WO2000058713A2 - Gerät zur schnellen messung winkelabhängiger beugungseffekte an feinstrukturierten oberflächen - Google Patents

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WO2000058713A2
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Norbert Benesch
Claus Schneider
Lothar Pfitzner
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Semiconductor 300 Gmbh & Co. Kg
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • GPHYSICS
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    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4788Diffraction

Definitions

  • Functionality of a product is the exact adherence to the specifications for the line width of crucial importance.
  • other structural parameters such as trench depth or sidewall slope are of great importance.
  • Suitable measuring devices are required to check these manufacturing parameters on lithography masks, semiconductor wafers or other finely structured surfaces
  • monitor wafers are also included in order to be able to determine the layer thicknesses generated on unstructured wafers or to enable so-called cross-section recordings with the electron microscope for which the semiconductor wafers have to be destroyed, especially in the future large disc diameters of 300 mm and above, these monitor discs cause high costs, on the one hand due to the pure material value, and on the other hand because they significantly reduce the throughput of product discs U
  • low-cost measurement methods for the non-destructive and contamination-free checking of structural parameters on the product disks are required in semiconductor production.
  • the measuring speed should be so high that, for example, after a critical process step, each product disk has no significant Increasing the process time can be controlled.
  • the scattered light measurement offers a solution. In general, the measuring range to be examined is illuminated with this method and the surface properties of the
  • the light source is moved with precise mechanical components or the sample to be examined is itself rotated around the measuring point. This results in high equipment costs and the area of application of the method is restricted.
  • B. lens systems for generating different angles of incidence, so that only one optical element (z. B. mirror or prism) but not the sample does not have to be moved.
  • only a limited angle of incidence can be achieved.
  • at the interfaces u. U. disturbing reflections.
  • a measuring process should be non-destructive, contamination-free, quick, simple and robust.
  • the so-called scattered light measurement offers a promising approach for determining structural parameters: the angularly resolved intensity measurement of light that was scattered on a substrate.
  • Regular semiconductor structures e.g. B. memory modules, can be interpreted as a reflective amplitude or phase grating become.
  • the grating vector is in the plane of incidence, the following applies Gittergieichung at a given angle of incidence ⁇ , the maximum flexion n-th order to the angle ⁇ n
  • describes the wavelength of the light used and g denotes the grating period.
  • denotes the grating period.
  • higher-order diffraction maxima can thus arise if the wavelength of the light used is less than half the grating period.
  • the simple scalar Fraunhofer diffraction equations can no longer be used. Instead, a simulation of the intensity distribution requires the solution of the associated Maxwell equations with the boundary conditions valid for the respective grating. In recent years, efficient numerical methods have been developed for this, such as B. the so-called ⁇ gorous coupled wave analysis.
  • the intensities and the phases of the diffraction orders depend on the properties of the incident beam (angle, polarization, wavelength), on the grating structure examined (grating periods, line width, line height, layer structure, edge rounding, roughness) and on the material properties of the substrate (refractive index, absorption index ).
  • a prior art diffraction analysis can be broken down into several steps. First, the intensity of the scattered or diffracted light is measured. The measured intensity distribution is then compared to a simulated intensity distribution, with the grating parameters being varied within a predetermined range. This simulation of the diffraction process is based on a priori knowledge of the sample. Those parameter values that best match between measurement and simulation are assumed to be reasonable approximations of the real grid parameters
  • the object of the invention is to provide a device for fast, angle-dependent diffraction analysis of submicron structures with a simplified measuring arrangement, which lowers the device costs, enables use as an integrated measuring device and speeds up the measurement considerably
  • the computational effort required can be significantly reduced if an exact quantitative evaluation is dispensed with and instead only a classification is carried out.
  • a lot of samples are measured and divided into classes by recording their diffraction pattern for each sample and the Sample is measured with other methods
  • the classification of characteristic or quality classes is based on the results of the other methods.
  • This is how the diffraction images are assigned to the feature or quality classes.
  • the classification of feature or quality Age classes and the finding of features in the diffraction patterns to assess the similarity are part of the preparations for the actual diffraction measurement of unknown samples
  • An unknown sample is then classified by measuring samples and assigning the diffraction image to a class. Such samples are classified into quality classes based on the measurements using other methods. Samples within class have similar diffraction patterns. One can assign an unknown sample to a class based on its diffraction pattern and conclude that it has similar physical properties to the other members of this class.
  • Manufacturing with a simple measuring arrangement can be done non-destructively and very quickly. This enables a large number of samples to be examined in a short time.
  • the present invention for the first time provides simultaneous generation of multiple angles of incidence with the aid of a multiple beam splitter (e.g. reflection grating) in connection with an eliipsoid mirror.
  • a multiple beam splitter e.g. reflection grating
  • the choice of the angles of incidence made during the construction of the measuring device is thus fixed and the number of angles of incidence which can be realized at the same time is limited.
  • the diffraction effects overlap on the sample structures for the different angles of incidence at the same time. An angle-dependent measurement of diffraction intensities is therefore not possible.
  • one or more parameters of the measuring beam can be varied and the intensities measured depending on the variable quantities. This means that the diffraction analysis can still be used for a structure characterization if, due to small grating periods, only a few or no diffraction orders apart from the direct reflection occur (see grating equation).
  • a device for measuring angle-dependent diffraction effects consists of a coherent radiation source, a device for deflecting the coherent radiation in different directions, a mirror arrangement, which the deflected radiation to directs a sample location, and a detector unit for measuring the intensity of the radiation diffracted on a sample.
  • the radiation deflected in different directions is reflected by the mirror arrangement in such a way that the coherent beam is sequentially deflected onto the sample sequentially at different angles of incidence.
  • the angle of incidence of the measuring beam is changed continuously or in small steps.
  • the intensities of the direct reflex (zero diffraction order) and any higher diffraction orders that may occur are measured.
  • the evaluation of the intensity curves as a function of the varied angle of incidence allows conclusions to be drawn about the shape and material of the periodic structures examined.
  • an electrically rotating and controlled is the first
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a device according to the invention, by means of which the perpendicular angle of incidence can be varied
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view of a device according to the invention with indirect intensity measurement using a mirror
  • FIG. 3 shows a schematic perspective view of a device according to the invention in which the azimuth of the measuring beam varies with respect to the sample surface
  • Fig. 4 is a schematic perspective view of a measuring device according to the invention
  • a device is shown with the help of which the perpendicular angle of incidence ⁇ (in the plane of incidence or the plane of the drawing) can be varied.
  • a light source (1) for example a laser, generates coherent light.
  • the fiber optic or the measuring beam is directed directly to a measuring arrangement there the measuring beam strikes - possibly with the aid of a deflecting mirror - on a device for deflecting (2) in different directions e.g. a rotatable mirror surface (7)
  • the axis of rotation of the mirror surface is perpendicular to the plane of incidence of the measuring beam regulated preferably with the help of a so-called galvanometer scanner. From the scanner mirror, the deflected measuring beam strikes an eliipsoid mirror (3a).
  • the intersection of the measuring beam and the scanner mirror is at the focal point of the ellipsoidal mirror a special feature of the ellipsoid mirror: it has two focal points. The light rays for different galvanometer angles therefore meet at one point. If the location of the sample is chosen so that the measuring point coincides with the second focal point, the fixed measuring point is determined by rotating the Illuminated scanner mirror with variable angles of incidence. Since the scanner reaches certain angular positions within a few milliseconds, the measuring beam (1 1) can very quickly pass through a large angular range and implement the parameter variation of the measuring beam required for diffraction analysis.
  • the ellipsoidal shape of the mirror can be composed of individual segments and the ellipsoidal mirror can be shaped as a rotating body, so that the measuring beams are bundled at the measuring point even in the case of azimuthal angular deviations (e.g. rotation of the scanner about the axis of the incident measuring beam).
  • the mirror surface of the galvanometer scanner must lie in the center of the axis of rotation so that the reflection point is always in the focal point of the ellipsoid mirror. If this requirement is not met, the measuring beam sweeps over a certain range of the angle of incidence as the angle of incidence changes
  • the coherent measuring beam is diffracted at the periodic structures of the sample (5). If the grating vector - it characterizes the direction of the penodity of the grating structures - lies in the plane of incidence, then higher bending orders that may occur are also in the plane of incidence. If this requirement is not met, so-called 'conical diffraction' occurs and all flexion maxima apart from the direct reflex lie on an arc perpendicular to the plane of incidence, i.e. the flexion maxima no longer lie in the plane of the drawing.
  • the intensity of the diffracted can be measured Radiation (12) with a detector unit, which contains a photodiode line (10), is carried out, which lies obliquely in the plane of the drawing above the sample.
  • the diode array must be calibrated accordingly.
  • several individual diodes can be arranged on a semicircle around the measuring point. The diffraction orders then always hit the photodiodes perpendicularly the use of a single large-area photodiode In this case the measured value is the sum intensity of the diffracted light beams, which can also be used to calculate or classify the structural parameters on the sample
  • the noise of the light source can be compensated for by repeated reference measurements.
  • either the beam emanating from the light source is split (e.g. with an optical beam splitter) and the intensity of a beam measured with a photometer or a photodiode optionally this radiation detector (8) can also be arranged in such a way that the measuring beam strikes it at a certain angular position of the galvanometer (possibly also via a deflecting mirror)
  • the measuring method reacts very sensitively to changes in the angle of incidence, such as occur due to tilting or waviness of the substrate to be examined.
  • a PSD position sensitive device '
  • the angle error can also be corrected by a piezo element which determines the position of the sample.
  • an xy measuring table (6) different measurement points on the sample can be approached.
  • the sample can also be fixed and the mirror and detector unit is moved accordingly
  • FIG. 2 shows how an indirect intensity measurement can also be carried out with one or more mirrors (13).
  • mirrors 13
  • planar reflecting mirrors which may simplify the construction of the measuring arrangement and spherical ones and aspherical mirrors with which the diffraction orders can be focused.
  • the detectable angular range can thus be increased or the required dimensions of the photodiode array (10) can be reduced.
  • rectangular or square photodiode arrays or CCDs can be used for the measurement of diffraction maxima
  • a mirror will usually be used for focusing the diffraction image on the detector array.
  • the mirror for deflecting the diffraction effects can also consist of individual segments
  • Fig. 3 the azimuth of the measuring beam is varied compared to the sample surface.
  • the intensity distribution of the diffraction maxima as a function of the azimuth angle in turn serve to characterize the sample surface (14) again the measuring beam is reflected in different directions with the help of a galvanometer scanner (15).
  • the arrangement of the components is chosen according to Fig. 3 and the intersection of the measuring beam and scanner mirror is in the center of the radius or the focal point of a concentric mirror (3b ) (or mirror segments), the deflected measuring beams (11) meet again at different angles at a point which is chosen as the measuring point
  • Fig. 4 another variant of the measuring device is shown.
  • the same or a similar mirror with a different radius is used as the reflection mirror as for deflecting the measuring beams onto the sample.
  • both mirrors can be combined and form an internally mirrored ring (3c) of the sample (5) reflected zero orders of diffraction are bundled, depending on the realization, in the vicinity of the scanner mirror. If a large-area photodiode (10) is inserted in front of it, the intensity of the zero order of diffraction can be measured, the diode having to be calibrated for different angles of incidence
  • the height of the mirror (3c) should be chosen to be as small as possible in this implementation.
  • Another variant of the measuring arrangements described consists in the use of a micro-optical module for beam deflection, as proposed, for example, in EP 0712505 B1.
  • the mechanically moved scanner component can thus be replaced.
  • the angular change of the measuring beam is achieved by utilizing electro-optical properties of characteristic materials the sequential generation of different angles of incidence remains with the aid of a spherical or asphanic mirror or with the aid of mirror segments.
  • a further simplification of the measuring arrangement results from the use of the rear side of the scanner mirror.
  • the rays reflected from the substrate are bundled with the help of the same mirror shape, which is responsible for focusing after the beam deflection with the scanner in the first step
  • Photodiode the reflected rays meet at a point on the back of the scanner mirror. From this point, the rays always run in the same direction, extending the beam incident on the scanner mirror.
  • a photodiode can now be introduced into the reflected beam, the angle of incidence of the Measuring beam onto the photodiode remains constant regardless of the position of the scanner mirror.
  • the same principle is also possible for the variation of the angle of incidence in the plane of incidence in FIG. 1.
  • a similar eliipsoid mirror realizes the focusing ng of the reflected rays on the back of the scanner mirror. From there, the rays extend in extension of the measuring beam incident from the light source. It is also advantageous in this case that the intensities can be measured with a single photodiode, the angle of incidence on the photodiode remaining practically constant
  • a coherent beam is first generated, which undergoes a first deflection sequentially in time in different directions.
  • the coherent beam is then deflected a second time.
  • a diffracted beam is generated by bending the coherent beam on the sample diffracted beam is detected.
  • a signal corresponding to the direction of the first deflection and a signal corresponding to the detected diffracted beam are generated and these two signals are assigned to one another. This enables an angle-dependent

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Einrichtung zur Messung winkelabhängiger Beugungseffekte, bestehend aus einer kohärenten Strahlungsquelle (1), einer Einrichtung zur Umlenkung der kohärenten Strahlung (2) in unterschiedliche Richtungen, einem sphärischen oder asphärischen Spiegel, oder Spiegelsegmenten welche derart angeordnet sind, dass sie einem sphärischen oder asphärischen Spiegel entsprechen (3), einer Detektoreinheit (4) zur Intensitätsmessung der an einer Probe gebeugten Strahlung, dadurch gekennzeichnet, dass die in unterschiedliche Richtungen umgelenkte Strahlung derart von der Spiegelanordnung reflektiert wird, dass der kohärente Strahl zeitlich hintereinander sequentiell mit unterschiedlichen Einfallswinkeln auf die Probe umgelenkt wird. Der Einfallswinkel des Messstrahls wird dazu kontinuierlich bzw. in kleinen Schritten verändert. Die Intensitäten des direkten Reflexes (nullte Beugeordnung) sowie der gegebenenfalls auftretenden höheren Beugeordnungen werden gemessen. Die Auswertung der Intensitätsverläufe in Abhängigkeit des variierten Einfallswinkels lässt Rückschlüsse auf Form und Material der untersuchten periodischen Strukturen zu.

Description

Gerat zur schnellen Messung winkelabhängiger Beugungseffekte an feinstrukturierten
Oberflächen
Die Erfindung betrifft ein Gerat zur schnellen Messung winkelabhangiger Beugungseffekte an feinstrukturierten Oberflachen im Submikrometerbereich
Speziell bei der Halbleiterfertigung müssen wahrend des Fertigungsprozesses häufig Linienbreiten und -profile von strukturierten Schichten kontrolliert werden Für die
Funktionsfahigkeit eines Produkts ist die exakte Einhaltung der Spezifikationen für die Linienbreite von ausschlaggebender Bedeutung. Daneben sind noch weitere Strukturparameter wie z B Grabentiefe oder Seitenwandschrage von großer Wichtigkeit Zur Kontrolle dieser Fertigungsparameter auf Lithographiemasken, Halbleiterscheiben oder anderen feinststruktuπerten Oberflachen sind geeignete Meßgerate erforderlich
Stand der Technik Bei den heute in der Halbleiterfertigung verwendeten kleinsten Strukturbreiten im Bereich von 0,25 μm sind konventionelle optische Linienbreitenmeßgerate aufgrund von Beugungs- und Interferenzeffekten nicht mehr einsetzbar Für die Profilmessung feiner Strukturen (< 1 μm) werden daher Elektronenmikroskope verwendet Aufgrund der hohen Vakuumanforαerungen besitzen selbst sehr aufwendige und speziell für die Liπienbreitenmessung entwickelte Elektronenmikroskope einen vergleichsweise geringen Durchsatz Infolgedessen kann nach einem Fertigungsschritt nur ein kleiner Teil der Produktscheiben auf die Einhaltung der Prozeßspezifikationen hin überprüft werden Die langen Meßzeiten erhohen darüber hinaus die Wahrscheinlichkeit, daß bis zum Detektieren eines Prozeßfehlers weitere Lose fehlerhaft gefertigt werden Insbesondere bei den neuesten Fertigungstechnologieπ mit Scheibendurchmessern von 300 mm und sehr aufwendigen Prozeßschritten können diese Totzeiten zu großen finanziellen Einbußen fuhren Im übrigen können mit Elektronenmikroskopen auf jeder Scheibe nur wenige Einzelstrukturen kontrolliert werden, so daß die Messungen nicht repräsentativ sind Unter Umstanden werden daher Fertigungsfehler bzw deren Ursachen erst sehr spat erkannt Zur Überprüfung weiterer Strukturparameter werden - z B bei Abscheideprozessen - sog Monitorwafer mitgefühlt um erzeugte Schichtdicken auf unstrukturierten Scheiben bestimmen zu können oder um mit dem Elektronenmikroskop sog cross-section-Aufnahmen zu ermöglichen, für die die Halbleiterscheiben zerstört werden müssen Vor allem bei den künftigen großen Scheibendurchmessern von 300 mm und darüber verursachen diese Monitorscheiben hohe Kosten, zum einen aufgrund des reinen Materialwertes, zum anderen, weil durch sie der Durchsatz an Produktscheiben deutlich reduziert wird Um mit möglichst wenigen Monitorscheiben auszukommen und dennoch die Produktkontrolle zu verbessern, benotigt man in der Halbleiterfertigung kostengünstige Meßverfahren zur zerstorungs- und kontaminationsfreien Überprüfung von Strukturparametern auf den Produktscheiben Die Meßgeschwindigkeit sollte dabei so hoch sein, daß z B nach einem kritischen Prozeßschritt jede Produktscheibe ohne signifikante Erhöhung der Prozeßzeit kontrolliert werden kann Einen Losungsansatz bietet die Streulichtmessung Im allgemeinen wird bei diesem Verfahren der zu untersuchende Meßbereich beleuchtet und aus den Merkmalen des reflektierten Lichts auf die Oberflacheneigenschaften des Meßbereichs geschlossen
Befinden sich auf dem Substrat periodische Strukturen und wird kohärentes Licht verwendet so treten bei entsprechender Wahl der Wellenlange Beugungs- und Interferenzeffekte auf Diese verhindern bei konventionellen optischen Geraten eine Messung, bei der Streulichtmessung bzw Beugungsanaiyse werden sie jedocn explizit erfaßt und ausgewertet da sie für die Strukturgroßen charakteristisch sind In der Forschung hat das sog 2Θ- Verfahren wahrend der letzten Jahre eine gewisse Bedeutung erlangt Dabei wird der Einfallswinkel des Meßstrahls innerhalb der Eiπfallsebene variiert und die Intensitäten der Beugeordnungen werden in Abhängigkeit des Einfallswinkels gemessen Mit Hilfe aufwendiger Modellrechnungeπ ist es möglich aus dieser Beugungsmessung verschiedene Strukturgrößen wie Linienbreite, Grabentiefe oder Kantenschräge zu bestimmen. Die bisher zu diesem Zweck eingesetzten Meßanordnungen sind jedoch wenig flexibel oder vergleichsweise langsam, konstruktiv aufwendig und teuer.
Bei bisherigen Realisierungen wird die Lichtquelle mit präzisen mechanischen Komponenten bewegt oder die zu untersuchende Probe wird selbst um den Meßpunkt gedreht. Dadurch entstehen hohe Gerätekosten und der Einsatzbereich des Verfahrens wird eingeschränkt. Es werden z. B. Linsensysteme für die Erzeugung unterschiedlicher Einfallswinkel verwendet, so daß lediglich ein optisches Element (z. B. Spiegel oder Prisma) nicht aber die Probe nicht bewegt werden muß. Allerdings können auch mit aufwendigen Linsenanordnungen mit großer Apertur nur begrenzte Einfallswinkel realisiert werden. Zudem treten an den Grenzflächen u. U. störende Reflexionen auf.
Eine simultane Erzeugung mehrerer Einfallswinkel mit Hilfe eines Mehrfachstrahlteilers (z. B. Refiexionsgitter) in Verbindung mit einem Ellipsoidspiegel wird in DE 198 24 624 vorgeschlagen. Die beim Bau des Meßgeräts getroffene Wahl der Einfallswinkel liegt damit allerdings fest und die Anzahl der gleichzeitig realisierbaren Einfallswinkel ist begrenzt. Vor allem aber überlagern sich die Beugungseffekte an den Probenstrukturen für die unterschiedlichen Einfallswinkel gleichzeitig. Eine winkelabhängige Messung von Beugungsintensitäten ist somit nicht möglich. Die Vorrichtung gemäß DE 198 24 624 ermöglicht dagegen die gleichzeitige Messung unter verschiedenen Beugungswinkeln was bei einem Vergleich der Messung mit einem einzigen simulierten Beugungsmuster vorteilhaft sein kann.
Ein Meßverfahren sollte zerstörungsfrei, kontaminationsfrei, schnell, einfach und robust sein. Einen vielversprechenden Ansatz für die Ermittlung von Strukturparametern bietet die sog. Streulichtmessung: die winkelaufgelöste Intensitätsmessung von Licht, das an einem Substrat gestreut wurde. Im Fall von Proben mit periodischen Strukturen wird reflektiertes oder transmittiert.es Licht gebeugt. Reguläre Halbleiterstrukturen, z. B. bei Speicherbausteinen, können als reflektierendes Amplituden- oder Phasengitter aufgefaßt werden. Befindet sich der Gittervektor in der Einfallsebene, so gilt bei gegebenem Einfallswinkel θ, folgende Gittergieichung für das Beugemaximum n-ter Ordnung mit dem Ausfallswinkel θn
λ sin θl + sin<9„ = n—
S
λ beschreibt dabei die Wellenlange des verwendeten Lichts und g kennzeichnet die Gitterperiode. Neben dem stets vorhandenen direkten Reflex können demnach Beugungsmaxima höherer Ordnung entstehen, falls die Wellenlange des verwendeten Lichts kleiner ist als die halbe Gitterperiode. Liegt die Große der untersuchten Strukturen im Bereich der Wellenlänge, so sind die einfachen skaiaren Fraunhofer Beugungsgleichungen nicht mehr anwendbar. Stattdessen erfordert eine Simulation der Intensitätsverteilung die Losung der zugehörigen Maxwellgleichungen mit den für das jeweilige Gitter gültigen Randbedingungen. In den zurückliegenden Jahren wurden dafür effiziente numerische Verfahren entwickelt, wie z. B. die sog. πgorous coupled wave analysis. Die auftretenden Nichtlineantaten lassen allgemein gültige Aussagen nur noch sehr begrenzt zu, weshalb für die Beurteilung von Beugungseffekten an kleinen Strukturen stets der konkrete Einzelfall betrachtet bzw numerisch berechnet werden muß. Die Intensitäten sowie die Phasen der Beugeordnungen hangen dabei von den Eigenschaften des einfallenden Strahls (Winkel, Polarisation, Wellenlänge), von der untersuchten Gitterstruktur (Gitterperioden, Linienbreite, Linienhohe, Schichtaufbau, Kantenrundungen, Rauigkeit) und von den Materiaieigenschaften des Substrats (Brechungsindex, Absorptionsindex) ab.
Eine Beugungsanalyse nach dem Stand der Technik kann in mehrere Schritte gegliedert werden. Zunächst erfolgt eine Intensitatsmessung des gestreuten bzw. gebeugten Lichts Anschließend wird die gemessene Intensitätsverteilung mit einer simulierten Intensitätsverteilung verglichen, wobei die Gitterparameter in einem vorgegebenen Bereich variiert werden Diese Simulation des Beugungsvorgangs erfolgt aufgrund von a priori Kenntnis über die Probe. Diejenigen Parameterwerte, die zur besten Übereinstimmung zwischen Messung und Simulation fuhren, werden als sinnvolle Naherungen der realen Gitterparameter angenommen
Geloste Aufgabe Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Gerat zur schnellen winkelabhangigen Beugungsanalyse von Submikrometerstrukturen mit einer vereinfachten Meßanordnung, die die Geratekosten senkt, den Einsatz als integriertes Meßgerat ermöglicht und die Messung erheblich beschleunigt, zu schaffen
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 geiost
Die bevorzugten Ausfuhrungsformen sind Gegenstand der abhangigen Ansprüche
Gemäß einem neu entwickelten Verfahren der Beugungsanalyse kann der erforderliche Rechenaufwand entscheidend reduziert werden, falls auf eine genaue quantitative Auswertung verzichtet und stattdessen lediglich eine Klassifizierung durchgeführt wird Eine Menge von Proben wird vermessen und in Klassen eingeteilt, indem für jede Probe deren Beugungsbild aufgezeichnet wird und die Probe mit anderen Verfahren vermessen wird Die Einteilung von Merkmais- oder Qualitatsklassen erfolgt pπmar nach den Ergebnissen der anderen Verfahren Es ist jedoch darauf zu achten, dass die Beugungsbilder von Proben innerhalb einer Klasse ähnlich sind, d h die Beugungsbilder der Proben als ähnlich erkennbare Merkmale aufweisen Eine Beugungs-Vermessung kann also vor einer anderen z B zerstörenden Analyse, etwa Elektronenmikroskopie erfolgen, welche dann zu der Klassifizierung fuhrt So erfolgt eine Zuordnung der Beugungsbilder zu den Merkmals- oder Qualitatsklassen Die Einteilung von Merkmals- oder Qualitatsklassen und das Auffinden von Merkmalen in den Beugungsbildern zur Beurteilung der Ähnlichkeit gehören zu den Vorbereitungen für die eigentliche Beugungsmessung von unbekannten Proben
Die Klassifizierung einer unbekannten Probe erfolgt dann durch Vermessung von Proben und Zuordnung des Beugungsbiides in eine Klasse Solche Proben werden anhand der Messungen mit anderen Verfahren in Qualitatsklassen eingeteilt Proben innerhalb Klasse haben ähnliche Beugungsbilder. Man kann eine unbekannte Probe anhand ihres Beugungsbildes einer Klasse zuordnen und schließen, dass sie ähnliche physikalische Eigenschaften wie die übrigen Mitglieder dieser Klasse hat.
Die Vorteile dieses Verfahrens liegen darin, dass eine Simulation aus a priori Daten nicht mehr erforderlich ist und dass die Messung und Auswertung während einer laufenden
Fertigung mit einer einfachen Meßanordnung zerstörungsfrei und sehr schnell erfolgen kann. Dies ermöglicht die Untersuchung einer großen Probenzahl in kurzer Zeit.
Gegenüber der DE 198 24 624 liefert die vorliegende Erfindung erstmalig eine simultane Erzeugung mehrerer Einfallswinkel mit Hilfe eines Mehrfachstrahlteilers (z. B. Reflexionsgitter) in Verbindung mit einem Eliipsoidspiegel wird in vorgeschlagen. Die beim Bau des Meßgeräts getroffene Wahl der Einfallswinkel liegt damit allerdings fest und die Anzahl der gleichzeitig realisierbaren Einfallswinkel ist begrenzt. Vor allem aber überlagern sich die Beugungseffekte an den Probenstrukturen für die unterschiedlichen Einfallswinkel gleichzeitig. Eine winkeiabhängige Messung von Beugungsintensitäten ist somit nicht möglich.
Aufgrund der großen Zahl von Einflußgrößen ist eine eindeutige Bestimmung oder Klassifizierung der Gitterparameter nur möglich, falls eine ausreichende Anzahl von Intensitätsmeßwerten für den untersuchten Meßpunkt zur Verfügung steht. Zu diesem Zweck können ein oder mehrere Parameter des Meßstrahls (Winkel, Polarisation, Wellenlänge) variiert und die Intensitäten in Abhängigkeit der variablen Größen gemessen werden. Damit bleibt die Beugungsanalyse auch dann für eine Struktur-Charakterisierung anwendbar, falls wegen kleiner Gitterperioden nur wenige oder keine Beugeordnungen abgesehen vom direkten Reflex auftreten (siehe Gittergleichung).
Eine Einrichtung zur Messung winkelabhängiger Beugungseffekte besteht aus einer kohärenten Strahlungsquelle, einer Einrichtung zur Umlenkung der kohärenten Strahlung in unterschiedliche Richtungen, einer Spiegeianordnung, welcher die umgelenkte Strahlung zu einem Probenort lenkt, und einer Detektoreinheit zur Intensitätsmessung der an einer Probe gebeugten Strahlung. Die in unterschiedliche Richtungen umgelenkte Strahlung wird derart von der Spiegelanordnung reflektiert, daß der kohärente Strahl zeitlich hintereinander sequentiell mit unterschiedlichen Einfallswinkeln auf die Probe umgelenkt wird.
Der Einfallswinkel des Meßstrahls wird dazu kontinuierlich bzw. in kleinen Schritten verändert. Die Intensitäten des direkten Reflexes (nullte Beugeordnung) sowie der gegebenenfalls auftretenden höheren Beugeordnungen werden gemessen. Die Auswertung der Intensitätsverläufe in Abhängigkeit des variierten Einfallswinkels läßt Rückschlüsse auf Form und Material der untersuchten periodischen Strukturen zu.
Bei der vorliegenden Erfindung wird erstmals ein elektrisch rotierender und geregelter
Spiegel (sog. Galvanometer-Scanner) in Verbindung mit einer feststehenden, nicht-planaren Spiegeioberfläche verwendet, um den Einfallswinkel des Meßstrahis für eine 2Θ- Beugungsanalyse eines festen Meßpunkts zu variieren. Die Meßanordnung ermöglicht das Anfahren großer Winkelstellungen innerhalb von Millisekunden mit einer Genauigkeit von wenigen μrad. Damit kann eine vollständige Messung mit Variation des Einfallswinkels innerhalb von einigen zehntel Sekunden durchgeführt werden. Darüber hinaus wird für die Erzeugung der unterschiedlichen Einfallswinkel nur ein robustes bewegliches Bauteil (Galvanometer-Scanner) benötigt und somit die Störanfälligkeit reduziert. Die Kosten der verwendeten Komponenten sowie der für den Meßaufbau erforderliche Raumbedarf sind vergleichweise gering. Da die verschiedenen Einfallswinkel sequentiell erzeugt werden, existiert zu jedem Zeitpunkt genau ein einfallender Meßstrahl. Eine Überlagerung von Beugeordnungen tritt somit nicht auf. Unabhängigkeit von der Art der untersuchten Struktur können die Intensitäten aller mit dem Detektor erfaßbaren Beugemaxima gemessen und zugeordnet werden. Die annähernd konstante Intensität des Meßstrahis unabhängig vom Einfallswinkel (im Gegensatz zu DE 198 24 624 A1 ) erhöht die Meßgenauigkeit des Systems. Gleiches gilt für die ausschließliche Verwendung von Spiegelflächen anstelle von Linsen mit optischen Abbildungsfehlern. Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschreiben Es zeigen
Fig 1 in schematischer geschnittener Ansicht eine Einrichtung gemäß der Erfindung mit deren Hilfe der lotrechte Einfallswinkel variiert werden kann,
Fig 2 in schematischer perspektivischer Ansicht eine Einrichtung gemäß der Erfindung mit indirekter Intensitatsmessung mit einem Spiegel,
Fig 3 in schematischer perspektivischer Ansicht eine Einrichtung gemäß der Erfindung bei der der Azimut des Meßstrahls gegenüber der Probenoberflache variiert,
Fig 4 in schematischer perspektivischer Ansicht eine Meßeinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt
Es werden Meßanordnungen vorgestellt, mit der der Einfallswinkel (lotrechter oder azimutaler Winkel) des Meßstrahls auf einen bestimmten Punkt der Probe sehr schnell, präzise und kostengünstig über einen großen Bereich variiert werden kann Je nach Art des eingesetzten Detektorsystems werden zu jedem Einfallswinkel nur der direkte Reflex oder zusätzlich auch höhere Beugeordnungen gemessen
In Fig 1 wird eine Einrichtung dargestellt mit deren Hilfe der lotrechte Einfallswinkel ψ (in der Einfallsebene bzw der Zeichnungsebene) variiert werden kann Eine Lichtquelle (1 ), z B ein Laser erzeugt kohärentes Licht Über Faseroptiken oder direkt wird der Meßstrahl zu einer Meßanordnung geleitet Dort trifft der Meßstrahl - eventuell mit Hilfe eines Umlenkspiegels - auf eine Einrichtung zur Umlenkung (2) in unterschiedliche Richtungen z B eine rotierbare Spiegelfläche (7) Die Rotationsachse der Spiegelfläche steht lotrecht auf der Einfallsebene des Meßstrahls Die Rotation des Spiegels erfolgt elektrisch auf wenige μrad genau geregelt bevorzugt mit Hilfe eines sogenannten Galvanometer Scanners Vom Scanner-Spiegel aus trifft der abgelenkte Meßstrahl auf einen Eliipsoidspiegel (3a) Befindet sich der Schnittpunkt des Meßstrahls mit dem Scanner-Spiegel im Brennpunkt des Ellipsoiαspiegels so kommt eine spezielle Eigenschaft des Ellipsoidspiegels zum Tragen: er besitzt zwei Brennpunkte Die Lichtstrahlen für unterschiedliche Galvanometer-Winkel treffen sich daher in einem Punkt Wird der Ort der Probe so gewählt, daß der Meßpunkt mit dem zweiten Brennpunkt übereinstimmt, so wird der feste Meßpunkt durch Rotation des Scanner-Spiegels mit variablen Einfallswinkeln bestrahlt. Da der Scanner bestimmte Winkelstellungen innerhalb weniger Millisekunden erreicht, kann der Meßstrahl (1 1 ) sehr schnell einen großen Winkeibereich durchfahren und die für eine Beugungsanalyse erforderliche Parametervariation des Meßstrahls realisieren. Der eliipsoide Form des Spiegels kann aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt werden und der Ellipsoidspiegel kann als Rotationskörper ausgeformt sein, so daß auch bei azimutalen Winkelabweichungen (z. B Drehung des Scanners um die Achse des einfallenden Meßstrahls) die Meßstrahlen im Meßpunkt gebündelt werden. Die Spiegeloberfläche des Galvanometer-Scanners muß im Mittelpunkt der Drehachse liegen, damit sich der Reflexionspunkt stets im Brennpunkt des Ellipsoidspiegels befindet. Ist diese Voraussetzung nicht gegeben, so überstreicht der Meßstrahls wahrend der Änderung des Einfallswinkeis einen gewissen Bereich der
Probenoberfläche um den zentralen Meßpunkt. Für bestimmte Anwendungen kann dies erwünscht sein, um den Meßbereich zu vergrößern ohne den Durchmesser des Meßstrahls zu verandern
Der kohärente Meßstrahl wird an den periodischen Strukturen der Probe (5) gebeugt. Liegt der Gittervektor - er kennzeichnet die Richtung der Penodizität der Gitterstrukturen - in der Einfallsebene, so befinden sich eventuell auftretende höhere Beugeordnungen ebenfalls in der Einfallsebene. Ist diese Voraussetzung nicht erfüllt, so tritt sogenannte .konische Beugung' auf und alle Beugemaxima abgesehen vom direkten Reflex liegen auf einem Bogen senkrecht zur Einfallsebene, d. h., die Beugemaxima liegen nicht mehr in der Zeichnungsebene Im Fall nichtkonischer Beugung kann die Messung der Intensitäten der gebeugten Strahlung (12) mit einer Detektoreiπheit, welche eine Photodiodenzeile (10) enthalt, erfolgen, die in der Zeichnungsebene schräg über der Probe liegt. Ist die Anzahl der Einzeldioden groß genug, so können die einzelnen Intensitäten aller erfaßbaren Beugemaxima gemessen werden Da ein mit Photodioden gemessener Intensitatswert vom Einfallswinkel eines Lichtstrahls auf die Diodenoberflache abhängt, muß das Diodenarray entsprechend kalibriert werden Alternativ können mehrere Einzeldioden auf einem Halbkreis um den Meßpunkt angeordnet werden Die Beugeordnungen treffen dann stets senkrecht auf die Photodioden Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung einer einzigen großflächigen Photodiode Als Meßwert erhalt man in diesem Fall die Summemntensitat der gebeugten Lichtstrahlen, die ebenfalls zur Berechnung oder Klassifizierung der Strukturparameter auf der Probe verwendet werden kann
Um die Genauigkeit der Meßanordnung zu erhohen, kann das Rauschen der Lichtquelle durch wiederholte Referenzmessungen kompensiert werden Dazu wird entweder der von der Lichtquelle ausgehende Strahl geteilt (z B mit einem optischen Strahlteiler) und die Intensität eines Strahls mit einem Photometer bzw einer Photodiode gemessen Optional kann dieser Strahlungsdetektor (8) auch so angeordnet werden, daß der Meßstrahl bei einer bestimmten Winkelstellung des Galvanometers auf sie trifft (eventuell auch über einen Umienkspiegel) Eine vorhergehende Strahlteilung entfallt dann
Das Meßverfahren reagiert sehr empfindlich auf Änderungen des Einfallswinkels wie sie z B durch Verkippen oder Welligkeit des zu untersuchenden Substrats auftreten Mit Hilfe eines PSD (position sensitive device') (9), das bei einem bestimmten Einfallswinkel vom direkten Reflex getroffen wird kann eine derartige Verkippung festgestellt und bei der Meßdatenauswertung berücksichtigt werden Alternativ kann der Winkelfehler auch durch ein Piezoeiement, das die Lage der Probe bestimmt, korrigiert werden Mit Hilfe eines xy- Meßtisches (6) können verschiedene Meßpunkte auf der Probe angefahren werden Optional kann die Probe auch fest liegen und die Spiegel- und Detektoreinheit wird entsprechend verfahren
Fig 2 zeigt, wie darüber hinaus mit einem oder mehreren Spiegeln (13) eine indirekte Intensitatsmessung realisiert werden kann In Frage kommen dafür z B planare Umienkspiegel die u U die Konstruktion der Meßanordnung vereinfachen sowie sphärische und asphaπsche Spiegel, mit denen die Beugeordnungen fokusiert werden können Der erfaßbare Winkeibereich kann somit vergrößert werden bzw die erforderlichen Abmessungen der Photodiodenzeile (10) können verringert werden Für den Fall konischer Beugung können für die Messung von Beugemaxima rechteckige bzw quadratische Photodiodenarrays oder CCDs eingesetzt werden Um einen großen Raumwinkelbereich zu erfassen wird man hierfür meist einen Spiegel für die Fokussierung des Beugebildes auf das Detektorarray einsetzen Der Spiegel für die Umlenkung der Beugungseffekte kann im übrigen auch aus einzelnen Segmenten bestehen
In Fig 3 wird der Azimut des Meßstrahls gegenüber der Probenoberflache variiert Die Intensitatsveriaufe der Beugemaxima in Abhängigkeit des Azimutwinkels dienen wiederum einer Charakterisierung der Probenoberflache Wie in der zuvor beschriebenen Anordnung wird eine kohärente Lichtquelle (1 ), eventuell in Verbindung mit einer Faseroptik und/oder Umlenkspiegeln (14) verwendet Wiederum wird mit Hilfe eines Galvanometer-Scanners (15) der Meßstrahls in verschiedene Richtungen reflektiert Wird die Anordnung der Komponenten entsprechend Fig 3 gewählt und befindet sich der Schnittpunkt von Meßstrahl und Scanner- Spiegel im Radiusmittelpunkt bzw Brennpunkt eines konzentrischen Spiegels (3b) (oder Spiegelsegmenten), so treffen sich die abgelenkten Meßstrahlen (11 ) unter verschiedenen Winkeln wieder in einem Punkt der als Meßpunkt gewählt wird
Da sich in diesem Fall die Lage der Einfallsebene ändert, tritt bei periodisch strukturierten Substraten (Probe (5)) stets konische Beugung auf Der direkte Reflex nullter Ordnung verlauft auf einer Kegeloberflache deren Spitze den Meßpunkt bildet Falls ein ebenes Array aus Photodioden (10) für die Intensitatsmessung der nullten Beugeordnung eingesetzt wird müssen sich daher die einzelnen Dioden entlang einer entsprechend gekrümmten Linie befinden Alternativ konnte auch ein rechteckiges Diodenarray oder ein CCD verwendet werden um eine ortsaufgeloste Intensitatsmessung vorzunehmen Damit können auch höhere Beugeordnungen gemessen und zugeordnet werden Wie für den Fall der ersten Meßanordnung beschrieben besteht darüber hinaus wieder die Möglichkeit, planare sphärische oder asphaπsche Spiegel zur Umlenkung oder Fokussierung der Beugeeffekte einzusetzen
In Fig 4 ist eine weitere Variante der Meßeinrichtung dargestellt Als Refiexionsspiegel wird der gleiche oder ein ähnlicher Spiegel mit anderem Radius eingesetzt wie für die Ablenkung der Meßstrahlen auf die Probe Als Sonderfall können beide Spiegel kombiniert werden und einen innen verspiegelten Ring (3c) bilden Die von der Probe (5) reflektierten nullten Beugeordnungen werden je nach Realisierung in der Nahe des Scanner-Spiegels gebündelt Wird davor eine großflächige Photodiode (10) eingebracht, so kann die Intensität der nullten Beugeordnung gemessen werden, wobei die Diode für verschiedene Einfallswinkel kalibriert werden muß Der Hohe des Spiegeiπngs (3c) sollte bei dieser Realisierung möglichst klein gewählt werden Da höhere Beugeordnungen unter anderen Raumwinkels auftreten, kann somit erreicht werden, daß i a nur die Intensität der nullten Beugeordnung gemessen wird Bei bestimmten Strukturformen ist u U nur eine Summenmessung mehrerer Beugeordnungen möglich Auch diese fuhrt aber zu Meßergebnissen, die eine Charakterisierung der Probe erlauben
In Bezug auf Referenzmessungen der Intensität der Lichtquelle, dem Einsatz von PSD- Elementen und dem Verfahren von Meßtisch oder Meßaufbau gelten die für den ersten Meßaufbau getroffenen Aussagen
Eine weitere Variante der beschriebenen Meßanordnungen besteht in der Verwendung eines mikrooptischen Moduls zur Strahlablenkung, wie z B in EP 0712505 B1 vorgeschlagen Damit kann die mechanisch bewegte Scanner-Komponente ersetzt werden Die Winkelanderung des Meßstrahls wird hierbei durch Ausnutzen elektro-optischer Eigenschaften geeigneter Materialien erreicht Kennzeichnend für die Meßanordnung bleibt die sequentielle Erzeugung unterschiedlicher Einfallswinkel mit Hilfe eines sphärischen oder asphanschen Spiegels bzw mit Hilfe von Spiegelsegmenten Eine weitere Vereinfacnung der Meßanordnung ergibt durch die Verwendung der Ruckseite des Scannerspiegels Dazu werden die vom Substrat reflektierten Strahlen mit Hilfe der gleichen Spiegelform gebündelt, die im ersten Schritt für die Fokussierung nach der Strahlablenkung mit dem Scanner verantwortlich ist Entfernt man z B in Fig 4 die Photodiode, so treffen sich die reflektierten Strahlen in einem Punkt auf der Ruckseite des Scannerspiegeis Von diesem Punkt aus laufen die Strahlen in stets gleicher Richtung in Verlängerung des auf den Scannerspiegel einfallenden Strahls In den reflektierten Strahl kann nun eine Photodiode eingebracht werden, wobei der Einfallswinkel des Meßstrahls auf die Photodiode unabhängig von der Stellung des Scanner-Spiegels konstant bleibt Das gleiche Prinzip ist auch für die Variation des Einfallswinkels in der Einfallsebene in Fig 1 möglich Auf der zum ersten Spiegel gegenüberliegenden Seite realisiert ein gleichartiger Eliipsoidspiegel die Fokussierung der reflektierten Strahlen auf die Scanner-Spiegelruckseite Von dort aus laufen die Strahlen in Verlängerung des von der Lichtquelle einfallenden Meßstrahls Vorteilhaft ist auch in diesem Fall, daß die Intensitäten mit einer einzigen Photodiode gemessen werden können, wobei der Einfallswinkel auf die Photodiode praktisch konstant bleibt
In einem Verfahren zur Messung winkelabhaπgiger Beugungseffekte, wird zunächst ein kohärenter Strahl erzeugt Dieser erfahrt ein erstes Umlenken zeitlich hintereinander sequentiell in unterschiedliche Richtungen Anschließend erfolgt ein zweites Umlenken des kohärenten Strahles auf eine Probe Durch Beugen des kohärenten Strahls an der Probe wird ein gebeugter Strahl erzeugt Dieser gebeugte Strahl wird detektiert Mit diesem Verfahren kann die vorbeschriebene Vorrichtung betrieben werden
Vorzugsweise wird ein der Richtung des ersten Umlenkens entsprechendes Signal und ein dem detektierten gebeugten Strahl entsprechenden Signales erzeugt und diese beiden Signale werden einander zugeordnet Dies ermöglicht eine winkelabhangige
Beugungssignalerfassung Ein so erhaltenes winkelabhangiges Beugungssignal ist charakteristisch für eine Probenklasse und ermöglicht die Klassifizierung einer unbekannten Probe

Claims

Patentansprüche
1 Vorrichtung zur Messung winkelabhangiger Beugungseffekte, bestehend aus
- einer kohärenten Strahlungsquelle (1),
- einer Einrichtung zur Umlenkung der kohärenten Strahlung (2) in unterschiedliche
Richtungen,
- einem sphärischen oder asphanschen Spiegel, oder Spiegelsegmenten welche derart angeordnet sind, daß sie einem sphärischen oder asphanschen Spiegel entsprechen (3),
- einer Detektoreinheit (4) zur Intensitatsmessung der an einer Probe gebeugten
Strahlung,
dadurch gekennzeichnet, daß die von der Einrichtung zur Umlenkung zeitlich hintereinander sequentiell in unterschiedliche Richtungen umgelenkte Strahlung von der Spiegelanordnung derart reflektiert wird, daß der kohärente Strahl mit unterschiedlichen Einfallswinkeln auf die Probe umgelenkt wird
Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Umlenkung (2) der kohärenten Strahlung aus einem geregelt rotierendem Spiegel (7) oder einem mikrooptischen oder elektrooptischen Modul besteht
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Spiegel um einen Eliipsoidspiegel (3a) handelt, oder die Spiegelsegmente derart angeordnet sind, daß sie einem Eliipsoidspiegel entsprechen Vorrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Eliipsoidspiegel (3a) als Rotationskörper ausgeformt ist
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einrichtung zur Umlenkung (2) des kohärenten Strahls in einem der beiden Brennpunkte der Eiiipsoidspiegeiaπordnung befindet
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Meßpunkt auf der Probe (5) im zweiten Brennpunkt der Ellipsoidspiegelanordnung befindet
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Spiegel um einen konzentrischen Spiegel (3b) handelt oder die Spiegelsegmente derart angeordnet sind, daß sie einem konzentrischen Spiegel entsprechen
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einrichtung zur Umlenkung des kohärenten Strahls auf der Symmetrieachse der konzentrischen Spiegelanordnung befindet, und im Falle des rotierenden Spiegels (7) als Einrichtung zur Umlenkung, die Rotationsachse mit der Symmetrieachse zusammenfallt, und der kohärente Strahl immer in einem Punkt auf der Symmetrieachse auf den rotierenden Spiegel (7) trifft
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Meßpunkt auf der Probe auf der Symmetrieachse des konzentrischen Spiegels (3b) spiegelbildlich im gleichen Abstand vom Mittelpunkt des konzentrischen Spiegels befindet wie die Einrichtung zur Umlenkung des kohärenten Strahls
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet daß eine Photodiodenzeile oder mehrere Einzeldioden oder eine einzige großflächige Photodiode oder Photodiodenarrays oder CCDs Bestandteil der Detektoreinheit (10) sind Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Probe gebeugte Strahlung (12) durch Umlenken mit einem oder mehreren Spiegeln (13) indirekt auf die Detektoreinheit auftπfft
Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Spiegelanordnung mit welcher die gebeugte Strahlung indirekt auf die Detektoreinheit gelenkt wird, die gleiche oder eine ähnliche Form wie die Spiegelanordnung zur Variation des Strahiungseinfailswinkels auf die Probe (3) hat
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spiegelanordnungen zu einem verspiegelten Ring (3c) zusammengefaßt sind
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der geregelt rotierende Spiegel (7) zu einer weiteren Umlenkung der gebeugten Strahlung auf das Detektorelement genutzt wird
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Strahlungsdetektor (8), weicher bei einer bestimmten Winkelstellung der Einrichtung zur Umlenkung vom Strahl, oder durch Teilen des kohärenten Strahls mit einem Strahlteiler, von einem Teiistrahl, getroffen wird
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung des Einfallswinkels durch eine Verkippung oder Oberflachenweliigkeit der Probe, mit einem PositionSensitiveDevice (9) oder einem CCD festgestellt und bei der Meßdatenauswertung berücksichtigt, oder mit einem Piezoelement korrigiert wird
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung verschiedener Meßpunkte auf einer Probe, die Probe mit Hilfe eines xy- Meßtisches oder die Einrichtung gegenüber der Probe, positioniert wird
Verfahren zur Messung winkelabhangiger Beugungseffekte gekennzeichnet durch die Verfahreπsschntte - Erzeugen eines kohärenten Strahles,
- Erstes Umlenken des kohärenten Strahles zeitlich hintereinander sequentiell in unterschiedliche Richtungen,
- Zweites Umlenken des kohärenten Strahles auf eine Probe, - Erzeugen eines gebeugten Strahles durch Beugen des kohärenten Strahls an der
Probe,
- Detektieren des gebeugten Strahles
Verfahren nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch die weiteren Verfahrensschritte
- Erzeugen eines der Richtung des ersten Umlenkens entsprechenden Signales, - Erzeugen eines dem detektierten gebeugten Strahl entsprechenden Signales,
- Zuordnen des dem detektierten gebeugten Strahl entsprechenden Signales zur Richtung des ersten Umlenkens
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10134755A1 (de) * 2001-07-17 2003-02-06 Infineon Technologies Ag Meßanordnung zur Messung einer charakteristischen Abmessung wenigstens einer Struktur auf einem Halbleiterwafer
WO2003010489A2 (en) * 2001-07-25 2003-02-06 Hohner Corp. Method and apparatus for surface roughness measurement
WO2003095993A1 (en) * 2002-05-09 2003-11-20 Nova Measuring Instruments Ltd. An optical system operating with variable angle of incidence
JP2004205466A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Nikon Corp 線幅計測装置、線幅計測方法および線幅計測用マスク

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6678046B2 (en) * 2001-08-28 2004-01-13 Therma-Wave, Inc. Detector configurations for optical metrology
DE10146944A1 (de) * 2001-09-24 2003-04-10 Zeiss Carl Jena Gmbh Meßanordnung
DE10146945A1 (de) * 2001-09-24 2003-04-10 Zeiss Carl Jena Gmbh Meßanordnung und Meßverfahren
US6813034B2 (en) 2002-02-05 2004-11-02 Therma-Wave, Inc. Analysis of isolated and aperiodic structures with simultaneous multiple angle of incidence measurements
US7061627B2 (en) * 2002-03-13 2006-06-13 Therma-Wave, Inc. Optical scatterometry of asymmetric lines and structures
US6927080B1 (en) * 2002-10-28 2005-08-09 Advanced Micro Devices, Inc. Structures for analyzing electromigration, and methods of using same
WO2004046655A2 (en) * 2002-11-20 2004-06-03 Mehrdad Nikoohahad System and method for characterizing three-dimensional structures
DE10302868B4 (de) * 2003-01-25 2008-07-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Bestimmung von Strukturparametern einer Oberfläche mit einem lernfähigen System
JP2004279282A (ja) * 2003-03-17 2004-10-07 Oh'tec Electronics Corp ワ−クの外観検査装置
DE102004010363B4 (de) * 2004-03-03 2012-11-15 Qimonda Ag Verfahren zur Bestimmung einer örtlichen Variation des Reflektions- oder Transmissionsverhaltens über die Oberfläche einer Maske
US20070091325A1 (en) * 2005-01-07 2007-04-26 Mehrdad Nikoonahad Multi-channel optical metrology
DE102005023736B4 (de) 2005-05-23 2019-08-22 Vistec Semiconductor Systems Jena Gmbh Verfahren zum Bestimmen von Strukturparametern
US7525672B1 (en) * 2005-12-16 2009-04-28 N&K Technology, Inc. Efficient characterization of symmetrically illuminated symmetric 2-D gratings
US7812943B2 (en) * 2007-10-29 2010-10-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Zeroeth order imaging
CN102625902B (zh) 2009-06-23 2016-01-06 徐逢敏 用于测量厚度变化的设备、使用该设备的系统、使用该设备的形貌显微镜、测量厚度变化的方法、以及使用该测量方法获取形貌图像的方法
WO2010151030A2 (ko) * 2009-06-23 2010-12-29 Seo Bongmin 두께변화 측정장치, 이를 이용한 시스템, 이를 이용한 표면 현미경, 두께변화 측정방법 및 이를 이용한 표면 이미지 획득방법
JP5737749B2 (ja) * 2011-02-21 2015-06-17 国立大学法人京都大学 光子ビーム走査装置及び光子ビーム走査方法
US9568422B2 (en) 2012-12-17 2017-02-14 Advantest Corporation Light beam incident device and reflected light measurement device
FR3002800A1 (fr) * 2013-03-01 2014-09-05 Commissariat Energie Atomique Procede et appareil de caracterisation d'une surface diffractante.
DE102013223945A1 (de) * 2013-11-22 2015-05-28 Inoex Gmbh Messvorrichtung und Verfahren zur Vermessung von Prüfobjekten
DE102015108190A1 (de) * 2015-05-22 2016-11-24 Inoex Gmbh Terahertz-Messvorrichtung und Verfahren zur Vermessung von Prüfobjekten mittels Terahertz-Strahlung
KR20200068541A (ko) * 2018-03-12 2020-06-15 오르보테크 엘티디. 자동화된 광학 검사를 위한 광학 시스템
WO2019217330A1 (en) * 2018-05-07 2019-11-14 Stc. Unm Method and system for in-line optical scatterometry
CN108956093B (zh) * 2018-06-22 2020-06-30 维沃移动通信有限公司 红外散射装置的检测方法和移动终端

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4655592A (en) * 1983-12-30 1987-04-07 Hamamatsu Systems, Inc. Particle detection method and apparatus
DE3626724A1 (de) * 1986-08-07 1988-02-11 Siemens Ag Anordnung zur oberflaechenpruefung
US5048970A (en) * 1990-06-29 1991-09-17 Nicolas J. Harrick Optical attachment for variable angle reflection spectroscopy
US5637873A (en) * 1995-06-07 1997-06-10 The Boeing Company Directional reflectometer for measuring optical bidirectional reflectance
DE19824624A1 (de) * 1997-07-23 1999-02-25 Univ Ilmenau Tech Meßanordnung zur optischen Diffraktionsanalyse periodischer Submikrometerstrukturen
WO1999014575A1 (en) * 1997-09-19 1999-03-25 Kla-Tencor Corporation Improved sample inspection system
EP1035408A1 (de) * 1997-11-19 2000-09-13 Otsuka Electronics Co., Ltd. Vorrichtung zur messung der eigenschaften eines optischen winkels

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5221933A (en) * 1991-06-28 1993-06-22 Eastman Kodak Company Beam scanning galvanometer with low inertia mirror and magnet
US5414747A (en) 1993-02-22 1995-05-09 The Penn State Research Foundation Method and apparatus for in-process analysis of polycrystalline films and coatings by x-ray diffraction
DE4326196C2 (de) 1993-08-04 1997-05-22 Fraunhofer Ges Forschung Planarer elektro-optischer Lichtstrahlablenker und Verfahren zu seiner Herstellung

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4655592A (en) * 1983-12-30 1987-04-07 Hamamatsu Systems, Inc. Particle detection method and apparatus
DE3626724A1 (de) * 1986-08-07 1988-02-11 Siemens Ag Anordnung zur oberflaechenpruefung
US5048970A (en) * 1990-06-29 1991-09-17 Nicolas J. Harrick Optical attachment for variable angle reflection spectroscopy
US5637873A (en) * 1995-06-07 1997-06-10 The Boeing Company Directional reflectometer for measuring optical bidirectional reflectance
DE19824624A1 (de) * 1997-07-23 1999-02-25 Univ Ilmenau Tech Meßanordnung zur optischen Diffraktionsanalyse periodischer Submikrometerstrukturen
WO1999014575A1 (en) * 1997-09-19 1999-03-25 Kla-Tencor Corporation Improved sample inspection system
EP1035408A1 (de) * 1997-11-19 2000-09-13 Otsuka Electronics Co., Ltd. Vorrichtung zur messung der eigenschaften eines optischen winkels

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10134755A1 (de) * 2001-07-17 2003-02-06 Infineon Technologies Ag Meßanordnung zur Messung einer charakteristischen Abmessung wenigstens einer Struktur auf einem Halbleiterwafer
DE10134755B4 (de) * 2001-07-17 2004-08-05 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Messung einer charakteristischen Abmessung wenigstens einer Struktur auf Halbleiterwafern
US6897422B2 (en) 2001-07-17 2005-05-24 Infineon Technologies Ag Measuring configuration and method for measuring a critical dimension of at least one feature on a semiconductor wafer
WO2003010489A2 (en) * 2001-07-25 2003-02-06 Hohner Corp. Method and apparatus for surface roughness measurement
WO2003010489A3 (en) * 2001-07-25 2003-11-20 Hohner Corp Method and apparatus for surface roughness measurement
WO2003095993A1 (en) * 2002-05-09 2003-11-20 Nova Measuring Instruments Ltd. An optical system operating with variable angle of incidence
JP2004205466A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Nikon Corp 線幅計測装置、線幅計測方法および線幅計測用マスク

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