Способ фокусировки оптического микроскопа при многократном контроле рельефных микроструктур

 

Использование: в измерительной технике для повышения воспроизводимости измерений линейных размеров. Сущность изобретения: в способе фокусировки оптического микроскопа, включающем перемещение объектива микроскопа в вертикальной плоскости по отношению к объекту измерения и визуальную оценку изображения, оценивается цвет изображения . 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st>s G 02 В 21/00, 27/40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4862844/10 (22) 12.07.90 (46) 30.06.92. Бюл. ¹ 24 (71) Научно-исследовательский институт

"Пульсар" (72) В, А. Куликов (53) 535.825(088.8) (56) D. Nyyssonen, Practical method for edge

detection and focusing for linewIdth measurements on wafers, — Opt. Eng, 1987, v. 26, № 1, р. 81 — 85.

Система цифровой микроскопии

"Accuvision", Электроника, 1985, т, 58, № 13, с. 112.

Котлецов Б, Н., Ханевский В. А. Анализ точности линейных размеров элементов фотошаблонов на микроскопах. Электронная техника, Сер. 3. Микроэлектроника, 1977, вып, 5 (71), с. 89 — 92.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам фокусировки оптического микроскопа (ОМ) при контроле структур на полупроводниковых подложках.

Известен способ фокусировки оптического микроскопа по максимуму крутизны наклона видеосигнала в ОМ, измеряемого на границе контролируемой структуры, Недостатком подобного способа является то, что однозначность фокусировки осуществима лиш ь и ри контроле фотошаблонов, а в случае трехмерных структур одинаковая крутизна видеосигнала может достигаться при различных степенях дефокусировки, Известен способ фокусировки оптического микроскопа, при котором постоянство расстояния между объективом OM и наблюдаемым объектом поддерживается за счет

„, SU„„1744684 А1 (54) СПОСОБ ФОКУСИРОВКИ ОПТИЧ ЕСКОГО МИКРОСКОПА ПРИ МНОГОКРАТН0М КОНТРОЛЕ РЕЛЬЕФНЫХ

МИКРОСТРУКТУР (57) Использование; в измерительной технике для повышения воспроизводимости измерений линейных размеров. Сущность изобретения: в способе фокусировки оптического микроскопа, включающем перемещение объектива микроскопа в вертикальной плоскости по отношению к объекту измерения и визуальную оценку изображения, оценивается цвет изображения. 2 ил. схем обратной связи, реагирующих на изменения интенсивности отраженного от под. ложки лазерного луча в специальных контрольных каналах.

Недостатком подобного способа является усложнение и удорожание аппаратуры. а также автоматическое отключение подобной системы автофокусировки при перемещении со структуры на структуру на объекте с большими перепадами коэффициента отражения.

Наиболее близким к предлагаемому является способ фокусировки оптического микроскопа, при котором оператор, перемещая объектив микроскопической подачей и в вертикальной плоскости, визуально оценивает качество фокусировки по "резкости" края наблюдаемой структуры. Иэображение считается сфокусированным, когда край выглядит "резким"..

1744684

55

Недостатком подобного способа фокусировки является субъективность понятия

"резкость края", что приводит к большой среднеквадратичной погрешности результатов измерений на ОМ, достигающей 0,16 5 мкм для опытных операторов и 0,34 мкм для начинающих.

Цель изобретения — повышение воспроизводимости положения плоскости фокусировки микроскопа на изображение 10 рельефной структуры.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу фокусировки оптического микроскопа, включающему перемещение объектива микроскопа в плрскости вдоль 15 оптической оси микроскопа и визуальную оценку качества изображения, эта оценка производится по цвету изображения рельефной структуры.

На фиг. 1 представлена форма видео- 20 сигнала для полоски на Si с высотой 900 А, на фиг. 2 — форма видеосигнала для полоски на Si с высотой 1800 А.

При экспериментах использовался микроскоп-фотометр "MP" фирмы "Leitz", Чис- 25 ловая апертура объектива 0,90, используемая длина волны 0,546 мкм, Среднеквадратичная погрешность измерений 2 по паспортным данным 0,025 мкм (для измерений хромовой линии на стекле). 30

Пример 1. Контроль ширины линии

SiOz на подложке Si. Высота линии Я!Ог—

900 А; номинальная ширина 2 мкм. Качественное поведение видеосигнала изображено на фиг. 1, 35

При перемещении объектива в вертикальной плоскости сверху вниз граница линии последовательно проходит от зеленого через темно-серый к светло-серому. При зе- 40 леной границе ширина видеосигнала на

50% интенсивности составила 2,35 +. 0,03 мкм, при темно-серой границе 2,18 0,02 мкм, при светло-серой 2,12 «-0,03 мкм, При этом зеленому и темно-серому цвету грани- 45 цы соответствовал одинаковый наклон видеосигнала д = 0,50й 0,04 мкм, а светло-серому цвету границы соответствовала величина д = 0,85++ 0,04 мкм.

Из приведенных данных видно, что способ фокусировки ОМ по крутизне видеосигнала не позволил бы отличить положения объектива, соответствующие зеленому и темно-серому цветам границы объектива, а разница результатов измерений в этих двух случаях составила 0,17 мкм, превосходя в несколько раз среднеквадратичную погрешность измерений, обеспечиваемую предлагаемым в изобретении способом фо-. кусировки.

Пример 2. Контроль ширины линии

SiOz на подложке Si, Высота линии SiOy

1800 А; номинальная ширина 2 мкм, Качественное поведение видеосигнала изображено на фиг. 2.

При перемещении объектива в вертикальной плоскости сверху вниз цвет границы линии последовательно меняется от бордово-зеленого к черному и далее светлосерому, При бордово-зеленом цвете границы ширина видеосигнала между минимумами составила 2,30 + 0,04 мкм, при черном

2,17 + 0,02 мкм. при светло-сером 1,98 ": 0,07 мкм, При этом черному и светло-серому цвету границы соответствовал одинаковый наклон видеосигнала д=0,095 + 0,05 мкм, а бордовозеленому цвету соответствовала величина д =

=0,65 + 0,03 мкм, Как и в первом случае одинаковая "резкость" края соответствовала двум разным положениям объектива, разница измерений при которых (0,19 мкм) превосходила в несколько раз среднеквадратичную погрешность измерений, базирующуюся на предложенном в изобретении способе фокусировки, Формула изобретения

Способ фокусировки оптического микроскопа при многократном контроле рельефных микроструктур, включающий взаимное перемещение объектива микроскопа и микроструктуры вдоль оптической оси микроскопа и визуальную оценку изображения, отличающийся тем, что, с целью повышения воспроизводимости, оценивают цвет изображения, при этом критерием фокусировки микроскопа на ту же плоскость рельефной микроструктуры является повторяемость цвета изображения.

1744684 яд Д ю с4 Ф4. м . Я дй4 5 0

Составитель В.Куликов

Техред М,Моргентал Корректор В,Гирняк

Редактор А.Долинич

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2197 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5