DE10250893B4

DE10250893B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Abmessung eines Strukturelements durch Variieren eines die Auflösung bestimmenden Parameters

Info

Publication number: DE10250893B4
Application number: DE10250893A
Authority: DE
Inventors: Carsten Hartig; Gunter Grasshoff
Original assignee: Advanced Micro Devices Inc
Current assignee: Advanced Micro Devices Inc
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2022-11-01
Also published as: US20040084619A1; DE10250893A1

Abstract

Verfahren zum Bestimmen einer Abmessung eines Strukturelements, wobei das Verfahren umfasst:
Bereitstellen einer Inspektionsanlage mit einer Auflösung, die durch mindestens einen Auflösungsparameter einstellbar ist;
Bestimmen eines Anfangswertes für den mindestens einen Auflösungsparameter mittels eines automatisierten Fokusfindungsalgorithmus;
Bestimmen eines ersten Wertes für den mindestens einen Auflösungsparameter, der größer als der Anfangswert ist, und eines zweiten Wertes, der kleiner als der Anfangswert ist;
Messen der Abmessung des Strukturelements für unterschiedliche Auflösungen, wobei jeweils eine Auflösung durch den bestimmten Anfangswert und die bestimmten ersten und zweiten Werte des mindestens einen Auflösungsparameters repräsentiert ist, um damit mehrere Messergebnisse zu ermitteln; und
Berechnen einer endgültigen Abmessung des Strukturelements auf der Grundlage der mehreren Messergebnisse und einer Eigenschaft des Strukturelements.

Description

Gebiet der vorliegenden Erfindung
Im Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung die Messtechnik bei der Herstellung von Mikrostrukturen, etwa von integrierten Schaltungen, und betrifft insbesondere die Messung von Abmessungen von Mikrostrukturelementen mittels Messanlagen, etwa eines Rasterelektronenmikroskops (SEM), die die Bestimmung kritischer Abmessungen (CD) der Mikrostrukturen ermöglichen.
Beschreibung des Standes der Technik
Bei der Herstellung von Mikrostrukturen, etwa von integrierten Schaltungen, mikromechanischen Elementen, optoelektronischen Komponenten und dergleichen, werden Bauteilstrukturelemente, etwa Schaltungselemente, typischerweise auf einem geeigneten Substrat gebildet, indem die Oberflächenbereiche einer oder mehrerer Materialschichten, die zuvor auf dem Substrat gebildet wurden, strukturiert werden. Da die Abmessungen, d. h. die Länge, die Breite und die Höhe der einzelnen Strukturelemente ständig verringert wird, um die Leistungsfähigkeit und die Kosteneffizienz zu verbessern, müssen diese Abmessungen innerhalb strikt vorgeschriebener Toleranzen gehalten werden, um die erforderliche Funktionalität des fertiggestellten Bauteils sicherzustellen. Für gewöhnlich müssen eine große Anzahl an Prozessschritten ausgeführt werden, um eine Mikrostruktur fertigzustellen, und daher müssen die Abmessungen der Strukturelemente während der diversen Herstellungsstadien sorgfältig überwacht werden, um die Prozessqualität aufrecht zu erhalten und um weitere kostenintensive Prozessschritte zu vermeiden, wenn Prozessanlagen die Spezifikationen in einem anfänglichen Herstellungsstadium nicht erfüllen. Beispielsweise ist in modernsten CMOS-Bauteilelementen die Gateelektrode, die als eine auf einer dünnen Gateisolationsschicht gebildete Polysiliziumlinie aufgefasst werden kann, ein äußerst kritisches Strukturelement eines Feldeffekttransistors und hat einen großen Einfluss auf dessen Eigenschaften. Daher muss die Größe und die Form der Gateelektrode präzise gesteuert werden, um die erforderlichen Transistoreigenschaften bereitzustellen. Es werden daher große Anstrengungen unternommen, um die Abmessungen der Gateelektrode ständig zu überwachen.
Bauteilelemente werden typischerweise hergestellt, indem ein spezifiziertes Muster aus einer Photomaske oder einem Retikel auf ein strahlungsempfindliches Photolackmaterial mittels optischer Abbildungssysteme und anschließender fortschrittlicher Lackbehandlungs- und Entwicklungsverfahren übertragen wird, um eine Lackmaske mit Abmessungen zu erhalten, die deutlich kleiner als das optische Auflösungsvermögen des Abbildungssystems sind. Es ist daher äußerst wichtig, die Abmessungen dieser Lackstrukturelemente präzise zu steuern und zu überwachen, da diese Strukturelemente, die die Abmessungen der tatsächlichen Bauteilstrukturelemente bestimmen, "überarbeitet" werden können, wenn eine Abweichung von der Prozessspezifizierung erkannt wird.
Ein häufig verwendetes Messwerkzeug zum Bestimmen der Strukturgrößen in nicht zerstörender Weise ist das Rasterelektronenmikroskop (SEM), das auf Grund der kurzen Wellenlänge der Elektronen in der Lage ist, Strukturelemente mit Abmessungen, die auch als kritische Dimensionen (CD) bezeichnet werden, im Bereich deutlich unter einem Mikrometer auflösen kann. Prinzipiell werden beim Anwenden eines SEM Elektronen, die aus einer Elektronenquelle ausgesandt werden, auf einen kleinen Fleck auf dem Substrat mittels eines Strahlformungssystems fokussiert. Die durch die einfallenden Elektronen erzeugte Sekundärstrahlung wird dann erfasst und in geeigneter Weise dargestellt. Obwohl ein SEM eine überlegene Auflösung im Vergleich zu optischen Messinstrumenten aufweist, hängt die Genauigkeit der Messergebnisse stark von der Fähigkeit ab, den Fokus des SEM in korrekter Weise einzustellen, d. h. in korrekter Weise einen oder mehrere Anlagenparameter, etwa den Linsenstrom einer magnetischen Linse, die Beschleunigungsspannung und dergleichen einzustellen. Beim Abtasten eines Strukturelements, etwa einer Linie, kann beispielsweise ein Elektronenstrahl, der nicht auf die optimierte Fokusbedingung eingestellt ist, zu einem vergrößerten Messwert führen, wohingegen das Abtasten eines Grabens mit einem leicht defokussierten Elektronenstrahl zu einer Unterschätzung der tatsächlichen Grabenbreite führen kann. Da die ständig kleiner werdenden Strukturgrößen modernster Mikrostrukturen äußerst strenge Anforderungen hinsichtlich der Kontrollierbarkeit von kritischen Dimensionen auferlegen, werden die Messtoleranzen der Messanlagen sogar noch restriktiver, da die eng gesetzten kritischen Abmessungen in reproduzierbarer und zuverlässiger Weise überwacht werden müssen.
In einigen konventionellen SEM-Anlagen wird der Fokus manuell von einem Bediener festgelegt und überprüft. Dieses Verfahren ist jedoch nicht ausreichend sensibel, da die Anlageneinstellung deutlich von der Fertigkeit und der Erfahrung des Bedieners abhängt. In anderen konventionellen Verfahren zur Fokussierung einer SEM-Anlage kann ein optisches Mikroskop verwendet werden, um die Position in der Tiefenrichtung der Strukturelemente darzustellen und um die erhaltene Tiefenposition mit einem oder mehreren Vorrichtungsparametern der SEM-Anlage in Beziehung zu setzen, um damit Fokusbedingungen für die nachfolgende Messung der Strukturelemente zu gewinnen. Auf Grund der beim Bestimmen einer geeigneten Fokustiefe beteiligten Variablen erweisen sich diese Verfahren als nur schwer reproduzierbar und können daher nicht in ausreichender Weise das erforderliche "Messbudget" bereitstellen. Angesichts der zuvor angeführten Probleme werden seit einiger Zeit SEM-Anlagen verwendet, die so gestaltet sind, um Dimensionsmessungen in im Wesentlichen vollständig automatischer Weise auszuführen. D. h., diese SEM-Anlagen wiederholen für jedes Messziel einen Prozessablauf mit Mustererkennung, automatischer Fokussierung der Anlage und Messung des interessierenden Musters. Mit abnehmenden Strukturgrößen erweist sich das automatische Bestimmen optimaler Auflösungsbedingungen zunehmend als eine Herausforderung, da beispielsweise das Strahlformungssystem moderner SEM-Anlagen so gestaltet ist, um eine optische Auflösung bei zunehmend geringerer Fokustiefe zu ergeben, während Strukturelemente mit zunehmend reduzierter Größe ein geringeres Signal für die automatisierten Fokussieralgorithmen produzieren, die in diesen Anlagen implementiert sind. Wenn daher eine Routine zum Bestimmen einer optimalen Auflösung einer Inspektionsanlage ausgeführt wird, kann die ermittelte Einstellung ein gewisses Maß an Unsicherheit aufweisen, die durch das spezielle verwendete Inspektionsinstrument und das funktionale Verhalten beispielsweise der implementierten Fokusermittelungsalgorithmen und den aktuellen Bedingungen bestimmt ist. Obwohl daher moderne bekannte Inspektionsanlagen eine erhöhte Genauigkeit und einen verbesserten Durchsatz durch das automatische Bestimmen geeigneter Fokus- und Auflösungsbedingungen ermöglichen, sind die Anforderungen für äußerst eng gesetzte Messtoleranzen, die für Strukturelementsgrößen von 0.08 Mikrometer und sogar weniger erforderlich sind, nicht in zufriedenstellender Weise durch gegenwärtig verfügbare Inspektionsanlagen erfüllt.
Die Patentanmeldung DE 101 08 827 A1 offenbart ein Messverfahren zur Bestimmung der Breite einer Struktur auf einer Maske. Mittels eines Rasterelektronenmikroskops wird die Breite und ein Kontrastwert einer Struktur für unterschiedliche Fokuseinstellungen bestimmt. Die gemessenen Kontrastwerte werden mittels einer mathematischen Funktion gefittet, wobei der Maximalwert der Funktion den optimalen Fokuswert festlegt. Die gemessenen Breitenwerte für die Struktur werden ebenfalls durch eine mathematische Funktion gefittet, und der Wert der Funktion, der dem bestimmten optimalen Fokuswert entspricht, repräsentiert einen reproduzierbaren Wert für die Breite der Struktur. Im Allgemeinen unterscheiden sich die Positionen (Fokuswerte) der Maxima der beiden Funktionen. Typischerweise wird die Messung für 10 verschiedene Fokuseinstellungen durchgeführt.
Die Patentanmeldung EP 781 976 A2 offenbart ein Verfahren zum Messen kritischer Dimensionen von Strukturen mittels Abtasten, wobei verschiedene Abtastabstände und vorbestimmte Algorithmen zum Bestimmen der Abmessungen der Strukturen eingesetzt werden.
Die Patentanmeldung DE 197 21 313 A1 offenbart ein Proben-KD-Messsystem, das die kritische Dimension beliebiger Messabschnitte für beliebige Messrichtungen durch Vergleich mit einem gespeicherten Messbezugsbild misst.
Die Patentanmeldung DE 197 20 708 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Untersuchen vom Musterdefekten, die ebenfalls einen Vergleich mit einem Messbezugsbild vornimmt.
Die Patentanmeldung DE 38 11 673 A1 offenbart ein Verfahren zum Vermessen der Profilierung, insbesondere der Rauhigkeit, von Oberflächen mittels eines Autofokusalgorithmus eines Rasterelektronenmikroskops.
Die Patentschrift US 6 456 736 B1 offenbart ein automatisches CD-Messverfahren, das auf einer statistischen Auswertung einer optimalen Anzahl von Messungen basiert.
Die Patentschrift US 6 054 710 offenbart ein Verfahren zum Gewinnen von zwei- oder dreidimensionaler Information mittels SEM- und parallelen AFM-Messungen.
Die Patentschrift US 5 703 361 offenbart ein Verfahren zum Abbilden der Abmessungen und Positionen einer leitenden Schicht einer Integrierten Schaltung mittels SEM, wobei abgegebene Röntgenstrahlung detektiert wird.
Die Patentschriften DE 196 33 546 C2 und DE 196 36 582 C1 offenbaren Verfahren zum Messen von Oberflächeneigenschaften mittels AFM.
Angesichts der obigen Problematik wäre es dennoch wünschenswert, eine Technik bereitzustellen, die das zuverlässige Bestimmen der Abmessungen von Strukturelementen im Bereich deutlich unterhalb eines Mikrometers mit minimaler Abweichung ermöglicht.
Überblick über die Erfindung
Im Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen der Abmessung eines Strukturelements, wobei mehrere Auflösungs- oder Fokusbedingungen gewählt werden und die Abmessung des Strukturelements für jede dieser Bedingungen gemessen wird. Auf der Grundlage dieser Messwerte wird dann die tatsächliche Abmessung des Strukturelements berechnet, wobei eine Information hinsichtlich der Art des zu messenden Strukturelements berücksichtigt wird und/oder ein Algorithmus zum Auffinden einer "optimalen" Auflösung oder eines Fokus der Inspektionsanlage für eine der mehreren Messungen angewendet wird. Zu beachten ist, dass in der Beschreibung die Begriffe "Auflösung" und "Fokus" austauschbar sind für Messanlagen mit einem Strahlformungssystem, das eine aktive Steuerung eines sondierenden Strahls ermöglicht, der von der Messanlage ausgesendet wird. Beispielsweise ist ein SEM in der Lage, die Eigenschaften eines ausgesandten Elektronenstrahls zu steuern, wobei beispielsweise eine Größe der Strahlungstaille als ein Fokus bestimmender und damit ein Auflösung bestimmender Parameter aufgefasst werden kann, so dass dieser Fokusparameter die Fähigkeit der Anlage beschreibt, eine minimale Abmessung in präziser Weise zu erhalten. In anderen Anwendungen kann der Begriff Fokus als ungeeignet betrachtet werden, um diese Fähigkeit zu beschreiben, und daher wird der Begriff Auflösung als ein generischer Begriff verwendet, um im Allgemeinen die Fähigkeit zum Bestimmen einer minimalen Strukturgröße in einem einzelnen Messzyklus quantitativ zu kennzeichnen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch die Verfahren gemäß den Ansprüchen 1, 12 und 22 und durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 31 gelöst.
Detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung
Weitere Ausführungsformen 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:
1 schematisch ein Messsystem mit einem SEM- und einer Steuereinheit gemäß einer anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2a und 2b schematisch die Wirkung eines defokussierten Elektronenstrahls, der über ein Bauteilelement geführt wird;
3 einen Graph, der ein typisches Ergebnis darstellt, das für eine CD-Bestimmung einer anschaulichen Ausführungsform erhalten wird;
4 einen Graph, der Messergebnisse darstellt, die mittels eines nicht-optimierten Auflösungserkennungsalgorithmus erhalten werden können; und
5 schematisch ein weiteres Messsystem mit einem Atombindungskraftmikroskop (AFM) in einer weiteren anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Zu beachten ist, dass, obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den Ausführungsformen beschrieben ist, wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt sind, diese Beschreibung nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung auf die speziellen offenbarten Ausführungsformen einzuschränken, sondern die beschriebenen Ausführungsformen stellen lediglich beispielhaft die diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung dar, deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert ist.
Wie zuvor dargestellt ist, erfordern das Reduzieren der Strukturelementsgrößen und wirtschaftliche Zwänge, dass die Hersteller von Mikrostrukturen Messsysteme für CD-Messungen verwenden, die genaue Messergebnisse sicherstellen, während gleichzeitig ein hoher Durchsatz erzielt wird. Automatisierte Messanlagen für nicht-destruktive CD-Messungen können äußerst komplexe und teure Anlagen in einer Prozesslinie darstellen, wobei die erforderlichen Prozesstoleranzen trotzdem nur unter großen Schwierigkeiten erreichbar sind, insbesondere wenn dies auch für künftige Bauteilgenerationen erreicht werden soll. Die vorliegende Erfindung liefert eine deutliche Verbesserung der Messgenauigkeit und somit eine Verbesserung der Anlagenausnutzung für gegenwärtige und künftige Generationen von Mikrostrukturen, indem der Einfluss der automatisierten Auflösungserkennungsalgorithmen verringert wird.
Mit Bezug zu 1 wird nun ein Messsystem für eine automatisierte nicht-destruktive CD-Messung gemäß einer anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In 1 umfasst ein Messsystem 100 einen Messbereich 150, einen Parametereinstellbereich 110, der damit verbunden ist, und eine Steuereinheit 120, die in Verbindung mit dem Messbereich 150 und dem Parametereinstellbereich 110 steht. Der Messbereich 150 umfasst eine Kathode 151 und eine Anode 152, die so gestaltet und angeordnet sind, um während des Betriebs einen Elektronenstrahl 153 zu erzeugen. Ein Strahlformungssystem 154 umfasst ablenkende Elemente 155, beispielsweise in Form von Elektrodenplatten und/oder Spulen, und eine oder mehrere magnetische Linsen 156. Eine Halterung 157 ist so ausgebildet und so angeordnet, um ein Werkstück 158 beispielsweise ein Halbleitersubstrat oder einen Halbleiterchip in Position zu halten. Der Einfachheit halber sind Einrichtungen, die zum Einladen und Ausladen des Werkstückes 158 in die Halterung 157 erforderlich sind, nicht gezeigt. Ein Detektor 159, der an einen Verstärker 160 gekoppelt ist, ist so positioniert, um ein Signal von dem Werkstück 158 zu empfangen. Eine Anzeigeeinrichtung 161, etwa eine Kathodenstrahlröhre (CRT) ist mit dem Verstärker 160 verbunden und ist ferner so ausgebildet, um ein Signal zu erzeugen, das für das von dem Detektor 159 über den Verstärker 160 empfangene Signal kennzeichnend ist. Für die CRT 161 sind Ablenkelemente 162 vorgesehen, die mittels eines Vergrößerungseinstellelements 164 mit dem Strahlablenkelementen 155 verbunden sind. Ferner ist ein Abtastgenerator 163 mit den Ablenkelementen 155 und 162 verbunden. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Anzeigeinrichtung 161 eine beliebige Anordnung repräsentieren soll, die das Beobachten und/oder Aufzeichnen eines Ausgangssignals, das von den Verstärker 160 geliefert wird, ermöglicht.
Ferner ist die Steuereinheit 120 mit dem Verstärker 160 und mit dem Parametereinstellbereich 110 verbunden. Im Gegensatz zu konventionellen Geräten ist die Steuereinheit 120 so aufgebaut, um den Parametereinstellbereich 110 anzuweisen, diverse Werte für einen oder mehrere Anlagenparameter auszuwählen, so dass eine Auflösung, beispielsweise der Fokus, des Messbereichs 150 in geeigneter Weise vor dem Erzeugen eines Messergebnisses eingestellt werden kann.
Der Betrieb des Messsystems 100 wird nun auch mit Bezug zu 2 beschrieben.
Das Werkstück 158 wird in die Halterung 157 eingeladen und der Messbereich 150 wird evakuiert, um geeignete Umgebungsbedingungen zum Erzeugen des Elektronenstrahls 153 zu erzeugen.
Anschließend wird ein typisches Muster mit einem oder mehreren Strukturelementen, die zu messen sind, mittels beispielsweise optischer Einrichtungen (nicht gezeigt) oder durch entsprechendes Justieren des Vergrößerungssystems 164 identifiziert, um eine relativ großräumige Sicht auf das Werkstück 158 zu erhalten, um damit das Erkennen des zu interessierenden Musters zu ermöglichen. Es sollte beachtet werden, dass beispielsweise eine beliebige Bildverarbeitungseinrichtung für diesen Zweck eingesetzt werden kann. Wenn der Elektronenstrahl 153 zur Identifizierung des Zielmusters verwendet wird, weist die Steuereinheit 120 den Parametereinstellbereich 110 an, einen oder mehrere Anlagenparameter geeignet zu steuern, um damit ein geeignetes Signal aus dem Detektor 159 und dem Verstärker 160 zu erhalten, das zur Mustererkennung geeignet ist. Beispielsweise kann eine Beschleunigungsspannung, die zwischen der Kathode 151 und der Anode 152 angelegt wird und/oder ein Strom, der der einen oder mehreren magnetischen Linsen 156 zugeführt wird, gemäß vordefinierter Einstellwerte ausgewählt werden, um Signale zu erzeugen, die das Erkennen des Zielmusters ermöglichen.
Wenn das Zielmuster identifiziert ist, instruiert die Steuereinheit 120 den Parametereinstellbereich 110, den Wert mindestens eines Parameters zu variieren, so dass mehrere unterschiedliche Auflösungsbedingungen, d. h. im vorliegenden Fall unterschiedliche Fokusbedingungen, erzeugt werden. Dann wird für jeden der unterschiedlichen Werte ein Abtastvorgang durch Betreiben des Abtastgenerators 163 in Gang gesetzt, so dass der von dem momentan gültigen Parameterwert geformte Elektronenstrahl 153 über ein zu messendes Strukturelement gelenkt wird.
Die Elektronen des Strahls 153, die auf das Strukturelement treffen, erzeugen eine Vielzahl von Sekundärsignalen, etwa Sekundärelektronen, die von dem Material des Strukturelements freigesetzt werden, Elektronen, die von dem Material des Strukturelements gestreut werden, Röntgenstrahlung, die durch die Absorption von Primärelektronen, die Streuung der Primärelektronen und/oder die Emission der Sekundärelektronen erzeugt wird, und dergleichen. Mindestens eines dieser Signale wird von dem Detektor 159 nachgewiesen. Das entsprechende Signal, das von dem Detektor 159 ausgesandt und von dem Verstärker 160 verstärkt wird, wird der Steuereinheit 120 eingespeist, die nach Beendigung des Abtastvorgangs ein erstes Messergebnis der Abmessung des Strukturelements erzeugt. Diese Prozedur wird für jede der mehreren unterschiedlichen Parameterwerte wiederholt, um ein zweites, drittes und möglicherweise mehr Messergebnisse zu erhalten, wobei jedes Messergebnis einer anderen Auflösungsbedingung, d. h. Fokusbedingung, des Messbereichs 150 entspricht. Typischerweise hängt das Messergebnis für die Abmessung des Strukturelements von der Auflösungsbedingung, d. h. der Fokusbedingung ab, die zum Erhalten des Messergebnisses angewendet wird, wie dies detaillierter mit Bezug zu den 2a und 2b beschrieben ist.
In 2a enthält das Werkstück 158 ein Strukturelement 240 in Form einer Linie, etwa einer Lacklinie, mit einer lateralen Abmessung 230, die auch als die kritische Abmessung betrachtet wird. Ein Strukturelement 250 in Form eines Grabens mit einer kritischen Abmessung 230 ist auf der rechten Seite der 2a dargestellt. Auf der linken Seite der 2a ist der Elektronenstrahl 153 so dargestellt, dass dieser von dem Strahlformungssystem 154 mit einem Fokus 201 in Form einer Strahltaille (nicht gezeigt) geformt ist, deren Größe im Wesentlichen die Abbildungseigenschaften der Messanlage 100 bestimmt. Daher ist der Elektronenstrahl 153 defokussiert. Der Elektronenstrahl 153 ist für drei unterschiedliche Abtastpositionen 210, 211 und 212 für eine Abtastbewegung, wie sie durch den Pfeil 202 angedeutet ist, dargestellt. In ähnlicher Weise sind drei Abtastpositionen 220, 221 und 222 auf der rechten Seite der 2a während der Messung der kritischen Abmessung 230 des Grabens 250 gezeigt.
2b zeigt einen Graphen, der ein qualitatives Ergebnis des Abtastens der Linie 240 und des Grabens 250 zeigt. Die vertikale Achse repräsentiert das Signal, das von dem Verstärker 160 gewonnen wird, und die horizontale Achse repräsentiert die Abtastposition. Kurven A und AA beschreiben qualitativ das Verhalten des Ausgangssignals von dem Verstärker 160 für einen defokussierten Elektronenstrahl (Kurve A) und einen "ideal" fokussierten Elektronenstrahl (Kurve AA), wenn die Linie 240 abgetastet wird. Die Kurven B und BB zeigen qualitativ das Verhalten des Ausgangssignals von dem Verstärker 160 für einen defokussierten Elektronenstrahl (Kurve B) und einen "ideal" fokussierten Elektronenstrahl (Kurve BB), wenn der Graben 250 abgetastet wird. Typischerweise kann der Elektronenstrahl 153 an der Position 210 ein relativ schwaches "Hintergrundsignal" bei Wechselwirkung mit den horizontalen Bereichen des Werkstücks 158 erzeugen. Die Ränder der Linie 240, die sich von der Oberfläche des Werkstücks 158 aus erstrecken, erzeugen dann einen deutlichen Anstieg in dem Signal, der durch eine erhöhte Aussendung von Sekundärelektronen auf Grund der geänderten Topographie bei Einfall der Primärelektronen des Strahls 153 bewirkt wird. In 2a wird angenommen, dass der Fokus 210, d. h. die Strahltaille, nicht optimal ist (Kurven A, B). Auf Grund der defokussierten Bedingung erzeugt der Elektronenstrahl 153 daher eine breitere Signalform im Vergleich zu einem optimal eingestellten Fokus (Kurve AA). Folglich kann der entsprechende Erkennungsalgorithmus, der in der Steuereinheit 120 implementiert ist, die kritische Abmessung 230 beim Erzeugen eines Messergebnisses 231 überschätzen.
Anderseits kann für die gleichen Fokusbedingungen das relativ geringe "Hintergrundsignal", das an der Abtastposition 220 erzeugt wird, reduziert werden, wenn die Ränder des Grabens 250 überquert werden, wie dies beispielsweise durch die Abtastposition 221 angedeutet ist, wenn ein Teil des Strahls mit dem Randbereich des Grabens 250 wechselwirkt, wohingegen eine verringerte Signalabschwächung in Positionen erreicht wird, in denen im Wesentlichen der gesamte Elektronenstrahl 153 auf die Unterseite des Grabens 250 auftrifft. Wiederum führt die defokussierte Bedingung (Kurve B) zu einer breiteren Signalform als ein "ideal" fokussierter Strahl (Kurve B), so dass für eine Signalabschwächung die kritische Dimension unterschätzt werden kann, wodurch ein zu kleines Messergebnis 232 erzeugt wird. Folglich können die Messergebnisse 231 und 232 empfindlich von der Bedingung für das Einstellen des Fokus 210 abhängen.
In der vorliegenden Erfindung werden daher mehrere unterschiedliche Parameterwerte ausgewählt, um unterschiedliche Auflösungs-, d. h. Fokusbedingungen, zu erhalten, wobei die Messergebnisse, etwa die Ergebnisse 231 oder 232, verwendet werden, um eine endgültige oder "wahre" kritische Abmessung zu berechnen, wodurch das Messbudget des Messsystems 100 minimiert wird. Wie zuvor angemerkt wurde, werden in modernen SEM-Anlagen, etwa der Anlage 100 automatisierte Fokuserkennungsalgorithmen jeweils vor einer Vielzahl von Messzyklen verwendet, um zu versuchen, genaue Messungen zu erreichen. Es ist daher offensichtlich, dass die Messergebnisse von der Wirksamkeit des verwendeten Algorithmus abhängen.
Daher wird in einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Auflösung oder der Fokus, der mittels eines derartigen automatisierten Algorithmus erhalten wird, lediglich als eine anfängliche Anlageneinstellung zum Gewinnen eines ersten Messergebnisses angewendet und die Auflösung wird so variiert, dass mindestens ein Parameter, der die Auflösung, d. h. die Fokusbedingung, definiert, etwa der Strom zu der Magnetlinse 156 und/oder die Beschleunigungsspannung, auf einen Wert oberhalb des zuvor durch den Algorithmus ermittelten Wertes festgelegt wird. Anschließend wird eine entsprechende kritische Abmessung gemessen, die ein anderes Messergebnis als das erste Messergebnis auf Grund des höheren Maßes an Defokussierung ergibt, unter der Voraussetzung, dass der Fokuserkennungsalgorithmus sehr effizient ist. Danach wird der Parameterwert auf einen kleineren Wert als der zuvor durch den Algorithmus ermittelte Wert gesetzt und die entsprechende kritische Abmessung wird gemessen.
3 zeigt die entsprechenden Messergebnisse für ein Linienelement, etwa das Linienelement 240, für drei verschiedene Fokuseinstellungen. In 3 repräsentiert die horizontale Achse diskrete Parameterwerte, die als Fokuseinheiten bezeichnet sind, für mindestens einen Anlagenparameter, der den Anlagenfokus beeinflusst. Die vertikale Achse repräsentiert die kritische Abmessung der Linie 240. Abhängig von der Wirksamkeit des Algorithmus zum Auffinden einer "optimalen" Auflösungsbedingung, was durch Variieren eines Anlagenparameters in einer schrittweisen Art und Bestimmen beispielsweise des Punktes einer maximalen Änderung im Kontrast während des Abtastens des Werkstücks 158 entlang einer einzelnen Abtastlinie erreicht werden kann, kann das Messergebnis, das die "optimale" Parametereinstellung repräsentiert und durch 301 gekennzeichnet ist, eine kritische Abmessung ergeben, die innerhalb eines relativ kleinen Bereichs der tatsächlichen kritischen Abmessung liegt. Da auf Grund der Berücksichtigung des Durchsatzes eine Messung für eine große Anzahl an Werkstücken 158 vorzugsweise in vollständig automatisierter Weise ausgeführt wird, kann die Qualität des implementierten Algorithmus zur Auffindung der "optimalen" Auflösungsbedingung während des Betriebs der Messanlage 100 nicht effizient überwacht und bewertet werden. Die zweite Messung, die mit einer Parametereinstellung ausgeführt wird, die beispielsweise eine Fokuseinheit höher als die anfängliche Fokuseinstellung liegt, kann zu einem Messwert 302 führen, der deutlich größer als das Messergebnis 301 ist. Wie zuvor mit Bezug zu den 2a und 2b angemerkt ist, führen typischerweise Messungen von Linienelementen zu überschätzten Abmessungen mit einer zunehmenden Abweichung von einer idealen Fokusposition. Die dritte Messung, die mit einer Parametereinstellung ausgeführt wird, die beispielsweise eine Einheit unterhalb der anfänglichen Auflösungsbedingung liegt, kann zu einem Messergebnis 303 führen, das ebenfalls das Messergebnis 301 übersteigt.
Anschließend berechnet die Steuereinheit 120 eine endgültige kritische Abmessung 305 auf der Grundlage der Messergebnisse 301, 302 und 303 und/oder auf der Basis von Information über das Strukturelement 240. D. h., da das Strukturelement 240 eine Linie ist, erwartet die Steuereinheit 120 einen Anstieg der kritischen Abmessung bei einer Verschlechterung der Auflösung, d. h. bei einer ansteigenden Abweichung von der idealen Fokusposition. Wenn andererseits die Information über das Strukturelement die Steuereinheit 120 davon unterrichtet, dass ein anderes Verhalten zu erwarten ist, d. h., wenn das zu messende Strukturelement der Graben 250 ist, erwartet die Steuereinheit ein kleiner werdendes Messergebnis bei zunehmender Abweichung von der idealen Fokuseinstellung. Die Steuereinheit 120 bestimmt dann eine mathematische Funktion, die die Messergebnisse 301, 302 und 303 repräsentiert, und bestimmt auf der Grundlage der mathematischen Funktion eine endgültige kritische Abmessung, die präziser die tatsächliche Abmessung des zu messenden Strukturelements repräsentiert.
In einer Ausführungsform kann die Funktion 304 eine vordefinierte Art einer Funktion, beispielsweise eine Parabel oder ein Polynom höher Ordnung sein, und die Steuereinheit 120 ist so ausgebildet, um die Koeffizienten der Funktion 304 zu bestimmen und einen Extremwert und/oder einen Bereich, der einen Extremwert enthält, zu berechnen, um damit die endgültige Abmessung zu erhalten. In dem in 3 gezeigten Beispiel repräsentiert die Funktion 304 eine Parabel, wobei ein Minimum 305 als die endgültige Abmessung der Linie 240 betrachtet wird. Für den Graben 250 kann die Funktion 304 durch eine nach unten geöffnete Parabel repräsentiert sein, so das der Extremwert ein Maximum ist. Es sollte beachtet werden, dass die Funktion 304 durch einen beliebigen geeigneten mathematischen Ausdruck repräsentiert werden kann, der es ermöglicht, eine spezifizierte Eigenschaft der Funktion 304, die die endgültige kritische Abmessung repräsentiert, zu ermitteln. Daher muss die Funktion 304 nicht notwendigerweise als ein zusammenhängender analytischer Ausdruck dargestellt sein, sondern kann ferner als mehrere diskrete Punkte oder eine Kombination aus variablen Paaren und analytischen Ausdrücken, und dergleichen dargestellt sein.
In einer Ausführungsform kann die mathematische Funktion 304 durch diskrete Variablenpaare dargestellt sein, die eine Abhängigkeit zwischen dem mindestens einen auflösungsbestimmenden Parameterwert und der gemessenen Abmessung darstellen. Zum Beispiel kann die Abhängigkeit zwischen dem mindestens einem Parameter und der gemessenen kritischen Abmessung auf der Grundlage von Eichmessungen ermittelt werden, die zuvor an Produkt- oder Testwerkstücken ausgeführt wurden, und diese Variablenpaare können selbst als die mathematische Funktion zur Bestimmung der endgültigen Abmessung verwendet werden, oder die Variablenpaare können verwendet werden, um die mathematische Funktion zu erzeugen. Beispielsweise kann eine Fit-Kurve bestimmt werden und die endgültige Abmessung kann auf der Grundlage der Fit-Kurve und den Messergebnissen berechnet werden. In gewissen Fällen kann es dann ausreichend sein, lediglich eine Messung mit einer spezifizierten Auflösungsbedingung auszuführen, beispielsweise der Fokuseinstellung, wie sie von einem automatisierten Algorithmus erzeugt wird, um auf der Grundlage der Fit-Kurve und des Messergebnisses die endgültige Abmessung zu bestimmen. Dazu wird das mit der spezifizierten Fokusbedingung gewonnene Messergebnis mit dem entsprechenden Punkt oder Bereich der Fit-Kurve verglichen und es wird die resultierende Abweichung bestimmt. Die zugehörige endgültige Abmessung kann dann bestimmt werden, indem die Abweichung zu der endgültigen Abmessung der Kalibrationskurve addiert wird. Zusätzliche Messungen mit anderen Fokuseinstellungen können ausgeführt werden, um abzuschätzen, ob im Wesentlichen die gleiche endgültige Abmessung für alle Messungen erhalten wird. Wenn ein oder mehrere der Ergebnisse außerhalb eines spezifizierten Bereichs liegen, d. h. nicht der Kalibrationsabmessung übereinstimmen, kann ein unzulässiger Anlagenstatus für einen Bediener angezeigt werden. In diesem Falle kann eine präzise erneute Kalibrierung des Messsystems 100 ausgeführt werden. Anstelle der Fit-Kurve können die mehreren Kalibrationsmessergebnisse direkt als die mathematische Funktion verwendet werden und das Ergebnis der momentanen Messung kann mit dem entsprechenden Kalibrationsergebnis verglichen werden. Vorzugsweise wird mindestens ein den Fokus bestimmender Parameter während der Messung auf einen Wert festgelegt, der am nächsten an der "idealen" Fokusbedingung liegt. Wenn beispielsweise die Kurve 304 im Voraus durch entsprechende Kalibrationsmessungen bestimmt worden ist – die Ergebnisse 303, 302, 301 können als Kalibrationsergebnisse betrachtet werden – könnte die Fokusbedingung, die 301 entspricht, für die eigentlichen Messungen verwendet werden.
In anderen Ausführungsformen kann die Abhängigkeit zwischen der kritischen Abmessung und der Auflösung der Messanlage 100 durch ein theoretisches Modell – möglicherweise in Verbindung mit Kalibrationsmesswerten – erzeugt werden. Beispielsweise kann die Wechselwirkung des Elektronenstrahls 153 mit einem spezifizierten Strukturelement, etwa der Linie 240 oder dem Graben 250, für mehrere unterschiedliche Abmessungen und Auflösungsbedingungen möglicherweise auf der Grundlage entsprechender Kalibrationsmessungen für diese Abmessungen der spezifizierten Strukturelemente berechnet werden. Ein entsprechender Satz an Modellkurven kann dann in einem tatsächlichen Messprozess mit mehreren Messergebnissen verglichen werden, um zu bestimmen, welche Kurve und damit welche endgültige Abmessung mit den Messergebnissen für unterschiedlich eingestellte Auflösungsbedingungen übereinstimmt. Die Ausführungsformen, in denen Kalibrationsmessungen verwendet werden, und insbesondere die Ausführungsformen, die eine auf einem Modell basierende Fit-Kurve zum Berechnen der endgültigen Abmessung enthalten, können einen erhöhten Durchsatz liefern, da eine minimale Anzahl an tatsächlichen Messzyklen ausreichend sein kann, oder diese können es ermöglichen, die endgültige Abmessung zu gewinnen, ohne sich zu sehr auf einen automatisierten Fokusauffindungsalgorithmus zu stützen, oder womöglich ohne einen Fokusauffindungsalgorithmus auszuführen.
In weiteren Ausführungsformen können die Messergebnisse, wie sie mit Bezug zu 3 beschrieben sind, gewonnen werden, wobei die Steuereinheit 120 so gestaltet ist, um unmittelbar eine Kurve an die erhaltenden Messergebnisse anzupassen und endgültige Abmessung auf der Grundlage der individuell gewonnenen Fit-Kurve, beispielsweise durch Bestimmen der Extremwerte der Fit-Kurve, zu berechnen.
In anderen Ausführungsformen kann, wenn ein automatisierter Algorithmus zum Auffinden einer optimalen anfänglichen Auflösungsbedingung verwendet wird, die Qualität dieses Algorithmus bewertet und überwacht werden auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem anfänglichen Messergebnis, beispielsweise dem Ergebnis 301 in 3, und der durch die Berechnung erhaltenden endgültigen Abmessung. Auf diese Weise kann der Fokusauffindungsalgorithmus hinsichtlich der Genauigkeit und Zuverlässigkeit während des Herstellungsprozesses überwacht werden.
4 zeigt Messergebnisse, die erhalten werden können, wenn kein anfänglicher Fokusauffindungsalgorithmus verwendet wird, oder wenn der Algorithmus deutlich "verstimmt" ist. In 4 kann ein erstes Messergebnis 401 erhalten werden, beispielsweise durch einen automatisierten Algorithmus, für eine erste Fokusbedingung und anschließend werden ein zweites und ein drittes Messergebnis 402, 403 ermittelt, wobei die Messergebnisse keine maximale oder minimale "tatsächliche" Abmessung einschließen. Auf der Grundlage von Informationen über das zu messende Strukturelement kann die Steuereinheit 120 dann entscheiden, eine oder mehrere zusätzliche Messungen durchzuführen, beispielsweise mit einer Fokuseinstellung, die den Wert übersteigt, die dem Messergebnis 402 entspricht, wenn ein Graben zu messen ist, oder mit einer Fokuseinheit, die kleiner als diejenige für das entsprechende Messergebnis 403 ist, wenn eine Linie zu messen ist. Die endgültige Abmessung wird dann in der zuvor mit Bezug zu 3 beschriebenen Weise berechnet. Wenn ferner ein automatisierter Fokusauffindungsalgorithmus verwendet wird, kann die Fokuseinstellung erneut kalibriert werden, um damit eine bessere Übereinstimmung des anfänglichen Messergebnisses 401 mit der tatsächlichen Abmessung für die nachfolgenden Messzyklen zu erreichen. Ferner kann eine Messsequenz, die die in 4 gezeigten Messergebnisse ergibt, verwendet werden, um die Messsequenz als unzulässig einzustufen, wenn lediglich eine begrenzte Anzahl von Messzyklen mit dem Prozesserfordernissen verträglich ist.
Bekanntlich kann das Einbringen des Werkstücks 158 in den Elektronenstrahl 153 entsprechende Bereiche des Werkstücks 158 beeinflussen. Beispielsweise lädt die Abscheidung von Elektronen in nicht leitenden Bereichen eines zu messenden Strukturelements allmählich den Bereich auf und übt damit einen zunehmenden Einfluss auf die Wechselwirkung der auftreffenden Elektronen 153 mit dem zu messenden Material aus. Ferner kann der Elektronenstrahl 153 die Materialeigenschaften ändern und damit eine Änderung der Wechselwirkungseigenschaften des Elektronenstrahls 153 mit dem Material zur Folge haben. Insbesondere das Einbringen eines Lackstrukturelements in den Elektronenstrahl 153 kann zusätzlich zu der Ladungsansammlung zu einer Schrumpfung des Strukturelements führen, so dass eine wiederholte Messung im Wesentlichen des gleichen Bereichs zu unterschiedlichen gemessenen Abmessungen führen kann.
Obwohl typischerweise die Parameter, etwa die Größe des Strahlstromes, die Beschleunigungsspannung und dergleichen so eingestellt werden, dass der einfallende Elektronenstrahl 153 in minimaler Weise das zu messende Strukturelement beeinflusst, kann es in einigen Ausführungsformen vorteilhaft sein, das wiederholte Messen des im Wesentlichen identischen Werkstückbereichs zu berücksichtigen. Beispielsweise können die Messergebnisse, etwa die Ergebnisse 302, 303, 402 und 403, für den vorausgehenden Elektronenbeschuss in dem Material des zu messenden Strukturelements kompensiert werden. Wenn das Strukturelement beispielsweise ein Lackstrukturelement ist, kann die Energiedeposition in dem Strukturelement auf der Grundlage des momentan angewendeten Strahlstromes und der Beschleunigungsspannung sowie der Art des verwendeten Lacktyps abgeschätzt werden und das Messergebnis kann entsprechend der induzierten Lackschrumpfung korrigiert werden. Entsprechende Korrekturwerte können ebenso experimentell im voraus gewonnen werden und auf diese kann dann mittels einer entsprechenden Nachschlag-Tabelle zugegriffen werden. In ähnlicher Weise kann die Wirkung der in dem Strukturelement angesammelten Ladung berechnet oder durch vorhergehende Experimente bestimmt werden, so dass eine entsprechende Korrektur der Messergebnisse für jede weitere Messung ausgeführt werden kann.
Mit Bezug zu 5 wird nunmehr eine weitere anschauliche Ausführungsform einer Messanlage gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In 5 umfasst ein Messsystem 500 ein Atombindungskräftemikroskop (AFM) mit einer Abtast/Detektionseinheit 501 und einer Spitze 502, die über ein Werkstück 503 mit einem darauf ausgebildeten Strukturelement 504 geführt wird. Eine Steuereinheit 520 steht mit der Abtast/Detektionseinheit 501 in Verbindung.
Während des Betriebs wird die Spitze 502 über das Strukturelement 504 abtastend bewegt, wie dies durch den Pfeil angedeutet ist, und die Ladungswolken in der Spitze 502 Wechselwirken mit den Ladungswolken auf der Oberfläche des Strukturelements 504 so, dass die Spitze 502 im Wesentlichen dem Höhenprofil des Strukturelements 504 folgt, wie dies durch den Pfeil 505 angedeutet ist. Aus den von der Abtast/Detektionseinheit 501 bereitgestellten Signalen bestimmt die Steuereinheit 520 ein Messergebnis, das für eine Abmessung 506 des Strukturelements 504 kennzeichnend ist. Die Auflösung der Messanlage 500 hängt stark von dem Zustand der Spitze 502 ab, wobei beispielsweise ein sich weniger verjüngender Endbereich der Spitze 502 zu einer Überschätzung der Abmessung 506 führen kann. Somit kann erfindungsgemäß ein Anlagenparameter, etwa eine Konturinformation, die die Spitze 502 repräsentiert, geändert werden, möglicherweise zusammen mit einem weiteren Anlagenparameter, der mit der Spitzekontur in Beziehung steht, geändert werden, und entsprechende Messungen können dann ausgeführt werden, um Messergebnisse für die entsprechenden Parameterwerte der Konturinformation und den weiteren Anlagenparametern, die mit der Kontur in Beziehung stehen, zu erhalten.
Hinsichtlich der Berechnung der endgültigen Abmessung auf der Grundlage der mehreren Messergebnisse entsprechend zu unterschiedlichen Auflösungsbedingungen gelten die gleichen Kriterien, wie sie zuvor bereits mit Bezug zu der Messanlage 100 dargelegt sind.
Es gilt also: Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine deutliche Verbesserung der Messgenauigkeit von Messanlagen zum Messen minimaler Abmessungen von Strukturelementen, wobei mehrere Messungen unter unterschiedlichen Auflösungsbedingungen ausgeführt werden, um ein entsprechendes Ergebnis für die minimale Abmessung zu berechnen. Dies kann im Voraus durchgeführt werden, beispielsweise durch Erzeugen einer entsprechenden Abhängigkeit zwischen der gewählten Auflösungsbedingung und der gemessenen Abmessung für eine Vielzahl von Test- oder Kalibriersubstraten, so dass in der tatsächlichen Messprozedur lediglich eine oder wenige Messzyklen erforderlich sind, um eine genaue tatsächliche Abmessung zu ermitteln. In anderen Ausführungsformen können mehrere Messzyklen während des eigentlichen Messvorgangs ausgeführt werden und es wird eine Funktion für die Messergebnisse bestimmt, um eine endgültige Abmessung mit hoher Genauigkeit zu berechnen. Ferner kann die Qualität implementierter Auflösungseinstellungsalgorithmen bewertet werden.
Es sollte beachtet werden, dass die bislang beschriebenen Ausführungsformen sich auf einen einzelnen Parameter beziehen, der die Auflösungsbedingung einer Messanlage steuert, die vorliegende Erfindung aber ebenso auf eine Gegebenheit anwendbar ist, in der zwei oder mehrere Anlagenparameter gleichzeitig variiert werden, um die Auflösungsbedingung der Messanlage einzustellen und zu bestimmen. Wenn beispielsweise zwei Anlagenparameter beim Variieren der Anlagenauflösung beteiligt sind, können die mehreren Messergebnisse, die für diese entsprechenden Variablenpaare der beiden Anlagenparameter ermittelt werden, mit einer geeigneten zweidimensionalen Funktion angenähert werden, und geeignete Eigenschaften der zweidimensionalen Funktion können dann bestimmt werden, um die endgültige Abmessung zu ermitteln. In ähnlicher Weise können drei oder mehr Anlagenparameter variiert werden und eine entsprechende drei- oder mehrdimensionale Funktion kann bestimmt werden, die das Berechnen der endgültigen Abmessung ermöglicht.
Weitere Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann angesichts dieser Beschreibung offenkundig. Folglich ist diese Beschreibung als lediglich anschaulich und für die Zwecke gedacht, dem Fachmann die allgemeine Art und Weise des Ausführens der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Selbstverständlich sind die hierin gezeigten und beschriebenen Formen der Erfindung als die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zu betrachten.

Claims

Verfahren zum Bestimmen einer Abmessung eines Strukturelements, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer Inspektionsanlage mit einer Auflösung, die durch mindestens einen Auflösungsparameter einstellbar ist; Bestimmen eines Anfangswertes für den mindestens einen Auflösungsparameter mittels eines automatisierten Fokusfindungsalgorithmus; Bestimmen eines ersten Wertes für den mindestens einen Auflösungsparameter, der größer als der Anfangswert ist, und eines zweiten Wertes, der kleiner als der Anfangswert ist; Messen der Abmessung des Strukturelements für unterschiedliche Auflösungen, wobei jeweils eine Auflösung durch den bestimmten Anfangswert und die bestimmten ersten und zweiten Werte des mindestens einen Auflösungsparameters repräsentiert ist, um damit mehrere Messergebnisse zu ermitteln; und Berechnen einer endgültigen Abmessung des Strukturelements auf der Grundlage der mehreren Messergebnisse und einer Eigenschaft des Strukturelements.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Berechnen der endgültigen Abmessung Bestimmen einer mathematischen Funktion, die die mehreren Messergebnisse mit den mehreren Werten in Beziehung setzt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner Berechnen eines Extremums der mathematischen Funktion umfasst, wobei das Extremum die endgültige Abmessung kennzeichnet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die mathematische Funktion durch Anpassen einer Kurve an die mehrere Messergebnisse bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die mathematische Funktion auf der Grundlage eines theoretischen Modells der Inspektionsanlagenfunktion und/oder von zuvor gewonnenen Messergebnissen ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Bestimmen einer mathematischen Funktion, die im Wesentlichen die Messergebnisse repräsentiert, auf der Grundlage des anfänglichen, des ersten und des zweiten Wertes, und Berechnen der endgültigen Abmessung auf der Grundlage der mathematischen Funktion.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner Bewerten des Anfangswertes auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem anfänglichen Messergebnis und der endgültigen Abmessung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei ein Messprozess auf der Grundlage eines Vergleichs der mehreren Messergebnisse mit der mathematischen Funktion bewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Inspektionsanlage ein Rasterelektronenmikroskop aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner umfasst: Kompensieren eines oder mehrerer der mehreren Messergebnisse für mindestens eine Wirkung, die von einem Elektronenstrahl des Rasterelektronenmikroskops in dem Strukturelement hervorgerufen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Eigenschaft mindestens die Art des zu messenden Strukturelements kennzeichnet.
Verfahren zum Bestimmen einer Abmessung eines Strukturelements, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer Inspektionsanlage mit einer Auflösung, die durch mindestens einen Auflösungsparameter einstellbar ist; Bestimmen eines ersten Wertes des mindestens einen Auflösungsparameters so, dass die Auflösung ein vordefiniertes Auflösungskriterium erfüllt; Messen der ersten Abmessung mit dem ersten Wert, um ein erstes Messergebnis zu erhalten; Messen der Abmessung mit einem zweiten Wert, der größer als der erste Wert ist, um ein zweites Messergebnis zu erhalten; Messen der Abmessung mit einem dritten Wert, der kleiner als der erste Wert ist, um ein drittes Messergebnis zu erhalten; Abschätzen einer endgültigen Abmessung des Strukturelements auf der Grundlage des ersten, des zweiten und des dritten Messergebnisses; und Bewerten des vordefinierten Auflösungskriteriums durch Vergleichen des ersten Messergebnisses mit der endgültigen Abmessung, um den ersten Wert des mindestens einen Auflösungsparameters hinsichtlich seiner Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu überwachen.
Verfahren nach Anspruch 12, das ferner umfasst: Ermitteln einer mathematischen Funktion, die das erste, das zweite und das dritte Messergebnis mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten Wert in Beziehung setzt, und Abschätzen der endgültigen Dimension auf der Grundlage der mathematischen Funktion.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die mathematische Funktion auf der Grundlage einer Eigenschaft des Strukturelements gewonnen wird.
Verfahren nach Anspruch 13, das ferner Bestimmen eines Extremwerts der mathematischen Funktion und Abschätzen der endgültigen Abmessung auf der Grundlage des Extremwerts umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der erste Wert durch einen automatisierten Fokusfindungsalgorithmus bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die mathematische Funktion als eine Kalibrierfunktion verwendet wird und wobei das Verfahren ferner umfasst: a) Wählen eines Einstellwertes des mindestens einen Auflösungsparameters auf der Grundlage der Kalibrierfunktion; b) Messen der Abmessung eines zweiten Strukturelements mit dem Einstellwert, um ein tatsächliches Messergebnis zu erhalten; und c) Bestimmen einer endgültigen Abmessung des zweiten Strukturelements auf der Grundlage einer Abweichung zwischen der Kalibrierfunktion und dem tatsächlichen Messergebnis.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner umfasst: Wiederholen der Schritte a) bis c) mindestens ein Mal, wobei der Einstellwert bei jeder Wiederholung unterschiedlich gewählt wird, um mehrere endgültige Abmessungen des zweiten Strukturelements für mehrere unterschiedliche Anlagenauflösungen zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 18, das ferner Bewerten des Auflösungskriteriums auf der Grundlage der mehreren endgültigen Abmessungen des zweiten Strukturelements umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Inspektionsanlage ein Rasterelektronenmikroskop aufweist.
Verfahren nach Anspruch 20, das ferner umfasst: Kompensieren eines oder mehrerer Messergebnisse mindestens für eine Wirkung, die durch einen Elektronenstrahl des Rasterelektronenmikroskops in dem Strukturelement bewirkt wird.
Verfahren zum Bestimmen einer Abmessung eines Strukturelements, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer Inspektionsanlage mit einer Auflösung, die durch mindestens einen Auflösungsparameter einstellbar ist; Bestimmen mehrerer Werte für den mindestens einen Auflösungsparameter; Messen der Abmessung des Strukturelementes mit jedem der mehreren Werte, um entsprechende Messergebnisse, die die Abmessung des Strukturelementes repräsentieren, zu erhalten; Erstellen einer Abhängigkeit zwischen den Messergebnissen und den Werten durch eine mathematische Funktion; und Berechnen einer endgültigen Abmessung des Strukturelements durch Bestimmen eines Extremwerts der mathematischen Funktion, wobei der Extremwert die endgültige Abmessung kennzeichnet.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei die mathematische Funktion durch Anpassen einer Kurve an die mehrere Messergebnisse bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 22, das ferner Bestimmen eines Anfangswertes für den mindestens einen Auflösungsparameter mittels eines automatisierten Fokusfindungsalgorithmus umfasst.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei Bestimmen der mehreren Werte des mindestens einen Auflösungsparameters das Bestimmen eines ersten Wertes, der größer als Anfangswert ist, und eines zweiten Wertes, der kleiner als der Anfangswert ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 24, das ferner Bewerten des Anfangswertes auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem anfänglichen Messergebnis und der endgültigen Abmessung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei ein Messprozess auf der Grundlage eines Vergleichs der mehreren Messergebnisse mit der mathematischen Funktion bewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Inspektionsanlage ein Rasterelektronenmikroskop aufweist.
Verfahren nach Anspruch 28, das ferner umfasst: Kompensieren eines oder mehrerer Messergebnisse mindestens für eine Wirkung, die durch einen Elektronenstrahl des Rasterelektronenmikroskops in dem Strukturelement bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 22, das ferner Berechnen der endgültigen Abmessung auf der Grundlage von Informationen umfasst, die zumindest die Art des zu messenden Strukturelements kennzeichnet.
Messsystem mit: einem Messbereich, der ausgebildet, ein Signal zu erzeugen, das einen Oberflächenbereich eines zu messenden Werkstücks kennzeichnet; einem Auflösungseinstellbereich, der ausgebildet ist, mindestens einen Systemparameter so zu steuern, um eine Auflösung des Systems einzustellen; und einer Steuereinheit in Verbindung mit dem Messbereich und dem Auflösungseinstellbereich, wobei die Steuereinheit so ausgebildet ist, um einen Anfangswert für den mindestens einen Systemparameter mittels eines automatisierten Fokusfindungsalgorithmus zu bestimmen und ferner einen ersten Wert, der größer als der Anfangswert ist, und einen zweiten Wert, der kleiner als der Anfangwert ist zum Einstellen unterschiedlicher Auflösungen auszuwählen, und um eine Abmessung eines in dem Oberflächenbereich ausgebildeten Strukturelements auf der Grundlage eines Messergebnisses für jede der Auflösungen zu berechnen.
Messsystem nach Anspruch 31, wobei der Messbereich ein Rasterelektronenmikroskop umfasst.
Messsystem nach Anspruch 31, wobei der Messbereich ein Atombindungskräftemikroskop umfasst.