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GEBIET DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Herstellung integrierter
Schaltungen und betrifft insbesondere eine Vorrichtung für messtechnische Aufgaben
mittels Streuungsmessung.
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Beschreibung des Stands der
Technik
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Die
Herstellung integrierter Schaltungen erfordert, dass kleine Gebiete
mit präzise
gesteuerter Größe in einer
Materialschicht eines geeigneten Substrats, etwa eines Siliziumsubstrats,
gebildet werden. Diese kleinen Gebiete mit präzise gesteuerter Größe werden
durch Behandeln der Materialschicht mittels beispielsweise Ionenimplantation
oder Ätzung
erzeugt, wobei eine Maskenschicht über der zu behandelnden Materialschicht
gebildet wird, um diese kleinen Gebiete zu definieren. Im Allgemeinen
kann eine Maskenschicht aus einer Schicht aus Fotolack bestehen
oder damit gebildet werden, die mittels eines lithografischen Prozesses
strukturiert ist. Während des
lithografischen Prozesses kann der Fotolack auf das Wafersubstrat
aufgeschleudert werden und wird anschließend selektiv mit ultravioletter
Strahlung belichtet. Nach Entwicklung des Fotolacks werden abhängig von
der Art des Fotolacks – Positivlack
oder Negativlack – die
belichteten Bereiche oder die nichtbelichteten Bereiche entfernt,
um das geforderte Muster in der Fotolackschicht zu bilden. Da die
Abmessungen der Muster in modernen integrierten Schaltungen ständig kleiner
werden, müssen
die Anlagen zum Strukturieren von Elementstrukturen sehr strenge
Anforderungen hinsichtlich der Auflösung der beteiligten Herstellungsvorgänge erfüllen. In
diesem Zusammenhang wird Auflösung
als ein Maß betrachtet,
das die gleichbleibende Fähigkeit
spezifiziert, Bilder mit minimaler Größe unter vordefinierten Herstellungsschwankungen
zu drucken. Einen wichtigen Faktor bei der Verbesserung der Auflösung stellt
der lithografische Prozess dar, in dem die in einer Fotomaske oder
Retikel enthaltenen Muster optisch auf das Substrat mittels eines
optischen Abbildungssystems übertragen
werden. Daher werden große
Anstrengungen un ternommen, um die optischen Eigenschaften des lithografischen
Systems, etwa die numerische Apertur, die Fokustiefe, und die Wellenlänge der
verwendeten Lichtquelle ständig
zu verbessern.
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Die
Qualität
der lithografischen Abbildung ist äußerst wichtig bei der Erzeugung
sehr kleiner Strukturgrößen. Von
vergleichbarer Bedeutung ist jedoch auch die Genauigkeit, mit der
ein Bild auf der Oberfläche
des Substrats positioniert werden kann. Integrierte Schaltungen
werden durch sequentielles Strukturieren von Materialschichten hergestellt,
wobei Strukturelemente auf aufeinanderfolgenden Materialschichten
eine räumliche
Beziehung zueinander aufweisen. Jedes in einer nachfolgenden Materialschicht
gebildete Muster muss zu einem entsprechenden, in der vorhergehenden
Materialschicht gebildeten Muster innerhalb spezifizierter Justiertoleranzen
ausgerichtet werden. Diese Justiertoleranzen werden beispielsweise
durch eine Variation eines Fotolackbildes auf dem Substrat aufgrund
von Ungleichförmigkeiten
von Parametern, wie etwa Fotolackdicke, Ausbacktemperatur, Belichtung
und Entwicklung hervorgerufen. Ferner können Ungleichförmigkeiten
bei den Ätzprozessen
zu Abweichungen in den geätzten
Strukturelemente führen.
Ferner gibt es eine Unsicherheit bei der Überlagerung des Bildes des
Musters für
die momentane Materialschicht zu dem geätzten Muster der vorhergehenden
Materialschicht, wenn das Bild fotolithografisch auf das Substrat übertragen
wird. Mehrere Faktoren tragen dazu bei, dass das Abbildungssystem
nicht in der Lage ist, zwei Schichten in perfekter Weise zu überlagern, etwa
Unzulänglichkeiten
innerhalb eines Maskensatzes, Temperaturunterschiede zwischen den
Zeitpunkten der Belichtung, und eine begrenzte Justierfähigkeit
der Justiervorrichtung. Folglich sind die dominierenden Kriterien
zur Bestimmung der minimalen Strukturgröße, die schließlich erreichbar
ist, die Auflösung
für das
Erzeugen von Strukturelementen in einzelnen Substratebenen und der
gesamte Überlagerungsfehler,
zu dem die oben erläuterten
Faktoren, insbesondere die Lithografieprozesse, beitragen.
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Daher
ist es äußerst wichtig,
die Auflösung, d.
h. die Fähigkeit
zuverlässig
und reproduzierbar die minimale Strukturgröße zu erzeugen, die ebenso
als kritische Abmessung bzw. Dimension (CD) bezeichnet wird, in
einer spezifischen Materialschicht zu überwachen und ständig die Überlagerungsgenauigkeit
von Mustern von zwei nacheinander gebildeten Materialschichten zu
bestimmen. In jüngster
Zeit ist das Streumessungsverfahren zu einem mächtigen Werkzeug bei der Bestimmung
eines periodischen Musters aus Strukturelementen mit einer Größe im Bereich
von 1 μm
bis 0,1 μm
geworden. Bei der Streumessungsanalyse wird das Substrat, das eine periodische
Struktur enthält,
mit Strahlung eines geeigneten Wellenlängenbereichs belichtet und
das gebeugte Licht wird detektiert. Es können viele Arten von Vorrichtungen
zur Belichtung und Erfassung des gebeugten Lichtstrahls verwendet
werden.
US-Patent 5,867,276 beschreibt
einen sogenannten Zwei-θ-Streumesser,
wobei der Einfallswinkel eines Lichtstrahls kontinuierlich durch
gleichzeitiges Drehen der Probe und des Detektors variiert wird.
Ferner beschreibt dieses Dokument ein Linsenstreuungsmessungssystem
unter Anwendung eines rotierenden Blocks, um einen Lichtstrahl,
der von einer Lichtquelle emittiert wird, zu unterschiedlichen Stellen
der Eingangsapertur einer Linse zu lenken, um das Substrat unter
unterschiedlichen Einfallswinkeln zu belichten. Des Weiteren beschreibt
dieses Dokument einen Streuungsmesser mit einem fixierten Einfallswinkel,
wobei eine Belichtungsquelle mit mehreren Wellenlängen verwendet
wird, um die erforderliche Information aus dem gebeugten Strahl
mit mehreren Wellenlängen
zu erhalten. Aus dieser in dem Messspektrum enthaltenen Information
können
die optischen und dimensionalen Eigenschaften der einzelnen Elemente,
die die periodische Struktur bilden, und die Dicke darunter liegender
Schichten beispielsweise durch statistische Verfahren ermittelt
werden. Die interessierenden Probenparameter können die Breite von Linien,
wenn das periodische Muster Linien und Abstände enthält, deren Seitenwandwinkel und
andere strukturelle Details einschließen. Im Falle einer komplexeren
periodischen Struktur mit beispielsweise einer zweidimensionalen
Periodizität können die
Parameter räumliche
Eigenschaften, etwa einen Lochdurchmesser oder eine Tiefe, einschließen. Es
sollte erwähnt
werden, dass in der vorliegenden Anmeldung der Begriff ”Streuungsmesser” auch Geräte mit einschließt, die
einen im Wesentlichen linear polarisierten Lichtstrahl aussenden,
etwa wie ein Ellipsometer, um strukturelle Informationen hinsichtlich
der Änderungen
in dem Polarisationszustand durch Erfassen und Analysieren des von
der periodischen Struktur gestreuten Lichtstrahls zu erhalten.
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Typischerweise
zeigen die Beugungsmuster, die zur Messung kritischer Dimensionen
und der Überlagerungsgenauigkeit
verwendet werden, eine Periodizität entlang einer vordefinierten
Richtung. Folglich sind zwei beugende Muster vorgesehen, die eine
Periodizität
aufweisen, die entlang zweier orthogonaler Richtungen definiert
ist, um die Qualität
der kritischen Abmessung hinsichtlich der beiden Richtungen zu überwachen.
Diese Anordnung erfordert jedoch das Drehen des Substrats und das
erneute Justieren des Substrats gegenüber der Messvorrichtung, etwa
einem spektroskopischen Ellipsometer, das in Halbleiterfabriken
häufig
verwendet wird. Das Drehen und das erneute Justieren des Substrats
verringert jedoch den Durchsatz erheblich.
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Daher
gibt es einen Bedarf für
eine Vorrichtung, die zur Messung kritischer Dimensionen und der Überlagerungsgenauigkeit
verwendet wird, die genaue Messungen mit hoher Effizienz erlaubt.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Erfindungsgemäß umfasst
eine Vorrichtung zum Gewinnen von Informationen über kritische Dimensionen und Überlagerungsgenauigkeit
von Elementen die Merkmale des Anspruchs 1.
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Die
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung erlaubt die Detektion erster und zweiter Lichtstrahlen,
die von den unterschiedlich orientierten ersten und zweiten beugenden
Mustern gebeugt sind. Somit ist eine zeitaufwendige Drehung des
Substrats und eine erneute Justierung nicht mehr notwendig. Die
vorliegende Erfindung ist besonders vorteilhaft in Kombination mit
bestehenden Streumessern, etwa einem spektroskopischen Ellipsometer,
da das Ellipsometer sowohl als Lichtquelle als auch als Detektor der
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendbar ist. Um daher die gesamte Information über kritische
Dimensionen zu erhalten, oder um die gesamte Überlagerungsinformation zu
ermitteln, wenn die ersten und zweiten beugenden Muster Informationen über die Überlagerungsgenauigkeit
von Strukturelementen, die durch zwei aufeinanderfolgende fotolithografische
Prozesse gebildet sind, können
ein oder mehrere Messstellen, d. h., ein oder mehrere beugende Muster
in einer ununterbrochenen Sequenz aufgesucht werden. Die den Wafer
haltende Halterung wird über
die Distanz zwischen den beugenden Mustern linear bewegt, ohne den
Wafer zu drehen. Somit wird im Vergleich zu einer konventionellen
Vorrichtung, etwa ein spektroskopisches Ellipsometer, ein deutlicher
Anstieg des Durchsatzes erreicht.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere
Vorteile, Aufgaben und Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert
und gehen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung
hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert
wird; es zeigen:
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1 eine
schematische Draufsicht der optischen Einrichtung einer anschaulichen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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2 eine
schematische Draufsicht einer anschaulichen Ausführungsform, die in der Lage
ist, gleichzeitig zwei unterschiedlich orientierte beugende Muster
zu messen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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1 zeigt
eine schematische Draufsicht einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung. Eine Vorrichtung 100 für messtechnische Zwecke von
kritischen Dimensionen und der Überlagerungsgenauigkeit
umfasst eine Lichtquelle 101 und einen Detektor 102.
Die Lichtquelle 101 kann ausgebildet sein, um einen Lichtstrahl
mit einer breiten spektralen Zusammensetzung bereitzustellen, oder
diese kann ausgebildet sein, um einen Lichtstrahl einer oder mehrerer
Wellenlängen,
die sich über
einen relativ engen Wellenlängenbereich
erstrecken, bereitzustellen. Der Detektor 102 kann ein
oder mehrere dispersive optische Elemente umfassen, die in der Lage sind,
spektral aufgelöste
Informationen hinsichtlich eines empfangenen Lichtstrahls zu liefern.
Insbesondere kann der Detektor 102 ausgebildet sein, um
Informationen über
den Polarisationszustand eines empfangenen Lichtstrahls bereitzustellen.
Des Weiteren kann ein spektroskopisches Ellipsometer, wie dieses
zur Analyse optischer Eigenschaften von Materialschichten, die auf
einem Halbleitersubstrat gebildet sind, verwendet wird, als die
Lichtquelle 101 und der Detektor 102 eingesetzt
werden. Mehrere Ablenkspiegel 103–108 definieren einen
ersten optischen Strahlengang 109 und einen zweiten optischen
Strahlengang 110. An einem Gebiet 111, in dem
sich der erste Strahlengang 109 und der zweite Strahlengang 110 schneiden,
ist ein Substrathalter 112 vorgesehen, der eine Halbleiterstruktur
mit ersten und zweiten beugenden Mustern, die in zwei unterschiedlichen
Richtungen orientiert sind, etwa in der X-Richtung und der Y-Richtung
wie dies in 1 gezeigt ist, wobei der erste
Strahlengang 109 der X-Richtung entspricht und der zweite
Strahlengang 110 der Y-Richtung entspricht. Der Ablenkspiegel 103 und
der Ablenkspiegel 108 sind mechanisch jeweils mit einer
Schaltvorrichtung 113 und 114 gekoppelt, um den
Ablenkspiegel 103 und den Ablenkspiegel 108 jeweils
optional in dem ersten und zweiten Strahlengang 109 und 110 anzuordnen.
Ein Teil des ersten Strahlenganges 109, der auf das Gebiet 111 trifft,
liegt in einer ersten Einfallsebene parallel zu der X-Richtung. Ein Teil
des zweiten Strahlenganges 110, der auf das Gebiet 111 trifft,
liegt in einer zweiten Einfallsebene parallel zu der Y-Richtung.
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Im
Betrieb wird eine Halbleiterstruktur, etwa ein Wafer, mit unterschiedlich
orientierten beugenden Mustern auf dem Substrathalter 112 befestigt
und hinsichtlich der X- und Y-Richtung ausgerichtet. Der Substrathalter 112 wird
zu dem Gebiet 111 verfahren und eines der beugenden Muster,
beispielsweise das Muster entsprechend der X-Richtung, wird so justiert, um
einen von der Lichtquelle 101 und sich entlang dem ersten
Strahlengang 109 ausbreitenden Lichtstrahl zentral zu empfangen.
Die Schalteinrichtung 113 wird betätigt, um den Ablenkspiegel 103 aus
dem Strahlengang 109 zu entfernen. Die Schalteinrichtung 113 kann
eine bewegte Halterung (nicht gezeigt) aufweisen, um den Ablenkspiegel 103 durch
eine geradlinige Bewegung zu entfernen, und/oder die Schalteinrichtung 113 kann
eine Drehhalterung (nicht gezeigt) aufweisen, um den Ablenkspiegel 103 durch Rotation
zu entfernen. In gleicher Weise wird die Schalteinrichtung 114 betätigt, um
den Ablenkspiegel 108 so anzuordnen, um einen Lichtstrahl
von dem Ablenkspiegel 106 zu empfangen und diesen auf den Detektor 102 zu
lenken. Nach der Analyse des von einem ersten beugenden Muster gebeugten
und zu dem Detektor 102 durch die Ablenkspiegel 106 und 108 geführten Lichtstrahls
wird die Schalteinrichtung 113 aktiviert, um den Ablenkspiegel 103 in
dem Strahlengang 109 anzuordnen, um den von der Lichtquelle 101 ausgesandten
Lichtstrahl zu dem Ablenkspiegel 104 umzulenken. Der Ablenkspiegel 104 reflektiert
den Lichtstrahl zu dem zweiten beugenden Muster, das beispielsweise
in der X-Richtung orientiert ist. Der gebeugte Lichtstrahl wird
dann über
den Ablenkspiegel 107 zu dem Detektor geleitet, wobei die
Schalteinrichtung 114 betätigt wird, um den Ablenkspiegel 108 aus
dem zweiten Strahlengang 110 zu entfernen. Abhängig von
der Position der beugenden Muster, kann es notwendig sein, den Substrathalter 112 in
eine der Richtungen X und Y zu bewegen, um den sich entlang der
ersten und zweiten Strahlengänge 109 und 110 ausbreitenden
Lichtstrahl präzise
in der Mitte anzuordnen. In einer Ausführungsform sind die optischen
Eigenschaften der reflektierenden Spiegel 103 bis 108 im
Wesentlichen identisch, so dass Messergebnisse für die beiden Richtungen ohne
einen Einfluss der Ablenkspiegel 103–108 direkt miteinander
vergleichbar sind. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, eine symmetrische Anordnung
hinsichtlich der Anzahl an Ablenkspiegel, die zur Definition der
ersten und zwei ten Strahlengänge 109 und 110 verwendet
werden, vorzusehen. In der vorliegenden Ausführungsform werden die ersten
und zweiten Strahlengänge 109, 110 jeweils durch
drei Ablenkungen definiert. Insbesondere für polarisationssensitive Anwendungen
ist eine symmetrische Anordnung vorteilhaft, da zusätzliche
Reflexionen in einem der Strahlengänge zu einer Änderung des
Polarisationszustandes des gebeugten Strahls in für jeweils
die ersten und zweiten Strahlengänge
unterschiedlicher Weise führen
kann.
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2 zeigt
eine schematische Draufsicht einer weiteren anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In 2 umfasst
eine Vorrichtung 220 zur Messung kritischer Dimensionen und
der Überlagerungsgenauigkeit
eine Lichtquelle 201, mehrere Ablenkspiegel 203 bis 208,
die jeweils einen ersten Strahlengang 209 und einen zweiten Strahlengang 210 definieren.
Ein Substrathalter 212 ist ausgebildet, um eine Halbleiterstruktur,
etwa einen Wafer, aufzunehmen, die an einem Gebiet 211 angeordnet
ist, indem sich die ersten und zweiten Strahlengänge 209 und 210 schneiden.
Ein Detektor 202 umfasst einen ersten Detektionsbereich 221 und einen
zweiten Detektionsbereich 222, um einen ersten und einen
zweiten abgelenkten Lichtstrahl zu empfangen. Der Ablenkspiegel 203 ist
teilweise durchlässig,
so dass ein auf den Ablenkspiegel 203 einfallendes Licht
teilweise reflektiert und teilweise durch den Ablenkspiegel 203 hindurchgeht.
Das Verhältnis
zwischen der Durchlässigkeit
und der Reflektivität
des Ablenkspiegels kann in einer Ausführungsform zu ungefähr 0,5 gewählt werden.
Es kann jedoch ein anderes Verhältnis
für die
Intensitäten
der sich entlang der ersten und zweiten Strahlengänge 209, 210 ausbreitenden
Lichtstrahlen verwendet werden.
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Es
kann ein optionales Transmissionselement 220 in dem zweiten
Strahlengang 210 vorgesehen sein, um das zusätzliche ”Transmissionsereignis” zu kompensieren,
das ein Lichtstrahl in dem ersten Strahlengang 209 bei
einem Durchlaufen durch den Ablenkspiegel 203 erfährt. Durch
Vorsehen des Transmissionselements 220 ist die Anzahl an
Reflexionen und Transmissionen in dem ersten Strahlengang 209 und
in dem zweiten Strahlengang 210 gleich. Die Lage des Transmissionselements 220 in dem
zweiten Strahlengang 210 ist nicht entscheidend und das
Transmissionselement kann beispielsweise zwischen dem zweiten Detektionsbereich 221 und
dem Ablenkspiegel 207, oder zwischen den Ablenkspiegeln 203 und 204 angeordnet
werden.
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In
einer anschaulichen Ausführungsform
ist die kombinierte Durchlässigkeit
des Ablenkspiegels 203 und des Transmissionselements 220 so
gewählt, dass
diese im Wesentlichen an die Reflektivität des Ablenkspiegels 203 angepasst
ist, wodurch eine im Wesentlichen gleiche Lichtintensität in den
ersten und den zweiten Strahlengängen 209, 210 bereitgestellt
wird.
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Beim
Betrieb wird ein Lichtstrahl von der Lichtquelle 201 ausgesendet
und erreicht den Ablenkspiegel 203, wo ein Teil des Lichtes
reflektiert wird, um sich entlang dem zweiten Strahlengang 210 zu
dem Ablenkspiegel 204 auszubreiten. Der Teil des einfallenden
Lichtstrahls, der durch den Ablenkspiegel 203 hindurchläuft, breitet
sich entlang dem ersten Strahlengang 209 zu dem Ablenkspiegel 205 aus.
In einer anschaulichen Ausführungsform
ist der Ablenkspiegel 203 so gestaltet, dass ungefähr 50% des
ankommenden Lichts reflektiert und 50% durchgelassen werden. Die
Ablenkspiegel 204 und 205 sind so positioniert,
dass die daran reflektierten Lichtstrahlen die auf dem Substrathalter 212 montierte
Halbleiterstruktur an entsprechenden beugenden Mustern treffen,
die in Übereinstimmung
mit den Richtungen der ersten und zweiten Strahlengänge 209 und 210 orientiert
sind. Das von einem beugenden Muster gebeugten und sich entlang
dem zweiten Strahlengang 210 ausbreitende Licht trifft
an dem Ablenkspiegel 207 ein und wird auf das Transmissionselement 220 gelenkt,
an dem ein Teil des gebeugte Lichts, abhängig von der Durchlässigkeit
des Transmissionselements 220, durch das Transmissionselement 220 hindurchgeht,
und in den zweiten Detektionsbereich 221 eindringt. Das
von dem anderen beugenden Muster gebeugte und sich entlang dem ersten
Strahlengang 209 ausbreitende Licht trifft an dem Ablenkspiegel 206 ein
und wird von dem Ablenkspiegel 208 reflektiert, wo der
Lichtstrahl reflektiert wird, um an dem ersten Detektionsbereich 222 einzutreffen.
Erwähnt
werden sollte, dass der von der Lichtquelle 201 ausgesandte
und sich entlang dem ersten Strahlengang 209 ausbreitende
Lichtstrahl die gleichen ”Ablenk-
und Transmissions-Ereignisse” erfährt wie der
sich entlang dem zweiten Strahlengang 201 ausbreitende
Lichtstrahl. Folglich kennzeichnen die aus dem zweiten Detektionsbereich 221 und
dem ersten Detektionsbereich 222 gewonnenen Messergebnisse
unmittelbar den Unterschied der unterschiedlich orientierten beugenden
Muster. Somit erlaubt diese Ausführungsform,
gleichzeitig Information über
die kritische Dimension und/oder die Überlagerungsgenauigkeit von
beugenden Mustern zu ermitteln, die in zwei unterschiedlichen Richtungen
orientiert sind. Ferner sind keine beweglichen Ablenkspiegel erforderlich.
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In
einer weiteren Variation ist der Ablenkspiegel 207 so justiert,
um den Lichtstrahl auf den ersten Detektionsbereich 222 zu
richten. In dem ersten Detektionsbereich 222 werden dann
die spektralen Eigenschaften der kombinierten Lichtstrahlen der Strahlen,
die von den unterschiedlich orientierten beugenden Mustern gebeugt
sind, analysiert. Abhängig
von den beugenden Eigenschaften der beugenden Muster sowie den spektralen
Eigenschaften des von der Lichtquelle 201 gelieferten Lichtstrahls
kann ein einzelner Detektionsbereich 222 ausreichend sein,
um die erforderliche Information über die kritischen Dimensionen
und/oder die Überlagerungsgenauigkeit
zu erhalten. Ferner kann der Ablenkspiegel 206 so positioniert
werden, um den gebeugten Lichtstrahl zu dem zweiten Detektionsbereich 221 zu führen.
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In
einer weiteren Variation kann der Ablenkspiegel 207 mechanisch
mit einem Betätigungselement
(nicht gezeigt) gekoppelt sein, so dass der Ablenkspiegel 207 so
positionierbar ist, um den gebeugten Lichtstrahl optional zu dem
zweiten Detektionsbereich 221 oder dem ersten Detektionsbereich 222 zu
lenken. Das gleiche gilt für
den Ablenkspiegel 206.
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Es
sollte erwähnt
werden, dass andere Anordnungen unter Verwendung von 1, 2, 4 oder
mehr Ablenkspiegel zum Definieren der ersten und zweiten Strahlengänge angewendet
werden können
und im Bereich der vorliegenden Erfindung liegen. Ferner kann ein
beliebiges optisches Element, das einen Lichtstrahl ablenken kann,
etwa ein Prisma und dergleichen, als die Ablenkspiegel verwendet
werden.
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In
einer weiteren in den Figuren nichtgezeigten Ausführungsform
umfasst die Vorrichtung eine oder mehrere optische Fasern, um erste
und zweite optische Strahlengänge
zu definieren. Beispielsweise ist eine Lichtquelle optisch mit der
ersten Glasfaser verbunden, die einen Teil eines ersten Strahlengangs
repräsentiert
und den Lichtstrahl zu einem ersten beugenden Gebiet lenkt. Eine
zweite Glasfaser, die so angekoppelt ist, um einen Lichtstrahl aus
der Lichtquelle zu empfangen, ist so angeordnet, um den Lichtstrahl
einem zweiten beugenden Gebiet zuzuführen, das in einer anderen
Richtung als das erste beugende Gebiet orientiert ist. Der von beispielsweise
einem spektroskopischen Ellipsometer gelieferte Lichtstrahl kann
sequentiell oder gleichzeitig in die ersten und zweiten Glasfasern
eingekoppelt werden. Vorzugsweise sind die ersten und zweiten Glasfasern
polarisationserhaltende Typen. Die von den ersten und zweiten beugenden
Gebieten gebeugten Strahlen werden vorteilhafterweise in entsprechende Glasfasern
eingekoppelt, um die Strahlen zu einer Detektoreinrichtung zu führen. Wenn
ein Einkanaldetektor verwendet wird, d. h. ein Detektor zum Analysieren
eines Lichtstrahls zu einer Zeit, können die Glasfasern auf der
Detektorseite durch einen die Glasfaser verbindenden Faserkoppler
kombiniert werden. Somit kann ein bestehendes spektroskopisches
Ellipsometer zur Bestimmung beugender Eigenschaften von unterschiedlich
beugenden Gebieten, in sequentieller Weise oder gleichzeitig, verwendet
werden.
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In
einer weiteren in den Figuren nichtgezeigten Ausführungsform
umfasst die Vorrichtung eine erste Glasfaser, eine zweite Glasfaser
und einen Schalter, der mechanisch mit einem Ende der ersten und
zweiten Glasfaser gekoppelt ist. In einer ersten Position definiert
der Schalter einen ersten Strahlengang, um einen Lichtstrahl in
einer ersten Einfallsebene einem beugenden Gebiet zuzuführen und
den von dem beugenden Gebiet gebeugten Lichtstrahl zu einem Detektor
zu führen.
In einer zweiten Position definiert de Schalter einen zweiten Strahlengang,
um einen Lichtstrahl in einer zweiten Einfallsebene zu dem beugenden
Gebiet zuzuführen
und den von dem beugenden Gebiet gebeugten Lichtstrahl zu dem Detektor
zu lenken. Der Schalter kann ein Drehelement umfassen, das um einen
Winkel von 90° in
der Ebene, die durch die Oberfläche
des beugenden Gebiets definiert ist, gedreht werden kann. Die Flexibilität der ersten
und zweiten Glasfasern erlaubt einen schnellen Wechsel zwischen
den ersten und zweiten Positionen, und daher kann eine rasche Messung
mit unterschiedlichen Strahlengängen,
d. h., unterschiedlichen Einfallsebenen, durchgeführt werden.