DE102008002778A1 - Edge position determining method for structure on semiconductor substrate, involves assigning values to position of part depending on relative change of distance of measuring lens to structure, such that one value is determined for position - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionsbestimmung mindestens einer Struktur auf einem Substrat. Die Struktur zeichnet sich durch mehrere Kanten aus. Die Struktur wird mit einem Messobjektiv auf ein Detektorelement einer Kamera abgebildet.The The present invention relates to a method for determining position at least one structure on a substrate. The structure stands out through several edges. The structure is made with a measuring objective imaged on a detector element of a camera.
Ein
Koordinaten-Messgerät ist hinlänglich aus dem
Stand der Technik bekannt. Beispielsweise wird dabei auf
Ferner
ist eine Koordinaten-Messmaschine aus einer Vielzahl von Patentanmeldungen
bekannt, wie z. B. aus der
Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist, ein Verfahren zu schaffen, mit dem unabhängig vom Fokuszustand des Messobjektivs der Koordinaten-Messmaschine die Lage der Kante mindestens einer Struktur auf dem Substrat bestimmt werden kann.task the present invention is to provide a method with the independent of the focus state of the measuring lens of the Coordinate measuring machine the location of the edge of at least one structure can be determined on the substrate.
Die obige Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.The The above object is achieved by a method that the Features of claim 1 comprises.
Das Verfahren zur Positionsbestimmung mindestens einer Struktur auf einem Substrat umfasst mehrere Schritte. Zunächst werden mehrere Messintensitätsprofile von mindestens einem Teil der Struktur aufgenommen, wobei sich die mehreren Messintensitätsprofile hinsichtlich eines jeweiligen relativen Z-Abstand des Messobjektivs zu der Struktur unterscheiden. Mehrere der aufgenommenen Messintensitätsprofile werden mit den Modell-Intensitätsprofilen verglichen, wobei dasjenige Modell-Intensitätsprofil mit der besten Übereinstimmung mit dem gerade zu untersuchenden Messintensitätsprofil ausgewählt wird; wobei daraus die Position des mindestens einen Teils der jeweiligen Struktur bestimmt wird. Schließlich werden die Werte der Position der mindestens einen Kante der Struktur in Abhängigkeit von der relativen Änderung des Abstandes des Messobjektivs aufgetragen. Aus der Auftragung wird ein einziger Wert für die Position des Teils der Struktur bestimmt.The Method for determining the position of at least one structure a substrate comprises several steps. First, be several measurement intensity profiles of at least one part of the structure, taking the multiple measurement intensity profiles with respect to a respective relative Z-distance of the measuring objective to distinguish the structure. Several of the recorded measurement intensity profiles are compared with the model intensity profiles, where that model intensity profile with the best match selected with the measurement intensity profile to be examined becomes; wherefrom the position of the at least one part of the respective Structure is determined. Finally, the values of the Position of the at least one edge of the structure as a function of the relative change in the distance of the measuring objective applied. The application will have a single value for determines the position of the part of the structure.
Die Erfindung ist besonders vorteilhaft bei phasenschiebenden Masken anzuwenden, bei denen sich während eines Fokusdurchlaufs die optische Abbildung des auszuwertenden Messprofils stark ändert.The Invention is particularly advantageous in phase-shifting masks apply during which focus during a focus sweep the optical image of the measurement profile to be evaluated changes greatly.
Der mindestens eine Teil der Struktur kann mindestens eine der Kanten der Struktur sein. Ebenso ist es denkbar, dass der Ausdruck „mindestens ein Teil der Struktur” auch als die gesamte Struktur angesehen werden kann.Of the At least one part of the structure can be at least one of the edges to be the structure. Likewise, it is conceivable that the expression "at least a part of the structure "also regarded as the whole structure can be.
Die einzelnen Modell-Intensitätsprofile werden durch die Abbildung einer Modell-Kante aus dem Bild der Kamera errechnet. Dabei wird zusätzlich der relative Abstand des Messobjektivs zu der Struktur oder der Oberfläche des Substrats in Z-Koordinatenrichtung variiert.The individual model intensity profiles are represented by the figure a model edge calculated from the image of the camera. It will additionally the relative distance of the measuring objective to the Structure or the surface of the substrate in the Z coordinate direction varied.
Ebenso ist es möglich, dass die einzelnen Modell-Intensitätsprofile durch eine Modellrechnung erzeugt werden. Dabei wird für jedes errechnete Modell-Intensitätsprofil zusätzlich ein anderer relativer Abstand des Messobjektivs zum Substrat oder der Struktur in Z-Koordinatenrichtung in die Modellrechnung einbezogen.As well is it possible for the individual model intensity profiles be generated by a model calculation. It is for each calculated model intensity profile in addition another relative distance of the measuring objective to the substrate or The structure in the Z coordinate direction is included in the model calculation.
Alle der aufgenommenen Messintensitätsprofile werden mit den Modell-Intensitätsprofilen verglichen. Ebenso ist es möglich, dass an jedes in einem anderen relativen Abstand aufgenommenen Messintensitätsprofil eine Modellfunktion angepasst, bzw. angefittet wird.All The recorded measurement intensity profiles are compared with the Compared model intensity profiles. It is also possible that to each measurement intensity profile recorded at a different relative distance a model function is adapted or fitted.
Das jeweilige Modell-Intensitätsprofil wird in Pixel-Schritten mathematisch an relativ zu einem jeweiligen Bezugspunkt gelegenen, fiktiven Positionen xj(z) (j = Pixelindex) verschoben, wobei das Pixel j den fiktiven Ort des ersten Intensitätswerts des Modell-Intensitätsprofils angibt. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass man neben der Interpolation der Korrelationsfunktion für eine Subpixelgenauigkeit auch die Option der Interpolation von Modell-Intensitätsprofil oder Messintensitätsprofil hat und damit eine Korrelationsfunktion in beliebig kleinen Schritten erhalten kann, Dies gilt selbstverständlich für alle nachstehend beschriebenen Verfahren. Ein diskreter Korrelationswert Kj(z) wird für Jede eingenommene, fiktive Position xj(z) bestimmt, wobei mehrere Korrelationsfunktionen K(x, z) in Abhängigkeit von der z-Position aus den diskreten Kj(z) bestimmt werden (wobei Kj(z) ≅ K(x, z) an den Pixeln j ist). Mehrere lokale Maxima der Korrelationsfunktion K(x, z) werden bestimmt. Es werden dann diejenigen lokalen Maxima der Korrelationswerte Kj(z) aussortiert, die von Intensitätsverläufen im Rauschen verursacht wurden. Die gesuchte Kantenposition p(z) wird aus den verbleibenden lokalen Maxima xm(z), die von der zu vermessenden Kante verursacht wurden, mit p(z) = xm(z) + xk(z) bestimmt.The respective model intensity profile is mathematically shifted in pixel steps to fictitious positions x j (z) (j = pixel index) relative to a respective reference point, where pixel j indicates the fictitious location of the first intensity value of the model intensity profile. It goes without saying for a person skilled in the art that apart from the interpolation of the correlation function for a subpixel accuracy also has the option of interpolation of model intensity profile or measurement intensity profile and thus can obtain a correlation function in arbitrary small steps. This of course applies to all methods described below. A discrete correlation value K j (z) is determined for each assumed fictitious position x j (z), where a plurality of correlation functions K (x, z) are determined as a function of the z position from the discrete K j (z) K j (z) ≅ K (x, z) at the pixels j). Several local maxima of the correlation function K (x, z) are determined. Then, those local maxima of the correlation values K j (z) which were caused by intensity profiles in the noise are sorted out. The searched edge position p (z) is determined from the remaining local maxima x m (z) caused by the edge to be measured with p (z) = x m (z) + x k (z).
Das jeweilige Modell-Intensitätsprofil wird in Pixel-Schritten mathematisch an relativ zu einem jeweiligen Bezugspunkt gelegenen, fiktiven Positionen xj(z) (j = Pixelindex) verschoben, wobei das Pixel j den fiktiven Ort des ersten Intensitätswerts des Modell-Intensitätsprofils angibt. Ein diskreter Korrelationswert Kj(z) wird für jede eingenommene, fiktive Position xj(z) bestimmt, wobei mehrere Korrelationsfunktionen K(x, z) In Abhängigkeit von der Z-Position aus den diskreten Kj(z) bestimmt werden (wobei Kj(z) ≅ K(x, z) an den Pixeln j ist). Für Jede der Korrelationsfunktionen K(x, z) werden jeweils eine Ableitung ΔK(x, z) der Korrelationsfunktionen und die Nullstellen der jeweiligen Ableitung ΔK(x, z) bestimmt. Die lokalen Maxima wurden von Intensitätsverläufen im Rauschen verursacht. Die gesuchte Kantenposition p(z) wird aus den verbleibenden lokalen Maxima xm(z), die von der zu vermessenden Kante verursacht wurden, mit p(z) = xm(z) + xk(z) bestimmt.The respective model intensity profile is mathematically shifted in pixel steps to fictitious positions x j (z) (j = pixel index) relative to a respective reference point, where pixel j indicates the fictitious location of the first intensity value of the model intensity profile. A discrete correlation value K j (z) is determined for each assumed fictitious position x j (z), where a plurality of correlation functions K (x, z) are determined from the discrete K j (z) as a function of the Z position K j (z) ≅ K (x, z) at the pixels j). For each of the correlation functions K (x, z), a derivative ΔK (x, z) of the correlation functions and the zeros of the respective derivative ΔK (x, z) are determined in each case. The local maxima were caused by intensity curves in the noise. The searched edge position p (z) is determined from the remaining local maxima x m (z) caused by the edge to be measured with p (z) = x m (z) + x k (z).
Das jeweilige Modell-Intensitätsprofil wird in Pixel-Schritten mathematisch an relativ zu dem Jeweiligen Bezugspunkt gelegenen, fiktiven Positionen xj(z) (j = Pixelindex) verschoben. Dabei gibt das Pixel j den fiktiven Ort des ersten Intensitätswerts des Modell-Intensitätsprofils an. Ebenso wird ein diskreter Korrelationswert Kj(z) für Jede eingenommene, fiktive Position xj(z) bestimmt, wobei für die verschiedenen Z-Positionen jeweils ein Gradient ΔKj(z) = Kj(z) – Kj+l(z) für jedes Kj(z) gebildet wird. Ein Geradenfit wird In der Umgebung aller möglichen Nullstellen gebildet, wobei der Geradenfit jeweils mit einer Gruppe von ΔKj(z) erfolgt, von denen mindestens Jeweils ein Wert ΔKj(z) größer als Null und einer kleiner als Null ist. Anschließend werden die Nullstellen der mehreren Geradenfits bestimmt und diejenigen Nullstellen, die von Intensitätsverläufen im Rauschen verursacht wurden, werden aussortiert. Die gesuchte Kantenposition p(z) wird aus den verbleibenden Nullstellen xm(z), die von der zu vermessenden Kante verursacht wurden, mit p(z) = xm(z) + xk(z), bestimmt.The respective model intensity profile is mathematically shifted in pixel steps at fictitious positions x j (z) (j = pixel index) relative to the respective reference point. The pixel j indicates the fictitious location of the first intensity value of the model intensity profile. Similarly, a discrete correlation value K j (z) is determined for each assumed fictitious position x j (z), with a gradient ΔK j (z) = K j (z) - K j + l (Z) for the different Z positions. z) is formed for each K j (z). A straight line fit is formed in the vicinity of all possible zeros, the straight line fit in each case with a group of ΔK j (z), of which at least one value ΔK j (z) is greater than zero and one smaller than zero. Subsequently, the zeroes of the multiple line-fits are determined and those zeros caused by intensity curves in the noise are sorted out. The searched edge position p (z) is determined from the remaining zeros x m (z) caused by the edge to be measured with p (z) = x m (z) + x k (z).
Das jeweilige Modell-Intensitätsprofil wird in Pixel-Schritten mathematisch an relativ zu einem jeweiligen Bezugspunkt gelegenen, fiktiven Positionen xj(z) (j = Pixelindex) verschoben, wobei das Pixel j den fiktiven Ort des ersten Intensitätswerts des Modell-Intensitätsprofils angibt. Es wird ein diskreter Korrelationswert Kj(z) für Jede eingenommene, fiktive Position xj(z) bestimmt, wobei mehrere Korrelationsfunktionen K(x, z) in Abhängigkeit von der Z-Position aus den diskreten Kj(z) bestimmt werden (wobei Kj(z) ≅ K(x, z) an den Pixeln j ist). Für jede der Korrelationsfunktionen K(x, z) werden Jeweils eine Ableitung ΔK(x, z) der Korrelationsfunktionen und die Nullstellen der jeweiligen Ableitung ΔK(x, z) bestimmt; wobei diejenigen lokalen Maxima aussortiert werden, die von Intensitätsverläufen im Rauschen verursacht wurden. Die gesuchte Kantenposition p(z) wird aus den verbleibenden lokalen Maxima xm(z), die von der zu vermessenden Kante verursacht wurden, mit p(z) = xm(z) + xk(z) bestimmt.The respective model intensity profile is mathematically shifted in pixel steps to fictitious positions x j (z) (j = pixel index) relative to a respective reference point, where pixel j indicates the fictitious location of the first intensity value of the model intensity profile. A discrete correlation value K j (z) is determined for each assumed fictitious position x j (z), wherein a plurality of correlation functions K (x, z) are determined as a function of the Z position from the discrete K j (z) ( where K j (z) ≅ K (x, z) at the pixels j). For each of the correlation functions K (x, z), a derivative ΔK (x, z) of the correlation functions and the zeros of the respective derivative ΔK (x, z) are respectively determined; whereby those local maxima caused by intensity traces in the noise are sorted out. The searched edge position p (z) is determined from the remaining local maxima x m (z) caused by the edge to be measured with p (z) = x m (z) + x k (z).
Das Jeweilige Modell-Intensitätsprofil wird in Pixel-Schritten mathematisch an relativ zu dem jeweiligen Bezugspunkt gelegenen, fiktiven Positionen xj(z) (j = Pixelindex) verschoben, wobei das Pixel j den fiktiven Ort des ersten Intensitätswerts des Modell-Intensitätsprofils angibt. Ein oder mehrere lokale Parabelfits werden in der Umgebung derjenigen diskreten Korrelationswerte Kj(z), deren benachbarte Korrelationswerte Kj-l(z), und Kj-l(z) kleinere Werte aufweisen, durchgeführt. Es werden die jeweiligen lokalen Maxima der Jeweiligen lokalen Parabelfits bestimmt; wobei diejenigen lokalen Maxima der Korrelationswerte Kj(z) aussortiert werden, die von Intensitätsverläufen im Rauschen verursacht wurden. Die gesuchte Kantenposition p(z) wird aus den verbleibenden lokalen Maxima xm(z), die von der zu vermessenden Kante verursacht wurden, mit p(z) = xm(z) + xk(z), bestimmt.The respective model intensity profile is mathematically shifted in pixel steps at fictitious positions x j (z) (j = pixel index) relative to the respective reference point, the pixel j indicating the notional location of the first intensity value of the model intensity profile. One or more local parabolic fits are performed in the vicinity of those discrete correlation values K j (z) whose adjacent correlation values K jl (z) and K jl (z) have smaller values. The respective local maxima of the respective local parabolic fits are determined; wherein those local maxima of the correlation values K j (z) which are caused by intensity curves in the noise are sorted out. The searched edge position p (z) is determined from the remaining local maxima x m (z) caused by the edge to be measured with p (z) = x m (z) + x k (z).
Das jeweilige Modell-Intensitätsprofil wird in Pixel-Schriften mathematisch an relativ zu dem jeweiligen Bezugspunkt gelegenen, fiktiven Positionen xj(z) (j = Pixelindex) verschoben, wobei das Pixel j den fiktiven Ort des ersten Intensitätswerts des Modell-Intensitätsprofils angibt. Ein oder mehrere lokale Parabelfits werden in der Umgebung derjenigen diskreten Korrelationswerte Kj(z) durchgeführt, deren benachbarte Korrelationswerte Kj-l(z), und Kj-l(z) kleinere Werte aufweisen. Es werden die jeweiligen lokalen Maxima der jeweiligen lokalen Parabelfits bestimmt, wobei diejenigen lokalen Maxima der Korrelationswerte Kj(z) aussortiert werden, die von Intensitätsverläufen im Rauschen verursacht wurden. Die gesuchte Kantenposition p(z) wird aus den verbleibenden lokalen Maxima xm(z) bestimmt, die von der zu vermessenden Kante verursacht wurden, wobei p(z) = xm(z) + xk(z) ist.The respective model intensity profile is mathematically shifted in pixel fonts to fictitious positions x j (z) (j = pixel index) relative to the respective reference point, the pixel j indicating the fictitious location of the first intensity value of the model intensity profile. One or more local parabolic fits are performed in the vicinity of those discrete correlation values K j (z) whose adjacent correlation values K jl (z) and K jl (z) have smaller values. The respective local maxima of the respective local parabolic fits are determined, whereby those local maxima of the correlation values K j (z) which were caused by intensity profiles in the noise are sorted out. The searched edge position p (z) is determined from the remaining local maxima x m (z) caused by the edge to be measured, where p (z) = x m (z) + x k (z).
Anhand der verschiedenen Modell-Intensitätsprofile in Z-Richtung und der verschiedenen Messintensitätsprofile In Z-Richtung werden die ermittelten Positionen der Kanten der Struktur als Funktion des relativen Abstandes des Messobjektivs graphisch dargestellt.Based on the different model intensi In the Z direction, the determined positions of the edges of the structure are plotted as a function of the relative distance of the measuring objective.
Die Position der Kante einer Struktur wird durch korrelationsgradabhängige Wichtung eines aufgenommenen Messintensitätsprofils mit mehreren Modellintensitätsprofilen ermittelt. Dies wird für alle an unterschiedlichen relativen Abständen aufgenommenen Messintensitätsprofile durchgeführt.The Position of the edge of a structure is determined by degree of correlation Weighting of a recorded measurement intensity profile with determined several model intensity profiles. this will for all at different relative distances recorded measurement intensity profiles carried out.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand ihrer beigefügten Figuren näher erläutern.in the Below are embodiments of the invention and their advantages with reference to their attached figures explain.
Ein
Koordinaten-Messgerät der in
Die
Position des Messtisches
Die Erfindung wurde unter Berücksichtigung spezieller Ausführungsformen beschrieben. Es ist jedoch denkbar, dass Abwandlungen und Änderungen durchgeführt werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.The Invention has been made in consideration of specific embodiments described. However, it is conceivable that modifications and changes are made can, without losing the scope of the following To leave claims.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- - DE 102004023739 [0003] - DE 102004023739 [0003]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- - das Vortragsmanuskript „Pattern Placement Metrology for Mask making” von Frau Dr. Carola Bläsing verwiesen. Der Vortrag wurde gehalten anlässlich der Tagung Semicon, Education Program in Genf am 31. März. 1998 [0002] - the lecture manuscript "Pattern Placement Metrology for Mask Making" by Dr. Ing. Carola Bläsing directed. The presentation was given at the Semicon, Education Program in Geneva on March 31. 1998 [0002]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
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Effective date: 20130321 |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: REICHERT & LINDNER PARTNERSCHAFT PATENTANWAELT, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |