DE10308258A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Dünnschichtmetrologie - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Dünnschichtmetrologie Download PDF

Info

Publication number
DE10308258A1
DE10308258A1 DE10308258A DE10308258A DE10308258A1 DE 10308258 A1 DE10308258 A1 DE 10308258A1 DE 10308258 A DE10308258 A DE 10308258A DE 10308258 A DE10308258 A DE 10308258A DE 10308258 A1 DE10308258 A1 DE 10308258A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
measuring unit
thin
film metrology
micro
metrology
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10308258A
Other languages
English (en)
Inventor
Matthias Slodowski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KLA Tencor MIE GmbH
Original Assignee
Leica Microsystems Jena GmbH
Leica Microsystems CMS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leica Microsystems Jena GmbH, Leica Microsystems CMS GmbH filed Critical Leica Microsystems Jena GmbH
Priority to DE10308258A priority Critical patent/DE10308258A1/de
Priority to US10/777,162 priority patent/US7349106B2/en
Priority to JP2004049159A priority patent/JP2004258035A/ja
Publication of DE10308258A1 publication Critical patent/DE10308258A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67207Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67253Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

Es ist eine Vorrichtung (1) und ein Verfahren zur Dünnschicht-Metrologie von Halbleitersubstraten (16) offenbart. Die Halbleitersubstrate (16) werden mittels mindestens einem Kassettenelement an die Vorrichtung (1) geliefert bzw. transportiert. In der Vorrichtung (1) ist eine Messeinheit (5) für die Mikro-Dünnschichtmetrologie vorgesehen, wobei die Halbleitersubstrate von dem Kassettenelement (3) zu der Messeinheit (5) für die Mikro-Dünnschichtmetrologie mittels eines Transportmechanismus (7) befördert werden. Im Bereich des Transportmechanismus (7) ist nach dem Kassettenelement (3) eine Messeinheit (9) für die Makro-Dünnschichtmetrologie vorgesehen. Mittels der Messeinheit (9) für die Makro-Dünnschichtmetrologie können schnell Messorte (22) auf dem Halbleitersubstrat gefunden werden, die eine genauere Untersuchung in der Messeinheit (5) für die Mikro-Dünnschichtmetrologie erforderlich machen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dünnschichtmetrologie. Im besonderen betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Dünnschichtmetrologie auf Halbleitersubstraten, wobei die Vorrichtung aus mindestens einem Kassettenelement für Halbleitersubstrate und einer ersten Messeinheit für die Mikro-Dünnschichtmetrologie besteht. Hinzu kommt, dass zwischen dem Kassettenelement für die Halbleitersubstrate und der Messeinheit für die Mikro-Dünnschichtmetrologie ein Transportmechanismus vorgesehen ist.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Dünnschichtmetrologie.
  • Die Patentschrift DE 100 53 232 offenbart ein Substratzuführmodul für eine Arbeitsstation. Aus dem Substratzuführmodul werden Halbleitersubstrate an die Arbeitsstation zu weiteren Untersuchung übergeben. In der Arbeitsstation werden z. B. mikroskopische Untersuchungen an dem Halbleitersubstrat durchgeführt. Das System aus Substratzuführmodul und Arbeitsstation ist besonders flexibel, da das Substratzuführmodul an beliebigen Seiten der Arbeitsstation angebaut werden kann. Die in der Patentschrift beschriebene Vorrichtung hat jedoch den entscheidenden Nachteil, dass in der Arbeitsstation nur ein bestimmter Arbeitsvorgang, wie z. B. eine Makroinspektion oder Mikroinspektion, durchgeführt werden kann. Sollen mehr als eine Untersuchung mit der Arbeitsstation durchgeführt werden, erfordert dies ein zusätzliches Gerät, was die Grundfläche bzw. Aufstellfläche der gesamten Vorrichtung in einer Halbleiterfertigungsstätte erhöht.
  • Bei der Herstellung von Halbleiter-Wafern werden zwischen bestimmten Herstellungsschritten die Substrate in Kassetten unterschiedlicher Art zu verschiedenen Arbeitsstationen transportiert und müssen dort in die jeweilige Arbeitsstation eingeführt werden. Der Transport kann manuell oder automatisch erfolgen.
  • Jede der Arbeitsstationen dient unterschiedlichen Zwecken für die Behandlung der Substrate, wie die Inspektion, Messung oder Bearbeitung der Substrate. Bei der Inspektion der Substrate unterscheidet man zwischen einer Makroinspektion und einer Mikroinspektion. Hier erfolgt insbesondere die Inspektion hinsichtlich unerwünschter Partikel auf den Substraten oder auf Fehler in den Strukturen oder auf der Oberfläche der Substrate. Die Inspektion kann durch den Benutzer selbst oder automatisch mit Hilfe einer elektronischen Kamera erfolgen. Beispielsweise können die unerwünschten Partikel oder Strukturfehler automatisch erkannt und klassifiziert werden (Defektanalyse). Zudem können die breiten Abstände oder Dicken der Strukturen vermessen werden (CD-Analyse, Schichtdickenanalyse). Für diese Anwendung der Inspektion und Vermessung werden in solchen Arbeitsstationen wegen der Kleinheit der untersuchten Objekte auf dem Substrat meist Mikroskope verwendet. Die Makroinspektion erfolgt in einer getrennten Arbeitsstation. Bei der Makroinspektion können schnell makroskopische Defekte, wie Kratzer, Lackfehler oder Schmutzpartikel oder andere makroskopische Inhomogenitäten, wie die schwankende Dicke dünner auf dem Halbleitersubstrat aufgebrachter Schichten erkannt werden. Diese Defekte können so für eine genauere Inspektion einer Mikroinspektion zugeführt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Dünnschichtmetrologie zu schaffen, die sowohl Makro- als auch Mikrometrologie in einer Vorrichtung vereint.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Dünnschichtmetrologie zu schalten, das eine effiziente und sichere Bearbeitung der Halbleitersubstrate ermöglicht, ohne dabei die Aufstellfäche der gesamten Vorrichtung zu erhöhen.
  • Die obige Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs 9 umfasst.
  • Dünne Schichten werden gegenwärtig unter anderem durch optisch basierte Verfahren vermessen. Eingesetzt werden unter anderem die Verfahren der spektroskopischen Photometrie (Reflektometrie), der spektroskopischen Ellipsometrie sowie Ein- oder Mehrwellenlängen-Ellipsometrie oder eine Kombination aus mehreren der vorstehend genannten Verfahren. Die Eigenschaften der dünnen Schicht werden dabei aus den Eigenschaften eines an der Probe reflektierten Lichtstrahls ermittelt.
  • Bei der Mehrzahl der eingesetzten Systeme wird die Strahlung durch fokussierende Abbildung auf die Wafer-Oberfläche gerichtet. Der auf die Wafer-Oberfläche abgebildete Messfleck hat dabei eine Größe im Bereich von einigen Mikrometern, z.B. 10 μm. Die Fokussierung des Messstrahls in einen mikroskopischen Bereich wird verwendet, um auf Flächen homogenen Materials in kleinen Strukturen strukturierter Wafer-Oberflächen messen zu können.
  • Der Vorteil dieser mikroskopisch lokal messenden Systeme besteht darin, dass in den kleinen Strukturen eine lokal definierte homogene Materialfläche zum Messsignal beiträgt und die Messung damit eindeutig die Eigenschaften einer lokal definierten Struktur wiedergibt.
  • Der Nachteil besteht darin, dass aus Gründen der Messzeit nur einige wenige Flächen auf einem Wafer und nur einige wenige Wafer einer Wafer-Kassette oder eines Substratzuführmoduls gemessen werden können. Von den Spezifikationen abweichende Eigenschaften der dünnen Schicht in anderen als den stichprobenartig verteilten Messflächen oder Wafern können so nicht ermittelt werden. Insbesondere für die moderne Prozesskontrolle hoher Technologieniveaus (Advanced Process Control, APC) ist aber die lückenlose Überwachung der Prozessschritte durch Metrologie von möglichst allen Wafern sowie der gesamten Waferoberfläche wünschenswert. Außerdem bedürfen mikroskopische Systeme einer recht aufwendigen Automatisierung, da die mikroskopisch kleinen Messfelder genau zum fokussierten Strahl (Lichtstrahl) positioniert werden müssen, wie zentrische und rotatorische Vorausrichtung des Wafers mit nachfolgender Feinausrichtung durch automatische Bilderkennung und Koordinatentransformation.
  • Eine andere Art von Meßsystemen fokussiert die Strahlung nicht in einen kleinen Bereich, sondern erzeugt über einen größeren, makroskopischen Bereich verteilte Messsignale. Solche Systeme werden auch als Wafer-Imaging-Systeme oder Wafer-Scanner bezeichnet. Der Vorteil dieser Systeme ist die Messsignalgewinnung aus einem wesentlich größeren Wafer-Bereich in wesentlich geringerer Zeit. Der Nachteil besteht in der geringeren Messgenauigkeit sowie der möglicherweise eintretenden Mittelung der gemessenen Eigenschaften über verschiedene Materialflächen.
  • Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Vorrichtung zur Dünnschichtmetrologie von Halbleitersubstraten aus mindestens einem Kassettenelement für die Halbleitersubstrate und einer ersten Messeinheit für die Mikro-Dünnschichtmetrologie besteht. Zwischen dem Kassettenelement für die Halbleitersubstrate und der Messeinheit für die Mikro-Dünnschichtmetrologie ist ein Transportmechanismus vorgesehen. Hinzu kommt, dass im Bereich des Transportmechanismus nach dem Kassettenelement und vor der Messeinheit für die Mikro-Dünnschichtmetrologie eine Messeinheit für die Makro-Dünnschichtmetrologie vorgesehen ist.
  • Die gesamte Vorrichtung für die Dünnschichtmetrologie von Halbleitersubstraten ist von einem Gehäuse umschlossen, wobei das Gehäuse eine Grundfläche definiert.
  • Es ist von außerordentlichem Vorteil, dass die Messeinheit für die Mikro-Dünnschichtmetrologie und Messeinheit für die Makro-Dünnschichtmetrologie derart im Gehäuse der Vorrichtung angeordnet ist, dass die Grundfläche nicht größer ist als die Grundfläche einer Vorrichtung für die Dünnschichtmetrologie, die lediglich eine Messeinheit für die Mikro-Dünnschichtmetrologie enthält.
  • Die Messeinheit für die Mikro-Dünnschichtmetrologie umfasst ein Mikro-Photometer und/oder ein Mikro-Ellipsometer.
  • Die Messeinheit für die Makro-Dünnschichtmetrologie umfasst ein Makro-Photometer.
  • In der Vorrichtung für die Dünnschichtmetrologie sind die Halbleitersubstrate mit dem Feeder zur Zuführung in die Messeinheit für die Dünnschichtmetrologie transportierbar. Auf dem Weg vom Kassettenelement zur Messeinheit für die Mikro-Dünnschichtmetrologie werden die Halbleitersubstrate unter der Messeinheit für die Makro-Dünnschichtmetrologie entlanggeführt. Hierbei werden die entsprechenden Messwerte aufgenommen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bietet ebenfalls zahlreiche Vorteile. Zunächst werden die Halbleitersubstrate aus mindestens einem Kassettenelement zu einer Messeinheit für die Mikro-Dünnschichtmetrologie transportiert. Hierbei werden die Halbleitersubstrate an bzw. unter der Messeinheit für die Makro-Dünnschichtmetrologie entlanggeführt. Beim Entlangführen der Halbleitersubstrate unter der Messeinheit für die Makro-Dünnschichtmetrologie werden auf den Halbleitersubstraten Messorte bestimmt, die auf Fehler hindeuten und näher untersucht werden müssen. Die Positionen der ermittelten Messorte werden an einen Computer übergeben. Befindet sich das entsprechende Halbleitersubstrat in der Messeinheit für die Mikro-Dünnschichtmetrologie, werden die von der Messeinheit für die Makro-Dünnschichtmetrologie ermittelten Messorte übergeben, damit die entsprechenden Messorte genauer inspiziert werden können. Das genauere Inspizieren erfolgt entweder manuell durch den Benutzer mit einem Mikroskop, oder diese Messorte werden automatisch angefahren, so dass eine automatische Mikroinspektion erfolgen kann.
  • In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben. Dabei zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung zur Dünnschichtmetrologie, wobei ein Einblick in das Innere der gesamten Vorrichtung möglich ist;
  • 2 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei die wesentlichen Teile im Inneren der Vorrichtung schematisch dargestellt sind,
  • 3 ein Halbleitersubstrat in der Draufsicht, das in die verschiedenen Dies unterteilt ist;
  • 4 ein Messergebnis an dem Halbleitersubstrat mit einer Messeinheit für die Makro-Dünnschichtmetrologie,
  • 5 einen schematischen Vergleich zwischen einem konventionellen Messverfahren mit der Messeinheit für die Mikro-Dünnschichtmetrologie alleine und dem Verfahren, bei dem in einem Gehäuse die Messeinheit für die Mikro-Dünnschichtmetrologie mit der Messeinheit für die Makro-Dünnschichtmetrologie kombiniert ist, und
  • 6 eine Zuordnung eines in der Messeinheit für die Makro-Dünnschichtmetrologie bestimmten Messortes zu einem entsprechenden Messort in der Messeinheit für die Mikro-Dünnschichtmetrologie.
  • 1 zeigt eine perspektivische und schematische Ansicht der Vorrichtung 1 zur Dünnschichtmetrologie, die die spezifischen Vorteile des Verfahrens für die mikroskopische Untersuchung und des Verfahrens für die makroskopische Untersuchung in einem einzigen Messgerät kombiniert Somit steht eine qualitativ höherwertige Metrologielösung für den Anwender zur Verfügung. Die Darstellung zeigt die prinzipielle erfindungsgemäße Methodik an einem Gerät, wie es für die 200mm-Wafer-Metrologie typisch ist. Daraus ergeben sich jedoch keine Beschränkungen hinsichtlich anderer Geräteformen oder Anordnungsvarianten, insbesondere Geräte betreffend, die für die 300mm-Wafer-Metrologie verwendet werden. Die im folgenden angeführten Teile des Gerätes gelten dann entsprechend. Die Vorrichtung 1 besteht aus einem Gehäuse 11, das eine Grundfläche 12 definiert. Dem Gehäuse 11 der Vorrichtung 1 ist mindestens ein Kassettenelement 3 zugeordnet. Über das Kassettenelement 3 werden Halbleitersubstrate in die Vorrichtung 1 eingeführt, um an den Halbleitersubstraten die entsprechenden Messungen bzw. Untersuchungen auszuführen. Das Gehäuse 11 der Vorrichtung 1 ist mit einem Display 13 versehen, über das der Benutzer Informationen und Daten über die verschiedenen Messvorgänge erhält. Ebenso ist am Gehäuse 11 ein Eingabemittel 14 vorgesehen, über das der Benutzer entsprechende Eingaben hinsichtlich des Verfahrensablaufs und der einzelnen Prozessschritte durchführen kann. Im Inneren umfasst die Vorrichtung 1 einen Computer 15, eine Messeinheit 5 für die Mikro-Dünnschichtmetrologie und mindestens eine Messeinheit 9 für die Makro-Dünnschichtmetrologie. Die Messeinheit 5 für die Mikro-Dünnschichtmetrologie ist im Wesentlichen im Bereich des Displays 13 und der Tastatur 14 angeordnet. Die mindestens eine Messeinheit 9 für die Makro-Dünnschichtmetrologie ist im Wesentlichen im Bereich zwischen dem Kassettenelement 3 und der Messeinheit 5 für die Mikro-Dünnschichtmetrologie vorgesehen. Die Messeinheit 9 für die Makro-Dünnschichtmetrologie ist zusammen mit der Messeinheit 5 für die Mikro-Dünnschichtmetrologie derart in der Vorrichtung 1 integriert, dass makroskopische Messungen auf den Halbleitersubstraten in einem Kassettenelement 3 durchgeführt werden können, während ein oder mehrere andere Wafer der Kassette bereits mikroskopisch vermessen werden. Die wesentlich schnellere und örtlich umfassendere makroskopische Messung kann dabei zu einer Vorauswahl der Halbleitersubstrate dienen, die einer weiteren mikroskopischen Messung in der Messeinheit 5 für die Mikro-Dünnschichtmetrologie unterzogen werden müssen. Diese Vorauswahl ist deshalb möglich, weil örtliche Inhomogenitäten für die meisten Prozesse der Dünnschicht-Abscheidung nicht nur mikroskopisch sind, sondern stetig im Bereich von Zentimetern auftreten.
  • 2 zeigt die Vorrichtung 1 in der Draufsicht, wobei die wesentlichen Bestandteile innerhalb des Gehäuses 11 der Vorrichtung 1 schematisch dargestellt sind. Wie bereits in der Beschreibung zu 1 erwähnt, besteht die Vorrichtung 1 aus einem Gehäuse 11, das eine Grundfläche 12 definiert.
  • Dem Gehäuse 11 ist mindestens ein Kassettenelement 3 zugeordnet. Im Inneren der Vorrichtung 1 ist ein Transportmechanismus 7 vorgesehen, der die Halbleitersubstrate von dem mindestens einen Kassettenelement 3 zu der Messeinheit 5 für die Mikro-Dünnschichtmetrologie transportiert bzw. überführt. Auf dem Weg vom Kassettenelement 3 zu der Messeinheit 5 für die Mikro-Dünnschichtmetrologie ist mindestens eine Messeinheit 9 für die Makro-Dünnschichtmetrologie vorgesehen. Die Anordnung der Messeinheit 9 für die Makro-Dünnschichtmetrologie ist derart ausgeführt, dass die zu transportierenden Halbleitersubstrate an bzw. unter der Messeinheit 9 für die Makro-Dünnschichtmetrologie vorbei transportiert werden. Die Messeinheit 9 für die Makro-Dünnschichtmetrologie ist z. B. in Form eines Scanners ausgebildet, der eine Lichtzeile auf die Oberfläche des Halbleitersubstrates projiziert und das reflektierte Licht in entsprechender Weise auswertet. Das gescannte Bild des Halbleitersubstrats enthält Reflektivitätsdaten von der gesamten Oberfläche des Halbleitersubstrats. Anhand dieser Daten können dann entsprechende Informationen gewonnen werden, die auf Messorte hindeuten, die genauer mit einer Messeinheit 5 für die Mikro-Dünnschichtmetrologie untersucht werden müssen. Die von der Messeinheit 9 für die Makro-Dünnschichtmetrologie gewonnenen Daten werden dem in der Vorrichtung 1 vorgesehenen Computer zugeführt, der diese Daten dann zur automatischen Ansteuerung der gefundenen Messorte in der Messeinheit 5 für die Mikro-Dünnschichtmetrologie verwendet. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es somit möglich, sowohl die Mikroinspektion als auch die Makroinspektion in einer Vorrichtung durchführen zu können, ohne dabei die Halbleitersubstrate von einer Vorrichtung zur anderen extern transportieren zu müssen.
  • 3 ist eine schematische Ansicht eines Halbleitersubstrats 16, das sich in einer Kassette 17 befindet. Die Kassette 17 dient dazu, das Halbleitersubstrat 16 in der Vorrichtung 1 für die Dünnschichtmetrologie zu handhaben bzw. zu transportieren. Die Kassetten 17 für die Halbleitersubstrate 16 sind in dem Kassettenelement 3 unabhängig voneinander gestapelt und können einzeln von dem in der Vorrichtung 1 für die Dünnschichtmetrologie vorgesehenen Transportmechanismus 7 entnommen werden. Auf dem Halbleitersubstrat 16 sind entsprechend Dies 18 strukturiert. In der Vorrichtung 1 für die Dünnschichtmetrologie geht es nun darum, die auf dem Halbleitersubstrat 16 strukturierten Dies und die auf dem Halbleitersubstrat 16 aufgebrachten dünnen Schichten auf deren Qualität hin zu untersuchen. Dabei ist es besonders wichtig, dass man von dem Halbleitersubstrat 16 eine schnelle Übersicht erhält und eine detaillierte Untersuchung von bestimmten Messpunkten durchführen kann. Dabei beschränkt sich die detaillierte Untersuchung von den bestimmten Messpunkten auf eine Mikro-Dünnschichtmetrologie.
  • 4 zeigt die bildliche Darstellung eines Halbleitersubstrates 16 in der Kassette 17, wobei das Halbleitersubstrat 16 in der Messeinheit 9 für die Makro-Dünnschichtmetrologie vermessen wurde. In der Messeinheit 9 für die Makro-Dünnschichtmetrologie werden die Dicken von durchscheinenden Filmen gemessen, die auf dem Halbleitersubstrat 16 aufgebracht sind. Die gemessenen Dicken werden in unterschiedlichen Grauabstufungen bzw. unterschiedlichen Farben auf dem Display 13 der Vorrichtung 1 dargestellt. In 4 sind die unterschiedlichen Dicken der auf dem Halbleitersubstrat 16 aufgebrachten dünnen Schichten in verschiedenen Grauabstufungen 19 dargestellt. Die Vorrichtung 1 zur Dünnschichtmetrologie kann nun folgendermaßen ausgestattet sein, dass die Koordinaten derjenigen Messorte auf dem Halbleitersubstrat 16 dem Computer 15 zugeführt werden, die einen gewissen Schwellwert hinsichtlich der Grauabstufung bzw. hinsichtlich der Farbgebung überschreiten. Diese Messorte werden dann in der Messeinheit 5 für die Mikro-Dünnschichtmetrologie angefahren und genauer hinsichtlich der möglichen Fehler untersucht.
  • 5 zeigt beispielhaft den Vergleich zwischen einer Vorrichtung, die lediglich für die Mikro-Dünnschichtmetrologie geeignet ist und einer Vorrichtung 1 für die Dünnschichtmetrologie, die sowohl die Mikro-Dünnschichtmetrologie als auch die Makro-Dünnschichtmetrologie in einer einzigen Vorrichtung kombiniert. Dabei gilt es, auf jedem Halbleitersubstrat 16 fünf Punkte 20 zu untersuchen. Die fünf Punkte 20 sind in jeweils fünf verschiedene Dies 18 verteilt. Aus der in 5 dargestellten Kombination aus einer Messeinheit 5 für die Mikro-Dünnschichtmetrologie und der Messeinheit 9 für die Makro-Dünnschichtmetrologie ist ersichtlich, dass während der Messung in der Messeinheit 5 für die Dünnschichtmetrologie parallel dazu Halbleitersubstrate 16 in der Messeinheit 9 für die Makro-Dünnschichtmetrologie vermessen werden können. Dies ist von besonderem Vorteil, da die Messung in der Messeinheit 5 für die Mikro-Dünnschichtmetrologie einige Minuten dauern kann, so dass mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ein deutlicher Zeitgewinn erreicht werden kann. Werden z. B., wie in 5 dargestellt, drei Halbleitersubstrate 16 mit jeweils fünf anzufahrenden Messpunkten 20 in der Messeinheit 5 für die Dünnschichtmetrologie vermessen, so können aufgrund der erfindungsgemäßen Vorrichtung parallel dazu neun Halbleitersubstrate 16 in der Messeinheit 9 für die Makro-Dünnschichtmetrologie vermessen werden. Somit erhält man bei dem gleichen Durchsatz von Halbleitersubstraten 16 in der Messeinheit 5 für die Dünnschichtmetrologie wesentlich mehr Daten, da parallel hierzu Daten in der Messeinheit 9 für die Dünnschichtmetrologie gewonnen werden.
  • Tabelle 1 zeigt die Anzahl der zusätzlichen Messungen in der Messeinheit 9 für die Makro-Dünnschichtmetrologie, die parallel zu den Messungen an den Halbleitersubstraten in der Messeinheit 5 für die Mikro-Dünnschichtmetrologie durchgeführt werden können.
    Figure 00110001
    Tabelle 1: Anzahl der zusätzlichen Messungen in der Messeinheit 9 für die Makro-Dünnschichtmetrologie bei einer bestimmten Anzahl von Messpunkten, die in der Messeinheit 5 für die Mikro-Dünnschichtmetrologie angefahren und vermessen werden müssen.
  • 6 zeigt schematisch die Zuordnung eines in der Messeinheit 9 für die Makro-Dünnschichtmetrologie bestimmten Messortes 22 zu einem entsprechenden Messort 24 in der Messeinheit 5 für die Mikro-Dünnschichtmetrologie. In der Messeinheit 9 für die Makro-Dünnschichtmetrologie wird auf dem Halbleitersubstrat 16 der Messort 22 gefunden, an dem ein gewisser Schwellwert hinsichtlich der Dickenschwankungen der auf dem Halbleitersubstrat 16 aufgebrachten dünnen Schichten überschritten wird. Die entsprechenden X-Koordinaten und Y-Koordinaten des Messpunktes 22 werden bestimmt und an den Computer 15 übertragen. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass der Messpunkt 22 eine gewisse flächige Ausdehnung besitzen kann, die ebenfalls an den Computer 15 übermittelt wird. Von dem Computer 15 werden die entsprechenden Daten des Messpunktes 22, der in der Messeinheit 9 für die Makro-Dünnschichtmetrologie gefunden worden ist, an die Messeinheit 5 für die Mikro-Dünnschichtmetrologie übertragen. Das Halbleitersubstrat 16 wird in der Messeinheit 5 die Dünnschichtmetrologie entsprechend ausgerichtet, damit auch der in der Messeinheit 9 für die Makro-Dünnschichtmetrologie gefundende Messort 22 wieder auffindbar ist. Die Ausrichtung kann zum einen derart durchgeführt werden, dass das Halbleitersubstrat 16 in der Messeinheit 9 für die Makro-Dünnschichtmetrologie in der Messeinheit 5 für die Mikro-Dünnschichtmetrologie die gleiche Aussrichtung besitzen. Weicht die Ausrichtung des Halbleitersubstrats 16 in der Messeinheit 5 für die Dünnschichtmetrologie von der Ausrichtung des Halbleitersubstrates 16 in der Messeinheit 9 für die Makro-Dünnschichtmetrologie ab, so kann der Messort 24 in der Messeinheit 5 für die Mikko-Dünnschichtmetrologie durch eine geeignete Koordinatentransformation aufgefunden werden. In der Messeinheit 5 für die Mikro-Dünnschichtmetrologie erfolgt die hochgenaue und präzise Messung mittels eines Mikro-Photometers und/oder eines Mikro-Ellipsometers.
  • 1
    Vorrichtung
    3
    Kassettenelement
    5
    erste Messeinheit
    7
    Transportmechanismus
    9
    zweite Messeinheit
    11
    Gehäuse
    12
    Grundfläche
    13
    Display
    14
    Eingabemittel
    15
    Computer
    16
    Halbleitersubstrat (Wafer)
    17
    Kassette
    18
    Dye
    19
    Grauabstufung
    20
    Punkte
    22
    Messpunkt (Makro)
    24
    Messpunkt (Mikro)

Claims (16)

  1. Vorrichtung (1) zur Dünnschichtmetrologie von Halbleitersubstraten, bestehend aus mindestens einem Kassettenelement (3) für die Halbleitersubstrate und eine erste Messeinheit (5) für die Mikro –Dünnschichtmetrologie, wobei zwischen dem Kassettenelement (3) für die Halbleitersubstrate und der Messeinheit (5) für die Mikro –Dünnschichtmetrologie ein Transportmechanismus (7) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass, in der Vorrichtung (1) im Bereich des Transportmechanismus (7), nach dem Kassettenelement (3) und vor der Messeinheit (5) für die Mikro –Dünnschichtmetrologie eine Messeinheit (9) für die Makro –Dünnschichtmetrologie vorgesehen ist.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) für die Dünnschichtmetrologie von Halbleitersubstraten von einem Gehäuse (11) umschlossen ist, wobei das Gehäuse eine Grundfläche (12) definiert.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (5) für die Mikro – Dünnschichtmetrologie und die Messeinheit (9) für die Makro – Dünnschichtmetrologie derart im Gehäuse (11) Vorrichtung (1) angeordnet sind, dass die Grundfläche nicht größer ist als die Grundfläche einer Vorrichtung für die Dünnschichtmetrologie, die lediglich eine Messeinheit (5) für die Mikro – Dünnschichtmetrologie enthält.
  4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (5) für die Mikro – Dünnschichtmetrologie ein Mikro-Photometer und/oder ein Mikro-Elipsometer umfasst.
  5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (9) für die Makro – Dünnschichtmetrologie ein Makrophotometer umfasst.
  6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Transportmechanismus (9) einen Feeder umfasst, der die Halbleitersubstrate von dem Kassettenelement (3) zu der Messeinheit (5) für die Mikro – Dünnschichtmetrologie transportiert.
  7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung (1) für die Dünnschichtmetrologie die Halbleitersubstrate mit dem Feeder zur Zuführung in die Messeinheit (5) für die Mikro – Dünnschichtmetrologie aus dem Kassettenelement (3) ziehbar sind; wobei die Halbleitersubstrate unter der Messeinheit (9) für die Makro – Dünnschichtmetrologie entlangführbar sind, und dass dabei automatisch Meßwerte aufnehmbar sind.
  8. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleitersubstrate Wafer sind.
  9. Verfahren zur Dünnschichtmetrologie gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – Überführen von Halbleitersubstraten aus mindestens einem Kassettenelement (3) zu einer Messeinheit (5) für die Mikro – Dünnschichtmetrologie, wobei die Halbleitersubstrate an einer Messeinheit (9) für die Makro – Dünnschichtmetrologie entlanggeführt werden; – Bestimmen auf den Halbleitersubstraten Messorte an der Messeinheit (9) für die Makro – Dünnschichtmetrologie, die auf den Fehler hindeuten, die näher untersucht werden, – Übergeben der ermittelten Messorte an einen Computer (15); und – Anfahren der ermittelten Messorte und Durchführen einer detaillierten Messung mit der Messeinheit (5) für die Mikro – Dünnschichtmetrologie.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Bestimmen ermittelten Messorte als eine Vorauswahl der mit der Messeinheit (5) für die Mikro – Dünnschichtmetrologie zu messenden Halbleitersubstrate verwendet wird, wobei der Messort für die Messeinheit (5) für die Mikro – Dünnschichtmetrologie automatisch übermittelt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Halbleitersubstrate der Messeinheit (9) für die Makro – Dünnschichtmetrologie zugeführt werden, während ein Halbleitersubstrat in der Messeinheit (5) für die Mikro – Dünnschichtmetrologie mikroskopisch vermessen wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Messorte auf den Halbleitersubstraten durch die Messeinheit (9) für die Makro – Dünnschichtmetrologie, Messwerte liefern, die durch die Auswertung definierter Kontrollschranken für eine Entscheidung verwendet werden, ob und an welcher mikroskopischer Stelle des Halbleitersubstrats Messungen mit der Messeinheit (5) für die Mikro – Dünnschichtmetrologie durchgeführt werden sollen.
  13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (5) für die Mikro – Dünnschichtmetrologie ein Mikro-Photometer und/oder ein Mikro-Elipsometer umfasst.
  14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (9) für die Makro – Dünnschichtmetrologie ein Makrophotometer umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Überführen von Halbleitersubstraten aus dem mindestens einen Kassettenelement (3) zu der Messeinheit (5) für die Mikro – Dünnschichtmetrologie mit einem Transportmechanismus (9) durchgeführt wird, wobei der Transportmechanismus (9) einen Feeder umfasst.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Messeinheit (9) für die Makro – Dünnschichtmetrologie bestimmten Messorte (22) und die in der Messeinheit (5) für die Mikro – Dünnschichtmetrologie entsprechenden Messorte (24) mittel Koordinatentransformation in Beziehung stehen.
DE10308258A 2003-02-25 2003-02-25 Vorrichtung und Verfahren zur Dünnschichtmetrologie Withdrawn DE10308258A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10308258A DE10308258A1 (de) 2003-02-25 2003-02-25 Vorrichtung und Verfahren zur Dünnschichtmetrologie
US10/777,162 US7349106B2 (en) 2003-02-25 2004-02-13 Apparatus and method for thin-layer metrology
JP2004049159A JP2004258035A (ja) 2003-02-25 2004-02-25 薄層測定装置及び方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10308258A DE10308258A1 (de) 2003-02-25 2003-02-25 Vorrichtung und Verfahren zur Dünnschichtmetrologie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10308258A1 true DE10308258A1 (de) 2004-09-02

Family

ID=32797763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10308258A Withdrawn DE10308258A1 (de) 2003-02-25 2003-02-25 Vorrichtung und Verfahren zur Dünnschichtmetrologie

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7349106B2 (de)
JP (1) JP2004258035A (de)
DE (1) DE10308258A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2508871A4 (de) * 2009-11-30 2017-05-10 Nikon Corporation Prüfvorrichtung, messverfahren für eine dreidimensionale form und herstellungsverfahren für eine struktur

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4618938A (en) * 1984-02-22 1986-10-21 Kla Instruments Corporation Method and apparatus for automatic wafer inspection
JPS62173731A (ja) * 1986-01-28 1987-07-30 Toshiba Corp 被検査物の表面検査装置
US4917556A (en) * 1986-04-28 1990-04-17 Varian Associates, Inc. Modular wafer transport and processing system
IL99823A0 (en) * 1990-11-16 1992-08-18 Orbot Instr Ltd Optical inspection method and apparatus
JP3258821B2 (ja) * 1994-06-02 2002-02-18 三菱電機株式会社 微小異物の位置決め方法、分析方法、これに用いる分析装置およびこれを用いた半導体素子もしくは液晶表示素子の製法
US6208751B1 (en) * 1998-03-24 2001-03-27 Applied Materials, Inc. Cluster tool
JP3929189B2 (ja) * 1998-11-30 2007-06-13 オリンパス株式会社 ウェハ検査装置
US6476913B1 (en) * 1998-11-30 2002-11-05 Hitachi, Ltd. Inspection method, apparatus and system for circuit pattern
JP4385419B2 (ja) * 1998-11-30 2009-12-16 株式会社ニコン 外観検査方法及び外観検査装置
JP3802716B2 (ja) * 1999-09-17 2006-07-26 株式会社日立製作所 試料の検査方法及びその装置
JP2001091474A (ja) * 1999-09-22 2001-04-06 Olympus Optical Co Ltd 欠陥検査システム
JP2002100660A (ja) * 2000-07-18 2002-04-05 Hitachi Ltd 欠陥検出方法と欠陥観察方法及び欠陥検出装置
US6919957B2 (en) * 2000-09-20 2005-07-19 Kla-Tencor Technologies Corp. Methods and systems for determining a critical dimension, a presence of defects, and a thin film characteristic of a specimen
US6962471B2 (en) * 2000-10-26 2005-11-08 Leica Microsystems Jena Gmbh Substrate conveying module and system made up of substrate conveying module and workstation
DE10053232C2 (de) 2000-10-26 2002-10-10 Leica Microsystems Substrat-Zuführungsmodul und System aus Substrat-Zuführungsmodul und Arbeitsstation
JP2002219645A (ja) * 2000-11-21 2002-08-06 Nikon Corp 研磨装置、この研磨装置を用いた半導体デバイス製造方法並びにこの製造方法によって製造された半導体デバイス
DE10103253A1 (de) * 2001-01-25 2002-08-01 Leica Microsystems Verfahren und Anordnung zum Transportieren und Inspizieren von Halbleitersubstraten
US6999164B2 (en) * 2001-04-26 2006-02-14 Tokyo Electron Limited Measurement system cluster
JP4529365B2 (ja) * 2003-03-26 2010-08-25 株式会社ニコン 基板検査システムおよび基板検査方法
US20050038554A1 (en) * 2003-07-14 2005-02-17 Cory Watkins Inspection and metrology module cluster tool

Also Published As

Publication number Publication date
US20040164725A1 (en) 2004-08-26
US7349106B2 (en) 2008-03-25
JP2004258035A (ja) 2004-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69929363T2 (de) Prüfsystem für bundbolzen
DE3642209C2 (de)
DE102004029012B4 (de) Verfahren zur Inspektion eines Wafers
DE19949029C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Charakterisierung einer Kulturflüssigkeit
DE102010026351B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung einer Halbleiterscheibe
DE112016002090T5 (de) Verfahren und system zur defektklassifizierung
EP1625388A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur optischen qualitätsprüfung von objekten mit vor-zugsweise kreisförmig umlaufendem rand
DE102015221697B3 (de) Anordnung zur Bestimmung der Oberflächenbeschaffenheit von Bauteiloberflächen
DE112018002123B4 (de) VERFAHREN ZUM BESTIMMEN EINER GLEICHMÄßIGKEIT UND EINHEITLICHKEIT EINER WIRKSAMEN DOSIS EINES LITHOGRAPHIE-WERKZEUGS UND SYSTEM ZUM BESTIMMEN EINER WIRKSAMEN DOSIS EINES LITHOGRAPHIE-WERKZEUGS
DE69723997T2 (de) Wafer inspektionsystem für die unterscheidung von löchern und staubpartikeln
DE10232242A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Rastern einer Probe mit einem optischen ab Bildungssystem
DE112014001171T5 (de) System und Verfahren zur Begutachtung eines gekrümmten Randes einer Probe
DE102005014593A1 (de) Vorrichtung zur Inspektion eines scheibenförmigen Objekts
DE102007039982B3 (de) Verfahren zur optischen Inspektion und Visualisierung der von scheibenförmigen Objekten gewonnenen optischen Messerwerte
DE10041354A1 (de) Verfahren zur Überprüfung auf Fremdpartikel oder Fehler und entsprechende Vorrichtung
DE60313558T2 (de) Oberflächenuntersuchungsvorrichtung und -verfahren
DE10324474A1 (de) Vorrichtung zur Wafer-Inspektion
DE10013012A1 (de) Röntgenfluoreszenzanalysevorrichtung
DE102008028869A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Inspektion eines scheibenförmigen Gegenstandes
WO2008113638A2 (de) Vorrichtung und verfahren zur inspektion von defekten am randbereich eines wafers und verwendung der vorrichtung in einer inspektionseinrichtung für wafer
DE102004058128B4 (de) System zur Inspektion eines scheibenförmigen Objekts
EP2831570B1 (de) Verfahren zur detektion vergrabener schichten
DE10308258A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Dünnschichtmetrologie
DE10323139A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Hochauflösenden Fehlerfinden und Klassifizieren
DE60115064T2 (de) Analyseeinrichtung und -verfahren für flüssigkeitshaltige substanzen

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: VISTEC SEMICONDUCTOR SYSTEMS JENA GMBH, 07745 , DE

8141 Disposal/no request for examination