DE102015221773A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Charakterisierung eines durch wenigstens einen Lithographieschritt strukturierten Wafers - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Charakterisierung eines durch wenigstens einen Lithographieschritt strukturierten Wafers Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Charakterisierung eines durch wenigstens einen Lithographieschritt strukturierten Wafers. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird wenigstens eine für den strukturierten Wafer charakteristische Kenngröße auf Basis einer Mehrzahl von Messungen der Intensität elektromagnetischer Strahlung nach deren Beugung an dem strukturierten Wafer ermittelt, wobei diese Intensitätsmessungen für wenigstens zwei unterschiedliche Beugungsordnungen durchgeführt werden, wobei für wenigstens zwei Bereiche auf dem Wafer (150, 450, 550, 650, 750, 850, 950) jeweils ein dem jeweiligen Bereich zugeordneter Wert der Kenngröße auf Basis eines Vergleichs der in den Intensitätsmessungen für die wenigstens zwei Beugungsordnungen erhaltenen Messwerte bestimmt wird, und wobei die Intensitätsmessungen zur Bestimmung der Kenngröße für die wenigstens zwei Bereiche auf dem Wafer simultan durchgeführt werden.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Charakterisierung eines durch wenigstens einen Lithographieschritt strukturierten Wafers.
  • Stand der Technik
  • Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD’s, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
  • Hierbei besteht in der Praxis häufig der Bedarf, die relative Position von in unterschiedlichen Lithographieschritten auf dem Wafer erzeugten Strukturen zu kontrollieren, wobei möglichst hohe Genauigkeiten (z.B. in der Größenordnung von 1nm) angestrebt werden. Dies ist z.B. bei der Kontrolle der Überdeckungsgenauigkeit („Overlay“) in sogenannten „Multi-Patterning“-Verfahren der Fall, bei denen die Strukturen auf dem Wafer zur Unterschreitung der Auflösungsgrenze des optischen Systems in mehreren Lithographieschritten erzeugt werden.
  • Bei der Kontrolle der relativen Position von Strukturen bzw. der Überdeckungsgenauigkeit ist es u.a. auch bekannt, Markerbereiche bzw. -strukturen insbesondere in Randbereichen der jeweils hergestellten Waferelemente zu erzeugen, um anhand dieser Markerbereiche bzw. -strukturen eine beugungsbasierte Overlay-Bestimmung in einem scatterometrischen Aufbau durchzuführen. Hierbei tritt jedoch in der Praxis das Problem auf, dass aufgrund der Vielzahl zu vermessender Markerstrukturen die betreffende Overlay-Bestimmung sowie ggf. auch die Bestimmung weiterer relevanter, für den strukturierten Wafer charakteristischer Kenngrößen zeitaufwendig ist, wodurch im Ergebnis der erzielbare Durchsatz des Lithographieverfahrens beeinträchtigt wird.
  • Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf US 2006/0274325 A1 , US 8,339,595 B2 , US 8,670,118 B2 und US 2012/0224176 A1 verwiesen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Charakterisierung eines durch wenigstens einen Lithographieschritt strukturierten Wafers bereitzustellen, welche die Ermittlung von einer oder mehreren für den strukturierten Wafer charakteristischen Kenngrößen, insbesondere der relativen Position von in unterschiedlichen Lithographieschritten erzeugten Strukturen auf dem Wafer, bei möglichst geringer Beeinträchtigung des Durchsatzes der Projektionsbelichtungsanlage ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 bzw. die Vorrichtung gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 19 gelöst.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Charakterisierung eines durch wenigstens einen Lithographieschritt strukturierten Wafers, wobei wenigstens eine für den strukturierten Wafer charakteristische Kenngröße auf Basis einer Mehrzahl von Messungen der Intensität elektromagnetischer Strahlung nach deren Beugung an dem strukturierten Wafer ermittelt wird, werden diese Intensitätsmessungen für wenigstens zwei unterschiedliche Beugungsordnungen durchgeführt, wobei für wenigstens zwei Bereiche auf dem Wafer jeweils ein dem jeweiligen Bereich zugeordneter Wert der Kenngröße auf Basis eines Vergleichs der in den Intensitätsmessungen für die wenigstens zwei Beugungsordnungen erhaltenen Messwerte bestimmt wird, und wobei die Intensitätsmessungen zur Bestimmung der Kenngröße für die wenigstens zwei Bereiche auf dem Wafer simultan durchgeführt werden.
  • Die Erfindung geht zunächst von dem Prinzip aus, über die Durchführung einer beugungsbasierten Messung für wenigstens zwei unterschiedliche Beugungsordnungen auch die Bestimmung der relativen Position von in unterschiedlichen Lithographieschritten erzeugten Strukturen auf dem Wafer zueinander zu ermöglichen, wodurch dem Umstand Rechnung getragen wird, dass eine beugungsbasierte Messung etwa allein in der nullten Beugungsordnung aus Symmetriegründen hierfür nicht ausreichend wäre.
  • Von diesem Prinzip ausgehend liegt der Erfindung nun insbesondere das Konzept zugrunde, eine solche beugungsbasierte Intensitätsmessung nicht nur für einen Bereich auf dem Wafer bzw. zum Erhalt eines einzigen Overlay-Wertes für einen bestimmten Messzeitpunkt bzw. Messschritt durchzuführen, sondern vielmehr simultan mehrere (d.h. wenigstens zwei, grundsätzlich aber beliebig viele) Bereiche auf dem Wafer entsprechend zu vermessen und eine entsprechende Anzahl von Kenngrößen bzw. Overlay-Werten, welche diesen Bereichen jeweils zugeordnet sind, auf einmal zu bestimmen. Bei den besagten Bereichen auf dem Wafer kann es sich sowohl um eigens hierzu vorgesehene (und ansonsten funktionslose) Markerbereiche bzw. -strukturen oder auch um Nutzstrukturen auf dem Wafer handeln.
  • Im Ergebnis wird erfindungsgemäß ein erheblicher Geschwindigkeitsvorteil erzielt, so dass auch eine zur Charakterisierung komplexer Nutzstrukturen erforderliche Vermessung einer Vielzahl von Markerstrukturen bzw. Ermittlung einer Vielzahl von (z.B. Marker-)Strukturen ohne zu große Beeinträchtigung des Durchsatzes der Projektionsbelichtungsanlage ermöglicht wird.
  • Die Erfindung ist nicht auf die alleinige Bestimmung von Overlay-Werten beschränkt, sondern ermöglicht zugleich die Ermittlung weiterer relevanter Parameter wie z.B. Linienbreiten (CD-Wert), Schichtdicken etc.
  • Gemäß einer Ausführungsform werden die Intensitätsmessungen für unterschiedliche Wellenlängen durchgeführt.
  • Gemäß einer Ausführungsform werden die Intensitätsmessungen für unterschiedliche Polarisationszustände der elektromagnetischen Strahlung durchgeführt.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Bestimmung der Kenngröße auf Basis eines Vergleichs von anhand der Intensitätsmessungen für die wenigstens zwei Beugungsordnungen erhaltenen Messwerten mit modellbasiert simulierten Werten. Dieser Vergleich kann insbesondere iterativ durchgeführt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Beugungsordnungen, für welche die Intensitätsmessungen durchgeführt werden, die +1. Beugungsordnung und die –1. Beugungsordnung.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Beugungsordnungen, für welche die Intensitätsmessungen durchgeführt werden, die 0. Beugungsordnung.
  • Gemäß einer Ausführungsform beschreibt die wenigstens eine ermittelte Kenngröße die relative Position von zwei auf dem Wafer erzeugten Strukturen, insbesondere von zwei in unterschiedlichen Lithographieschritten auf dem Wafer erzeugten Strukturen, zueinander.
  • Gemäß einer Ausführungsform beschreibt die wenigstens eine ermittelte Kenngröße die Überdeckungsgenauigkeit (Overlay) von zwei in unterschiedlichen Lithographieschritten erzeugten Strukturen.
  • Gemäß einer Ausführungsform beschreibt die wenigstens eine ermittelte Kenngröße einen CD-Wert.
  • Gemäß einer Ausführungsform trifft die elektromagnetische Strahlung auf den Wafer mit einer maximalen numerischen Apertur von weniger als 0.1, insbesondere weniger als 0.05, weiter insbesondere weniger als 0.01, auf.
  • Gemäß einer Ausführungsform werden die Intensitätsmessungen mit wenigstens einem Detektor durchgeführt, wobei jeder der wenigstens zwei Bereiche auf dem Wafer jeweils einem Bereich auf dem Detektor zugeordnet ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform trifft die elektromagnetische Strahlung auf den Detektor mit einer maximalen numerischen Apertur von weniger als 0.1, insbesondere weniger als 0.05, weiter insbesondere weniger als 0.01, auf.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der wenigstens eine Detektor schwenkbar ausgebildet. Auf diese Weise kann eine Variation der Richtung der jeweils an den Waferstrukturen gebeugten elektromagnetischen Strahlung für unterschiedliche Wellenlängen, unterschiedliche Gitterperioden der jeweiligen Strukturen sowie auch unterschiedliche Beugungsordnungen berücksichtigt werden, indem über eine Schwenkbewegung des Detektors auch das ggf. in diese Richtungen gebeugte Licht aufgefangen werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der wenigstens eine Detektor als Zeilenkamera mit einer linearen Anordnung von Kamerasensoren ausgebildet. Hierbei kann der Wafer jeweils entsprechend gekippt sowie hin- und hergefahren werden. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil der für eine Linie im Vergleich zu einem Feld optisch einfacheren optischen Korrektur, so dass ein vergleichsweise kompakter Aufbau erzielt werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform entsprechen die wenigstens zwei Bereiche auf dem Wafer einer integralen Fläche von wenigstens 1mm2, insbesondere von wenigstens 10mm2, weiter insbesondere von wenigstens 100mm2.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird eine in Abhängigkeit von der Wellenlänge auftretende Variation der Beugungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung durch Verwendung wenigstens eines Gitters im optischen Strahlengang wenigstens teilweise kompensiert.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird die elektromagnetische Strahlung nach deren Beugung an dem strukturierten Wafer durch Verwendung eines Littrowgitters zurückreflektiert. Hierdurch kann z.B. das in die +1. bzw. –1. Beugungsordnung gebeugte Licht jeweils in sich selbst zurückreflektiert werden, wodurch insgesamt hinsichtlich der Detektoranordnung ein kompakterer Aufbau realisiert werden kann.
  • Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Charakterisierung eines durch wenigstens einen Lithographieschritt strukturierten Wafers, wobei wenigstens eine für den strukturierten Wafer charakteristische Kenngröße auf Basis einer Mehrzahl von Messungen der Intensität elektromagnetischer Strahlung nach deren Beugung an dem strukturierten Wafer ermittelbar ist, wobei die Vorrichtung dazu konfiguriert ist, ein Verfahren mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen durchzuführen. Zu Vorteilen sowie vorteilhaften Ausgestaltungen der Vorrichtung wird auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Bezug genommen.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines möglichen Aufbaus einer Messanordnung bzw. Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 2 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des erfindungsgemäß bestimmen Overlay-Wertes;
  • 3a–b schematische Darstellungen zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Berechnung von Overlay-Werten sowie ggf. weiterer Kenngrößen aus den mit der Messanordnung von 1 erhaltenen Intensitätswerten; und
  • 4–9 schematische Darstellungen des möglichen Aufbaus einer Messanordnung bzw. Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in weiteren Ausführungsformen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 1 zeigt zunächst in schematischer Darstellung den möglichen Aufbau einer Messanordnung bzw. Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die Messanordnung von 1 ist als Scatterometer ausgestaltet und weist eine Lichtquelle 101 auf, bei der es sich z.B. um eine breitbandige stimmbare Lichtquelle zur Erzeugung eines Wellenlängenspektrums (beispielsweise im Wellenlängenbereich von 300nm bis 800nm) handeln kann. Das Licht der Lichtquelle 101 trifft über einen (ggf. zur Einstellung von linear polarisiertem Licht unterschiedlicher Polarisationsrichtungen austauschbaren) Polarisator 102, einen Umlenkspiegel 103, eine Linse 104, eine Blende 105 und eine weitere Linse 106 auf einen auf einer Waferebene bzw. Waferstage 140 angeordneten Wafer 150 bzw. die auf diesem Wafer 150 bereits lithographisch erzeugten (und in 1 lediglich schematisch angedeuteten) Strukturen.
  • Nach Beugung an diesen Strukturen gelangt das Licht gemäß 1 in der –1. Beugungsordnung (in 1 links dargestellt) über eine Linse 114, eine Blende 113, eine weitere Linse 112 und einen Analysator 111 auf einen ersten Detektor (Kamera) 110. In der +1. Beugungsordnung (in 1 rechts dargestellt) gelangt das Licht über eine Linse 124, eine Blende 123, eine weitere Linse 122 und einen Analysator 121 auf einen zweiten Detektor (Kamera) 120. Unter Einsatz der stimmbaren Lichtquelle 101 bzw. Polarisatoren 102 kann die Intensitätsmessung mit den Detektoren 110, 120 für eine Vielzahl unterschiedlicher Wellenlängen bzw. Polarisationszustände erfolgen. In weiteren Ausführungsformen können zusätzlich oder alternativ zu der ±1. Beugungsordnung auch andere Beugungsordnungen berücksichtigt werden.
  • Auf Basis der mit den Detektoren 110, 120 jeweils gemessenen Intensitätswerte lässt sich durch Vergleich (insbesondere Differenzbildung) grundsätzlich modellbasiert gemäß den in 3a (für das Beispiel der Overlay-Bestimmung) bzw. 3b (für die Overlay-Bestimmung sowie zusätzliche Bestimmung weiterer Parameter bzw. Kenngrößen) dargestellten Verfahren in für sich bekannter Weise eine Bestimmung bzw. Kontrolle der relativen Position von in unterschiedlichen Lithographieschritten auf dem Wafer 150 erzeugten Strukturen (z.B. hierzu vorgesehenen Markerstrukturen) vornehmen. In 2 sind lediglich schematisch zwei in unterschiedlichen Lithographieschritten auf dem Wafer 150 erzeugte Strukturen, welche in lateraler Richtung (x-Richtung im eingezeichneten Koordinatensystem) einen erfindungsgemäß bestimmbaren Versatz d aufweisen, angedeutet.
  • Für die vorstehend genannte Overlay-Bestimmung werden die für unterschiedliche Kombinationen aus Polarisation, Beugungsordnung und Wellenlänge erhaltenen Messwerte (z.B. 2·2·10 = 40 Messwerte bei Messung für zwei unterschiedliche Polarisationszustände, zwei Beugungsordnungen und zehn unterschiedliche Wellenlängen) gemäß 3a bzw. 3b jeweils an ein durch Lösung der Maxwell-Gleichungen erzeugtes Modell angefittet, wobei z.B. die Methode der kleinsten quadratischen Abweichung angewendet werden kann. Hierbei kann wie in 3b angedeutet gegebenenfalls auch eine Iteration durchgeführt werden.
  • Im Hinblick auf die ggf. große Anzahl der bei Nutzstrukturen zu bestimmenden Kenngrößen können ferner erforderlichenfalls zusätzliche Parameter wie CD bestimmt werden. Ferner ist es auch möglich, bei der Bestimmung des Overlays Werte für bestimmte kritische Parameter miteinzubeziehen, die durch Messung anderer Marker- bzw. Nutzstrukturen erhalten wurden. Dies beruht darauf, dass z.B. der Wert eines Flankenwinkels in einer Struktur stark korreliert mit dem Wert eines Flankenwinkels in einer anderen Struktur ist.
  • Erfindungsgemäß erfolgt nun die vorstehend beschriebene Bestimmung des jeweils einem strukturierten Waferbereich zugeordneten Overlay-Wertes sowie gegebenenfalls weiterer Parameter bzw. Kenngrößen (z.B. CD-Wert) zu jedem Messzeitpunkt bzw. in jedem Messschritt nicht nur für einen einzigen strukturierten Waferbereich, sondern simultan für eine Mehrzahl von Waferbereichen, d.h. zur Ermittlung einer Mehrzahl von Overlay-Werten bzw. weiteren Kenngrößen, wobei jeder dieser Overlay-Werte jeweils einem der Mehrzahl von simultan vermessenden Bereichen zugeordnet ist. Dies wird in der Messanordnung von 1 insbesondere dadurch ermöglicht, dass das Licht sowohl auf den Wafer 150 als auch auf den jeweiligen Detektor 110 bzw. 120 in einem im Wesentlichen kollimierten Strahlengang auftrifft, wobei jeder der vorstehend genannten strukturierten Waferbereiche einem auf den jeweiligen Detektor 110 bzw. 120 abgebildeten (Kamera-)Bereich entspricht.
  • Demzufolge werden erfindungsgemäß in jedem Messschritt bzw. zu jedem Messzeitpunkt nicht nur einzelne Spots (zur Bestimmung jeweils nur eines einzigen Overlay-Wertes) vermessen, sondern es wird ein Feld auf dem betreffenden Detektor (Kamera) 110 bzw. 120 abgebildet. Das erfindungsgemäß abgebildete Feld kann hierbei eine Größe von typischerweise mehreren mm2 aufweisen. Hierbei kann lediglich beispielhaft der simultan aufgenommene Gesamtbereich auf dem Wafer der Größe eines typischen Waferelements bzw. Chips („Die“) entsprechen und einen Wert von z.B. 26mm·33mm besitzen.
  • Die Erfindung ist hinsichtlich der Beschaffenheit der einzelnen, wie vorstehend beschrieben simultan vermessenen Waferbereiche nicht weiter eingeschränkt. So kann es sich bei den auf diesen Waferbereichen vorhandenen Strukturen um unterschiedliche oder auch identische Strukturen, Nutzstrukturen oder ansonsten funktionslose Markerstrukturen handeln. Des Weiteren kann es sich auch um Bereiche ein- und derselben durchgehenden periodischen Struktur handeln, für welche dann somit erfindungsgemäß Overlay-Werte an verschiedenen Orten auf dem Wafer ermittelt werden.
  • 4 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messanordnung, wobei zu 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „300“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind.
  • Die Messanordnung von 4 unterscheidet sich von derjenigen aus 1 lediglich dadurch, dass die den jeweiligen Detektor 410 bzw. 420 sowie die Komponenten 411–414 bzw. 421–424 umfassenden Abschnitte schwenkbar ausgestaltet ist, um eine Variation der Richtung der jeweils an den Waferstrukturen gebeugten elektromagnetischen Strahlung für unterschiedliche Wellenlängen, unterschiedliche Gitterperioden der jeweiligen Strukturen sowie auch unterschiedliche Beugungsordnungen zu berücksichtigen und somit auch das ggf. in diese Richtungen gebeugte Licht aufzufangen.
  • 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Messanordnung, wobei zu 4 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „100“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind.
  • Gemäß 5 wird der vorstehend genannte Effekt der Variation der Beugungsrichtung in Abhängigkeit von der Wellenlänge durch Einsatz jeweils eines (in Transmission betriebenen) Gitters 515 bzw. 525, welches im Strahlengang nach dem Wafer 550 angeordnet ausgestaltet ist, kompensiert (wobei die Gitter 515 und 525 zur Erzielung der gewünschten Kompensationswirkung entsprechend gefertigt sind).
  • 6 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messanordnung, wobei zu 5 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „100“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind.
  • Gemäß 6 wird ein kompakterer Aufbau der Messanordnung dadurch realisiert, dass für die +1. bzw. –1. Beugungsordnung Littrowgitter 616 bzw. 626 (jeweils mit einer zugehörigen, in Lichtausbreitungsrichtung davor angeordneten Blendenanordnung (Shutter) 617 bzw. 627 eingesetzt werden. Hierdurch wird das in die +1. bzw. –1. Beugungsordnung gebeugte Licht jeweils in sich selbst zurückreflektiert, so dass insgesamt hinsichtlich der Detektoranordnung ein kompakterer Aufbau realisiert werden.
  • 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messanordnung, wobei zu 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „600“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind.
  • Die Messanordnung gemäß 7 unterscheidet sich von derjenigen gemäß 1 dadurch, dass die Messanordnung gemäß 7 – zusätzlich zur Erfassung des in die +1. bzw. –1. Beugungsordnung gebeugten Lichtes – auch zur Erfassung des in der nullten Beugungsordnung vom Wafer 750 ausgehenden Lichtes ausgestaltet ist und hierzu ein weiterer Detektor (Kamera) 730 mit in Lichtausbreitungsrichtung davor angeordnetem Analysator 731 vorgesehen ist.
  • 8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Messanordnung, wobei zu 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „700“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind.
  • Gemäß 8 weist die Messanordnung einen im Vergleich etwa zu 1 insofern umgekehrten Aufbau auf, als gemäß 8 zwei „Beleuchtungseinheiten“ mit jeweils einer Lichtquelle 801a bzw. 801b (gefolgt von den übrigen Komponenten 802a–806a bzw. 802b–806b) vorgesehen sind, so dass hier nur ein Detektor (Kamera) 810 mit den entsprechenden Komponenten 811–814 benötigt wird. Dieser Detektor 810 erfasst für das von der ersten Lichtquelle 801a kommende Licht die +1. Beugungsordnung, wohingegen er für von der zweiten Lichtquelle 801b kommendes Licht die –1. Beugungsordnung erfasst (oder umgekehrt). Hierdurch kann zum einen der optische Aufbau vereinfacht werden und zum anderen aufgrund der im Vergleich zum Detektor 810 typischerweise kostengünstigeren Beleuchtungskomponenten ggf. auch ein Kostenvorteil erzielt werden.
  • 9a–b zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung einer Messanordnung, wobei zu 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „800“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind.
  • Gemäß 9a–b erfolgt die erfindungsgemäße Intensitätsmessung unter Verwendung eines eine lineare Sensoranordnung („Linescan-Kamera“ = Zeilenkamera) aufweisenden Detektors 910, wobei hier der Wafer 950 wie in 9b angedeutet entsprechend gekippt sowie hin- und hergefahren wird. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil der für eine Linie im Vergleich zu einem Feld optisch einfacheren optischen Korrektur, so dass auch hier ein vergleichsweise kompakter Aufbau erzielt werden kann.
  • In weiteren Ausführungsformen kann die erfindungsgemäße Messanordnung z.B. ausgehend von 1 oder 4 auch vier statt nur zwei Detektorzweige bzw. -arme aufweisen, um die jeweils ermittelten Overlay-Werte in zwei zueinander senkrechten Richtungen (x- und y-Richtung) zu bestimmen.
  • Die Detektoren 110, 120, ... in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können jeweils einzeln verkippbar ausgestaltet sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann (z.B. ausgehend wiederum von 1) die Messanordnung auch derart ausgestaltet sein, dass die Detektoren 110 bzw. 120 bei Einsatz diskreter Wellenlängen für eine erste Wellenlänge (z.B. 800nm) gerade die +1. bzw. –1. Beugungsordnung auffangen, für eine zweite Wellenlänge (von z.B. 400nm) gerade die +2. bzw. –2. Beugungsordnung und für eine dritte Wellenlänge (von z.B. 200nm) die +3. bzw. –3. Beugungsordnung. Auf diese Weise kann gegebenenfalls die Notwendigkeit einer schwenkbaren Ausführung der jeweiligen Detektorzweige bzw. -arme vermieden werden.
  • Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (19)

  1. Verfahren zur Charakterisierung eines durch wenigstens einen Lithographieschritt strukturierten Wafers, wobei wenigstens eine für den strukturierten Wafer charakteristische Kenngröße auf Basis einer Mehrzahl von Messungen der Intensität elektromagnetischer Strahlung nach deren Beugung an dem strukturierten Wafer ermittelt wird, • wobei diese Intensitätsmessungen für wenigstens zwei unterschiedliche Beugungsordnungen durchgeführt werden; • wobei für wenigstens zwei Bereiche auf dem Wafer (150, 450, 550, 650, 750, 850, 950) jeweils ein dem jeweiligen Bereich zugeordneter Wert der Kenngröße auf Basis eines Vergleichs der in den Intensitätsmessungen für die wenigstens zwei Beugungsordnungen erhaltenen Messwerte bestimmt wird; und • wobei die Intensitätsmessungen zur Bestimmung der Kenngröße für die wenigstens zwei Bereiche auf dem Wafer (150, 450, 550, 650, 750, 850, 950) simultan durchgeführt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Intensitätsmessungen für unterschiedliche Wellenlängen durchgeführt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese Intensitätsmessungen für unterschiedliche Polarisationszustände der elektromagnetischen Strahlung durchgeführt werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Kenngröße auf Basis eines Vergleichs von anhand der Intensitätsmessungen für die wenigstens zwei Beugungsordnungen erhaltenen Messwerten mit modellbasiert simulierten Werten erfolgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Vergleich iterativ durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beugungsordnungen, für welche die Intensitätsmessungen durchgeführt werden, die +1. Beugungsordnung und die –1. Beugungsordnung umfassen.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beugungsordnungen, für welche die Intensitätsmessungen durchgeführt werden, die 0. Beugungsordnung umfassen.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine ermittelte Kenngröße die relative Position von zwei auf dem Wafer erzeugten Strukturen, insbesondere von zwei in unterschiedlichen Lithographieschritten auf dem Wafer (150) erzeugten Strukturen (151, 152), zueinander beschreibt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine ermittelte Kenngröße die Überdeckungsgenauigkeit (Overlay) von zwei in unterschiedlichen Lithographieschritten erzeugten Strukturen beschreibt.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine ermittelte Kenngröße einen CD-Wert beschreibt.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlung auf den Wafer (150, 450, 550, 650, 750, 850, 950) mit einer maximalen numerischen Apertur von weniger als 0.1, insbesondere weniger als 0.05, weiter insbesondere weniger als 0.01, auftrifft.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensitätsmessungen mit wenigstens einem Detektor (110, 120, 410, 420, 510, 520, 610, 710, 720, 730, 810, 910) durchgeführt werden, wobei jeder der wenigstens zwei Bereiche auf dem Wafer (150, 450, 550, 650, 750, 850, 950) jeweils einem Bereich auf dem Detektor (110, 120, 410, 420, 510, 520, 610, 710, 720, 730, 810, 910) zugeordnet ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlung auf den Detektor (110, 120, 410, 420, 510, 520, 610, 710, 720, 730, 810, 910) mit einer maximalen numerischen Apertur von weniger als 0.1, insbesondere weniger als 0.05, weiter insbesondere weniger als 0.01, auftrifft.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Detektor (410, 420) schwenkbar ausgebildet ist.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Detektor (910) als Zeilenkamera mit einer linearen Anordnung von Kamerasensoren ausgebildet ist.
  16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Bereiche auf dem Wafer (150, 450, 550, 650, 750, 850, 950) einer integralen Fläche von wenigstens 1mm2, insbesondere von wenigstens 10mm2, weiter insbesondere von wenigstens 100mm2 entsprechen.
  17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine in Abhängigkeit von der Wellenlänge auftretende Variation der Beugungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung durch Verwendung wenigstens eines Gitters (515, 525) im optischen Strahlengang wenigstens teilweise kompensiert wird.
  18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlung nach deren Beugung an dem strukturierten Wafer durch Verwendung eines Littrowgitters (616, 626) zurückreflektiert wird.
  19. Vorrichtung zur Charakterisierung eines durch wenigstens einen Lithographieschritt strukturierten Wafers, wobei wenigstens eine für den strukturierten Wafer charakteristische Kenngröße auf Basis einer Mehrzahl von Messungen der Intensität elektromagnetischer Strahlung nach deren Beugung an dem strukturierten Wafer ermittelbar ist, wobei die Vorrichtung dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
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