WO2006061359A1 - Verfahren zur auswahl einer wellenlänge und mikroskop - Google Patents

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WO2006061359A1
WO2006061359A1 PCT/EP2005/056448 EP2005056448W WO2006061359A1 WO 2006061359 A1 WO2006061359 A1 WO 2006061359A1 EP 2005056448 W EP2005056448 W EP 2005056448W WO 2006061359 A1 WO2006061359 A1 WO 2006061359A1
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spectrum
wavelength
microscope
wavelength range
computer
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PCT/EP2005/056448
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English (en)
French (fr)
Inventor
Burkhard Spill
Maximilian Dobler
Wolfgang Vollrath
Original Assignee
Leica Microsystems Cms Gmbh
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/06—Means for illuminating specimens
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/16—Microscopes adapted for ultraviolet illumination ; Fluorescence microscopes

Definitions

  • the invention relates to a method for selecting at least one wavelength or at least one wavelength range of an electromagnetic radiation used for an object examination, wherein a first spectrum is recorded at a first location of an object. Furthermore, the invention relates to a microscope with illumination, recording and analysis means, wherein the illumination means illuminate an object and the recording means receive a first spectrum at a first location of the object. Finally, the invention relates to a computer program and a computer program product for implementing the selection method.
  • Object examinations for example in a microscope, are conventionally carried out with light or general electromagnetic radiation with discrete wavelengths, continuous, narrowband or broadband emission spectrum. It is known that the different wavelengths, geometrical relationships and other optical effects, e.g. Polarization and phase contrast in a continuous spectrum have different effects on the imaging properties.
  • Image adjustment of a microscope is currently intuitive and individual, ie dependent on the user, instead of. Depending on the training and experience of the user therefore vary the achievable results.
  • the selection of the optimal illumination wavelength provides another way to optimize, for example, the
  • the illumination can be performed with a defined wavelength, with a variable wavelength range around a defined wavelength or a continuous spectrum in which a defined wavelength or a wavelength range are hidden.
  • the present invention therefore has the object to provide a method by means of which the selection of a wavelength or a wavelength range can be performed quickly and largely automatically.
  • This object is achieved according to the invention by a method for selecting at least one wavelength or at least one wavelength range of an electromagnetic radiation used for an object examination, wherein a first spectrum, i. the dependence of the reflected, transmitted or emitted intensity on the wavelength of the electromagnetic radiation is recorded or calculated at a first location of a first object, a second spectrum is acquired or calculated at a second location of the first or a second object, a difference spectrum from is formed in the difference spectrum, the at least one wavelength or the at least one wavelength range according to predetermined criteria.
  • a first spectrum i. the dependence of the reflected, transmitted or emitted intensity on the wavelength of the electromagnetic radiation
  • a second spectrum is acquired or calculated at a second location of the first or a second object
  • a difference spectrum from is formed in the difference spectrum, the at least one wavelength or the at least one wavelength range according to predetermined criteria.
  • the wavelength may also be selected by representing the spectra in a map and evaluating the intensity differences that occur, or in some other way comparing two spectra, without departing from the scope of the present invention.
  • the wavelength may also be selected by representing the spectra in a map and evaluating the intensity differences that occur, or in some other way comparing two spectra, without departing from the scope of the present invention.
  • essentially one or a selected wavelength or wavelength range is spoken, without it being understood as a limitation of the number.
  • the selection according to predetermined criteria advantageously makes it possible to obtain results which are independent of the training or the experience of the user and in particular reproducible and comparable.
  • the selection criteria of the method according to the invention include a maximum amount in the difference spectrum. This is particularly advantageous when a maximum contrast between the first and the second location is to be achieved.
  • the wavelength or a wavelength range with the maximum amount should be selected in the difference spectrum.
  • the selection criteria always depend on the application or application case. For example, it may also be advantageous to have a minimum area Select intensity level in the difference spectrum when a minimum contrast between the first and the second location is desired, for example, to suppress disturbing in the observation sites. It is understood that one can also select a wavelength range around a maximum or minimum value, for example. It may also be advantageous to select a wavelength or a wavelength range with a predetermined difference to a wavelength with a maximum or minimum value in the difference spectrum. Likewise, it may be preferable to select the optimum wavelength from a predetermined group, for example, if a predetermined number of ⁇ entrhlungsstoffn with defined wavelengths or wavelength ranges is available and from the optimum radiation means to be selected.
  • the first and second locations are selected as well as the first and second objects or the first and second samples.
  • a sample which consists of different materials, it makes sense to record the first spectrum at a first location with the first material and the second spectrum at a second location with second material.
  • defects on a sample it is understood that the first spectrum should be taken at a site with a defect and the second spectrum at a site without defect.
  • a property is of interest, which is different on different objects, the first and second spectra should be recorded on different objects. It is understood that any surface and / or object property can be examined.
  • a spectrum even in the examples of the above sections, can be obtained in an identical manner by a calculation.
  • the object is illuminated for examination with the selected wavelength or wavelength range.
  • This is e.g. to perform in a simple manner when a broadband, in particular white, light source is exposed to different color filters.
  • sources of radiation with a discrete, suitable emission spectrum can be used in a similarly simple manner, in particular lasers or gas discharge lamps.
  • the or the selected wavelength or wavelength range for the examination of the object in the electromagnetic radiation emanating from the object is detected.
  • This is useful if there are no possibilities to vary the electromagnetic radiation used for illumination, for example by color filters, but the object is irradiated, for example, with broadband, in particular white radiation.
  • a camera with adjustable color range can be used, just as easily a suitable color filter can be introduced into the engtrahlengang of the radiation emitted by the object.
  • the method according to the invention is suitable for providing the Select the wavelength of the fault. It is preferred to illuminate or irradiate the object for examination with a wavelength or wavelength range which is different or selected from this or this then. This embodiment allows a simple way to reduce interference in the observation or investigation.
  • the embodiments of the method according to the invention depend on the possibilities of the available examination system. In principle, it is always possible to illuminate or not to illuminate the object to be examined with the selected wavelength, or to detect or not detect the selected wavelength until after the illumination in the electromagnetic radiation emanating from the object, i. to ignore.
  • the microscope is a standard device for object examination, in which the method according to the invention can be used very advantageously in a simple manner.
  • a microscope with illumination, recording and analysis means is presented, wherein the illumination means illuminate an object and the Receiving means to record a first spectrum at a first location of a first object, the recording means to record a second spectrum at a second location of the first or a second object and the analysis means form a difference spectrum as a difference of the first and second spectrum.
  • the microscope has selection means which select in the difference spectrum a wavelength or a wavelength range according to predetermined criteria.
  • the criteria include all the criteria which have been or will be described in connection with the method and its embodiments according to the invention.
  • the recording means of the microscope according to the invention comprise a spectral camera.
  • a spectral camera This allows easy illumination of the object with a conventional light source, such as a halogen lamp, since the spectral camera is capable of determining a spectrum of the electromagnetic radiation emanating from the object.
  • a spectrum can be determined by a so-called “single-shot", ie in a very fast manner by a single recording.
  • the analysis and / or selection means of the microscope according to the invention include a computer unit.
  • a computer unit By using a computer unit, the analysis of the spectra or the difference spectrum and / or the selection of the wavelength or the wavelength range can be accelerated and, in particular, completely automated.
  • a computer program according to the invention contains program code means for carrying out the method according to the invention when the computer program is executed on a computer or a corresponding computer unit, in particular the analysis and / or selection means in a microscope according to the invention.
  • a computer program product according to the invention includes program code means that are computer-readable
  • Computing unit in particular the analysis and / or selection means in a microscope according to the invention, is executed.
  • Suitable data carriers are in particular
  • FIGS. s shows
  • FIG. 1 shows a flow chart of an exemplary embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 2 a shows a diagram with three spectra, which were calculated by simulation of a differently rough silicon surface
  • FIG. 2b shows two diagrams with one spectrum each, which were recorded on silicon surfaces with different roughness
  • FIG. 2c shows three microscope images of a silicon surface, which is illuminated in each case with different wavelengths.
  • Figure 3 shows an embodiment of a microscope according to the invention in a side view.
  • FIG. 1 A preferred embodiment of the method according to the invention is shown in FIG. Reference will be made to the application described below without limiting the method to this case.
  • a wafer in particular a silicon wafer, is to be examined for existing defects. Therefore, it is advantageous to achieve maximum contrast between defective and defect-free locations.
  • the criteria for selecting the wavelength are predetermined. For the object examination at maximum contrast, it is determined that the wavelength with the largest intensity amount is selected in the difference spectrum.
  • step 102 a spectrum is now recorded at a first location of the wafer, for example a defect-free location.
  • step 103 a spectrum is acquired at a second location of the wafer. If the first spectrum was recorded at a defect-free location, the second spectrum is recorded at a defective location and vice versa.
  • step 104 the difference spectrum of the first and the second spectrum is then determined.
  • step 105 the wavelength with the maximum amount is selected in the difference spectrum according to the predetermined criteria.
  • step 106 the wafer is irradiated for examination at the wavelength selected in step 105.
  • FIG. 2a three spectra 203, 204, 205 are shown in a diagram 200, which were obtained by theoretical simulation calculations. They each show a spectrum, in this case the dependence of the reflected intensity on the wavelength. It is considered a silicon wafer whose surface may have different roughnesses. The Surface roughness correlates directly with the dislocation density.
  • the x-axis is denoted 201 and corresponds to the wavelength ⁇ .
  • the unit chosen is nm.
  • the y-axis is designated 202 and corresponds to the recorded intensity I of the reflected radiation.
  • the unit is chosen arbitrarily.
  • the diagram 200 includes a first spectrum 203, a second spectrum 204, and a third spectrum 205 corresponding to the result of the simulation for three different predetermined dislocation densities.
  • the largest intensity difference between the spectra can be seen in the wavelength range from about lBOnm to 240nm, denoted 206.
  • the wavelength range 206 is in the DUV (Deep Ultra Violet) spectral range. This DUV spectral range will provide a maximum contrast in the investigation with appropriate illumination or detection choice, for example in a microscope.
  • FIG. 2b two diagrams 300 and 310 are shown.
  • the x-axes are denoted 301 and 311 and correspond to the wavelength ⁇ , respectively, using nm as the unit.
  • the y-axes are designated 302 and 312 and correspond to the recorded intensity I of the reflected radiation in arbitrary units.
  • Diagram 300 plots a spectrum 303 taken at a first location at a relatively low dislocation density on a silicon wafer.
  • a spectral photometer also called a reflectometer
  • Diagram 301 plots a spectrum 313 that has been identically recorded at a second location of increased dislocation density on a silicon wafer.
  • a wavelength is selected which provides a high contrast in the observation. Therefore, a wavelength is to be selected in which the two spectra 303 and 313 have the greatest possible difference.
  • a wavelength 320 is selected.
  • the wavelength 320 has a value of 248 nm. At this selected wavelength, a difference in reflected light intensity of approximately 14% occurs, providing a high contrast in the examination.
  • FIG. 2c shows three images 400, 401 and 402 of a silicon surface corresponding to FIGS. 2a and 2b.
  • the images are taken in a microscope and show the surface of a silicon wafer, which is illuminated differently.
  • Figure 401 uses UV light with a wavelength of 365nm for illumination. Such a wavelength would be used, for example, by an experienced user who, by intuitively trying this wavelength has determined. The contrast is better than in Figure 400, the surface roughness is somewhat noticeable.
  • DDV light having a wavelength of 248 nm selected by the method according to the invention is used for illumination (see Figures 2a and 2b).
  • the contrast is high and the surface roughness is clearly visible.
  • FIG. 3 schematically shows a side view of an embodiment of a microscope according to the invention.
  • the microscope is designated overall by 500. It has a basic body 501, illumination means 502 embodied as a lamp, receiving terminal 503 designed as a spectral camera, and analyzing means 504 and selection means 505 in the form of a computer unit.
  • optical means such as Lenses, diaphragms, mirrors, etc., indicated 506. This is followed by a lens 507.
  • An object 509 to be examined is placed on a slide 508 which is attached to the base body 501.
  • the light radiation emanates from the lamp 502, runs inside the main body 501, within the optical means 506 and finally exits the objective 507. It is reflected on the object 509, in turn passes through the lens and the optical means and enters the spectral camera 503.
  • the spectral camera picks up a spectrum which is transmitted to the computer unit 504, 505 via a conventional data or video connection 510.
  • a difference spectrum is formed from two recorded at different locations of the object 509 spectra.
  • a wavelength or a wavelength range is selected according to predetermined criteria in the difference spectrum.
  • This selected wavelength or selected wavelength range can then be used for object examination, which can be performed in the same, but also in any other microscope.

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Auswahl wenigstens einer Wellenlänge (320) oder wenigstens eines Wellenlängenbereichs (206) einer zu einer Objektuntersuchung verwendeten elektromagnetischen Strahlung vorgestellt, wobei ein erstes Spektrum an einer ersten Stelle eines ersten Objekts (509) aufgenommen oder berechnet wird, ein zweites Spektrum an einer zweiten Stelle des ersten (509) oder eines zweiten Objekts aufgenommen oder berechnet wird, ein Differenzspektrum aus dem ersten und dem zweiten Spektrum gebildet wird und in dem Differenzspektrum die wenigstens eine Wellenlänge {320} oder der wenigstens eine Wellenlängenbereich (206) nach vorbestimmten Kriterien ausgewählt wird, sowie ein Mikroskop (500) mit Beleuchtungs- (502), Aufnahme- (503) und Analysemitteln (509), wobei die Beleuchtungsmittel ein Objekt (509) beleuchten und die Aufnahmemittel ein erstes Spektrum an einer ersten Stelle eines ersten Objekts aufnehmen, die Aufnahmemittel ein zweites Spektrum an einer zweiten Stelle des ersten oder eines zweiten Objekts aufnehmen, und die Analysemittel ein Differenzspektrum als Differenz des ersten und des zweiten Spektrums bilden. Die vorgestellte Erfindung ermöglicht, eine zur Objektuntersuchung optimal geeignete Wellenlänge auszuwählen.

Description

Verfahren zur Auswahl einer Wellenlänge und Mikroskop
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswahl wenigstens einer Wellenlänge oder wenigstens eines Wellenlängenbereichs einer zu einer Objektuntersuchung verwendeten elektromagnetischen Strahlung, wobei ein erstes Spektrum an einer ersten Stelle eines Objekts aufgenommen wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Mikroskop mit Beleuchtungs-, Aufnahme- und Analysemitteln, wobei die Beleuchtungsmittel ein Objekt beleuchten und die Aufnahmemittel ein erstes Spektrum an einer ersten Stelle des Objekts aufnehmen. Schließlich betrifft die Erfindung ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt zur Umsetzung des Auswahlverfahrens.
Objektuntersuchungen beispielsweise in einem Mikroskop werden herkömmlicherweise mit Licht oder allg. elektromagnetischer Strahlung mit diskreten Wellenlängen, kontinuierlichem, eng- oder breitbandigem Abstrahlspektrum durchgeführt. Dabei ist bekannt, dass die unterschiedlichen Wellenlängen, geometrischen Verhältnisse und anderen optischen Effekten wie z.B. Polarisation und Phasenkontrast in einem kontinuierlichen Spektrum unterschiedlichen Einfluss auf die Abbildungseigenschaften nehmen. Die applikationsspezifische Optimierung der
Abbildungseinstellung eines Mikroskops findet zur Zeit intuitiv und individuell, d.h. vom Anwender abhängig, statt. Je nach Ausbildung und Erfahrung des Anwenders variieren daher die erreichbaren Ergebnisse.
Neben den bekannten mechanischen Möglichkeiten,, wie z.B. Blenden-, Helligkeits-, Fokuseinstellung usw., bietet vor allem die Auswahl der optimalen Beleuchtungswellenlänge eine weitere Möglichkeit zur Optimierung beispielsweise des
Kontrastes. Gerade aber die Beleuchtungswellenlänge kann in weiten Bereichen verändert werden, so dass die optimale Auswahl und Einstellung für den Anwender nicht trivial zu bewerkstelligen ist.
Beispielsweise kann die Beleuchtung mit einer definierten Wellenlänge, mit einem variablen Wellenlängenbereich um eine definierte Wellenlänge oder einem kontinuierlichen Spektrum, bei dem eine definierte Wellenlänge oder ein Wellenlängenbereich ausgeblendet sind, durchgeführt werden.
Bei der herkömmlichen Anwendung versucht nun der Anwender, den für seine Bedürfnisse optimalen Beleuchtungsbereich zu finden. Der Erfolg dieser Vorgehensweise hängt wiederum maßgeblich von der Erfahrung und der Ausbildung des Anwenders ab. In der US 2003/0206650 wird ein erster Schritt zur Automatisierung einer solchen Vorgehensweise beschrieben. Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems vorgestellt, bei dem ein Beleuchtungswellenlängenkontrollparameter bestimmt wird, indem der interessante Bereich mit einem kontinuierlich veränderbaren Licht bestrahlt wird und die Wellenlänge der Bestrahlung so lange verändert wird, bis das Bild des interessanten Bereichs eine adäquate Bildcharakteristik aufweist. Es wird ein iteratives Verfahren offenbart, das daher relativ zeitaufwendig ist. Die Entscheidung, wann die Bildcharakteristik adäquat ist, bleibt dem Anwender überlassen.
Die vorliegende Erfindung hat deshalb die Aufgabe, ein Verfahren bereitzustellen, mittels dessen die Auswahl einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs schnell und weitgehend automatisch durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Auswahl wenigstens einer Wellenlänge oder wenigstens eines Wellenlängenbereichs einer zu einer Objektuntersuchung verwendeten elektromagnetischen Strahlung gelöst, wobei ein erstes Spektrum, d.h. die Abhängigkeit der reflektierten, transmittierten oder emittierten Intensität von der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung, an einer ersten Stelle eines ersten Objekts aufgenommen oder berechnet wird, ein zweites Spektrum an einer zweiten Stelle des ersten oder eines zweiten Objekts aufgenommen oder berechnet wird, ein Differenzspektrum aus dem ersten und dem zweiten Spektrum gebildet wird und in dem Differenzspektrum die wenigstens eine Wellenlänge oder der wenigstens eine Wellenlängenbereich nach vorbestimmten Kriterien ausgewählt wird.
Zur Aufnahme eines Spektrums mit experimentellen Methoden existiert eine Vielzahl bekannter Verfahren im Stand der Technik, auf die nicht näher eingegangen werden soll. Insbesondere durch die fortschreitenden Möglichkeiten der Computersysteme in heutiger Zeit ist es aber nicht notwendig, zur Bestimmung eines Spektrums experimentelle Methoden anzuwenden. Beispielsweise erlaubt auch die Durchführung theoretischer Ξimulationsrechnungen, Spektren zu erhalten, die im Sinne der vorgestellten Erfindung verwendet werden.
Es versteht sich, dass zur Auswahl der Wellenlänge nicht ein DifferenzSpektrum verwendet werden muss, das explizit durch Ausführung einer Subtraktion gebildet ist. Beispielsweise kann die Wellenlänge auch durch Darstellung der Spektren in einer Abbildung und Auswertung der auftretenden Intensitätsunterschiede, oder auf irgendeine andere Weise aus dem Vergleich zweier Spektren ausgewählt werden, ohne den Rahmen der vorgestellten Erfindung zu verlassen. In der nachfolgenden Beschreibung wird im wesentlichen von einer bzw. einem ausgewählten Wellenlänge oder Wellenlängenbereich gesprochen, ohne dass darunter einer Einschränkung der Anzahl zu verstehen ist.
Die Auswahl nach vorbestimmten Kriterien ermöglicht vorteilhafterweise, Ergebnisse zu erhalten, die unabhängig von der Ausbildung oder der Erfahrung des Anwenders und insbesondere reproduzierbar und vergleichbar sind.
Bevorzugterweise beinhalten die Auswahlkriterien des erfindungsgemäßen Verfahrens einen maximalen Betrag im Differenzspektrum. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn ein maximaler Kontrast zwischen der ersten und der zweiten Stelle erreicht werden soll. Dazu sollte im Differenzspektrum die Wellenlänge oder ein Wellenlängenbereich mit dem maximalen Betrag ausgewählt werden.
Die Auswahlkriterien sind immer vom Anwendungs- oder Äpplikationsfall abhängig. Beispielsweise kann es ebenso vorteilhaft sein, einen Bereich mit minimalem Intensitätsfaetrag im Differenzspektrum auszuwählen, wenn ein minimaler Kontrast zwischen der ersten und der zweiten Stelle erwünscht ist, beispielsweise zur Unterdrückung von bei der Beobachtung störenden Stellen. Es versteht sich, dass man ebenso einen Wellenlängenbereich beispielsweise um einen Maximal- oder Minimalwert herum auswählen kann. Auch kann es vorteilhaft sein, eine Wellenlänge bzw. einen Wellenlängenbereich mit einer vorbestimmten Differenz zu einer Wellenlänge mit einem Maximal- oder Minimalwert im Differenzspektrum auszuwählen. Ebenso kann es bevorzugt sein, die optimale Wellenlänge aus einer vorbestimmten Gruppe auszuwählen, beispielsweise wenn eine vorgegebene Anzahl von Ξtrahlungsmitteln mit definierten Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereichen zur Verfügung steht und daraus das optimale Strahlungsmittel gewählt werden soll.
Je nach Änwendungsfall ist es bevorzugt, die erste und zweite Stelle sowie das erste und zweite Objekt bzw. die erste und zweite Probe auszuwählen. Soll beispielsweise eine Probe untersucht werden, die aus unterschiedlichen Materialien besteht, ist es sinnvoll, das erste Spektrum an einer ersten Stelle mit erstem Material und das zweite Spektrum an einer zweiten Stelle mit zweitem Material aufzunehmen. Sollen Defekte auf einer Probe untersucht werden, versteht es sich, dass das erste Spektrum auf einer Stelle mit einem Defekt und das zweite Spektrum auf einer Stelle ohne Defekt aufgenommen werden sollte. Ist eine Eigenschaft von Interesse, die sich auf unterschiedlichen Objekten unterschiedlich gestaltet, sollten die ersten und zweiten Spektren auf unterschiedlichen Objekten aufgenommen werden. Es versteht sich, dass jede beliebige Oberflächen- und/oder Objekteigenschaft untersucht werden kann. Weiterhin soll an dieser Stelle noch einmal ausdrücklich erwähnt werden, dass ein Spektrum, auch in den Beispielen der obigen Abschnitte, in identischer Weise durch eine Berechnung erhalten werden kann.
Bevorzugterweise wird das Objekt zur Untersuchung mit der bzw. dem ausgewählten Wellenlänge oder Wellenlängenbereich beleuchtet. Dies ist z.B. auf einfache Weise durchzuführen, wenn eine breitbandige, insbesondere weiße, Lichtquelle mit verschiedenen Farbfiltern beaufschlagt wird. Daneben können auf ebenso einfache Weise Ξtrahlungsquellen mit diskretem geeignetem Abstrahlspektrum verwendet werden, insbesondere Laser oder Gasentladungslampen.
Ebenso bevorzugt ist es, wenn die bzw. der ausgewählte Wellenlänge oder Wellenlängenbereich zur Untersuchung des Objekts in der vom Objekt ausgehenden elektromagnetischen Strahlung detektiert wird. Dies bietet sich an, wenn keine Möglichkeiten vorhanden sind, die zur Beleuchtung verwendete elektromagnetische Strahlung zu variieren, beispielsweise durch Farbfilter, sondern das Objekt beispielsweise mit breitbandiger, insbesondere weißer Strahlung bestrahlt wird. In diesem Fall kann beispielsweise eine Kamera mit einstellbarem Farbbereich verwendet werden, ebenso einfach kann ein geeigneter Farbfilter in den Ξtrahlengang der vom Objekt ausgehenden Strahlung eingebracht werden.
Enthält das zu untersuchende Objekt Bereiche, von denen eine signifikante Störung in der Beobachtung ausgeht, bietet sich das erfindungsgemäße Verfahren an, um die Wellenlänge der Störung auszuwählen. Es ist bevorzugt, das Objekt zur Untersuchung mit einer anderen bzw. einem anderen als dieser bzw. diesem dann ausgewählten Wellenlänge oder Wellenlängenbereich zu beleuchten oder zu bestrahlen. Dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht auf einfache Art, Störeinflüsse bei der Beobachtung oder Untersuchung zu vermindern.
Ebenso bevorzugt ist es, die ausgewählte Wellenlänge oder den ausgewählten Wellenlängenbereich zur Untersuchung des Objekts in der von dem Objekt ausgehenden elektromagnetischen Strahlung vor der Detektion auszufiltern, also bei der Beobachtung zu ignorieren
Die Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens richten sich nach den Möglichkeiten des zur Verfügung stehenden Untersuchungssystems. Prinzipiell ist es immer möglich, das zu untersuchende Objekt mit der ausgewählten Wellenlänge zu beleuchten bzw. beabsichtigt nicht zu beleuchten, oder die ausgewählte Wellenlänge erst nach der Beleuchtung in der von dem Objekt ausgehenden elektromagnetischen Strahlung zu detektieren bzw. nicht zu detektieren, d.h. zu ignorieren.
Bevorzugt ist eine Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Objektuntersuchung in einem Mikroskop. Das Mikroskop ist eine Standardvorrichtung zur Objektuntersuchung, in der das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache Weise sehr vorteilhaft verwendet werden kann.
Erfindungsgemäß wird ein Mikroskop mit Beleuchtungs-, Aufnahme- und Analysemitteln vorgestellt, wobei die Beleuchtungsmittel ein Objekt beleuchten und die Aufnahmemittel ein erstes Spektrum an einer ersten Stelle eines ersten Objekts aufnehmen, die Aufnahmemittel ein zweites Spektrum an einer zweiten Stelle des ersten oder eines zweiten Objekts aufnehmen und die Analysemittel ein Differenzspektrum als Differenz des ersten und zweiten Spektrums bilden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Mikroskop Auswahlmittel auf, die in dem Differenzspektrum eine Wellenlänge oder einen Wellenlängenbereich nach vorbestimmten Kriterien auswählen. Insbesondere beinhalten die Kriterien alle Kriterien, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dessen Ausführungsformen beschrieben wurden oder noch werden.
Vorteilhafterweise beinhalten die Aufnahmemittel des erfindungsgemäßen Mikroskops eine Ξpektralkamera. Dies ermöglicht die einfache Beleuchtung des Objekts mit einer herkömmlichen Lichtquelle, beispielsweise einer Halogenlampe, da die Spektralkamera in der Lage ist, ein Spektrum aus der vom Objekt ausgehenden elektromagnetischen Strahlung zu bestimmen. Bei der vorteilhaften Verwendung einer Ξpektralkamera kann ein Spektrum durch einen sog. „single-shot" bestimmt werden, also auf sehr schnelle Weise durch eine einzige Aufnahme.
Ebenso von Vorteil ist es, wenn die Analyse- und/oder Auswahlmittel des erfindungsgemäßen Mikroskops eine Rechnereinheit beinhalten. Durch den Einsatz einer Rechnereinheit kann die Analyse der Spektren oder des Differenzspektrums und/oder die Auswahl der Wellenlänge oder des Wellenlängenbereichs beschleunigt und insbesondere vollständig automatisiert werden. Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm enthält Programmcodemittel, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Rechnereinheit, insbesondere den Analyse- und/oder Auswahlmitteln in einem erfindungsgemäßen Mikroskop, ausgeführt wird.
Ein erfindungsgemäßes Computerprσgrammprodukt beinhaltet Programmcodemittel, die auf einen computerlesbaren
Datenträger gespeichert sind, um ein erfindungsgemäßes
Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einen Computer oder auf einer entsprechenden
Rechnereinheit, insbesondere den Analyse- und/oder Auswahlmitteln in einem erfindungsgemäßen Mikroskop, ausgeführt wird. Geeignete Datenträger sind insbesondere
Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze
(Internet, Intranet usw.) ist möglich.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Figurenbeschreibung
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. s zeigt
Figur 1 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 2a ein Diagramm mit drei Spektren, die durch Simulation einer unterschiedlich rauhen Ξiliziumoberflache berechnet wurden;
Figur 2b zwei Diagramme mit je einem Spektrum, die an Siliziumoberflächen mit unterschiedlicher Rauhigkeit aufgenommen wurden;
Figur 2c drei Mikroskopbilder einer Ξiliziumoberflache, die jeweils mit unterschiedlichen Wellenlängen beleuchtet wird; und
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mikroskops in seitlicher Ansicht.
Ausführliche Figurenbeschreibung
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Figur 1 dargestellt. Es wird auf den im folgenden beschriebenen Anwendungsfall Bezug genommen, ohne dass das Verfahren auf diesen Fall beschränkt wäre.
Bei der beispielhaften Anwendung soll ein Wafer, insbesondere eine Ξiliziumscheibe, auf vorhandene Defekte untersucht werden. Deshalb ist es vorteilhaft, einen maximalen Kontrast zwischen defektbehafteten und defektfreien Stellen zu erreichen. Im Schritt 101 werden die Kriterien zur Auswahl der Wellenlänge vorbestimmt. Für die Objektuntersuchung bei maximalem Kontrast wird bestimmt, dass die Wellenlänge mit dem größten Intensitätsbetrag im Differenzspektrum ausgewählt wird.
Im Schritt 102 wird nun ein Spektrum an einer ersten Stelle des Wafers, beispielsweise einer defektfreien Stelle, aufgenommen.
Im Schritt 103 wird ein Spektrum an einer zweiten Stelle des Wafers aufgenommen. Wurde das erste Spektrum an einer defektfreien Stelle aufgenommen, wird das zweite Spektrum an einer defektbehafteten Stelle aufgenommen und umgekehrt.
Im Schritt 104 wird dann das Differenzspektrum des ersten und des zweiten Spektrums bestimmt.
Im Schritt 105 wird in dem Differenzspektrum gemäß den vorbestimmten Kriterien die Wellenlänge mit dem maximalen Betrag ausgewählt.
Im Schritt 106 schließlich wird der Wafer zur Untersuchung mit der in Schritt 105 ausgewählten Wellenlänge bestrahlt.
In Figur 2a sind drei Spektren 203, 204, 205 in einem Diagramm 200 gezeigt, die durch theoretische Simulationsrechnungen gewonnen wurden. Sie zeigen jeweils ein Spektrum, in diesem Fall die Abhängigkeit der reflektierten Intensität von der Wellenlänge. Es wird eine Siliziumscheibe betrachtet, deren Oberfläche unterschiedliche Rauhigkeiten aufweisen kann. Die Oberflächenrauhigkeit korreliert direkt mit der Versetzungsdichte.
Die x-Achse ist mit 201 bezeichnet und entspricht der Wellenlänge λ. Als Einheit sind nm gewählt. Die y-Achse ist mit 202 bezeichnet und entspricht der aufgenommenen Intensität I der reflektierten Strahlung. Die Einheit ist willkürlich gewählt.
Das Diagramm 200 enthält ein erstes Spektrum 203, ein zweites Spektrum 204 und ein drittes Spektrum 205, das dem Ergebnis der Simulation für drei unterschiedliche vorgegebene Versetzungsdichten entspricht.
Die größte Intensitätsdifferenz zwischen den Spektren ist in dem Wellenlängenbereich von etwa lBOnm bis 240nm zu erkennen, der mit 206 bezeichnet ist. Der Wellenlängebereich 206 liegt im DUV- (Deep Ultra Violet) Spektralbereich. Dieser DUV-Spektralbereich wird bei entsprechender Beleuchtungs- bzw. Detektionswahl beispielsweise in einem Mikroskop einen maximalen Kontrast bei der Untersuchung liefern.
In Figur 2b sind zwei Diagramme 300 und 310 gezeigt. Die x- Achsen sind mit 301 und 311 bezeichnet und entsprechen jeweils der Wellenlänge λ, wobei als Einheit nm verwendet wird. Die y-Achsen sind mit 302 und 312 bezeichnet und entsprechen der aufgenommenen Intensität I der reflektierten Strahlung in willkürlichen Einheiten.
Im Diagramm 300 ist ein Spektrum 303 aufgetragen, das an einer ersten Stelle mit relativ geringer Versetzungsdichte auf einem Siliziumwafer aufgenommen wurde. Zur Aufnahme wurde ein spektrales Photometer, auch als Reflektometer bezeichnet, verwendet.
Im Diagramm 301 ist ein Spektrum 313 aufgetragen, das an einer zweiten Stelle mit erhöhter Versetzungsdichte auf einem Siliziumwafer auf identische Weise aufgenommen wurde.
Vorteilhafterweise wird eine Wellenlänge ausgewählt, die einen hohen Kontrast in der Beobachtung liefert. Daher ist eine Wellenlänge auszuwählen, bei der die beiden Spektren 303 und 313 eine möglichst hohe Differenz aufweisen.
Beispielsweise wird eine Wellenlänge 320 ausgewählt. Die Wellenlänge 320 weist einen Wert von 248nm auf. Bei dieser ausgewählten Wellenlänge tritt eine Differenz in der reflektierten Lichtintensität von ca. 14% auf, was einen hohen Kontrast bei der Untersuchung liefert.
Die Figur 2c zeigt drei Abbildungen 400, 401 und 402 einer Ξiliziumoberflache entsprechend den Figuren 2a und 2b. Die Abbildungen sind in einem Mikroskop aufgenommen und zeigen die Oberfläche eines Ξiliziumwafers, die jeweils unterschiedlich beleuchtet ist.
In Abbildung 400 wird zur Beleuchtung weißes Licht mit einem breitbandigen Abstrahlspektrum verwendet. Der Kontrast ist schlecht und die Oberflächenrauhigkeiten sind kaum erkennbar.
In Abbildung 401 wird zur Beleuchtung UV-Licht mit einer Wellenlänge von 365nm verwendet. Eine solche Wellenlänge würde beispielsweise von einem erfahrenen Anwender benutzt werden, der durch intuitives Versuchen diese Wellenlänge ermittelt hat. Der Kontrast ist besser als bei Abbildung 400, die Oberflächenrauhigkeiten sind etwas erkennbar.
In Abbildung 402 wird zur Beleuchtung DDV-Licht mit einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgewählten Wellenlänge von 248nm verwendet (vgl. Figuren 2a und 2b) . Der Kontrast ist hoch und die Oberflächenrauhigkeiten sind gut erkennbar.
In Figur 3 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikroskops in Seitenansicht schematisch dargestellt. Das Mikroskop ist insgesamt mit 500 bezeichnet. Es weist einen Grundkörper 501, als Lampe ausgeführte Beleuchtungsmittel 502, als Spektralkamera ausgeführte Aufnahmend.ttel 503 und als Rechnereinheit ausgeführte Analysemittel 504 und Auswahlmittel 505 auf.
An dem Grundkörper 501 sind weiterhin optische Mittel, wie z.B. Linsen, Blenden, Spiegel, usw. angebracht, die mit 506 bezeichnet sind. Daran schließt sich ein Objektiv 507 an.
Ein zu untersuchendes Objekt 509 ist auf einem Objektträger 508 aufgelegt, der am Grundkörper 501 angebracht ist. Die Lichtstrahlung geht von der Lampe 502 aus, verläuft innerhalb des Grundkörpers 501, innerhalb der optischen Mittel 506 und tritt schließlich aus dem Objektiv 507 aus. Sie wird am Objekt 509 reflektiert, durchläuft wiederum das Objektiv und die optischen Mittel und gelangt in die Spektralkamera 503.
Die Ξpektralkamera nimmt ein Spektrum auf, das über eine herkömmliche Daten- oder Videoverbindung 510 an die Rechnereinheit 504, 505 übertragen wird. In den Analysemitteln der Rechnereinheit 504 wird ein Differenzspektrum aus zwei an unterschiedlichen Stellen des Objekts 509 aufgenommenen Spektren gebildet. In den Auswahlmitteln der Rechnereinheit 505 wird eine Wellenlänge oder ein Wellenlängenbereich - wie oben erläutert - nach vorbestimmten Kriterien in dem Differenzspektrum ausgewählt.
Diese ausgewählte Wellenlänge oder dieser ausgewählte Wellenlängenbereich kann anschließend zur Objektuntersuchung verwendet werden, die in demselben, aber auch in jedem anderen Mikroskop durchgeführt werden kann.
Bezugszeichenliste
101 - 106 Verfahrensschritte
200 Diagramm
201 x-Achse
202 y-Achse
203 erstes Spektrum
204 zweites Spektrum
205 drittes Spektrum
206 ausgewählter Wellenlängenberei
300, 310 Diagramm
301, 311 x-Ächse
302, 312 y-Achse
303 erstes Diagramm
313 zweites Diagramm
320 ausgewählte Wellenlänge
400 erste Abbildung
401 zweite Abbildung
402 dritte Abbildung
500 Mikroskop
501 Grundkörper
502 Lampe
503 Spektralkamera
504 Analysemittel (Rechnereinheit)
505 Auswahlmittel (Rechnereinheit)
506 optische Mittel
507 Objektiv
508 Objektträger
509 Objekt
510 Daten-/Videoverbindung

Claims

E 0783 WOPatentansprüche
1. Verfahren zur Auswahl wenigstens einer Wellenlänge (320) oder wenigstens eines Wellenlängenbereichs (206) einer zu einer Objektuntersuchung verwendeten elektromagnetischen Strahlung, wobei ein erstes Spektrum
(203, 204, 205; 303, 313) an einer ersten Stelle eines ersten Objekts (509) aufgenommen oder berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Spektrum (203, 204, 205; 303, 313) an einer zweiten Stelle des ersten (509) oder eines zweiten Objekts aufgenommen oder berechnet wird, ein Differenzspektrum aus dem ersten und dem zweiten
Spektrum gebildet wird und in dem. Differenzspektrum die wenigstens eine Wellenlänge (320) oder der wenigstens eine Wellenlängenbereich (206) nach vorbestimmten Kriterien ausgewählt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kriterien einen maximalen Betrag im Differenzspektrum beinhalten.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (509) zur Untersuchung mit der bzw. dem wenigstens einen ausgewählten Wellenlänge (320) oder Wellenlängenbereich (206) beleuchtet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bzw. der wenigstens eine ausgewählte Wellenlänge (320) oder Wellenlängenbereich
(206) zur Untersuchung des Objekts (509) in der von dem Objekt ausgehenden elektromagnetischen Strahlung detektiert wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (509) zur Untersuchung mit einer bzw. einem anderen als der bzw. dem wenigstens einen ausgewählten Wellenlänge (320) oder Wellenlängenbereich (206) beleuchtet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bzw. der wenigstens eine ausgewählte Wellenlänge oder Wellenlängenbereich zur Untersuchung des Objekts (509) in der von dem Objekt ausgehenden elektromagnetischen Strahlung vor der Detektion ausgefiltert wird.
7. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Objektuntersuchung in einem Mikroskop (500) .
8. Mikroskop (500) mit Beleuchtungs- (502), Aufnahme- (503) und Analysemitteln (504), wobei die
Beleuchtungsmittel ein Objekt (509) beleuchten und die Aufnahmemittel ein erstes Spektrum (203, 204, 205; 303, 313) an einer ersten Stelle eines ersten Objekts aufnehmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmemittel ein zweites Spektrum (203, 204, 205; 303, 313) an einer zweiten Stelle des ersten oder eines zweiten Objekts aufnehmen, und die Analysemittel ein Differenzspektrum als Differenz des ersten und des zweiten Spektrums bilden.
9. Mikroskop {500) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Auswahlmittel (505), die in dem Differenzspektrum wenigstens eine Wellenlänge (320) oder wenigstens einen Wellenlängenbereich (206) nach vorbestimmten Kriterien auswählen.
10. Mikroskop (500) nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmemittel (503) eine Spektralkamera beinhalten.
11. Mikroskop (500) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse- (504) und/oder
Auswahlmittel (505) eine Rechnereinheit beinhalten.
12. Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Rechnereinheit, insbesondere auf den Analyse- (504) und/oder Auswahlmitteln (505) in einem Mikroskop (500) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ausgeführt wird.
13. Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer oder auf einer entsprechenden Rechnereinheit, insbesondere auf den Analyse- (504) und/oder Auswahlmitteln (505) in einem Mikroskop (500) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ausgeführt wird.
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