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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Reproduzierbarkeit
einer Koordinaten-Messmaschine
und deren Genauigkeit.
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Ein
Koordinatenmessgerät
zur Vermessung von Strukturen auf Substraten zur Herstellung von Wafern
ist in dem Vortragsmanuskript „pattern-placement
metrology for mask making" von
Frau Dr. Carola Bläsing,
angegeben. Dieser Vortrag wurde gehalten anlässlich der Tagung Semicon,
Education program in Genf am 31. März. 1998. Bezüglich Einzelheiten
zur Funktionsweise und zum Aufbau des Koordinatenmessgeräts sei ausdrücklich auf
genannte Veröffentlichung,
sowie die auf dem Markt erhältlichen
Geräte
(derzeit LMS-IPRO
II und III) verwiesen. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung sollen
die Begriffe „Proben", „Substrat" und der allgemeine Ausdruck „Objekt" gleichbedeutend
verwendet werden. Bei der Produktion von Halbleiterchips, die auf Wafern
angeordnet sind, werden mit immer größerer Packungsdichte die Strukturbreiten
der einzelnen Strukturen immer kleiner. Dementsprechend steigen die
Anforderungen an die Spezifikation von Koordinatenmessgeräten, die
als Mess- und Inspektionssysteme zur Messung der Kanten und der
Position der Strukturen, sowie zur Messung der Strukturbreite eingesetzt
werden.
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In
der o. g. Veröffentlichung
werden die Strukturen mit sog. Messfenstern, bzw. Messfeldern vermessen.
Die Felder werden dabei vom Benutzer der Koordinatenmessmaschi ne
im Koordinatensystem der CCD-Kamera, bzw. des CCD-Chips der Kamera
definiert. Eine nachträgliche
Anpassung an die tatsächlichen
Gegebenheiten während
der Messung findet nicht statt.
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Die
Messfelder (ROI = region of interest), die für die Messung ausgewertet worden
sind, wie bereits erwähnt,
im Koordinatensystem der CCD-Kamera definiert. Die zu messende Struktur
wird mit dem Messtisch der Koordinatenmessmaschine unter dem Objektiv
positioniert und auf den CCD-Chip der Kamera abgebildet. Die Position
von dieser Abbildung, relativ zum Koordinatensystem der CCD-Kamera,
ist aber von der tatsächlichen
Tischposition abhängig.
Aufgrund der endlichen Positioniergenauigkeit des Messtisches kommt
diese Struktur bei jeder Messung an einer etwas anderen Stelle zu
liegen.
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Weist
nun eine Struktur Defekte auf, dies können z. B. Kantenrauhigkeiten
oder Verunreinigungen sein, dann kann es vorkommen, dass je nach
aktueller Position des Messtisches die Störung einmal im Messfeld zu
liegen kommt und ein anderes Mal nicht. Dies führt zu nichtreproduzierbaren
Profilen und die Reproduzierbarkeit der Messung leidet darunter.
Dies hat ebenfalls einen direkten Einfluss auf die Genauigkeit der
Koordinatenmessmaschine. Eine weitere Ursache für die Ungenauigkeit ist, dass die
Kanten der Struktur nicht rechtwinklig zur Messrichtung verlaufen
oder dass die Struktur im Messfenster (ROI Region Of Interest) endet.
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Das
Dokument
DE 101 29
818 A1 offenbart ein Verfahren zum Auslesen eines Detektionschips einer
elektronischen Kamera. Der Detektionschip wird in einem Koordinaten-Messgerät zur Positionsbestimmung
einer Kante einer Struktur auf einem Substrat verwendet. Die
DE 101 29 818 A1 spricht dabei
in keinster Weise die Problematik an, welche der gegenwärtigen Erfindung
zugrunde liegt. Die Positioniergenauigkeit eines Messtisches in
Bezug auf die Genauigkeit der Koordinaten-Messmaschine wird nicht berücksichtigt.
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Die
deutsche Patentschrift
DE
10 2004 012 125 B3 offenbart ein ellipsometrisches Messverfahren
mit ROI-gestützter
Bildkorrektur. Das bildgebende ellipsometrische Messverfahren nimmt
nacheinander eine Mehrzahl von Einzelbildern, jeweils wenigstens
eines Teils des Objekts auf. Zunächst
sei klargestellt, dass ein ellipsometrisches Messverfahren nicht
geeignet ist, um die Position oder die Breite einer Struktur auf
einem Substrat zu es bestimten. Mit dem in der
DE 10 2004 012 125 B3 vorgeschlagenen
Verfahren werden Positions- und Verzerrungsinformationen aus den
Teilbildern, d. h. aus der in ihnen gespeicherten Bildinformation
ermittelt. Die ROI kann zwar grundsätzlich mit dem gesamten Einzelbild übereinstimmen,
günstiger
ist es jedoch, wenn als ROI lediglich gut definierbare, verhältnismäßig kleine
Bildausschnitte gewählt
werden. Als ROI kann z. B. ein Bereich gewählt werden, der einen besonderen
Kontrast zu benachbarten Bildbereichen aufweist. Dieser Bereich
kann dann hinsichtlich Form und Position analysiert werden. Referenzbild
und erstes Einzelbild können
unterschiedlich oder identisch sein. Letzteres ist beispielsweise
der Fall, wenn als Referenzbild das erste Einzelbild einer im Rahmen
einer Messung aufzunehmenden Folge von Einzelbildern verwendet wird.
In einem zweiten Einzelbild wird dann anhand desselben Parameters,
d. h. jedes Kontrasts, dieselbe ROI ermittelt. Diese kann sich jedoch
aufgrund optischer Verzerrungen oder mechanischer Fehlpositionierung
hinsichtlich ihrer Form und/oder Position von der ROI des ersten
Einzelbildes unterscheiden. Letztendlich wird eine Anpassung des
Gesamtbildes durchgeführt,
bis eine Form- und Positionsübereinstimmung
der ROIs in einem ersten und einem zweiten Einzelbild erreicht ist.
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Die
deutsche Patentanmeldung
DE
198 25 829 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung der Lage
eines Strukturelements auf einem Substrat. Über das zu bestimmende Strukturelement
wird ein Messfenster gelegt, das ein Bild von der Struktur aufnimmt,
welches in ein Intensitätsprofil
umgewandelt werden kann. Anhand des Intensitätsprofils kann dann die Lage
einer ersten Kante der Struktur und einer zweiten Kante der Struktur
bestimmt werden. Die Position der Struktur ist letztendlich von
den Positionsdaten des Mess-Koordinatentisches
abhängig. Im
ganzen Dokument
DE
198 25 829 A1 wird jedoch nicht erwähnt, wenn mehrere Bilder von
derselben Struktur mit dem Messfenster aufgenommen werden, dass
es zu Fehlern kommen kann, wenn aufgrund der Positionierungenauigkeit
des Messtisches das Messfenster an einer anderen Stelle der Struktur
zu liegen kommt.
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Die
deutsche Offenlegungsschrift
DE 101 40 174 A1 offenbart einen Koordinaten-Messtisch
und ein Koordinaten-Messgerät.
Die Position des Koordinaten-Messtisches wird interferometrisch
bestimmt und die Position des Koordinaten-Messtisches ist mechanisch über Reibstangen
verstellbar.
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Aufgabe
der gegenwärtigen
Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Genauigkeit und
die Reproduzierbarkeit von Messungen mit einer Koordinatenmessmaschine
erhöht
werden kann.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch ein Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist es von Vorteil, wenn mindestens relativ zu einem Bildfeld einer
Kamera mindestens ein Messfeld definiert wird. Mit dem mindestens
einen Messfeld der Kamera werden mehrere Bilder von mindestens einer
Struktur auf dem Substrat aufgenommen. Dabei wird das Substrat auf
einem in X-Koordinatenrichtung und Y-Koordinatenrichtung verfahrbaren
Messtisch gelegt, dessen Position bei Bildaufnahme mit einem Wegmesssystem
bestimmt wird. Vor der Aufnahme mindestens eines weiteren Bildes
derselben Struktur wird eine Abweichung der Position des verfahrbaren
Messtisches bei der Aufnahme des ersten Bildes und einer Position
des verfahrbaren Messtisches für
die Aufnahme des zweiten Bildes ermittelt. Das Messfeld für die Aufnahme
des mindestens zweiten Bildes und die Auswertung der Aufnahme wird
um den Betrag der Abweichung verschoben.
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Mit
dem in X-Koordinatenrichtung und Y-Koordinatenrichtung verfahrbaren Messtisch
wird die zu messende Struktur unter einem Messobjektiv positioniert,
das von der gerade zu messenden Struktur ein digitales Bild erzeugt.
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Die
Position des Messtisches kann mit einem Wegmesssystem ermittelt
werden, das interferometrisch arbeitet. Ebenso kann die Position
des Messtisches mit einem Glasmaßstab ermittelt werden. Die Messfelder
sind dabei an das Koordinatensystem des Messtisches angebunden.
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Die
Messfelder sind aus einer Matrix von N auf N Pixel aus Bildpunkten
der Kamera aufgebaut. Zwischen den Messwerten, die von den Pixeln
der Messfelder registriert werden, wird eine Interpolation durchgeführt. Die
Interpolation kann linear sein und im zweidimensionalen Fall kann
die Interpolation eine bilineare Interpolation sein. Ebenso kann
die Interpolation eine kubische Interpolation sein und im zweidimensionalen
Fall ist die Interpolation eine bikubische Interpolation. Ebenso
kann die Interpolation eine Spline-Interpolation sein und im zweidimensionalen
Fall ist die Interpolation eine Bispline-Interpolation.
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Das
Messobjektiv kann in Z-Koordinatenrichtung verfahren werden, wobei
mehrere Bilder bei jeweils einer anderen Fokusposition aufgenommen werden.
Die Messfelder werden dabei derart verschoben, dass die Schwankung
der Position des Messtisches bei jedem Bild korrigiert wird. Die
Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist besonders vorteilhaft bei der Messung von Positionen von Strukturen
auf Substraten oder bei der Overlay-Messung oder der Linienbreiten-Messung.
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Im
Folgenden sollen Ausführungsbeispiele der
Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren erläutert werden.
Dabei zeigen:
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1 einen
schematischen Aufbau eines Koordinaten-Messgeräts gemäß dem Stand der Technik;
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2a eine
schematische Darstellung einer Struktur auf dem Substrat, die mit
zwei Messfeldern vermessen wird;
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2b die
Situation, bei der sich der Messtisch auf dem sich das Substrat
befindet, leicht eine andere Position einnimmt, als die in der 2a,
wobei die Struktur nun relativ zu den Messfeldern verschoben ist;
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3a eine
Struktur, die einen Defekt aufweist, wobei das Messfeld derart positioniert
ist, dass der Defekt außerhalb
des Messfelds zu liegen kommt;
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3b hier
ist abermals der Messtisch, auf dem sich das Substrat befindet,
verschoben, so dass die Struktur mit dem Defekt innerhalb des Messfeldes zu
liegen kommt;
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3c eine
Situation, bei der das Messfeld ebenfalls mit verschoben worden
ist, so dass der potentielle Defekt an der Struktur immer außerhalb
des Messfeldes zu liegen kommt;
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4a eine
schematische Darstellung, bei der sich ein Defekt in der Nähe der zu
vermessenden Struktur befindet;
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4b eine
Darstellung, bei der nun der Defekt innerhalb des Messfeldes zu
liegen kommt, welches aufgrund der ungenauen Positionierung des Messtisches
zurückzuführen ist;
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4c hier
wurde das Messfeld ebenfalls um die Abweichung verschoben, die sich
aus der ungenauen Positionierung des Messtisches ergibt;
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5a eine
schematische Darstellung eines Defekts, der sich an der Schalseite
des Messfeldes befindet;
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5b eine
Darstellung bei der aufgrund der ungenauen Positionierung des Messtisches
der Defekt nun im Messfeld zu liegen kommt;
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5c eine
Darstellung bei der das Messfeld um den Betrag der Abweichung der
ungenauen Positionierung des Messtisches verschoben worden ist,
so dass der Defekt außerhalb
des Messfeldes zu liegen kommt;
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6 eine
schematische Darstellung der Verschiebung des Messfeldes aufgrund
der Positioniergenauigkeit des Messtisches;
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7 eine
schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Ablaufdiagramms der Messung; und
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8 eine
schematische Zuordnung des Messfeldes in dem Bildfeld einer Kamera.
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1 zeigt
ein Koordinatenmessgerät 1,
wie es seit längerem
bereits aus dem Stand der Technik für die Vermessung von Strukturen
auf Masken und/oder Wafern bekannt ist. Mit dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel
einer Koordinaten-Messmaschine 1 können Substrate 2 optisch
inspiziert und vermessen werden. Bei dem Substrat 2 handelt
es sich um eine Maske, welche beispielsweise aus Quarzglas besteht
und für
die Herstellung von Halbleitern verwendet wird. Auf der Maske sind
mehrere Strukturen 3 aufgebracht, welche mit dem Koordinaten-Messgerät 1 vermessen
werden können. Das
Koordinatenmessgerät 1 umfasst
zwei Beleuchtungsstrahlengänge 4 und 5,
wobei der Beleuchtungsstrahlengang 4 für den Durchlichtmodus und der
Beleuchtungsstrahlengang 5 für den Auflichtmodus vorgesehen
ist. Für
den Durchlichtmodus ist eine Lichtquelle 6 vorgesehen,
welche das Licht über
einen Spiegel 7 in Richtung eines Kondensors leitet. Das
Licht des Beleuchtungsstrahlengangs 4 tritt durch das Substrat 2 und
wird zumindest größtenteils von
dem Messobjektiv 9 aufgesammelt und auf einen Detektor 10 abgebildet.
Der Detektor 10 besteht aus einem CCD-Chip 11,
der die vom Messobjektiv 9 gesammelten optischen Signale
in elektrische Signale umwandelt. Das vom Messobjektiv gesammelte
Licht wird mittels eines Spiegels auf die Kamera, bzw. den CCD-Chip
gerichtet. Ferner ist im Auflichtstrahlengang 5 ebenfalls
eine Lichtquelle 14 vorgesehen, mit der das Substrat 2,
bzw. die Strukturen 3 beleuchtet werden können. Das
Messobjektiv 9 ist mit einer Fokussiereinrichtung 15 versehen,
die das Messobjektiv 9 in Z-Richtung bewegt. Somit können durch
das Messobjektiv 9 die Strukturen 3 auf dem Substrat
in unterschiedlichen Fokusebenen aufgenommen werden. In gleicher
Weise ist es möglich,
dass der Kondensor 8 in Z-Koordinatenrichtung verschoben
werden kann. Obwohl die obige Beschreibung sich auf einen CCD-Chip
als Detektor bezieht, soll dies nicht als eine Beschränkung der
Erfindung aufgefasst werden. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass
jede Kamera geeignet ist, die vom Objekt ein Digitales Bild erzeugt.
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Der
CCD-Chip 11 des Detektors 10 ist mit einer Computer-Auswerteeinheit 16 verbunden,
mit der die vom CCD-Chip 11 gewonnenen
Daten ausgelesen und entsprechend verrechnet werden können. Ebenso
ist das Computer- und Auswertesystem 16 für die Steuerung
des Messtisches 20 in Y-Koordinatenrichtung
und in X-Koordinatenrichtung vorgesehen.
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Das
Substrat 2 befindet sich auf einem Messtisch 20,
der wie bereits erwähnt
in X-Koordinatenrichtung und in Y-Koordinatenrichtung bewegbar gelagert
ist. Die Bewegung des Messtisches 20 erfolgt über Luftlager 21.
Lediglich schematisch ist ein Laserinterferometersystem 24 angedeutet,
mit welchen über
einen Lichtstrahl 23 die Position des Messtisches 20 interferometrisch
bestimmt werden kann. Der Messtisch ist dabei durch die Luftlager 21 quasi reibungsfrei
auf einem Granitblock 25 positioniert und kann somit in
X-Koordinatenrichtung und in Y-Koordinatenrichtung be wegt werden.
Der Granitblock 25 selbst steht dabei auf schwingungsgedämpft gelagerten
Füßen 26.
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2a zeigt
eine Struktur 3, welche mit einem ersten Messfeld 30 und
einem zweiten Messfeld 31 vermessen wird. Dabei ist das
erste Messfeld 30 in X-Koordinatenrichtung
ausgerichtet. Das zweite Messfeld 31 ist in Y-Koordinatenrichtung
ausgerichtet. Die Messfelder 30 und 31 bilden
eine ROI (region of interest), die für die Messung ausgewertet wird. Gemäß dem Stand
der Technik sind diese Messfelder 30 und 31 im
Koordinatensystem des CCD-Chips 11,
bzw. der Kamera 10 definiert. Die zu messende Struktur 3 wird
mit dem Messtisch 20 unter das Messobjektiv 9 verfahren.
Wie bereits erwähnt,
wird die zu vermessende Struktur 3 mit dem Messobjektiv 9 auf dem
CCD-Chip 11 der Kamera 10 abgebildet. Die Position
von dieser Abbildung, relativ zum Koordinatensystem des CCD-Chips 11,
ist von der tatsächlichen Position
des Messtisches 20 während
der Bildaufnahme abhängig.
Aufgrund der endlichen Positioniergenauigkeit des Messtisches 20 kommt
die zu vermessende Struktur 3 bei jeder Messung an einer etwas
anderen Stelle zu liegen. Diese Problematik ist in 2b dargestellt. 2b zeigt
dabei deutlich, dass das Koordinatensystem des CCD-Chips 11 nicht
mehr zentral innerhalb der zu vermessenden Struktur 3 liegt.
Somit kommen auch die Messfelder 30 und 31 an
einer anderen Stelle der zu vermessenden Struktur 3 zu
liegen. Dies führt
zu der eingangs erwähnten
Problematik, dass aufgrund der ungenauen Positionierung des Messtisches 20 die
Messfelder 30 und 31 an einer anderen Stelle der
Struktur zu liegen kommen, was zu einer ungenauen Messung führen kann.
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3a zeigt
eine Struktur 3, die selbst einen Defekt 41 ausgebildet
hat. Der Defekt 41 zeigt sich als ei ne Rauhigkeit, bzw.
Unregelmäßigkeit
der Kante 42 der Struktur 3. In der in 3a dargestellten
Situation ist das Messfeld 40 so auf der Struktur 3 platziert,
dass der Defekt 41 nicht im Messfeld 40 zu liegen
kommt. In 3b ist die Situation dargestellt,
bei der sich der Messtisch an einer anderen Position befindet. Somit
liegt nun der Defekt 41 innerhalb des Messfeldes 40.
Bei der hier gezeigten Situation würde man zwar das Messfeld 40 so
weit vom Defekt 41 platzieren, dass es innerhalb der Positionstoleranzen des
Messtisches nicht möglich
ist, dass der Defekt in das Messfeld 40 läuft. Dies
ist aber nicht immer möglich.
Insbesondere Kantenrauhigkeiten stellen hier ein Problem dar, da
die Kantenrauhigkeiten an jeder Stelle der Struktur 3 auftreten
können
und somit das Messergebnis innerhalb des Messfeldes 40 verfälschen können. 3c stellt
nun die Situation dar, bei der das Messfeld 40 ebenfalls
verschoben ist. Der Defekt 41 befindet sich nunmehr nicht
innerhalb des Messfeldes 40. Insbesondere werden eventuell
vorhandene Kantenrauhigkeiten immer an der gleichen Stelle der Struktur
abgetastet und haben somit keinen Einfluss auf das Messergebnis.
Dies wird nur dadurch erreicht, da das Messfeld 40 unabhängig von der
Positioniergenauigkeit des Messtisches immer an der gleichen Stelle
auf der Struktur positioniert wird.
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Die 4a bis 4c zeigen
eine ähnliche Situation,
wie sie in den 3a bis 3c dargestellt
sind. So kann sich in der Nähe
der Struktur 3 z. B. ein Defekt 43 befinden. Der
Defekt 43 kann dabei ein Staubpartikel oder ein Kratzer
auf dem Substrat sein. Es kann sich dabei aber auch um reguläre Strukturen
handeln, die sich in unmittelbarer Nähe der Messpositionen befinden.
Ein typisches Beispiel hierzu sind auf den Masken, bzw. Substraten
in der Halbleiterindustrie aufgebrachte Assist-Strukturen (z. B.
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Hammerheads
an den Enden von Linien). Das Problem mit den regulären Strukturen
auf den Masken wird insbesondere in sehr dichten Strukturen auftreten.
Ein Beispiel hierzu sind z. B. Kontaktlöcher. Wie in 4a dargestellt,
ist das Messfeld so in Bezug auf die Struktur 3 platziert,
dass der Defekt 43 sich nicht im Messfeld befindet. Wird
nun, wie in 4b dargestellt, der Tisch an
eine andere Messposition verfahren, kann es vorkommen, dass der Defekt 43 innerhalb
des Messfeldes 40 zu liegen kommt. Dies führt abermals
zu einer Verfälschung des
Messergebnisses hinsichtlich der zu vermessenden Struktur 3.
Wie in 4c dargestellt, wird dieses Problem
dadurch gelöst,
dass das Messfeld 40 in entsprechender Weise verfahren
wird, so dass der Defekt 43 nicht innerhalb des Messfeldes 40 zu
liegen kommt.
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Die 5a bis 5c zeigen
die Situation, bei der Defekte sich an der Schmalseite des Messfeldes 40 befinden
können.
Das Messfeld 40 ist in 5a derart über der
Struktur 3 positioniert, dass der Defekt 45 nicht
im Messfeld 40 liegt. In 5b hingegen
ist der Tisch aufgrund der ungenauen Positionierung an einer anderen
Position, so dass nun das Messfeld 40 auch den Defekt 45 mit
umfasst. In 5c ist nun die Situation dargestellt,
dass das Messfeld 40 in X-Koordinatenrichtung und in Y-Koordinatenrichtung
verschoben wird, so dass der Defekt außerhalb des Messfeldes 40 zu
liegen kommt. Hinzu kommt, dass das Messfeld 40 an der
gleichen Stelle positioniert ist, wie es anfänglich in 5a der Fall
war.
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6 zeigt
eine schematische Darstellung des Prinzips der gegenwärtigen Erfindung.
Mit dem mindestens einem Messfeld der Kamera wird mindestens ein
erstes Bild von mindestens einer Struktur auf dem Substrat aufgenommen.
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Das
Substrat ist dabei auf einen in X-Koordinatenrichtung und Y-Koordinatenrichtung
verfahrbaren Messtisch gelegt, dessen Position bei Bildaufnahme
mit einem Wegmesssystem bestimmt wird. Vor der Aufnahme mindestens
eines weiteren Bildes derselben Struktur wird eine mögliche Abweichung der
Position des verfahrbaren Messtisches bei der Aufnahme des ersten
Bildes und einer Position des verfahrbaren Messtisches bei der Aufnahme
des zweiten Bildes ermittelt. Aufgrund der Abweichung ist im Falle
eines an das Koordinatensystem des Messtisches angebundenen Messfelds,
dieses Messfeld ebenfalls an einer anderen Stelle der Struktur 3 positioniert.
Erreicht der Messtisch bei der zweiten Messung nicht seine ursprüngliche
Position, sondern hat gegenüber
der Zielposition einen Offset Δr → =
(Δx, Δy), dann
wird das Messfeld auf den CCD-Chip der Kamera ebenfalls um den Betrag Δr → verschoben. Die
Abweichung Δr → des
Messtisches von der Sollposition wird in dem Koordinatenmessgerät bestimmt. Diese
Information wird dazu benutzt, die Korrektur der Messfelder zu erreichen.
In 6 ist das Messfeld 40 bei der ersten
Messung um Δr → verschoben und
das Messfeld 40' kommt
an eine andere Position an der Struktur zu liegen. Das Messfeld 40 ist
an das Koordinatensystem der Kamera, bzw. des CCD-Chips der Kamera
angebunden, so dass das Messfeld 40' um den Betrag der Abweichung des Messtisches
verfahren wird, so dass das Messfeld 40, bzw. 40' letztendlich
an der gleichen Position zu liegen kommt, wie bei der ersten Messung
an der zu vermessenden Struktur 3. Bei dem Verschieben
der Messfelder kann es vorkommen, dass das Messfeld zwischen den
Pixeln des CCD-Chips zu liegen kommt. In diesem Fall werden die
Profilwerte aus den Werten des CCD-Chips interpoliert. Wenn das Messfeld
mit der Größe von M×N-Pixel
auf den CCD-Chip definiert wurde, dann werden diese M×N-Pixel
aus den Pixeln des CCD-Chips interpoliert, die in der Nähe des Feldes
liegen. Für
die Interpolation kommen die bekannten mathematischen Verfahren
in Frage. Bei einem zweidimensionalen CCD-Chip kommt z. B. eine
bilineare Interpolation eine bikubische Interpolation oder eine
bispline-Interpolation in Frage. Sollte es sich bei dem CCD-Chip um einen eindimensionalen
Chip handeln, bzw. nur eine Interpolation in einer Dimension in
Frage kommen, so wird eine lineare Interpolation, eine kubische
Interpolation oder eine spline-Interpolation angewendet. Bei dem
Koordinatenmessgerät
ist es von besonderem Vorteil, wenn ein ganzer Bildstapel aufgenommen wird.
Die Aufnahme eines ganzen Bildstapels kann z. B. durch Verstellen
der Fokusposition des Messobjektivs erreicht werden.
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7 zeigt
ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es befindet
sich eine Struktur im Abbildungsstrahlengang des Messobjektivs.
Mit dem Messobjektiv wird nun ein Bild K = 0 der Struktur aufgenommen.
Anschließend
wird der Messtisch an eine andere Zielposition gefahren. Die Zielposition
R des Tisches ergibt sich aus den einzelnen Komponenten in X-Koordinatenrichtung
und in Y-Koordinatenrichtung. Nachdem der Tisch die Zielposition
erreicht hat, wird eine Startposition für den Fokus angefahren. Es
wird ein weiteres Bild aufgenommen und parallel zur Aufnahme des
Bildes wird die Abweichung des Messtisches von der Zielposition
bestimmt. Die Abweichung des Messtisches Δr → ergibt sich aus den einzelnen
Abweichungen der einzelnen Komponenten ΔX in X-Koordinatenrichtung und ΔY in Y-Koordinatenrichtung.
Schließlich
werden die Koordinaten des Messfeldes bestimmt, wobei sich die korrigierten
Daten des Messfeldes zusammensetzen aus den Koordinaten des ursprünglichen Messfeldes
RROI plus und dem Δr →, welches die Abweichung des
Messtisches von der Zielposition darstellt.
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Die
Werte im Messfeld werden nach dem entsprechenden Verfahren interpoliert.
Die interpolierten Werte werden für weitere Berechnungen in einem
Speicher des dem Koordinatenmessgeräts zugeordneten Rechner gespeichert.
Schließlich
erfolgt eine Abfrage, ob alle Bilder aufgenommen worden sind. Ist
dies nicht der Fall, wird mit dem Messobjektiv an die nächste Fokusposition
verfahren und das K plus Einzelbild aufgenommen. Dies wird so lange wiederholt,
bis alle erforderlichen Bilder eines Bildstapels aufgenommen worden
sind. Das erfindungsgemäße Verfahren
kann sowohl für
die 2D-Masken und Wafermetrologie angewendet werden. Dabei ist die
2D-Messung keine Voraussetzung, dies würde auch bei einer 1D-Messung
Vorteile haben. Insbesondere profitieren die Positions- und Overlay-Messung
davon.
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8 zeigt
eine schematische Zuordnung des Messfeldes 30, 31, 40 in
dem Bildfeld 100 einer Kamera. In der hier dargestellten
Ausführungsform sind
zwei Messfelder 31, 40 mit unterschiedlicher Orientierung
im Bildfeld 100 der Kamera definiert.