DE112018007301B4 - Waferuntersuchungseinrichtung und Waferuntersuchungsverfahren - Google Patents

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Abstract

Waferuntersuchungseinrichtung, die umfasst:einen Tisch (2), auf dem ein Wafer (9) angeordnet ist und der den Wafer (9) bewegt;eine optische Beobachtungseinheit, die eine Oberfläche des Wafers (9) optisch beobachtet;eine TDI-Kamera (1) mit einem Bilddetektionselement (13) vom Zeitverzögerungsintegrationstyp, das ein optisches Signal, das durch Beobachten der Oberfläche des Wafers (9) erhalten wird, der auf dem Tisch (2) angeordnet ist, der sich bewegt, in ein elektrisches Signal umwandelt;einen Tischpositionsdetektor, der eine Position des Tischs (2) detektiert;mindestens einen Höhensensor (3), der eine Höhe der Oberfläche des Wafers (9) misst;eine Steuervorrichtung (12) der optischen Beobachtungseinheit, die die optische Beobachtungseinheit steuert; undeine Kamerasteuervorrichtung (11), die die TDI-Kamera (1) steuert, wobeidie Steuervorrichtung (12) der optischen Beobachtungseinheit die optische Vergrößerung der optischen Beobachtungseinheit ändert und auf die Oberfläche des Wafers (9) auf der Basis der Höhe der Oberfläche des Wafers (9) fokussiert, die durch den mindestens einen Höhensensor (3) gemessen wird, unddie Kamerasteuervorrichtung (11) einen Schaltzeitpunkt des Bilddetektionselements (13) auf der Basis der optischen Vergrößerung und der Position des Tischs (2) korrigiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferuntersuchungseinrichtung ferner umfasst:einen Puffer, der Höhendaten der Oberfläche des Wafers (9) speichert,wobei die Kamerasteuervorrichtung (11) den Schaltzeitpunkt des Bilddetektionselements (13) unter Verwendung von vergangenen Höhendaten korrigiert, die im Puffer als Trajektorie gespeichert sind, entlang der eine Hin- und Herbewegungsuntersuchung an dem Wafer (9) durchgeführt wird, während eine Beobachtungsposition auf der Oberfläche des Wafers (9) verschoben wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich beispielsweise auf eine Waferuntersuchungseinrichtung und ein Waferuntersuchungsverfahren zum Untersuchen eines Wafers, der in einer elektronischen Vorrichtung verwendet wird.
  • Stand der Technik
  • Wenn eine Halbleitervorrichtung hergestellt wird, wird eine winzige Vorrichtung auf einem Wafer ausgebildet, der aus spiegelpoliertem Si, SiC und dergleichen besteht. Die Anwesenheit von Fremdstoffen, Kratzern, Kristalldefekten und dergleichen auf dem Wafer kann zu einem Defekt einer hergestellten Vorrichtung führen. Um eine fehlerhafte Rate der hergestellten Vorrichtungen zu verringern, ist es wichtig, eine Oberfläche des Wafers während eines Herstellungsprozesses zu untersuchen und jeden Herstellungsprozess zu steuern. Daher gibt es einen Versuch, eine ganze Oberfläche eines Wafers mit einer optischen Waferuntersuchungseinrichtung, die in der Lage ist, Licht und einen Laser anzuwenden, um Fremdstoffe und Kratzer auf der Waferoberfläche durch Reflexionslicht davon zu beobachten, und in letzter Zeit mit einer Waferuntersuchungseinrichtung, die ein Spiegelelektronenmikroskop anwendet, das in der Lage ist, einen Elektronenstrahl gleichmäßig anzuwenden und die Waferoberfläche und einen inneren Defekt des Wafers durch reflektierte Elektronen davon zu beobachten, zu untersuchen.
  • Die Leistung, die für diese Untersuchungseinrichtungen erforderlich ist, ist eine Untersuchung mit hoher Geschwindigkeit und eine hohe Erkennungsgenauigkeit von Fremdstoffen und Defekten.
  • Es ist möglich, einen Bedarf an einer Untersuchung mit hoher Geschwindigkeit (Verbesserung im Durchsatz) unter Verwendung einer TDI-Kamera vom Zeitverzögerungsintegrationstyp (TDI-Typ) zu erfüllen, die in der Lage ist, Bilder aufzunehmen, während der Wafer bewegt wird. Da jedoch die TDI-Kamera Bilder aufnimmt, während der Wafer bewegt wird, wird, wenn der Wafer eine Verwerfung aufweist, ein Bild aufgrund eines Effekts einer Neigung einer Messposition und einer Höhenvariation verzerrt.
  • PTL 1 offenbart beispielsweise eine Untersuchungseinrichtung unter Verwendung eines Spiegelelektronenmikroskops, in dem eine Neigung einer Messposition korrigiert wird, um eine Abweichung der Messposition zu korrigieren. Ferner offenbart PTL 2 eine Oberflächenzustandsbeobachtungseinrichtung unter Verwendung eines Spiegelelektronenmikroskops, in dem eine Tischgeschwindigkeit eingestellt wird, um eine Verzerrungsaberration eines optischen Systems zu korrigieren.
  • PTL 3 offenbart eine Elektronenstrahlvorrichtung, worin zur Auswertung einer Probe mit hohem Durchsatz und hohem S/N-Verhältnis ein Elektronenstrahlgerät bereitgestellt wird. Wenn ein von einer Elektronenkanone emittierter Elektronenstrahl durch eine elektrostatische Linse, eine Objektivlinse und dergleichen auf eine auf einem X-Y-O-Tisch platzierte Probe gestrahlt wird, werden Sekundärelektronen oder reflektierte Elektronen von der Probe emittiert. Der Primärelektronenstrahl fällt in einem Einfallswinkel ein, der durch Steuerung eines Deflektors auf etwa 35° oder mehr eingestellt wird. Von der Probe emittierte Elektronen werden in Vertikaler Richtung geführt und auf einen Detektor fokussiert.
  • NPTL 1 offenbart ein Elektronenstrahl-Inspektionssystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Entgegenhaltungsliste
  • Patentliteratur
  • Nicht-Patentliteratur
  • NPTL 1: M. Miyoshi et al., Electron beam inspection system based on the projection imaging electron microscope, Journal of Vacuum Science & Technology B19 (2001), S. 2852 -2855.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • In der Untersuchungseinrichtung gemäß PTL 1 wird jedoch ein Effekt der Neigung der Messposition berücksichtigt, aber ein Effekt einer Höhenvariation wird nicht berücksichtigt.
  • In der Oberflächenzustandsbeobachtungseinrichtung gemäß PTL 2 wird ferner eine Korrektur einer Ungleichmäßigkeit der Vergrößerung in einem Sichtfeld des optischen Systems berücksichtigt, aber ein Effekt einer Höhenvariation eines zu beobachtenden Objekts wird nicht berücksichtigt. Selbst wenn diese Technologien verwendet werden, ist es aus diesem Grund nicht möglich, die Verzerrung eines Bildes ausreichend zu bewältigen, und eine Technologie zum Verringern eines Effekts der Höhenvariation ist erwünscht.
  • Die vorliegende Offenbarung wurde angesichts einer solchen Situation entwickelt und ihre Aufgabe ist es, eine Waferuntersuchungstechnologie mit kleiner Verschlechterung der Bildqualität selbst mit einem zu beobachtenden Objekt mit einer Höhenvariation aufgrund einer Verwerfung des Wafers und dergleichen zu schaffen.
  • Lösung für das Problem
  • Um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, wird eine Waferuntersuchungseinrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung mit einem Tisch, auf dem ein Wafer angeordnet wird und der den Wafer bewegt; einer optischen Beobachtungseinheit, die optisch eine Oberfläche des Wafers beobachtet; einer TDI-Kamera mit einem Bilddetektionselement vom Zeitverzögerungsintegrationstyp, das ein optisches Signal, das durch Beobachten der Oberfläche des Wafers erhalten wird, der auf dem Tisch angeordnet ist, der sich bewegt, in ein elektrisches Signal umwandelt; einem Tischpositionsdetektor, der eine Position des Tischs detektiert; mindestens einem Höhensensor, der eine Höhe der Oberfläche des Wafers misst; einer Steuervorrichtung des optischen Abbildungssystems, die die optische Beobachtungseinheit steuert; und einer Kamerasteuervorrichtung, die die TDI-Kamera steuert, geschaffen, wobei die Steuervorrichtung des optischen Abbildungssystems die optische Vergrößerung der optischen Beobachtungseinheit ändert und auf die Oberfläche des Wafers auf der Basis der Höhe der Oberfläche des Wafers fokussiert, die durch den mindestens einen Höhensensor gemessen wird, und die Kamerasteuervorrichtung einen Schaltzeitpunkt des Bilddetektionselements auf der Basis der optischen Vergrößerung und der Position des Tischs korrigiert. Die Waferuntersuchungseinrichtung umfasst ferner einen Puffer, der Höhendaten der Oberfläche des Wafers speichert. Die Kamerasteuervorrichtung korrigiert den Schaltzeitpunkt des Bilddetektionselements unter Verwendung von vergangenen Höhendaten, die im Puffer als Trajektorie gespeichert sind, entlang der eine Hin- und Herbewegungsuntersuchung an dem Wafer durchgeführt wird, während eine Beobachtungsposition auf der Oberfläche des Wafers verschoben wird.
  • Weitere Merkmale in Bezug auf die vorliegende Offenbarung sind aus der Beschreibung der vorliegenden Patentbeschreibung und den begleitenden Zeichnungen ersichtlich. Ferner werden die Aspekte der vorliegenden Offenbarung durch Elemente und Kombinationen von verschiedenen Elementen gemäß der ausführlichen Beschreibung und den Aspekten der beigefügten Ansprüche erreicht und verwirklicht.
  • Es sollte selbstverständlich sein, dass die Beschreibung der vorliegenden Patentbeschreibung lediglich ein typisches Beispiel ist und den Schutzbereich der Ansprüche oder Anwendungsbeispiele davon in keiner Weise begrenzen soll.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird es möglich, die Verschlechterung eines TDI-Kamerabildes aufgrund der Verwerfung eines Wafers zu korrigieren, und es wird möglich, ein klares Untersuchungsbild zu erhalten.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
    • [1] 1 ist eine Ansicht, die ein Querschnittskonfigurationsbeispiel einer Waferuntersuchungseinrichtung unter Verwendung eines Spiegelelektronenmikroskops gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
    • [2] 2 ist eine Ansicht zum Darstellen eines Prinzips eines Kamerasteuersystems.
    • [3] 3 ist eine Ansicht zum Darstellen eines Prinzips eines Kamerasteuersystems.
    • [4] 4 ist eine Ansicht zum Darstellen eines Verfahrens zum Abbilden einer glatten gekrümmten Oberfläche unter Verwendung des Kamerasteuerprinzips.
    • [5] 5 ist eine Draufsicht, die einen Zustand darstellt, in dem ein CCD-Zeilensensor 13 von einer Seite der Linse 15 gesehen ist.
    • [6] 6 ist eine Ansicht zum Darstellen eines Sichtfeldes, wenn eine optische Vergrößerung unterschiedlich ist.
    • [7] 7 ist eine Ansicht, die ein Querschnittskonfigurationsbeispiel einer Waferuntersuchungseinrichtung unter Verwendung eines Spiegelelektronenmikroskops gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.
    • [8] 8 ist eine Ansicht, die eine Trajektorie 111 einer Untersuchung an einem Wafer darstellt.
    • [9] 9 ist eine Ansicht, die ein Querschnittskonfigurationsbeispiel einer Waferuntersuchungseinrichtung unter Verwendung eines Spiegelelektronenmikroskops gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt.
    • [10] 10 ist eine Ansicht zum Darstellen einer Beobachtungsebenenberechnungsverarbeitung durch Messen von Höhen von zwei Punkten.
    • [11] 11 ist eine Ansicht, die ein Querschnittskonfigurationsbeispiel einer Waferuntersuchungseinrichtung unter Verwendung eines optischen Mikroskops gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In den begleitenden Zeichnungen sind die funktional gleichen Elemente manchmal durch dasselbe Bezugszeichen dargestellt. Es ist zu beachten, dass, obwohl die begleitenden Zeichnungen spezielle Ausführungsformen und Implementierungsbeispiele gemäß einem Prinzip der vorliegenden Offenbarung darstellen, sie für das Verständnis der vorliegenden Offenbarung dienen und niemals zum Interpretieren der vorliegenden Offenbarung in einer begrenzten Weise verwendet werden.
  • Obwohl diese Ausführungsform genügend im Einzelnen beschrieben ist, damit der Fachmann auf dem Gebiet die vorliegende Offenbarung ausführt, sollte selbstverständlich sein, dass andere Implementierungen/Aspekte auch möglich sind und die Konfiguration/Struktur geändert werden kann und verschiedene Elemente ausgetauscht werden können, ohne vom Schutzbereich und Gedanken der technischen Idee der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Daher sollte die folgende Beschreibung nicht so interpretiert werden, dass sie darauf begrenzt ist.
  • (1) Erste Ausführungsform
  • <Konfigurationsbeispiel einer Waferuntersuchungseinrichtung>
  • 1 ist eine Ansicht, die ein Querschnittskonfigurationsbeispiel einer Waferuntersuchungseinrichtung unter Verwendung eines Spiegelelektronenmikroskops gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt. In 1 wird ein einfallender Elektronenstrahl 21, der durch eine Elektronenquelle 20 erzeugt wird, durch ein optisches Bestrahlungssystem 16 zu einem parallelen Strahl mit einem großen Durchmesser gemacht, so dass er auf eine Oberfläche eines Wafers 9 einfällt. Auf einem Tisch 2, auf dem der Wafer 9 angeordnet ist, wird ein negatives Potential an den Wafer 9 durch eine ein negatives Potential anlegende Leistungsquelle 17 angelegt, um den einfallenden Elektronenstrahl 21 abprallen zu lassen, und der Elektronenstrahl wird durch die Waferoberfläche reflektiert. Die reflektierten Elektronen werden durch ein optisches Abbildungssystem 5 als reflektierter Elektronenstrahl 22 kondensiert, so dass er auf eine Fluoreszenzplatte 6 einfällt. Die Fluoreszenzplatte 6 wandelt denselben in Licht 23 proportional zur Elektronenstrahldichte um. Das Licht kann Infrarotlicht, sichtbares Licht, Ultraviolettlicht, Unterdruckultraviolettlicht, ein Röntgenstrahl und dergleichen in Abhängigkeit von der Energie des reflektierten Elektronenstrahls sein. Das Licht 23 wird durch eine optische Linse 14 optisch fokussiert, so dass es auf eine TDI-Kamera 1 einfällt. Der Tisch 2 ist zumindest mit einem Tisch mit zwei oder mehr Achsen versehen, die sich in einer horizontalen Richtung und einer vertikalen Richtung in Bezug auf eine Papieroberfläche bewegen, und wird während der Untersuchung in der horizontalen Richtung in einer Tischvorschubrichtung 19 bewegt.
  • Eine Höhe einer Beobachtungsposition auf der Oberfläche des Wafers 9 wird durch einen Höhensensor 3 gemessen und Höhendaten 33 der Beobachtungsposition werden in eine Steuervorrichtung 10 des optischen Abbildungssystems eingegeben. Die Steuervorrichtung 10 des optischen Abbildungssystems gibt ein Steuersignal 38 des optischen Abbildungssystems in das optische Abbildungssystem 5 ein, so dass ein Beobachtungsbild in einer Position in der Höhe der Höhendaten 33 in den Fokus der Fluoreszenzplatte 6 gebracht wird. Die Steuervorrichtung 10 des optischen Abbildungssystems berechnet eine optische Vergrößerung des optischen Abbildungssystems 5 zu dieser Zeit und gibt Daten 34 der optischen Vergrößerung desselben in die TDI-Kamerasteuervorrichtung 11 ein. Dann ändert die TDI-Kamerasteuervorrichtung 11 die optische Vergrößerung des optischen Abbildungssystems 5 und fokussiert auf eine Ebene auf dem Wafer 9, dessen Höhe geändert wird.
  • Der Tisch 2 wird durch eine Tischsteuervorrichtung 8 in Reaktion auf einen Tischpositionsbefehl 30 von einer Gesamtsteuervorrichtung 12 gesteuert, so dass während der Bildaufnahme eine Geschwindigkeit davon so konstant wie möglich gehalten wird. Eine Tischposition wird durch ein Laserinterferometer 4 beobachtet und Tischpositionsdaten 32 werden in die TDI-Kamerasteuervorrichtung 11 eingegeben.
  • Eine ganze Waferuntersuchungseinrichtung wird durch die Gesamtsteuervorrichtung 12 gesteuert. Die Gesamtsteuervorrichtung 12 gibt den Tischpositionsbefehl (beispielsweise Informationen, die eine Drehzahl eines Motors angeben) 30 in die Tischsteuervorrichtung 8 ein und die Tischsteuervorrichtung 8 liefert ein Positionssteuersignal (Informationen von Koordinatenpositionen) 31 zu einer Tischantriebsvorrichtung 7 in Reaktion auf dasselbe, um die Position des Tischs 2 auf eine gewünschte Stelle zu steuern. Ferner liefert die Gesamtsteuervorrichtung 12 ein Bild-EIN-AUS-Signal (Takteinstellsignal) 36 zur TDI-Kamera 1, steuert die Abbildung und Aufnahme und erhält Bilddaten 37.
  • Die TDI-Kamerasteuervorrichtung 11 gibt ein Zeilenschaltsignal 35 in die TDI-Kamera 1 zu einem Zeitpunkt, zu dem sich der Tisch 2 um eine Zeilenbreite eines CCD-Zeilensensors 13 bewegt, von den Vergrößerungsdaten 34 und den Tischpositionsdaten 32 ein. Unter Verwendung dieses Schaltsignals als Signal in Anbetracht der Vergrößerungsdaten 34, die den Höhendaten des Wafers entsprechen, kann ein in der Höhe korrigiertes Bild erhalten werden.
  • <Prinzip der Kamerasteuerung>
  • 2 und 3 sind Ansichten zum Darstellen eines Prinzips eines Kamerasteuersystems. 2 und 3 sind schematische Diagramme, die durch Vereinfachen von 1 erhalten werden, in denen der Wafer 9 als eine Stufenform von zweistufigen Höhen aufweisend für ein leichteres Verständnis dargestellt ist, und stellen eine Bedingung der Beobachtung der Oberfläche des Wafers 9 in jeder Höhe dar. Ferner ist in 2 und 3 das optische Abbildungssystem 5 in 1 einfach durch eine einzelne Linse 15 dargestellt.
  • 2 stellt einen Zustand dar, in dem eine linke Hälfte des Wafers beobachtet wird. Die Höhe der Beobachtungsposition auf der Oberfläche des Wafers 9 wird durch den Höhensensor 3 gemessen und die Höhendaten 33 der Beobachtungsposition werden vom Höhensensor 3 in die Steuervorrichtung 10 des optischen Abbildungssystems eingegeben. Die Steuervorrichtung 10 des optischen Abbildungssystems gibt das Steuersignal 38 des optischen Abbildungssystems in die Linse 15 ein, so dass ein Bild auf einer Beobachtungsebene 300 auf dem Wafer auf der Fluoreszenzplatte 6 gemäß der Höhe der Höhendaten 33 in den Fokus gebracht wird. Die Steuervorrichtung 10 des optischen Abbildungssystems berechnet die optische Vergrößerung der Linse 15 zu dieser Zeit und gibt die Daten 34 der optischen Vergrößerung in die TDI-Kamerasteuervorrichtung 11 ein. Der Tisch 2 wird derart gesteuert, dass eine Geschwindigkeit davon während der Bildaufnahme so konstant wie möglich gehalten wird, die Tischposition wird durch das Laserinterferometer 4 beobachtet und die Tischpositionsdaten 32 werden in die TDI-Kamerasteuervorrichtung 11 eingegeben.
  • Eine Situation, in der ein bestimmter Punkt auf dem Wafer im vorstehend beschriebenen Zustand beobachtet wird, wird beschrieben. In einer Zeitdauer, in der sich ein bestimmter Punkt in einem Abschnitt bewegt, der einem Bewegungsabstand 102a entspricht, wird dieser Punkt durch den CCD-Zeilensensor 13a beobachtet. Dann wird zu einem Zeitpunkt, zu dem ein Abstand 101a, der durch Übertragen eines Abstandes, der dem Bewegungsabstand 102a entspricht, zum CCD-Zeilensensor durch die Linse 15 erhalten wird, gleich der Breite des CCD-Zeilensensors wird, das Zeilenschaltsignal 35 in die TDI-Kamera 1 eingegeben. Wenn dieses Zeilenschaltsignal 35 eingegeben wird, überträgt die TDI-Kamera 1 Ladungen, die durch Umwandeln eines optischen Signals durch den CCD-Zeilensensor 13a akkumuliert werden, zu einem CCD-Zeilensensor 13b durch einen Weg, der durch eine Ladungsübertragung 40a angegeben ist.
  • In einer Zeitdauer, in der sich ein bestimmter Punkt in einem Abschnitt bewegt, der einem Bewegungsabstand 102b entspricht, wird als nächstes dieser Punkt durch den CCD-Zeilensensor 13b beobachtet und die TDI-Kamera 1 wandelt das optische Signal auch durch den CCD-Zeilensensor 13b um, um die Ladungen zusätzlich zu den Ladungen durch den CCD-Zeilensensor 13a zu akkumulieren. In dieser Weise kann die TDI-Kamera 1 sequentiell die Ladungen ähnlich durch die CCD-Zeilensensoren 13c und 13d akkumulieren, wodurch das optische Signal in die Ladungen umgewandelt wird, um sie zu akkumulieren, während derselbe Punkt durch die benachbarten Zeilensensoren beobachtet wird, so dass dies ein helles Bild erhalten kann. Ein Verfahren zum Aufnehmen eines Bildes, während die Ladungen durch die CCD-Zeilensensoren integriert werden, wird als Zeitverzögerungsintegrationsverfahren bezeichnet und eine Integrationszeit, in der ein Bild eines bestimmten Punkts aufgenommen wird, während wiederholt durch die Anzahl von Zeilensensoren integriert wird, wird als Zeitverzögerungsintegrationszeit bezeichnet.
  • Da die TDI-Kamera 1 etwa 64, 128, 256 und 512 CCD-Zeilensensoren umfasst, wird es möglich, ein helleres Bild zu erhalten, da die Zeitverzögerungsintegrationszeit länger wird.
  • Wenn die optische Vergrößerung, die Breite des CCD-Zeilensensors und der Tischbewegungsabstand durch f1, W bzw. d dargestellt werden, wenn die TDI-Kamerasteuervorrichtung 11 arbeitet, um das Zeilenschaltsignal 35 in die TDI-Kamera zu dem Zeitpunkt einzugeben, zu dem die Gleichung (1) erfüllt ist, wird hier eine Bedingung der Aufnahme eines idealen Bildes als TDI-Kamera verwirklicht. W = f 1 *d
    Figure DE112018007301B4_0001
  • Der Tischbewegungsabstand kann durch Berechnen des Bewegungsabstandes aus den Tischpositionsdaten 32 vom Laserinterferometer 4 berechnet werden.
  • Als nächstes stellt 3 einen Zustand dar, in dem eine rechte Hälfte des Wafers 9 beobachtet wird. Dies unterscheidet sich nur darin von 2, dass die Waferhöhe in der Beobachtungsposition unterschiedlich ist, und das Steuerverfahren und dergleichen sind exakt gleich. Da die Waferhöhe unterschiedlich ist, wird die optische Größe, die durch die Steuervorrichtung 10 des optischen Abbildungssystems festgelegt wird, auch ein anderer Wert; wenn die optische Vergrößerung, die Breite des CCD-Zeilensensors und der Tischbewegungsabstand durch f2, W bzw. d dargestellt werden, wenn die TDI-Kamerasteuervorrichtung 11 arbeitet, um das Zeilenschaltsignal 35 in die TDI-Kamera zu einem Zeitpunkt einzugeben, zu dem Gleichung (2) erfüllt ist, wird eine Bedingung der Aufnahme eines idealen Bildes als TDI-Kamera verwirklicht W = f 2 * d
    Figure DE112018007301B4_0002
  • Wie vorstehend beschrieben, wird es durch Einstellen des Zeitpunkts der Erzeugung des Zeilenschaltsignals 35 jedes Mal, wenn sich die Höhe ändert, möglich, die Waferoberfläche zu beobachten, deren Höhe sich ändert. Insbesondere detektiert der Höhensensor 3 die Änderung der Höhe und die Vergrößerung wird geändert. Durch Ändern eines Ausgangstakts (Zeilenschaltsignal 35) von den Informationen der (Änderung der) Vergrößerung und dem Bewegungsabstand des Tischs 2 kann dann eine Fokusposition geändert werden.
  • <Verfahren zum Abbilden einer glatten gekrümmten Oberfläche>
  • 4 ist eine Ansicht zum Darstellen eines Verfahrens zum Abbilden einer glatten gekrümmten Oberfläche unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Kamerasteuerprinzips. 4 unterscheidet sich von 2 und 3 nur in der Querschnittsform des Wafers 9.
  • Wenn die Höhendaten durch den Höhensensor 3 fein gemessen werden und die Beobachtungsebene 300 gemäß denselben festgelegt wird, kann eine gekrümmte Oberfläche gleichmäßig abgebildet werden. In diesem Fall wird jedoch die Anzahl von Malen der Berechnung der Steuervorrichtung 10 des optischen Abbildungssystems und der TDI-Kamerasteuervorrichtung 11 enorm und es wird sehr möglich, dass das Steuersystem nicht damit Schritt halten kann. Daher wird in dieser Ausführungsform ein Verfahren zum Einstellen der optischen Vergrößerung zu einem Zeitpunkt, zu dem sich die Waferhöhe in der Beobachtungsposition ändert und ein Fehler von der idealen optischen Vergrößerung f um δf auftritt, verwendet. Hier wird δf als Fehlertoleranz der optischen Vergrößerung bezeichnet. Von diesem Blickpunkt weist die Beobachtungsebene 300 eine abgestufte Form auf.
  • Wenn jedoch die Toleranz δf der optischen Vergrößerung groß ist, ändert sich die Vergrößerung drastisch, wenn die TDI-Kamera 1 abbildet, und ein Sichtfeld ändert sich unverzüglich, so dass das Bild gestört werden könnte. Daher ist es erforderlich, eine Bedingung der Toleranz δf der optischen Vergrößerung zu finden, die in der Lage ist, die Bildverzerrung zu verringern.
  • 5 ist eine Draufsicht, die einen Zustand darstellt, in dem der CCD-Zeilensensor 13 von einer Seite der Linse 15 gesehen ist. Der CCD-Zeilensensor 13 ist aus mehreren CCD-Pixeln 39 gebildet, die in einer Aufwärts- und Abwärtsrichtung in der Papieroberfläche angeordnet sind. Die Anzahl von Pixeln, die den CCD-Zeilensensor 13 bilden, ist M. Ferner bilden N stufen von CCD-Zeilensensoren 13 die TDI-Kamera 1. Bei der Ladungsübertragung 40a und 40b werden, wenn das Zeilenschaltsignal 35 eingegeben wird, das in 3 dargestellt ist, die Ladungen zu den horizontal benachbarten Pixeln zweidimensional übertragen.
  • 6 ist eine Ansicht zum Darstellen des Sichtfeldes, wenn die optische Vergrößerung unterschiedlich ist. Mit Bezug auf 6 wird ein Fall, in dem ein Sichtfeld 51a bei der optischen Vergrößerung f sich auf ein Sichtfeld 51b mit der optischen Vergrößerung f+δf in der Zeitverzögerungsintegrationszeit in der TDI-Kamera 1 ändert, betrachtet. Es ist bekannt, dass die CCD-Kamera Schwankungen von etwa zwei benachbarten Pixeln aufgrund einer Vibration der Vorrichtung, von elektrischem Rauschen und dergleichen tolerieren kann. Daher ist selbstverständlich, dass unter einer Bedingung, unter der die Änderung des Sichtfeldes in der Zeitverzögerungsintegrationszeit ein Pixel (zwei Pixel auf beiden Seiten) oder kleiner ist, die Änderung der optischen Vergrößerung sich nicht auf das Bild der TDI-Kamera auswirkt. Als Bedingung wird eine Richtung, in der die CCD-Zeilensensoren 13 angeordnet sind (horizontale Richtung auf der Papieroberfläche), zuerst betrachtet. Wie in Gleichung (1) wird, wenn die optische Vergrößerung, die Breite des CCD-Zeilensensors 13 in dieser Richtung und der Bewegungsabstand des Tischs 2 durch f, W bzw. d dargestellt werden, Gleichung (3) erstellt. W = f*d
    Figure DE112018007301B4_0003
  • Durch Multiplizieren von Gleichung (3) mit N wird Gleichung (4) erhalten. N*W = f* ( N*d )
    Figure DE112018007301B4_0004
  • Gleichung (4) drückt aus, dass ein Abstand N*d als Abstand N*W in der Richtung erscheint, in der die CCD-Zeilensensoren 13 im Sichtfeld 51a in 6 angeordnet sind (horizontale Richtung auf der Papieroberfläche). Wenn das Sichtfeld 51a aufgrund der Änderung der Vergrößerung f+δf zum Sichtfeld 51b wird, kann dies wie in Gleichung (5) ausgedrückt werden. ( N − 2 ) * W = ( f + δ f ) * ( N*d )
    Figure DE112018007301B4_0005
  • Hier kann durch Subtrahieren von Gleichung (4) von Gleichung (5) die Gleichung (6) erhalten werden. δ f/f = − 2 /N
    Figure DE112018007301B4_0006
  • Aus Gleichung (6) kann ein Bereich einer Größe der Variation δf der optischen Vergrößerung, die sich nicht auf das Bild der TDI-Kamera 1 durch die Änderung der optischen Vergrößerung in der Richtung auswirkt, in der die CCD-Zeilensensoren 13 angeordnet sind, durch Gleichung (7) ausgedrückt werden, wenn die Anzahl von Stufen der CCD-Zeilensensoren von TDI auf N gesetzt wird. | δ f/f | < 2 /N
    Figure DE112018007301B4_0007
  • Daher ist selbstverständlich, dass das Bild der TDI-Kamera nicht durch ein Änderungsausmaß δf der optischen Vergrößerung, das die Bedingung von Gleichung (7) erfüllt, beeinflusst wird.
  • Ebenso ist eine Bedingung hinsichtlich einer Richtung, in der die Pixel des CCD-Zeilensensors 13 angeordnet sind (Aufwärts- und Abwärtsrichtung auf der Papieroberfläche), wie folgt: wenn die Anzahl der Pixel in einer Spalte des CCD-Zeilensensors 13 auf M gesetzt wird, und die optische Vergrößerung, die Breite des CCD-Zeilensensors 13 in der Richtung des Pixels und eine Erscheinungsbreite des CCD-Zeilensensors 13 der Breite W auf dem Tisch 2 durch f, W bzw. e dargestellt werden, wird eine Gleichung, die Gleichung (3) entspricht, zu Gleichung (8). W = f*e
    Figure DE112018007301B4_0008
  • Danach wird durch ähnliches Lösen, während N durch M ersetzt wird, ein Bereich der Größe der Variation δf der optischen Vergrößerung, die sich nicht auf das Bild der TDI-Kamera 1 durch die Änderung der optischen Vergrößerung in der Richtung auswirkt, in der die Pixel der CCD-Zeilensensoren 13 angeordnet sind, durch Gleichung (9) ausgedrückt, wenn die Anzahl von Pixeln in einer Spalte des CCD-Zeilensensors 13 der TDI-Kamera 1 auf M gesetzt wird. | δ f/f | < 2 /M
    Figure DE112018007301B4_0009
  • Aus Gleichungen (7) und (8) gilt, je größer die Anzahl von Pixeln ist, desto kleiner sollte die Toleranz δf der optischen Vergrößerung gemacht werden; in der TDI-Kamera mit M = N = 1024 sollte dies beispielsweise zu |δf/f| < 0,195 % gemacht werden, und mit M = N = 256 sollte dies zu |δf/f| < 0,781 % gemacht werden, so dass selbstverständlich ist, dass die Toleranz δf der optischen Vergrößerung selbst bei der TDI-Kamera mit einer kleinen Anzahl von Pixeln 1 % oder kleiner gemacht werden sollte.
  • Es ist zu beachten, dass es auch ein Verfahren zum Steuern durch Festlegen einer Toleranz in der Höhenvariation anstelle der Toleranz der optischen Vergrößerung gibt. In einem Fall des Spiegelelektronenmikroskops mit einer optischen Vergrößerung von 65-mal, wenn sich die Höhe um etwa 100 µm ändert, ändert sich beispielsweise die optische Vergrößerung um etwa 1 %. In diesem Fall ist eine Höhentoleranz 19,5 µm oder kleiner in der TDI-Kamera 1 mit M = N = 1024 und 78,1 µm oder kleiner mit M = N = 256.
  • Durch Festlegen der Toleranz in dieser Weise und Beobachten der Beobachtungsebene 300, während die Beobachtungsebene 300 festgelegt wird und die Höhe korrigiert wird, wie in 4 dargestellt, wird es möglich, ein Bild der Waferoberfläche mit großer Verwerfung klar aufzunehmen.
  • (2) Zweite Ausführungsform
  • <Konfigurationsbeispiel einer Waferuntersuchungseinrichtung>
  • 7 ist eine Ansicht, die ein Querschnittskonfigurationsbeispiel einer Waferuntersuchungseinrichtung unter Verwendung eines Spiegelelektronenmikroskops gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt. In 7 sind die Komponenten 1 bis 38 dieselben wie jene in 1. Die Waferuntersuchungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform ist im Gegensatz zur Waferuntersuchungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform (1) mit einem Höhendatenpuffer 110 versehen. Der Puffer 110 speichert vorübergehend, um vergangene Höhendaten zu speichern.
  • <Verwendung der vergangenen Höhendaten>
  • 8 ist eine Ansicht, die eine Trajektorie 111 der Untersuchung an einem Wafer darstellt. Die Untersuchung eines Wafers 9 wird durch Aufnehmen von Bildern mit einer TDI-Kamera 1 durchgeführt, während ein Tisch 2 in einer Aufwärts- und Abwärtsrichtung bewegt wird. Wenn die Bilder bis zu einer Waferkante aufgenommen werden, stoppt der Tisch 2 vorübergehend und bewegt sich in einer horizontalen Richtung auf einer Papieroberfläche um ein Ausmaß von etwa einem Sichtfeld der TDI-Kamera 1 und bewegt sich erneut in einer entgegengesetzten Richtung, dann wird das Bild aufgenommen. Hier sind beispielsweise benachbarte Trajektorien 111a und 111b nur um einen Abstand von etwa einem Sichtfeld (beispielsweise 100 µm) voneinander entfernt, so dass sie als im Wesentlichen in der Höhe gleich betrachtet werden können. Daher ist es möglich, Höhendaten 33, die durch einen Höhensensor 3 während der Abbildung der Trajektorie 111a gesammelt werden, im Puffer 110 zu speichern und eine Höhenkorrektur unter Verwendung der im Puffer 110 gespeicherten Höhendaten (Höhendaten, die durch Abbilden der Trajektorie 111a erhalten werden) während der Abbildung der Trajektorie 111b durchzuführen. In diesem Verfahren wird es möglich, im Voraus einen Zeitpunkt zum Erzeugen eines Zeilenschaltsignals 35 vor der Abbildung vorzubereiten, und es ist nicht erforderlich zu berechnen, während die Höhe während der Bildaufnahme gemessen wird. Da jedoch die Höhendaten nicht im Puffer 110 in einer ersten Trajektorie 111c gespeichert sind (es gibt keine vergangenen Höhendaten), ist die Verarbeitung einer einmaligen Bewegung in derselben Trajektorie, um die Höhendaten im Puffer 110 zu speichern, nur für 111c erforderlich. Es ist zu beachten, dass die zu verwendenden vergangenen Höhendaten nicht notwendigerweise die Daten sind, die durch Abbilden einer unmittelbar vorangehenden Trajektorie erhalten werden. Es ist beispielsweise auch möglich, die vergangenen Höhendaten etwa einmal für die Abbildung von 10 Zeilen von Trajektorien zu verwenden.
  • (3) Dritte Ausführungsform
  • <Konfigurationsbeispiel einer Waferuntersuchungseinrichtung>
  • 9 ist eine Ansicht, die ein Querschnittskonfigurationsbeispiel einer Waferuntersuchungseinrichtung unter Verwendung eines Spiegelelektronenmikroskops gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt. In 9 sind Komponenten 1 bis 38 dieselben wie jene der Waferuntersuchungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform (1). Die Waferuntersuchungseinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform ist jedoch von der Waferuntersuchungseinrichtung der ersten Ausführungsform (1) insofern verschieden, als zwei Höhensensoren installiert sind und Höhen von mindestens zwei Punkten in einer Tischvorschubrichtung einer Beobachtungsposition gemessen werden können. Es ist zu beachten, dass in dieser Ausführungsform ein Beispiel, in dem die zwei Höhensensoren vorgesehen sind, dargestellt ist, aber es auch möglich ist, drei oder mehr Höhensensoren vorzusehen und eine Beobachtungsebene 300 auf der Basis der jeweiligen Messergebnisse zu nähern.
  • <Funktionsweise einer Zweipunkthöhenmessung>
  • 10 ist eine Ansicht zum Darstellen einer Beobachtungsebenenberechnungsverarbeitung durch Messen von Höhen von zwei Punkten. In 10 messen ein Höhensensor 3a und ein Höhensensor 3b zwei Punkte, die um einen Abstand X vor der Beobachtungsposition voneinander getrennt sind, und die Beobachtungsebene 300 wird durch Nähern der zwei Punkte durch eine gerade Linie in einer Steuervorrichtung 10 des optischen Abbildungssystems berechnet. Der Wafer 9 wird in einer Tischvorschubrichtung 19 bewegt und Daten der berechneten Beobachtungsebene 300 werden im Voraus vorbereitet. In dieser Weise ist es möglich, die Anzahl von Malen der Berechnung zu verringern, während die Höhe während der Bildaufnahme gemessen wird.
  • Je kleiner der Abstand X festgelegt wird, desto kleiner kann ein Höhenfehler Y, der durch Nähern der Beobachtungsebene 300 durch eine gerade Linie erhalten wird, gemacht werden, aber die Anzahl von Malen der Berechnung nimmt zu. Es wird angenommen, dass die Größe und eine Periode der Höhenvariation des Wafers 9, die in 10 dargestellt ist, a bzw. T sind. Wenn X kleiner ist als T, kann der Höhenfehler Y zu dieser Zeit wie in Gleichung (10) abgeschätzt werden. Y = a* ( X/T )
    Figure DE112018007301B4_0010
  • Aus Gleichung (10) ist eine Bedingung des Abstandes X, um den Fehler kleiner zu machen als den Fehler Y, wie in Gleichung (11) ausgedrückt. X < Y*T/a
    Figure DE112018007301B4_0011
  • In einem Fall des Spiegelelektronenmikroskops mit einer optischen Vergrößerung von 65-mal, wenn sich die Höhe um etwa 100 µm ändert, ändert sich beispielsweise die optische Vergrößerung um etwa 1 %. In diesem Fall ist eine Höhentoleranz 19,5 µm oder kleiner in einer TDI-Kamera 1 mit M = N = 1024. In Anbetracht des Höhenfehlers Y als Höhentoleranz wird Y = 19,5 µm erhalten. Unter der Annahme, dass das Zentrum des Wafers mit einem Durchmesser von 150 mm um 100 µm verworfen ist und die Periode T auf 150 mm gesetzt wird und a auf 100 µm gesetzt wird, wird X < 19,5 * 150/100 = 29,3 mm aus Gleichung (11) erhalten, so dass selbstverständlich ist, dass es nur erforderlich ist, den Abstand X kleiner zu machen als 29,3 mm.
  • Es ist zu beachten, dass in dieser Ausführungsform die Berechnung des Erhaltens der Beobachtungsebene 300, die vorstehend beschrieben ist, jedes Mal ausgeführt wird, wenn sich ein Tisch 2 um den Abstand X bewegt; es ist jedoch beispielsweise auch möglich, die Beobachtungsebene 300 jedes Mal zu berechnen, wenn sich der Tisch um einen Abstand 2X bewegt, und die erhaltene Beobachtungsebene mit dem Abstand von 2X zu verwenden.
  • (4) Vierte Ausführungsform
  • 11 ist eine Ansicht, die ein Querschnittskonfigurationsbeispiel einer Waferuntersuchungseinrichtung unter Verwendung eines optischen Mikroskops gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt. In 11 sind die Komponenten 1 bis 38 dieselben wie jene der Waferuntersuchungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform (1). Die Waferuntersuchungseinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform ist von der Waferuntersuchungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform verschieden, die durch Anwenden eines Elektronenstrahls beobachtet, und beobachtet einen Wafer 9 durch Bestrahlen des Wafers 9 mit Licht 54 durch eine Lichtquelle 53 und kondensiert reflektiertes Licht 52 davon auf einen CCD-Zeilensensor 13 durch ein Fenster 60 einer TDI-Kamera 1 durch eine Kondensorlinse 50.
  • Die Lichtquelle 53 ist wünschenswerterweise eine Lichtquelle mit einzelner Wellenlänge, um eine chromatische Aberration so weit wie möglich mit dem Zweck zu beseitigen, dass beispielsweise ein Bild mit hoher optischer Vergrößerung erfasst wird. Daher ist es erwünscht, die Wellenlänge unter Verwendung eines Bandpassfilters an einem Auslass der Lichtquelle 53 zu begrenzen oder eine LD-Lichtquelle, eine Laserlichtquelle, eine Röntgenstrahlquelle und dergleichen zu verwenden.
  • Die Waferuntersuchungseinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform weist eine Konfiguration ähnlich zu jener der Waferuntersuchungseinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform abgesehen von der vorstehend beschriebenen Konfiguration auf, und es ist möglich, die Funktionen und Konfigurationen gemäß den zweiten bis vierten Ausführungsformen anzuwenden, was ähnlich effektiv ist.
  • (5) Zusammenfassung
    • (i) In dieser Ausführungsform fokussiert die Steuervorrichtung 10 des optischen Abbildungssystems auf die Oberfläche des Wafers durch Ändern der optischen Vergrößerung einer optischen Beobachtungseinheit (5 und 16 oder 50 und 53) auf der Basis der Höhe der Oberfläche des Wafers 9, die durch mindestens einen Höhensensor 3 gemessen wird, und eine Kamerasteuervorrichtung (TDI-Kamerasteuervorrichtung 11) korrigiert einen Schaltzeitpunkt eines Bilddetektionselements (CCD-Zeilensensor 13 der TDI-Kamera 1) auf der Basis der optischen Vergrößerung und der Position des Tischs 2. Dadurch wird es möglich, die Verschlechterung einer Bildqualität selbst für ein zu beobachtendes Objekt mit einer Höhenvariation aufgrund einer Verwerfung, Stufe und dergleichen des Wafers zu unterdrücken und ein Beobachtungsbild mit hoher Qualität zu erhalten.
    • (ii) In den ersten bis dritten Ausführungsformen kann als optische Beobachtungseinheit beispielsweise das Spiegelelektronenmikroskop, das mit der Elektronenquelle 20, dem optischen Bestrahlungssystem 16, das den Wafer 9 mit einem ebenenförmigen einfallenden Elektronenstrahl von der Elektronenquelle 20 bestrahlt, der ein negatives Potential anlegenden Leistungsquelle 17, die das negative Potential an die Oberfläche des Wafers 9 anlegt, einem optischen Kondensationssystem (optisches Abbildungssystem 5), das den reflektierten Elektronenstrahl kondensiert, der durch das negative Potential reflektiert wird, das auf der Oberfläche des Wafers 9 gebildet wird, und der Fluoreszenzplatte 6, die das durch das optische Kondensationssystem kondensierte Licht in ein elektrisches Signal umwandelt, versehen ist, verwendet werden. Dadurch ist es möglich, eine ganze Oberfläche des Wafers 9 zu untersuchen, während die Höhenvariation bewältigt wird, eine Untersuchung mit hoher Geschwindigkeit zu verwirklichen und Fremdstoffe und Defekte mit hoher Genauigkeit zu erkennen.
    • (iii) Ferner kann in der vierten Ausführungsform als optische Beobachtungseinheit beispielsweise das optische Mikroskop, das mit der Lichtquelle 53, einer Bestrahlungseinheit, die den Wafer 9 mit Licht bestrahlt, das aus der Lichtquelle 53 emittiert wird (optisches Bestrahlungssystem, nicht dargestellt), und der Kondensorlinse 50, die das reflektierte Licht kondensiert, das durch die Oberfläche des Wafers 9 reflektiert wird, und das das kondensierte Licht beobachtet, versehen ist, verwendet werden. Dadurch wird es möglich, die ganze Oberfläche des Wafers 9 mit einer relativ einfachen Konfiguration zu untersuchen, während die Höhenvariation bewältigt wird.
    • (iv) Überdies korrigiert in dieser Ausführungsform die Kamerasteuervorrichtung (TDI-Kamerasteuervorrichtung 11) den Schaltzeitpunkt des Bilddetektionselements (CCD-Zeilensensor 13), so dass eine Änderung der optischen Vergrößerung der optischen Beobachtungseinheit 1 % oder kleiner ist. Dadurch ist es möglich zu verhindern, dass sich das Sichtfeld im erhaltenen Bild drastisch ändert.
    • (v) In der zweiten Ausführungsform ist die Waferuntersuchungseinrichtung mit dem Puffer 110 versehen, der die Höhendaten der Oberfläche des Wafers 9 speichert, und vorübergehend die Höhendaten des Wafers 9 speichert, die während der vergangenen Untersuchung erhalten werden. In diesem Fall korrigiert die Kamerasteuervorrichtung (TDI-Kamerasteuervorrichtung 11) den Schaltzeitpunkt des Bilddetektionselements (CCD-Zeilensensor 13) unter Verwendung der vergangenen Höhendaten, die im Puffer 110 als Trajektorie gespeichert sind (siehe 8), entlang der eine Hin- und Herbewegungsuntersuchung am Wafer 9 durchgeführt wird, um zu untersuchen, während die Beobachtungsposition auf der Oberfläche des Wafers 9 verschoben wird. Dadurch wird es erforderlich, den Schaltzeitpunkt zu berechnen, während die Höhe des Wafers 9 während der Bildaufnahme gemessen wird, und die Verarbeitung mit hoher Geschwindigkeit kann verwirklicht werden.
    • (vi) In der dritten Ausführungsform sind mindestens zwei Waferhöhensensoren 3a und 3b vorgesehen. In diesem Fall werden mindestens zwei Punkte der Höhe der Oberfläche des Wafers 9 unter Verwendung der mindestens zwei Waferhöhensensoren 3a und 3b beobachtet und die Steuervorrichtung 10 des optischen Abbildungssystems schätzt die Oberfläche des Wafers 9 in einer geneigten Näherungsebene auf der Basis der Höhendaten der beobachteten mindestens zwei Punkte ab. Dann korrigiert die Kamerasteuervorrichtung (TDI-Kamerasteuervorrichtung 11) den Schaltzeitpunkt des Bilddetektionselements (CCD-Zeilensensor 13), so dass die Höhe der Oberfläche des Wafers 9 zu einer abgeschätzten Höhe der Näherungsebene wird. Da in dieser Weise die Höhe unter Verwendung der Näherungsebene abgeschätzt wird, kann die Anzahl von Malen der Messung der Höhe verringert werden und die Geschwindigkeit der Verarbeitung mit hoher Geschwindigkeit kann verwirklicht werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    TDI-Kamera
    2
    Tisch
    3
    Höhensensor
    4
    Laserinterferometer
    5
    optisches Abbildungssystem
    6
    Fluoreszenzplatte
    7
    Tischantriebsvorrichtung
    8
    Tischsteuervorrichtung
    9
    Wafer
    10
    Steuervorrichtung des optischen Abbildungssystems
    11
    TDI-Kamerasteuervorrichtung
    12
    Gesamtsteuervorrichtung
    13
    CCD-Zeilensensor
    14
    optische Linse
    15
    Linse
    16
    optisches Bestrahlungssystem
    17
    ein negatives Potential anlegende Leistungsquelle
    19
    Tischvorschubrichtung
    20
    Elektronenquelle
    21
    einfallender Elektronenstrahl
    22
    reflektierter Elektronenstrahl
    30
    Tischpositionsbefehl
    31
    Positionssteuersignal
    32
    Tischpositionsdaten
    33
    Höhendaten
    34
    Daten der optischen Vergrößerung
    35
    Zeilenschaltsignal
    36
    Bild-EIN-AUS-Signal
    37
    Bilddaten
    38
    Steuersignal des optischen Abbildungssystem
    39
    CCD-Pixel
    40
    Ladungsübertragung
    50
    Kondensorlinse
    51
    Sichtfeld
    52
    reflektiertes Licht
    53
    Lichtquelle
    54
    Licht
    60
    Fenster
    101
    Übertragungsabstand
    102
    Bewegungsabstand
    110
    Puffer
    111
    Trajektorie
    300
    Beobachtungsebene

Claims (8)

  1. Waferuntersuchungseinrichtung, die umfasst: einen Tisch (2), auf dem ein Wafer (9) angeordnet ist und der den Wafer (9) bewegt; eine optische Beobachtungseinheit, die eine Oberfläche des Wafers (9) optisch beobachtet; eine TDI-Kamera (1) mit einem Bilddetektionselement (13) vom Zeitverzögerungsintegrationstyp, das ein optisches Signal, das durch Beobachten der Oberfläche des Wafers (9) erhalten wird, der auf dem Tisch (2) angeordnet ist, der sich bewegt, in ein elektrisches Signal umwandelt; einen Tischpositionsdetektor, der eine Position des Tischs (2) detektiert; mindestens einen Höhensensor (3), der eine Höhe der Oberfläche des Wafers (9) misst; eine Steuervorrichtung (12) der optischen Beobachtungseinheit, die die optische Beobachtungseinheit steuert; und eine Kamerasteuervorrichtung (11), die die TDI-Kamera (1) steuert, wobei die Steuervorrichtung (12) der optischen Beobachtungseinheit die optische Vergrößerung der optischen Beobachtungseinheit ändert und auf die Oberfläche des Wafers (9) auf der Basis der Höhe der Oberfläche des Wafers (9) fokussiert, die durch den mindestens einen Höhensensor (3) gemessen wird, und die Kamerasteuervorrichtung (11) einen Schaltzeitpunkt des Bilddetektionselements (13) auf der Basis der optischen Vergrößerung und der Position des Tischs (2) korrigiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferuntersuchungseinrichtung ferner umfasst: einen Puffer, der Höhendaten der Oberfläche des Wafers (9) speichert, wobei die Kamerasteuervorrichtung (11) den Schaltzeitpunkt des Bilddetektionselements (13) unter Verwendung von vergangenen Höhendaten korrigiert, die im Puffer als Trajektorie gespeichert sind, entlang der eine Hin- und Herbewegungsuntersuchung an dem Wafer (9) durchgeführt wird, während eine Beobachtungsposition auf der Oberfläche des Wafers (9) verschoben wird.
  2. Waferuntersuchungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die optische Beobachtungseinheit ein Spiegelelektronenmikroskops ist, das mit einer Elektronenquelle (20), einem optischen Bestrahlungssystem (16), das den Wafer (9) mit einem ebenenförmigen einfallenden Elektronenstrahl von der Elektronenquelle (20) bestrahlt, einer ein negatives Potential anlegenden Leistungsquelle, die ein negatives Potential an die Oberfläche des Wafers (9) anlegt, einem optischen Kondensorsystem, das einen reflektierten Elektronenstrahl fokussiert, der durch das negative Potential reflektiert wird, das auf der Oberfläche des Wafers (9) gebildet wird, und einer Fluoreszenzplatte, die durch das optische Kondensorsystem fokussiert, um Licht in ein elektrisches Signal umzuwandeln, versehen ist.
  3. Waferuntersuchungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die optische Beobachtungseinheit ein optisches Mikroskop ist, das mit einer Lichtquelle (53), einer Bestrahlungseinheit, die den Wafer (9) mit Licht bestrahlt, das von der Lichtquelle (53) emittiert wird, und einer Kondensorlinse (50), die reflektiertes Licht (52) fokussiert, das durch die Oberfläche des Wafers (9) reflektiert wird, und die das fokussierte Licht beobachtet, versehen ist.
  4. Waferuntersuchungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kamerasteuervorrichtung (11) den Schaltzeitpunkt des Bilddetektionselements (13) korrigiert, so dass eine Änderung der optischen Vergrößerung der optischen Beobachtungseinheit 1 % oder kleiner ist.
  5. Waferuntersuchungseinrichtung nach Anspruch 1, die umfasst: mindestens zwei Höhensensoren (3), wobei die mindestens zwei Höhensensoren (3) mindestens zwei Punkte der Oberfläche des Wafers (9) beobachten, die Steuervorrichtung (12) der optischen Beobachtungseinheit die Oberfläche des Wafers (9) in einer geneigten Näherungsebene auf der Basis von Daten der Höhe, die an mindestens zwei Punkten beobachtet wird, abschätzt, und die Kamerasteuervorrichtung (11) den Schaltzeitpunkt des Bilddetektionselements (13) derart korrigiert, dass die Höhe der Oberfläche des Wafers (9) zu einer abgeschätzten Höhe der Näherungsebene wird.
  6. Waferuntersuchungsverfahren, das umfasst: optisches Beobachten einer Oberfläche eines Wafers (9), der auf einem Tisch (2) angeordnet ist, durch eine optische Beobachtungseinheit; Umwandeln eines optischen Signals, das durch Beobachten der Oberfläche des Wafers (9) erhalten wird, in ein elektrisches Signal durch ein Bilddetektionselement (13) vom Zeitverzögerungsintegrationstyp; Detektieren einer Position des Tischs (2) durch einen Tischpositionsdetektor; Messen einer Höhe der Oberfläche des Wafers (9) durch mindestens einen Höhensensor (3); Ändern der optischen Vergrößerung der optischen Beobachtungseinheit und Fokussieren auf die Oberfläche des Wafers (9) auf der Basis der Höhe der Oberfläche des Wafers (9), die durch den mindestens einen Höhensensor (3) gemessen wird, durch eine Steuervorrichtung (12) der optischen Beobachtungseinheit, die die optische Beobachtungseinheit steuert; und Korrigieren eines Schaltzeitpunkts des Bilddetektionselements (13) auf der Basis der optischen Vergrößerung und der Position des Tischs (2) durch eine Kamerasteuervorrichtung (11), die eine TDI-Kamera (1) mit dem Bilddetektionselement (13) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Waferuntersuchungsverfahren ferner umfasst: Speichern von Höhendaten der Oberfläche des Wafers (9) in einem Puffer, wobei die Kamerasteuervorrichtung (11) den Schaltzeitpunkt des Bilddetektionselements (13) unter Verwendung von vergangenen Höhendaten korrigiert, die im Puffer als Trajektorie gespeichert sind, entlang der eine Hin- und Herbewegungsuntersuchung am Wafer (9) durchgeführt wird, um zu untersuchen, während eine Beobachtungsposition auf der Oberfläche des Wafers (9) verschoben wird.
  7. Waferuntersuchungsverfahren nach Anspruch 6, wobei die Kamerasteuervorrichtung (11) den Schaltzeitpunkt des Bilddetektionselements (13) korrigiert, so dass eine Änderung der optischen Vergrößerung der optischen Beobachtungseinheit 1 % oder kleiner ist.
  8. Waferuntersuchungsverfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst: Beobachten von mindestens zwei Punkten der Höhe der Oberfläche des Wafers (9) durch mindestens zwei Höhensensoren (3); und Abschätzen der Oberfläche des Wafers (9) in einer geneigten Näherungsebene unter Verwendung von Daten der Höhe an den mindestens zwei Punkten durch die Steuervorrichtung (12) der optischen Beobachtungseinheit, wobei die Kamerasteuervorrichtung (11) den Schaltzeitpunkt des Bilddetektionselements (13) korrigiert, so dass die Höhe der Oberfläche des Wafers (9) zu einer abgeschätzten Höhe der Näherungsebene wird.
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