DE19612939C2 - Verfahren und Einrichtung zur Auswahl von Meßgebieten bei der Vermessung von Strukturbreiten und Überdeckungsgenauigkeiten in Herstellungsprozessen für integrierte Schaltkreise - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Auswahl von Meßgebieten bei der Vermessung von Strukturbreiten und Überdeckungs­ genauigkeiten in Herstellungsprozessen für integrierte Schaltkreise nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 7.

Ein derartiges Verfahren mit zugehöriger Einrichtung ist beispielsweise aus M. V. Dusa, et al.: SPIE Vol. 1464 (1991), S. 447-458, bekannt.

Die Erfindung, bei der ausgewählte Meßgebiete eines Objektes, wie einer Halbleiterscheibe abgetastet werden, dient insbesondere der meßtechnischen Überprüfung kritischer Strukturbreiten und der Überdeckungsgenauigkeit zur Prozeßüberwachung in der Halbleiterfertigung.

Für die Herstellung integrierter Schaltkreise ist es z. B. nach M. V. Dusa, C. Jung, P. Jung, D. Hogenkamp, K.-D. Roeth: "Effect of operating points in submicron CD measurements", SPIE Vol. 1464 (1991), S. 447-458 bekannt, aus Abweichungen ausgewählter Strukturbreiten zu einem Sollmaß, sogenannter kritischer Strukturbreiten und der Überdeckungsgenauigkeit von übereinanderliegenden Strukturen an ausgewählten Stellen einen Hinweis auf technologische Fehler im Herstellungsprozeß zu erhalten.

Zur Beurteilung der technologische Etappen des Herstellungsprozesses, werden die kritischen Strukturbreiten anhand von Gebieten (Meßfenster) auf den Halbleiterscheiben nach bestimmten Arbeitsschritten z. B. gemäß der US 5 414 265 vermessen.

Das Ergebnis der Vermessung und damit die Ermittlung der Abweichung zum Sollmaß ist von vielen Faktoren abhängig, so daß in der Regel keine eindeutige Zuordnung zu einer Ursache und somit auch keine eindeutige Behebung des technologischen Mangels erfolgen kann.

Solche Faktoren lassen sich zum einen dem Objekt selbst und zum anderen dem Untersuchungsgerät zuordnen.

Beim Objekt sind Eigenschaften von Schichten auf der Oberfläche (Reflexionsgrad und dessen spektrale Verteilung, Transparenz, Texturierung, Schichtdicke, Ätzfehler) und Eigenschaften von Strukturen (Kantenunregelmäßigkeiten, Form der Kantenübergänge, Störungen an Kanten) in den Schichten betroffen.

Unter die Geräteeigenschaften fallen der Abbildungsmaßstab des optischen Systems, die numerische Apertur, die Eigenschaften und Stabilität des Fokussiersystems, die Abbildungsfehler der Optik und der Kohärenzgrad der Beleuchtung.

Bei allen bekannten Lösungen zur Vermessung von Strukturbreiten werden zu vermessende Gebiete vorgegeben. Die Vermessung wird nach einer fest eingestellten Routine durchgeführt. Im Ergebnis erhält man die Aussage, ob die Strukturbreite und die Überdeckungsgenauigkeit in der zulässigen Toleranz liegt.

Es ist von Nachteil, daß nicht unmittelbar erkannt wird, wodurch eine Abweichung der Strukturbreite bzw. der Überdeckungsgenauigkeit beeinflußt wurde. Wird eine Abweichung festgestellt, so kann erst in einer nachfolgenden und zeitaufwendigen Analyse des Objektes die Ursache festgestellt werden, wofür üblicherweise optische bzw. Elektronenmikroskope verwendet werden.

Von Nachteil ist es außerdem, daß bei den bekannten technischen Lösungen Vermessungen in fest vorgegebenen Meßgebieten durchgeführt werden. Ein Wechsel zu anderen Meßgebieten ist nur manuell möglich, wenn Abweichungen durch einen Operator festgestellt werden.

Bekannt ist es auch, durch Inspektion Halbleiterwafer bildfeldweise abzutasten, vorhandene Defekte zu detektieren und diese schließlich durch Klassifikation Fehlergruppen zuzuordnen.

In der EP 0 426 182 A2 ist ein kombiniertes Verfahren beschrieben, das einerseits den allgemein bekannten Bild-Bild-Vergleich zweier benachbarter Kontrollobjekte und andererseits den Bild-Bild-Vergleich auf einem Kontrollobjekt beschreibt. Bei diesem Verfahren nutzt man die Tatsache, daß sich bei bestimmten Klassen hochintegrierter Schaltkreise (Speicher, CCD-Matrizen und anderen Multielementesensoren) die Strukturelemente vielfach auf einem Chip wiederholen.

Nach der DE 44 10 603 C1 ist ein Verfahren bekannt, das der Erkennung von Fehlern spezifische Bildpunktmerkmale eines von der Oberfläche des Halbleiterwafers aufgenommenen Bildes zugrundelegt.

Charakteristisch für das Verfahren ist, daß ein durch Bildpunktklassifikation erzeugtes Zwischenbild Bildpunktmerkmale als in Grauwerte umgewandelte Zugehö­ rigkeitswahrscheinlichkeiten zu Gebieten, die durch Anlernen bekannt gemacht sind, enthält, einschließlich der Grauwertstufungen von Übergängen zwischen aneinander angrenzenden Gebieten.

Aufgabe der Erfindung ist es, zu vermessende Gebiete mit zeitlich verringertem Aufwand so auszuwählen, daß eine Verfälschung der Messung durch zufällige Fehler auf den Schichten des Objektes vermieden wird.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Auswahl von Meßgebieten bei der Vermessung von Strukturbreiten und Überdeckungsgenauigkeiten in Herstellungsprozessen für integrierte Schaltkreise, bei dem ausgewählte Meßgebiete eines Objektes abgetastet werden, dadurch gelöst, daß der Vermessung zur Bildung von Steuergrößen für die Auswahl der Meßgebiete eine Ermittlung und Klassifikation von Defekten am Objekt vorangestellt ist, wobei die Größe eines für die Auswahl vorgesehenen Gebietes auf dem Objekt schrittweise verkleinert wird.

Die Ermittlung der Defekte nach Ort und Größe erfolgt durch Oberflächeninspektion, wobei den zunächst durch Koordinaten des Objektes beschriebenen Orten der Defekte Koordinaten von Teilgebieten des Objektes zugeordnet werden, und für jedes derart verkleinerte Gebiet des Objektes eine separate Entscheidung zur Bildung der Steuergrößen getroffen wird.

Der Inspektion und der Vermessung ist ein Lernschritt vorangestellt, bei dem typische Eigenschaften eines Loses von Objekten anhand eines, für dieses Los repräsentativen Objektes ermittelt werden. Zur Bildung der Steuergrößen werden Ergebnisse der Inspektion mit Ergebnissen des Lernschrittes verglichen.

Über die Auswahl der Meßgebiete wird anhand einer Defektrate des für die Auswahl vorgesehenen Gebietes entschieden, wobei nur partiell im Gebiet auftretende Störungen eine Verlegung des Meßgebietes in einen ungestörten Teil des Gebietes zulassen.

Möglich ist es auch, bei ungestörten Meßgebieten, die gestörten Teilgebieten angehören, einen Wechsel des Meßgebietes in ein ungestörtes Teilgebiet vorzunehmen.

Schließlich ist es von Vorteil, wenn die Verteilung der ausgewählten Meßgebiete einer Gleichverteilung über das Objekt angepaßt wird.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Einrichtung zur Auswahl von Meßgebieten bei der Vermessung von Strukturbreiten und Überdeckungsgenauigkeiten in Herstellungsprozessen für integrierte Schaltkreise, bei der ein zu untersuchendes Objekt auf einem im Winkel durch Ansteuerungseinheiten und eine Markenerkennung ausrichtbaren x-y-Tisch gehaltert ist. Die Einrichtung enthält einen ersten optischen Meßkanal zur Vermessung von Strukturbreiten und Überdeckungsgenauigkeiten und eine Steuereinheit, an die der optische Meßkanal, die Ansteuerungseinheiten und die Markenerkennung angeschlossen sind. Ein zweiter optischer Kanal, der der Oberflächeninspektion zur Detektion von Defekten mit anschließender Klassifikation der Defekte dient und Umschalteinrichtungen zum Wechsel zwischen dem ersten und dem zweiten optischen Kanal sind an die Steuereinheit angeschlossen.

Mit der Erfindung werden in einem der Vermessung vorgelagerten Prozeß Eigenschaften der Schichten und der Strukturen aller Strukturierungsebenen des Objektes, die das Meßergebnis beeinflussen können, ermittelt, erkannt und nach ihren Auswirkungen auf die Vermessung bewertet. Aus den Ergebnissen werden Steuergrößen zur Durchführung der Vermessung, insbesondere zu deren Einstellung und zur Korrektur von Meßergebnissen gebildet.

Erst wenn Struktur und Schicht des Objektes ein Mindestmaß an Qualitätsanforderungen erfüllen, wird eine Vermessung durchgeführt.

Mit der Erfindung ist es auch möglich, selektiv Vermessungen durchzuführen, indem bei Vorhandensein nur einzelner fehlerhafter Teilgebiete des Objektes (Chips) diese erkannt und die Vermessung in andere fehlerfreie Teilgebiete gelegt wird. Die fehlerhaften Chips können nach einer Vereinzelung ausgesondert werden.

Außerdem ist es möglich, Eigenschaften von Strukturen und Schichten, wie z. B. eine veränderte Schichtdicke zu erkennen, die, obwohl sie für die Funktion der herzustellenden Schaltkreise nicht störend ist, durch Verfälschung des Meßergebnisses zu einer Aussonderung der Halbleiterscheibe führen würde.

Durch die gerätetechnische Kombination von Inspektion und Vermessung ist ein nur einmaliges Handling erforderlich, womit eine Zeiteinsparung und eine Verringerung von Meßfehlern verbunden ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Einrichtung zur Vermessung von Strukturbreiten und Überdeckungsgenauigkeiten in einer Blockdarstellung

Fig. 2 den Aufbau der Steuereinheit

Fig. 3 einen zu vermessenden Kantenverlauf

Fig. 4 die auf den Empfänger aufgrund des beleuchteten Kantenverlaufes fallenden Lichtintensitäten

Fig. 5 die Ladungsverteilung im Empfänger aufgrund der einfallenden Lichtintensitäten

Fig. 6 die digitalisierte Ladungsverteilung

Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung vereint in sich zwei optische Meßkanäle 1, 2, die durch eine Steuereinheit 3 über Umschalter 4 wahlweise in Betrieb gesetzt werden können, und von denen der Meßkanal 1 der Oberflächeninspektion zur Detektion von Defekten mit anschließender Klassifikation der Defekte und der Meßkanal 2 zur Vermessung von Strukturbreiten und Überdeckungsgenauigkeiten dient.

Im Meßkanal 1, der zur Inspektion von strukturierten Oberflächen und zur Klassifikation darauf befindlicher Defekte im wesentlichen gemäß der DE 44 10 603 C1 arbeitet, sind zur Bilderzeugung für eine Bildverarbeitungseinheit 5, eine Farbkamera 6, ein Tubussystem 7 und ein Objektiv 8 vorgesehen. In der Steuereinheit 3 erfolgt die Verarbeitung der ermittelten Daten und die Bildung von Steuergrößen für die Vermessung. Ein Beleuchtungssystem 9, das aus einer Xenon- Kurzbogenlampe, einer Homogenisierungseinheit und verschiedenen Filtern besteht und ein Autofokussiersystem 10 sind über Ein- und Ausspiegelungselemente 11, 12 in den Meßstrahlengang eingeschaltet.

Ein Tisch 13 dient zur Aufnahme eines zu untersuchenden Objektes 14 in Form einer Halbleiterscheibe. Der Tisch 13 und seine Feinausrichtung 15 besitzen Ansteuerungseinheiten 16, 17, die mit der Steuereinheit 3 gekoppelt sind. Mit den Ansteuerungseinheiten 16, 17 und einer Markenerkennung 18 kann der Tisch 13 und damit das Objekt 14 mit hoher Genauigkeit in x- und y-Richtung sowie im Winkel ausgerichtet werden.

Bei einer Umschaltung vom Meßkanal 1 auf den Meßkanal 2 wird zwischen das Beleuchtungssystem 9 und das Einspiegelungselement 11 zur Erhöhung der Auflösung zusätzlich eine Filtereinheit 19, die als wellenlängenselektiv arbeitendes Interferenzfilter ausgebildet ist, in den Beleuchtungsstrahlengang 20 eingeschaltet. Zur Abbildung des Objektes 14 auf eine hochauflösende Meßkamera 21, die gleichzeitig in x- und in y-Richtung vermessen kann, dient ein Meßobjektiv 22 gemeinsam mit dem Tubussystem 7.

Die von der Meßkamera 21 gelieferten Daten werden über eine Bildverarbeitungseinheit 23 der Steuereinheit 3 zugeführt und dort verarbeitet. Während das Autofokussiersystem 10 bei der Inspektion mit fester Bildebene arbeitet, dient es bei der Vermessung zur Ermittlung des Optimalfokus zum Durchfokussieren zu vermessender Kanten.

Die Bildverarbeitungseinheit 23 ist für die Breitenmessung zur Aufnahme von Bildserien ausgebildet. Restlageabweichungen können korrigiert und Meßwerte durch Mittelwertbildung bestimmt werden.

Gemäß Fig. 2 wird die Steuereinheit 3, die der Steuerung und Überwachung aller Untereinheiten nach vorgegebenen Programmen oder manuellen Vorgaben, dem Verarbeiten, Speichern und Auswerten aller erzeugten Daten, der Schnittstellenkommunikation und der globalen Ablaufsteuerung, der Auswertung der Ergebnisse der Inspektion und der Ermittlung der Vorgaben für die Breitenmessung dient, in ihrem Aufbau zusammen mit entsprechenden Datenankopplungen näher dargestellt.

Vom Meßkanal 1 besteht eine Datenverbindung zu einer nach Defektverteilung und Defektgröße unterteilten Inspektionseinheit 24, deren Ausgänge sowohl an einen ersten Speicher 25 für einen ersten Lernschritt als auch an einen ersten und zweiten Entscheider 26, 27 geführt sind. Für Ergebnisse aus den Entscheidern 26, 27 sind ein zweiter und ein dritter Speicher 28, 29 vorgesehen, deren Ausgänge an eine Einheit 30 zur Auswertung und Neufestlegung der Meßfenster angeschlossen sind.

Der Meßkanal 2 besitzt eine Datenverbindung sowohl zu einem Breitenmessungsglied 31 als auch zu einem Bildpuffer 32. Während von dem Breitenmessungsglied 31 über einen vierten Speicher 33 eine Verbindung zu einer Auswerteeinheit 34 und zu einem Monitor 35 besteht, steht der Bildpuffer 32 ausgangsseitig mit einem dritten Entscheider 36 in Verbindung. Der Entscheider 36 ist ausgangsseitig an eine Fokusregimeeinheit 37 gekoppelt und besitzt einen Eingang für einen fünften Speicher 38 zur Ablage von Daten eines zweiten Lernschrittes.

Der Bildpuffer 32 besitzt weiterhin einen Eingang zum Anschluß der Fokusregimeeinheit 37 und ist ausgangsseitig mit dem Breitenmessungsglied 31 verbunden.

An eine Ausrichtungseinheit 39 sind die Datenleitung der Markenerkennung 18, sowie Ein- und Ausgänge der Ansteuerungseinheiten 16, 17 mit dazugehörigen Reglern 40, 41 angeschlossen. Der Regler 41 ist außerdem mit einer Fahrregimeeinheit 42 verbunden. Das Autofokussiersystem 10 ist mit Ein- und Ausgang an die Fokusregimeeinheit 37 gekoppelt.

Ein Ausgang der Einheit 30 zur Auswertung und Neufestlegung von Meßgebieten ist mit einem Eingang der Ausrichtungseinheit 39 und deren Ausgang mit einem Eingang der Fahrregimeeinheit 42 verbunden. Ein Ausgang der Fahrregimeeinheit 42 ist mit einem Eingang einer Einheit Breitenmessungsregime 43 und ein weiterer Ausgang der Fahrregimeeinheit 42 mit einem Eingang der Fokusregimeeinheit 37 verbunden. Der Ausgang der Einheit Breitenmessungsregime 43 ist an einen weiteren Eingang des Bildpuffers 32 geführt. Ein Ausgang der Fokusregimeeinheit 37 ist an einen weiteren Eingang der Einheit Breitenmessungsregime 43 angekoppelt. An die Ausrichtungseinheit 39 ist außerdem eine Einheit für einen Lernschritt der Objektausrichtung 45 angeschlossen.

Die Arbeitsweise mit der die beschriebene Einrichtung wirksam wird, gliedert sich in einen ersten Abschnitt für einen Lernschritt von Inspektion und Vermessung und einen zweiten Abschnitt, in dem Inspektion und Vermessung als Routineprozeß abgearbeitet werden.

Innerhalb des Abschnittes des Lernschrittes werden typische Eigenschaften eines Loses von Objekten anhand eines, für dieses Los repräsentativen Objektes ermittelt.

Zu diesem Zweck wird zunächst das auf dem Tisch 13 abgelegte Objekt 14 in x- und y-Richtung und im Winkel zur Kompensation von Gerätetoleranzen ausgerichtet. Dazu wird durch eine Programmiereinheit 44 die Ausrichtungseinheit 39 aktiviert. In Folge fährt der Tisch 13 festgelegte Markenpositionen am Rand des Objektes 14 an.

Wenn die Markenerkennung 18 die Übereinstimmung mit einer angelernten Marke feststellt, wird das Objekt 14 anhand dieser Marken und mit Hilfe der Feinausrichtung 15 über die Ansteuerungseinheit 16 ausgerichtet.

Das Anlernen einer Marke erfolgt durch deren Auswahl aus einer Anzahl verschiedenartiger, auf dem Objekt 14 durch die technologische Bearbeitung in regelmäßigen Abständen vorhandener Marken.

Im Lernschritt der Inspektion werden Daten sowohl über die Eigenschaften der Strukturen, wie die Lage und der Verlauf von Ecken und Kanten, der Anzahl und Eigenschaften der Strukturen, sowie deren Farben als auch der vorhandenen Fehler nach Art, Farbe, Größe und Umgebung ermittelt und im Speicher 25 abgelegt.

Der Lernschritt der Vermessung erfolgt durch bekannte Meßverfahren der Breitenmessung. Dem Objekt 14 wird ein Koordinatensystem zugewiesen. Außerdem werden die Höhe und Breite der auf dem Objekt 14 befindlichen Chips, der Ritzgräben und die Lage der Meßmarken zum Koordinatensystem ermittelt. Weiterhin werden Sollparameter hinsichtlich Kontrast, Kantenform und der Algorithmus zur Bestimmung der Strukturbreite sowie der Einfangbereich des Fokussiersystems festgelegt.

Letzteres erfolgt dadurch, daß an einem repräsentativen Meßgebiet eine Bildserie in Abhängigkeit vom Fokuswert aufgenommen und das schärfste Bild nach einer Kontrastfunktion ausgewählt wird. Der Fokuswert, der diesem Bild entspricht, wird als sogenannter Optimalfokus für das Objekt und für die Meßaufgabe gemeinsam mit den übrigen Daten im Speicher 38 abgelegt.

Mit den durch den Lernschritt vorliegenden Vergleichsdaten kann der zweite Abschnitt des Routineprozesses abgearbeitet werden, wobei wiederum zunächst das Objekt 14 ausgerichtet wird.

Im Routineprozeß ist der eigentlichen Vermessung der Strukturbreiten und Überdeckungsgenauigkeiten eine Inspektion vorangestellt, mit der zur Bildung von Steuergrößen für die Auswahl von Meßgebieten Defekte am Objekt 14 ermittelt werden.

Entscheidungen zur Bildung der Steuergrößen werden untergliedert in Bezug auf den Umfang des zu betrachtenden Gebietes auf dem Objekt 14 getroffen.

Während das Objekt 14 in einem ersten Schritt in seiner Gesamtheit einer Inspektion unterzogen wird, bei dem die Verteilung von Defekten durch Koordinaten des Objektes 14 beschrieben ist, sieht ein zweiter Schritt vor, diesen Koordinaten solche von Teilgebieten des Objektes 14, wie z. B. den Chips zuzuordnen.

Neben der Verteilung der Defekte liefert die Inspektion außerdem Aussagen über die Defektgröße.

Die Ergebnisse der Inspektion werden mit den im Speicher 25 abgelegten Daten des Lernschrittes verglichen und dem Entscheider 26 zugeführt.

Im Ergebnis des Vergleiches werden folgende Fälle unterschieden:

• 1. Das Objekt 14 weist eine Defektrate auf, die eine festgelegte Schwelle überschreitet. Da in diesem fall eine Vermessung nicht sinnvoll wäre, wird die Programmiereinheit 44 durch den Entscheider 26 angewiesen, das Objekt 14 wieder aus der Einrichtung zu entfernen.
• 2. Das Objekt 14 weist eine Defektrate auf, die eine Vermessung rechtfertigt. Aufgrund anderer, nur partiell auftretender Störungen, wie z. B. einer unzulässigen Dickenänderung einer technologischen Schicht, die aus Farbveränderungen erkennbar ist, ist es erforderlich, das Meßgebiet in ein ungestörtes Teilgebiet des Objektes 14 (fehlerfreier Chip) zu legen. Eine entsprechende Anweisung erfolgt vom Entscheider 26 an die Programmiereinheit 44.
  Die Auswirkungen einer Schichtdickenänderung auf das Vermessungsergebnis verdeutlichen die gestrichelt dargestellten Kurvenverläufe in den Fig. 3 bis 6. Der in Fig. 3 erkennbare Schichtdickenzuwachs bewirkt bei der Lichtintensität ein stärkeres Durchschwingen, was mit einer Änderung der Ladungsmenge und der digitalen Werte D verbunden ist. Da die Werte D, wie noch gezeigt wird, Berechnungsgrundlage zur Bestimmung der Breite sind, wird das Ergebnis verfälscht.
• 3. Das Objekt 14 ist in Ordnung. Der Entscheider 26 weist die Programmiereinheit 44 an, die Vermessung durchzuführen.

Alle Entscheidungen werden zusammen mit den Daten über die Defekte im Speicher 28 abgelegt.

Die im zweiten Schritt durch Neuzuordnung bestimmten Daten werden dem Entscheider 27 zugeführt.

Im Ergebnis des Vergleiches werden folgende Fälle unterschieden:

• 1. Der Bereich des Chips, in den das Meßgebiet gelegt werden soll, weist eine solche Defektrate auf, die eine Vermessung ausschließt. In den übrigen Gebieten des Chips ist eine Vermessung zulässig. Der Entscheider 27 weist die Programmiereinheit 44 an, das Meßgebiet in ein fehlerfreies Gebiet des Chips zu legen.
• 2. Der Bereich des Chips, in den das Meßgebiet gelegt werden soll, gilt als nicht defekt oder gestört. Der Chip als Ganzes ist aber unbrauchbar. In diesem Fall weist der Entscheider 27 die Programmiereinheit 44 an, das Meßgebiet in einen anderen Chip zu legen.
• 3. Der Chip als Ganzes und der Bereich des Chips, in den das Meßgebiet gelegt werden soll, gelten als nicht defekt oder gestört, so daß eine Vermessung durchgeführt werden kann.

Alle Entscheidungen werden zusammen mit den Daten über die Defekte im Speicher 29 abgelegt.

Nachdem die Entscheidungen aufgrund der Ergebnisse der Inspektion vorliegen, erfolgt durch die Einheit 30 die Neufestlegung der Meßgebiete. Die Verteilung wird einer ursprünglich festgelegten Gleichverteilung angenähert.

Anschließend wird die Einrichtung über die Umschalter 4 auf Vermessung umgeschaltet.

Zu deren Beginn wird die Fahrregimeeinheit 42 aktiviert, so daß der Tisch 13 die erforderlichen Meßgebiete der Reihe nach anfahren und im jeweiligen Gebiet bis zur Beendigung der Messung verweilen kann.

In jedem Meßgebiet wird die Fokusregimeeinheit 37 aktiviert, durch deren Arbeitsweise die zu vermessende Struktur in Schritten durchfokussiert wird. In jeder durch die Schritte bestimmten Fokusposition wird durch den Meßkanal 2 ein Bild aufgenommen und im Bildpuffer 32 abgelegt. Die Daten der aufgenommen Bilder einer Serie werden dem Entscheider 36 zur Auswahl des besten bzw. schärfsten Bildes übergeben. Entscheidungsgrundlage bilden die im Speicher 38 abgelegten Daten aus dem Lernschritt, der nach einer vorgegebenen Kontrastfunktion durchgeführt wurde.

Ist das schärfste Bild der Serie ermittelt, wird durch die Programmiereinheit 44 die Einheit Breitenmeßregime 43 aktiviert. Dadurch werden die Daten des ausgewählten Bildes dem Breitenmessungsglied 31 übergeben, welches das Bild vermißt und einen, aus einer Meßreihe gebildeten Mittelwert im Speicher 33 abgelegt.

Die Vermessung des Bildes erfolgt in einer Weise, die durch die Fig. 3 bis 6 veranschaulicht wird.

Einem Kantenverlauf in Fig. 3, dessen Breite K2-K1 vermessen werden soll, ist eine auf den CCD-Empfänger der Meßkamera 21 fallende Lichtintensität gemäß Fig. 4 zuzuordnen. Im vorliegenden Fall werden gemäß Fig. 5 dem Kantenverlauf fünf Pixel zugeordnet, welche die Lichtmengen in Ladungsmengen umwandeln.

Zur Berechnung der Strukturbreite dienen als Grundmaß eine Pixelbreite a und die von einem Analog-Digital-Wandler der Meßkamera 21 in digitale Werte D umgewandelten Ladungsmengen gemäß Fig. 6, die fortlaufend (1, 2, ..., i - 1, i, i + 1, ..., i + d - 1, i + d, i + d + 1, ..., n - 1, n) numeriert sind.

Zunächst werden die zwei absoluten Minima ermittelt, die sich in Fig. 6 im Pixelraster an den Pixelpositionen i und i + d befinden. Den Pixelpositionen i und i + d werden jeweils die Kanten K1 und K2 zugeordnet.

In erster Näherung ergibt sich die Strukturbreite B nach

B = K2 - K1 = (i + d - i) . a = d . a, mit d = 1, 2, 3, ...

Da das resultierende Ergebnis nicht dem tatsächlichen Kantenverlauf entspricht, wird in einer subpixelgenauen Schätzung die Lage der Kante K1 durch einen Korrekturfaktor k1 und die Lage der Kante K2 durch einen Korrekturfaktor k2 korrigiert.

Im vorliegenden Beispiel ergeben sich die Korrekturfaktoren k1 und k2, indem die Digitalwerte D der den absoluten Minima benachbarten Pixel in folgender Weise verknüpft werden:

k1 = (D_i+1 - D_i-1)/(D_i+i + D_i-1)

k2 = (D_i+d+1 - D_i+d-1)/(D_i+d+1 + D_i+d-1)

Allgemein ist k eine Funktion von Digitalwerten, die den absoluten Minima beidseitig benachbart sind.

Den korrigierten Pixelpositionen i + k1 und i + d + k2 werden nunmehr die Kanten K1* und K2* zugeordnet, aus deren Lage sich die korrigierte Strukturbreite B* wie folgt berechnet:

B* = K2* - K1* = (i + d + k2) - (i + k1) . a = (d + k2 - k1) . a

Es ist leicht zu erkennen, daß im Falle einer Schichtdickenänderung die damit verbundene höhere Ladungsmenge zu einer Vergrößerung des Digitalwertes D und somit zu veränderten Korrekturwerten k1 und k2 führt, was unmittelbar die errechnete Strukturbreite B* beeinflußt.

Es ist natürlich auch möglich, die Strukturbreite nach anderen Vorschriften zu berechnen.

Nachdem dieser Vorgang für alle Meßpositionen erfolgt ist, werden die Meßwerte an die Auswerteeinheit 34 zur Erarbeitung eines Ergebnisprotokolls übergeben, das am Monitor 35 angezeigt werden kann.

Ein in der Einrichtung integrierter Zustandsüberwacher 46 kontrolliert ständig, daß zu jeder Zeit und an allen Meßpositionen die gleichen, von der Programmiereinheit 44 vorgegebenen Zustände eingestellt sind. Bei Abweichungen wird die Programmiereinheit 44 veranlaßt, die Einstellungen zu korrigieren.

Claims (7)

1. Verfahren zur Auswahl von Meßgebieten bei der Vermessung von Strukturbreiten und Überdeckungsgenauigkeiten in Herstellungsprozessen für integrierte Schaltkreise, bei dem ausgewählte Meßgebiete eines Objektes abgetastet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Vermessung zur Bildung von Steuergrößen für die Auswahl der Meßgebiete eine Ermittlung und Klassifikation von Defekten am Objekt (14) vorangestellt ist, wobei die Größe eines für die Auswahl vorgesehenen Gebietes auf dem Objekt (14) schrittweise verkleinert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Defekte nach Ort und Größe durch Oberflächeninspektion erfolgt, wobei den zunächst durch Koordinaten des Objektes (14) beschriebenen Orten der Defekte Koordinaten von Teilgebieten des Objektes (14) zugeordnet werden, und für jedes derart verkleinerte Gebiet des Objektes (14) eine separate Entscheidung zur Bildung der Steuergrößen getroffen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Inspektion und Vermessung ein Lernschritt vorangestellt wird, bei dem typische Eigenschaften eines Loses von Objekten (14) anhand eines, für dieses Los repräsentativen Objektes (14) ermittelt werden, und daß zur Bildung der Steuergrößen Ergebnisse der Inspektion mit Ergebnissen des Lernschrittes verglichen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß über die Auswahl der Meßgebiete anhand einer Defektrate des für die Auswahl vorgesehenen Gebietes entschieden wird, wobei nur partiell im Gebiet auftretende Störungen eine Verlegung des Meßgebietes in einen ungestörten Teil des Gebietes zulassen.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei ungestörten Meßgebieten, die gestörten Teilgebieten angehören, ein Wechsel des Meßgebietes in ein ungestörtes Teilgebiet erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilung der ausgewählten Meßgebiete einer Gleichverteilung über das Objekt (14) angepaßt wird.

7. Einrichtung zur Auswahl von Meßgebieten bei der Vermessung von Strukturbreiten und Überdeckungsgenauigkeiten in Herstellungsprozessen für integrierte Schaltkreise, bei der ein zu untersuchendes Objekt auf einem im Winkel durch Ansteuerungseinheiten und eine Markenerkennung ausrichtbaren x-y-Tisch gehaltert ist, mit einem ersten optischen Meßkanal zur Vermessung von Strukturbreiten und Überdeckungsgenauigkeiten und einer Steuereinheit, an die der optische Meßkanal, die Ansteuerungseinheiten und die Markenerkennung angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter, der Oberflächeninspektion zur Detektion von Defekten mit anschließender Klassifikation der Defekte dienender optischer Kanal (1) sowie Umschalteinrichtungen zum Wechsel zwischen dem ersten (2) und dem zweiten optischen Kanal (1) vorgesehen sind, und daß der zweite optische Kanal (1) und die Umschalteinrichtungen an die Steuereinheit (3) angeschlossen sind.