DE69423839T2 - Schichtdickenmessung auf einer diffus streuenden Oberfläche - Google Patents
Schichtdickenmessung auf einer diffus streuenden OberflächeInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Filmdicken- bzw. Schichtdicken-Meßsysteme und genauer auf Schichtdicken-Meßsysteme zur Verwendung mit Strukturen, welche eine streuende Oberfläche aufweisen.
- Das Dokument gemäß dem Stand der Technik EP-A-0545738 offenbart ein Schichtdicken-Meßsystem, umfassend eine spektral gefilterte Lichtquelle zum Beleuchten eines Wafers bzw. einer Halbleiterscheibe zur Erzeugung eines reflektierten Strahls, ein Detektorsystem zum Detektieren des reflektierten Strahls und einen Computer, welcher mit dem Detektorsystem gekoppelt ist, welcher eine Bibliothek von Modellen entsprechend den Reflexionsmustern umfaßt. Weiters offenbart die EP-A-0493827 ein optisches System für eine Wafer-Dickenmessung.
- Bei der Herstellung von einfachen Silizium-Wafern und gebondeten Silizium- Wafern besteht ein Erfordernis, die Schichtdicken an einer frühen Stufe während der Herstellung zu messen, wenn nur eine Seite des Wafers poliert ist in dem Fall eines einzelnen Wafers, oder wenn die obere Oberfläche eines gebondeten Wafers mechanisch auf ein Niveau poliert wird, wo ein Plasmapolieren beginnen kann. Gebondete Silizium-Wafer können unter Verwendung des sichtbaren Bereichs des optischen Spektrums gemessen werden, da die Siliziumschichten dünn sind, während dicke, einzelne Wafer unter Verwendung des Infrarotbereichs des optischen Spektrums aufgrund der hohen Lichtabsorptionniveaus bei sichtbaren Wellenfängen gemessen werden müssen.
- Wenn ein Dünnschicht-Silizium-Wafer mit einer Strahlung geringer Bandbreite beleuchtet bzw. bestrahlt wird, werden optische Ränder bzw. Streifen um die Apertur ausgebildet, obwohl sie eine reduzierte Feinheit oder einen reduzierten Kontrast aufgrund von Mittelwert bildenden Effekten aufwiesen, welche durch eine exponierte, streuende Oberfläche (die obere, fein geschliffene, streuende Oberfläche) eingebracht werden. Die Kopplung zwischen der strukturierten Schicht und den verbleibenden, dünnen Filmen ist üblicherweise kohärent in diesem Fall, da die Film- bzw. Schichtdicken geringer sind als die Kohärenzlänge der Lichtquelle. Eine Dickenmessung kann unter diesen Umständen durchgeführt werden, falls eine Bibliothek, welche für eine Musterübereinstimmung bzw. - abstimmung verwendet wird, die Effekte der Streuung oder Oberflächen-Strukturdetails beinhaltet. In dem einfachsten Fall einer geschliffenen Oberfläche, welche die äußere oder streuende Oberfläche bildet, kann ein Modell basierend auf den zufälligen Schichtdicken, welche den durch den Schleifprozeß bewirkt werden, und dem großen Bereich von Winkeln und somit optischen Wegdifferenzen, welche in der Schicht auftreten, erzeugt werden.
- Typischerweise wurden Streuplatten und streuende Oberflächen in konventionellen, interferometrischen und holografischen Messungen eines Spiegels oder von Objektoberflächen verwendet. Diese konventionellen Ansätze messen jedoch das Oberflächenprofil des Spiegels und nicht die Dicke eines dünnen Films bzw. einer dünnen Schicht, welche(r) auf der Oberfläche des Spiegels angeordnet ist. Es existiert Stand der Technik für den Fall, wo strukturierte Oberflächen, bestehend aus Beugungsgittern, in mehrschichtigen Beschichtungen eingebettet oder auf der Oberseite von diesen angeordnet sind. Diese Vorrichtungen wurden als dichroitische, reflektierende Strahlteiler und optische Elemente zum Strahlabtasten in Hochenergie-Lasersystemen verwendet. Es existiert jedoch kein Stand der Technik betreffend die Verwendung von streuenden Oberflächen, welche kohärent mit einer Dünnfilmstruktur gekoppelt sind, um teilweise fertiggestellte Wafer zu messen, oder die Verwendung einer streuenden Oberfläche als einen Strahlteiler (inkohärente Kopplung), um ein multispektrales Abbilden von großen, welligen, reflektierenden Oberflächen zu erlauben.
- Dickenmessungen an dünnen Filmen bzw. Schichten aus Silizium, beinhaltend gebondete Silizium-auf-Isolator (SOI)-Wafer, welche planare Filme bzw. Schich ten umfassen, werden gegenwärtig durch ein Aufnehmen von Rand- bzw. Streifenmustern bei voller Apertur bei mehreren Wellenlängen und Ableiten der spektralen Merkmale des Films über den gesamten Wafer gemessen. Diese Daten werden dann gegenüber einer vorberechneten Bibliothek musterabgeglichen, um das am besten passende Spektrum und somit die Schichtdicke von einer der Schichten zu bestimmen. In diesem Fall modelliert die Bibliothek die spektralen Reflexionsmuster von planparallen, homogenen Schichten, wie sie in konventionellen Dünnfilmstrukturen gefunden werden.
- Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Schichtdicken-Meßsysteme zur Verwendung mit Strukturen, welche eine streuende Oberfläche enthalten, zur Verfügung zu stellen. Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Schichtdicken-Meßsysteme zur Verfügung zu stellen, welche streuende Oberflächen verwenden, welche kohärent an eine Dünnfilmstruktur gekoppelt sind, um teilweise fertiggestellte Wafer bzw. Halbleiterscheiben zu messen, und welche eine streuende Oberfläche als einen Strahlteiler (inkohärente Kopplung) verwenden, um ein Multispektral-Abbilden von großen, welligen, reflektierenden Oberflächen zu ermöglichen.
- Um die obigen und andere Ziele zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung ein Schichtdicken-Meßsystem zur Messung der Dicke einer Dünnschicht- bzw. Dünnfilmstruktur zur Verfügung, wobei das System umfaßt:
- eine Dünnfilmstruktur;
- eine spektral gefilterte Lichtquelle zum Beleuchten der Dünnfilmstruktur zur Erzeugung eines von dieser reflektierten Strahls;
- ein Detektorsystem zur Detektion des reflektierten Strahls und zur Bereitstellung eines hiezu entsprechenden Ausgangs- bzw. Ausgabesignals; und
- einen Computer, welcher mit dem Ausgabesignal des Detektorsystems gekoppelt ist, welcher eine Bibliothek umfaßt, welche eine Vielzahl von Modellen entsprechend den Reflexionsmustern des reflektierten Strahls beinhaltet, wobei die Modelle jeweiligen Dicken der Dünnfilmstruktur entsprechen;
- dadurch gekennzeichnet, daß
- die Dünnfilmstruktur eine streuende Oberfläche an oder in der Nähe der Oberfläche der Dünnfilmstruktur aufweist;
- die spektral gefilterte Lichtquelle angeordnet bzw. ausgebildet ist, um die Dünnfilmstruktur mit vielen verschiedenen Wellenlängen schmaler Spektralbänder zu beleuchten, um einen reflektierend gestreuten Strahl von dieser zu erzeugen, welcher Multispektral-Interferenzmuster enthält;
- das Detektorsystem angeordnet bzw. ausgebildet ist, um den reflektierend gestreuten Strahl zu detektieren und um ein Ausgangssignal entsprechend diesem bereitzustellen; und
- die Bibliothek-Modelle den Multispektral-Interferenzmustern von dem reflektierend gestreuten Strahl entsprechen.
- Die vorliegende Erfindung umfaßt Systeme zur Durchführung von Dickenmessungen in einer Dünnfilmstruktur, wenn eine strukturierte Oberfläche, wie beispielsweise ein geschliffener Glasschirm, eine Fliegenaugenanordnung, eine Linsenanordnung, binäre, optische Elemente, oder ein diffraktives bzw. beugendes Muster, inkohärent oder kohärent mit der Dünnfilmstruktur gekoppelt sind. Ein erstes System wird verwendet, um die Dicke einer Schicht in einer Struktur zu messen, in welcher polierte und strukturierte Oberflächen kohärent miteinander gekoppelt sind. Sichtbares Licht wird verwendet, um die Dicke von dünnen, gebondeten Wafern zu messen, welche eine obere, geschliffene Oberfläche aufweisen, oder Infrarotlicht wird verwendet, um die Dicke von dicken Silizium- Wafern zu messen, wo eine Oberfläche geschliffen ist und die andere poliert ist. Ein zweites System verwendet eine strukturierte Oberfläche, welche inkohärent an eine Filmstruktur gekoppelt ist, um den Film unter vielen Winkeln zu beleuchten. Beide Systeme erzeugen Interferenzstreifen, welche unter Verwendung einer Aufnahmevorrichtung, wie beispielsweise einer Fernsehkamera, aufgenommen werden, und eine Multispektral-Musterabgleichung wird verwendet, um die Schichtdicke unter Verwendung von Streumerkmalen zu berechnen, welche in einer Bibliothek von gespeicherten Interferenzmustern enthalten sind.
- Genauer wird, wenn die obere Oberfläche einer Schicht einer Dünnfilmstruktur fein geschliffen oder in eine streuende Oberfläche durch Ausbilden einer optisch, strukturierten Oberfläche unter Verwendung von Fliegenaugenmerkmalen, Linsenanordnungen, binären, optischen Elementen oder beugenden Mustern und dgl. konfiguriert ist, dann eine Interferenzstreifenausbildung unter Verwendung von monochromatischem Licht unter Verwendung eines Aufnahme-Detektorsystems (Kamera) mit einem schmalen Gesichts- bzw. Blickfeld (um eine Winkelfilterung zur Verfügung zu stellen) eingesetzt. Wenn diese Dünnfilmstruktur unter vielen Wellenlängen geringer Bandbreite beleuchtet wird, wird ein Serie von Streifenmustern reduzierter Amplitude durch die Kamera beobachtet, welche verwendet werden, um die unbekannte Dicke der Schicht der Dünnfilmstruktur unter Verwendung einer Muster-Abstimmungs- bzw. Abgleichungsbibliothek zu berechnen, welche ein Modell von Streueffekten beinhaltet. Dies erlaubt, daß Dickenmessungen von gebondeten Wafern durchgeführt werden können, ohne die obere Oberfläche des Wafers polieren zu müssen. Diese Technik kann auch unter Verwendung von Infrarotstrahlen verwendet werden, um dicke Silizium- Wafer zu messen, worin eine Seite des Wafers poliert ist und die andere Seite des Wafers geschliffen ist. Diese Meßtechnik macht es möglich, Wafer früh in ihrem Herstellungsverfahren zu messen.
- Zusätzlich werden, wenn eine fein geschliffene oder optisch strukturierte Oberfläche in unmittelbarer Nähe zu einem gebondeten oder beschichteten Wafer angeordnet wird und die strukturierte Oberfläche und der Wafer durch monochromatisches Licht oder in der. Bandbreite begrenztes Licht bestrahlt werden, dann Interferenzstreifen mit reduzierter Amplitude ausgebildet. In diesem Fall ist die Kopplung aufgrund der strukturieren Oberfläche typischerweise inkohärent, und die Filmdicke wird unverändert durch ein Musterabgleichen unter Verwendung des geeigneten Modells in der Bibliothek bestimmt. Die strukturierte Oberfläche wirkt als ein Streuplatten-Strahlteiler und eine gefilterte Lichtquelle wird verwendet, um den Wafer und die strukturierte Oberfläche unter einer großen Anzahl von Winkeln von einer außerhalb der Achse gelegenen Position zu beleuchten und eine konventionelle Kamera wird verwendet, um Dünnfilmränder bzw. -streifen von einer zweiten, außerhalb der Achse liegenden Position zu sehen. Das Beleuchtungssystem kann unter Verwendung von Kunststoffoptiken ausgebildet werden und die Abbildungslinse kann eine kostengünstige Fernsehkameralinse sein, wobei dies in einem billigen Meßsystem resultiert.
- Im speziellen ist die vorliegende Erfindung ein Schichtdicken-Meßsystem zum Messen der Dicke einer Dünnfilm- bzw. Dünnschichtstruktur. Dieses System umfaßt eine spektral gefilterte Lichtquelle zum Beleuchten der Dünnfilmstruktur, um einen reflektierend gestreuten Strahl davon zu erzeugen. Ein Detektorsystem ist vorgesehen zum Detektieren des reflektierend gestreuten Strahls und zum Bereitstellen eines hiezu entsprechenden Ausgangs- bzw. Ausgabesignals. Ein Computer ist mit dem Detektorsystem gekoppelt, welcher eine Vielzahl von Bibliotheksmodellen entsprechend Interferenzmustern von dem reflektierend gestreuten Strahl umfaßt und welche jeweiligen Dicken der Dünnfilmstruktur entsprechen. Das Detektorsystem beinhaltet typischer Weise einen Detektor (einen einzelnen Detektor und Verstärker, eine lineare Anordnung und Verstärkeranordnung oder eine CCD-Anordnung und ein Bild-Abtast- bzw. Erfassungssystem) zum Detektieren des reflektierend gestreuten Strahls und zum Bereitstellen eines hiezu entsprechenden Ausgangssignals, und eine Bilderfassungseinrichtung, welche mit dem Detektor gekoppelt ist, zum Erfassen des durch den Detektor erzeugten Ausgangssignals. Die Dünnfilmstruktur kann eine mehrschichtige Dünnfilmstruktur umfassen, welche einen Wafer umfaßt, welcher ein Substrat, eine erste Dünnfilmschicht und eine äußere Dünnfilmschicht beinhaltet, welche eine geschliffene äußere Oberfläche aufweist, welche ein kohärent strukturierte äußere Oberfläche des Wafers bildet. Die Dünnfilmstruktur kann eine teilweise polierte Dünnfilmstruktur umfassen und das Schichtdicken- Meßsystem umfaßt weiters eine strukturierte Oberfläche, welche zwischen der Dünnfilmstruktur und der spektral gefilterten Lichtquelle angeordnet ist und welche benachbart der Dünnfilmstruktur in einem Abstand angeordnet ist, welcher größer ist als die Kohärenzlänge (L) für die durch die spektral gefilterte Lichtquelle bereitgestellte Strahlung. Die Dünnfilmstruktur kann einen gebondeten oder beschichteten Wafer umfassen.
- Die vorliegenden Meßsysteme erlauben Dickenbestimmungen an einzelnen und gebondeten Wafern in den frühen Stufen der Herstellung und die Entwicklung einer billigen bzw. kostengünstigen Instrumentierung zum Erhalten von vollständigen Waferkarten von dünnen Filmen auf Silizium-Wafern. Die letztere Technik bezieht sich auf planare, gebondete, mehrschichtige und gemusterte Wafer.
- Die verschiedenen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung können leichter unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung in Zusammenhang mit den beigeschlossenen Zeichnungen verstanden werden, worin gleiche Bezugszeichen gleiche strukturelle Elemente bezeichnen und in welchen:
- Fig. 1 ein Dickenmeßsystem in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zum Messen der Dicke einer Dünnfilmstruktur zeigt, welche eine kohärent gekoppelte äußere Oberfläche aufweist;
- Fig. 2 ein Dickenmeßsystem in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zum Messen der Dicke einer Dünnfilmstruktur zeigt, welche eine getrennte inkohärent gekoppelte strukturierte Oberfläche aufweist;
- Fig. 3 ein Dickenmeßsystem in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zum Messen der Schichtdicke bzw. Filmdicke von teilweise polierten Dünnfilmstrukturen zeigt; und
- Fig. 4 ein Dickenmeßsystem in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zum Messen der Filmdicke von Dünnfilmstrukturen zeigt, welche streuende oder strukturierte Oberflächen aufweisen.
- Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigt Fig. 1 ein Dickenmeßsystem 20 in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zur Messung der Dicke einer Dünnschicht- bzw. Dünnfilmstruktur 11, welche eine strukturierte äußere Oberfläche 16 aufweist. Genauer zeigt Fig. 1 einen Abschnitt einer zweischichtigen Dünnfilmstruktur 11, umfassend einen Wafer 10, welcher ein Substrat 12, eine erste Dünnfilmschicht 13 und eine äußere Dünnfilmschicht 14 umfaßt. Die äußere Schicht 14 weist eine geschliffene äußere oder exponierte bzw. freiliegende Oberfläche 16 auf, welche eine kohärent strukturierte, äußere Oberfläche 16 des Wafers 10 bildet. Wie in dem Bodenabschnitt der Fig. 1 gezeigt, sind die oberen zwei spiegelnden Schichten des Wafers 10, umfassend die erste und die äußere Dünnfilmschicht 13, 14 kombiniert, um eine kombinierte, reflektierende Schicht 14a zu bilden, wie dies routinemäßig durchgeführt wird, wenn mehrschichtige Dünnfilmstrukturen, wie beispielsweise der Wafer 10, analysiert werden.
- Eine kollimierte Strahlung 15, die von einer spektral gefilterten Lichtquelle 27 abgeleitet wird, wird unter einem willkürlichen Winkel auf die exponierte Oberfläche 16 des Wafers 10 auffallen gelassen und die exponierte bzw. freiliegende Oberfläche 16 der äußeren Dünnfilmschicht 14 bildet eine streuende Oberfläche, welche betrachtet werden kann, daß sie eine Serie von kugelförmig gestreuten Wellen 15a (identifiziert als Punkte A, B, C) von der geschliffenen, äußeren Oberfläche 16 erzeugt. Diese Serie von sphärisch gestreuten Wellen 15a scheint von einer Serie von virtuellen Punktquellen (identifiziert als Punkte A', B', C') zu stammen, welche hinter der kombinierten, reflektierenden Schicht 14a angeordnet sind. Diese virtuellen Punktquellen (A', B', C') erzeugen Kugelwellen 15b, welche in eine Blickrichtung (nach rechts der Fig. 1) rückgestreut werden und mit gestreuten Kugelwellen 15c interferieren, welche beispielsweise durch einen einfallenden Lichtfall 15' erzeugt werden. Dies erzeugt reflektierend gestreute Strahlen 17.
- Die reflektierend gestreuten Strahlen 17 werden durch ein Detektorsystem 25 detektiert, welches einen Detektor 25a (wie beispielsweise eine Fernsehkamera 25a) umfaßt, dessen Ausgabe durch eine Bilderfassungseinrichtung 28 aufgenommen wird. Die Ausgabe der Bilderfassungseinrichtung 28 (Detektorsystem 25) wird einem Computer 29 zugeführt, welcher eine Bibliothek 30 von Modellen entsprechend Interferenzmustern beinhaltet, umfassend die reflektierend gestreuten Strahlen 17. Die unterschiedlichen Bibliotheksmodelle entsprechen unterschiedlichen Dicken der äußeren Dünnfilmschicht 14.
- Die Interferenzeffekte treten zwischen den Sätzen von Wellen 15b, 15c auf, da die Kohärenzlänge (L) der einfallenden Lichtstrahlung 15 geringer ist als die Trennung zwischen entsprechenden distalen Oberflächen der ersten und der äußeren Dünnfilmschichten 13, 14, Die Einfalls- und Reflexionswinkel der Strahlung 15 sind im allgemeinen nicht gleich und Streuverluste reduzieren rasch die Amplitude der mehrfachen Reflexionen, wodurch das Bibliotheksmodell vereinfacht wird, welches zur Voraussage der Dicke der äußeren Schicht 14 verwendet wird, wie dies unten diskutiert wird. Die Merkmale der streuenden Oberfläche 16 sind wesentlich zum Erhalten einer ausreichenden Rand- bzw. Streifenfeinheit und ein starker Vorwärtsstreuer wird bevorzugt.
- Fig. 2 zeigt das Dickenmeßsystem 20 der Fig. 1, welches für eine Messung der Dicke einer Dünnfilmstruktur 11a adaptiert ist, welche eine Substrat 12, zwei planare Schichten 13, 13a und eine äußere Dünnfilmschicht 14 umfaßt, welche eine geschliffene, äußere oder freiliegende Oberfläche 16 aufweist, welche die kohärente, strukturierte äußere Oberfläche 16 des Wafers 10 bildet. Die zwei planaren Schichten 13, 13a können mit der äußeren Dünnfilmschicht 14 kombiniert werden, um eine einzelne Schicht 14a zu erzeugen, welche wie oben beschrieben beleuchtet wird. Die Effekte des Bereichs der einfallenden Strahlungswinkel können in der Bibliothek 30 aufgenommen sein, um die streuende Oberfläche 16 der äußeren Dünnfilmschicht 14 in der oben beschriebenen Weise zu simulieren.
- Fig. 3 zeigt ein Dickenmeßsystem 20a in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zum Messen der Filmdicke von teilweise polierten Dünnfilmstrukturen 11. Die Dünnfilmstruktur 11 wurde unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 oben beschrieben. Wie in Fig. 3 gezeigt, weist der Wafer 10 eine fein geschliffene, obere Oberfläche 16 auf und ist entlang eines optischen Weges des Systems 20a angeordnet. Eine getrennte, strukturierte Oberfläche 21, wie beispielsweise eine geschliffene Glasplatte, ist nahe der Filmstruktur 11 in einem Abstand angeordnet, welcher größer ist als die Kohärenzlänge (L) für die Strahlung 15, welche für die Bestrahlung der Dünnfilmstruktur 11 verwendet wird. Die Dünnfilmstruktur 11 wird über einen weit variierenden Bereich von Winkeln beleuchtet, wobei jedoch keine Interferenzeffekte in den reflektierend gestreuten Strahlen 17 existieren, welche aus der streuenden Oberfläche 16 austreten. Die resultierende Reflexion an jedem Punkt des Wafers 10 wird durch Mitteln der spektralen Antworten über den Bereich von Winkeln, welcher durch die strahlende Oberfläche 16 definiert wird, und die Geometrie des betrachtenden, optischen Systems (Detektorsystem 25) bestimmt, welches beispielsweise die Fernsehkamera 25a umfaßt. Die Bestimmung der Filmdicke verwendet die Interferenzmuster in der Bibliothek 30, welche in dem Computer 29 gespeichert sind, um das spektrale Verhalten der Dünnfilmstruktur 11 über einen begrenzten Bereich vorauszusagen.
- Fig. 4 zeigt ein Dickenmeßsystem 20b in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zur Messung der Dicke von gebondeten oder beschichteten Wafern 10 unter Verwendung einer getrennten, strukturierten Oberfläche 21. Die strukturierte Oberfläche 21 kann beispielsweise aus einer geschliffenen Glasplatte oder einem Schirm, einer Linsenanordnung, einer Gitteranordnung oder binären Optiken bestehen. In dem Dickenmeßsystem 20b der Fig. 4 ist die strukturierte Oberfläche 21 näher zu einem Wafer 10 angeordnet, und der Wafer 10 und die strukturierte Oberfläche 21 werden durch eine gefilterte Lichtquelle 27 beleuchtet und der Wafer 10 und die strukturierte Oberfläche 21 werden durch das Detektorssystem 25, wie beispielsweise die Fernsehkamera 25a betrachtet. Wenn die Streumerkmale der strukturierten Oberfläche 21 optimiert sind, um einen dominanten Vorwärtstreuer zu ergeben, dann wird der Lichtverlust minimiert und das Signal-zu-Rausch-Verhältnis der Messung wird verbessert.
- Es wurden derart neue und verbesserte Schichtdicken-Meßsysteme zur Verwendung mit Strukturen, welche eine streuende Oberfläche beinhalten, beschrieben. Es sollte verstanden werden, daß die oben beschriebene Ausführungsform lediglich illustrativ für einige der vielen speziellen Ausführungsformen ist, welche Anwendungen der Prinzipien der vorliegenden Erfindung darstellen. Selbstverständlich können zahlreiche und andere Anordnungen leicht durch Fachleute ohne Verlassen des Rahmens der Erfindung, wie sie in den beigeschlossenen Ansprüchen definiert ist, entwickelt werden.
Claims (6)
1. Schicht- bzw. Filmdicken-Meßsystem (20; 20a; 20b) zur Messung der
Dicke einer Dünnschicht- bzw. -filmstruktur (11), wobei das System (20; 20a;
20) umfaßt:
eine Dünnfilmstruktur (11);
eine spektral gefilterte Lichtquelle (27) zum Beleuchten der Dünnfilmstruktur (11)
zur Erzeugung eines von dieser reflektierten Strahls (17);
ein Detektorsystem (25) zur Detektion des reflektierten Strahls (17) und zur
Bereitstellung eines hiezu entsprechenden Ausgangs- bzw. Ausgabesignals; und
einen Computer (29), welcher mit dem Ausgabesignal des Detektorsystems (25)
gekoppelt ist, welcher eine Bibliothek (30) umfaßt, welche eine Vielzahl von
Modellen entsprechend den Reflexionsmustern des reflektierten Strahls
beinhaltet, wobei die Modelle den entsprechenden Dicken der Dünnfilmstruktur (11)
entsprechen;
dadurch gekennzeichnet, daß
die Dünnfilmstruktur (11 eine streuende Oberfläche bzw. Fläche (16; 21) an
oder in der Nähe der Oberfläche der Dünnfilmstruktur (11) aufweist;
die spektral gefilterte Lichtquelle (27) angeordnet bzw. ausgebildet ist, um die
Dünnfilmstruktur (11) mit vielen verschiedenen Wellenlängen schmaler
Spektralbänder zu beleuchten, um einen reflektierend bzw. reflektieren bzw. durch
Reflektion gestreuten Strahl (17) von dieser zu erzeugen, welcher Multispektral-Iterferenzmuster enthält;
das Detektorsystem (25) angeordnet bzw. ausgebildet ist, um den reflektierend
gestreuten Strahl (17) zu detektieren und um ein Ausgangssignal entsprechend
diesem bereitzustellen; und
die Bibliothek-Modelle den Multispektral-Interferenzmustern von dem
reflektierend gestreuten Strahl (17) entsprechen.
2. Schichtdicken-Meßsystem (20; 20a; 20b) nach Anspruch 1, worin das
Detektorsystem (25) gekennzeichnet ist durch:
einen Detektor (25a) zur Detektion des reflektierend gestreuten Strahls (17) und
zur Bereitstellung eines hiezu entsprechenden Ausgangssignals; und
ein Rahmen- bzw. Bild-Erfassungs bzw. -Aufnahmesystem (28), welches mit
dem Detektor (25) zum Erfassen bzw. Aufnehmen bzw. Einfangen des durch den
Detektor (25) erzeugten Ausgangssignals gekoppelt ist.
3. Schichtdicken-Meßsystem (20; 20a; 20b) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
worin die Dünnfilmstruktur (11) gekennzeichnet ist durch:
eine mehrlagige Dünnfilmstruktur (11), umfassend einen Wafer bzw. eine
Halbleiterscheibe (10), welche(r) ein Substrat (12) und eine erste Dünnfilmschicht (13)
und eine äußere Dünnfilmschicht (14) beinhaltet, welche eine geschliffene bzw.
polierte, äußere Oberfläche (16) aufweist, welche eine kohärent strukturierte,
äußere Oberfläche (16) des Wafers (10) bildet.
4. Schichtdicken-Meßsystem (20; 20a; 20b) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, worin die Dünnfilmstruktur (11) gekennzeichnet ist durch eine
teilweise polierte Dünnfilmstruktur (11) und worin das Schichtdicken-Meßsystem
(20; 20a; 20b) eine strukturierte Oberfläche (21) aufweist, welche zwischen der
Dünnfilmstruktur (11) und der spektral gefilterten Lichtquelle (27) angeordnet ist
und benachbart der Dünnfilmstruktur (11) in einem Abstand angeordnet ist,
welcher größer ist als die Kohärenzlänge (L) für die durch die spektral gefilterte
Lichtquelle (27) zur Verfügung gestellte Strahlung (15).
5. Schichtdicken-Meßsystem (20; 20a; 20b) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, worin die Dünnfilmstruktur (11) durch einen gebondeten Wafer (10)
gekennzeichnet ist.
6. Schichtdicken-Meßsystem (20; 20a; 20b) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
worin die Dünnfilmstruktur (11) durch einen beschichteten Wafer (10)
gekennzeichnet ist.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/134,728 US5452953A (en) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | Film thickness measurement of structures containing a scattering surface |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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