WO2001023940A1 - Mikroskop, vorzugsweise zur inspektion bei der halbleiterfertigung - Google Patents

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Wolfgang Harnisch
Roland Scheler
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    • G02B5/0252—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties using holographic or diffractive means

Definitions

  • Microscope preferably for inspection in semiconductor manufacturing
  • the invention relates to the coupling of pulsed laser radiation into a microscope, preferably for quality control and defect classification of masks for semiconductor production.
  • FIG. 1 shows an overall diagram of an inspection device, consisting of a laser module LM with a pulsed UV laser, a
  • Transmission port UP a microscope MI with an objective O and one
  • 2a and 2b is a coupling unit UP for the laser beam in the
  • the laser light reaches a first rotating mirror via deflection mirrors U1, U2
  • Diffuser S1 and from this to a second, preferably oppositely rotating second diffuser S2 and via a lens L.
  • Microscope beam path via input E in Fig. 1 and illuminates the object to be examined.
  • the laser profile is leveled by the at least one diffusing screen
  • the lens rotates at a speed that is relatively small compared to the distance between two laser pulses.
  • the lens is virtually stationary, but is in the period between two
  • laser pulses (Repetition frequency eg 200 Hz) moved a little further before the next laser pulse occurs.
  • the magnitude of the speed of rotation of the spreading disc can be in the easy-to-implement range of approx. 1 revolution per second (speed in the cm / s range) in order to achieve at least one shift by one grain size with an assumed grain size of 0.1 mm between two pulses.
  • holographically produced disks can also be used as diffusing disks.
  • CGH computer-generated holograms

Abstract

Mikroskop, vorzugsweise zur Inspektion bei der Halbleiterfertigung, mit einem gepulsten Laser zur Beleuchtung, vorzugsweise im UV- Bereich, wobei dem Laser zur Homogenisierung der Beleuchtung mindestens eine rotierende Streuscheibe nachgeordnet ist, vorzugsweise mit zwei direkt oder indirekt hintereinander im Beleuchtungsstrahlengang angeordneten entgegengesetzt rotierenden Streuscheiben.

Description

Mikroskop, vorzugsweise zur Inspektion bei der Halbleiterfertigung
Die Erfindung betrifft die Einkopplung von gepulster Laserstrahlung in ein Mikroskop vorzugsweise für die Qualitätskontrolle und Defektklassifikation von Masken für die Halbleiterherstellung.
Das zu prüfende Objekt wird vorteilhaft bei einer Bildaufnahme mit mehreren
Laserpulsen beaufschlagt.
Hierbei können innerhalb eines oder weniger Pulse bereits
Intensitätsmodulationen des Laserprofiles von bis zu 40 % auftreten, die die
Auswertung beeinträchtigen.
Fig.1 zeigt ein Gesamtschema eines Inspektionsgerätes, bestehend aus einem Lasermodul LM mit einem gepulsten UV- Laser , einem
Übertragungsport UP einem Mikroskop MI mit einem Objektiv O und einem
Scanningtisch ST, einer CCD- Kamera KA, einem Bildschirm BS und einem Mikroskopcontroler
MC.
In Fig. 2a und 2b ist eine Einkoppeleinheit UP für den Laserstrahl in das
Mikroskop MI dargestellt.
Das Laserlicht gelangt über Umlenkspiegel U1 , U2 auf eine erste rotierende
Streuscheibe S1 und von dieser auf eine zweite , vorzugsweise entgegengesetzt rotierende zweite Streuscheibe S2 sowie über eine Linse L zur
Strahlaufweitung und eine Blende B in den nicht dargestellten
Mikroskopstrahlengang über Eingang E in Fig.1 und beleuchtet das zu prüfende Objekt.
Durch die mindestens eine Streuscheibe wird das Laserprofil geebnet
Die Streuscheibe rotiert mit einer Geschwindigkeit, die gegenüber dem Abstand zwischen zwei Laserpulsen relativ gering ist.
Das bedeutet, daß für die Dauer eines Laserpulses von beispielsweise 10 ns die Streuscheibe quasi stillsteht , sich aber in dem Zeitraum zwischen zwei
Laserpulsen ( Wiederholfrequenz z.B. 200 Hz ) etwas weiterbewegt, bevor der nächste Laserpuls erfolgt.
Das hat den Vorteil, daß die Granulierung oder Körnigkeit der Streuscheibe hierdurch ausgemittelt wird und zudem auch die Granulierung , die durch die Kohärenz der Laserstrahlung verursacht wird (speckle), ausgemittelt wird.
Das bedeutet eine Verringerung des Rauschens und Kontrasterhöhung im Bild und somit eine Verbesserung der Bildqualität.
Die Größenordnung der Drehgeschwindigkeit der Streuscheibe kann dabei im einfach zu realisierenden Bereich von ca. 1 Umdrehung pro Sekunde ( Geschwindigkeit im cm/ s Bereich) liegen, um bei einer angenommenen Körnungsgröße von 0,1 mm zu erreichen, daß mindestens eine Verschiebung um eine Körnungsgröße zwischen zwei Pulsen erfolgt.
Der Homogenisierungseffekt wird durch eine zweite in entgegengesetzter
Richtung rotierende Streuscheibe noch verstärkt.
Als Streuscheiben können neben granulierten( geätzt oder gestrahlt) auch holographisch hergestellte Scheiben verwendet werden.
Auch CGH ( computergenerierte Hologramme ) können zur Homogenisierung eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche
1.
Mikroskop, vorzugsweise zur Inspektion bei der Halbleiterfertigung, mit einem gepulsten Laser zur Beleuchtung, vorzugsweise im UV- Bereich, wobei dem
Laser zur Homogenisierung der Beleuchtung mindestens eine rotierende
Streuscheibe nachgeordnet ist.
2.
Mikroskop nach Anspruch 1 , mit zwei direkt oder indirekt hintereinander im Beleuchtungsstrahlengang angeordneten entgegengesetzt rotierenden Streuscheiben
3.
Mikroskop nach einem der vorangehenden Ansprüche .wobei die Streuscheibe granuliert oder holografisch erzeugt ausgebildet sind.
4.
Mikroskop nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer Größenordnung der Drehgeschwindigkeit mindestens so, daß zwischen zwei Laserpulsen eine Drehung um mindestens eine Körnungsgröße und/ oder Auflösungsgrenze einer holografisch erzeugten Struktur oder einer Strukturlänge erfolgt.
5.
Mikroskop nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer Laserwellenlänge der Beleuchtung , die der Wellenlänge der Beleuchtung bei der Halbleiterherstellung im wesentlichen entspricht , vorzugsweise im Bereich 193 nm oder 248 nm oder 266 nm oder 366nm , jeweils mit einer Toleranz von +/- 2nm.
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