DE10001239A1 - Messgerät und Verfahren zum Vermessen von Strukturen auf einem Substrat - Google Patents
Messgerät und Verfahren zum Vermessen von Strukturen auf einem SubstratInfo
- Publication number
- DE10001239A1 DE10001239A1 DE10001239A DE10001239A DE10001239A1 DE 10001239 A1 DE10001239 A1 DE 10001239A1 DE 10001239 A DE10001239 A DE 10001239A DE 10001239 A DE10001239 A DE 10001239A DE 10001239 A1 DE10001239 A1 DE 10001239A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- substrate
- measuring device
- optical
- measuring
- support element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q30/00—Auxiliary means serving to assist or improve the scanning probe techniques or apparatus, e.g. display or data processing devices
- G01Q30/02—Non-SPM analysing devices, e.g. SEM [Scanning Electron Microscope], spectrometer or optical microscope
- G01Q30/025—Optical microscopes coupled with SPM
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Es wird ein Messgerät (100) und ein Verfahren zum Vermessen von Strukturen (19) auf einem Substrat (9) beschrieben. Das Messgerät (100) weist ein Tragelement (15) auf, das gegenüber dem Substrat (9) vorgesehen ist. Am Tragelement (15) ist eine nicht-optische Messeinrichtung (23) angebracht, mit welcher eine Vermessung der Strukturen (19) des Substrats (9) unter Umgebungsluftdruck erfolgt. Die nicht-optische Messeinrichtung (23) kann z. B. als ein AFM (24) oder ein Elektronenstrahlobjektiv (40) ausgebildet sein. Ferner kann zusätzlich zu der nicht-optischen Messeinrichtung (23) ein optisches Objektiv (10) vorgesehen sein, das zum schnellen Auffinden und Bestimmen der Grobposition von Strukturen (19) auf dem Substrat (9) dient.
Description
Die Erfindung betrifft ein Messgerät zum Vermessen von Strukturen auf einem
Substrat.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Vermessen von
Strukturen auf einem Substrat, wobei die nicht-optische Messung unter
normalen Luftdruckbedingungen durchgeführt wird.
Die Auflösung bisheriger und zukünftiger rein optischer Messsysteme wird
eine Grenze im 100 nm Bereich erreichen. Für die Genauigkeitsanforderungen
bei Halbleitersubstraten der aktuellen Generation (unter 10 nm) ist eine
Auflösung sehr viel kleiner als die Strukturdimensionen notwendig. Selbst bei
aktuellen photolithographischen Masken, hier haben die Masken bzw.
Substrate eine 5-fache Vergrößerung, stößt die optische Messtechnik an ihre
Grenzen. Das gilt umso mehr für zukünftige Lithographieverfahren, welche
eine 1 zu 1 Abbildung haben können, sowie das Vermessen von Wafern.
Nichtoptische Systeme könnten eine stark verbesserte Auflösung erreichen.
Eine hohe Durchsatzrate und eine benutzerfreundliche Handhabe sind für den
Erfolg der neuen Systeme unbedingt erforderlich.
Ein Messsystem, das ein optisches mit einem nichtoptischen Verfahren
kombiniert, ist in der japanischen Offenlegungsschrift 09/119825 offenbart.
Das Messsystem besteht aus einer großen Vakuumkammer, in der die
Koordinaten der Probe sowohl mit einem optischen Verfahren als auch mit
einem nichtoptischen Verfahren vermessen werden. Mit einem Lichtstrahl und
einem Photodetektor wird die Absolutkoordinate I eines Referenzpunktes auf
der Probe bestimmt, der vom Ursprung um einen bestimmten Betrag entfernt
ist. Die Relativkoordinate L-I, bezogen auf die Absolutkoordinate, wird mittels
eines Elektronenstrahls und einem Detektor für geladene Teilchen bestimmt.
Die Probe wird innerhalb der Vakuumkammer mittels eines Schlittens von der
optischen Messstelle zur Elektronenstrahl-Messstelle verfahren. Ein
Interferometer überwacht und kontrolliert den Verfahrweg innerhalb der
Vakuumkammer. Dieses System hat einen entscheidenden Nachteil: die
gesamte Messung muss im Vakuum durchgeführt werden, wodurch sich für
den Benutzer eine umständliche Handhabung ergibt. Der Durchsatz bei
diesem System ist ebenfalls durch die Vakuumkammer beschränkt.
Ein rein optisches Messgerät zur Bestimmung der Lage von Strukturen auf
einen transparenten Substrat ist in der deutschen Patentanmeldung DE-A-198 19 492.7-52
offenbart. Dabei ist die Lage einer Struktur auf dem Substrat
durch den Abstand einer Kante der Struktur relativ zu einem Bezugspunkt
definiert. Das Messgerät besteht aus einer Auflicht-Beleuchtungseinrichtung,
einer Abbildungseinrichtung und einer Detektoreinrichtung für die
abgebildeten Strukturen und einem senkrecht relativ zur optischen Achse
interferometrisch verschiebbaren Messtisch. Zur Aufnahme des Substrats ist
der Messtisch als offener Rahmen ausgebildet. Unter dem Messtisch ist eine
Beleuchtungseinrichtung vorgesehen, deren optische Achse mit der optischen
Achse der Auflicht-Beleuchtungseinrichtung fluchtet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Messgerät zu schaffen, das
reproduzierbare Messergebnisse von sehr kleinen Strukturen auf einem
Substrat zukünftiger Strukturdimensionen liefert, wobei Benutzerfreundlichkeit
und eine hohe Durchsatzrate gewährleistet sein sollen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Messgerät, das dadurch gekennzeichnet
ist, dass ein Tragelement gegenüber dem Substrat vorgesehen ist, dass eine
nicht-optische Messeinrichtung am Tragelement angebracht ist und
Umgebungsluftdruck zwischen der nicht-optischen Messeinrichtung und dem
Substrat vorherrscht.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das
reproduzierbare Messergebnisse von sehr kleinen Strukturen auf einen
Substrat zukünftiger Strukturdimensionen liefert, wobei Benutzerfreundlichkeit
und eine hohe Durchsatzrate gewährleistet sein sollen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, das die folgenden Schritte
umfasst:
- a) Anfahren der zu vermessenden Struktur (19) unter Umgebungsluftdruck,
- b) Ermitteln einer Grobposition der Struktur (19) auf dem Substrat,
- c) Vermessen der angefahrenen Struktur (19) mit einer nicht-optischen Messeinrichtung (23) unter Umgebungsluftdruck, und
- d) Bestimmen der exakten Position und Ausdehnung der Struktur (19).
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Merkmalen der
Unteransprüche.
Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Messgerätes und der
Verfahrens ist es möglich reproduzierbare Messergebnisse zu liefern. Ein
besonders kostengünstiger und benutzerfreundliche Effekt ergibt sich daraus,
dass die nicht-optische Messung unter Umgebungsluftdruck durchgeführt
wird. Als Umgebungsluftdruck wird der natürlich vorhandene Luftdruck
angesehen, dies betrifft auch den Luftdruck in einer Klimakammer, die
Luftfeuchte und Temperatur, jedoch nicht den Luftdruck, regelt. Besonders
deutlich wird dies, wenn die angefahrene Struktur mit einem Elektronenstrahl,
der mit einem Elektronenstrahlobjektiv generiert wird, vermessen wird. Hier ist
es dann nicht erforderlich, dass das gesamte Messgerät von einer
Vakuumkammer umgeben ist, um die Messung durchführen zu können.
Die nicht-optische Messung kann z. B. mit einem AFM (Atomic Force
Microscope) durchgeführt werden. Der Durchsatz kann mit einem
zusätzlichen optischen Mikroskop, bzw. einem entsprechenden Objektiv,
gesteigert werden. Dabei macht man sich zunutze, dass die Messung mit dem
optischen Mikroskop deutlich schneller erfolgt als mit der nicht-optischen
Messeinrichtung. Dazu wird mit dem Objektiv die Stelle des Substrats
ausgewählt, die man genauer untersuchen bzw. vermessen will. Das AFM
misst dann maximal in dem durch das Objektiv ausgewählten Messfenster.
Eine starre Verbindung, hier in Form des Tragelements, zwischen dem AFM
und dem Objektiv ergibt eine starre Koppelung dieser beiden Bauteile. Ein
Interferometer ermöglicht eine genaue Bestimmung der Position des
Tragelements und somit auch der am Tragelement angeordneten Bauteile. So
kann das AFM in dem optisch gefundenen Messfenster exakt positioniert
werden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Struktur auf dem
Substrat mit einem Objektiv angefahren wird. Die erforderliche Scharfstellung
kann mit einem Autofokussystem erfolgen. Bei dem hier durchgeführten
Messverfahren werden die Kanten von den Strukturen auf dem Substrat
bestimmt. Durch das optische Anfahren der zu messenden Kanten, kann das
Messfenster für das AFM sehr eng um die zu messenden Kanten festgelegt
werden. Der Messtisch oder auch die Trägerplatte wird dann entsprechend
verfahren, damit die zu messende Struktur im Messfenster unter dem AFM zu
liegen kommt. Während der AFM-Messung wird z. B. die Abweichung des
Messtisches von der Sollposition mit einem Interferometer bestimmt.
Ein wichtiges Merkmal für die Positionsmessung auf großen Substraten ist,
wie bereits oben erwähnt, die starre Kopplung zwischen dem Antastsystem
(Objektiv, AFM) und dem Interferometer. Für diesen Aspekt wäre eine
horizontale Bewegung (in der X/Y Ebene) der AFM-Antastspitze eher negativ.
Die Genauigkeit der Messung könnte noch gesteigert werden, wenn die
Spitze des AFM möglichst unbeweglich ist. Hier wird das Substrat zusammen
mit dem Messtisch verfahren und dabei vollflächig mit dem AFM abgetastet.
Ein solches Messverfahren wirkt sich aber dann nachteilig auf die
Durchsatzrate aus.
Ein weiteres nicht-optisches Verfahren könnte mit einem Elektronenstrahl
realisiert werden. Um auch bei der Anwendung eines Elektronenstrahls zu
gewährleisten, dass die Messung nicht im Vakuum durchgeführt werden
muss, wird ein Elektronenstrahlobjektiv verwendet, das durch dessen
mikroskopischen Aufbau im Kleinen eine herkömmliche
elektronenmikroskopische Säule realisiert. Auch hier ist eine vorteilhafte
Kombination mit einem herkömmlichen Objektiv denkbar. Durch das Objektiv
kann das Anfahren an die zu vermessenden Stellen des Substrats
beschleunigt werden. Dies reduziert die Zeit der Einwirkung des
Elektronenstrahls auf das Substrat. Dadurch wird die bereits geringe
Aufladung bei Systemen, die ausschließlich mit Elektronenstrahlobjektiven
arbeiten, weiter reduziert, da ein großer Teil des Messvorgangs (z. B.
Fokussieren, Feinjustage des Messfensters, etc.) optisch ist. Die Vermessung
mit einem Elektronenstrahl kann die Auflösung eines Messsystems im
Vergleich zu einem herkömmlich optischen Messsystem erheblich steigern.
In der Zeichnung sind vier Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Messgerätes schematisch dargestellt und werden anhand der Figuren
nachfolgend beschrieben. Dabei zeigen
Fig. 1 eine erste Ausführungsform des Messgeräts, bei dem das
Substrat im Durchlicht beleuchtet wird und wobei die verfeinerte
Messung mittels eines AFMs durchgeführt wird,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform des Messgeräts, bei dem das
Substrat im Auflicht beleuchtet wird und wobei die verfeinerte
Messung mittels eines AFMs durchgeführt wird,
Fig. 3 eine dritte Ausführungsform des Messgeräts, bei dem das
Substrat im Durchlicht beleuchtet wird und wobei die verfeinerte
Messung mittels eines Elektronenmikroskops durchgeführt
wird, und
Fig. 4 eine vierte Ausführungsform des Messgeräts, bei dem das
Substrat im Auflicht beleuchtet wird und wobei die verfeinerte
Messung mittels eines Elektronenmikroskops durchgeführt
wird.
Das in Fig. 1 dargestellte hochgenaue Messgerät 100 besteht aus einem
Granitblock 2, der auf Füßen 3 schwingungsgedämpft gelagert ist. Ein
Messtisch 4 stützt sich auf Luftlagern 5 auf dem Granitblock 2 ab. Andere
Lager sind ebenfalls verwendbar, die eine gleichmäßige und hochgenaue
Verschiebung gewährleisten können. Der Messtisch 4 ist horizontal in zwei
zueinander senkrechten Richtungen, hier durch zwei Pfeile x und y
angedeutet, in den Richtungen x und y gleitend verschiebbar. Die Antriebe
zur Erzielung der Verschiebung sind hier nicht dargestellt. Auf dem Messtisch
4 ruht ein Spiegelkörper 6. Durch den Spiegelkörper 6 sind senkrecht drei
Bolzen 7 mit abgerundeten Enden spannungsfrei hindurchgeführt, die nach
oben und unten überstehen. Mittels der Bolzen 7 stützt sich der Spiegelkörper
6 auf dem Messtisch 4 ab. Die Bolzen 7 sind so angeordnet, dass sie eine
stabile Drei-Punkt-Auflage des Spiegelkörpers 6 auf dem Messtisch 4
bewirken, hier also zwei Bolzen links und rechts vorne in der Schnittebene,
der dritte Bolzen hinten in der Mitte. Um die Aufstandsfläche optimal klein zu
halten, sind die unteren Enden der Bolzen 7 als Kugelfläche gestaltet. Auf den
oberen Enden der Bolzen 7 liegt eine Aufnahme 8 mit einer rahmenförmigen
Vertiefung auf, in die ein Substrat 9 mit Strukturen 19 aufgelegt ist. Es ist
auch möglich, das Substrat 9 direkt auf die Bolzen 7 aufzulegen. In den
Spiegelkörper 6 sind die beiden Messspiegel 13 mx, 13 my (letzterer ist nicht
dargestellt) für die Positionsbestimmung mittels eines Interferometers 26 in
der x- und der y-Achse des Messtischs 4 integriert. In diesem Beispiel sind sie
direkt auf das Material des Spiegelkörpers 6 aufgedampft. Andere
Möglichkeiten zur Erzielung einer spiegelnden Fläche sind denkbar und dem
Fachmann hinlänglich bekannt. Auf den Messspiegel 13 mx am Spiegelkörper 6
ist ein der x-Achse zugeordneter Interferometer-Messstrahl 14 mx gerichtet, der
zur interferometrischen Bestimmung der x-Position des Messtischs 4 dient. An
der rückwärtigen Außenseite des Spiegelkörpers 6 ist ein (hier nicht
dargestellter) Messspiegel 13 my integriert. Auf diesen ist ein der y-Achse
zugeordneter (ebenfalls nicht dargestellter) Interferometer-Messstrahlengang
14 my gerichtet, der zur interferometrischen Bestimmung der y-Position des
Messtischs 4 dient.
Ein Objektiv 10 das eine optische Achse 11 definiert, ist auf die Oberfläche
des Substrats 9 gerichtet. Unterhalb des Substrats 9 ist auf der optischen
Achse 11 ein Kondensor 12 verschiebbar angeordnet, der bei Bedarf eine
Durchlichtbeleuchtung erzeugt. Um diese Durchlichtbeleuchtung zu
ermöglichen, sind der Granitblock 2, der Messtisch 4, der Spiegelkörper 6 und
die Aufnahme 8 mit rahmenförmigen Öffnungen um die optische Achse 11
ausgestattet. In den Granitblock 2 ist eine Beleuchtungseinrichtung 12
eingesetzt, die aus einem höhenverstellbaren Kondensor 12a und einer
Lichtquelle 12b besteht. Als Lichtquelle 12b kann z. B. auch die Austrittsfläche
eines Lichtleiters vorgesehen sein. Der Kondensors 12 fluchtet mit der
optischen Achse 11 des Objektivs 10. Die Höhenverstellung des Kondensors
12 mit Lichtquelle 12b dient der Anpassung der auf die Struktur 9 zu
richtenden Beleuchtungsstrahlen an unterschiedliche optische Dicken
verschiedener Substrate 8.
Das Objektiv 10 ist auf einem Tragelement 15 angebracht, an dem ein
Referenzspiegel 16 rx für die interferometrische x-Positionsbestimmung des
Messtischs 4 befestigt. Er befindet sich in einem starren Abstand zu der
optischen Achse 11 des Objektivs 10. Auch für die interferometrische
Positionsbestimmung der y-Achse ist ein Referenzspiegel 16 ry, angebracht, der
in dieser Figur nicht dargestellt ist. Ausgehend vom Interferometer 26 ist auf
den Referenzspiegel 16 rx ein Referenzstrahlengang 17 rx für die x-Achse und
auf den Referenzspiegel 16 ry ein Referenzstrahlengang 17 ry für die y-Achse
gerichtet. Auf dem Tragelement 15 ist in der optischen Achse 11 ein
Positionsdetektor 20 vorgesehen. Dieser Positionsdetektor 20 kann in Form
einer CCD-Camera oder eines Helligkeitsdetektors ausgebildet sein.
Weiterhin ist mit dem Tragelement 15 ein Fokuspositionsgeber 22 verbunden,
der die Fokusposition des Objektivs 10 relativ zum Substrat 9 angibt und die
Fokussierung des Objektivs 10 auf die Substratoberfläche kontrolliert und
regelt. An dem Tragelement 15 ist neben dem Objektiv 10 eine nicht-optische
Messeinrichtung 23 angeordnet, die im hier beschriebenen
Ausführungsbeispiel als AFM 24 ausgebildet ist. Das AFM 24 dient zur
Feinvermessung der Strukturen 19 auf der Maskenoberfläche. Mit dem
Objektiv 10 kann man den Durchsatz optimieren, indem man den
Messbereich des AFM-Systems maximal im Ort (durch ein Messfenster) als
auch in der Höhe (durch einen Fokusbereich) einschränkt. Eine
Feinvermessung der gesamten Oberfläche des Substrats 9 wäre mit dem
AFM viel zu zeitaufwendig. Nur mit einer starren Kopplung von
Antastsystemen und den Interferometerspiegeln 13 mx, 13 my, 16 mx und 16 my
lassen sich Positionen exakt messen, und so das AFM 24 exakt in dem
optisch gefundenen Messfenster positionieren.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 2 dargestellt, wird das
Substrat 9 im Auflicht beleuchtet und die verfeinerte Messung ebenfalls
mittels des AFMs 24 durchgeführt. Der Einfachheit halber werden für
identischen Bauteile bei den unterschiedlichen Ausführungsformen gleiche
Bezugszeichen verwendet. Eine Beleuchtungseinheit 28 für die Beleuchtung
des Substrats 9 mit Auflicht ist am Positionsdetektor 20 vorgesehen. Im
Positionsdetektor 20 ist ein halbdurchlässiges optisches Element 30
vorgesehen, mit dem die Beleuchtung durch das Objektiv auf die Oberfläche
des Substrats 9 gerichtet wird.
Fig. 3 zeigt die dritte Ausführungsform der Erfindung, bei dem neben dem
Objektiv 10 ein Elektronenstrahlobjektiv 40 am Tragelement 15 vorgesehen
ist. Elektronenoptische Systeme sind zur Zeit weit entwickelt und mit Hilfe der
Mikrostrukturtechnik fassen sich die Elektronenstrahlobjektive hinreichend
klein fertigen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die nicht-optische
Messeinrichtung 23, wie bereits oben erwähnt, in Form des
Elektronenstrahlobjektivs 40 ausgebildet. Das Elektronenstrahlobjektiv 40
bildet eine besonders vorteilhafte Kombination mit dem Objektiv 10. Eine
Feinvermessung ausschließlich mit dem Elektronenstrahlobjektiv 40 ist
möglich. Bei der Kombination Objektiv 10 mit dem Elektronenstrahlobjektiv 40
werden Aufladungen durch den Elektronenstrahl minimiert, da für einen
möglichst großen Teil des Messvorgangs (wie z. B. Fokussieren, Feinjustage
des Messfeldes, . . .) optische Verfahren verwendet werden.
Fig. 4 zeigt das vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hier ist ebenfalls,
wie bereits in Fig. 2 erläutert, eine Beleuchtungseinheit 28 am
Positionsdetektor 20 vorgesehen. Diese Anordnung dient somit zur
Beleuchtung des Substrats 9 mit Auflicht.
Neben den hier beschriebenen nicht-optischen Messsystemen, wie z. B. AFM
und Elektronenstrahl, finden weitere Messsysteme Anwendung. Eines davon
ist z. B. das Photon Tunnel Mikroskop. Weiter ist zu bemerken, dass alle zur
Anwendung kommenden, nicht-optischen Messsysteme geeignet sind, ein
Substrat 9 unter normalen Luftduckbedingungen zu vermessen. Eine
Umhüllung des gesamten Messgeräts 100 mit einer Kammer zum Evakuieren
ist hier nicht erforderlich.
Bei erfindungsgemäßen Messverfahren kann mit dem Objektiv 10 der
Durchsatz an zu vermessenden Substraten 9 erhöht und auch optimiert
werden. Hierbei wird der Messbereich des AFMs maximal im Ort (durch ein
Messfenster) als auch in der Höhe (durch einen Fokusbereich) einschränkt.
Nur mit einer starren Kopplung der beiden Messsysteme und der
Interferometerspiegel 16 rx und 16 ry lassen sich Positionen exakt messen.
Das AMF wird entsprechend der reinen optischen Messung exakt in dem
optisch gefundenen Messfenster positioniert.
Ein mögliches Ausbildungsbeispiel für ein Messverfahren mit einem AFM ist
im Folgenden erläutert. Das Substrat 9 wird durch das Objektiv 10
angefahren. Das optische System stellt dann auf die zu vermessende Stelle
des Substrats 9 scharf. Optisch werden dann die zu messenden Kanten
lokalisiert. Eine Grobposition der zu messenden Struktur wird dadurch
bestimmt. Um diese Grobposition wird ein Bereich festgelegt, der dann das
Messfenster für das AFM 24 definiert. Das Messfenster ist somit sehr eng um
die Kante definiert. Der Messtisch 4 wird dann entsprechend verfahren, damit
das Messfenster unter dem AFM 24 zu liegen kommt. Nun erfolgt die exakte
Vermessung der Struktur 19 im Messfenster mittels des AFMs 24. Dabei wird
interferometrisch die Abweichung des Messtisches 4 von der Grobposition
bestimmt und damit die exakte Position und Ausdehnung der Struktur
ermittelt. Die Genauigkeit eine Systems mit einem AFM 24 könnte noch weiter
erhöht werden, wenn man von einer möglichst unbeweglichen Spitze des
AFM 24 ausgeht. Dann müsste das Substrat 9 durch Fahren des Messtisches
4 abgetastet werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Messverfahren wird durch die in
Fig. 3 und Fig. 4 dargestellten Messgeräte realisiert. Hierbei ist das AFM 24
aus Fig. 1 bzw. Fig. 2 durch ein Elektronenstrahlobjektiv 40 ersetzt. Die für
das Elektronenstrahlobjektiv 40 notwendige Steuer- und Regelelektronik ist
hier nicht explizit dargestellt, da sie mit der Elektronik für herkömmliche
Raster-Elektronenmikroskope vergleichbar und somit dem Fachmann
hinreichend bekannt ist. Das Messverfahren unter Verwendung eines
Elektronenstrahlobjektivs 40 benötigt nicht unbedingt ein zusätzliches
optischen Antastverfahren durch das Objektiv 10. Das
Elektronenstrahlobjektiv 40 wird über die Oberfläche des Substrats 9
verfahren und dabei werden die Positionen der Kanten der Strukturen 19 und
die entsprechenden Strukturbreiten bestimmt. Die durch den Elektronenstrahl
des Elektronenstrahlobjektivs 40 verursachte Aufladung der Oberfläche des
Substrats 9 ist bereits reduziert, da zum einen das Elektronenstrahlobjektiv 40
mit einer geringen Spannung betrieben wird und zwischen der Oberfläche des
Substrats 9 und dem Elektronenstrahlobjektiv 40 kein Vakuum vorherrscht.
Die dort ionisierten Luftmoleküle transportieren zusätzlich die überschüssige
Ladung ab und sorgen somit für eine weitere Reduzierung der Aufladung des
Substrats 9.
Auch hier ist dennoch eine vorteilhafte Kombination mit einem Objektiv 10
denkbar. Mit dem Objektiv 10 könnte die Oberfläche des Substrats 9
beobachtet und das entsprechende Messfenster für das
Elektronenstrahlobjektiv 40 schnell aufgefunden werden. Die durch den
Elektronenstrahl verursachten Aufladungen könnten somit noch weiter
minimiert werden, indem ein großer Teil des Messvorgangs (z. B. Fokussieren,
Feinjustage des Messfeldes, . . .) mit dem Objektiv 10, also optisch,
durchgeführt wird.
Auch ist hier ebenso wie bei dem AFM der Durchsatzvorteil von Nutzen.
Insbesondere kann durch mehrfaches Abscannen des Substrats 9 und durch
statistische Methoden bei der Auswertung der Scans eine weitere
Verringerung der Messfehler erzielt werden.
Die vorliegende Erfindung ist in Bezug auf Ausführungsbeispiele beschrieben
worden. Es ist jedoch für jeden auf diesem Fachgebiet tätigen Fachmann
offensichtlich, dass Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden
können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüchen zu
verlassen.
2
Granitblock
3
Fuß
4
Messtisch
5
Luftlager
6
Spiegelkörper
7
Bolzen
8
Aufnahme
9
Substrat
10
Objektiv
11
optischen Achse
12
Beleuchtungseinrichtung
12
a Kondensor
12
b Lichtquelle
13
mx
Messspiegel für
x-Richtung
13
my
Messspiegel für
y-Richtung
14
mx
Interferometer-Mess
strahl für x-Position
14
my
Interferometer-Mess
strahl für y-Position
14
Detektor-Einrichtung.
15
Tragelement
16
rx
Referenzspiegel der x-Achse
16
ry
Referenzspiegel der y-Achse
17
rx
Referenzstrahlengang
17
ry
Referenzstrahlengang
19
Strukturen
20
Positionsdetektor
22
Fokuspositionsgeber
23
nicht-optisches Messsystem
24
AFM
26
Interferometer
28
Beleuchtungseinheit
30
optisches Element
40
Elektronenstrahlobjektivs
100
Messgerät
x Pfeil in x-Richtung
y Pfeil in y-Richtung
x Pfeil in x-Richtung
y Pfeil in y-Richtung
Claims (15)
1. Ein Messgerät (100) zum Vermessen von Strukturen (19) auf einem
Substrat (9), dadurch gekennzeichnet,
- a) dass ein Tragelement (15) gegenüber dem Substrat (9) vorgesehen ist,
- b) und dass eine nicht-optische Messeinrichtung (23) am Tragelement (15) angebracht ist,
- c) wobei normale Luftdruckbedingungen zwischen der nicht-optischen Messeinrichtung (23) und dem Substrat (9) vorherrschen.
2. Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die nicht-optische Messeinrichtung (23) ein AFM (24) ist.
3. Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die nicht-optische Messeinrichtung (23) aus einem
Elektronenstrahlobjektiv (24) besteht.
4. Messgerät nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet,
dass zusätzlich zu der nicht-optischen Messeinrichtung (23) ein optisches
Objektiv (10) vorgesehen ist, das zum schnellen Auffinden von Strukturen
(19) auf dem Substrat (9) dient.
5. Messgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
dass an dem Tragelement (15) nebeneinander die nicht-optische
Messeinrichtung (23) und das Objektiv (10) angebracht und dadurch starr
miteinander verbunden sind.
6. Messgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass ein verfahrbarer Messtisch (4) vorgesehen ist, auf den die zu
vermessenden Substrate (9) ablegbar sind, und dass ein Interferometer
(26) vorgesehen ist, das die Sollposition des Messtisches (4) bestimmt.
7. Messgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
dass das Interferometer (26) ebenfalls die Position des Tragelements (15)
bestimmt und kontrolliert.
8. Messgerät nach Anspruch 5, dadurch kennzeichnet,
dass am Tragelement (15) ein Fokuspositionsgeber (22) angebracht ist,
der die Fokusposition des Objektivs (10) relativ zum Substrat (9) angibt
und das Objektiv (10) auf das Substrat (9) fokussiert.
9. Verfahren zum Vermessen von Strukturen (19) auf einem Substrat (9),
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- a) Anfahren der zu vermessenden Struktur (19) unter Umgebungsluftdruck
- b) Ermitteln einer Grobposition der Struktur (19) auf dem Substrat,
- c) Vermessen der angefahrenen Struktur (19) mit einer nicht-optischen Messeinrichtung (23) unter Umgebungsluftdruck, und
- d) Bestimmen der exakten Position und Ausdehnung der Struktur (19).
10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die folgenden
Schritte:
- a) Positionieren des Substrates (9) auf einem in x- und y-Richtung beweglichen Messtisch (4), und
- b) Ermitteln der exakten Position der Struktur (9) aus der durch das Inferterometer ermittelten Position des Messtisches (4) und der Position der nicht-optischen Messeinrichtung (23)
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
dass das Anfahren der zuvermessenden Struktur mittels eines Objektivs
(10) erfolgt.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
dass die nicht-optische Messeinrichtung (23) als AFM (24) ausgebildet ist.
13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
dass die nicht-optische Messeinrichtung (23) als Elektronenstrahlobjektiv
(40) ausgebildet ist.
14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
dass ein Tragelement (15) gegenüber dem Substrat (9) vorgesehen ist,
dass die nicht-optische Messeinrichtung (23) und ein Objektiv (10)
nebeneinander am Tragelement (15) derart angebracht sind, dass die
nicht-optische Messeinrichtung (23) und das Objektiv (10) starr
miteinander verbunden sind.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
dass am Tragelement (15) ein Fokuspositionsgeber (22) angebracht ist,
der die Fokusposition des Objektivs (10) zum Substrat (9) einstellt.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10001239A DE10001239A1 (de) | 2000-01-14 | 2000-01-14 | Messgerät und Verfahren zum Vermessen von Strukturen auf einem Substrat |
EP00126646A EP1116932A3 (de) | 2000-01-14 | 2000-12-05 | Messgerät und Verfahren zun Vermessen von Strukturen auf einem Substrat |
US09/681,096 US6559458B2 (en) | 2000-01-14 | 2001-01-04 | Measuring instrument and method for measuring features on a substrate |
TW090100687A TW466332B (en) | 2000-01-14 | 2001-01-12 | Measuring instrument and method for measuring features on an substrate |
JP2001004574A JP2001241940A (ja) | 2000-01-14 | 2001-01-12 | 基板上の特徴を測定するための測定装置及び測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10001239A DE10001239A1 (de) | 2000-01-14 | 2000-01-14 | Messgerät und Verfahren zum Vermessen von Strukturen auf einem Substrat |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10001239A1 true DE10001239A1 (de) | 2001-07-26 |
Family
ID=7627445
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10001239A Ceased DE10001239A1 (de) | 2000-01-14 | 2000-01-14 | Messgerät und Verfahren zum Vermessen von Strukturen auf einem Substrat |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10001239A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004026357A1 (de) * | 2004-05-26 | 2005-12-22 | Werth Messtechnik Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Messen eines Objektes |
DE102007021809A1 (de) | 2007-04-20 | 2008-10-23 | Werth Messtechnik Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum dimensionellen Messen mit Koordinatenmessgeräten |
EP2282165A2 (de) | 2004-05-26 | 2011-02-09 | Werth Messtechnik GmbH | Koordinatenmessgerät und Verfahren zum Messen eines Objektes |
-
2000
- 2000-01-14 DE DE10001239A patent/DE10001239A1/de not_active Ceased
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004026357A1 (de) * | 2004-05-26 | 2005-12-22 | Werth Messtechnik Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Messen eines Objektes |
EP2282165A2 (de) | 2004-05-26 | 2011-02-09 | Werth Messtechnik GmbH | Koordinatenmessgerät und Verfahren zum Messen eines Objektes |
US8804905B2 (en) | 2004-05-26 | 2014-08-12 | Werth Messtechnik Gmbh | Coordinate measuring apparatus and method for measuring an object |
DE102004026357B4 (de) | 2004-05-26 | 2022-11-17 | Werth Messtechnik Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Messen eines Objektes |
DE102007021809A1 (de) | 2007-04-20 | 2008-10-23 | Werth Messtechnik Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum dimensionellen Messen mit Koordinatenmessgeräten |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1116932A2 (de) | Messgerät und Verfahren zun Vermessen von Strukturen auf einem Substrat | |
DE69226554T2 (de) | Mikroskop bestehend aus Rastertunnelmikroskop kombiniert mit optischem Mikroskop | |
EP1618426A1 (de) | Verfahren und anordnung zur bestimmung der fokusposition bei der abbildung einer probe | |
DE19819492A1 (de) | Meßgerät zur Vermessung von Strukturen auf einem transparenten Substrat | |
DE10257766A1 (de) | Verfahren zur Einstellung einer gewünschten optischen Eigenschaft eines Projektionsobjektivs sowie mikrolithografische Projektionsbelichtungsanlage | |
DE102008007449A1 (de) | Beleuchtungsoptik zur Beleuchtung eines Objektfeldes einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie | |
DE10253717B4 (de) | Vorrichtung zum Kontaktieren für den Test mindestens eines Testobjekts, Testsystem und Verfahren zum Testen von Testobjekten | |
EP3204825B1 (de) | Optisches system zur lithografischen strukturerzeugung | |
EP1287398A1 (de) | Mikroskop mit autofokussiereinrichtung | |
DE69128207T2 (de) | Belichtungsanordnung mittels Synchrotronstrahlung | |
DE102007000981B4 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Vermessen von Strukturen auf einer Maske und zur Berechnung der aus den Strukturen resultierenden Strukturen in einem Photoresist | |
DE102009009062B4 (de) | Verfahren zum Anordnen eines optischen Moduls in einer Messvorrichtung sowie Messvorrichtung | |
DE102016204535A1 (de) | Messmikroskop zur Vermessung von Masken für lithographische Verfahren sowie Messverfahren und Kalibrierverfahren hierfür | |
DE10031719A1 (de) | Beleuchtungseinrichtung und Koordinaten-Meßgerät mit einer Beleuchtungseinrichtung | |
DE4408523C2 (de) | Vorrichtung mit geladenem Teilchenstrahl | |
DE102012212194A1 (de) | Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage und Verfahren zur Veränderung einer optischen Wellenfront in einem katoptrischen Objektiv einer solchen Anlage | |
DE10001239A1 (de) | Messgerät und Verfahren zum Vermessen von Strukturen auf einem Substrat | |
AT413305B (de) | Verfahren und vorrichtung zum ausrichten eines justier-mikroskops mittels verspiegelter justiermaske | |
DE19754867B4 (de) | Spaltabtast-Projektionsbelichtungsgerät und Halbleitereinrichtung | |
DE102018212400A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen des Erwärmungszustandes eines optischen Elements in einem optischen System für die Mikrolithographie | |
WO2018046350A1 (de) | Optisches system, insbesondere lithographieanlage, sowie verfahren | |
DE102020210886A1 (de) | Messanordnung und Messverfahren zur Ermittlung der Position und/oder der Orientierung eines optischen Elements sowie Projektionsbelichtungsanlage | |
EP1179748B1 (de) | Kombination von abtastenden und abbildenden Methoden bei der Überprüfung von Photomasken | |
DE10335982A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Überprüfung der Abbildungseigenschaften von Fotomasken | |
DE102021201016A1 (de) | Verfahren zur Kalibrierung eines Moduls einer Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: LEICA MICROSYSTEMS SEMICONDUCTOR GMBH, 35578 WETZL |
|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: LEICA MICROSYSTEMS WETZLAR GMBH, 35578 WETZLAR, DE |
|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: LEICA MICROSYSTEMS SEMICONDUCTOR GMBH, 35578 WETZL |
|
8131 | Rejection |