一种用于以高精确度测量衬底上的至少一个结构的坐标的方法。提供可在Ｘ／Ｙ坐标方向上横穿的平台，所述平台放置在干涉式光学测量系统中。所述衬底上的结构经由测量物镜（２１）成像于至少一个检测器（３４）上，所述测量物镜（２１）的光轴（２０）在Ｚ坐标方向上对准。利用所谓的双扫描使所述结构成像。因此可消除系统误差。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种在干涉式光学测量系统中对衬底上的至少一个结构的坐标进行高精确度测量的方法，所述衬底放置于可在X/Y坐标方向上移动的平台上。衬底上的结构经由测量物镜成像到检测器上，所述测量物镜的光轴在Z坐标方向上对准。
技术介绍
在1998年3月31日由Carola Blsing博士发表在日内瓦的半导体教育规划大会(Semicon Education Program Convention)上的题为“PatternPlacement Metrology for Mask Making”的文章中详细描述了用于对衬底(晶片或掩膜)上的结构进行测量的测量装置。这里给出的描述是坐标测量装置的基础。由于本专利技术可有利地与所述测量装置一起使用且将在对所述测量装置的通常的适用性无损害的情况下参考所述测量装置以主要地描述本专利技术，所以将在下文参考附图1来描述这种测量装置。众所周知的测量装置1是用于测量样本30(例如，掩膜和晶片)上的结构31及其坐标的。在本申请案的上下文中，认为术语“样本”、“衬底”和通用术语“物体”是同义词。在布置在晶片上的半导体芯片的生产过程中，由于集成度不断增加，所以个体结构31的结构宽度变得越来越小。因此，对用作测量和检查系统的坐标测量装置的规格的要求变得越来越严格，所述测量和检查系统用于测量结构31的边缘和位置并用于测量结构宽度和重叠数据。以类似于显微镜的形式且与激光距离测量系统相结合的光学采样技术仍受欢迎。光学测量装置的优点在于，当与具有不同采样(例如，X射线或电子束采样)的系统相比时，其实质上结构较简单且易于操作，且其在位置测量方面具有较大稳定性。这种测量装置1中的实际测量系统布置在阻尼振动花岗岩块(vibration-damped granite block)23上。通过自动操纵系统将掩膜或晶片放置在测量平台26上。这种测量平台26通过空气轴承27、28而支撑于花岗岩块23的表面上。测量平台26是马达驱动的且可在两个维度(X和Y坐标方向)上移位。未绘示相应的驱动元件。平面镜9安装在测量平台26的两个相互垂直侧。包括多个干涉仪的激光干涉仪系统900用于追踪和确定测量平台26的位置。由高分辨率的显微镜光学器件来执行待测量的结构的照明和成像，所述高分辨率的显微镜光学器件的入射光和/或透射光在接近UV的光谱范围内(对其通常的适用性无损害)。CCD照相机用作检测器。从位于测量窗口内的CCD检测器阵列的像素获得测量信号。借助于(例如)用于确定所述结构的边缘位置或彼此相交的两个结构的相交点的图像处理，因此得到所测量结构的强度分布图(profile)。通常，相对于衬底(掩膜或晶片)上的参考点或相对于光轴20来确定所述结构元件的位置。这连同测量平台26的以干涉仪所测量的位置一起形成结构31的坐标。用于曝光的晶片或掩膜上的结构仅允许极小的容差(tolerance)。因此，为了检查这些结构，需要极高的测量精确度(当前为纳米数量级)。从德国专利申请公开案DE 10047211A1了解到一种用于确定所述结构的位置的方法和测量装置。明确参考所述文献以了解上述位置确定的细节。在图1说明的测量装置1的实例中，测量平台26形成为框架，使得也可用来自下面的透射光以照明样本30。位于样本30上的是入射光，照明和成像装置2，其布置在光轴20周围。在Z坐标方向上沿光轴20可进行(自动)聚焦。照明和成像构件2包括光束分裂模块(beam splitting module)32、上述检测器34、对准构件33和多个照明装置35(例如，用于自动聚焦、视界照明和实际样本照明)。21处指出可在Z坐标方向上移位的物镜。具有高度可调节的聚光器17和光源7的透射光照明构件也插入在花岗岩块23中，它的光是经由具有尽可能大的数字入口孔径的已放大的接入光学器件(coupling-in optics)3来接收的。以此方式，从光源7接收尽可能多的光。因此接收的光接入在接入光学器件3中且进入光导向器(lightguide)4，例如光纤束(fiber-optic bundle)。优选地形成为消色差物镜(achromatic objective)的接出光学器件(coupling-out optics)5将光耦合到聚光器17中。也可经由镜组合件从光源7接入照明光。为了实现结构测量所需的纳米精确度，必需尽可能使来自环境的干涉影响(例如，周围空气的变化或振动)最小化。为此，可将测量装置容纳于气候室(climate chamber)中，所述测量装置以较大的精确度控制所述室内的温度和湿度(＜0.01℃或＜1％的相对湿度)。为了消除振动，如上所述，将测量装置1支撑于具有振动阻尼器24、25的花岗岩块上。确定结构位置的精确度很大程度上取决于用于确定在X和Y坐标方向上的平台位置的激光干涉仪系统的稳定性和精确度。由于干涉仪的激光束在测量装置的周围空气中传播，所以波长取决于所述周围空气的折射率。所述折射率随着温度、湿度和气压的变化而变化。尽管对气候室中的温度和湿度进行了控制，但是余留的波长振动对于所需的测量精确度来说还是太强。因此，使用所谓的标准具(etalon)来补偿由于周围空气的折射率的变化而引起的测量值变化。在所述标准具中，测量光束覆盖固定的度量距离，使得相应的所测光学长度的变化可仅由周围空气的测量指数的变化而引起。这就是可如何使用标准具测量通过连续确定当前的波长值并将其考虑在内以进行干涉测量而很大程度上补偿折射率的变化的影响。为了实现最高精确度，激光距离测量系统通常根据外差原理来操作，所述外差原理利用将激光束分裂成两个线性偏振的分量的可能性(此处，使用两个塞曼线(Zeemann line)的较小频率差)。所述两个分量在干涉仪中分裂，被用作测量和参考光束，且再次叠加于干涉仪中，并被迫彼此干涉。所使用的激光距离测量系统在632.8nm的激光波长λLaser处，每激光距离测量系统的整数值(激光点击)具有0.309nm的分辨率。为了描述所述测量装置的精确度，通常使用一坐标的测量到的平均值的三倍标准偏差(3σ)。在测量值的正态(normal)分布中，统计上的99％的测量值在约为平均值的3σ范围内。通过测量在X和Y坐标方向上的点的栅格来作出关于可重复性的指示，其中对于每个方向来说，在重复测量所有点后，可指出平均的和最大的3σ值。作为典型的实例，在石英衬底上测量宽度为1μm的15×15栅格(栅格点的间距10mm)的交叉的铬结构。测量2×(X和Y)225个点重复20次(20次通过)。在所谓的多点校正(其允许一次通过的所有点共同旋转和偏移)之后，实现1.5到2nm的可重复性(450个点的所有3σ值的偏差的最大值3σ)。不进行多点校正的情况下，所述值在2与6nm之间。需要进一步改进可重复性且因此进一步改进所述测量装置的测量精确度。本专利技术的主要注意力放在用于测量平台的坐标测量或用于确定此测量平台的坐标的变化的激光干涉仪上。请注意，本专利技术不限于所述测量装置的情境中的干涉仪，而是通常可用于激光干涉测量。从US-5,469,260可知一种用于借助于激光干涉法来测量一维或二维可穿越平台的位置的设备。为此，将固定镜(stationary mirror)附装在(例如)固定光学系统上，而可移动平本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于以高精确度测量衬底上至少一个结构的坐标的方法，所述衬底放置在平台上，所述平台可在干涉式光学测量系统中在Ｘ／Ｙ坐标方向上移动，且其中所述衬底上的所述结构经由测量物镜而成像到至少一个检测器上，所述测量物镜的光轴在Ｚ坐标方向上对准，所述方法的特征在于以下步骤：以所述衬底上的结构定位在所述检测器的至少一个预定的测量窗口中的方式使所述可在所述Ｘ／Ｙ坐标方向上移动的平台横穿；执行在所述Ｚ坐标方向上的相对移动至少一次，其中与在所述Ｚ坐标方向上的所述相对移动同步，由所 述检测器记录所述结构的多个图像，且还与所述成像同步来确定所述平台在所述Ｘ和Ｙ坐标方向上的位置；使所述平台在由所述Ｘ和Ｙ坐标方向界定的平面中横穿一距离至少一次，且也使所述测量窗口偏移此距离；执行在与所述Ｚ坐标方向相反的方向上的 相对移动至少一次，其中与在所述Ｚ坐标方向上的所述相对移动同步，由所述检测器记录所述结构的多个图像，且还与所述成像同步来确定所述平台在所述Ｘ和Ｙ坐标方向上的位置；以及在所述Ｚ坐标方向上和所述相反方向上的所述相对移动期间，根据与所述结构 的所述记录的图像同步而记录的Ｚ位置，并根据针对每个图像所确定的所述平台的位置，来确定所述结构的至少一个实际位置。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：伯塞尔汉斯阿图尔，沙夫安地列斯，
申请(专利权)人：比斯泰克半导体系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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