte des axialen Farbquerfehlers
    50
    Werte im zulässigen Wertebereich?
    52
    Klebstoff aushärten
    54
    Teststruktur entladen
    56
    Änderung berechnen
    58
    Kompensator neu einstellen
    60
    Korrekturschleife
    R
    rotes Licht (allgemein Wellenlänge 1)
    G
    grünes Licht (allgemein Wellenlänge 2)
    B
    blaues Licht (allgemein Wellenlänge 3)

Claims (23)

  1. Messanordnung (10) zum Messen von Overlay-Fehlern bei der Untersuchung eines Objektes (16), insbesondere einer Halbleiteroberfläche mit einer Beleuchtungseinrichtung (12), einem Objektiv (14) zum fokussieren einer Strahlung der Beleuchtungseinrichtung (12) auf das Objekt (16) und einer Tubuslinse (18) zum Abbilden der Strahlung auf eine Sensoreinheit (20) dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang der Messanordnung (10) ein Kompensator (22) vorgesehen ist, der die Wellenfronten der einfallenden Strahlung spektral unterschiedlich so verkippt, dass eine Kompensation des axialen Farbquerfehlers erfolgt.
  2. Messanordnung (10) zum Messen von Overlay-Fehlern nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensator (22) im Strahlengang zwischen dem Objektiv (14) und der Tubuslinse (18) angeordnet ist.
  3. Messanordnung (10) zum Messen von Overlay-Fehlern nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensator (22) in der Pupille des Objektivs (14) angeordnet ist.
  4. Messanordnung (10) zum Messen von Overlay-Fehlern nach einem der Ansprüche 1–3 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Tubuslinse (18) und der Sensoreinheit (20) eine Nachvergrößerungseinheit (24) vorgesehen ist.
  5. Messanordnung (10) zum Messen von Overlay-Fehlern nach einem der Ansprüche 1–4 dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensator (22) ein Prisma (26) aufweist.
  6. Messanordnung (10) zum Messen von Overlay-Fehlern nach einem der Ansprüche 1–5 dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensator (22) ein Doppelprisma (28) aufweist.
  7. Messanordnung (10) zum Messen von Overlay-Fehlern nach einem der Ansprüche 1–6 dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensator (22) ein variables Prisma (30) ist, wobei das variable Prisma (30) aus einer Plankovex- und einer Plankonkavlinse (32, 34) aufgebaut ist
  8. Messanordnung (10) zum Messen von Overlay-Fehlern nach der Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Plankovex- und die Plankonkavlinse (32, 34) aus dem gleichen Material bestehen.
  9. Messanordnung (10) zum Messen von Overlay-Fehlern nach der Anspruch 7 und 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Plankovex- und die Plankonkavlinse (32, 34) sphärischen Flächen ausgebildet haben, wobei diese aufeinanderliegen, und dass die Einstellung des Prismas erfolgt durch Gleiten an den sphärischen Flächen erfolgt, so dass die beiden Planflächen der Plankovex- und die Plankonkavlinse (32, 34) unter einen Winkel zueinander stehen.
  10. Messanordnung (10) zum Messen von Overlay-Fehlern nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des variablen Prismas (30) fixierbar ist. Insbesondere mit einem Klebstoff (36).
  11. Verfahren zur Reduzierung systematischer Messfehler beim Messen von Overlay-Fehlern bei der Untersuchung eines Objektes (16), insbesondere eines Halbleiterwafers, mit einer Messanordnung (10), dadurch gekennzeichnet, dass in der Messanordnung (10) ein Kompensator (22) vorgesehen wird, der so eingestellt und/oder ausgewählt wird, dass die in den Kompensator (22) einfallenden Wellenfronten in Abhängigkeit von ihrer Wellenlänge so verkippt werden, dass ein axialer Farbquerfehler kompensiert wird.
  12. Verfahren zur Reduzierung systematischer Messfehler nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensator (22) ein einstellbares Prisma (30) aufweist und die Größe und Richtung der Kompensation eingestellt wird.
  13. Verfahren zur Reduzierung systematischer Messfehler nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass das einstellbare Prisma (30) die Elemente (32, 34) aufweist, die in einer Drehvorrichtung im Strahlengang aufgehängt werden.
  14. Verfahren zur Reduzierung systematischer Messfehler nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensator (22) unter Verwendung eines Musterobjektes, insbesondere eines Testwafers so justiert wird, dass der axiale Farbfehler kompensiert wird.
  15. Verfahren zur Reduzierung systematischer Messfehler nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass zum Justieren des Kompensators (22) ein Testwafer geladen wird, anhand des Testwafers geprüft wird, ob der Betrag und/oder die Richtung des axialen Farbquerfehlers innerhalb eines vorgegebenen Spezifikationsbereiches liegen.
  16. Verfahren zur Reduzierung systematischer Messfehler nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensator (22) dann neu eingestellt wird, wenn der Betrag oder die Richtung des axialen Farbquerfehlers außerhalb des vorgegebenen Spezifikationsbereiches liegen.
  17. Verfahren zur Reduzierung systematischer Messfehler nach einem der Ansprüche 14–16 dadurch gekennzeichnet, dass ein im Kompensator (22) vorhandenes einstellbares Prisma (30) mit zwei Elementen (32, 34) dadurch fixiert wird, dass ein zwischen den Elementen (32, 34) liegende Kleberschicht (36) ausgehärtet, insbesondere mit UV-Strahlung ausgehärtet wird.
  18. Verfahren zur Reduzierung systematischer Messfehler nach einem der Ansprüche 14–17 dadurch gekennzeichnet, dass die Justierung automatisch durch einen Manipulator erfolgt, der von einer Rechnereinheit gesteuert wird.
  19. Verfahren zur Reduzierung systematischer Messfehler nach einem der Ansprüche 14–17 dadurch gekennzeichnet, dass die Justierung manuell durch einen Finetuner erfolgt, der von einer Rechnereinheit Informationen über die Orientierung und die Größe des axialen Farbquerfehlers erhält.
  20. Verfahren zur Reduzierung systematischer Messfehler nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Satz vorgefertigter Kompensatoren entsprechend dem gemessenen Betrag des axialen Farbquerfehlers ein geeigneter Kompensator ausgesucht wird und entsprechend der Richtung des axialen Farbquerfehlers orientiert eingebaut wird.
  21. Verfahren zur Reduzierung systematischer Messfehler nach Anspruch 120 dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensatorensatz aus Keilplatten (26) besteht.
  22. Verfahren zur Reduzierung systematischer Messfehler nach Anspruch 20 dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensatorensatz aus einem Doppelprisma (28) besteht.
  23. Verfahren zur Reduzierung systematischer Messfehler nach Anspruch 20 dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensatorensatz aus bereits verkitteten variablen Prismen (30) besteht
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