DE102016125016B4

DE102016125016B4 - Verfahren zur ultraschallmikroskopischen Vermessung von Halbleiterproben, Computerprogramm zur ultraschallmikroskopischen Vermessung von Halbleiterproben, Computerprogrammprodukt und Ultraschallmikroskop

Info

Publication number: DE102016125016B4
Application number: DE102016125016.3A
Authority: DE
Inventors: Helmut APPEL
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2016-10-20
Filing date: 2016-12-20
Publication date: 2022-03-10
Anticipated expiration: 2036-12-21
Also published as: US10677760B2; DE102016125016A1; US20180113096A1

Abstract

Verfahren zur ultraschallmikroskopischen Vermessung von Halbleiterscheiben, wobei eine Aufnahme eines Messsignals die folgenden Schritte umfasst:- Bereitstellen einer Probe (P), wobei die Probe wenigstens eine Schicht (S) mit bekannter Dicke aufweist,- Bewegen eines Schallkopfes (SK) eines Ultraschallmikroskops (UM) an eine Position x, y in Bezug auf die Schicht (S) der Probe (P),- Erzeugen und Fokussieren von Ultraschallwellen auf die Position x, y der Probe (P),- Aufnehmen eines Messsignals aus an der Probe (P) reflektierten Ultraschallwellen als Funktion der Zeit, und- Auswerten des Messsignals, wobei die folgenden Schritte ausgeführt werden:- Identifizieren von Signalwerten im Messsignal, deren Signalamplituden (SA) über einem Signalschwellwert (SW) liegen,- Bilden eines oder mehrerer Signalpaare aus den identifizierten Signalwerten,- Bestimmen eines Zeitabstandes (Δt) zwischen den zeitlich aufeinander folgenden Signalamplituden (SA) der Signalwerte aus jedem gebildeten Signalpaar,- Vergleichen des oder der bestimmten Zeitabstände (Δt) mit einem Vergleichszeitabstand, der durch die bekannte Dicke bestimmt ist,- Auswählen zumindest eines Signalwerts des Signalpaares, sofern der Vergleich ein Vergleichskriterium erfüllt, und- Verwenden des ausgewählten Signalwertes zur Bestimmung eines Darstellungswertes zur graphischen Darstellung des Messsignals.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur ultraschallmikroskopischen Vermessung von Halbleiterproben, ein Computerprogramm zur ultraschallmikroskopischen Vermessung von Halbleiterproben, ein Computerprogrammprodukt und ein Ultraschallmikroskop.
Die Druckschrift DE 41 38 328 A1 beschreibt eine Messvorrichtung, die eine Ultraschallwelle verwendt.
Die Druckschrift DE 10 2008 042 709 A1 beschreibt ein Abtast-Akustomikroskop mit Profilometer-Funktion.
Die Druckschrift DE 10 2009 031 157 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen eines Risses in einem Halbleiterwafer.
Akustische Mikroskopie oder Ultraschallmikroskopie bezeichnet ein bildgebendes Verfahren, welches Dichtewellen in der Akustik von 20 kHz bis 1 GHz nutzt, insbesondere um Proben in unterschiedlichen Tiefen mit hoher Auflösung zu vermessen. Die laterale Auflösung ist dabei etwas kleiner als mit einem herkömmlichen Lichtmikroskop, während die Tiefenauflösung die klassische Mikroskopie in der Regel bei weitem übertrifft. In der Praxis wird die Probe häufig mit einem Einzelschallkopf abgetastet und punktweise ein Bild der Probe erstellt (SAM, scanning acoustic microscopy). Die Ultraschallmikroskopie findet beispielsweise in der Halbleitertechnologie Anwendung. Im Rahmen der Dünnschichttechnologie wird im Volumen eine Vielzahl von Halbleiterscheiben metallisch verlötet oder anderweitig verbunden. Verbindungslote und Kleber können in ihren Eigenschaften schwanken. Zudem können zusätzlich dielektrische Schichten aufgebracht sein.
Dichtewellen in der Akustik von 20 kHz bis 1 GHz nennt man „Ultraschallwellen“ (englisch „ultrasound“ oder „ultrasonic waves“). Nutzt man Ultraschall, um damit zu mikroskopieren.
Es kommen unter anderem Ultraschallwandler (englisch „Transducer“) zum Einsatz, die häufig ein Piezoelement, versehen mit Kontaktschichten und einem elektrischen Anpassnetzwerk aufweisen. Bei „Ultraschallwellen“, die von einem Einzeltransducer über eine Immersionsflüssigkeit eingekoppelt werden, bezeichnet man mit „HF“ (englisch „High Frequency“) etwa den Frequenzbereich größer als 20 MHz und mit „UHF“ (englisch „Ultra-High Frequency“) etwa den Frequenzbereich größer als 150 MHz.
Die Frequenz bezeichnet dabei in der Regel eine Bandmittenfrequenz eines durch einen elektrischen Puls über den Wandler erzeugten Schallwellenzuges, der je nach Anwendung breitbandig oder schmalbandig sein kann.
Der Frequenzbereich von flüssigkeitsgekoppelten Einzeltransducern ist zu unterscheiden von dem in Kontaktwandlern oder Arraytransducern, für die man auch bei kleineren Frequenzen als den genannten von „UHF“ spricht. Die Frequenzangabe ist ebenso zu unterscheiden von der bei elektromagnetischen Wellen, für die „UHF“ ein Frequenzband im Radiowellenbereich von 300 MHz bis 3 GHz bezeichnet.
Häufig kommen sphärisch fokussierende Ultraschalllinsen zum Einsatz, für die ein konstanter Abstand zum Messobjekt innerhalb eines Tiefenschärfebereichs angestrebt wird, um nicht defokussiert messen zu müssen und damit gut auflösend messen zu können.
Um verbondete Halbleiterwafer oder auflaminierte Einzelchips auf einer Fläche von vielen Quadratzentimetern derart über Einzelschallwandler robust abtasten zu können, werden in der Industrie in der Regel zur Vermeidung von Kollisionen zumindest einige hundert Mikrometer Abstand zwischen Transducer und Messobjekt vorgesehen.
Die Auflösbarkeit von sphärisch fokussierenden flüssigkeitsgekoppelten HF oder UHF Einzeltransducern zur Vermessung verbondeter Halbleiterscheibenstapel liegt dann beispielsweise zwischen 50 µm und 5µm, abhängig von der verwendeten Koppelflüssigkeit, der Bandmittenfrequenz, dem Linsenradius und der Abtastdichte. Gemessen wird gelegentlich unter Nutzung einer Filterelektronik, beispielsweise unter Nutzung eines Hilbert-Signalfilters.
Die Auflösbarkeit ist zu unterscheiden von der Auflösbarkeit, die man beim Messen von Proben beispielsweise in der Biologie erzielt, wo man gelegentlich Flächen von nur wenigen Millimetern Kantenlänge abtastet und sich leisten kann mit kurzfokalen und sehr hoch auflösenden Linsen sehr nahe am Messobjekt zu messen; durch die Nähe zum Messobjekt verbleibt die Ultraschallwelle dann nur über einen kurzen Weg im in diesem Frequenzbereich in der Regel stark dämpfenden Koppelmedium und es können daher dort sogar Frequenzbereiche von größer 1 GHz genutzt werden, die zuweilen auch mit Hyperschall bezeichnet werden.
Um mit flüssigkeitsgekoppelten Einzeltransducern über hochauflösende Ultraschallmikrographie artefaktfreie Bilder von einzelnen Fügegrenzflächen erhalten zu können sollte die Messsoftware in der Lage sein an jeder Position (x, y) eines xy-Bildabtasters (xy-Scanner) ein Messsignal (zum Beispiel ein digitalisiertes Signal in gedachter A-Scan Auftragung) so auszulesen, dass dynamisch der richtige Zeitbereich zum Signalabgriff gefunden wird. Durch Variationen im Verbindungslot, in Klebstoffen oder durch zusätzlich eingebrachte dielektrische Schichten entstehen in einer gedachten A-Scan Auftragung unterschiedlich hohe Signale, die während des Scans des Messkopfes über die Probe im Zeitbereich wandern können, falls die Scheibe leicht gebogen oder verkippt ist. Neben einem solchen Gang im Zeitbereich variieren im Allgemeinen während des Scans auch die Signalhöhen verschiedener Peaks untereinander. Es ist dann mit herkömmlichen Methoden (wie z.B. einer einfachen Oberflächensignaltriggerung mit konstant zeitversetzt aufgespanntem Gate), insbesondere wenn verschiedene Produkte beispielsweise im Rahmen einer Inline Volumenproduktion mit demselben Mikroskop robust vermessen werden sollen, aufwendig, die Messsoftware derart einzurichten, dass mit hoher Genauigkeit das richtige Messsignal abgegriffen wird.
Eine Messsoftware ermöglichte bisher die im A-Scan gut ausmachbaren Signalpeaks zur Bildgenerierung heranzuziehen, wobei die Signalhöhe des ausgewählten Signals unter zwei oder mehreren Signalen an einer bestimmten Position x, y über einen Grau- oder Farbwert im Bild an eben dieser Position bestimmte. Es kam gerade auch wegen verschiedener parallel verwendeter Lot- und Verbindungstechnologien regelmäßig zu unerwünschten und falschen Signalabgriffen. In der Folge wurden unterschiedliche Ultraschallmikroskope produktspezifisch dediziert verwendet, um hohe Chipverwurfsraten in einer nachgelagerten automatisierten Bilderkennungssoftware zu vermeiden. Es besteht ein Bedarf, strukturelle Merkmale wie Fügegrenzflächen von einer oder mehreren verbondeten Halbleiterscheiben konstanter Dicke im Rahmen einer Halbleitervolumenproduktion mittels hochauflösender Ultraschallmikrographie ganzflächig mit einem Einzeltransducer möglichst robust und frei von Artefakten beziehungsweise Fehltriggerungen vermessen zu können.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur ultraschallmikroskopischen Vermessung von Halbleiterproben bereitzustellen, welches eine robustere Bilderzeugung auch unterschiedlicher Proben ermöglicht. Zudem soll unter anderem ein Computerprogramm zur ultraschallmikroskopischen Vermessung von Halbleiterproben, ein Computerprogrammprodukt und ein Ultraschallmikroskop angegeben werden.
In den folgenden Ausführungen werden Merkmale und deren Funktion in Bezug auf mögliche Ausführungsformen beschrieben. Alle Merkmale können unabhängig voneinander oder in Kombination mit anderen beschriebenen Merkmalen verwendet werden. Zudem können alle Merkmale auch mit einem oder mehreren Merkmalen einer anderen Ausführungsform kombiniert oder mit einer Kombination mehrerer Ausführungsformen verwendet werden, sofern ein Merkmal nicht explizit als Alternative beschrieben ist oder eine Kombination explizit ausgeschlossen wird. Des Weiteren sind auch Äquivalente und Modifikationen, die nicht explizit beschrieben werden, ohne Abweichen vom Umfang des in den Ansprüchen zusammengefassten Verfahrens zur ultraschallmikroskopischen Vermessung von Halbleiterproben, des Computerprogramms zur ultraschallmikroskopischen Vermessung von Halbleiterproben, des Computerprogrammprodukts und des Ultraschallmikroskops von den Ausführungen umfasst.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur ultraschallmikroskopischen Vermessung von Halbleiterscheiben die folgenden Schritte. Beispielsweise lässt sich das Verfahren in zwei Phasen aufteilen: Eine Aufnahme eines Messsignals mit einem Ultraschallmikroskop und eine folgende Auswertung des Messsignals.
Zur Aufnahme des Messsignals wird zunächst eine Probe bereitgestellt. Die Probe weist wenigstens eine Schicht mit bekannter Dicke auf. Die Probe wird fixiert und in ein Medium verbracht, welches Schall beziehungsweise Ultraschall leiten kann. Ein geeignetes Medium ist beispielsweise Wasser.
Die Probe ist in der Regel ein Festkörper, in dem sich Schallwellen ausbreiten können. Beispielsweise können Halbleiterbauteile (Halbleiterproben) als Proben verwendet werden, die oftmals einen Schichtaufbau aufweisen. So werden etwa im Rahmen der Dünnschichttechnologie dünne Schichten unterschiedlicher Materialien, wie metallische, dielektrische und halbleitende Werkstoffe, zu Halbleiterbauteilen verbunden, verlötet oder verklebt. Die Dicke solcher Schichten liegt typischerweise im Bereich weniger Mikrometer bis zu wenigen Nanometern. Der Aufbau der Probe, insbesondere einer Halbleiterprobe, wird durch den Hersteller im Rahmen der Entwicklung beziehungsweise Produktion festgelegt. Dabei sind die Schichtdicken oftmals innerhalb strenger Parameter definiert oder normiert. Ein Beispiel ist die SEMI-Normierung für Wafer und Halbleiterbauteile. Mit anderen Worten ist die Dicke von Schichten oftmals eine Kenngröße, die mit hoher Genauigkeit bekannt sein kann. Dieser Umstand kann wiederum für die Vermessung der Probe durch Ultraschallmikroskopie ausgenutzt werden.
Zur Aufnahme des Messsignals wird ein Schallkopf eines Ultraschallmikroskops an eine Position in Bezug auf die Schicht der Probe bewegt. Beispielsweise wird der Schallkopf (auch Transducer genannt) mithilfe eines xy-Bildtasters (oder xy-Scanners) entlang zweier Raumrichtungen x, y oder mithilfe eines xyz-Bildtasters (oder xyz-Scanners) entlang dreier Raumrichtungen x, y, z verfahren.
In einem nächsten Schritt werden Ultraschallwellen erzeugt und auf der Position x, y der Probe fokussiert. Ultraschallwellen können als Impulse oder als kontinuierliche Wellen mit einer gewissen Zeitdauer bereitgestellt werden. Beispielsweise kann dazu eine Ultraschallquelle mit geeigneter Ansteuerelektronik verwendet werden, wie sie in Ultraschallmikroskopen in der Regel verbaut sind. Die so erzeugten Ultraschallwellen weisen eine hohe Frequenz von einigen wenigen 10 MHz bis zu einigen 100 MHz auf und werden durch den Schallkopf emittiert. Mittels einer im Schallkopf integrierten oder mit diesem befestigten Linse können die erzeugten Ultraschallwellen fokussiert werden.
In der Folge wird ein Messsignal aufgenommen. Die Ultraschallwellen dringen in die Probe ein und werden im Inneren der Probe reflektiert, gestreut oder absorbiert.
An der Probe reflektierte Ultraschallwellen können durch das Ultraschallmikroskop detektiert werden. Beispielsweise erfolgt dies durch denselben Schallkopf und die Linse. Das Messsignal ist eine Messgröße von an der Probe reflektierten Ultraschallwellen als Funktion der Zeit.
Die Messsignale werden dabei im Raum der Hilbert-gefilterten Signale betrachtet. Das Verfahren kann aber auch auf ungefilterte Signale angewendet werden oder es ist möglich, ungefilterte Signale zunächst zu filtern und anschließend die folgende Auswertung durchzuführen. Wenn im folgenden vom Signalwert die Rede ist, so kann insbesondere auch die Signaleinhüllende betracht werden. Die Signalamplitude bezeichnet insbesondere den Peak des Signals.
Das aufgenommene Messsignal wird durch die folgenden Schritte ausgewertet. Die Auswertung kann beispielsweise durch ein Computerprogramm auf einem Messrechner oder durch Hardware wie einen Mikrocontroller erfolgen.
Zunächst werden Signalwerte im Messsignal identifiziert, deren Signalamplitude über einem Signalschwellwert liegen. Der Signalschwellwert kann durch einen Nutzer beliebig festgelegt werden und ist in der Regel von den jeweiligen Messbedingungen, wie etwa Signalrauschen, abhängig. Beispielsweise kann der Signalschwellwert durch einen festen Wert oder dynamisch auf einen Prozentwert der gemessenen Signalamplituden festgelegt sein. Lediglich Signalwerte, die über dem Signalschwellwert liegen, werden für die weitere Auswertung berücksichtigt.
Das so beschriebene Vorgehen schließt nicht aus, dass manche Signale nicht gefunden werden. Um daher stets noch möglichst genug Datenmaterial für einen robusten Signalabgriff zu erhalten werden im Folgenden aus den identifizierten Signalen in allen möglichen Kombinationen Pärchen oder Kämme gebildet.Die Signalpaare oder Signalkämme umfassen beispielsweise zwei Signalwerte, die wiederum jeweils eine Messzeit und eine Signalamplitude aufweisen.
Für derart gebildete einzelne Signalpaare oder derart aus Paaren zusammengesetzte Kämme wird jeweils wenigstens ein Zeitabstand zugeordnet, gerechnet vom Start des ersten Signals bis zum Ende der letzten Signals. Das Messsignal kann beispielsweise als zeitlicher Verlauf der Signalwerte, d.h. in A-Scan Auftragung, dargestellt werden. Signalscheitelwerte oder Signalpeaks haben einen zeitlichen Abstand, der beispielsweise einer Reflexion von Ultraschallwellen an einer Grenzfläche oder einer Fehlstelle der Probe zugeordnet werden kann.
Im Allgemeinen können Signalpaare aus allen Signalwerten gebildet werden, deren Signalamplituden den gesetzten Schwellwert übersteigen und so einen Signalpeak aufweisen. Aus allen solchen Signalpaaren können dann permutativ die entsprechenden Zeitabstände bestimmt werden.
Die so bestimmten Zeitabstände werden mit Vergleichszeitabständen verglichen, die durch die durch die bekannten Schichten der Probe bestimmt sind. Beispielsweise hat eine der Schichten eine bekannte Dicke und eine Schallgeschwindigkeit. Aus diesen Kenngrößen lässt sich der Vergleichszeitabstand bestimmen.
Schließlich werden Signalpaare oder Signalkämme ausgewählt. Die Auswahl berücksichtigt, ob der oder die Vergleiche der bestimmten Zeitabstände mit dem Vergleichszeitabstand ein Vergleichskriterium erfüllen. Erfüllt ein Signalpaar das Vergleichskriterium, wird dieses Signalpaar ausgewählt.
In einer Ausführungsform werden beispielsweise Signalpaare in der Reihenfolge, in der die Signalpeaks zeitlich auftreten, zeitlich sortiert.
Im Folgenden wird zumindest einer der Signalwerte des Signalpaares, zum Beispiel der zeitlich spätere Signalwert des Signalpaares, zur weiteren Auswertung ausgewählt. Es ist aber auch möglich, dass der zeitlich frühere oder eine Kombination beider Signalwerte des Signalpaares ausgewählt und für eine Auswertung herangezogen werden.
Der oder die ausgewählten Signalwert werden verwendet, um einen Darstellungswert zur graphischen Darstellung des Messsignals zu bestimmen. Beispielsweise kann dies über das zugeordnete Signalmaximum geschehen, indem der Darstellungswert aus der Signalhöhe abgeleitet wird und diese repräsentiert.
Gemäß wenigstens einer Ausführungsform ist der Vergleichszeitabstand aus einer Laufzeit bestimmt, welche eine Ultraschallwelle benötigt, um eine der Schichtdicke der Probe entsprechende Weglänge im Medium der Probe zurückzulegen. Eine Probenschicht stellt gewissermaßen eine endliche Wegstrecke dar, die von einer Ultraschallwelle gemäß der Schallgeschwindigkeit der Probenschicht durchlaufen werden kann. Die dafür benötigte Zeit entspricht dem jeweiligen Vergleichszeitabstand der Probenschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Verfahrensschritte an unterschiedlichen Positionen x, y der Probe wiederholt. Auf diese Weise werden mehrere Darstellungswerte bestimmt, die jeweils einer Position x, y zugeordnet sind.
Die z Position steht dabei in Bezug zum Fokus auf die jeweiligen Schichten senkrecht zum Scheibenstapel und wird während der im Wesentlichen flächigen Abtastung in x, y Richtung gar nicht oder lediglich leicht variiert, beispielsweise, um einer geringen Scheibenverbiegung infolge unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten vormals einigermassen exakt flächig verbondeter Wafer Rechnung zu tragen und stets noch im Fokus messen zu können. Die Darstellungswerte werden dann zu einer graphischen Darstellung, beispielsweise einem zweidimensionalen Bild der Probe kombiniert. Die Messung des Signalmaximums oder der Signalamplitude in Abhängigkeit der Zeit an einer Position x, y entspricht beispielsweise einem A-Scan. Eine Abtastung beziehungsweise ein Scan an mehreren Positionen entspricht beispielsweise einem C-Scan in der üblichen Terminologie der Ultraschallmikroskopie.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt die Wiederholung der Verfahrensschritte an unterschiedlichen Positionen, indem der Schallkopf mittels eines Bildabtasters des Ultraschallmikroskops an die unterschiedlichen Positionen gefahren wird und die Probe so in Teilen oder ganz vermessen wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird an jeder Position x, y der Probe das Messsignal nach Art eines A-Scans aufgenommen. Die an jeder Position x, y der Probe aufgenommenen Messsignale werden durch die Darstellungswerte zu einer graphischen Darstellung der Probe nach Art eines C-Scans kombiniert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Vergleichskriterium erfüllt, wenn ein bestimmter Zeitabstand eines Signalpaares dem Vergleichszeitabstand im Wert gleich ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Vergleichskriterium erfüllt, wenn ein bestimmter Zeitabstand eines Signalpaares innerhalb einer Messunschärfe dem Vergleichszeitabstand im Wert gleich ist. Oder aber mehrere Vergleichskriterien sind erfüllt, wenn mehrere Zeitabstände mehrerer Signalpaare innerhalb einer Messunschärfe den Vergleichszeitabständen im Wert gleichen.
Auf diese Weise lassen sich Messungenauigkeiten berücksichtigen. Bei den Messunschärfen kann es sich beispielsweise um ein festes Zeitintervall von beispielsweise ± 2 ns handeln. Ferner ist es möglich, dass die Messunschärfen abhängig vom Vergleichszeitabstand ist. Die Messunschärfe beträgt dann beispielsweise höchstens 20 %, insbesondere höchstens 10 % vom Vergleichszeitabstand.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Identifizieren eines oderer mehrerer Signalpaare lediglich auf ein vorbestimmtes Zeitintervall oder Gate beschränkt. Das Zeitintervall kann beispielsweise berücksichtigen in welchem Zeitabstand die jeweiligen Signalwerte erwartet werden. Zeitabstände, die außerhalb des Zeitintervalls liegen, werden nicht berücksichtigt. Dies erlaubt beispielweise eine einfachere und schnellere Auswertung, weil nicht alle Signalwerte berücksichtigt werden müssen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Zeitwerte des identifizierten Signals, insbesondere in zeitlicher Aufeinanderfolge, in einen Signalvektor (oder eine Signalsequenz) geschrieben. Beispielsweise entspricht eine erste Vektorkomponente dem frühesten Signalwert, eine zweite Vektorkomponente dem zeitlich folgenden Signalwert bis zu einer n'ten Vektorkomponente, welche dem zeitlich letzten Signalwert entspricht. Zur Bestimmung der Zeitabstände wird ein Signalsignaturvektor (oder eine Signatur oder eine Signatursequenz) gebildet, in dem die Komponenten des Messvektors, also des Signalvektors, komponentenweise voneinander subtrahiert werden. Die Komponenten der Vektoren können beispielsweise als digitale Werte vorliegen.
Gemäß zunächst einer Ausführungsform repräsentiert ein jeweiliger Darstellungswert eine Signalamplitude als einen Grauwert und/oder als einen Farbwert, beispielsweise für eine Falschfarbendarstellung. Geeignet sind alle Darstellungsweisen, mit denen ein Bild generiert werden kann. Beispielsweise kann ein Darstellungswert einem analogen oder digitalen Wert entsprechen, der von dem jeweiligen Messsignal abhängt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Probe eine Halbleiterprobe auf, insbesondere eine nach Schichten verbundene oder verklebte Halbleiterprobe. Beispielsweise ist die Probe durch Dünnschichttechnologie schichtweise hergestellt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden anhand des Darstellungswertes zur graphischen Darstellung des Messsignals schadhafte Bereiche der Probe identifiziert. Bei einem solchen schadhaften Bereich kann es sich zum Beispiel um eine Fehlstelle handeln, in deren Bereich zwei Schichten der Probe unvollständig miteinander verbunden sind. Handelt es sich bei der Probe beispielsweise um eine Halbleiterprobe, die eine Vielzahl von Halbleiterchips umfasst, welche lateral nebeneinander angeordnet sind, so kann der schadhafte Bereich einen oder mehrere dieser Halbleiterchips betreffen. Halbleiterchips, welche im schadhaften Bereich angeordnet sind, können dann gezielt verworfen werden. Insbesondere die hohe laterale Auflösung des vorliegenden Verfahrens erlaubt es, die schadhaften Bereiche besonders genau zu bestimmen, so dass nur Halbleiterchips verworfen werden, welche tatsächlich in einem schadhaften Bereich der Probe angeordnet sind. Darüber hinaus ist das beschriebene Verfahren besonders robust und frei von Artefakten beziehungsweise Fehltriggerungen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass möglichst keine Bereiche versehentlich als schadhaft identifiziert werden. Die Anzahl der zu Unrecht verworfenen Halbleiterchips kann auf diese Weise besonders gering gehalten werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Probe mehrere Schichten mit jeweils bekannter Dicke auf. Jede dieser Schichten definiert einen jeweiligen Vergleichszeitabstand der betreffenden Schicht, der durch die bekannte Dicke der Schicht bestimmt ist. Die Auswertung des Messsignals weist dann zusätzlich die folgenden Schritte auf.
Der oder die bestimmten Zeitabstände werden mit dem jeweiligen Vergleichszeitabstand der unterschiedlichen Schichten verglichen. Erfüllt der Vergleich ein Vergleichskriterium, welches jeweils für eine der Schichten charakteristisch ist, wird wiederum zumindest ein der zeitlich spätere Signalwert, des zugrundeliegenden Signalpaares ausgewählt. Der ausgewählte Signalwert wird dann zur Bestimmung eines Darstellungswertes zur graphischen Darstellung des Messsignals verwendet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst ein Computerprogramm zur ultraschallmikroskopischen Vermessung von Halbleiterscheiben einen Computerprogrammcode. Der Computerprogrammcode ist eingerichtet, eine Steuerungseinheit eines Ultraschallmikroskops dazu zu veranlassen beziehungsweise anzusteuern, die Verfahrensschritte der Aufnahme eines Messsignals gemäß den oben stehenden Ausführungen auszuführen.
Ferner ist der Computerprogrammcode eingerichtet, einen Messrechner des Ultraschallmikroskops dazu zu veranlassen, die Verfahrensschritte der Auswertung des Messsignals gemäß den oben stehenden Ausführungen auszuführen. Dies erfolgt beispielsweise durch Interaktion mit einem Nutzer oder automatisiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst ein Computerprogrammprodukt das Computerprogramm und ein computerlesbares Mittel, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Das computerlesbare Mittel ist beispielsweise ein Datenträger oder Speichermedium, welches fest oder austauschbar mit einem Ultraschallmikroskop beziehungsweise dessen Steuerungseinheit oder Messrechner verbunden ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst ein Ultraschallmikroskop einen Schallkopf, einen xy-Bildabtaster, eine Steuerungseinheit und einen Messrechner.
Der Schallkopf umfasst eine Ultraschallquelle, die Ultraschallwellen generieren kann. Der Bildabtaster ist eingerichtet, den Schallkopf an Positionen relativ zur Probe zu verfahren. Die Steuerungseinheit ist dazu eingerichtet, die Verfahrensschritte der Aufnahme eines Messsignals auszuführen. Der Messrechner ist ferner dazu eingerichtet, die Verfahrensschritte der Auswertung des Messsignals auszuführen. Messrechner und Steuerungseinheit können durch separate Komponenten oder durch eine Recheneinheit wie einem Computer mit entsprechender Ansteuerelektronik wie Mikrocontrollern realisiert sein. Das Ultraschallmikroskop weist beispielsweise geeignete Mittel auf, das computerlesbare Mittel zu lesen und das Computerprogramm auszuführen.
Das vorgestellte Verfahren zur ultraschallmikroskopischen Vermessung von Halbleiterproben sowie das Computerprogramm zur ultraschallmikroskopischen Vermessung von Halbleiterproben, das Computerprogrammprodukt und das Ultraschallmikroskop erlauben eine robustere Vermessung beziehungsweise Bilderzeugung auch unterschiedlicher Proben. Insbesondere können im Messsignal die Signalwerte beziehungsweise Signalpeaks, beispielsweise im A-Scan, identifiziert werden und verlässlich einer Schicht der Probe zugeordnet werden. Dabei wird unter anderem ausgenutzt, dass die bekannten Schichtdicken als Kenngröße dienen können, auch die Abfolge von Zeitdifferenzen aufeinander folgender Signale abzuleiten. Diese Abfolge im Messsignal kann als Fingerabdruck beziehungsweise Signatur eines bestimmten Scheibenstapels interpretiert und zum zeitlich stimmigen Signalabgriff herangezogen werden. Auf diese Weise kann ein weitestgehend artefaktfreies Bild der Probe beziehungsweise dessen Schichten generiert werden.
Ein problematischer Aspekt der Ultraschallmikroskopie und seiner Anwendung in einer Halbleitervolumenproduktion, insbesondere wenn wechselnde Produkttypen mit hochauflösender Vermessung über Einzeltransducer aber auch über Mehrkopfsysteme vermessen werden, ist ein korrekter und robuster Abgriff desjenigen A-Scan-Signals, welches die von der Messprobe kommende Produktinformation in sich trägt. Wird das Signal aus falschen Zeitbereichen aus dem A-Scan extrahiert, entsteht schnell kritischer Schlupf oder ein Overreject.
Die vorgeschlagene Signalsignatur, bestehend aus den Zeitdifferenzen der Signalwerte bbeziehungsweise Signalpeaks, ist aufgrund der vorherrschenden SEMI-Standardisierungen für Waferdicken in einer Halbleiter-Volumenproduktion mit hoher Genauigkeit konstant und daher ein robustes Produktspezifikum. Zeitdifferenzen sind weitgehend unabhängig von Einflüssen wie Strahlsymmetrie oder Strahlungsdruck des Transducers und ebenso weitgehend unabhängig davon, wie stark die Anhaftung benachbarter Lagen in einem Scheibenstapel ist.
In der Möglichkeit bei komplexeren Stacks mehrere charakteristische Zeitdifferenzen erkennen und als Stützstellen für einen stimmigen Signalabgriff heranziehen zu können liegt unter anderem das Potential des vorgeschlagenen Verfahens im Vergleich zu alternativen Verfahren, die zum Teil lediglich auf einen Messpeak in Abhängigkeit vom Erreichen eines Schwellwerts triggern. Generell kann man sagen: Je komplexer die Geometrie der zu messenden Scheibenstapel ist, desto mächtiger wird das vorgeschlagene Verfahren des Signalabgriffs im Vergleich zu den erwähnten einfachen Standardverfahren des Signalabgriffs.
Ein robuster Signalabgriff ist aus unterschiedlichen Gründen vorteilhaft. Ob eine Ultraschallmessung für ein großes Produktspektrum robust ist entscheidet unter anderem über den Sachverhalt notwendig werdender Anlagendedizierungen und damit über die Cost-of-Ownership der Anlagen und über Messkapazitäten der Gesamtproduktion. Ferner ist die erzielbare Produktqualität auch eine Frage verlässlicher Kontrollverfahren. Ob für ein Produkt die Ultraschallmessung robust funktioniert, entscheidet über Schlupfraten und damit darüber, ob diese Art der nichtdestruktiven Messung überhaupt für eine Produkttechnologie applikabel ist und in Frage kommt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale im Rahmen der unabhängigen Ansprüche auch in anderer Kombination erfindungswesentlich sein können und in dieser Form offenbart sein sollen; weiterhin wird nicht im Einzelnen zwischen den verschiedenen Anspruchskategorien unterschieden.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente und insbesondere Schichtdicken zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:

1 eine beispielhafte ultraschallmikroskopische Vermessung einer Halbleiterprobe,
2 beispielhaft ein erstes Messergebnis einer Vermessung einer Halbleiterprobe nach dem vorgeschlagenen Prinzip,
3 ein zweites beispielhaftes Messergebnis einer Vermessung einer Halbleiterprobe nach dem vorgeschlagenen Prinzip,
4 ein drittes beispielhaftes Messergebnis einer Vermessung einer Halbleiterprobe nach dem vorgeschlagenen Prinzip,
5 ein viertes beispielhaftes Messergebnis einer Vermessung einer Halbleiterprobe nach dem vorgeschlagenen Prinzip.

1 zeigt eine beispielhafte ultraschallmikroskopische Vermessung einer Halbleiterprobe. Auf der linken Seite der Abbildung ist ein Schallkopf SK eines Ultraschallmikrokops UM und eine Halbleiterprobe P illustriert. Auf der rechten Seite der Abbildung ist ein beispielhaftes Messsignal gezeigt.
Der Schallkopf SK des Ultraschallmikrokops UM wird beispielsweise an einer Position x, y positioniert. Unter dem Schallkopf SK wird die Probe P fixiert. Diese Probe ist beispielsweise eine Halbleiterprobe mit einer oder auch mehreren Schichten S. Zur Illustration des vorgeschlagenen Messprinzips wird zunächst jedoch nur eine Schicht diskutiert.
Mit einer Ultraschallquelle (nicht gezeigt) werden elektrische Hochfrequenz-Signale generiert. Je nach Anwendung werden kurze elektrische Hochfrequenz-Signale mit Frequenzen von 5 MHz bis 500 MHz erzeugt und in den Schallkopf SK (hier: Einzeltransducer) gekoppelt. Der Schallkopf SK weist beispielsweise einen piezoelektrischen Kristall auf, der eingerichtet ist, aus den elektrischen Hochfrequenz-Signalen hochfrequente Ultraschallwellen oder Ultraschallpulse UP mit einer Dauer von 10 ns bis einige 100 ns zu generieren. Mit dem Schallkopf SK ist eine akustische Linse AL verbunden, die die Ultraschallwellen beziehungsweise Ultraschallpulse UP auf die Probe fokussieren. Bevorzugt sind dazu der Schallkopf SK mit der Linse AL und die Probe P in ein Kopplungsmedium wie Wasser eingebracht. Das Kopplungsmedium unterstützt dabei die Übertragung der Ultraschallwellen zur Probe.
Die Ultraschallwellen werden an unterschiedlichen Grenzflächen der Probe P beziehungsweise dessen Schichten S reflektiert und zumindest teilweise als Ultraschallecho zurück in den Schallkopf SK reflektiert. In der Ausgestaltung als Einzeltransducer wird das Ultraschallecho vom Schallkopf SK wieder in elektrische Signale umgewandelt, die von einem Empfänger zeitaufgelöst als Messsignal detektiert werden. Ein so gewonnenes Messsignal, das an einer festen Position (x, y) des Schallkopfes SK gewonnen wird, wird auch als A-Scan bezeichnet.
In der 1 sind zwei Echos an unterschiedlichen Grenzflächen eingezeichnet. Zum einen ein Oberflächensignal SF, das an einer Hauptfläche HF1 der Probe P reflektiert wird. Ferner ist ein Fügegrenzflächensignal IF eingetragen, das an einer weiteren Hauptfläche HF2 der Probe P reflektiert wird. Diese weitere Hauptfläche ist beispielsweise eine Fügegrenzfläche in einer Halbleiterprobe, an der unterschiedliche Schichten miteinander verbunden sind, zum Beispiel metallisch verlötet sind.
Ein resultierendes Messsignal ist auf der rechten Seite der 1 skizziert. Die einzelnen Signalwerte des Messsignals sind dabei Paare aus einer Signalamplitude SA und der Zeit t. Detektiert werden demnach Signalamplituden als Funktion der Zeit. Beispielsweise wird die Zeit t des Ultraschallechos relativ zur Emission der Ultraschallwellen gemessen oder eine andere geeignete Referenz gewählt. Üblicherweise ist die Zeit in Nanosekunden ns aufgetragen. Die Signalamplituden SA sind beispielsweise normiert, etwa auf den höchsten vorkommenden Amplitudenwert oder einen beliebigen anderen Vergleichswert. Ferner ist in der Abbildung ein Schwellwert SW eingezeichnet. Dieser kann durch den Nutzer beliebig vorgegeben werden und beträgt beispielsweise 10 %, 20 %, 30 %, 40 % oder 50 % einer Vergleichssignalamplitude, wie beispielsweise der höchste vorkommende Amplitudenwert oder aber ein beliebiger anderer Vergleichswert.
In der 1 sind das Oberflächensignal SF und das Fügegrenzflächensignal IF an unterschiedlichen Zeitpunkten tSF beziehungsweise tIF zu erkennen. Der Zeitabstand Δt = tIF - tSF ist ein charakteristischer Wert, der ein Maß für die Schichtdicke einer Schicht S der Probe P ist. Ist umgekehrt die Schichtdicke bekannt, können die Signalamplituden oder Signalpeaks durch ihren Zeitabstand identifiziert werden. Dieses Messprinzip wird im Folgenden anhand von beispielhaften Messergebnissen näher erläutert.
2 zeigt ein erstes beispielhaftes Messergebnis einer Vermessung einer Halbleiterprobe nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die Abbildung zeigt ein erstes Messsignal, welches durch an einer Probe reflektierte Ultraschallwellen (Ultraschallechos) mittels eines Detektors eines Ultraschallmikrokops generiert wurde.
Im gezeigten Beispiel sind die Ursprünge von verschiedenen, im A-Scan Signal typischerweise sichtbaren Echosignalen eines Schallkopfes SK gezeigt, der sowohl für die Emission wie auch Detektion von Ultraschallwellen verwendet wird (Einzeltransducer). Als Probe wurde beispielhaft ein metallisch verbondeter Zweischichtstapel aus Halbleitermaterialien verwendet. Das vorgeschlagene Verfahren ist jedoch nicht auf diesen Probentyp beschränkt.
Im Messsignal sind ein Kalottenvorsignal PS (hervorgerufen durch ein Echo im Schallkopf selbst), ein Oberflächensignal SF und ein Fügegrenzflächensignal IF zu unterschiedlichen Zeitpunkten tPS, tSF beziehungsweise tIF sichtbar. Aus diesen Zeitpunkten ergeben sich unterschiedliche Zeitabstände, das heißt $Δ t 1 = tSF - tPS = 130 ns,$
$Δ t2 = tIF - tSF = 167 ns$
und $Δ t3 = Δ t1 + Δ t2 = 297 ns .$
Diese berechneten Zeitabstände bilden beispielsweise die Komponenten eines Signaturvektors und sind charakteristisch für die untersuchte Probe. Aus der Entwicklung beziehungsweise Produktion der Probe sind hingegen Materialkenngrößen und Schichtdicke mit hoher Genauigkeit bekannt, so dass die Komponenten des Signaturvektors beziehungsweise die charakteristischen Zeitabstände berechnet werden können und damit also bekannt sind.
Beispielsweise ist die Schichtdicke standardisiert und auch die Schallgeschwindigkeit in der Schicht bekannt. Dadurch kann die Zeit berechnet werden, die der Schall benötigt, die Schicht zu durchlaufen. Dies entspricht dann dem charakteristischen Zeitabstand für die jeweilige Schicht. Im Messsignal äußert sich dies durch zwei Echos beziehungsweise Signalpeaks, die gerade den charakteristischen Zeitabstand auseinanderliegen.
Durch Vergleich des berechneten Vergleichsabstands mit dem gemessenen Abstand können die Echos beziehungsweise Signalpeaks eindeutig zugeordnet werden. Dies erfolgt durch ein geeignetes Vergleichskriterium, das beispielsweise auch Messungenauigkeiten berücksichtigt. Ein Vergleichskriterium berücksichtigt beispielsweise die vom Mikroskop abhängige Abtastunschärfe, welche typischerweise abhängig ist von der Abtastrate. Beispielsweise beträgt die Abtastrate 0,5 MS/s, 1 MS/s oder 10 MS/s und das Vergleichskriterium könnte Gleichheit von Zeitabstand und Vergleichszeitabstand auf zum Beispiel ± 2 ns testen.
Aus der Signalamplitude beziehungsweise der Signalhöhe des Fügegrenzflächensignals IF wird schließlich ein Grauwertsignal des Ultraschallechos bestimmt. Rastert man den Ultraschallkopf mit einem xy-Scanner zeilenweise über die Probe, so erhält man nacheinander Informationen über die verschiedenen Probenbereiche und kann daraus ein Bild berechnen. Dieses wird häufig als Graustufen- oder Falschfarbenbild dargestellt.
3 zeigt ein zweites beispielhaftes Messergebnis einer Vermessung einer Halbleiterprobe nach dem vorgeschlagenen Prinzip.
Auch in diesem Beispiel ist ein Ultraschallecho wie in 2 aufgetragen und zeigt einen metallisch verlöteten Zweischichtstapel. Im Messsignal ist nur das Oberflächensignal SF und das Fügegrenzflächensignal IF als markante Signalpeaks, das heißt als Erhebungen über einer gedachten Signalschwelle mit dem eingestellten Schwellwert zu den Zeitpunkten tSF und tIF, sichtbar. Aus diesen Zeitpunkten ergeben sich unterschiedliche Zeitabstände, das heißt $Δ t = tIF - tSF = 150 ns .$
Der Zeitabstand Δt = 150 ns ist auch hier ein für das zu messende Produkt charakteristischer Signaturwert, der zum Finden einer korrekten Gateposition (Messzeitintervall) und zur Zuordnung der Signalamplituden zu den Oberflächen beziehungsweise Strukturen der Probe sowie einem Darstellungswert für die Fügegrenzflächen herangezogen werden kann.
Die Messvorschrift dafür lautet für das gezeigte Beispiel beispielsweise wie folgt: Suche ein Signalpaar mit dem Zeitabstand 150 ns, welches beiderseits eine Signalschwelle SW (zum Beispiel 30 %) überschreitet und nutze die Signalhöhe des zweiten Signals zur Grauwertbestimmung des korrespondierenden Pixels (Darstellungswert entsprechend einer Position x, y auf der Probe) in einer C-Scan-Auftragung.
Angemerkt sei ergänzend, das das Signalhöhenverhältnis der Signalpeaks untereinander zwar auch von informellem Charakter sein kann, doch sind solche Verhältnisse im Gegensatz zu den charakteristischen Zeitabständen nicht verlässlich. Vielmehr sind die Signalhöhenverhältnisse beispielsweise von variablen Bondqualitäten lateral zu einer Stapeloberfläche (eines Wafers zum Beispiel) der Schichtprobe abhängig.
4 zeigt ein drittes beispielhaftes Messergebnis einer Vermessung einer Halbleiterprobe nach dem vorgeschlagenen Prinzip.
Dieses Beispiel zeigt einen charakteristischen Zeitabstand beziehungsweise Signatur von Δt = 140 ns. Hier ist das Signalverhältnis im Vergleich zu den bisherigen Beispielen invertiert, was jedoch selten zur Verbesserung des Signalabgriffs verwertet werden kann, weil dieses Signal nicht eindeutig von einer Fügegrenzschicht stammen muss.
5 zeigt ein viertes beispielhaftes Messergebnis einer Vermessung einer Halbleiterprobe nach dem vorgeschlagenen Prinzip.
In diesem Beispiel ist eine Probe mit mehr als einer Schicht gezeigt.
Die charakteristischen Zeitabstände sind hier $Δ t 1 = 133 ns,$
$Δ t2 = 123 ns$
und $Δ t3 = 370 ns .$
Aus diesen ergeben sich durch Kombination oder Permutation weitere mögliche Zeitabstände: $Δ t4 = Δ t 1 + Δ t2 = 256 ns,$
$Δ t5 = Δ t2 + Δ t3 = 493 ns,$
sowie $Δ t6 = Δ t 1 + Δ t29 + Δ t 3 = 626 ns .$
Im Allgemeinen erhält man nach diesem Schema bei einer Anzahl von n erfassten Zeitdifferenzen mathematisch (n-1)! verschiedene charakteristische Zeitabstände als A-Scan Komponenten im Signaturvektor.

Claims

Verfahren zur ultraschallmikroskopischen Vermessung von Halbleiterscheiben, wobei eine Aufnahme eines Messsignals die folgenden Schritte umfasst: - Bereitstellen einer Probe (P), wobei die Probe wenigstens eine Schicht (S) mit bekannter Dicke aufweist, - Bewegen eines Schallkopfes (SK) eines Ultraschallmikroskops (UM) an eine Position x, y in Bezug auf die Schicht (S) der Probe (P), - Erzeugen und Fokussieren von Ultraschallwellen auf die Position x, y der Probe (P), - Aufnehmen eines Messsignals aus an der Probe (P) reflektierten Ultraschallwellen als Funktion der Zeit, und - Auswerten des Messsignals, wobei die folgenden Schritte ausgeführt werden: - Identifizieren von Signalwerten im Messsignal, deren Signalamplituden (SA) über einem Signalschwellwert (SW) liegen, - Bilden eines oder mehrerer Signalpaare aus den identifizierten Signalwerten, - Bestimmen eines Zeitabstandes (Δt) zwischen den zeitlich aufeinander folgenden Signalamplituden (SA) der Signalwerte aus jedem gebildeten Signalpaar, - Vergleichen des oder der bestimmten Zeitabstände (Δt) mit einem Vergleichszeitabstand, der durch die bekannte Dicke bestimmt ist, - Auswählen zumindest eines Signalwerts des Signalpaares, sofern der Vergleich ein Vergleichskriterium erfüllt, und - Verwenden des ausgewählten Signalwertes zur Bestimmung eines Darstellungswertes zur graphischen Darstellung des Messsignals.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei der zeitlich spätere Signalwert des Signalpaares ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Vergleichszeitabstand aus einer Laufzeit bestimmt ist, die eine Ultraschallwelle benötigt, eine der Dicke der Probe (P) entsprechende Weglänge im Medium der Probe (P) zurückzulegen.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Verfahrensschritte an unterschiedlichen Positionen x, y der Probe (P) wiederholt werden und die so bestimmten Darstellungswerte zu einer graphischen Darstellung der Probe (P) kombiniert werden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei zur Wiederholung an unterschiedlichen Positionen x, y der Probe (P) der Schallkopf (SK) mittels eines xy-Bildabtasters des Ultraschallmikroskops (UM) an die unterschiedlichen Positionen x, y verfahren wird und die Probe (P) so in Teilen oder ganz vermessen wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei an jeder Position x, y der Probe (P) das Messsignal nach Art eines A-Scans aufgenommen wird und die an jeder Position x, y der Probe (P) aufgenommenen Messsignale durch die Darstellungswerte zu einer graphischen Darstellung der Probe (P) nach Art eines C-Scans kombiniert werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Vergleichskriterium erfüllt ist, wenn ein bestimmter Zeitabstand eines Signalpaares dem Vergleichszeitabstand im Wert gleich ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Vergleichskriterium erfüllt ist, wenn ein bestimmter Zeitabstand eines Signalpaares innerhalb einer Messunschärfe dem Vergleichszeitabstand im Wert gleich ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Identifizieren von Signalpaaren lediglich auf ein vorbestimmtes Zeitintervall beschränkt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei Zeitwerte der identifizierten Signalwerte in zeitlicher Aufeinanderfolge in einen Signalvektor geschrieben werden und zur Bestimmung der Zeitabstände ein Signaturvektor gebildet wird, indem die Komponenten des Signalvektors komponentenweise voneinander subtrahiert werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Darstellungswert eine Signalamplitude als einen Grauwert und/oder als einen Farbwert repräsentiert.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Probe (P) eine Halbleiterprobe, insbesondere eine nach Schichten (S) verbundene oder verklebte Halbleiterprobe, aufweist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei anhand des Darstellungswertes zur graphischen Darstellung des Messsignals schadhafte Bereiche der Probe identifiziert werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - die Probe (P) mehrere Schichten mit jeweils bekannter Dicke aufweist, - jede Schicht einen Vergleichszeitabstand definiert, der durch die bekannte Dicke der jeweiligen Schicht der Probe (P) bestimmt ist, und - die Auswertung des Messsignals für die Schichten erfolgt und die weiteren Schritte aufweist: - Vergleichen des oder der bestimmten Zeitabstände mit den Vergleichszeitabständen der Schichten (S), - Auswählen zumindest eines Signalwerts, zum Beispiel des zeitlich späteren Signalwerts des Signalpaares, sofern der Vergleich ein Vergleichskriterium erfüllt, wobei jeweils ein Vergleichskriterium für eine der Schichten (S) charakteristisch ist, und - Verwenden der ausgewählten Signalwerte zur Bestimmung von Darstellungswerten zur graphischen Darstellung des Messsignals.
Computerprogramm zur ultraschallmikroskopischen Vermessung von Halbleiterscheiben, wobei das Computerprogramm Computerprogrammcode umfasst, der einen Messrechner eines Ultraschallmikroskops (UM) dazu veranlasst, die Verfahrensschritte der Auswertung des Messsignals nach Anspruch 1 auszuführen.
Computerprogrammprodukt umfassend ein Computerprogramm nach Anspruch 15 und ein computerlesbares Mittel, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
Ultraschallmikroskop, umfassend: - einen Schallkopf (SK) umfassend eine Ultraschallquelle zum Bereitstellen einer Ultraschallwelle, - einen xyz-Bildabtaster zum Verfahren des Schallkopfes (SK) an eine Position x, y, z einer Probe (P), eine Steuerungseinheit, die dazu eingerichtet ist, Verfahrensschritte zur Aufnahme eines Messsignals auszuführen, wobei die Aufnahme des Messsignals die folgenden Schritte umfasst: - Bereitstellen der Probe (P), wobei die Probe wenigstens eine Schicht (S) mit bekannter Dicke aufweist, - Bewegen des Schallkopfes (SK) an eine Position x, y in Bezug auf die Schicht (S) der Probe (P), - Erzeugen und Fokussieren von Ultraschallwellen auf die Position x, y der Probe (P), - Aufnehmen des Messsignals aus an der Probe (P) reflektierten Ultraschallwellen als Funktion der Zeit, und - einen Messrechner, der dazu eingerichtet ist, Verfahrensschritte zur Auswertung des Messsignals auszuführen, wobei die Auswertung des Messsignals die folgenden Schritte umfasst: - Identifizieren von Signalwerten im Messsignal, deren Signalamplituden (SA) über einem Signalschwellwert (SW) liegen, - Bilden eines oder mehrerer Signalpaare aus den identifizierten Signalwerten, - Bestimmen eines Zeitabstandes (Δt) zwischen den zeitlich aufeinander folgenden Signalamplituden (SA) der Signalwerte aus jedem gebildeten Signalpaar, - Vergleichen des oder der bestimmten Zeitabstände (Δt) mit einem Vergleichszeitabstand, der durch die bekannte Dicke der Probe bestimmt ist, - Auswählen zumindest eines, insbesondere des zeitlich späteren Signalwerts des Signalpaares, sofern der Vergleich ein Vergleichskriterium erfüllt, und - Verwenden des ausgewählten Signalwertes zur Bestimmung eines Darstellungswertes zur graphischen Darstellung des Messsignals.
Ultraschallmikroskop nach Anspruch 17, wobei die Steuereinheit und/oder der Messrechner ferner dazu eingerichtet sind, das Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 14 auszuführen.
Ultraschallmikroskop nach Anspruch 17 oder 18, wobei das Ultraschallmikroskop Mittel aufweist, das computerlesbare Mittel gemäß Anspruch 16 zu lesen und das Computerprogramm gemäß Anspruch 15 auszuführen.