DE19816974C1 - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen relativen Justierung von Proben bezüglich eines Ellipsometers - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur automatischen relativen Justierung von Proben bezüglich eines EllipsometersInfo
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Abstract
Für die Justierung von Probe und Ellipsometer sind normalerweise wiederholte Eichmessungen erforderlich. Um eine automatische relative Justierung zu erreichen, ist dem Ellipsometer (10) ein bezüglich des Ellipsometers justierbares und verriegelbares Proben-Lage-Erkennungssystem (20) zugeordnet, das an eine auf dem Probentisch (2) und/oder auf das Gesamtsystem (43) Erkennungssystem (20)/Ellipsometer (10) eine Verstelleinrichtung (40) angeschlossen ist. Das Verfahren zur automatischen relativen Justierung sieht vor, daß zunächst anhand einer ersten Probe das System Probe Ellipsometer über die Symmetrie des Detektorsignals des Ellipsometers justiert wird und daß das Proben-Lage-Erkennungssystem bezüglich des Ellipsometers justiert und nach der Justierung mit diesem verriegelt wird. Bei allen weiteren Proben wird anhand der Signale des Erkennungssystems eine relative Ausrichtung von Probe und Ellipsometererkennungssystem durchgeführt.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen relativen Justierung
von einer auf einem Probentisch befindlichen Probe bezüglich eines die
Probenoberfläche untersuchenden Ellipsometers, wobei dem Ellipsometer ein
bezüglich des Ellipsometers justierbares Proben-Lage-Erkennungssystem
zugeordnet ist, das an eine Verstelleinrichtung angeschlossen ist. Die Erfindung
bezieht sich auch auf ein Verfahren zur relativen Justierung der Probe bezüglich
des Ellipsometers. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine
Vorrichtung zur Erkennung der Position einer zu untersuchenden Probe relativ zu
einem Nachweissystem.
Die Ellipsometrie ist eine empfindliche optische Methode zur Bestimmung von
Brechzahlen und Dicken sehr dünner Schichten. Sie nutzt die Veränderung des
Polarisationszustandes von Licht nach der Reflexion an der Probenoberfläche aus.
Dazu wird kollimiertes und vollständig polarisiertes Licht unter einem bestimmten
Einfallswinkel auf die Probe gerichtet. Nach der Reflexion verändert sich der
Polarisationszustand der Strahlung als Funktion der Probeneigenschaften. So wird
z. B. linear polarisiertes einfallendes Licht nach der Wechselwirkung mit der
Probe elliptisch polarisiert reflektiert. Mit Hilfe geeigneter Anordnungen
polarisationsoptischer Bauelemente im Strahlengang des Ellipsometers wird die
Veränderung der Polarisation nachgewiesen. Sie wird üblicherweise über die
ellipsometrischen Parameter beschrieben, aus denen mit Hilfe mathematischer
Algorithmen Probeneigenschaften, wie die Dicke und die Brechzahl von
Schichten, errechnet werden.
Eine sehr häufig verwendete Anordnung eines photometrischen Ellipsometers
besteht aus einer Quelle für kollimiertes Licht, einem Polarisator, der Probe,
einem Analysator und einem Detektor. Durch Rotation entweder des
Analysators oder des Polarisators entsteht ein periodisches Signal am Detektor,
aus dem sich die ellipsometrischen Parameter ergeben. Eine ausführliche
Beschreibung der Ellipsometrie findet man in R. M. Azzam, Bashara,
Ellipsometry and Polarized Light, North Holland, Amsterdam, 1988.
Das Bezugssystem der Ellipsometrie ist die Einfallsebene (x-z Ebene im
gewählten Koordinatensystem des Ellipsometers) der Strahlung. Sie wird durch
die Achse des einfallenden kollimierten Lichts und das Lot auf das
Flächenelement der Probe aufgespannt, auf welches der Lichtstrahl trifft. Der
Winkel zwischen Lot und Achse des einfallenden Strahls wird als
Einfallswinkel bezeichnet. Sämtliche polarisationsoptischen Bauteile des
Ellipsometers sind auf dieses Bezugssystem ausgerichtet. Der Einfallswinkel
sowie die Winkelpositionen der Komponenten des Ellipsometers in bezug auf
die Einfallsebene gehen unmittelbar in die Berechnung der Probeneigenschaften
ein. Um die intrinsische Genauigkeit des Geräts auch wirklich zu erreichen,
müssen diese Parameter mit hoher Genauigkeit (besser 0,01°) bekannt sein. Sie
sind entweder konstruktiv vorgegeben oder werden über ein Goniometer
eingestellt, auf dem die optischen Komponenten angeordnet sind. Häufig
reichen diese Maßnahmen nicht aus, so daß nachträgliche Eichmessungen
anhand bekannter Proben erforderlich sind.
Die Ellipsometrie ist in der Lage, Brechzahlen bis auf 0,01% genau und
Schichtdicken mit Genauigkeiten im sub-nm Bereich zu bestimmen.
Entscheidende Voraussetzung für das tatsächliche Erreichen der theoretisch
möglichen Genauigkeit der Ellipsometrie ist eine korrekte Justierung des
Geräts in bezug auf die Probe. Fehljustierungen können beispielsweise infolge
von Fehlbedienungen oder durch Langzeitdrifts des mechanischen Aufbaus des
Geräts eintreten. Geringe Fehljustierungen lassen sich jedoch nicht ohne
weiteres feststellen. Deshalb besteht die Gefahr, daß sie auf die Meßergebnisse
als systematischer Fehler übertragen werden.
Für praktische Anwendungen, insbesondere bei der kontinuierlichen
Qualitätskontrolle in der Fertigung von dünnen Schichten kommt es
entscheidend darauf an, die perfekte Justierung des Ellipsometers in bezug auf
die Probe auch bei häufigem Probenwechsel über lange Zeiträume zu
gewährleisten. Nur so kann die Ellipsometrie ihr Potential auch bei hohem
Probendurchsatz voll ausschöpfen.
Nach dem Stand der Technik ist die Gewährleistung der korrekten Justierung
nur über aufwendige Eichmessungen anhand von vollständig charakterisierten
Proben möglich. Dies kann nur stichprobenartig durch eine Bedienungsperson
erfolgen.
Ein Ausweg ist die Verwendung eines positionsempfindlichen Detektors im
Analysatorarm eines photometrischen Ellipsometers, wie es in EP 0 632 256 A1
und US-5,502,567 vorgeschlagen wurde. Die kreisförmige Symmetrie des
dort verwendeten Detektor-Arrays in Kombination mit einer vorgeschalteten
Mikro-Optik liefert ein Signal, welches sowohl auf die Verkippung der Probe
als auch auf den Abstand äußerst empfindlich reagiert. Als besonders effektiv
hat sich ein transparenter Kegel erwiesen, der direkt auf ein kreisrundes Array
aus einer geraden Anzahl identischer Photodetektoren befestigt wird
("Kegelpolarimeter"). Bei korrekter Justierung des Systems Probe-Ellipsometer
erhält man ein streng symmetrisches sinus-förmiges Signal, wie bei einem
photometrischen Ellipsometer mit rotierendem Polarisator. Das
Kegelpolarimeter stellt damit ein intrinsisches Bezugssystem des Ellipsometers
dar. Nachteilig ist jedoch, daß die Response des Kegelpolarimeters auf
Lageveränderungen der Probe sehr komplex und nicht linear ist. Die
Auswirkungen von Verkippungen und linearen Verschiebungen auf das Signal
sind nicht unabhängig voneinander, so daß die drei Freiheitsgrade nicht aus
einem einzigen Signal heraus separierbar sind. Das gilt besonders bei sehr
starken Abweichungen von der idealen Position. Damit läßt sich eine Regelung
für die Automatisierung nur schwer realisieren. Das Kegelpolarimeter liefert das
Ziel, jedoch nicht den Weg dorthin.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei geringfügigen Verstellungen des
Meßsystems, sei es durch eine thermisch bedingte Drift des Systems
Ellipsometer-Probe, mechanische Einwirkungen oder auch durch eine Drift der
Elektronik, die laufenden Messungen unterbrochen werden müssen, um mittels
Eichmessungen das System wieder zu justieren. Dies ist zeitlich aufwendig und
erfordert qualifiziertes Bedienungspersonal.
Eine Vorrichtung, bei der das Nachjustieren teilautomatisiert ist, wird in der
Offenlegungsschrift DE 24 30 521 A1 beschrieben. Bei der Vorrichtung handelt
es sich um eine Anordnung für ellipsometrische Messungen, die mit einer
automatisierten Justiervorichtung versehen ist. Die Justiervorrichtung funktioniert
nach der Prämisse, daß bei definiertem Einfallsraumwinkel (festgelegt durch eine
Lochblende im Strahlengang des Ellipsometers) der zu analysierende reflektierte
Strahl in einen festgelegten Raumwinkel fallen muß (erfaßt durch den Detektor).
Bei fester Meßgeometrie werden die zueinander orthogonalen Winkel zwischen
Probenoberfläche und Strahlebene sowie zwischen Probenoberfläche und Strahl
selbst angepaßt.
Die Einrichtung zur Bestimmung der Strahlabweichung besteht aus vier
lichtempfindlichen Elementen samt Glasfaserkabeln, die in je einem Quadranten
angeordnet sind, und einer zentralen Apertur, die den Ausfallraumwinkel
definiert. Dabei dienen jeweils gegenüberliegende Elemente der Feststellung einer
Winkelabweichung und, dadurch, daß sie als Paar an jeweils einen Verstellmotor
angeschlossen sind, auch der automatischen Korrektur eben jener
Winkelabweichung. Solange die Intensitätsverteilung auf gegenüberliegenden
Quadranten nicht symmetrisch ist, wird die Probenorientierung verändert.
Mit dieser Vorrichtung kann somit nur eine Verkippung der Probe nachgewiesen
werden, nicht aber eine Abweichung in der Höhe der Probenposition. Die
Tatsache, daß bei der Vorrichtung die Höhenjustierung nur von Hand
vorgenommen werden kann, bringt eine höhere Meßungenauigkeit mit sich und
einen unverhältnismäßig hohen Aufwand, wenn eine höhere Anzahl von Proben
gemessen werden soll. Außerdem sind das Detektorsystem und das Ellipsometer
nicht entkoppelt, sondern haben einen gemeinsamen Strahlengang. Die
Ausrichtung von Ellipsometer und Detektorsystem zueinander ist also nicht
beliebig. Durch Kopplung beider Systeme werden immer die absoluten
Abweichungen der Probenpositionen vom Ursprung des Koordinatensystems
gemessen. Dies führt dazu, daß die Position des Ellipsometers und des
Detektorsystems fest sind und die Justierung der Probe ausschließlich über eine
Veränderung der Probenposition bewerkstelligt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der eine automatische relative
Justierung von Probe und Ellipsometer möglich ist, ohne daß wiederholte
Eichmessungen erforderlich werden. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein
entsprechendes Verfahren zu schaffen.
Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist,
daß das Proben-Lage-Erkennungssystem bezüglich des Ellipsometers verriegelbar
ist, daß das Erkennungssystem zur Erkennung des Abstandes der Probe vom
Koordinaten-Ursprung des Ellipsometers und zur Erkennung der Verkippung der
Probe in zwei senkrecht zueinander stehenden Achsen ausgebildet ist und daß die
Verstelleinrichtung auf den Probentisch und/oder auf das Gesamtsystem
Erkennungssystem/Ellipsometer einwirkt.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Proben-Lage-Erkennungssystems weist eine
Lichtquelle und optische Elemente auf, mit denen zwei Strahlen auf die
Oberfläche der Probe lenkbar sind. Ferner umfaßt das Erkennungssystem zwei
Detektoren, die das von der Probenoberfläche reflektierte Licht erfassen,
wobei ein erster positionsempfindlicher Detektor für die Erkennung der
Verkippung der Probe und ein zweiter positionsempfindlicher Detektor für die
Erkennung des Probenabstandes vorgesehen sind.
Zwei Detektoren sind nicht zwingend erforderlich. Beispielsweise reicht ein
positionsempfindlicher Detektor aus, um die Verkippung festzustellen, weil
eine Dejustierung in z-Richtung über die Signalstrukturanalyse des
Polarimetersignals erkannt werden kann.
Andere Sensoranordnungen, die zur Lagebestimmung des Ellipsometers
eingesetzt werden können, sind möglich.
Das Proben-Lage-Erkennungssystem liefert Signale, die eindeutig jedem
Freiheitsgrad zugeordnet sind, so daß anhand dieser Regelgrößen eine
Justierung über die Verstelleinrichtung möglich wird. Das Koordinatensystem
des Proben-Lage-Erkennungssystems wird auf das Koordinatensystem des
Ellipsometers einjustiert und verriegelt, wobei unter Verriegelung
vorzugsweise ein elektronischer Vorgang verstanden wird. Dies geschieht
dadurch, daß nach der Justierung von Proben-Lage-Erkennungssystem und
Ellipsometer die jeweilige Position der auf den positionsempfindlichen
Detektoren auftreffenden Lichtstrahlen, vorzugsweise Laserstrahlen, als
Bezugsposition elektronisch, beispielsweise in einer Steuereinheit, festgehalten
wird.
Wenn sich beim Routinebetrieb die Proben-Lage ändern sollte, wird die
Abweichung durch veränderte Auftreffpositionen der Lichstrahlen auf den
Detektoren erkannt. Hieraus werden Regelsignale erzeugt, die zur Ansteuerung
der Verstelleinrichtung verwendet werden.
Die Verstelleinrichtung kann entweder die Proben-Lage verändern oder die
Lage des einjustierten Gesamtsystems Ellipsometer/Proben-Lage-
Erkennungssystem bezüglich der Probe. Die Verstellung sowohl des
Probentisches als auch des Gesamtsystems ist zwar möglich, jedoch gegenüber
der zuvor genannten Alternativen wegen des erheblich größeren technischen
Aufwandes nicht bevorzugt.
Die Verstelleinrichtung weist vorzugsweise mindestens einen
Translationsaktuator und zwei Schwenkaktuatoren auf, so daß eine
Lageänderung des Probentisches und/oder des Gesamtsystems
Ellipsometer/Proben-Lage-Erkennungssystems in den gewünschten
Freiheitsgraden möglich ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Ellipsometer zusätzlich an
eine Signalanalyseeinheit angeschlossen sein, die mit der Verstelleinrichtung
verbunden ist. Diese Signalanalyseeinheit dient u. a. zum sogenannten
dynamischen Abgleich, der im Zusammenhang mit den Verfahrensansprüchen
erläutert wird.
Darüber hinaus kann diese Signalanalyseeinheit beispielsweise zur Erkennung
einer z-Dejustierung eingesetzt werden, wie zuvor beschrieben wurde.
Das Proben-Lage-Erkennungssystem übernimmt in der erfindungsgemäßen
Vorrichtung die Rolle des aus dem Stand der Technik bekannten
Autokollimationsteleskops und der positionsempfindliche Kanal des
Ellipsometers die der Eichmessung. Damit kann jederzeit der ideale
Justierzustand automatisch überprüft werden, ohne daß aufwendige
Eichmessungen durch das Bedienungspersonal erforderlich sind. Dem
Anwender wird eine sehr hohe Wiederholgenauigkeit der Messungen über
lange Zeiträume und unter veränderten äußeren Bedingungen gewährleistet.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß zunächst anhand einer ersten
Probe (Eichprobe) das System Probe-Ellipsometer über die Symmetrie des
Detektorsignals des Ellipsometers justiert wird. Danach wird das Proben-Lage-
Erkennungssystem, das den Probenabstand vom Koordinaten-Ursprung des
Ellipsometers und die Verkippung der Probe in zwei senkrecht zueinander
stehenden Achsen erkennt, bezüglich es Ellipsometers justiert und nach der
Justierung mit diesem verriegelt. Bei allen weiteren Proben wird anhand der
Signale des Erkennungssystems eine relative Ausrichtung von Probe und
Ellipsometer/Erkennungssystem durchgeführt.
Vorzugsweise wird laufend die Symmetrie des Ellipsometersignals überwacht
und bei Abweichung von der Symmetrie das Ellipsometer nachjustiert. Es
handelt sich hierbei um den sogenannten dynamischen Abgleich, bei dem von
einem einjustierten Ellipsometersystem ausgegangen wird. Im Verlauf des
Betriebes der Vorrichtung kann es zu geringfügigen Verstellungen des Systems
kommen, die beispielsweise durch eine thermisch bedingte Drift der Mechanik,
durch mechanische Einwirkungen oder auch durch eine Drift der Elektronik
des Proben-Lage-Erkennungssystems verursacht werden. Es kann daher der
Fall eintreten, daß das Proben-Lage-Erkennungssystem das Ellipsometer in
eine Position bringt, bei der das Ellipsometersignal nicht mehr die
erforderliche Symmetrie zeigt. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht daher
einen sogenannten permanenten Selbsttest vor, in dem die Symmetrie des
Signals mittels der Signalanalyseeinheit ständig überwacht wird. Falls es zu
einer Dejustierung aufgrund der genannten Driften kommen sollte, so wird die
(elektronische) Verriegelung des Proben-Lage-Erkennungssystems aufgehoben
und das Ellipsometer über die Verstelleinrichtung wieder in die richtige
Position gebracht. Danach wird das Proben-Lage-Erkennungssystem auf die
neue Position verriegelt.
Dieser dynamische Abgleich macht die erfindungsgemäße Vorrichtung völlig
unabhängig von einer externen Eichmessung, die in der Praxis bei den
bekannten Geräten erforderlich ist. Eine Unterbrechung des Meßprozesses, um
eine Eichprobe einzuführen und die erforderlichen Messungen durchzuführen,
ist daher nicht erforderlich. Das gesamte System ist selbstkalibrierend, so daß
keine spezielle Eichprobe erforderlich ist. Dadurch wird die Prozeßsicherheit
erhöht und eine hohe Wiederholgenauigkeit der Messungen gewährleistet.
Die Erfindung ermöglicht eine schnelle, vom Probenmaterial unabhängige und
linear arbeitende Justageeinheit mit automatischer Erkennung von
Dejustagezuständen während des normalen Meßbetriebs des Ellipsometers.
Eine Detektion mit linearer Response ist dabei einfacher zu handhaben und
schneller als eine nichtlineare. Die Erfindung ist besonders im Bereich der
Prozeßkontrolle, z. B. in der Halbleiterindustrie von Bedeutung. Hier werden
Schichtdicken von wenigen nm Dicke gemessen. Eine auch nur geringe
Dejustage des Systems Ellipsometer-Probe kann daher zu erheblichen
systematischen Meßfehlern führen. Die Erfindung hilft, grobe systematische
Fehler automatisch und schnell zu erkennen und zu korrigieren. Der Anwender
hat damit ein wesentlich verläßlicheres System als bisher, wo er auf ständige
Kontrollmessungen zur Feststellung des Zustandes seines Meßgeräts
angewiesen ist.
Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand
der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung und
Fig. 2a-c die möglichen Lageveränderungen der Probe und die
Auswirkungen auf das Proben-Lage-Erkennungssystem.
In der Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zu sehen. Auf einem Probentisch 2 befindet sich eine Probe 1, über
der das Ellipsometer 10 für die Untersuchung der Oberflächeneigenschaften der
Probe 1 angeordnet ist. Das Ellipsometer 10 weist eine Lichtquelle 11, einen
Polarisator 12 und ein Kegelpolarimeter 13 auf. Das von der Lichtquelle 11
ausgesandte Licht (einfallender Strahl 14a) wird durch den Polarisator 12
polarisiert und trifft auf der Probenoberfläche auf, wo eine Reflektion erfolgt.
Der reflektierte Lichtstrahl 14b trifft auf das Polarimeter 13, das an eine
Auswerteeinrichtung (nicht dargestellt) angeschlossen ist, in dem die Auswertung
des detektierten reflektierten Lichtstrahls 14b vorgenommen wird.
Oberhalb des Ellipsometers 10 ist ein Proben-Lage-Erkennungssystem 20
angeordnet, das einen Laser 21 aufweist. Der vom Laser 21 ausgesandte
Lichtstrahl 26 wird am teildurchlässigen Spiegel 22 senkrecht nach unten auf die
Probe 1 abgelenkt (Lichtstrahl 27a). Ein Teil des Lichtstrahls 26 trifft auf den
Umlenkspiegel 23, der den Lichtstrahl 27b ebenfalls auf die Probe 1 lenkt. Die
beiden reflektierten Strahlen 28a und 28b treffen auf positionsempfindliche
Detektoren 24 und 25, die über Signalleitungen 47, 48 mit einer Steuereinrichtung
41 verbunden sind. Über eine Steuerleitung 44 werden entsprechende Signale an
eine Verstelleinrichtung 40 abgegeben, die den Probentisch 2 mit dem
Gesamtsystem 43 verknüpft.
Wenn die Lage der Probe sich gegenüber der in der Fig. 1 gezeigten Position
verändert, wie dies in den Fig. 2a-c dargestellt ist, werden auch die Strahlen
28a, 28b unter anderen Winkeln reflektiert, was von den entsprechenden
Detektoren 24 und 25 erkannt wird. In der Fig. 2a ist die Probe 1 in einer
gekippten Stellung dargestellt (Probe 1'), so daß der reflektierte Strahl 28a unter
dem Winkel σ zurückreflektiert wird. Der reflektierte Strahl 28a' trifft somit an
einer anderen Stelle auf den Detektor 24 auf, was von diesem erkannt wird. Über
die Verstelleinrichtung 40 kann nun die Probe 1' in die
ursprüngliche Position 1 zurückgeführt werden. Die andere Möglichkeit besteht
darin, das Gesamtsystem 43 aus Proben-Lage-Erkennungssystem 20 und
Ellipsometer 10 nachzuführen, so daß der reflektierte Strahl 28a' die Position des
ursprünglichen Strahls 28a einnimmt.
In der Fig. 2b ist eine Verkippung in einer Richtung senkrecht zu der in der Fig.
2a dargestellten Verkippung zu sehen. Auch hier führt die Änderung der Proben-
Lage zu einer Änderung des Auftreffpunktes des reflektierten Strahls 28a bzw.
28a'.
In der Fig. 2c ist eine Parallelverschiebung der Probe 1, 1' in Richtung der Z-
Achse dargestellt. Der Auftreffpunkt des einfallenden Strahls 27b wird durch
diese Lageänderung verschoben, was zu einer Parallelverschiebung des Strahls
28b zum Strahl 28b' führt. Diese Positionsveränderung wird von dem Detektor 25
erkannt. Auch hier wird über die Verstelleinrichtung 40 eine entsprechende
Nachjustierung vorgenommen.
In der Fig. 1 ist das Gesamtsystem 43 über die Signalleitung 45 zusätzlich an eine
Signalanalyseeinrichtung 42 angeschlossen, die die Symmetrie des
Polarimetersignals kontinuierlich überwacht. Über eine Signalleitung 45, die
Steuereinrichtung 41 und die Steuerleitung 44 ist diese Signalanalyseeinrichtung
42 ebenfalls an die Verstelleinrichtung 40 angeschlossen. Bei einer Abweichung
von der geforderten Symmetrie wird die (elektronische) Verriegelung des Proben-
Lage-Erkennungssystems aufgehoben und das Gesamtsystem 43 über die
Verstelleinrichtung 40 wieder in die richtige Position gebracht.
1
,
1
'Probe
2
Probentisch
10
Ellipsometer
11
Lichtquelle
12
Polarisator
13
Kegelpolarimeter
14
aeinfallender Lichtstrahl
14
breflektierter Lichtstrahl
20
Proben-Lage-Erkennungssystem
21
Laser
22
teildurchlässiger Spiegel
23
Spiegel
24
erster Detektor
25
zweiter Detektor
26
Laserstrahl
27
aerster Strahl
27
bzweiter Strahl
28
aerster reflektierter Strahl
28
bzweiter reflektierter Strahl
40
Verstelleinrichtung
41
Steuereinrichtung des Proben-Lage-Erkennungssystems
42
Signalanalyseeinrichtung
43
Gesamtsystem Ellipsometer/Erkennungssystem
44
Steuerleitung
45
Signalleitung
46
Signalleitung
47
Signalleitung
48
Signalleitung
Claims (6)
1. Vorrichtung zur automatischen relativen Justierung von einer auf einem
Probentisch befindlichen Probe bezüglich eines die Probenoberfläche
untersuchenden Ellipsometers, wobei dem Ellipsometer ein bezüglich des
Ellipsometers justierbares Proben-Lage-Erkennungssystem zugeordnet ist,
das an eine Verstelleinrichtung angeschlossen ist, dadurch
gekennzeichnet,
- 1. daß das Proben-Lage-Erkennungssystem (20) bezüglich des Ellipsometers verriegelbar ist,
- 2. daß das Erkennungssystem (20) zur Erkennung des Abstandes der Probe (1) vom Koordinaten-Ursprung des Ellipsometers (10) und zur Erkennung der Verkippung der Probe (1) in zwei senkrecht zueinander stehenden Achsen ausgebildet ist, und
- 3. daß die Verstelleinrichtung auf den Probentisch (2) und/oder auf das Gesamtsystem (43) Erkennungssystem (20)/Ellipsometer (10) einwirkt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Erkennungssystem (20) eine Lichtquelle (21) und optische Elemente
(22, 23), mit denen zwei Strahlen (27a, 27b) auf die Oberfläche der Probe
(1) lenkbar sind, sowie zwei positionsempfindliche Detektoren (24 und 25)
aufweist, die das von der Probenoberfläche reflektierte Licht erfassen,
wobei ein erster Detektor (24) für die Erkennung der Verkippung der
Probe (1) und ein zweiter Detektor (25) für die Erkennung des
Probenabstandes vorgesehen sind.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung (40) mindestens einen
Translationsaktuator und zwei Schwenkaktuatoren aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß an das Ellipsometer (10) eine Signalanalyseeinheit (42) angeschlossen
ist, die mit der Verstelleinrichtung (40) verbunden ist.
5. Verfahren zur automatischen relativen Justierung von einer auf einem
Probentisch befindlichen Probe bezüglich eines die Probenoberfläche
untersuchenden Ellipsometers, bei dem
- 1. zunächst anhand einer ersten Probe das System Probe-Ellipsometer über die Symmetrie des Detektorsignals des Ellipsometers justiert wird,
- 2. dann ein Proben-Lage-Erkennungssystem, das den Probenabstand vom Koordinaten-Ursprung des Ellipsometers und die Verkippung der Probe in zwei senkrecht zueinander stehenden Ebenen erkennt, bezüglich des Ellipsometers justiert und nach der Justierung mit diesem verriegelt wird,
- 3. und bei allen weiteren Proben anhand der Signale des Erkennungssystems eine relative Ausrichtung von Probe und Ellipsometer-/Erkennungssystem durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß laufend die
Symmetrie des Ellipsometersignals überwacht wird und daß bei
Abweichungen von der Symmetrie das Ellipsometer nachjustiert wird.
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