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    • 专利摘要:
    DieErfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von Defekten (6)in einer auf einem Träger(16) ausgebildeten regelmäßigen Struktur(1). Erfindungsgemäß wird dieStruktur (1) mit einer elektromagnetischen Strahlung mit einer erstenPolarisation bestrahlt, bei welcher eine Eindringtiefe der Strahlungwenigstens einer Höheder Struktur (1) entspricht, danach ein erstes Intensitätssignalder an einem vorgegebenen Bereich der Struktur (1) reflektiertenund/oder gestreuten Strahlung aufgenommen, anschließend dieStruktur (1) mit der elektromagnetischen Strahlung mit einer zweitenPolarisation bestrahlt, bei welcher die Eindringtiefe der Strahlungwesentlich geringer ist als die Höhe der Struktur (1), und ein zweitesIntensitätssignalder an dem vorgegebenen Bereich der Struktur (1) reflektierten und/odergestreuten Strahlung aufgenommen. Durch nachfolgendes Bilden einesDifferenzsignals zwischen dem aufgenommenen ersten und zweiten Intensitätssignalwird der Einfluss von Strukturvariationen (4) der Oberfläche unterdrückt. DasDifferenzsignal wird abschließendmit einem Referenz-Differenzsignal verglichen, um Defekte (6) inder auf dem Träger (16)ausgebildeten regelmäßigen Struktur(1) zu ermitteln. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung(10; 11; 12) zum Durchführendes Verfahrens.
    公开号:DE102004001411A1
    申请号:DE200410001411
    申请日:2004-01-09
    公开日:2005-08-04
    发明作者:Ulrich Dr. Mantz
    申请人:Infineon Technologies AG；
    IPC主号:G01N21-21
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtungzum Bestimmen von Defekten in einer auf einem Träger ausgebildeten regelmäßigen Struktur.
    [0002] MikroelektronischeHalbleiter-Bauelemente dominieren heutzutage einen Großteil derElektronik. Diese Bauelemente bestehen aus einer komplexen Anordnungelektronischer Strukturen, die auf einem als Chip bezeichneten Halbleitersubstratmiteinander verschaltet sind. Die Herstellung von Chips auf einer Halbleiterscheibe,im folgenden als Halbleiterwafer bezeichnet, ist gekennzeichnetdurch eine komplizierte Aufeinanderfolge von unterschiedlichen Prozessschritten.
    [0003] ImZuge einer in der Halbleiterindustrie geforderten stetigen Verkleinerungder Strukturdimensionen steigen die Anforderungen an die Genauigkeit unddie Zuverlässigkeitder eingesetzten Herstellungsprozesse. Gleichzeitig werden höchste Ansprüche an exakteKontrollverfahren zum Überwachen derHerstellungsprozesse angelegt. Dies gilt in besonderem Maße für Verfahrenzum Bestimmen von kritischen Defekten in regelmäßigen Strukturen wie beispielsweisePartikeln oder auch Rückständen zwischenStrukturelementen aufgrund einer ungenügenden Ätzung, welche die Funktionsfähigkeiteines Chips beeinträchtigenkönnen.
    [0004] ZurCharakterisierung einer auf einem Halbleiterwafer ausgebildetenregelmäßigen Strukturhinsichtlich kritischer Defekte oder Defektdichten sind unterschiedlicheoptische Verfahren bzw. Messvorrichtungen bekannt.
    [0005] Beider sogenannten „brightfield inspection" wirddie zu untersuchende Struktur mit elektromagnetischer Strahlung,zu meist unpolarisiertes Weißlicht,bestrahlt und die Intensitätder von aneinander grenzenden Bereichen der Struktur spiegelnd reflektiertenStrahlung aufgenommen. Das Aufnehmen erfolgt in der Regel mit Hilfeeines CCD-Sensors bzw. einer CCD-Kamera („charge coupled device"), bei welcher eineVielzahl von nebeneinander in einem „array" angeordneten lichtempfindlichen Bildelementen(Pixel) jeweils die auftreffende Strahlung erfassen und als elektrischeLadung speichern.
    [0006] DaStreueffekte in Bereichen der Struktur mit Kanten und Grenzflächen verringerteIntensitätender reflektierten Strahlung hervorrufen, lassen sich auf diese Weisekontrastreiche Bilder von der Struktur und auch den kritischen Defektenin der Struktur aufzeichnen. Zur Identifizierung der Defekte werdenan äquivalentenAbschnitten der Struktur aufgenommene Bilder miteinander verglichen.Möglichist auch der Vergleich zwischen Bildern von äquivalenten Abschnitten identischerChips eines Halbleiterwafers.
    [0007] ImUnterschied zur bright field inspection werden bei der sogenannten „dark fieldinspection" dieIntensitätssignaleder von aneinander grenzenden Bereichen einer Struktur diffus reflektiertenbzw. gestreuten Strahlung aufgenommen. Auch auf diese Weise lassensich kontrastreiche Bilder einer Struktur erstellen, welche zurDefektidentifizierung herangezogen werden.
    [0008] EingroßerNachteil der bekannten optischen Verfahren besteht jedoch darin,dass mit der Verkleinerung der Strukturen auch die Dimensionen derkritischen Defekte kleiner werden und in die Größenordnung von lokal unterschiedlichverteilten Strukturvariationen wie beispielsweise Körnern oderRauhigkeiten von Kanten gelangen können. Infolgedessen werdenbei dem Vergleich der aus den Intensitätssignalen zusammengesetztenBilder von äquivalenten Strukturabschnittendie im Wesentlichen auf den Oberflächen der Strukturen vorliegendenStrukturvariationen fälschlicherweiseals kritische Defekte identifi ziert. Die von den StrukturvariationenherrührendenIntensitätssignaleverursachen demnach ein störendes „Hintergrundrauschen", welches den Signalenvon relevanten Defekten überlagertist, wodurch ein zuverlässigesund genaues Auffinden der Defekte in einer Struktur eingeschränkt odersogar verhindert wird.
    [0009] DiesesProblem tritt insbesondere bei den sogenannten „high aspect ratio" Strukturen zu Tage, welcheein Verhältnisvon einer Strukturhöheoder -tiefe zu einer Strukturbreite größer als 4 : 1 aufweisen. Dabei einer solchen Struktur ein Großteil der einfallenden Strahlungbereits an der Oberflächereflektiert bzw. gestreut wird, werden die „wenigen" Intensitätssignale, welche von Reflexionenbzw. Streuungen an relevanten Defekten am „Boden" bzw. im unteren Teilbereich der Strukturherrühren,fast gänzlichdurch Intensitätssignaleder Oberflächeund damit durch Signale von Strukturvariationen überlagert. Demzufolge ist dasBestimmen von kritischen Defekten in Strukturen mit einem hohenAspektverhältnis mitHilfe der bekannten optischen Verfahren nur bedingt möglich.
    [0010] DieAufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertesVerfahren bzw. eine verbesserte Vorrichtung bereitzustellen, mittelsderer sich kritische Defekte in einer auf einem Träger ausgebildetenregelmäßigen Struktur,welche insbesondere ein hohes Aspektverhältnis aufweist, mit einer hohenZuverlässigkeitund Genauigkeit bestimmen lassen.
    [0011] DieseAufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtunggemäß Anspruch13 gelöst.Weitere vorteilhafte Ausführungsformensind in den abhängigenAnsprüchenangegeben.
    [0012] Erfindungsgemäß wird einVerfahren zum Bestimmen von Defekten in einer auf einem Träger ausgebildetenregelmäßigen Strukturvorgeschlagen, bei welchem in einem ersten Verfahrensschritt die Strukturmit einer elektromagnetischen Strahlung mit ei ner ersten Polarisationbestrahlt wird, bei welcher eine Eindringtiefe der Strahlung wenigstenseiner Höheder Struktur entspricht und in einem anschließenden Verfahrensschritt einerstes Intensitätssignal deran einem vorgegebenen Bereich der Struktur reflektierten und/dergestreuten Strahlung aufgenommen wird. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wirddie Struktur mit der elektromagnetischen Strahlung mit einer zweitenPolarisation bestrahlt, bei welcher die Eindringtiefe der Strahlungwesentlich geringer ist als die Höhe der Struktur und in einemweiteren Verfahrensschritt ein zweites Intensitätssignal der an dem vorgegebenenBereich der Struktur reflektierten und/oder gestreuten Strahlungaufgenommen. In einem darauffolgenden Verfahrensschritt wird einDifferenzsignal zwischen dem aufgenommenen ersten und zweiten Intensitätssignalgebildet, welches in einem anschließenden Verfahrensschritt miteinem Referenz-Differenzsignal verglichen wird, um Defekte in derauf dem Trägerausgebildeten regelmäßigen Strukturzu ermitteln.
    [0013] Beidiesem Verfahren wird ausgenutzt, dass die elektromagnetische Strahlungmit der ersten Polarisation sowohl an der Oberfläche als auch am „Boden" bzw. im unterenTeilbereich der Struktur eine Reflexion bzw. Streuung erfährt, wohingegendie Strahlung mit der zweiten Polarisation lediglich an der Oberfläche reflektiertbzw. gestreut wird. In Folge dessen kann das erste Intensitätssignalsowohl auf Reflexionen bzw. Streuungen der Strahlung an einem kritischenDefekt in der Struktur als auch an einer Strukturvariation der Oberfläche beruhen,währenddas zweite Intensitätssignalnur von Reflexionen bzw. Streuungen der Strahlung an der Strukturvariationbeeinflusst wird. Durch Bilden des Differenzsignals zwischen denbeiden aufgenommenen Intensitätssignalenwird folglich der Einfluss einer Strukturvariation der Oberfläche unterdrückt bzw.ausgeblendet, was sich insbesondere bei Strukturen mit einem hohenAspektverhältnisals günstigerweist. Infolgedessen kann anhand des Vergleichens des Differenzsignalsmit einem Referenz-Differenzsignal, welches beispielsweise über diean einem defektfreien Bereich reflektierte bzw. gestreute Strahlungermittelt wird, ein Defekt in der Struktur mit einer hohen Zuverlässigkeitund Genauigkeit bestimmt werden.
    [0014] Ineiner bevorzugten Ausführungsformwird das Referenz-Differenzsignalzwischen zwei aufgenommenen Intensitätssignalen der an einem äquivalentendefektfreien Bereich der Struktur reflektierten und/oder gestreutenStrahlung, welche mit entsprechenden Polarisationen eingestrahltwird, gebildet.
    [0015] Gemäß einerhierzu alternativen Ausführungsformwird das Referenz-Differenzsignal zwischen zwei aufgenommenen Intensitätssignalender an einem defektfreien Bereich einer äquivalenten auf dem Träger ausgebildetenStruktur reflektierten und/oder gestreuten Strahlung, welche mitentsprechenden Polarisationen eingestrahlt wird, gebildet.
    [0016] Ineiner besonders bevorzugten Ausführungsformwerden die Differenzsignale der reflektierten und/oder gestreutenStrahlung eines aus mehreren aneinander grenzenden Bereichen derStruktur zusammengesetzten Abschnitts mit Referenz-Differenzsignaleneines entsprechenden Abschnitts verglichen. Hierdurch kann der Vergleichanhand von aus den Differenz- undReferenz-Differenzsignalen zusammengesetzten Bildern der Abschnitteder Struktur(en) erfolgen. Aufgrund der Differenzbildung geben dieseBilder kaum bzw. keine Details von Strukturvariationen der Oberfläche wieder,so dass eine störendeDefektidentifizierung von Strukturvariationen aufgrund unterschiedlicherVerteilungen in den betreffenden Abschnitten unterdrückt wirdund vorwiegend relevante kritische Defekte identifiziert werden.Darüberhinaus ist es von Vorteil, dass die Strahlung mit der ersten Polarisationeine Eindringtiefe aufweist, welche wenigstens einer Höhe der Struktur(en)entspricht, wodurch die Bilder gegebenenfalls auch Strukturelementevon einer unterhalb der betreffenden Struktur(en) angeordneten Struktur wiedergeben,welche als zusätzliche „Jus tiermarken" zum exakten Vergleichender Bilder der betreffenden Abschnitte herangezogen werden können.
    [0017] Ineiner fürdie Praxis relevanten Ausführungsformwerden die unterschiedlichen Eindringtiefen der Strahlung in derStruktur dadurch eingestellt, dass die erste Polarisation im Wesentlichensenkrecht und die zweite Polarisation im Wesentlichen parallel zueiner Vorzugsrichtung der Struktur orientiert ist.
    [0018] Daserfindungsgemäße Verfahrenwird vorzugsweise zum Bestimmen von Defekten in einer aus Metallbestehenden Struktur verwendet, da bei derartigen Strukturen dieAbhängigkeitder Eindringtiefe der Strahlung von deren Polarisation besonders deutlichausgeprägtist.
    [0019] Diesgilt insbesondere auch füreine Linienstruktur, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren ferner bevorzugtzum Bestimmen von Defekten zwischen Linien einer regelmäßigen Linienstruktur verwendetwird.
    [0020] Erfindungsgemäß wird weiterhineine Vorrichtung zum Durchführendes Verfahrens vorgeschlagen, welche eine Strahlungsquelle zum Aussendender elektromagnetischen Strahlung, einen Polarisator zum Polarisierender Strahlung, eine Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen der Intensitätssignaleder reflektierten und/oder gestreuten Strahlung, eine Halteeinrichtungzum Halten des Trägers undeine Auswerteeinrichtung zum Bilden des Differenzsignals und Vergleichendes Differenzsignals mit dem Referenz-Differenzsignal aufweist.
    [0021] DieErfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    [0022] 1 einAblaufdiagramm einer ersten Ausführungsformeines erfindungsgemäßen Verfahrens,
    [0023] 2a–2g schematischeperspektivische Darstellungen einer Linienstruktur mit Defekt undeiner äquivalentenLinienstruktur ohne Defekt zur Veranschaulichung des in 1 dargestellten Verfahrens,
    [0024] 3 eineerste Ausführungsformeiner erfindungsgemäßen Messvorrichtung,
    [0025] 4 einAblaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
    [0026] 5 einezweite Ausführungsformeiner erfindungsgemäßen Messvorrichtung,und
    [0027] 6 einedritte Ausführungsformeiner erfindungsgemäßen Messvorrichtung.
    [0028] 1 zeigtein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,welches zum Bestimmen von Defekten in einer auf einem Halbleiterwaferausgebildeten regelmäßigen Strukturgeeignet ist. Hierbei wird die Struktur in einem ersten Verfahrensschritt 21 miteiner elektromagnetischen Strahlung mit einer ersten Polarisation bestrahlt,welche senkrecht zu einer Vorzugsrichtung der Struktur orientiertist. Anschließendwerden in einem Verfahrensschritt 22 erste Intensitätssignaleder in einem vorgegebenen Abschnitt der Struktur an aneinander grenzendenBereichen (spiegelnd) reflektierten Strahlung aufgenommen.
    [0029] Dadie Polarisation der Strahlung senkrecht zu der Vorzugsrichtungder Struktur orientiert ist, weist die Strahlung eine relativ hoheEindringtiefe in der Struktur auf, welche wenigstens einer Höhe der Strukturentspricht. Dies hat zur Folge, dass die aufgenommenen ersten Intensitätssignalesowohl auf Reflexionen der Strahlung an der Oberfläche, als auchauf Reflexionen im unteren Teilbereich oder „Boden" der Struktur beruhen. Die aufgenommenen Intensitätssignaleweisen zum Teil sehr unterschiedliche Werte auf, weil die Strahlungan Kanten oder Grenzflächen(weg)gestreut wird. Somit geben die Intensitätssignale ein topographischesBild des Ab schnitts der Struktur wieder, welches sowohl Strukturelementeals auch kritische Defekte im unteren Teilbereich der Struktur undStrukturvariationen an der Oberfläche wie Körner oder Rauhigkeiten von Kantensichtbar macht.
    [0030] Ineinem weiteren Verfahrensschritt 23 wird die Struktur mitder elektromagnetischen Strahlung mit einer zweiten Polarisationbestrahlt, welche parallel zu der Vorzugsrichtung der Struktur orientiertist. Nachfolgend werden in einem Verfahrensschritt 24 zweiteIntensitätssignaleder in dem vorgegebenen Abschnitt der Struktur an den aneinandergrenzenden Bereichen reflektierten Strahlung aufgenommen.
    [0031] Dadie zweite Polarisation der Strahlung parallel zu der Vorzugsrichtungder Struktur orientiert ist, weist die Strahlung eine gegenüber derHöhe der Strukturwesentlich geringere Eindringtiefe auf, wodurch die aufgenommenenzweiten Intensitätssignaleim Wesentlichen auf Reflexionen der Strahlung an der Oberfläche derStruktur beruhen. Die aufgenommenen zweiten Intensitätssignalegeben demzufolge ein topographisches Bild der Struktur wieder, welcheslediglich Strukturelemente und Strukturvariationen an der Oberfläche derStruktur zeigt.
    [0032] Anschließend werdenin einem Verfahrensschritt 25 Differenzsignale zwischenden ersten und zweiten Intensitätssignalender in dem vorgegebenen Abschnitt an entsprechenden Bereichen der Strukturreflektierten Strahlung gebildet. Dies kann entweder mittels einerDivision oder einer Subtraktion zwischen den jeweiligen ersten undzweiten Intensitätssignalenerfolgen.
    [0033] Durchdiesen Verfahrensschritt 25 wird der Einfluss von Reflexionender Strahlung an der Oberflächeder Struktur und damit an Strukturvariationen unterdrückt oderausgeblendet, so dass die Differenzsignale vorwiegend auf Reflexionender Strahlung im unteren Teilbereich der Struktur und damit auf Reflexionenan kritischen Defekten beruhen. Dies erweist sich insbesondere beiStrukturen mit einem hohen Aspektverhältnis als besonders günstig, umdie „wenigen" Intensitätssignale,welche auf Reflexionen der Strahlung an kritischen Defekten zurückzuführen sind,gegenüberden auf Reflexionen an Strukturvariationen der Oberfläche basierendenIntensitätssignalen,welche als „Rauschen" aufgefasst werdenkönnen,hervorzuheben. Die Differenzsignale geben folglich ein topographischesBild des unteren Teilbereichs des gemessenen Abschnitts der Strukturwieder, in welchem die relevanten kritischen Defekte enthalten sind.
    [0034] ZurIdentifizierung von kritischen Defekten in der Struktur sind beidem erfindungsgemäßen Verfahrenzwei möglicheVorgehensweisen vorgesehen. Einerseits werden in einem Verfahrensschritt 26a die vorhergehendenVerfahrensschritte 21 bis 25 an einem weiterendefektfreien Abschnitt der Struktur wiederholt, um Referenz-Differenzsignalezu bilden. In einem anschließendenVerfahrensschritt 27 werden diese Referenz-Differenzsignalemit den Differenzsignalen bzw. die von den Referenz-Differenzsignalen undden Differenzsignalen wiedergegebenen Bilder miteinander verglichen,um Defekte in der Struktur zu ermitteln. Hierbei können Abweichungenzwischen den Bildern bzw. Störungender Periodizitätder Struktur als kritische Defekte gewertet werden. Diese ersteVorgehensweise kommt vorzugsweise bei einer (groß)flächigen Struktur in Betracht.
    [0035] Gemäß einerzweiten Vorgehensweise werden in einem Verfahrensschritt 26b dievorhergehenden Verfahrensschritte 21 bis 25 aneinem defektfreien Abschnitt einer auf dem Halbleiterwafer ausgebildeten äquivalentenStruktur wiederholt, um wiederum Referenz-Differenzsignale zu bilden.Anschließendwerden zur Ermittlung von Defekten in der Struktur in dem nachfolgendenVerfahrensschritt 27 die Differenzsignale mit den Referenz-Differenzsignalenverglichen. Diese Vorgehensweise wird beispielsweise beim Vergleichen äquivalenterAbschnitte von identischen Chips eines Halbleiterwafers angewandt.
    [0036] Dain den Differenz- und Referenz-Differenzsignalen der Einfluss vonStrukturvariationen der Oberflächeweitgehend unterdrücktist, wird bei dem Vergleich der Differenz- und Referenz-Differenzsignaleder betreffenden Abschnitte bzw. der von diesen Signalen wiedergegebenenBilder eine störendeDefektidentifizierung von Strukturvariationen, verursacht durchunterschiedliche Anordnungen oder Verteilungen der Strukturvariationeninnerhalb der betreffenden Abschnitte, vermieden. Dies erweist sich alsbesonders günstigzur zuverlässigenIdentifizierung von kritischen Defekten, deren Abmessungen in dergleichen Größenordnungliegen wie diejenigen der Strukturvariationen.
    [0037] Aufgrundder Tatsache, dass die Differenz- und Referenz-Differenzsignale jeweils topographischeBilder des unteren Teilbereichs der gemessenen Abschnitte der Struktur(en)wiedergeben, werden gegebenenfalls Strukturelemente einer unterhalbder Struktur(en) angeordneten Struktur aufgelöst. Diese zusätzlichenStrukturelemente könnenals Justiermarken zum exakten Vergleichen der Differenz- und Referenz-Differenzsignaleder betreffenden Abschnitte herangezogen werden, wodurch die Defektidentifizierungsehr genau wird.
    [0038] Eineweitere Möglichkeitzur Identifizierung von Defekten besteht darin, die Differenzsignalemit Referenz-Differenzsignalenzu vergleichen, welche mit Hilfe eines Modells einer der gemessenenStruktur entsprechenden defektfreien Struktur berechnet werden.
    [0039] Danebensind weitere Vorgehensweisen zur Defektidentifizierung vorstellbar.Ein möglichesBeispiel stellt der Vergleich von Differenzsignalen der reflektiertenStrahlung dar, welche an drei äquivalenten Strukturabschnittengewonnen werden.
    [0040] Stimmendie Differenzsignale von zwei Abschnitten überein, so werden diese alsReferenz-Differenzsignale herangezogen und mit den Differenzsignalendes dritten Abschnitts verglichen, wobei Abweichungen wieder alsDefekte gewertet werden.
    [0041] Dasin 1 dargestellte erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl mitelektromagnetischer Strahlung einer vorgegebenen Wellenlänge alsauch mit Strahlung durchgeführtwerden, welche sich über einenWellenlängenbereicherstreckt. Die eingesetzten Wellenlängen liegen grundsätzlich imoptisch sichtbaren oder im UV-Bereich. Hierdurch werden Streueffektean Kanten und Grenzflächenverstärkt, wodurchdie aufgenommenen Intensitätssignalezum Teil großeIntensitätsunterschiedeaufweisen und infolgedessen kontrastreiche Bilder der Abschnitteder Struktur wiedergeben. Gleichzeitig lässt sich eine hohe Auflösung erzielen.
    [0042] Daserfindungsgemäße Verfahreneignet sich insbesondere zum Bestimmen von kritischen Defekten zwischenLinien einer aus Metall bestehenden regelmäßigen Linienstruktur. Bei einerderartigen Struktur ist der oben beschriebene Effekt der unterschiedlichenEindringtiefen der Strahlung in der Struktur in Abhängigkeitder Orientierung der Polarisation der Strahlung relativ zu der Vorzugsrichtung derStruktur, welche hier durch die Linien der Struktur vorgegeben wird,besonders deutlich ausgeprägt,so dass der Einfluss von Strukturvariationen in den Differenzsignalenbesonders wirkungsvoll unterdrückt ist.
    [0043] ZurVeranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen die 2a bis 2g schematischeperspektivische Darstellungen eines Abschnitts einer Linienstruktur 1 mitDefekt und eines Abschnitts einer äquivalenten Linienstruktur 2 ohne Defekt.Die Linienstruktur 1 ist hierbei in den 2a, 2b, 2c und 2g unddie Linienstruktur 2 in den 2d, 2e und 2f dargestellt.Beide Linienstrukturen 1, 2 weisen mehrere nebeneinander angeordneteund gleich beabstandete Linien 3 auf, welche auf einemin den 2a bis 2g nichtdargestellten Halbleiterwafer ausgebildet sind. Unterhalb der Linienstrukturen 1, 2 sindweitere Strukturen wie die beispielhaft eingezeichnete Kontaktlochstrukturmit zwischen den Linien 3 angeordneten Kontaktlöchern 5 ausgebildet.Auf der O berflächeweisen die Linien 3, welche aus Metall bestehen, Körner 4 auf. DieseKörner 4 sindin den dargestellten Abschnitten der beiden Linienstrukturen 1, 2 lokalunterschiedlich verteilt.
    [0044] DieLinienstruktur 1 weist im Unterschied zur Linienstruktur 2 einenzusätzlichenDefekt 6 zwischen zwei Linien 3 im unteren Teilbereichder Linienstruktur 1 auf. Dieser Defekt 6 kannbeispielsweise ein Partikel oder ein nicht vollständig weggeätzter Rückstandzwischen den Linien 3 sein.
    [0045] BeiBestrahlen der Linienstruktur 1 mit einer elektromagnetischenStrahlung mit einer Polarisation senkrecht zu der durch die Linien 3 vorgegebenen Vorzugsrichtunglassen sich Intensitätssignaleder an der Oberflächeals auch im unteren Teilbereich der Struktur reflektierten Strahlungaufnehmen. Die aufgenommenen Intensitätssignale geben also, wie in 2a angedeutet,ein Bild der Linienstruktur 1 mit Körnern 4, Kontaktlöchern 5 unddem Defekt 6 wieder. Die Polarisation der Strahlung istin 2a über einenelektrischen Feldvektor Es dargestellt,welcher senkrecht zu den Linien 3 orientiert ist.
    [0046] Soferndie Linienstruktur 1 mit der elektromagnetischen Strahlungmit einer Polarisation parallel zu der Vorzugsrichtung der Linienstruktur 1 bestrahlt wird,lassen sich überdie aufgenommenen Intensitätssignale,wie anhand von 2b ersichtlich, nur Detailsder Oberflächeund damit die Körner 4 auflösen. Dieparallele Polarisation der Strahlung ist hierbei durch einen elektrischenFeldvektor Ep dargestellt, welcher parallelzu den Linien 3 der Linienstruktur 1 orientiertist.
    [0047] 2c veranschaulichtdas überdie Differenzsignale wiedergegebene Bild der Linienstruktur 1 undstellt ein aus den 2a und 2b gebildetes „Differenzbild" dar. Demzufolgewerden, wie anhand von 2c ersichtlich, Details derO berflächeausgeblendet und lediglich die Kontaktlöcher 5 und der Defekt 6 aufgelöst.
    [0048] EntsprechendeDarstellungen der Linienstruktur 2 ohne Defekt sind inden 2d bis 2f abgebildet,und zwar in 2d bei Bestrahlen der Linienstruktur 2 mitder elektromagnetischen Strahlung mit der Polarisation senkrechtund in 2e bei Bestrahlen der Linienstruktur 2 mitder elektromagnetischen Strahlung mit der Polarisation parallelzu der Linienstruktur 2. 2f veranschaulichtdas Differenzbild der (Referenz-)Differenzsignale, in welchem lediglichdie Kontaktlöcher 5 aufgelöst werden.
    [0049] DurchVergleichen der in den 2c und 2f dargestelltenDifferenzbilder, also der von den Linienstrukturen 1, 2 erhaltenenDifferenzsignale, kann, wie anhand von 2g ersichtlich,der Defekt 6 der Linienstruktur 1 identifiziertwerden. Hierbei könneninsbesondere die Kontaktlöcher 5 alsJustiermarken herangezogen werden, um die Differenzbilder der Linienstrukturen 1, 2 bzw.die Differenzbilder der äquivalentenAbschnitte der Linienstrukturen 1, 2 sehr genaumiteinander zu vergleichen.
    [0050] Anhandder 2a bis 2g wirdder Vorteil der Unterdrückungvon Details der Strukturvariationen in den Differenzsignalen bzw.Differenzbildern deutlich. Sofern die Linienstrukturen 1, 2 lediglichmit einer elektromagnetischen Strahlung mit nur einer Polarisationoder auch mit unpolarisierter Strahlung bestrahlt werden und diean äquivalentenAbschnitten aufgenommenen Intensitätssignale der reflektiertenStrahlung, also beispielsweise die in den 2a und 2d wiedergegebenen „Intensitätssignale", miteinander verglichenwerden, besteht das Problem, dass die in den betreffenden Abschnittender Linienstrukturen 1, 2 unterschiedlich verteiltenKörner 4 fälschlicherweiseals Defekte identifiziert werden. Durch die Differenzbildung wirddieses Problem verhindert.
    [0051] 3 zeigteine erste Ausführungsformeiner erfindungsgemäßen Messvorrichtung 10,mittels derer das in 1 dargestellte Verfahren zumBestimmen von Defekten in einer auf einem Halbleiterwafer 16 ausgebildetenStruktur durchgeführtwerden kann. Die Messvorrichtung 10 weist eine Strahlungsquelle 13 zumAussenden der elektromagnetischen Strahlung und einen Polarisator 14 zumPolarisieren der Strahlung auf. Übereinen halb durchlässigen Spiegel 15 wirddie Strahlung auf den Halbleiterwafer 16 abgelenkt. ZumHalten des Halbleiterwafers 16 weist die Messvorrichtung 10 eineHalteeinrichtung 17 auf.
    [0052] Über eineAufnahmeeinrichtung 18 werden die Intensitätssignaleder in einem vorgegebenen Abschnitt der Struktur an aneinander grenzendenBereichen reflektieren Strahlung aufgenommen. Die Aufnahmeeinrichtung 18 kannbeispielsweise als CCD-Sensoroder CCD-Kamera ausgebildet sein. Um Intensitätssignale der von unterschiedlichenAbschnitten der auf dem Halbleiterwafer 16 ausgebildetenStruktur reflektierten Strahlung aufzunehmen, kann der Halbleiterwafer 16 mitHilfe der Halteeinrichtung 17 lateral und damit relativzu der Aufnahmeeinrichtung 18 verschoben werden.
    [0053] DieAufnahmeeinrichtung 18 ist weiter an eine Auswerteeinrichtung 19 angeschlossen,mittels derer die Differenzsignale der zu den unterschiedlichenPolarisationen aufgenommenen Intensitätssignale gebildet werden undmit den Referenz-Differenzsignalenverglichen werden. Die Referenz-Differenzsignalesind hierzu in der Auswerteeinrichtung 19 gespeichert.Wie in 3 dargestellt ist die Halteeinrichtung 17 andie Auswerteeinrichtung 19 angeschlossen, so dass das Verschiebendes Halbleiterwafers überdie Auswerteeinrichtung 19 gesteuert wird.
    [0054] Alternativsind weitere Ausführungsformen einerMessvorrichtung vorstellbar, bei welcher der Halbleiterwafer ineiner festen Position auf der Halteeinrichtung verbleibt und zum Aufnehmenvon Intensitätssignalender von unterschiedlichen Abschnitten der auf dem Halbleiterwaferausgebildeten Struktur reflektierten Strahlung beispielsweise derhalbdurchlässigeSpiegel und die Aufnahmeeinrichtung verschoben werden.
    [0055] Fernerist es möglich,die Strahlung unter einem schrägenEinfallswinkel auf den Halbleiterwafer auftreffen zu lassen undIntensitätssignaleder reflektierten Strahlung unter einem dem Einfallswinkel entsprechendenReflexionswinkel aufzunehmen. Hierdurch erübrigt sich der Einsatz eineshalbdurchlässigenSpiegels.
    [0056] 4 zeigtein Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.Dieses Verfahren stimmt im Wesentlichen mit dem in 1 dargestelltenVerfahren überein,basiert jedoch auf dem Aufnehmen von Intensitätssignalen einer an einer Strukturdiffus reflektierten bzw. gestreuten elektromagnetischen Strahlung.Entsprechend werden in einem ersten Verfahrensschritt 31 diezu untersuchende Struktur mit einer elektromagnetischen Strahlungmit einer ersten Polarisation bestrahlt, in einem nachfolgendenVerfahrensschritt 32 erste Intensitätssignale der in einem vorgegebenen Abschnittder Struktur an aneinander grenzenden Bereichen gestreuten Strahlungaufgenommen, anschließendin einem Verfahrensschritt 33 die Struktur mit einer elektromagnetischenStrahlung mit einer zweiten Polarisation bestrahlt und in einemdarauffolgenden Verfahrensschritt 34 zweite Intensitätssignaleder in dem vorgegebenen Abschnitt der Struktur an den aneinandergrenzenden Bereichen gestreuten Strahlung aufgenommen. In einemVerfahrensschritt 35 werden wiederum Differenzsignale zwischenden ersten und zweiten Intensitätssignalender an entsprechenden Bereichen der Struktur gestreuten Strahlunggebildet.
    [0057] Analogzu der in 1 dargestellten Ausführungsformgeben auch bei dem in 4 dargestellten Verfahren dieaufgenommenen Intensitätssignale topographischeBilder des vorgegebe nen Abschnitts der Struktur wieder, wobei dieersten Intensitätssignalewiederum sowohl Strukturelemente, kritische Defekte im unteren Teilbereichder Struktur und Strukturvariationen an der Oberfläche unddie zweiten Intensitätssignalelediglich Strukturelemente und Strukturvariationen an der Oberfläche derStruktur abbilden. Durch Bilden der Differenzsignale wird erneutder störendeEinfluss von Strukturvariationen der Oberfläche unterdrückt oder ausgeblendet.
    [0058] ZurDefektidentifizierung werden entsprechend die vorhergehenden Verfahrensschritte 31 bis 35 ineinem Verfahrensschritt 36a an einem weiteren defektfreienBereich der Struktur oder in einem Verfahrensschritt 36b aneinem defektfreien Abschnitt einer äquivalenten Struktur wiederholt,um Referenz-Differenzsignale zu bilden, welche in einem abschließenden Verfahrensschritt 37 zurErmittlung von Defekten mit den Differenzsignalen verglichen werden.
    [0059] Auchbei dieser zweiten Ausführungsformeines erfindungsgemäßen Verfahrenssind die anhand der ersten Ausführungsformerläutertenalternativen Vorgehensweisen zur Defektidentifizierung vorstellbar.Weiterhin kann dieses Verfahren mit elektromagnetischer Strahlungeiner vorgegebenen Wellenlängeoder Strahlung eines Wellenlängenbereichs durchgeführt werden,wobei die Wellenlängenwiederbevorzugt im optisch sichtbaren oder UV-Bereich liegen. Fernerwird das Verfahren vorzugsweise zum Bestimmen von kritischen Defektenzwischen Linien einer aus Metall bestehenden regelmäßigen Linienstrukturverwendet.
    [0060] 5 zeigteine zweite Ausführungsformeiner erfindungsgemäßen Messvorrichtung 11,mittels derer das in 4 dargestellte Verfahren zumBestimmen von Defekten in einer auf einem Halbleiterwafer 16 ausgebildetenStruktur durchgeführtwerden kann. Diese Messvorrichtung 11 weist entsprechend derin 3 dargestellten Messvorrichtung 10 eine Strahlungsquelle 13,einen Polarisator 14, eine Halteeinrichtung 17 zum Haltendes Halbleiterwafers 16, eine Aufnahmeeinrichtung 18 undeine Auswerteeinrichtung 19 auf. Der Halbleiterwafer 16 wirdhierbei unter einem schrägenEinfallswinkel bestrahlt, und überdie Aufnahmeeinrichtung 18 werden die Intensitätssignaleder senkrecht nach oben gestreuten Strahlung aufgenommen d. h.
    [0061] Alternativist es vorstellbar, den Halbleiterwafer senkrecht zu bestrahlenund die Intensitätssignale derseitlich weggestreuten Strahlung aufzunehmen. Hierbei können auchmehrere seitlich angeordnete Aufnahmeeinrichtungen vorgesehen sein,um Intensitätssignaleder weggestreuten Strahlung aus unterschiedlichen Streurichtungenaufzunehmen.
    [0062] Fernersind Ausführungsformeneiner Messvorrichtung vorstellbar, bei welchen die beiden in den 1 und 4 dargestelltenVerfahren gleichzeitig durchgeführtwerden. Hierzu zeigt 6 eine dritte Ausführungsformeiner erfindungsgemäßen Messvorrichtung 12.Diese Messvorrichtung 12 weist im Wesentlichen den gleichenAufbau wie die in 3 dargestellte Messvorrichtung 10 auf.Die Messvorrichtung 12 ist jedoch mit einer zusätzlichenAufnahmeeinrichtung 180 versehen, mittels derer Intensitätssignaleder seitlich weggestreuten Strahlung aufgenommen werden. Auch dieseAufnahmeeinrichtung 180 kann als CCD-Sensor ausgebildetsein. Alternativ könnennoch weitere seitlich angeordnete Aufnahmeeinrichtungen vorgesehensein, um Intensitätssignaleder weggestreuten Strahlung aus weiteren Streurichtungen aufzunehmen.
    [0063] Dieanhand der Figuren erläutertenerfindungsgemäßen Verfahrenund Messvorrichtungen sind nicht nur zum Bestimmen von Defektenin Strukturen geeignet, welche lediglich auf Halbleiterwafern ausgebildetsind. Die Verfahren und Messvorrichtungen lassen sich auch zum Bestimmenvon Defekten in auf anderen Trägernausgebildeten Strukturen anwenden, bei welchen eine genaue und zuverlässige Defektidentifizierungmit tels herkömmlicheroptischer Verfahren aufgrund von Strukturvariationen an der Oberfläche eingeschränkt ist.
    1 Linienstrukturmit Defekt 2 Linienstrukturohne Defekt 3 Linie 4 Korn 5 Kontaktloch 6 Defekt 10,11,12 Messvorrichtung 13 Strahlungsquelle 14 Polarisator 15 Halbdurchlässiger Spiegel 16 Halbleiterwafer 17 Halteeinrichtung 18,180 Aufnahmeeinrichtung 19 Auswerteeinrichtung 21,22,23, Verfahrensschritte 24,25,26a, 26b,27 31,32,33, Verfahrensschritte 34,35,36a, 36b,37 Es, Ep ElektrischerFeldvektor
    权利要求:
    Claims (13)
    [1] Verfahren zum Bestimmen von Defekten (6)in einer auf einem Träger(16) ausgebildeten regelmäßigen Struktur (1),umfassend die Verfahrensschritte: a) Bestrahlen der Struktur(1) mit einer elektromagnetischen Strahlung mit einer erstenPolarisation, bei welcher eine Eindringtiefe der Strahlung wenigstens einerHöhe derStruktur (1) entspricht; b) Aufnehmen eines erstenIntensitätssignalsder an einem vorgegebenen Bereich der Struktur (1) reflektiertenund/oder gestreuten Strahlung; c) Bestrahlen der Struktur (1)mit der elektromagnetischen Strahlung mit einer zweiten Polarisation,bei welcher die Eindringtiefe der Strahlung wesentlich geringerist als die Höheder Struktur (1); d) Aufnehmen eines zweiten Intensitätssignalsder an dem vorgegebenen Bereich der Struktur (1) reflektiertenund/oder gestreuten Strahlung; e) Bilden eines Differenzsignalszwischen dem aufgenommenen ersten und zweiten Intensitätssignal; f)Vergleichen des Differenzsignals mit einem Referenz-Differenzsignal,um Defekte (6) in der auf dem Träger (16) ausgebildetenregelmäßigen Struktur(1) zu ermitteln.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Referenz-Differenzsignal mitHilfe der Verfahrensschritte a) bis e) an einem defektfreien Bereichder Struktur gebildet wird.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Referenz-Differenzsignal mitHilfe der Verfahrensschritte a) bis e) an einem defektfreien Bereicheiner äquivalentenStruktur (2) gebildet wird, welche auf dem Träger ausgebildetist.
    [4] Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Referenz-Differenzsignal mitHilfe eines Modells einer der gemessenen Struktur entsprechendendefektfreien Struktur berechnet wird.
    [5] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobeidie Differenzsignale der reflektierten und/oder gestreuten Strahlungeines aus mehreren aneinander grenzenden Bereichen der Struktur (1)zusammengesetzten Abschnitts mit Referenz-Differenzsignalen einesentsprechenden Abschnitts verglichen werden.
    [6] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobeidie erste Polarisation im Wesentlichen senkrecht und die zweitePolarisation im Wesentlichen parallel zu einer Vorzugsrichtung der Struktur(1) orientiert ist.
    [7] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobeidas Differenzsignal durch eine Division oder eine Subtraktion zwischendem ersten und zweiten Intensitätssignalgebildet wird.
    [8] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobeielektromagnetische Strahlung einer vorgegebenen Wellenlänge eingesetztwird.
    [9] Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei elektromagnetischeStrahlung eingesetzt wird, die sich über einen Wellenlängenbereicherstreckt.
    [10] Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die Wellenlängen imoptisch sichtbaren oder im UV-Bereich liegen.
    [11] Verwendung eines Verfahrens nach einem der vorhergehendenAnsprüchezum Bestimmen von Defekten (6) in einer aus Metall bestehendenStruktur (1).
    [12] Verwendung eines Verfahrens nach einem der vorhergehendenAnsprüchezum Bestimmen von Defekten (6) zwischen Linien (3)einer regelmäßigen Linienstruktur(1).
    [13] Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß einemder Ansprüche1 bis 10, mit einer Strahlungsquelle (13) zum Aussendender elektromagnetischen Strahlung, einem Polarisator (14)zum Polarisieren der Strahlung, einer Aufnahmeeinrichtung (18; 180)zum Aufnehmen der Intensitätssignale derreflektierten und/oder gestreuten Strahlung, einer Halteeinrichtung(17) zum Halten des Trägers(16) und einer Auswerteeinrichtung (19) zum Bildendes Differenzsignals und Vergleichen des Differenzsignals mit demReferenz-Differenzsignal.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004001411B4|2006-05-11|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-08-04| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2006-11-09| 8364| No opposition during term of opposition|
    2009-11-19| 8339| Ceased/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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